Chỉ số Fe (Fe*) - Phân loại địa hóa các đá granito- 123docz.net

Tham số phân loại thứ nhất dựa trên tỉ số FeO/(FeO + MgO) (hoặc tỉ số FeOtot/(FeOtot + MgO)) của đá. Bởi vì chỉ số Fe (Fe*) không liên quan đến tính kiềm của một loại đá, nên việc sử dụng các thuật ngữ “vôi – kiềm” (CA) và “tholeit” (TH) là chƣa chính xác và cần một tên gọi thích hợp hơn để áp dụng là “ferroan” (giàu Fe) và

“magnesian” (giàu Mg). Đá có chỉ số Fe < 0.5 thì trong đá số phân tử Mg phong phú hơn Fe.

Chỉ số Fe thích hợp cho hầu hết các granitoid có thể phân chia đƣợc Fe2+

và Fe3+. Nhƣng đối với các granitoid có sự biến thiên rộng từ Fe3+ Fe2+ do quá trình ăn mòn, oxy hoá thì việc sử dụng chỉ số Fe*

là thích hợp hơn. Hơn nữa, nhiều phƣơng pháp phân tích hoá học (huỳnh quang tia X) không phân biệt đƣợc Fe2+

và Fe3+ mà cho giá trị là FeOtot

Chỉ số Fe (Fe*) chia các đá granitoid thành 2 loại granitoid giàu sắt hoặc granitoid giàu magiê. Biến số này chuyển tải thông tin về lịch sử phân dị, nguồn gốc của magma granit. Ví dụ, các granitoid giàu sắt có nguồn gốc bazan (Frost & Frost, 1997), ngƣợc lại các granitoid giàu magiê liên quan đến magma cung đảo.

Hình 2.4: (a) Biểu đồ tương quan hàm lượng giữa FeOtot

/ (FeOtot + MgO) và SiO2 vạch định ranh giới giữa granitoid giàu sắt và giàu magiê,

trên biểu đồ này cũng thể hiện cả số Fe.

(b) Biểu đồ tương quan giữa (Na2O + K2O – CaO) và SiO2 phân định ra các loạt kiềm, kiềm – vôi, vôi – kiềm và vôi.

Tham số thứ hai trong hệ thống phân loại mới là chỉ số kiềm vôi giản lƣợc (MALI), dựa trên hệ thống phân loại kiềm – vôi của Peacok (1931). Chỉ số kiềm vôi giản lƣợc (MALI) chia các đá granitoid thành các loạt magma kiềm, kiềm – vôi, vôi – kiềm và vôi.

Chỉ số MALI thể hiện thành phần và sự phong phú của felspat trong đá; sự thay đổi của chỉ số kiềm – vôi do nguồn gốc magma, lịch sử quá trình phân dị hoặc thành phần nóng chảy từ vỏ. Trong các đá leucogranit quá bão hoà nhôm thì chỉ số MALI còn phản ánh sự thay đổi áp suất nƣớc tại thời điểm nóng chảy (Holtz & Johannes, 1991; Patinox & Harris, 1998).

2.2.3. Chỉ số bão hoà nhôm – Alumina Saturate Index (ASI).

Tham số cuối cùng trong hệ thống phân loại là chỉ số bão hoà nhôm (ASI) (Shand, 1943). Nó đƣợc định nghĩa bằng tỷ số Al/(Ca – 1.67P + Na + K).

Dựa vào chỉ số bão hoà nhôm (ASI) thì đá granitoid đƣợc chia ra các loại quá bão hoà kiềm – “peralkaline”, bão hoà nhôm – “metaluminous” và quá bão hoà nhôm – “peralumious”.

+ Nếu đá có ASI > 1.0 đá đƣợc gọi là quá bão hoà nhôm (peralumious), thƣờng chứa corindon (normative), muscovit, cordierit, granat. Nếu quá bão hoà nhôm yếu hơn thì trong đá xuất hiện biotit. Hầu hết chúng có nguồn gốc trầm tích (Chappell & White, 1974), nguồn của đá bão hoà nhôm mạnh là do các đá sáng màu bão hoà nhôm chứa biotit nóng chảy (Miller, 1985) hoặc do sự nóng chảy cùng với nƣớc dƣ thừa trong đá mafic (Ellis & Thompson, 1986).

+ Trƣờng hợp ASI < 1.0 nhƣng tổng phân tử (Na + K) < số phân tử Al thì đá bão hoà nhôm (metaluminous); trong các đá này chứa horblend, augit, nhƣng không có muscovit cũng nhƣ các khoáng vật feromagnesian natri.

+ Nếu ASI < 1.0 và (Na + K) > Al đá thuộc loại quá bão hoà kiềm (peralkaline). Trong đá dƣ thừa kiềm (sau khi thành tạo felspat) đi vào silicat feromagnesian. Trong các đá quá bão hoà kiềm yếu, khoáng vật đặc trƣng là horblend, nhƣng khoáng vật chỉ

thị cho đá quá bão hoà kiềm mạnh là amphibol kiềm và pyroxen kiềm natri.

Chỉ số bão hoà nhôm chủ yếu đƣợc xác định dựa vào thành phần của miền nguồn và bản chất của quá trình nóng chảy.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.

2.3.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu.

Tổng hợp, thu thập những tài liệu đã có về địa chất, thạch học, địa hoá, khoáng vật của các thành tạo magma, cấu trúc kiến tạo và các vấn đề có liên quan của vùng nghiên cứu.

2.3.2. Phương pháp do vẽ bản đồ địa chất.

Phƣơng pháp đo vẽ bản đồ địa chất nhằm khảo sát và phân tích các yếu tố cấu trúc, quan hệ của các thành tạo magma với đá vây quanh và quặng hoá, lấy các loại mẫu để phục vụ lợi ích nghiên cứu.

2.3.3. Phương pháp phân tích thạch học dưới kính.

Nghiên cứu bằng kính hiển vi phân cực cho ta biết đặc điểm hình thái, kích thƣớc hạt soi, bề mặt tinh thể, kiến trúc của đá, xác định thành phần khoáng vật tạo đá chính và các khoáng vật phụ, kiểu biến đổi thứ sinh của từng đá.

Trong phƣơng pháp này, đối tƣợng nghiên cứu đƣợc mài mỏng thành các lát mỏng thạch học sau đó sử dụng kính hiển vi phân cực để nghiên cứu thành phần khoáng vật của các đá và xác định các tính chất quang học của chúng.

2.3.4. Phương pháp phân tích hoá silicat.

Phân tích các đá magma tƣơi để xác định các nguyên tố tạo đá chính dƣới dạng các oxyt: SiO2, Al2O3, TiO2, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, MnO, P2O5, H2O, CO2, mKn... để phân loại gọi tên đá magma, phân chia kiểu kiềm, loạt magma, phân loại thành phần địa hoá các đá magma...

Mẫu đá đƣa phân tích đƣợc nghiền mịn (dƣới cối Agat) đến cỡ hạt nhỏ hơn 0,074mm sau đó mang một lƣợng cần nhất định hoà tan vào các dung dịch để định phân đo nồng độ các nguyên tố chính.

Hình 3.1: Sơ đồ phân bố các thành tạo granitoid vùng Tây Bắc Việt Nam.

CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CÁC ĐÁ GRANITOID MESOZOI MUỘN – CENOZOI

VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM. 3.1. Phức hệ Phusaphin (γξJ3 – K1 pp).

3.1.1. Đặc điểm địa chất.

Phức hệ Phusaphin cũng là một trong các phức hệ thuộc loạt Fansipan, lần đầu tiên đƣợc E. P. Izokh (1965) phân chia, bao gồm các đá xâm nhập á núi lửa liên quan chặt chẽ về nguồn gốc và phạm vi phân bố không gian với phun trào trong đới cấu trúc Tú Lệ. Sau năm 1965 trở lại đây, trong quá trình thành lập bản đồ 1/200.000 (loạt tờ Tây Bắc) các thành tạo á núi lửa này đƣợc chia làm 3 phức hệ tách riêng khỏi loạt Fansipan. Đó là phức hệ Nậm Chiến, phức hệ Phusaphin và phức hệ Nậm Khế (Bùi Phú Mỹ, 1971). Nguyễn Vĩnh và nnk (1972) đã nhập các đá xâm nhập á núi lửa của phức hệ vào phức hệ Phusaphin của Izokh (1965), còn các xâm nhập thực thụ của Nậm Khế đƣợc ghép vào phức hệ Yê Yên Sun. Đào Đình Thục và Huỳnh Trung (1995), Trần Văn Trị và Nguyễn Xuân Tùng (1977) và một số tác giả khác quan niệm phức hệ Phusaphin bao gồm trong nó cả phức hệ Nậm Khế.

Phức hệ bao gồm các khối Phusaphin, Lao Phu Van, khối Nậm Khế và các khối vệ tinh nhỏ trong đới cấu trúc Tú Lệ. Theo nhiều tác giả thì phức hệ Phusaphin thuộc kiểu A – granit, thuộc loạt á kiềm và kiềm đồng thời thuộc kiểu granit trong mảng (WPG) (Bùi Minh Tâm và nnk, 1995); kiểu A – granit đƣợc hình thành do tách giãn sau va chạm (post – COLG) (Nguyễn Trung Chí và nnk, 1995). Đào Đình Thục, Huỳnh Trung (1995) xếp các granitoid phức hệ Phusaphin vào loạt kiềm – vôi trung bình kali hơi nghiêng sang loạt kiềm – vôi cao kali.

Tuổi của phức hệ đƣợc xác định dựa vào vị trí của các tầng phun trào phức hệ Văn Chấn (J3 – K1 vc). Tuổi tuyệt đối đƣợc xác định là 81, 90, 95, 100, 101 và 108 triệu năm (phƣơng pháp K – Ar từ biotit và hornblend, A. E. Dovjicov, 1965).

3.1.2. Đặc điểm thạch học – khoáng vật.

Phức hệ Phu Sa Phin phân bố trong cấu trúc Tú Lệ chủ yếu ở vùng núi Sa Phin (Tây Nam Tú Lệ). Trong phức hệ gồm các loại đá chủ yếu:

Ảnh 3.1: Ban tinh felspat kali trên nền hạt nhỏ thạch anh, felspat bị biotit hoá của granit granophyr Phusaphin, Văn Bàn, Lào Cai. (Nguyễn Trung Chí, 1999).

 felspat kali,  biotit,  thạch anh

Ảnh 3.2: Kiến trúc granophyr trong granit granophyr Phusaphin, Văn Bàn, Lào Cai.

- Syenit porphyr có thạch anh: có màu xám phớt lục hoặc xám nâu phớt hồng. Kiến trúc của đá rất đa dạng: thể mạch, thể tƣờng, đá kết tinh hạt nhỏ tƣơng đối đều. Thành phần khoáng vật: felspat kali, plagioclase, thạch anh, biotit, amphibol, đôi khi có cả pyroxen.

- Granosyenit porphyr: kiến trúc porphyr hoặc dạng porphyr. Thành phần khoáng vật: kali, plagioclase, thạch anh, biotit, horblend.

- Granit felspat kali và granit granophyr: màu sắc sặc sỡ, kiến trúc dạng porphyr. Thành phần khoáng vật : felspat kali, plagioclase, thạch anh, biotit, amphibol, đôi khi có cả pyroxen. Khoáng vật phụ : zircon, orthit, sphen, fluorit.

Các khoáng vật tạo đá chính.

- Thạch anh: Trong syenit, thạch anh là những hạt tha hình nhỏ; trong granit, thạch anh là những ban tinh có kiến trúc khá lớn.

- Fenspat kali: thƣờng là orthoclas, dạng lăng trụ ngắn.

- Plagioclase: dạng tấm, đa số có song tinh đa hợp, thƣờng bị serixit hoá.

- Biotit: là những vảy nhỏ, phân tán hoặc tích tụ từng đám dạng xuyên cắt nhau hoặc theo dải.

- Amphibol: hàm lƣợng không nhiều, dạng tấm nhỏ hoặc hình kim, đa sắc rõ.

- Pyroxen: ít phổ biến, nằm rìa tấm felspat có dạng hình kim, que.

3.1.3. Đặc điểm địa hoá.

a. Địa hoá nguyên tố chính.

Thành phần hoá học của granitoid Phusaphin chủ yếu tƣơng ứng với granosyenit và syenit với hàm lƣợng SiO2 thay đổi trong khoảng từ 62,87 đến 74,50%. Đặc điểm địa hoá nguyên tố chính cho thấy các đá granitoid Phusaphin thuộc loạt á kiềm quá bão hoà nhôm với xu thế tăng dần kali từ pha đầu đến pha cuối. Thoạt đầu các syenit trội natri nhƣng về cuối các đá granit lại trội kali.

b. Địa hoá nguyên tố vết và đồng vị.

Trung bình tỷ lệ 104*Ga/Al = 3,14 chứng tỏ các đá granitoid phức hệ Phusaphin thuộc kiểu A – granit. Đặc điểm địa hoá nguyên tố vết khi chuẩn hoá với chondrit xác nhận rằng các đá của phức hệ đƣợc phân dị mạnh mẽ (có dị thƣờng âm Eu lớn) từ một buồng magma ở độ sâu gần bề mặt (tỷ lệ K/Rb, Rb/Sr cao). Tỉ lệ

đồng vị Sr87

/Sr86 (ban đầu) = 0,7070 nằm trong khoảng tỷ lệ của manti thạch quyển lục địa và có lẽ đƣợc làm giàu do biến chất trao đổi thông qua tỷ lệ La/Sm = 7,64.

Các đặc điểm về địa hoá – đồng vị chứng tỏ granitoid phức hệ Phusaphin có nguồn gốc là sản phẩm của hoạt động magma nội mảng liên quan tới quá trình tách giãn vỏ kiểu tạo rift lục địa. Granitoid phức hệ Phusaphin đƣợc kết tinh phân đoạn trong khoảng nhiệt độ từ 720 – 650oC với áp suất hơi nƣớc giảm dần từ 5,5 – 0,5 kb và độ sâu tƣơng ứng cũng giảm dần từ 20 – 3km.

3.2. Phức hệ Mƣờng Hum (εγξK2 mh).

3.2.1. Đặc điểm địa chất.

Phức hệ Mƣờng Hum chỉ gặp trong các đới cấu trúc Fansipan, bao gồm các khối Mƣờng Hum, Đèo Mây, Hồ Ngài Hùng, Ngài Chồ, A Mù, Apuluma, Tchouva và các khối nhỏ vệ tinh của chúng. Khối Mƣờng Hum đƣợc chọn làm khối chuẩn của phức hệ.

E. P. Izokh (1965) quan niệm chúng là phức hệ magma kiềm với tên gọi là phức hệ Mƣờng Hum – Pia Ma và ghép vào “loạt Fansipan”. Phan Viết Kỷ và Bùi Phú Mỹ (1971) lại ghép phức hệ Mƣờng Hum cũ của Izokh (1965) với một phần phức hệ Đèo Mây cũng theo Izokh (1965), thành phức hệ Mƣờng Hum – Đèo Mây với thành phần chủ yếu là các đá granit kiềm và granosyenit kiềm, có dạng gneis với amphybol kiềm 5 – 6%. Theo phân loại của Lameyre và Bowden các đá granit Mƣờng Hum thuộc loạt kiềm – vôi cao kali (loạt monozit), hoặc thuộc loạt granit á kiềm. Theo Đào Đình Thục và Huỳnh Trung (1995) các đá granitoid Mƣờng Hum thuộc cả kiểu I và S – granit và đƣợc thành tạo từ hai nguồn khác nhau (nguồn magma mafic ban đầu và nguồn trầm tích ban đầu tái nóng chảy sâu trong điều kiện siêu biến chất).

Về tuổi của phức hệ Mƣờng Hum có nhiều ý kiến khác nhau: các thành tạo này lần đầu tiên đƣợc A. Laroix (1933), J. Fromaget (1941 – 1952) xếp vào “orthogneis Fansipan” thuộc Arkei và biến chất vào thời kỳ Huron; Izokh (1965) xếp vào tuổi Paleogen; Bùi Phú Mỹ và Phan Viết Kỷ (1971) xếp các thành tạo này vào tuổi Proterozoi; Nguyễn Xuân Tùng (1977) xếp vào tuổi Paleozoi (sau Devon

sớm); Đào Đình Thục, Huỳnh Trung (1995) khẳng định phức hệ có tuổi Proterozoi. Nguyễn Trung Chí và nnk, 2003 xác định phức hệ có tuổi 75 triệu năm bằng phƣơng pháp đồng vị Rb/Sr, tƣơng ứng với Creta muộn.

3.2.2. Đặc điểm thạch học – khoáng vật.

Các đá granitoid phức hệ Mƣờng Hum bao gồm các loại đá sau:

- granit kiềm: Đá kết tinh hạt nhỏ, màu xám sẫm đến sáng màu, có dạng gneis. Thành phần khoáng vật chủ yếu: felspat kali, plagioclaz, thạch anh có dạng kéo dài. Khoáng vật màu gồm có amphibol kiềm (arfvedsonit), đôi khi có chứa aegirin – augit dạng lăng trụ ngắn sắp xếp định hƣớng. Biotit (ít) dƣới dạng các vảy nhỏ. Khoáng vật phụ là sphen, apatit, monazite, orthit và pyrochlo từ ít đến 0,5%.

- granosyenit kiềm: dạng gneis, thành phần khoáng vật chủ yếu là: felspat kali, plagioclaz, thạch anh , amphibol, khá giàu aegirin – augit và augit. Biotit vài vảy, khoáng vật phụ xấp xỉ 1% là sphen, apatit, zircon, epidot, orthit đôi khi là pyrochlo.

- syenit và monzosyenit: ít phổ biến, thƣờng gặp ở rìa khối và các khối vệ tinh. Đá có độ hạt nhỏ vừa, cấu tạo phân dị, khoáng vật chủ yếu là felspat kali và khoáng vật màu khá cao (amphibol là loại actinolit, còn pyroxene là augit), plagioclaz thấp, thạch anh.

- Granit á kiềm: thƣờng đi cùng với các granit kiềm, với thành phần thạch anh, felspat kali, plagioclaz và amphibol. Khoáng vật phụ khá giàu, chủ yếu là sphen, apatit, monazite, orthit.

Đặc điểm các khoáng vật tạo đá chủ yếu trong các đá của phức hệ Mƣờng Hum đều tƣơng tự nhƣ nhau.

- Felspat kali: thƣờng là microcline perthit, ít gặp orthoclase perthit, cỡ hạt vừa, đôi khi có dang ban biến tinh.

- Plagioclaz: dạng năng trụ , thƣờng là albit hoặc oligoclaz, song tinh luật albit, ít bị biến đổi (sericit hoá).

Ảnh 3.3: Granit kiềm hạt nhỏ dạng gneis khối Mường Hum, Lào Cai. (Nguyễn Trung Chí, 1999).

Ảnh 3.4: Granit kiềm hạt vừa dạng gneis (chứa afdvetsonit) khối Mường Hum, Lào Cai. (Nguyễn Trung Chí, 1999).

- Pyroxen: có 2 loại là pyroxene kiềm và pyroxene á kiềm. Loại pyroxen kiềm phổ biến trong các đá khối Mƣờng Hum đó là aegirin có dạng tấm và kim que nhỏ.

3.2.3. Đặc điểm địa hóa.

a. Địa hoá nguyên tố chính.

Đặc điểm địa hoá nguyên tố chính cho thấy granitoid Mƣờng Hum thuộc 2 loạt: pha đầu thuộc loạt á kiềm quá bão hoà nhôm, các đá pha sau thuộc loạt kiềm quá bão hoà silic (chiếm chủ yếu trong phức hệ). Tổng lƣợng kiềm khá cao với ƣu thế trội kali, mang đặc tính của magma salic kiềm trong lục địa.

b. Địa hoá nguyên tố vết – đồng vị.

Đặc điểm địa hoá các nguyên tố vết, đặc biệt đất hiếm của phức hệ đƣợc chuẩn hoá với chondrit cũng xác nhận rằng phức hệ Mƣờng Hum mang tính kiềm kali (giàu nguyên tố lithophil nhẹ, REE, có dị thƣờng âm Eu, tỷ lệ Zr/Hf và Nb/Ta đều cao). Trên biểu đồ nguyên tố vết của granitoid kiềm Mƣờng Hum chuẩn hoá với granit sống núi đại dƣơng (ORG) cho thấy các đƣờng biểu diễn của chúng tƣơng ứng với phụ kiểu granit đƣợc hình thành trong mảng lục địa có thạch quyển bị làm mỏng do tách giãn liên quan với va chạm.

Dựa vào biểu đồ Q – Ab – Or và H2O (Winkler, 1979) cho thấy granitoid phức hệ Mƣờng Hum đƣợc kết tinh phân dị trong khoảng nhiệt độ từ 655 – 700o

C với áp suất hơi nƣớc từ 1,5 ÷ 7 kb tƣơng ứng với lớp vỏ từ 5 – 25km.

3.3. Phức hệ Dƣơng Quỳ (εγξK2 – E dq).

3.3.1. Đặc điểm địa chất.

Phức hệ Dƣơng Quỳ đƣợc xác lập lần đầu tiên trên cơ sở các lộ trình địa chất, các mặt cắt điển hình ở Dƣơng Quỳ - Văn Bàn (Nguyễn Trung Chí và nnk, 1996), kết hợp với tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất 1/50.000 của nhóm tờ Bắc Tú Lệ - Văn Bàn và tổng hợp từ các công trình nghiên cứu trƣớc đây.

Về thành phần vật chất chúng bao gồm các syenit kiềm, granosyenit kiềm và granit kiềm thực thụ, thuộc loạt kiềm quá bão hoà, kiểu kiềm natri. Trong các loạt đá của phức hệ luôn chứa các khoáng vật màu kiềm (amphybol kiềm, pyroxen kiềm).

Về khối lƣợng, phức hệ bao gồm các đá granit kiềm thực thụ của phức hệ Yê Yên Sun (Izokh, 1965; Nguyễn Vĩnh, 1972), và các đá granitoid kiềm của phức

hệ Phusaphin, có ranh giới xuyên cắt các thành tạo phun trào phức hệ Văn Chấn (J3 – K1 vc) và phức hệ Ngòi Thia (K2 – E nt). Đồng thời bản thân chúng lại bị các granitoid phức hệ Yê Yên Sun xuyên cắt, vì vậy thời gian thành tạo của chúng có lẽ