ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Dương Thị Thanh Tâm THẠCH LUẬN CÁC ĐÁ SIÊU MAFIC –MAFIC KIỀM VÙNG CHỢ ĐỒN, BẮC KẠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Dương Thị Thanh Tâm THẠCH LUẬN CÁC ĐÁ SIÊU MAFIC –MAFIC KIỀM VÙNG CHỢ ĐỒN BẮC KẠN Chuyên ngành: Khoáng vật học Địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TS Nguyễn Thùy Dương PGS.TS Hoàng Thị Minh Thảo Hà Nội, 2015 Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn LỜI CÁM ƠN Luận văn hoàn thành Tổ đề án Urani, Viện Khoa học Địa chất khoáng sản, nơi học viên công tác Trong trình hoàn thành luận văn, học viên nhận giúp đỡ tận tình cán hướng dẫn khoa học - TS Nguyễn Thùy Dương, người hướng dẫn, động viên tạo điều kiện cho học viên suốt trình hoàn thành luận văn, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc giúp đỡ tận tình Học viên gửi lời cám ơn trân trọng tới Lãnh đạo Khoa Địa chất, Các thầy cô khoa Địa chất, cán phòng sau Đại học- Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên,Lãnh đạo Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Tổ đề án Urani, phòng Địa hóa Môi Trường, phòng Phân tích khoáng thạch học, Phòng Địa vật lý - Địa kỹ thuật phòng ban chức tạo điều kiện cho học viên hoàn thành khóa học luận văn Đặc biệt học viên nhận góp ý vô quý báu TS Trịnh Xuân Hòa, TS Nguyễn Thị Bích Thủy, TS Nguyễn Văn Niệm, ThS Bùi Thế Anh, đồng nghiệp Viện khoa học Địa chất khoáng sản trình hoàn thành luận văn, học viên xin chân thành cám ơn Cuối cùng, học viên xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè bên giúp đỡ động viên học viên suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn MỤC LỤC MỤC LỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH .8 DANH MỤC ẢNH MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1.1 KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 13 Vị trí nghiên cứu 13 1.2 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu .15 1.2.1 Địa tầng 15 1.2.2 Magma xâm nhập .16 1.2.3 Cấu trúc kiến tạo 19 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Cơ sở lý thuyết 22 2.1.1 Các đá siêu mafic – mafic kiềm kiểu kiềm Na 22 2.1.2 Cơ sở lý thuyết luận giải nguồn gốc magma 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 27 2.2.1 Thu thập tài liệu .28 2.2.2 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học kính hiểnvi phân cực 28 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất 28 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thạch địa hóa 30 Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CÁC ĐÁSIÊU MAFIC – MAFIC KIỀM VÙNG CHỢ ĐỒN, BẮC KẠN 31 3.1 Đặc điểm thạch học khoáng vật .31 3.1.2 Đặc điểm địa hóa 38 3.1.3 Đồng vị phóng xạ .49 CHƯƠNG NGUỒN GỐC CÁC ĐÁ SIÊU MAFIC, MAFIC KIỀM VÙNG CHỢ ĐỒN, BẮC KẠN 50 4.1 Quy luật phân bố nguyên tố thành tạo siêu mafic – mafic kiềm khu vực nghiên cứu 50 4.2 Nguồn gốc đá siêu mafic, mafic kiềm vùng Chợ Đồn 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT %tl Tỷ lệ phần trăm (theo trọng lượng) ppm Tỷ lệ phần triệu (theo trọng lượng) ∑alk Tổng kiềm AI Chỉ số kiềm A/CNK =Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) A/NK =Al2O3/(Na2O+K2O) REE Các nguyên tố đất HREE Các nguyên tố đất nặng LREE Các nguyên tố đất nhẹ cn Số liệu chuẩn hóa với chondrite An Anorthoclas Am Amphibol Apa Apatit Aug-Ti Augit - Titan bt biotit Calc Calcit Cpx Pyroxen nghiêng Crn Cancrinit Fo Foid Hbl Horblend Ne Nephelin Pl Plagioclas Sph Sphen Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn DANH MỤC BẢNG Bảng 3-1: Thành phần hóa học (% tl) thành tạo siêu mafic- mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn 42 Bảng 3-2: Thành phần hóa học (ppm) nguyên tố vết đá siêu mafic – mafic kiềm Chợ Đồn 47 Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Sơ đồ phạm vi khu vực nghiên cứu 13 Hình 1-2: Sơ đồ địa chất vùng nghiên cứu 20 Hình 1-3: Sơ đồ địa chất khối Bằng Phúc Khối Bằng Lũng, Chợ Đồn, Bắc Kạn21 Hình3-1: Thành phần % khoáng vật tạo đá nhóm siêu mafic 34 Hình3-2: Thành phần % khoáng vật tạo đá nhóm mafic 34 Hình 3-3: Biểu đồ (Na2O+K2O) - SiO2 phân chia loạt magma (theo McDonald, 1968; Irvine Baragar, 1971) (SA: loạt kiềm; AL: loạt kiềm) 39 Hình 3-4: Biểu đồ phân chia kiểu kiềm đá siêu mafic – mafic kiềm khu vực Chợ Đồn (Ephremova, 1965) 39 Hình 3-5: Biểu đồ tương quan MgO với oxyt tạođá 44 Hình 3-6: Biểu đồ phân bố nguyên tố đất chuẩn hóa với chondrites thành tạo siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn (Ree-Sun and McD, 1989 – Chondrites) 48 Hình 3-7: Biểu đồ phân bố nguyên tố vết chuẩn hóa với manti nguyên thủy thành tạo siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn (Rees-Sun and McD, 1995 – PM Primitive Mantle) 48 Hình 3-8: Biểu đồ tương quan đồng vị Nd143/Nd144 ~ Sr87/Sr86(theo Zindler Hart (1986) DM - manti nghèo, BE - Trái đất tổng thể, EM I & EM II - manti giàu, HIMU - manti có tỷ số U/Pb cao, PREMA - manti thịnh hành 49 Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn DANH MỤC ẢNH Ảnh 3-1 ảnh 3-2: Jacupirangit Bằng Phúc (chứa pyroxen cao Ti có viền bị amphibol hóa) (dưới nicon) d = 1,2 mm (Nguyễn Thùy Dương, 2007) 32 Ảnh 3-3 ảnh 3-4: Jacupirangit mảnh dăm kết diatrem Bằng Lũng (dưới nicon) d = 1,2 mm (Nguyễn Thùy Dương, 2007) 32 Ảnh 3-5 Ảnh 3-6: Ijolit khối Bằng Phúc ,Chợ Đồn, Bắc Kạn 32 Ảnh 3-7 Ảnh 3-8: Melteigit khối Bằng Phúc, Chợ Đồn, Bắc Kạn, (dưới nicon) 33 Ảnh 3-9: Urtit chứa nephelin bị cancrinit hóa khối Bằng Phúc, Chợ Đồn, Bắc Kạn, d=2mm (Nguyễn Trung Chí, 2003 34 Ảnh 3-10: Nephelin bị cancrinit hóa Ijolit khối Bằng Phúc, d=2mm (Nguyễn Trung Chí, 2003) 34 Ảnh 3-11 Ảnh 3-12: Pyroxen nghiêng có riềm bề mặt bị amphibol hóa nằm cancrinit đá ijolit (dưới nicon) d = 1,2 mm 36 Ảnh 3-13 Ảnh 3-14: Pyroxen loại cao Ti (Ti-augit) có riềm aegirin (xanh sẫm), đồng thời bị amphibol hóa ven rìa bề mặt đá melteigit (dưới nicon) d = 1,2 mm (Nguyễn Thùy Dương, 2007) .36 Ảnh 3-15 Ảnh 3-16: Amphibol dần thay cho pyroxen nghiêng đá melteigit (dưới nicon) d = 1,2 mm (Nguyễn Thùy Dương, 2007) 36 Ảnh 3-17 Ảnh 3-18: Anorthoclas ijolit (dưới nicon), 38 Dương Thị Thanh Tâm Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ở Việt Nam, thành tạo magma kiềm đặc biệt thành tạo siêu mafic – mafic kiềm chiếm lượng không lớn, chủ yếu tập trung phía Bắc, nhà khoa học Pháp đặt móng nghiên cứu từ năm đầu kỷ XX Trong năm gần đá magma siêu mafic – mafic kiềm quan tâm nghiên cứu nhiều nhàđịa chất nước, đócác tác giả Trần Trọng Hòa, Ngô Thị Phượng, Trần Quốc Hùng, Trần Tuấn Anh phát triển luận điểm thạch luận, kết đặc điểm địa hóa, khả sinh khoáng triển vọng khoáng sản liên quan tới phức hệ đá magma siêu mafic – mafic kiềm miền Bắc Việt Nam Các đặc điểm thành phần thạch học, khoáng vật học địa hóa học thành tạo đá kiềm quan tâm nghiên cứu (Trần Tuấn Anh, 2001; Nguyễn Trung Chí nnk, 2003; Nguyễn Thùy Dương, 2007) Kết rằng, đá siêu mafic – mafic kiềm khu vực phía Bắc Việt Nam thuộc đá mafic siêu kiềm kali Tây Bắc Việt Nam (Trần Trọng Hòa nnk, 1999), đá siêu mafic kiềm natri vùng Chợ Đồn (Nguyễn Trung Chí nnk, 2003) Đặc điểm thành phần khoáng vật học tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng cho thành tạo siêu mafic – mafic kiềm khu vực Đông Bắc mô tả xác định (Nguyễn Thùy Dương, 2007), từ xác định điều kiện hình thành thành tạo kiềm (Nguyễn Trung Chí Nguyễn Thùy Dương, 2009) Các nghiên cứu thực quy mô lớn toàn khu vực Đông Bắc (Nguyễn Trung Chí nnk, 2003; Nguyễn Thùy Dương, 2007) vùng Pu Sam Cap (Trần Tuấn Anh, 2001) mà chưa tập trung nghiên cứu vùng nhỏ cụ thể Vấn đề thạch luận nguồn gốc đá kiềm khu vực nghiên cứu, Nguyễn Trung Chí (2003) xác lập thành tạo siêu mafic – mafic kiềm khối Bằng Phúc Bằng Lũng vùng Chợ Đồn cho magma siêu mafic – mafic kiềm hình thành trình nóng chảy phần manti Năm 2008, công trình “Điều tra, nghiên cứu triển vọng syenit nephelin vùng Dương Thị Thanh Tâm 10 Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn KẾT LUẬN Trên sở tổng hợp tài liệu nghiên cứu có trước, kết nghiên cứu đặc điểm địa chất, khoáng vật, địa hóa thành tạo siêu mafic – mafic kiềm khu vực Chợ Đồn đến kết luận sau: Các thành tạo siêu mafic – mafic kiềm khu vực Chợ Đồn tập trung chủ yếu khối Bằng Phúc Bằng Lũng Thành phần thạch học bao gồm đá loạt ijolit (ijolit, melteigit, theralit, jacupirangit), đá gabro pyroxen kiềm, gabro kiềm Các thành tạo siêu mafic – mafic kiềm nghiên cứu có xu hướng cao kiềm Na (trung bình Na2O/K2O = 1.5 nhóm siêu mafic Na2O/K2O = 2,8 nhóm mafic) Các đá siêu mafic-mafic kiềm vùng Chợ Đồn đặc trưng giàu nhóm nguyên tố lithofil (Rb, K, Th), tổng hàm lượng đất thấp hàm lượng nhóm nguyên tố đất nhẹ (LREE) lại cao nhiều so với hàm lượng nguyên tố đất nặng (HREE) (Trung bình nhóm siêu mafic Ce/y = 3,17 nhóm siêu mafic vàCe/y = 1,89 nhóm mafic) Các điều kiện nghèo Nb, Ta, Zr,… phù hợp với đặc điểm địa hóa đới hút chìm Các thành tạo siêu mafic-mafic kiềm có nguồn gốc manti giàu loại II có hỗn nhiễm với vật liệu vỏ Dương Thị Thanh Tâm 53 Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Lưu Anh, Hoàng Việt Hằng, Ngô Gia Thắng, Lê Duy Bách, (2005),Granit nguồn gốc vỏ khối Tam Tao: Cơ sở Permi muộn, Tạp chí Khoa học Trái đất (2),tr27 Lê Duy Bách, Ngô Gia Thắng, Nguyễn Văn Bình, (2001),Địa khu (terrane), vấn đề lý luận áp dụng thực tiễn, Tạp chí Các khoa học trái đất (1), tr.23, Hà Nội Đặng Văn Can nnk, (2008),Điều tra, nghiên cứu triển vọng syenit nephelin vùng Chợ Đồn đánh giá khả sử dụng chúng làm gốm sứ cao cấp, Báo cáo tổng kết đề tài cấp (Bộ tài nguyên Môi trường), Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản Nguyễn Trung Chí nnk, (2003),Nghiên cứu thạch luận sinh khoáng thành tạo magma kiềm miền Bắc Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài cấp (Bộ TN&MT), Lưu trữ Trung tâm TTTL Địa chất, cục ĐC&KS, Hà Nội Nguyễn Trung Chí, Nguyễn Thùy Dương, (2009),Nguồn gốc syenit nephenin Đông Bắc Việt Nam, Tạp chí Khoa học Trái Đất,tr 73-84 Nguyễn Thùy Dương, (2007) Đặc điểm địa hóa khoáng vật học thành tạo đá kiềm vùng Đông Bắc Việt Nam Luận án tiến sĩ địa chất Hà Nội Trần Quốc Hùng, (1999), Các thành tạo magma mafic-siêu mafic miền Bắc Việt Nam,ĐCKS Trần Trọng Hòa nnk (1996) Một số kết nghiên cứu đá cao magie-kiềm Tây Băc Việt Nam, Tạp chí Các khoa học Trái đất, N018(3), tr.159-170, Hà Nội Trần Trọng Hòa, Ngô Thị Phượng, Trần Tuấn Anh, Nguyễn Văn Thế, Nguyễn Đức Thắng, (1999),Tài liệu xâm nhập mafic –siêu mafic tuổi Proterozoi đới Fansipan, Tạp Chí khoa học Trái Đất, tr 159-170 Dương Thị Thanh Tâm 54 Luận văn Thạc sỹ Thạch luận đá siêu mafic – mafic kiềm vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn 10 Trần Trọng Hòa, Hoàng Hữu Thành, Ngô Thị Phượng, Trần Tuấn Anh, Hoàng Việt Hằng, (1999),Các đá magma kiềm kali Tây Bắc Việt Nam: Biểu tách giãn nội mảng Paleogen muộn, TC Địa chất A, tr 7-10 11 Trần Trọng Hòa nnk, (2005),Hoạt động magma nội mảng lãnh thổ Việt Nam khoáng sản liên quan,Báo cáo tổng kết đề tài hợp tác theo nghịđịnh thư, Bộ khoa học Công nghệ 12 BùiẤn Niên, Trần Trọng Hòa, Ngô Thị Phượng, Hoàng Hữu Thành, Trần Tuấn Anh, Phạm Thị Dung, (2005),Đặc điểm thành tạo mafic-siêu mafic khu vực nam Hà Giang bắc Phố Ràng, Tạp chí Các khoa học Trái Đất, tr 103-114 13 Nguyễn Kinh Quốc nnk, (2000),Địa chất tờ Bắc Kạn, CụcĐịa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội 14 Bùi Minh Tâm, (2010),Hoạt động magma Việt Nam, Viện khoa họcĐịa chất Khoáng sản 15 Bùi Minh Tâm nnk, (2006),Xử lý luận giải số liệu địa hóa đá magma, Nhà xuất Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội 16 Đào Đình Thục, Huỳnh Trung, (1995),Địa chất Việt Nam, Tập II, Các Thành tạo magma, Cục ĐCVN, Hà Nội 17 Phan Trường Thị, (2005),Thạch học đá magma, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội (Giáo trình) 18 Trần Văn Trị, Vũ Khúc nnk (2009),Địa chất Tài nguyên Việt Nam, Nhà xuất khoa học tự Nhiên Công nghệ Dương Thị Thanh Tâm 55 Luận văn Thạc sỹ