ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN ******* Nguyễn Xuân Phú THẠCH LUẬN CÁC ĐÁ PERIDOTIT NÚI N ƯA VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI QUẶNG HỐ CROMIT VÙNG CỔ ĐỊNH, THANH HĨA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN ******* Nguyễn Xuân Phú THẠCH LUẬN CÁC ĐÁ PERIDOTIT NÚI N ƯA VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI QUẶNG HỐ CROMIT VÙNG CỔ ĐỊNH, THANH HĨA Chun ngành: Địa chất học Mã số: 60.44.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Xuân Thành TS Nguyễn Thị Minh Thuyết HÀ NỘI 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành cố gắng nỗ lực cao thân học viên hướng dẫn tận tình TS Ngơ Xuân Thành - Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ Địa chất, TS Nguyễn Thị Minh Thuyết - Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhi ên, ĐHQGHN Trong q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, học viên nhận quan tâm, giúp đỡ thầy cô thuộc Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngoài học viên nhận quan tâm tạo điều kiện thuận lợi lớn từ l ãnh đạo Khoa Địa chất Tr ường Đại học Khoa học Tự Nhiên, lãnh đạo mơn Ngun liệu khống – Khoa Địa chất – Trường đại học Mỏ - Địa chất phòng ban chức Nhân dịp học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giúp đỡ quý báu Hà Nội, tháng 09 năm 2014 Học viên Nguyễn Xuân Phú MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chương 1ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG CỔ ĐỊNH, THANH HOÁ 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.2 Đặc điểm kinh tế nhân văn 10 1.3 Đặc điểm địa chất 11 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU 18 2.1 Khái quát đá siêu mafic, tổ hợp ophiolit kiểu ophiolit giới18 2.2 Một số khái niệm thường sử dụng tổ hợp ophiolit 21 2.3 Khái quát quặng cromit 22 2.4 Các phương pháp nghiên c ứu 23 Chương ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHỐI SIÊU MAFIC NÚI NƯA 26 3.1 Đặc điểm thạch học khoáng vật 26 3.2 Đặc điểm địa hoá khoáng vật 33 3.3 Đặc điểm địa hoá silicat v nguyên tố vết 37 Chương LUẬN GIẢI VỀ BỐI CẢNH KIẾN TẠO HÌNH THÀNH CÁC THỂ PERIDOTIT NÚI NƯA 43 4.1 Các sở luận giải 43 4.2 Luận giải mức độ nóng chảy đá peridotit Núi Nưa trải qua môi trường kiến tạo liên quan 51 Chương ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HOÁ CROMIT NÚI N ƯA 54 5.1 Mối liên quan quặng hóa với magma 54 5.2 Đặc điểm quặng hoá Cromit Núi N ưa 55 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 DANH MỤC HÌNH ẢNH Chương Hình 1.1 Vị trí địa lý vùng Cổ Định – Thanh Hóa Chương Hình 2.1 Mơ hình q trình đẩy trồi trồi ngược lên phần rìa ranh giới mảng Hình 2.2 Cấu trúc điển hình từ lên đới ophiolit Chương Hình 3.1 Moong khai thác secpentin mỏ secpentin Nơng Cống Hình 3.2 Ảnh chụp cận cảnh ranh giới bao quanh khối si mafic Hình 3.3 Ảnh chụp vết lộ đá hệ tầng Sơng M ã lộ có thành phần cát kết, bột kết, phiến sét xen kẹp tập đá phiến lục, mạch thạ ch anh Hình 3.4 Ảnh chụp cận cảnh đá bị tal hóa, sepentin hóa khối siêu mafic Hình 3.5 Ảnh chụp vết lộ đá trầm tích hệ tầng Đồng Đỏ phủ l ên đá peridotit phức hệ Núi Nưa Hình 3.6 Khống vật olivin đá harzburgit Nicol Hình 3.7 Pyroxen thoi dạng hạt tha hình nứt nẻ mạnh, phần rìa khe nứt bị biến đổi secpentin hóa Hình 3.8 Pyroxen xiên dạng hạt tha hình nằm rải rác đá harzburgit Hình 3.9 Cromit đá serpentinit khu vực Núi Nưa (dưới nicol) Hình 3.10 Cromit Dunit ( lát m ỏng) Ảnh: Cromit Dunit (m ài láng) Hình 3.11 Khống vật lizardit bị biến dạng, định h ướng yếu, dạng Hình 3.12 Khống vật chrysotit dạng mạch, cấu tạo l ượn sóng Hình 3.13 Khoáng vật antigorit bị biến dạng dẻo, cấu tạo dạng lượn sóng, phân phiến Hình 3.14 Ảnh qt hạt khoáng vật cromit đá harzburgit bị sepentinit hoá mạnh Hình 3.15 Biểu đồ tương quan hàm lượng Mg# với oxit tạo đá chủ yếu Hình 3.16 Biểu đồ đa nguyên tố đá siêu mafic Núi Nưa chu ẩn hố với manti ngun thuỷ Hình 3.17 Biểu đồ nguyên tố đất đá siêu mafic Núi Nưa chuẩn hoá với chondrit Chương Hình 4.1 Đới hút chìm đường biến đổi nhiệt độ chúng theo chiều sâu (theo Tsujimori nnk., 2006) Hình 4.2 Biểu đồ thể quan hệ NiO - Mg# Olivin Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn tương quan Mg# Al2O3 khoáng vật pyroxen thoi (Ortho-pyroxen) Trường peridotit Johnson et al., 1990 v Ishii et al., 1992 Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn tương quan Mg# Al2O3 khoáng vật pyroxen xiên (Clino-pyroxen) Trường peridotit Johnson et al., 1990 Ishii et al., 1992 Hình 4.5 Đường chuẩn so sánh mẫu với giá trị Chondrite (a) v manti nguyên thủy (b).Các trường harzburgit trước cung “Leg 125” theo Ishii et al (1992), harzburgit trước cung Sandwich theo Pearce et al (2000)… Hình 4.6 Biểu đồ tương quan Mg# Cr# khoáng vật chromspinel (a) Fo olivine Cr# chromspinel (b) so sánh v ới trường kiến tạo, mức độ nóng chảy trải qua manti Hình 4.7 Biểu đồ so sánh nguyên tố vết với chondrite (giá trị theo Sun v McDonough, 1989) Các đường nóng chảy phần theo (Piccardo, nnk, 2007) Chương Hình 5.1 Cột địa tầng thể vị trí kiến tạo khác tổ hợp ophiolit, đới với thành phần cấu tạo khác thể (Theo tài liệu Mosier nnk., 2012) Hình 5.2 a-b-c-d-e Biểu đồ dự báo tiềm sinh quặng đá si mafic Núi Nưa (theo A.L Bogatrev E.X Oxborn) Hình 5.3 Mẫu cromit mài láng khu vực núi Nưa DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Thành phần hóa học khoáng vật olivin đá Harzburgit v Dunit Bảng 3.2 Thành phần hóa học khống vật pyroxen thoi đá Harzburgit Bảng 3.3 Thành phần hóa học khoáng vật pyroxen xiên đá Harzburgit Bảng 3.4: Thành phần hóa học cromit đá Harzburgit Bảng 3.5: Thành phần hóa học cromit đá Dunit Bảng 3.6 Kết phân tích nguy ên tố đá siêu mafic Núi Nưa Bảng 3.7 Kết phân tích nguy ên tố vết, nguyên tố đất thành tạo siêu mafic Núi Nưa CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các chữ viết tắt Atg Tên đầy đủ Antigorit Chrsp: Chromspinel Cpx: Clinopyroxen Chr Chrysotit EPMA Fo: ICP-MS Electron Probe Micro Analyzer: Hi ển vi điện tử vi dò Fosterit Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry: Ph ổ khối lượng plasma cảm ứng Liz Lizadit Ol: Olivin Opx: Ortopyroxen P-T: Áp suất-nhiệt độ Px: Pyroxen Sp Spinel XRF: X-ray fluorescence – Huỳnh quang tia Roentgen MỞ ĐẦU Các thành tạo siêu mafic Việt Nam nhiều nhà địa chất nước quan tâm nghiên cứu Trần Tuấn Anh [11], Lê Duy Bách [1,2,3], Bùi Ấn Niên [10], Ngô Duy Thắng [16] Nguyễn Văn Vượng [22], Ngô Xuân Thành [5,15], Nakano [9] , chúng cung cấp loạt thơng tin hữu ích bối cảnh địa động lực cổ tiến hóa kiến tạo Trái đất manti Mặt khác, liên quan tới thành tạo mafic-siêu mafic kiểu ophiolit có nhiều loại khoáng sản khác cromit, sulfur kim lo ại, kim loại nhóm platin, đá quý, sepentin, tan , nhóm nguyên tố bạch kim, Au, asbet, Việc nghiên cứu thành tạo siêu mafic kiểu ophiolit thường gặp nhiều khó khăn đá trải qua giai đoạn biến chất, biến dạng mạnh V ì nghiên cứu đá việc kết hợp nghiên cứu thành phần địa hóa tổng đá nghiên cứu thành phần khống vật, hóa học, cấu tạo, kiến trúc có ý nghĩa quan trọng luận giải thạch luận v sinh khoáng chúng Vùng Cổ Định cách thị xã Thanh Hoá khoảng 20km phía tây nam, thuộc địa phận ba huyện Nơng Cống, Triệu S ơn Như Xuân Khu vực Núi Nưa dãy Núi cao bắt nguồn từ dải Trường Sơn vươn phía biển theo hướng tây bắc - đông nam, đá peridotit phân bố khu vực nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên, việc nghiên cứu kết hợp phương pháp phân tích thạch học, địa hóa, địa hóa khống vật sau sử dụng thuyết kiến tạo mảng để luận giải đưa kết luận môi trường kiến tạo liên quan đến thành tạo tổ hợp ophiolit khu vực vấn đề đến chưa giải cụ thể Xuất phát từ vấn đề tr ên, học viên lựa chọn đề tài: “Thạch luận đá peridotit Núi Nưa mối quan hệ với quặng hố cromit v ùng Cổ Định, Thanh Hóa” nhằm góp phần làm sáng tỏ vị trí, mơi trường kiến tạo đá peridotit Núi Nưa tổ hợp ophiolit Sơng Mã mối liên quan chúng với khống hóa cromit khu vực Cổ Định Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đá peridotit khu vực Núi Nưa quặng hóa cromit liên quan Phạm vi nghiên cứu diện tích khu vực phân bố khối siêu mafic Núi Nưa, Thanh Hóa Mục đích nhiệm vụ luận văn - Mục đích - Làm sáng tỏ mơi trường vị trí kiến tạo thể peridotit khu vự c Núi Nưa, Thanh Hóa Hình 4.7 Biểu đồ so sánh nguyên tố vết với chondrite (giá trị theo Sun McDonough, 1989) Các đư ờng nóng chảy phần (theo Piccardo, nnk, 2007) Mức độ nóng chảy manti nguồn tính tốn nhận biết sở hàm lượng nguyên tố nặng (HREE) phần đá tàn dư manti, nhóm nguyên tố cho bị tác động nhẹ trình biến chất trao đổi manti mức độ bị làm nghèo chúng liên quan chặt chẽ với mức độ nóng chảy nguồn manti trải qua [28] Dựa sở tính tốn thực nghiệm cơng thức tính tốn nóng chảy phần manti dựa vào nhóm nguyên tố nặng, Shaw (1970) [40] Ewart, nnk (1994) [27] đưa mơ hình để tính tốn mức độ nóng chảy phần thông qua số liệu nguyên tố peridotit Trên hình 4.7 mơ hình tính tốn dựa tỷ số với chondrite nguyên thủy peridotit, đường cong tương ứng mức độ nóng chảy phần tính cho nóng chảy nguồn manti spinel [42, 28] So sánh với số liệu địa hóa đá nghiên cứu cho thấy nguyên tố nặng nằm trường manti bị làm nghèo thơng qua q trình nóng ch ảy phần khoảng 20 đến 40% 4.2 Luận giải mức độ nóng chảy đá peridotit Núi Nưa trải qua môi trường kiến tạo liên quan Các khoáng vật olivin thể harzburgit đặc trưng số Fo cao đến cao, điều cho thấy chúng khác biệt với kiểu peridotit hình thành đới sống Núi đại dương (MOR) (thường có số Fo