Luận án Thạch luận các thành tạo Granitoid phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ và khoáng hóa liên quan

Nội dung tài liệu: Luận án Thạch luận các thành tạo Granitoid phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ và khoáng hóa liên quan

1. 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2020
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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/206Pb ........ 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
8. 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
9. 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 (Na2O+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
10. 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); R1=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 Al2O3/TiO2 - CaO/Na2O (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 SiO2 và K2O 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(Fe2O3/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