Tài liệu Thạch luận các thành tạo granitoid phức hệ mường lát thuộc đới tây bắc bắc bộ và khoáng hoá liên quan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VĂN THÀNH THẠCH LUẬN CÁC THÀNH TẠO GRANITOID PHỨC HỆ MƯỜNG LÁT THUỘC ĐỚI TÂY BẮC BỘ VÀ KHOÁNG HÓA LIÊN QUAN Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Phạm Trung Hiếu 2. TS. Đỗ Văn Nhuận Hà Nội - 2020 i MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC ........................................................................................................... i DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................ vii 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu .....................................................................1 2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu .........................................................................2 3. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................2 4. Nội dung nghiên cứu chính ...................................................................................2 5. Các luận điểm bảo vệ ............................................................................................3 6. Các điểm mới của luận án .....................................................................................3 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................3 8. Cơ sở tài liệu và khối lượng thực hiện nghiên cứu của luận án............................4 9. Cấu trúc của luận án.............................................................................................4 Lời cảm ơn ................................................................................................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................... 6 1.1. Vị tí địa lý – kinh tế nhân văn ............................................................................6 1.2. Lịch sử nghiên cứu.............................................................................................7 1.3. Đặc điểm địa chất khu vực ................................................................................7 1.3.1. Vòm biến chất phân đới đông tâm Mường Lát ......................................10 1.3.2. Địa tầng ..................................................................................................14 1.3.3. Magma ....................................................................................................22 1.3.3. Đai mạch không rõ tuổi ..........................................................................36 1.4. Kiến tạo ............................................................................................................36 ii 1.4.1. Tổ hợp thạch kiến tạo (THTKT) khu vực nghiên cứu ...........................36 1.4.2. Đặc điểm các hoạt động đứt gãy chính ..................................................38 1.5. Đặc điểm khoáng sản khu vực nghiên cứu ......................................................38 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 41 2. 1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................41 2.1.1. Khái niệm ...............................................................................................41 2.1.2. Nguồn granit...........................................................................................42 2.1.3. Phân loại granit ......................................................................................43 2.1.4. Phân chia các loạt granit ........................................................................45 2.1.5. Phân chia các kiểu granit........................................................................45 2.1.6. Mối liên quan khoáng hóa với cac kiểu granit .......................................52 2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................53 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa ................................................53 2.2.2. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu ................................................53 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu thạch học - khoáng vật ..................................53 2.2.4. Phương pháp phân tích khoáng tướng ...................................................54 2.2.5. Phương pháp nghiên cứu thạch địa hóa .................................................54 2.2.6. Phương pháp phân tích thành phần, đồng vị phóng xạ ..........................54 2.2.7. Tính chuyên hóa địa hóa và sinh khoáng magma ..................................63 2.2.8. Xử lý kết quả phân tích ..........................................................................67 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH ĐỊA HÓA GRANITOD PHỨC HỆ MƯỜNG LÁT ............................................................................................ 68 3.1. Đặc điểm địa chất ............................................................................................68 3.2. Đặc điểm thạch học..........................................................................................70 iii 3.2.1. Granit hai mica hạt lớn ...........................................................................71 3.2.2. Granit biotit ............................................................................................71 3.2.3. Granit muscovit ......................................................................................71 3.2.4. Granit hai mica hạt nhỏ ..........................................................................71 3.2.5. Aplit granit .............................................................................................71 3.2.6. Pegmatit granit .......................................................................................71 3.3. Đặc điểm thành phần khoáng vật .....................................................................72 3.3.1. Khoáng vật plagioclas ............................................................................72 3.3.2. Khoáng vật thạch anh .............................................................................73 3.3.3. Khoáng vật felspat kali...........................................................................74 3.3.4. Khoáng vật mica ....................................................................................75 3.3.5. Các khoáng vật khác ..............................................................................75 3.4. Đặc điểm thạch địa hóa ....................................................................................78 3.4.1. Đặc điểm các nguyên tố chính ...............................................................78 3.4.2. Đặc điểm các nguyên tố vi lượng...........................................................82 3.5. Tuổi thành tạo ..................................................................................................89 3.5.1. Vị trí lấy mẫu .........................................................................................89 3.5.2. Kết quả phân tích ...................................................................................90 CHƯƠNG 4: NGUỒN GỐC GRANITOID PHỨC HỆ MƯỜNG LÁT VÀ KHOÁNG HÓA LIÊN QUAN .......................................................................... 99 4.1. Nguồn gốc và quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát .................99 4.1.1. Thành phần đồng vi Hf trong đơn khoáng zircon ..................................99 4.1.2. Thành phần đồng vị Rb - Sr; Sm - Nd trong đá tổng ...........................103 4.1.3. Quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát ............................103 iv 4.2. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát ....................................109 4.2.1. Khoáng hóa liên quangranitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thạch luận và môi trường địa động lực .................................109 4.2.2. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thạch hóa ...............................................................................110 4.2.3. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở kết quả nghiên cứu địa hóa khoáng vật ..............................................................122 4.2.4. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở kết quả đánh giá độ sâu thành tạo và mức độ bóc mòn.....................................135 4.2.5. Tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm Sn, W trong khu vực nghiên cứu .........137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 139 1. Kết luận .............................................................................................................139 2. Kiến nghị ...........................................................................................................140 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ... 141 ĐÃ CÔNG BỐ ................................................................................................ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 142 v DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1. Thành phần trung bình (%, ppm) của các kiểu granit (theo Whalen J.B, Currie K.L., Chappen B.W., 1987) .................................................................... 48 Bảng 2.2. Tiêu chí phân chia các kiểu granit (Chappell and White, (1983), Clarke (1992), Whalen (1985) ...................................................................................... 51 Bảng 2.3. Đặc điểm kiểu granitoid và sinh khoáng liên quan (Tổng hợp theo Kent C. Condie, 2003 và Walter L. Pohl, 2011) ......................................................... 52 Bảng 2.4. Trị số để thiết lập đường cong U-Pb phù hợp và tỉ lệ 207Pb/206 Pb ........ 62 Bảng 3.1. Thành phần hóa học một số khoáng vật trong đá phức hệ Mường Lát (phương pháp phân tích microsond) .................................................................. 77 Bảng 3.2.Hàm lượng các nguyên tố chính (%) các granitoid phức hệ Mường Lát ............. 84 Bảng 3.3. Thành phần nguyên tố vi lượng (ppm) của các granitoid phức hệ Mường Lát (Eu/Eu*=(Eu*12.987)/[(SQRT(Sm*4.926)*(Gd*3.623)]) ................ 84 Bảng 3.4. Thành phần khoáng vật định mức (CIPW) (%) của granitoid phức hệ Mường Lát ........................................................................................................ 86 Bảng 3.5.Vị trí các mẫu nghiên cứu tuổi U - Pb zircon ...................................... 89 Bảng 3.6.Kết quả tuổi đồng vị U - Pb zircon phức hệ Mường Lát ...................... 94 Bảng 4.1.Kết quả thành phần đồng vị Hf granitoid phức hệ Mường Lát ............. 99 Bảng 4.2.Kết quả phân tích đồng vị Rb - Sr; Sm - Nd các đá phức hệ Mường Lát .. 103 Bảng 4.3. Kết quả nguyên tố vết và hiếm granitoid phức hệ Mường Lát .......... 116 Bảng 4.4. Ma trận tương quan giữa các nguyên tố ........................................... 117 Bảng 4.5. Tổng hợp các nguyên tố tạo quặng .................................................. 120 Bảng 4.6. Bảng so sánh đặc điểm tạo skarn của các đá granit với granitoid phức hệ Mường Lát ................................................................................................. 120 Bảng 4.7. Kết quả mẫu silicat của các đá granit phức hệ Mường Lát ............... 121 vi Bảng 4.8. Các đại lượng modul thạch hóa để đánh giá tiềm năng sinh quặng của các đá granit phức hệ Mường Lát ................................................................... 121 Bảng 4.9. Các đại lượng modul thạch hóa các đá granitoid thuộc tổ hợp magma vùng quặng Zabaican (Liên Xô cũ) .................................................................. 122 Bảng 4.10. Các vành trọng sa và trầm tích dòng ............................................... 126 Bảng 4.11. Kết quả phân tích mẫu giã đãi ........................................................ 131 Bảng 4.12. Kết quả phân tích hóa, nung luyện-hấp thụ nguyên tử........................ 132 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên hình Trang Hình 1.1. Sơ đồ phân bố các kiểu S, I, A granit ........................................................ 9 Hình 1.2. Vị trí khu vực nghiên cứu .................................................................. 10 Hình 1.3. Sơ đồ địa chất khoáng sản .................................................................. 13 Hình 2.1. Biểu đồ phân loại và gọi tên đá xâm nhập theo Streckeisen, 1976. Trên biểu đồ của Streckeisen: nửa trên (QAP) phân bố các đá kiềm vôi và nửa dưới (APF) là các đá kiềm. Trong đó: Q=thạch anh, A=Felspat kiềm (orthoclas, albit No=0-5), P=plagioclas, F=felspastoid (foid-kiềm) ............................................. 44 Hình 2.2. Biểu đồ (Na 2O+K2O) - SiO2 của Cox và nnk, (1979), được Wilson bổ sung (1989) dành cho các đá xâm nhập. Đường cong đậm nét phân chia các đá kiềm ở trên và á kiềm ở dưới ............................................................................. 45 Hình 2.3. Các biểu đồ phân biệt các kiểu granit theo tương quan giữa các nguyên tố chính (a, b) của White và Chappell, 1983; theo tương quan các nguyên tố chính với Ga/Al (a, d) của Whalen và nnk, 1987 và Zr+Nb+Ce+Y (e) của Eby, 1990; OTG: trường granit kiểu I, S và M; FG: trường granit felsic do phân dị. ............ 48 Hình 2.4. Các biều đồ của Pearce (1984) phân loại bối cảnh thành tạo granit ..... 50 Hình 2.5.Những thông số địa hóa quan trọng trong nghiên cứu tổ hợp đồng vị Hf (Wu et al., 2007) ............................................................................................... 56 Hình 2.6. Tốc độ khuyếch tán của các nguyên tố trong đơn khoáng zircon ......... 56 Hình 2.7. Biểu đồ đường đẳng thời tương hợp và đường đẳng thời không tương hợp thể hiện quan hệ đồng vị phóng xạ U-Pb (Parrish and Noble, 2003). ........... 62 Hình 2.8. Mức bóc mòn của thể xâm nhập granitoid .......................................... 67 Hình. 3.3a. Biểu đồ hàm lượng SiO2 và hàm lượng tổng kiềm (Na2O+K2O) ....... 78 (Wilson, 1989) .................................................................................................. 78 Hình. 3.3b. Biểu đồ SiO2 - K2O theo phân loại granit (Peccerillo and Taylor, 1976) ........ 79 Hình. 3.3c. Biểu đồ Zr và 10.000 × Ga / Al (Whalen et al., 1987) ...................... 79 Hình. 3.3d. Phân loại I, S granit theo Chappell and White,1992 ........................ 80 viii Hình. 3.3e. Biểu đồ AFC phân chia các kiểu granit (theo Chappell & White, 1974) ........ 80 Hình 3.4. Biểu đồ phân loại các đá granitoid trên cơ sở thành phần định mức của feldspar Ab-An-Or (theo O’Connor, 1965 và được điều chỉnh bởi Barker F, 1979)..................... 81 Hình. 3.5. Biểu đồ Haker tương quan giữa SiO2 và các ô xít khác ...................... 82 Hình. 3.6a. Biểu đồ phân bố đất hiếm chuẩn hoá theo Chondrite........................ 83 Hình. 3.6b. Biểu đồ nhện chuẩn hoá theo thành phần Manti nguyên thuỷ theo Sun và M.Donough, 1989 ........................................................................................ 83 Hình 3.7a. Biểu đồ phân chia kiểu granitoid theo bối cảnh kiến tạo theo Pearce, 1984 ..... 87 Hình 3.7b. Biểu đồ phân chia kiểu granitoid theo bối cảnh kiến tạo theo Pearce, 1984 ..... 88 Hình. 3.7c. Biểu đồ phân chia bối cảnh kiến tạo theo Harris et al (1986). (VAG – granit cung núi lửa; syn - COLG - granit đồng va chạm; WPG - granit nội mảng; ORG - granit dãy núi giữa đại dương; Post - COLG - granit sau va chạm). ........ 88 Hình 3.8. Biểu đồ R1-R2 của Batchelor và Bowden (1985); R 1=4Si-11(Na+K) (Fe+Ti); R2 =6Ca+2Mg +Al ............................................................................... 89 Hình. 3.9.Ảnh CL và vị trí các điểm phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon ............ 91 Hình. 4.1.Các biểu đồ của zircon ɛHf (t) và các biểu đồ của mô hình tuổi đồng vị zircon Hf - đồng vị vỏ (TDM2 ) từ các đá Mường Lát. ...................................... 102 Hình. 4.2. Sự tiến hóa của ƐHf(t) của granitoid phức hệ Mường Lát (Xu et al., 2015) .... 105 Hình. 4.3. Biểu đồ tương quan Al2 O3/TiO2 - CaO/Na2 O (Sylvester, 1998) ...... 106 Hình. 4.4. Biểu đồ tương quan Rb/Sr-Rb/Ba (Sylvester, 1998) ........................ 106 Hình 4.5. Mô hình kiến tạo giai đoạn Permi-Trias hình thành nên granit Mường Lát (Thanh et al., 2019) ................................................................................... 109 Hình. 4.6. Biểu đồ SiO 2 và K2 O sự phân bố các trường kiềm vối và tholeit và sinh khoáng W, Sn liên quan (Meinert, 1995) .................................................. 110 Hình 4.7. Biểu đồ FeO *- log(Fe2 O3 /FeO) xác định môi trường oxi hóa – khử của granitoid (theo Blevin, 2003) .......................................................................... 111 Hình 4.8. Vị trí của các granitoid phức hệ Mường Lát (Meinert, 1995). ........... 112 ix Hình 4.9. Khả năng sinh quặng của granit theo mức độ phân dị (Blevin, 2003; Cook 2012) ..................................................................................................... 112 Hình 4.10. Biểu đồ sinh khoáng magma mức độ phân dị (Blevin, 2003; Cook, 2012) .... 113 Hình 4.11. Biểu đồ tương quan Na + - Mg+2 (theo Sattran, 1977) ...................... 113 Hình 4.12. Biểu đồ tương quan K+ - Mg+2 (theo Sattran, 1977) ........................ 114 Hình 4.13. Mối quan hệ natri, kali, calci trong granit chứa quặng (theo V. Pokalov) ...... 114 Hình. 4.14.Vị trí có biểu hiện khoáng sản Bản Ngà ......................................... 128 Hình 4.15. Sơ đồ địa chất khoáng sản Bản Ngà ............................................... 130 Hình 4.16. Mặt cắt chi tiết suối Sao Luông - suối Chà Lầu .............................. 136 Hình 4.17. Mặt cắt chi tiết thôn Mau ............................................................... 136 x DANH MỤC ẢNH Tên ảnh Trang Ảnh 3.1. Thể tù đá phiến thạch anh biotit hệ tầng Nậm Cô trong granit phức hệ Mường Lát tại MLT.34 ..................................................................................... 69 Ảnh 3.2. Thể tù đá phiến thạch anh biotit hệ tầng Nậm Cô (1) trong granit phức hệ Mường Lát (2) tại MLT.34/1 ............................................................................. 69 Ảnh 3.3. Granit hai mica hạt vừa (1) xuyên cắt đá phiến thạch anh - biotit (2) hệ tầng Nậm Cô tại MLT.27/2 ............................................................................... 69 Ảnh 3.4. Đá hệ tầng Nậm Cô tại MLT.01 bị migmatit hóa, nhiều khả năng do các thành tạo granit phức hệ Mường Lát xuyên cắt tạo nên ...................................... 69 Ảnh 3.5. Granit 2 mica hạt vừa - lớn tại MLT.07 ............................................... 70 Ảnh 3.6. Granit biotit tại MLT.09 ..................................................................... 70 Ảnh 3.7. Granit 2 mica hạt nhỏ sáng màu tại MLT.26 ........................................ 70 Ảnh 3.8. Pegmatit granit ngoài thực địa có quan hệ xuyên cắt granit 2 mica tại MLT.42a ... 70 Ảnh 3.9.a) Lát mỏng MLT.03-Plagioclas dạng tấm dày tự hình, nửa tự hình; Silimanit dạng lăng trụ tha hình kiểu tinh thể hình kim, que; b) lát mỏng MLT.18-Plagioclas dạng tấm dày tự hình, nửa tự hình; c) lát mỏng MLT.02 - Plagioclas thế hệ 1 dạng tấm dày tự hình khảm trong plagioclas thế hệ 2; d) lát mỏng MLT.09/1- Plagioclas thế hệ 1 dạng tấm dày tự hình bị felspat kali gặm mòn thay thế.. .......................................................... 73 Ảnh 3.10a) Lát mỏng MLT.36 - Thạch anh dạng hạt tha hình; b) lát mỏng MLT.40 - Thạch anh dạng hạt tha hình.. ............................................................ 74 Ảnh 3.11a) Lát mỏng MLT.08 - felspat kali dạng tấm tha hình; b) Lát mỏng MLT.43 - felspat kali dạng tấm tha hình. ........................................................... 75 Ảnh 3.12a) Lát mỏng MLT.38 bioit dạng tấm, gặm mòn; muscovit dạng tấm, vảy tự hình đến tha hình kết tinh đồng thời ; b, c, d) Lát mỏng MLT.08, 26, 41 muscovit thay thế biotit . ................................................................................... 76 Ảnh 3.13. a, b. Khoáng vật ilmenit (MLT.08, MN.26/2) .................................... 76 xi Ảnh 4.1. Ảnh khoáng vật quặng trong granitoid phức hệ Mường Lát (Chp: chalcopyrit; bn: bornit; ilm: ilmenit). .............................................................. 124 Ảnh. 4.2.Bao thể lỏng - khí, hình tròn, ovan, nhiều cạnh, kích thước: 5 - 12m. Thành phần các pha: 70 - 75% lỏng, 25 - 30% khí. Nhiệt độ đồng hoá: 225 - 274oC......................... 133 Ảnh. 4.3.Bao thể khí- lỏng, hình ovan, nhiều cạnh, kích thước: 5 - 12m. Thành phần các pha: 60 - 65% lỏng, 35 - 40 % khí . Nhiệt độ đồng hoá: 363 - 420oC . 133 Ảnh 4.4. Đới khoáng hóa số 1, sheelit dạng ổ trong mạch thach anh, có màu xanh dưới ánh đèn tia cực tím .................................................................................. 134 Ảnh 4.5. Mạch thạch anh-sheelit xuyên cắt đá phiến bioit ............................... 134 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Khoa học về Trái đất nói chung và địa chất nói riêng vị trí thạch luận trong nghiên cứu Trái đất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, góp phần làm sáng tỏ các giai đoạn hoạt động magma - kiến tạo, làm sáng tỏ những thành phần vật chất, quá trình tương tác giữa manti - vỏ, cũng như hiểu biết sâu sắc nguồn vật liệu ban đầu của các đá xuất lộ trên bề mặt Trái đất, mà hiện nay không có phương pháp nào có thể xác định được. Không những thế việc nghiên cứu thạch luận có thể dự báo, luận giải được sự trôi dạt của các mảng trong quá khứ và tương lai, ngoài ra nó còn góp phần hiểu biết quá trình hình thành các loại hình khoáng sản nội sinh, đánh giá tiềm năng sinh khoáng của chúng, chính vì thế chúng có ý nghĩa khoa học to lớn trong đời sống con người. Theo các tài liệu hiện nay (Trần Văn Trịvà nnk, 2009; Bùi Minh Tâmvà nnk, 2010), đới Tây Bắc Bộ lộ ra khá phong phú các thành tạo granitoid của các phức hệ Chiềng Khương, Mường Lát, Điện Biên, Sông Mã, Phia Bioc. Các thành tạo granitoid trong vùng đã được các nhà địa chất tiến hành nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ 20 và những năm đầu của thế kỷ 21. Tuy nhiên, các granitoid này chưa được nghiên cứu một cách hệ thống, đồng bộ theo hướng hiện đại và định lượng về thành phần vật chất, tuổi thành tạo, nguồn gốc, bối cảnh kiến tạo và ý nghĩa địa chất khu vực. Mối liên quan giữa chúng với các thành tạo granitoid khu vực miền Bắc Việt Nam, miền Nam Việt Nam, nền Hoa Nam Trung Quốc và các thành tạo granitoid khu vực phía tây địa khối Đông Dương chưa được giải quyết triệt để, ít sức thuyết phục và còn có nhiều ý kiến khác nhau. Các nghiên cứu trước vẫn còn nhiều tồn tại, tuổi thành tạo của phức hệ Mường Lát còn nhiều quan điểm khác nhau. Ngoài ra vùng nghiên cứu nằm trong khu vực kết nối giữa nhiều vi mảng lục địa khác nhau, trải qua nhiều quá trình kiến tạo, biến dạng và lịch sử tiến hoá ghi nhận nhiều giai đoạn hoạt động magma, chính vì thế dẫn tới khó cho việc xác định chính xác thời gian thành tạo của các phức hệ granitoid nói trên. Thông qua các nghiên cứu có trước cho thấy granitoid phức hệ Mường Lát hiện nay còn tồn tại những vấn đề về lịch sử nghiên cứu phức tạp, quá trình địa động lực, nguồn vật liệu cung cấp, thời gian thành tạo và tính sinh khoáng của các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát còn nhiều vấn đề cũng như mối quan hệ của chúng với các đá vây quanh và với bình đồ địa chất khu vực Tây Bắc Bộ. 2 Trong điều kiện như vậy, đề tài: “Thạch luận các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ và khoáng hóa liên quan” nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất, quy luật phân bố, tuổi và nguồn gốc, cũng như đánh giá tiềm năng khoáng hóa liên quan đến các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát là một việc làm cần thiết, hoàn toàn có cơ sở thực tế và ý nghĩa quan trọng trong việc lập lại lịch sử tiến hoá về kiến tạo, địa động lực địa chất khu vực. 2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Các thành tạogranitoid phức hệ Mường Lát; + Khoáng hóa liên quan các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát; - Phạm vi nghiên cứu: phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ; 3. Mục tiêu nghiên cứu Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm thạch học, thạch địa hóa, thành phần đồng vị,xác định thời gian thành tạo, bối cảnh kiến tạo, nguồn gốc và khả năng liên quan khoáng hóacác thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ. 4. Nội dung nghiên cứu chính - Nghiên cứu đặc điểm địa chất, thành phần vật chất các thành tạo granitoid trong khu vực nghiên cứu: bao gồm quy luật phân bố không gian, thành phần thạch học, các tổ hợp cộng sinh khoáng vật tiêu biểu của các đá granitoid. Xác lập các bình đồ khối và các mặt cắt địa chất chi tiết thể hiện quan hệ giữa chúng với các thành tạo địa chất khác tại khu vực. - Nghiên cứu các loại khoáng sản đi cùng với các thành tạo granitoid, sơ bộ đánh giá tiềm năng sinh khoáng của chúng. Làm rõ những đặc điểm của thành phần quặng, quy luật phân bố, dạng tồn tại, thời gian thành tạo (đồng, trước, sau) với đối tượng địa chất. - Trên cơ sở các kết quả trên, giải đoán lịch sử tiến hoá vỏ Trái đất khu vực nghiên cứu, đưa ra những nhận định đúng đắn về nguồn gốc của các thành tạo này. - Liên kết và so sánh lịch sử tiến hoá của các đối tượng nghiên cứu với các khu vực lân cận thuộc lãnh thổ Việt Nam như nền Dương Tử, Nam Trung Hoa và các 3 thành tạo magma granitoid phía tây mảng Đông Dương để xây dựng bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực trên quan điểm Kiến tạo Mảng. 5. Các luận điểm bảo vệ - Luận điểm 1: Granitoid phức hệ Mường Lát có thành phần khoáng vật và địa hóa đặc trưng của S_granit, với tuổi 251-230tr.n và được hìnhthành từ magma có nguồn gốc vỏ trong bối cảnh gắn kết (va chạm) khối Bắc Việt Nam - Nam Trung Hoa và Đông Dương dọc theo đới khâu Sông Mã. - Luận điểm 2: Granitoid Mường Lát có các đặc trưng địa hóa của granitoid kim loại hiếm, có triển vọng về Sn, W. 6. Các điểm mới của luận án - Khẳng định bản chất địa hóa kiểu S_granit và nguồn gốc vỏ của granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở các phân tích định lượng về địa hóa và đồng vị; - Xác định mức tuổi thành tạo của granitoid phức hệ Mường Lát kéo dài trong khoảng 251-230tr.n trên cơ sở phân tích tuổi U - Pb zircon LA-ICP-MS; - Cung cấp thêm tư liệu cho luận giải bối cảnh kiến tạo đồng va chạm của khối Bắc Việt Nam - Nam Trung Hoa và Đông Dương trong tiến trình tạo núi Indosini; - Xác lập các chỉ tiêu địa hóa của granitoid phức hệ Mường Lát về triển vọng kim loại hiếm (Sn, W). 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận án về xác lập các tổ hợp granitoid, tuổi, nguồn gốc magma và bối cảnh kiến tạo của chúng góp phần làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ nói riêng,Tây Bắc Việt Nam nói chung trong bình đồ kiến tạo Châu Á. Đồng thời, các kết quả nghiên cứu góp phần xác địnhtiềm năng sinh khoáng của các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát. - Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong công tác đo vẽ, chỉnh lý bản đồ địa chất, các nghiên cứu chuyên đề về khoáng vật học, thạch luận magma và sinh khoáng, vừa là tiền đề mới cho công tác điều tra, tìm kiếm các khoáng sản. Là tài liệu định lượng có thể sử dụng trong giảng dạy chuyên môn và hướng dẫn nghiên cứu khoa học ở các trường đại học và viện nghiên cứu và là cơ sở dữ liệu cho các các bài báo khoa học và sách chuyên khảo thuộc lĩnh vực địa chất. 4 8. Cơ sở tài liệu và khối lượng thực hiện nghiên cứu của luận án Luận án được xây dựng trên cơ sở tài liệu của bản thân nghiên cứu sinh thu thập qua các lần đi thực tế ngoài thực địa. Số liệu nghiên cứu của luận án chủ yếu được phân tích mới do bản thân nghiên cứu sinh đầu tư. Bao gồm: 100 mẫu phân tích lát mỏng thạch học;10mẫu phân tích khoáng tướng (phân tích tại trường Đại học Mỏ - Địa chất).15mẫu phân tích thành phần hóa học các nguyên tố chính và hàm lượng nguyên tố vết (bao gồm cả đất hiếm);06 mẫu phân tích tuổi đồng vị phóng xạ U-Pb (zircon) bằng phương pháp LA - ICP-MS; 03 mẫu phân tích đồng vị Hf trong đơn khoáng zircon;05 mẫu đồng vị Rb - Sr; 05 mẫu đồng vị Sm-Nd trong đá tổng (phân tích tại phòng thí nghiệm phân tích nguyên tố viện Vật lý Địa cầu và Địa chất - Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc). Ngoài ra NCStham khảo thêm tài liệu để án nhóm tờ Mộc Châu tỷ lệ 1: 50.000 (Đỗ Văn Thanh, 2015) do chính bản thân nghiên cứu sinh tham gia công tác thực địa và các tài liệu khác đã công bố,nguồn tài liệu lưu trữ. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận án gồm 4 chương, trong đó: Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu; Chương 2: Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu; Chương 3:Đặc điểm địa chất, thạch địa hóa granitoid phức hệ Mường Lát; Chương 4: Nguồn gốc granitoid phức hệ Mường Lát và khoáng hóa liên quan. Lời cảm ơn Luận án được hoàn thành tại bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Trung Hiếu và TS. Đỗ Văn Nhuận. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc sựhướng dẫn sát sao và tận tình của các thầy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh còn nhận được những góp ý quý báu của các chuyên gia, nhà khoa học trong quá trình thực hiện luận án PGS.TS. Nguyễn Quang Luật, PGS.TS. Đỗ Đình Toát, PGS.TS. Trần Bỉnh Chư, KT. Nguyễn Văn Thuật. Ngoài ra, nghiên cứu sinh còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Lãnh đạo Liên Đoàn bản đồ Địa chất miền Bắc,của các đồng 5 nghiệp; sự góp ý, trao đổi của các nhà khoa học trong và ngoài Liên Đoàn; sựđộng viên của bạn bè và người thân. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình phòng phân tích mẫu Liên Đoàn bản đồ Địa chất miền Bắc và phòng thí nghiệm phân tích nguyên tố viện Vật lý Địa cầu và Địa chất - Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, đã giúp đỡ trong việc thực hiện các phân tích có chất lượng cao;UBND các xã thuộc huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La; UBND các xã thuộc huyện Mường Lát, tỉnh Thanh Hóa đã giúp đỡ NCS trong quá trình khảo sát thu thập mẫu ngoài thực địa;Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, bộ môn Tìm kiếm Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu này. 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Vị tí địa lý - kinh tế nhân văn Tây Bắc Bộ được giới hạn có tọa độ địa lý: 19°31'58" đến 22°38'57" vĩ độ Bắc; 102°02'40" đến 106°00'00" kinh độ Đông. Tây Bắc Bộ với địa hình núi cao và chia cắt mạnh, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam. Dãy Hoàng Liên Sơn dài tới 180km, rộng 30km, với một số đỉnh núi cao trên từ 2800 đến 3000m. Dãy núi Sông Mã dài 500km, có những đỉnh cao trên 1800m. Giữa hai dãy núi này là vùng đồi núi thấp lưu vực sông Đà (còn gọi là địa máng sông Đà). Ngoài sông Đà là sông lớn, vùng Tây Bắc chỉ có sông nhỏ và suối gồm cả thượng lưu sông Mã. Trong địa máng sông Đà còn có một dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa, và có thể chia nhỏ thành các cao nguyên Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản. Khí hậu nhiệt đới chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa. Mùa hè với gió mùa Tây nam (từ tháng 05 đến tháng 09), thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều. Mùa đông với gió mùa Đông Bắc (tháng 11 đến tháng 03 năm sau), thời tiết lạnh, khô, ít mưa. Dân tộc chủ yếu là người Thái. Ngoài ra, còn khoảng 20 dân tộc khác như H'Mông, Dao, Tày, Kinh, Nùng,… Mật độ dân cư phân bố không đều. Ở các thị trấn, thị tứ dân cư tập trung đông và sống xen kẽ nhau. Các làng, bản dân cư sống thành từng vùng riêng biệt, người Thái và người Mường tập trung ở phần thấp, dọc theo các tuyến đường giao thông. Người H’mông, người Dao tập trung ở các vùng núi cao. Kinh tế: người dân sống ở các thị trấn, thị tứ làm nghề buôn bán hoặc sản xuất công nghiệp nhỏ. Hệ thống thương nghiệp kém phát triển, trung tâm huyện lỵ mới có chợ, là nơi trao đổi mua bán. Đời sống nhân dân còn gặp nhiều khó khăn chủ yếu dựa vào nông nghiệp: trồng lúa, ngô, khoai, sắn và chăn nuôi gia súc. Khai thác lâm sản là nguồn thu nhập quan trọng. Văn hóa xã hội: dân trí trong vùng đã được nâng cao thông qua mạng lưới giáo dục, các xã đều có trường tiểu học, trung học cơ sở. Do đó nạn mù chữ đã cơ bản được xóa bỏ, tiếng phổ thông là ngôn ngữ chung được sử dụng phổ biến, các hủ tục lạc hậu được giảm dần. Hiện nay điện lưới quốc gia 110kV đã cơ bản đến các xã vùng cao. Mạng thông tin liên lạc được phủ sóng đến các xã. Các thị trấn, thị tứ đã có mạng 7 internet. Hệ thống y tế đã phát triển, các xã có trạm y tế, trung tâm huyện đã có bệnh viện đa khoa góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân. 1.2. Lịch sử nghiên cứu Theo quan điểm Trước kia khi thành lập bản đồ địa chất Đông Dương tỉ lệ 1:2.000.000 xuất bản năm 1952 J. Fromaget đã phân ra các đá bị cà nát có tuổi Caledoni trong đó có phức hệ Mường Lát. Sau này khi thành lập bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỉ lệ 1:500.000 (1965) E.P.Izok trên cơ sở so sánh các đặc tính chung về thạch học, thạch địa hoá, màu sắc khoáng vật biotit, ông đã xếp khối Mường Lát vào phức hệ Phia Bioc tuổi Trias muộn. Khi thành lập bản đồ địa chất Việt Nam phần miền Bắc tỷ lệ 1:1.000.000 Trần Văn Trị và Nguyễn Xuân Tùng đã xếp khối Mường Lát vào giai đoạn tạo núi Caledoni có tuổi Paleozoi sớm. Cũng theo quan điểm này khi thành lập chú giải cho phần địa chất Tây Bắc Việt Nam Lê Đình Hữu, Phan Viết Kỷ cũng xếp tuổi của khối này vào Paleozoi sớm. Bên cạnh đó Đào Đình Thục và nnk (1995) trong Địa chất Việt Nam - tập II, xếp phức hệ có tuổi tuyệt đối là 285 và 295 triệu năm. Theo đề án: “Đo vẽ và lập bản đồ đia chất nhóm tờ Mường Lát tỷ lệ 1:50.000”, Đinh Công Hùng, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc, 2003, ở ngoài thực địa quan sát thấy các granit hai mica hạt vừa - nhỏ xuyên qua các trầm tích của hệ tầng Nậm Cô (NP-1nc), phần rìa tiếp xúc granit thường bị muscovit hoá, đá sáng màu hạt nhỏ, bị ép. Các đá của hệ tầng Nậm Cô (NP-1nc) tiếp xúc với granit bị biến chất nhiệt động phân đới, mức độ biến chất giảm dần từ rìa tiếp xúc ra ngoài. Các thành tạo granitoid thuộc kiểu I và S, có tuổi phức hệ Mường Lát là G/aC1ml mang tính chất tương đối không có cơ sở rõ ràng. Khi tổng hợp tài liệu trong công trình Địa chất và tài nguyên Việt Nam Trần Văn Trị, Đặng Vũ Khúc (đồng chủ biên) và nnk, 2009, và công trình hoạt động magma Việt Nam Bùi Minh Tâm và nnk, 2010 xếp các thành tạo granitoid phức hệ có tuổi Paleozoi sớm. Trong các đề án đo vẽ và lập bản đồ đia chất nhóm tờ Mường Lát tỷ lệ 1:50.000, Đinh Công Hùng, 2005; nhóm tờ Mộc Châu tỷ lệ 1:50.000”, Đỗ Văn Thanh, 2015, các thành tạo granitoid ngoài thực tế xuyên cắt các đá thuộc hệ tầng Nậm Cô (NP3nc) và Sông Mã (2sm). Đá của phức hệthuộc kiểu S, kết quả phân tích tuổi đồng vị 87Rb/86Sr cho giá trị 257±2,6 triệu năm. 1.3. Đặc điểm địa chất khu vực Tây bắc Viêt Nam được thành tạo chủ yếu gồm ba đơn vị kiến tạo chính là đới khâu Sông Mã, rift Sông Đà và đới trượt Sông Hồng. Đới Sông Mã được cho là đới 8 khâu do va chạm giữa hai mảng Nam Trung Hoa và Dương Tử. Sự tồn tại các đá biến chất của hệ tầng Nậm Cô, các đá granit giàu nhôm và eclogit dọc theo đới khâu là bằng chứng cho ranh giới hội tụ giữa hai mảng (Zhang et al. 2013). Các đá siêu mafic-mafic dọc theo đới khâu được xem như là các ophiolit của vỏ đại dương (Thanh et al. 2011). Đới Sông Đà là hệ thống các rift nội mảng phát triển trong giai đoạn PermiTrias. Chúng gồm các đá xâm nhập-phun trào siêu mafic đến mafic và gần gũi với basalt nội mảng Emeishan, Đông Nam Á (Hoa et al. 2008). Đứt gãy Sông Hồng là đới trượt ngang chính ở tây bắc Việt Nam. Khoảng cách dịch chuyển khoảng 1000km từ vịnh Bắc Bộ đến cao nguyên Tây Tạng. Đứt gãy Sông Hồng thường được cho là trượt ngang lớn của thạch quyển lên đến 500km do va chạm mảng Ấn Độ và Châu Á. Dọc Theo đới trượt Sông Hồng, các đá biến chất cao hiện diện phổ biến. Đới khâu Sông Mã được thành tạo chủ yếu gồm ophiolit, metabasit, trầm tích biến chất và eclogit. Rất nhiều các đá magma lộ ra dọc theo đới khâu Sông Mã gồm phức hệ Điện Biên, Chiềng Khương, Sông Mã, Mường Lát. Các đá granit Điện Biên và Chiềng Khương đã được nghiên cứu chi tiết, tuy nhiên Mường Lát granit vẫn còn rất ít nghiên cứu, đặc biệt là các nghiên cứu có tính định lượng cao. Granit Permi-Trias ở Việt Nam chủ yếu gồm 3 loại: A_granit, I_granit và S_granit. A_granit ở khu vực đới Phan Si Pan phân bố theo phương đông bắc-tây nam. I_granit và S_granit ở khu vực đới khâu Sông Mã, đới Trường Sơn và một phần của địa khối Kontum phân bố theo hướng đông bắc-tây nam. Hơn nữa, S_granit và một phần I_granit phân bố ở khu vực địa khối Kontum phân bố theo phương đông-tây. A_granit phân bố ở phía bắc của đới khâu Sông Mã và gần với basalt Sông Đà trong khi đó, I_granit và S_granit phân bố chủ yếu ở phía nam của đới khâu Sông Mã (Hình 1.1).