Đang tải... (xem toàn văn)
Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Nghệ An
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN Chu Văn Lam ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA RUBY - SAPHIR TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP (NGHỆ AN) Chuyên ngành: Khoáng sản học Mã số: 62.44.59.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN Sĩ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2008 1 Công trình được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Người hướng dẫn khoa học : 1. Nguyễn Xuân Khiển, phó giáo sư - tiến sĩ Địa chất 2. Trần Ngọc Thái, tiến sĩ Địa chất Phản biện 1: ………………………………………… ………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………… ………………………………………… Phản biện 3: ………………………………………… ………………………………………… Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia - Hà Nội 2 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay việc khai thác đá quý, đặc biệt là ruby - saphir ở nước ta nói chung và ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) nói riêng đã và đang bị thu hẹp. Mặc dù, gần đây Nhà nước đã đầu tư để tìm kiếm, thăm dò nhưng vẫn chưa tăng được trữ lượng đủ độ tin cậy để đưa vào khai thác. Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do bản ch ất nguồn gốc và điều kiện thành tạo của ruby - saphir chưa được được làm sáng tỏ. Hiện nay, có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. Tuy một số công trình nghiên cứu gần đây đã xác lập nguồn gốc biến chất trao đổi, nhưng bên cạnh đó vẫn có quan điểm cho rằng chúng có nguồn gốc biến chất nhiệt động và nguồ n gốc magma. Vì vậy, nghiên cứu “Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An)” là một nhiệm vụ cấp thiết, nhằm góp phần giải quyết các vấn đề tồn tại nêu trên. 2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN Mục tiêu: Nhằm làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) từ đó xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng của chúng. Nhiệm vụ: - Nghiên cứu đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. - Nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. - Luận giải điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. - Xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm, khoanh đị nh các diện tích triển vọng ruby - saphir (gốc) vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. 3. CƠ SỞ TÀI LIỆU XÂY DỰNG LUẬN ÁN - Nguồn tài liệu chính: + Kết quả nghiên cứu “Đặc điểm cấu trúc địa chất và thành phần khoáng vật đá quý và bán quý vùng Châu Bình (Quỳ Châu - Nghệ An)” - luận văn thạc sỹ địa chất (Chu Văn Lam, 2002); + Kết quả "Nghiên cứu đặc điểm phân bố, điều kiện thành tạo củ a đá quý vùng Châu Bình - Bản Ngọc làm cơ sở xác lập các diện tích có triển vọng phục vụ cho tìm kiếm thăm dò đá quý 3 ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An" (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk - 2003); + Các kết quả phân tích mẫu bổ sung (thạch học, hóa silicat, hóa carbonat, microsond, plasma, bao thể) trong quá trình thực hiện luận án; Số lượng mẫu phân tích được sử dụng trong luận án: thạch học (590), thạch học bở rời (30), khoáng tướng (22), bao thể (30), microsond (35), thạch học định hướng (30), hoá carbonat (16), hoá silicat (65), plasma (35), huỳnh quang tia x (55), kích hoạt nơtron (35), xác định đá quý (ngọc học) (11), giác kế (35), tán xạ raman (20). - Ngu ồn tài liệu hỗ trợ: Các kết quả nghiên cứu về địa chất và khoáng sản đá quý của Phan Trường Thị, Lê Duy Bách (1969), Đinh Minh Mộng (1971), Phan Trường Thị (1987-1993), Nguyễn Văn Hương (1992), Nguyễn Kinh Quốc (1996), Đỗ Đức Quang (1997), Hoàng Xuân Nhật (1999), Đào Văn Toán (2000), Phạm Văn Long (2001). 4. CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ Luận điểm 1: Ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có nguồn gốc skarn, được thành tạo trong môi trường địa chất thuận lợi với sự có mặt của granitoid bão hoà nhôm, cao kali xuyên cắt đá hoa xen gneis hoặc najơdac và hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam. Luận điểm 2: Môi trường hóa lý thành tạo ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp là môi trường kiềm, giàu Al, Ca, K, F, nghèo Si, có chứa Cr, Fe, Ti với nhiệt độ 450-700 o C, áp suất 2-5kbar, độ sâu trung bình - nông. 5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Xác lập các kiểu skarn chứa ruby-saphir theo vị trí cấu trúc thành tạo, gồm kiểu skarn magma, skarn mạch, skarn biến chất, đặc trưng bởi tính phân đới và cộng sinh khoáng vật. Đồng thời làm sáng tỏ thành phần vật chất của một số khoáng vật tạo đá skarn như pyroxen và scapolit, làm dấu hiệu chỉ thị cho việc tìm kiếm ruby-saphir. 2. Làm rõ thành phần hóa học củ a ruby-saphir trong các kiểu skarn và quy luật biến thiên các nguyên tố chi phối màu sắc của ruby-saphir như Cr, Fe , Ti trong các đới, giai đoạn phát triển skarn. Tỷ lệ Cr 2 O 3 /FeO và chất lượng của ruby-saphir giảm dần theo thứ tự: đới calcit + ruby > đới calcit + phlogopit + ruby > đới scapolit + ruby > đới plagioclas + corindon > đới granat+mica+saphir. 3. Làm rõ điều kiện thuận lợi cho sự thành tạo ruby-saphir: granitoid bão hoà nhôm, cao kali, thấp manhê, xuyên cắt đá hoa, độ trắng cao, xen gneis hoặc najơdac, gây biến chất trao đổi tạo ra môi trường kiềm, giàu Al, Ca, K và các chất bốc H 2 O, F, nghèo Si, có chứa Cr, Ti, Fe. 4 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi, là cơ sở để xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và khoanh định các diện tích triển vọng phục vụ cho tìm kiếm, thăm dò, khai thác ruby - saphir ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp và những vùng có cấu trúc địa chất tương tự. 7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Luận án gồm 115 trang, 49 hình, 37 bảng và 41 ảnh. Mở đầu Chương I. Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương II. Đặc điểm địa chất vùng Chương III. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu Chương IV. Đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương V. Đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương VI. Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương VII. Tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Kết luận Lời cám ơn! Luận án được thực hiện tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Xuân Khiển, TS. Trần Ngọc Thái. Với tất cả tấm lòng của mình, NCS xin được bày tỏ lòng cầu thị, kính trọng và biết ơn đối với các thầy PGS.TS. Nguyễn Xuân Khiển, TS. Trần Ngọc Thái đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu th ực hiện luận án. Nhân dịp này, NCS trân trọng cám ơn Ban Giám đốc, Ban Đào tạo Sau đại học Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Phòng Khoáng sản Kim loại đã tạo điều kiện thuận lợi cho NCS thực hiện luận án. NCS xin chân thành cám ơn TS. Phạm Hòe, PGS.TS. Phạm Hồng Huấn, GS.TSKH. Phan Trường Thị, PGS.TSKH. Dương Đức Kiêm, TS. Nguyễn Quang Nương, PGS.TS. Bùi Minh Tâm, PGS.TS. Ngụy Tuyết Nhung, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Khôi, TS. Đỗ Quốc Bình, TS. Nguyễn Văn H ọc, PGS.TS. Nguyễn Kinh Quốc, TS. Hoàng Sao, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Trường và các nhà khoa học trong và ngoài Viện đã góp ý, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. 5 Ngoài ra, NCS cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sự giúp đỡ nhiều mặt, sự động viên không thể thiếu được của gia đình và bạn bè đồng nghiệp. CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP I.1. GIAI ĐOẠN TRƯỚC NĂM 1954 Trong giai đoạn này các công trình nhìn chung mới chỉ nghiên cứu một cách khái quát về địa chất - khoáng sản vùng. Theo đó, một số phân vị địa tầng, magma đã được thành lập, ruby - saphir chưa được phát hiện. I.2. GIAI ĐOẠN SAU NĂM 1954 Trong giai đoạn này, ruby-saphir được nhiều nhà địa chất nghiên cứu, bước đầu làm rõ nguồn gốc biến chất trao đổi của ruby-saphir, các tiền đề địa chấ t và dấu hiệu tìm kiếm, điều kiện thành tạo, đặc điểm khoáng vật của ruby - saphir sa khoáng, đặc điểm phân bố, khoanh định các diện tích triển vọng và dự báo trữ lượng của chúng. Những vấn đề tồn tại: Về nguồn gốc của ruby - saphir còn có nhiều quan điểm khác nhau: nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc magma (Nguyễn Kinh Quốc, 1992-1995); nguồn gốc bi ến chất trao đổi (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk, 2003, 2005); nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc biển chất nhiệt động (Phan Trường Thị, 1992-1993, Phạm Văn Long, 2003); nguồn gốc biến chất nhiệt động (Tạ Trọng Thắng và nnk, 2005). Một trong những nguyên nhân dẫn đến tồn tại trên là do việc nghiên cứu nguồn gốc, điều kiện thành tạo ruby - saphir còn thiếu tính định lượng và tính hệ thống. CHƯƠNG II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG Vùng nghiên cứu bao gồm phần chủ yếu là phức nếp lồi Bù Khạng và một phần nhỏ ở đới uốn nếp Sông Cả phía tây bắc, thuộc đai sinh khoáng đá quý Nam - Đông Nam Á. II.1. ĐỊA TẦNG Trong vùng phổ biến trầm tích biến chất hệ tầng Bù Khạng (NP-$ 1 bk), ít hơn là trầm tích lục nguyên hệ tầng Sông Cả (O 3 -S 1 sc), trầm tích lục nguyên carbonat hệ tầng La Khê (C 1 lk), trầm tích carbonat hệ tầng Mường Lống (C-Pml) và các trầm tích bở rời tuổi Đệ Tứ (Q). II.2. MAGMA XÂM NHẬP Gồm các thành tạo granitogneis phức hệ Đại Lộc (G/aD 1 đl); gabro, gabro diabas phức hệ Núi Chúa (Gb/aT 3 nc); granit, granit biotit (pha 1), pegmatit (pha 2) phức hệ Bản Chiềng (GP G /Ebc) và các đai mạch aplit. 6 II.3. BIẾN CHẤT II.3.1. BIẾN CHẤT NHIỆT ĐỘNG: Theo Phan Trường Thị và Lê Duy Bách (1970) biến chất nhiệt động vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có tính phân đới đồng tâm, theo hướng từ tâm ra có các đới từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp như sau: đới silimanit và siêu biến chất > đới staurolit-disten > đới anmadin > đới biotit > đới clorit-sericit. Sản phẩm biến chất nhiệt động như các đá najơdac, đá hoa, đá gneis đóng vai trò làm tiền đề cho thành tạo ruby-saphir. II.3.2. BIẾN CHẤT TIẾP XÚC NHIỆT: Biến chất nhiệt thể hiện rõ, làm tái kết tinh đá vôi thành đá hoa tạo thành riềm xung quanh khối xâm nhập granitoid. II.3.3. BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Biến chất trao đổi trong diện tích nghiên cứu diễn ra mạnh mẽ, khá phong phú và đa dạng, nhưng liên quan với ruby-saphir chỉ có quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GP G /Ebc) và các đá trầm tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$ 1 bk) và hệ tầng Mường Lống (C-Pml). II.3.4. BIẾN CHẤT ĐỘNG LỰC: Biến chất động lực gồm các biến đổi milonit hoá, kataclasit hoá, đóng vai trò làm tác nhân quan trọng thúc đẩy quá trình phong hoá, xâm thực, hình thành sa khoáng ruby-saphir có ý nghĩa công nghiệp, đồng thời gây nên sự rạn nứt, dập vỡ làm giảm chất lượng ruby-saphir. II.4. CẤU TRÚC - KIẾN TẠO Vùng nghiên cứu là một nếp lồi lớn bị phức tạp hóa bởi các nếp uốn nhỏ, với trục có phương tây bắc - đông nam, cấu thành bởi các thành tạo magma ở phần nhân và trầm tích - biến chất ở phần cánh. Cấu trúc nếp uốn cũng như các thành tạo địa chất bị phá huỷ bởi 2 hệ thống đứt gãy chính: hệ thống phương tây bắc - đông nam và hệ thống phương á vĩ tuyến. CHƯƠNG III. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN III.1.1. CÁC VẤN ĐỀ VỀ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI Định nghĩa biến chất trao đổi: Quá trình biến đổi thành phần hóa học của đá, được thực hiện bằng sự thay thế một số khoáng vật này bằng một số khoáng vật khác được gọi là biến chất trao đổi. Sự thay thế thường được thực hiện khi có sự tham gia của chất lưu, hòa tan một số khoáng vật và kết tinh ngay một số khoáng vật khác sao cho trong quá trình thay thế của đá nói chung vẫn giữ được trạng thái cứng. (Korjinxki D.S., 1982). III.1.1.1. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI a. Cơ chế di chuyển vật chất trong biến chất trao đổi: Cơ chế di chuyển vật chất trong quá trình biến chất trao đổi được Korjinxki D.S. (1953) nghiên cứu và đưa ra 2 phương thức di chuyển: 7 - Khuếch tán: Khuếch tán là một quá trình di chuyển của thành phần hóa học qua môi trường rắn hoặc chất lưu đứng yên. Quá trình này được quyết định bởi gradien nồng độ, các thành phần có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp. - Thấm lọc: Thấm lọc là quá trình vận chuyển của thành phần hóa học bởi môi trường chất lưu chuyển động. Quá trình này được quyết định bởi gradien áp suất. Các chất lưu chuyển động qua các lỗ hổng, khe nứt của đá, vi khe nứt trong tinh thể khoáng vật gây biến chất trao đổi với chúng. b. Sự biến đổi trong biến chất trao đổi: Bằng cơ chế khuyếch tán và thấm lọc, vật chất mới được mang đến, các phản ứng hóa học xảy ra giữa vật chất mang đến và đá ban đầu tạo ra sự biến đổi tổng hợp về thành phần hóa học và khoáng vật. Các phản ứng phụ thuộc vào điều kiện lý hóa của môi trường như nhiệt độ, áp suất, độ pH, vai trò của các nguyên tố, ngoài ra còn phụ thu ộc vào điều kiện địa chất. III.1.1.2. CẤU TRÚC PHÂN ĐỚI CỦA BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI a. Tính phân đới giai đoạn: Được hình thành do tính giai đoạn trong quá trình biến chất trao đổi, khác nhau về nhiệt độ, áp suất, thành phần, tính chất hóa lý của chất lưu và sự đóng mở khe nứt nhiều lần trong các giai đoạn phát triển kiến tạo. b. Tính phân đới tướng: Được hình thành do thành phần của đá ban đầu, độ linh động của các thành phần (Korjinxki D.S., 1969; Jaricov V.A., 1968), sự tương tác của các thành phần của chất lưu và đá (Korjinxki D.S.,1969, Xlưzin A.E., 1970), gradien nhiệt độ và gradien áp suất. III.1.1.3. TÍNH GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Theo Korjinxki D.S. (1953) quá trình biến chất trao đổi nhiệt dịch được chia thành 4 giai đoạn: kiềm sớm, axit (khử kiềm), kiềm muộn, kết thúc. Kiểu phân chia này đã phản ánh sự tiến hóa kiềm - axit của các dung dịch nhiệt dịch. Ngoài ra còn nhiều kiểu khác: phân chia giai đoạn theo nhiệt độ thành tạo, phân chia giai đoạn theo tổ hợp khoáng vật cộng sinh đặc trưng. III.1.1.4. PHÂN LOẠI CÁC THÀNH TẠO BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Có 4 cách phân loại chính: 1- Phân loại theo thành phần vật chất mà đại diện là Lindgrena V. (1901), Goldschmidt M. (1933); 2- Phân loại theo nguồn gốc của Korjinxki D.S. (1953- 1970), Jarikov V.A. (1965); 3- Phân loại theo cấu trúc địa chất của Colovev S.N. (1952) và Nacovnic N. I. (1956); 4- Phân loại theo bản chất nguyên tố trao đổi (Pliusev E. V., 1981; Barton, 1991). Trong đó cách phân loại thứ tư được áp dụng rộng rãi nhất. III.1.1.5. KIỂU BIẾN CHẤT TIẾP XÚC TRAO ĐỔI (SKARN) a. Khái niệm: Skarn là kiểu biến chất tiếp xúc trao đổi giữa các đá carbonat (ở mức độ ít hơn, giữa đá silicat) với các thành tạo magma xâm nhập, dưới tác dụng 8 trực tiếp của dung dịch khí hóa - nhiệt dịch. Thành phần chủ yếu của skarn là các khoáng vật silicat và alumosilicat Ca, Mg, Fe, tiêu biểu là pyroxen và granat. b. Cơ chế thành tạo và nguồn gốc skarn: Có hai giả thuyết chính là Giả thuyết khuếch tán - thấm lọc của Korjinxki D.S. và Giả thuyết giai đoạn của Pilipenco P. Korjinxki D.S. nhấn mạnh vai trò của nguồn magma, cơ chế khuếch tán - thấm lọc trong biến chất trao đổi. Sự phân đới được giải thích b ởi độ linh động của các nguyên tố, quá trình phân dị thành phần chất lưu. Giả thuyết này khá thành công trong việc giải thích sự phân đới của khoáng vật phi quặng, nhưng chưa quan tâm đến sự phân đới của khoáng vật quặng. Pilipenco P. nhấn mạnh vai trò của chất lưu, nguồn vật chất mà chất lưu lấy được trên đường đi, tính giai đoạn của quá trình do nhiệt độ giảm dần, mỗi giai đ oạn đặc trưng bởi nguồn vật chất quặng khác nhau. Sự phân đới được giải thích do tính giai đoạn của quá trình skarn. Các giai đoạn tạo quặng được phân chia chi tiết. Giả thuyết này giải thích khá thành công về sự phân đới của khoáng vật quặng ở một số mỏ. c. Phân loại skarn c.1. Phân loại đá skarn: Có hai quan điểm chính phân loại đá skarn: - Phân loại theo vị trí cấu trúc thành tạo skarn: Theo quan điểm này, tiêu biểu là Kerrick D. M. (1977), Konhev A. A., Samoilov B. C. (1974), Persev H. H (1977), Bucher (1981), Walther (1983), Frisch, Helgeson (1984), Jamtveit (1992), Meinert L.D. (1992, 1995) phân chia dựa trên vị trí cấu trúc địa chất của các đá skarn, theo đó có thể chia thành 3 kiểu chính: + Kiểu skarn magma (magmatic skarn) (Kerrick D. M., 1977), skarn tiếp xúc (contact skarn) (Konhev A. A., Samoilov B. C., 1974): gồm các thành tạo skarn nằm ở rìa khối magma, tại ranh giới tiếp xúc trực tiếp giữa granitoid và đá vây quanh. + Kiểu skarn mạch (vein skarn) (Kerrick D. M., 1977; Bucher, 1981), Walther, 1983; Frisch, Helgeson, 1984), skarn dạng ống (tube skarn) (Konhev A. A., Samoilov B. C., 1974), skarnoid (Meinert L. D., 1992, 1995)): Gồm các thành tạo skarn nằm theo khe nứt, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và đá vây quanh. + Kiểu skarn biến chất (metamorphic skarn) (Kerrick D. M., 1977; Jamtveit, 1992), skarn phản ứng (reaction skarn) của Meinert L.D. (1992, 1995), skarnoid (Persev H.H, 1977) : Gồm các thành tạo skarn nằm theo ranh giới giữa các lớp đá hoa và đá silicat, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và đá vây quanh. Ưu điểm của cách phân loại này vừa nói lên được vị trí cấu trúc thành tạo, vừa phản ánh được cơ chế, nguồn gốc và điều kiện thành tạo, rất phù hợp với nghiên cứu đá skarn liên quan đến ruby-saphir. 9 - Phân loại theo thành phần đá gốc bị thay thế (Sabưnin L.I., 1974; Einaudi M.T. và nnk., 1981; Sminov, 1982). Dựa trên thành phần của đá nguyên thủy bị thay thế, chia ra 3 kiểu skarn: skarn Ca, skarn Mg và skarn silicat. Kiểu skarn Ca, được thành tạo do đá vôi bị thay thế. Kiểu skarn Mg, được thành tạo do đá dolomit bị thay thế Kiểu skarn silicat, được thành tạo do các đá alumosilicat bị thay thế. Trong thực tế thường gặp đá không đồng nhất về thành phần (như đá hoa calcit-dolomit, sét kết - vôi, bột kết-vôi, cát kết - vôi, ) nên rất ít khi gặ p kiểu skarn đơn thuần như trên mà thường gặp kiểu skarn hỗn hợp, khi đó không áp dụng được cách phân chia này. Mỗi một cách phân loại đều có ưu - nhược điểm riêng và khó có thể thỏa mãn cho tất cả các thành tạo skarn cũng như các mục tiêu cụ thể trong việc nghiên cứu của các nhà địa chất. Dựa trên đặc điểm các đá skarn chứa ruby-saphir và mục tiêu - nhiệm vụ đặt ra, luận án đã lự a chọn cách phân loại đá skarn theo vị trí cấu trúc thành tạo. c.2. Phân loại mỏ skarn: Có 5 kiểu phân loại chính dựa theo: - Vị trí của skarn với đá xâm nhập; - Thành phần khoáng sản đi cùng; - Thành hệ magma liên quan nguồn gốc; - Giai đoạn thành tạo skarn; - Theo thành hệ biến chất trao đổi, thành hệ quặng. III.1.2. CÁC VẤN ĐỀ VỀ RUBY - SAPHIR: Ruby, saphir là khoáng vật corindon có màu đẹp, có chất lượng ngọc. Tên gọi ruby, saphir xuất xứ từ tiếng la tinh “rubber” - màu đỏ, “saphires” - màu xanh. Corindon tinh khiết chứa 52% Al và 48,8% O, công thức hoá là Al 2 O 3 . Ngoài ra, trong tinh thể corindon thường có mặt các nguyên tố phụ dưới dạng thay thế đồng hình với nguyên tử Al là Fe, Cr, Ti v.v với vai trò là các "sắc tố" gây nên màu sắc của ruby - saphir. Nguồn gốc của ruby - saphir khá đa dạng, chúng liên quan đến các quá trình magma, biến chất trao đổi, biến chất nhiệt động và cả các quá trình trầm tích. III.2. HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.2.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP TÀI LIỆU Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có chủ yếu liên quan đến biến chất trao đổi và ruby-saphir ở vùng nghiên cứu, xác định các thành quả đã đạt được, các vấn đề còn tồn tại, các tài liệu cần kế thừa, các vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo trong luận án. III.2.2. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA Khảo sát, thu thập các tài liệu thực tế về các đá biến chất trao đổi chứa ruby-saphir và các thành tạo liên quan (magma xâm nhập, các đá trầm tích - [...]... điểm khoáng vật học của ruby- saphir trong các đá skarn là cơ sở để nghiên cứu điều kiện thành tạo và đánh giá triển vọng chúng CHƯƠNG VI ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO RUBY - SAPHIR TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP VI.1 MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT Các đá granitoid cung cấp nguồn vật chất, năng lượng tạo skarn chứa ruby- saphir, bao gồm granit, granit biotit (pha 1), granosyenit hạt thô,... khoáng vật ruby, saphir và các khoáng vật cộng sinh CHƯƠNG IV ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI CHỨA RUBY - SAPHIR VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP Ruby- saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp liên quan đến quá trình biến chất tiếp xúc trao đổi (skarn) giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GPG/Ebc) và các đá trầm tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$1bk) và hệ tầng Mường Lống (C-Pml) Dựa trên... tinh của granitoid liên quan đến skarn chứa ruby- saphir khoảng 650 -7 00oC với PH2O = 5 kbar Kết quả đo áp suất thành tạo của bao thể margarit trong ruby- saphir Quỳ Châu cho giá trị khoảng 2,8kbar (Wanthanachaisaeng B và nnk, 2005) Qua những tài liệu này cho thấy ruby - saphir được thành tạo ở nhiệt độ 450oC -7 00oC, áp suất 2 - 5kbar Độ sâu thành tạo của skarn chứa ruby - saphir tương ứng với độ sâu thành. ..10 carbonat bị biến chất) , đứt gãy, đới dập vỡ, nếp uốn Thành lập các mặt cắt, vết lộ điển hình và lấy các loại mẫu III.2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT - Nghiên cứu thành phần vật chất đá biến chất trao đổi và khoáng vật ruby- saphir liên quan - Nghiên cứu thành phần vật chất các thành tạo liên quan đến biến chất trao đổi, bao gồm đá magma xâm nhập và đá vây quanh - Phân tích mẫu đá... của ruby- saphir - Vai trò của K, Na: K và Na có nồng độ cao trong dung dịch (K>Na) là những yếu tố làm tăng tính kiềm cho dung dịch khí hóa - nhiệt dịch tạo điều kiện thuận lợi để kết tụ Al2O3 thành tạo ruby- saphir VI.2.1.4 ĐỘ KIỀM CỦA MÔI TRƯỜNG THÀNH TẠO Đá skarn chứa ruby- saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp là kết quả của phản ứng trung hòa giữa đá hoa có độ kiềm cao và các đá mang tính axit như granitoid,... phẩm Saphir tập trung chủ yếu trong tổ hợp 7, có tinh thể lớn nhưng chất lượng ngọc không cao CHƯƠNG V ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT HỌC CỦA RUBY - SAPHIR TRONG CÁC ĐÁ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP V.1 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC Thành phần hóa học của ruby- saphir trong các kiểu skarn khác nhau có những nét đặc trưng riêng Các giá trị tỷ lệ Cr2O3/FeO; Cr2O3/TiO2 không giống nhau trong các kiểu skarn, đối với. .. bớt Fe, đây là vai trò của biến chất trao đổi với đá carbonat Trong quá trình biến chất trao đổi, hàm lượng Al cao trong najơdac là điều kiện thuận lợi để thành tạo tinh thể saphir kích thước lớn, hàm lượng cao các tạp chất quặng (sắt, ) làm giảm độ trong suốt của saphir, chủ yếu là mang màu xanh đậm, bán trong đến không trong suốt Vai trò của các yếu tố thạch địa tầng được tổng hợp như sau: Đá carbonat... khác, theo đó màu đỏ của ruby đậm hơn Đối với saphir trong kiểu skarn biến chất, tỷ lệ Cr2O3/FeO; Cr2O3/TiO2 giảm trong giai đoạn 2, theo đó saphir trong giai đoạn này có màu xanh đậm hơn so với các giai đoạn khác So sánh tỷ lệ Cr2O3/FeO; Cr2O3/TiO2 trong ruby- saphir của các vùng khác như Tân Hương (1,047; 1,994) và Trúc Lâu (1,391; 1,465) cho thấy trong ruby - saphir ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp cao hơn (2,122;... nên trong điều kiện giàu Al2O3 và SiO2 thì không thể thành tạo corindon Như vậy điều kiện thuận lợi để thành tạo corindon là môi trường khó hòa tan Al2O3 nhưng dễ hòa tan SiO2, tương ứng với độ pH khoảng từ 7 đến 9 Theo phương pháp Marakusev A.A (1973) độ kiềm (ΔZ 627oC) của môi trường thành tạo ruby- saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp khoảng từ 876 đến 3122 ‘‘TINH KHIẾT’’ CỦA MÔI TRƯỜNG: Độ trong suốt của. .. trong quá trình skarn, là điều kiện thuận lợi để thành tạo ruby- saphir Trong đá hoa bị skarn hóa tỷ lệ CaO/MgO tỷ lệ thuận với ruby/ spinel, độ trắng càng cao thì ruby càng trong suốt Trong thành phần đá gneis chứa Al2O3 (18,28%), SiO2 (62,43%); FeO+Fe2O3 (4,75%), Cr2O3 (0,43%), môi trường này không đủ điều kiện để tạo thành ruby- saphir mà cần thiết phải khử silic tạo dư nhôm bởi biến chất trao 18 đổi . trong các đá biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. - Luận giải điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp. - Xác lập các tiền. Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương V. Đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Chương VI. Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên. nguồn gốc biến chất nhiệt động và nguồ n gốc magma. Vì vậy, nghiên cứu Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) ” là một