Phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật nhằm đưa ra tướng biến chất phù hợp theo phương pháp truyền thống, từ đó có thể xác định điều kiện nhiệt độ - áp suất thành tạo. Đã có một số công trình nghiên cứu trước đây sử dụng phương pháp này cho các đá biến chất nhiệt độ cao ở địa khối Kon Tum nói chung và khu vự c KRoong nói riêng. Trong số đó phải kể đến các công trình của Trần Tất Thắng (1979), Phan Trường Thị (1985), Trần Tính (1994), Phạm Bình (1997), Vũ Văn Tích (2004), Osanai và nnk (2005). Trong đó Osanai công bố phát hiện các đá biến chất tướng granulit có nhiệt độ cao và siêu cao với sự xuất hiện của tổ hợp granat– sillimanit –cordierit –biotit (nhiệt độ cao), granat–orthopyroxen– sillimanit– thạch anh và granat – clinopyroxen – orthopyroxen– thạch anh (nhiệt độ siêu cao) [23].
Để khôi phục các điều kiện P–T của quá trình biến chất cao c ho các đá granulit thuộc móng kết tinh ở địa khối Kon Tum, phương pháp phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật và phương pháp phân tích nhiệt–áp kế (geothermo-barometer) được sử dụng.
Các khoáng vật tạo đá biến chất phần lớn là những dung dịch cứng, tỷ lệ giữa các hợp phần hoá học của chúng rất nhạy cảm với sự biến thiên của nhiệt độ và áp suất…Quá trình thay đổi đó hoàn toàn tuân thủ theo các thông số về nhiệt động học. Qua sự thay đổi về hàm lượng của các nguyên tố hóa học mà ta có thể tính toán nhiệt độ và áp suất tại những mốc cân bằng hoá học nhất định.
Nghiên cứu điều kiện P – T cũng như tiến trình biến chất các đá granulit có thể sử dụng nhiều cặp nhiệt áp kế khác nhau như granat – biotit; granat – cordierit; K/feldspar – plagioclaz...v.v. Dựa vào tổ hợp cộng sinh các khoáng vật trong đá thuộc khu vực nghiên cứu, cặp địa nhiệt áp kế là granat – biotit đã được lựa chọn.
54
Hình 5.1: Ảnh lát mỏng thạch học granulit tại KRoong dưới nicol + (a,c,e) và
nicol – (b,d,f)
Qua việc phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật bền vững, trình độ biến chất và tính toán điều kiện thành tạo (P–T) của các đối tượng nghiên cứu (áp dụng cho mẫu metapelit)cho thấy chúng biến chất đạt đến tướng granulit và bị biến chất giật lùi 1 phần về tướng amphibolit.
55
Với tổ hợp cộng sinhgranat – sillimanit – cordierit (hình 5.1 a,b) có thể dự đoán chúng được thành tạo ở điều kiện 750 – 8500C, áp suất khoảng 5 – 6 kbar [23].Đặc biệt, tổ hợp granat – orthopyroxen – sillimanit (hình 5.1 c,d) và granat – clinopyroxen – orthopyroxen (hình 5.1 e,f) cho phép xác định chúng được thành tạo trong khoảng nhiệt độ siêu cao 1000 – 10500
VN362 và VN363
C và áp suất 10 – 12 kbar [23].
Các cặp granat và biotit giữa rìa với rìa và tâm với tâm của cùng một cặp granat – biotit được tính toán chi tiết công thức cấu trúc hóa tinh thể khoáng vật. Thông số P – T được xác định dựa vào phương pháp địa nhiệt kế granat – biotit của Ferry & Spear 1978 hiệu chỉnh GARNET-BIOTITE GEOTHERMOMETER và phần mềm GPTcủa J. Reche and F.J. Martinez (1996). Số liệu để tính toán được trình bày trong bảng 5.1.
Bảng 5.1: Các cặp nhiệt kế địa chất granat – biotit trong các đá granulit pelit
khu vực KRoong [27] Cặp 1 Cặp 2 Cặp 3 Cặp 4 Cặp 5 Cặp 6 Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt n = VN362 VN362 VN362 VN362 VN362 VN362 VN363 VN363 VN363 VN363 VN363 VN363 SiO2 38.70 36.66 38.81 37.75 38.58 36.43 37.86 36.83 37.86 37.03 37.72 36.97 TiO2 0.060 4.640 0.010 3.150 0.010 5.990 0.040 5.950 0.040 5.020 0.090 4.320 Al2O3 22.47 16.15 22.47 16.30 22.43 16.30 22.04 15.32 21.81 14.84 22.11 14.93 Cr2O3 0.020 0.050 0.030 0.050 0.000 0.050 0.020 0.1200 0.030 0.040 0.000 0.040 Fe2O3 1.420 0.000 1.100 0.000 2.110 0.000 1.400 0.000 1.160 0.000 1.810 0.000 MgO 8.710 14.00 8.580 15.36 8.870 14.77 6.020 12.63 5.800 12.60 6.070 14.52 FeO 28.41 13.84 28.64 13.52 27.76 12.12 32.26 16.15 32.74 17.22 32.01 15.59 MnO 0.450 0.000 0.470 0.020 0.430 0.020 0.590 0.040 0.540 0.030 0.620 0.010 ZnO 0.050 0.070 0.000 0.030 0.030 0.030 0.000 0.020 0.000 0.070 0.030 0.050 CaO 1.430 0.000 1.450 0.020 1.570 0.030 1.270 0.000 1.270 0.000 1.270 0.000 Na2O 0.010 0.220 0.030 0.220 0.020 0.340 0.020 0.170 0.010 0.120 0.010 0.160 K2O 0.000 9.910 0.010 9.920 0.000 9.470 0.000 9.640 0.000 10.00 0.000 9.900 H2O 0.000 4.030 0.000 4.080 0.000 4.070 0.000 4.040 0.000 4.020 0.000 4.030 Sum 101.72 99.55 101.6 100.17 101.81 99.61 101.53 100.9 101.26 100.97 101.74 100.51 Si 2.948 2.726 2.960 2.773 2.935 2.684 2.947 2.728 2.959 2.759 2.931 2.746 Ti 0.003 0.259 0.001 0.174 0.000 0.332 0.003 0.331 0.002 0.281 0.005 0.241 Al 2.017 1.415 2.020 1.411 2.012 1.415 2.021 1.337 2.009 1.303 2.025 1.307 Cr 0.001 0.003 0.002 0.003 0.000 0.003 0.001 0.007 0.002 0.020 0.000 0.002
56 VN362 và VN363 Cặp 1 Cặp 2 Cặp 3 Cặp 4 Cặp 5 Cặp 6 Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Grt Bt Fe3 0.081 0.000 0.063 0.000 0.121 0.000 0.082 0.000 0.068 0.000 0.106 0.000 Mg 0.989 1.552 0.975 1.682 1.005 1.622 0.698 1.394 0.676 1.399 0.702 1.608 Fe2 1.810 0.860 1.826 0.830 1.766 0.747 2.100 1.000 2.140 1.073 2.080 0.969 Mn 0.029 0.000 0.030 0.001 0.028 0.001 0.039 0.002 0.036 0.002 0.041 0.001 Zn 0.003 0.004 0.000 0.001 0.002 0.001 0.000 0.001 0.000 0.004 0.001 0.003 Ca 0.117 0.000 0.119 0.002 0.128 0.002 0.106 0.000 0.107 0.000 0.106 0.000 Na 0.002 0.032 0.004 0.032 0.003 0.049 0.003 0.025 0.001 0.017 0.002 0.022 K 0.000 0.940 0.001 0.907 0.000 0.890 0.000 0.910 0.000 0.960 0.000 0.938 OH 0.000 2.000 0.000 2.000 0.000 2.000 0.000 2.000 0.000 2.000 0.000 2.000 Sum 8.000 9.792 8.000 9.816 8.000 9.745 8.000 9.736 8.000 9.791 8.000 9.838 XFe 0.647 0.357 0.652 0.331 0.637 0.315 0.750 0.418 0.760 0.434 0.748 0.376 Al(4) 1.274 1.227 1.316 1.272 1.241 1.254 Al(6) 0.141 0.184 0.099 0.065 0.062 0.053
Hình 5.2: Biểu đồ biểu diễn nhiệt kế địa chất granat – biotit
Từ biểu đồ (hình 5.2) có thể thấy 6 cặp grt–bt được chọn để xác định P–T đều cho giá trị nhiệt độ cao khoảng 640–8300C (theo công thức tính toán của 4 nhóm tác giả khác nhau), áp suất tính bằng GASP khoảng5,2–7,1kbar. Kết quả này đã phản
57
ánh được các đá biến chất khu vực nghiên cứu được thành tạo ở điều kiện P – T thông thường của tướng granulit phù hợp với đá gneis granat – sillimanit – cordierit. Bên cạnh đó các kết quảtính toánnhiệt độ thành tạocho đá biến chất ở lưu vực Sông Ba thuộc vùng nghiên cứu của Vũ Văn Tích (2004) - sử dụng cặp K/feldspar – Plagioclazlà 6800C đến 8000
C. Các giá trị nhiệt độ trong khoảng 500 0
C đến 6500Ccũng đã được ghi nhận từ các cặp nhiệt kế K/feldspar –Plagioclaz khác[15]. Giá trị nàyđều thấp hơn điều kiện biến chất của tướng granulit. Điều này có thể liên quan tới quá trình biến dạng muộn hơn về sau đã làm mất sự cân bằng nhiệt động dẫn đến các kết quả nhiệt độ tính được thấp hơn nhiệt độ của tướng granulit. Áp suất thành tạo tương ứng của các đá granulit lưu vực Sông Ba đã có được bằng GASP giữa 4,4-7,8 kbar và giữa 4,6-6 kbar bằng GAC [15,27].
Như vậy, các giá trị tính toán được trong luận văn (T = 640 – 830 0C và P = 5,2– 7,1 kbar) là phù hợp với kết quả đã được công bố (T = 6800C đến 8000