Luận án tiến sĩ về thạch luận và khoáng hóa granitoid Mường Lát, Tây Bắc Việt Nam

Chuyên đề thạch luận granitoid Mường Lát và khoáng hóa Tây Bắc Việt Nam, tiếp cận liên ngành, kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng cao trong chuyên

• Tác giả: Trần Văn Thành
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Trung Hiếu
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Địa Chất
• Đề tài: Nghiên Cứu Thạch Luận Granitoid Mường Lát Và Khoáng Hóa Tây Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
• 1.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu chính
• 1.5. Các luận điểm bảo vệ
• 1.6. Các điểm mới của luận án
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.8. Cơ sở tài liệu và khối lượng thực hiện nghiên cứu của luận án
• 1.9. Cấu trúc của luận án
• 1.10. Lời cảm ơn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vị tí địa lý – kinh tế nhân văn
• 1.2. Lịch sử nghiên cứu
• 1.3. Đặc điểm địa chất khu vực
• 1.4. Vòm biến chất phân đới đông tâm Mường Lát
• 1.5. Đai mạch không rõ tuổi
• 1.6. Tổ hợp thạch kiến tạo (THTKT) khu vực nghiên cứu
• 1.7. Đặc điểm các hoạt động đứt gãy chính
• 1.8. Đặc điểm khoáng sản khu vực nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phân loại granit
• 2.2. Phân chia các loạt granit
• 2.3. Phân chia các kiểu granit. Mối liên quan khoáng hóa với các kiểu granit
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
• 2.4.2. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu
• 2.4.3. Phương pháp nghiên cứu thạch học - khoáng vật
• 2.4.4. Phương pháp phân tích khoáng tướng
• 2.4.5. Phương pháp nghiên cứu thạch địa hóa
• 2.4.6. Phương pháp phân tích thành phần, đồng vị phóng xạ
• 2.5. Tính chuyên hóa địa hóa và sinh khoáng magma
• 2.6. Xử lý kết quả phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH ĐỊA HÓA GRANITOID PHỨC HỆ MƯỜNG LÁT
• 3.1. Đặc điểm địa chất
• 3.2. Đặc điểm thạch học
• 3.3. Granit hai mica hạt lớn
• 3.4. Granit hai mica hạt nhỏ
• 3.5. Đặc điểm thành phần khoáng vật
• 3.5.1. Khoáng vật plagioclas
• 3.5.2. Khoáng vật thạch anh
• 3.5.3. Khoáng vật felspat kali
• 3.5.4. Khoáng vật mica
• 3.5.5. Các khoáng vật khác
• 3.6. Đặc điểm thạch địa hóa
• 3.6.1. Đặc điểm các nguyên tố chính
• 3.6.2. Đặc điểm các nguyên tố vi lượng
• 3.7. Tuổi thành tạo
• 3.8. Vị trí lấy mẫu
• 3.9. Kết quả phân tích
• 4. CHƯƠNG 4: NGUỒN GỐC GRANITOID PHỨC HỆ MƯỜNG LÁT VÀ KHOÁNG HÓA LIÊN QUAN
• 4.1. Nguồn gốc và quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát
• 4.1.1. Thành phần đồng vị Hf trong đơn khoáng zircon
• 4.1.2. Thành phần đồng vị Rb - Sr; Sm - Nd trong đá tổng
• 4.1.3. Quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát
• 4.2. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát
• 4.2.1. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thạch luận và môi trường địa động lực
• 4.2.2. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thạch hóa
• 4.2.3. Khoáng hóa liên quan granitoid phức hệ Mường Lát trên cơ sở kết quả nghiên cứu địa hóa khoáng vật
• 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
• 4.2.5. Tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm Sn, W trong khu vực nghiên cứu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Nghiên cứu về thạch luận granitoid có vai trò quan trọng trong việc hiểu biết về các giai đoạn hoạt động magma và kiến tạo của Trái đất. Đặc biệt, khu vực Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Việt Nam chứa nhiều thành tạo granitoid phong phú, nhưng chưa được nghiên cứu một cách hệ thống. Việc tìm hiểu về khoáng hóa liên quan đến các thành tạo này không chỉ giúp làm sáng tỏ lịch sử địa chất mà còn có ý nghĩa trong việc đánh giá tiềm năng khoáng sản. Theo tài liệu hiện có, các thành tạo granitoid trong khu vực đã được nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ 20, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết triệt để. Do đó, đề tài này nhằm làm rõ các đặc điểm cấu trúc địa chất, thạch học và khoáng hóa của phức hệ Mường Lát.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là làm sáng tỏ các đặc điểm của granitoid trong khu vực Mường Lát. Cụ thể, nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xác định thành phần khoáng vật, tuổi thành tạo, nguồn gốc và bối cảnh kiến tạo của các thành tạo này. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng sẽ đánh giá tiềm năng khoáng hóa liên quan đến các thành tạo granitoid, từ đó đưa ra những nhận định về lịch sử tiến hóa của vỏ Trái đất trong khu vực. Việc xác định các yếu tố này sẽ giúp làm rõ mối liên hệ giữa các thành tạo granitoid và các đá vây quanh, cũng như với các khu vực lân cận trong lãnh thổ Việt Nam.

III. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu

Khu vực Mường Lát có đặc điểm địa chất phong phú với nhiều thành tạo granitoid khác nhau. Các thành tạo này được phân loại theo các kiểu granit như S, I, A, với sự phân bố không gian đa dạng. Đặc biệt, các hoạt động đứt gãy chính trong khu vực đã tạo ra những biến đổi địa chất đáng kể, ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của các khoáng sản. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, các thành tạo granitoid trong khu vực có mối liên hệ chặt chẽ với các khoáng sản đi kèm, từ đó mở ra hướng nghiên cứu mới về tiềm năng sinh khoáng của chúng. Các kết quả phân tích địa chất sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về lịch sử hình thành và phát triển của khu vực này.

IV. Nguồn gốc và quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát

Nghiên cứu về nguồn gốc của granitoid phức hệ Mường Lát cho thấy rằng chúng được hình thành từ magma có nguồn gốc vỏ, trong bối cảnh va chạm giữa các khối lục địa. Các phân tích đồng vị cho thấy tuổi thành tạo của granitoid này kéo dài từ 251 đến 230 triệu năm. Quá trình hình thành granitoid phức hệ Mường Lát không chỉ liên quan đến các yếu tố địa động lực mà còn chịu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường địa chất khác nhau. Việc hiểu rõ nguồn gốc và quá trình hình thành của các thành tạo này sẽ giúp đánh giá chính xác hơn về tiềm năng khoáng hóa của chúng.

V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Kết quả nghiên cứu về thạch luận granitoid phức hệ Mường Lát không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Các thông tin thu được từ nghiên cứu sẽ góp phần làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất của khu vực Tây Bắc Việt Nam, đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu cho các nghiên cứu tiếp theo về khoáng sản. Ngoài ra, các kết quả này có thể được ứng dụng trong công tác đo vẽ, chỉnh lý bản đồ địa chất, cũng như trong các nghiên cứu chuyên đề về khoáng vật học và thạch luận magma. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về địa chất mà còn hỗ trợ trong việc tìm kiếm và khai thác các khoáng sản có giá trị.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Đề tài "Thạch luận các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ và khoáng hóa liên quan" do nghiên cứu sinh Trần Văn Thành thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất (Hà Nội, 2020), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phạm Trung Hiếu và TS. Đỗ Văn Nhuận, thuộc ngành Kỹ thuật địa chất (mã số 9520501).

Trong khoa học Trái đất, nghiên cứu thạch luận magma có vai trò làm sáng tỏ các chu kỳ hoạt động magma - kiến tạo, thành phần vật chất, quá trình tương tác giữa manti và vỏ, nguồn gốc vật liệu ban đầu cũng như dự báo bối cảnh địa động lực và tiềm năng sinh khoáng nội sinh. Tại đới Tây Bắc Bộ, các thành tạo granitoid xuất lộ phong phú qua các phức hệ Chiềng Khương, Mường Lát, Điện Biên, Sông Mã, Phia Bioc. Tuy nhiên, các khối magma này chưa được nghiên cứu một cách đồng bộ và định lượng về thành phần vật chất, tuổi đồng vị, bối cảnh kiến tạo và mối quan hệ với bình đồ địa chất khu vực miền Bắc, miền Nam Việt Nam, mảng Đông Dương và nền Nam Trung Hoa. Đặc biệt, phức hệ Mường Lát có lịch sử nghiên cứu phức tạp, các quan điểm trước đây về tuổi thành tạo còn mâu thuẫn lớn, dao động từ Paleozoi sớm, Carbon sớm đến Trias muộn. Luận án giải quyết khoảng trống nghiên cứu này bằng các phương pháp địa hóa và đồng vị hiện đại.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, thạch học, thạch địa hóa, thành phần đồng vị, xác định thời gian thành tạo, bối cảnh kiến tạo, nguồn gốc magma và tiềm năng khoáng hóa liên quan của phức hệ Mường Lát.

Văn bản xác lập hai 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 251-230 triệu năm và được hình thành 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.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát và biểu hiện khoáng hóa liên quan.
• Phạm vi không gian: Khối granitoid Mường Lát (diện lộ khoảng 300 km²) thuộc đới Tây Bắc Bộ, có tọa độ địa lý từ 20°27'01" đến 20°39'42" vĩ độ Bắc và 104°31'06" đến 104°57'21" kinh độ Đông, trải trên địa bàn các huyện Mường Lát (tỉnh Thanh Hóa) và huyện Vân Hồ (tỉnh Sơn La).
• Phạm vi thời gian: Tập trung vào giai đoạn hoạt động magma Permi muộn - Trias (251-230 triệu năm) và mối liên hệ với các cấu trúc địa tầng từ Neoproterozoi đến Paleozoi muộn.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử nghiên cứu phức hệ Mường Lát ghi nhận nhiều quan điểm khác biệt qua các thời kỳ:

• J. Fromaget (thời kỳ thành lập bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000): Xếp các đá bị cà nát tại khu vực Mường Lát vào chu kỳ uốn nếp Caledoni.
• E.P. Izokh (thập niên 1960, bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000): Dựa trên đặc tính thạch học, thạch địa hóa và màu sắc biotit, xếp khối Mường Lát vào phức hệ Phia Bioc có tuổi Trias muộn.
• Trần Văn Trị và Nguyễn Xuân Tùng (bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000): Xếp khối Mường Lát vào giai đoạn tạo núi Caledoni, tuổi Paleozoi sớm.
• Lê Đình Hữu và Phan Viết Kỷ: Tiếp tục xếp vào Paleozoi sớm. Năm 1977, Lê Đình Hữu chính thức xác lập tên gọi phức hệ Mường Lát với tuổi Paleozoi sớm giả định.
• Đào Đình Thục và nnk (1995): Trong công trình "Địa chất Việt Nam - tập II", ghi nhận phức hệ Mường Lát có tuổi tuyệt đối 285 và 295 triệu năm.
• Đinh Công Hùng và nnk (2003, 2005 - đo vẽ nhóm tờ Mường Lát tỷ lệ 1:50.000): Quan sát thấy granit xuyên cắt hệ tầng Nậm Cô gây biến chất nhiệt động, xếp đá thuộc kiểu I và S với ký hiệu tuổi tương đối G/aC1ml (sát trước Carbon sớm).
• Trần Văn Trị, Đặng Vũ Khúc (2009) và Bùi Minh Tâm và nnk (2010): Xếp các thành tạo granitoid phức hệ Mường Lát vào tuổi Paleozoi sớm.
• Đỗ Văn Thanh và nnk (2015 - đo vẽ nhóm tờ Mộc Châu tỷ lệ 1:50.000): Xác định granitoid xuyên cắt hệ tầng Nậm Cô và Sông Mã, xếp vào kiểu S, tuổi đồng vị Rb-Sr đá tổng đạt 257 ± 2,6 triệu năm.

Giai đoạn / Tác giả	Tên gọi hoặc xếp loại	Tuổi xác định	Phương pháp định tuổi
J. Fromaget	Khối Mường Lát	Caledoni	Đối sánh địa chất
E.P. Izokh (1965)	Phức hệ Phia Bioc	Trias muộn	Thạch học, thạch địa hóa
Trần Văn Trị, Nguyễn Xuân Tùng	Khối Mường Lát	Paleozoi sớm	Đối sánh cấu trúc
Lê Đình Hữu (1977)	Phức hệ Mường Lát	Paleozoi sớm (giả định)	Xuyên cắt địa tầng
Đào Đình Thục (1995)	Phức hệ Mường Lát	285 và 295 tr.n	Định tuổi đồng vị trước đây
Đinh Công Hùng (2003, 2005)	Phức hệ Mường Lát	G/aC1ml (Paleozoi trung)	Tương đồng biến chất
Đỗ Văn Thanh (2015)	Phức hệ Mường Lát	257 ± 2,6 tr.n	Đồng vị 87Rb/86Sr đá tổng
Trần Văn Thành (Luận án, 2020)	Phức hệ Mường Lát	251 - 230 tr.n	Đồng vị U-Pb zircon LA-ICP-MS

Khoảng trống học thuật mà luận án giải quyết: Các nghiên cứu trước đây chủ yếu dựa vào quan hệ xuyên cắt thực địa và phương pháp đối sánh thạch học tương đối, thiếu số liệu phân tích định lượng có độ chính xác cao. Bản chất địa hóa (kiểu granit I, S hay A), nguồn gốc magma (từ vỏ hay manti) và vị trí địa động lực của phức hệ Mường Lát trong đới khâu Sông Mã chưa được luận giải rõ ràng. Luận án giải quyết triệt để vấn đề tuổi thành tạo và nguồn gốc thạch luận bằng hệ thống phân tích đồng vị U-Pb zircon, Lu-Hf trong zircon và Rb-Sr, Sm-Nd đá tổng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết thạch luận magma và bối cảnh địa động lực:

• Hệ thống phân loại đá magma xâm nhập QAPF theo Streckeisen (1976) và Cox và nnk (1979) bổ sung bởi Wilson (1989).
• Lý thuyết phân chia các kiểu granit I, S, M, A theo Chappell & White (1974, 1992), Clarke (1992) và Whalen (1985, 1987).
• Phân loại bối cảnh kiến tạo granitoid theo hàm lượng nguyên tố vi lượng và đất hiếm của Pearce (1984), Harris và nnk (1986), Batchelor & Bowden (1985).
• Khung lý thuyết về mối quan hệ giữa các kiểu granit và sinh khoáng liên quan theo Kent C. Condie (2003), Walter L. Pohl (2011), Meinert (1995), Blevin (2003) và Cook (2012).

Phương pháp nghiên cứu thực địa và thí nghiệm trong phòng được thực hiện với khối lượng cụ thể như sau:

Phương pháp phân tích	Cơ quan thực hiện	Số lượng mẫu	Mục đích nghiên cứu
Mẫu lát mỏng thạch học	Trường Đại học Mỏ - Địa chất	100 mẫu	Thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc đá
Mẫu phân tích khoáng tướng	Trường Đại học Mỏ - Địa chất	10 mẫu	Thành phần và cấu tạo khoáng vật quặng
Nguyên tố chính, nguyên tố vết (ICP-MS, đất hiếm)	Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc	15 mẫu	Thạch địa hóa, chuẩn hóa Chondrite và Manti
Tuổi đồng vị U-Pb zircon (LA-ICP-MS)	Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc	06 mẫu	Định tuổi tuyệt đối thành tạo phức hệ
Thành phần đồng vị Hf trong zircon	Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc	03 mẫu	Xác định tính chất nguồn magma và mô hình tuổi vỏ
Đồng vị Rb-Sr và Sm-Nd trong đá tổng	Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc	05 mẫu	Tiến hóa magma và tương tác vỏ - manti
Phân tích vi dò điện tử (microsond)	Phòng thí nghiệm chuyên ngành	Bảng số liệu	Thành phần hóa học đơn khoáng vật
Mẫu giã đãi và hóa nghiệm hấp thụ nguyên tử	Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc	Bảng số liệu	Đánh giá khoáng hóa vành phân tán sa khoáng Sn, W

Cơ sở dữ liệu thực tế còn kế thừa số liệu đo vẽ địa chất tỷ lệ 1:50.000 thuộc nhóm tờ Mộc Châu (Đỗ Văn Thanh, 2015) do tác giả trực tiếp tham gia và tài liệu lưu trữ từ nhóm tờ Mường Lát (Đinh Công Hùng, 2005).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Chương 1 trình bày đặc điểm địa lý tự nhiên, nhân văn, lịch sử nghiên cứu, cấu trúc địa chất, hoạt động biến chất và phân chia các tổ hợp thạch kiến tạo tại vùng Mường Lát:

• Cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu gồm 3 đơn vị kiến tạo chính: đới khâu Sông Mã (ranh giới va chạm Nam Trung Hoa và Đông Dương), hệ thống rift nội mảng Sông Đà (giai đoạn Permi - Trias) và đới trượt bằng Sông Hồng.
• Địa tầng khu vực gồm: loạt Bó Xinh (Neoproterozoi - Paleozoi hạ gồm hệ tầng Huổi Hào NPhh tuổi đồng vị metabasalt 576 ± 28 triệu năm và hệ tầng Nậm Ty NPnt); hệ tầng Nậm Cô (NP3nc, diện lộ khoảng 340 km², gồm 3 tập đá biến chất pelit và metabasit từ tướng đá phiến lục đến epidot - amphibolit); hệ tầng Suối Lát (NP3sl, diện lộ 23 km² metacarbonat); hệ tầng Sông Mã (Ɛ2sm, diện lộ 73 km², trầm tích lục nguyên xen carbonat chứa Au-Cu và W); hệ tầng Hàm Rồng (Ɛ3-O1hr, chứa hóa thạch Crinoidea: Ramudierinus sp.); hệ tầng Nậm Pìa (D1np) và hệ tầng Bản Páp (D1-2bp, chứa Amphipora).
• Hoạt động magma gồm: phức hệ Núi Nưa (σPZ1nn, siêu bazơ dunit, harzburgit ophiolit); phức hệ Bó Xinh (PZ1bx, gabro-amphibolit); phức hệ Chiềng Khương (γδPZ1ck, granodiorit kiểu I-S cung núi lửa); phức hệ Cẩm Thủy (P3ct, basalt nội mảng); phức hệ Điện Biên (P3-T1đb, 4 pha từ bazơ đến axit kiểu I-S granit, tuổi Rb-Sr 253-264 triệu năm); phức hệ Sông Mã (γT2sm, granitoid cung núi lửa, tuổi 213 ± 10 triệu năm).
• Cấu trúc vòm biến chất phân đới đồng tâm Mường Lát phát triển từ trung tâm ra ngoài qua 5 đới:
  1. Đới tái nóng chảy granit hóa (chiều rộng 100-500 m): gồm gneis, granitogneis, granit 2 mica, tổ hợp Q + Pl + Kfs + Bi + Mus ± phybrolit (8-10%).
  2. Đới silimanit (300-500 m): đá phiến thạch anh - biotit chứa silimanit, gneis biotit silimanit, calciphyr chứa pyroxen; tổ hợp Q + Pl + Bi + Mus + Sil + Gra; chuyển tiếp qua đới hỗn nhiễm migmatit rộng 200-250 m.
  3. Đới staurolit (300-500 m): đá phiến hai mica chứa staurolit; tổ hợp Q + Pl + Bi + Mus + Gra + Sta ± And.
  4. Đới granat: đá phiến thạch anh muscovit, phiến thạch anh - biotit - granat - cordierit; tổ hợp Q + Pl + Bi + Mus + Gra ± Cord.
  5. Đới biotit và clorit (800-1000 m): đá phiến thạch anh sericit - clorit; tổ hợp Q + Pl + Bi ± Clo.
• Xác lập 6 tổ hợp thạch kiến tạo: vỏ lục địa cổ (NP3nc), vỏ đại dương ophiolit (PZ1 Núi Nưa, Bó Xinh), rìa thụ động (Ɛ2-D2), cung magma (P3-T1 Điện Biên), va chạm mảng (P3-T Mường Lát) và rift nội mảng (P3 Cẩm Thủy).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết lập khung phân tích thạch luận và sinh khoáng phục vụ xử lý tài liệu thực nghiệm:

• Tổng kết các tiêu chí phân biệt granit kiểu I, S, M, A dựa trên tỷ lệ nhôm bão hòa A/CNK, khoáng vật chỉ thị (biotit giàu nhôm, muscovit, granat, silimanit trong S_granit; hornblend, sphen trong I_granit), hàm lượng P2O5, tỷ lệ đồng vị ban đầu 87Sr/86Sr và trị số δ18O.
• Xác định mối liên hệ giữa các kiểu granit với sinh khoáng: S_granit hình thành do tái nóng chảy vỏ lục địa (đá trầm tích/metapelit) trong bối cảnh va chạm mảng thường đi kèm khoáng hóa Sn, W, Mo, pegmatit kim loại hiếm (Li, Be, Ta, Nb); trong khi I_granit liên quan đến Cu, Mo, Au, Pb, Zn.
• Chuẩn hóa quy trình phân tích thạch địa hóa: tính toán CIPW norm, xử lý biểu đồ Harker, các tỷ số Ga/Al, Zr+Nb+Ce+Y, biểu đồ đa nguyên tố chuẩn hóa theo Chondrite và Manti nguyên thủy.
• Quy trình phân tích U-Pb zircon trên thiết bị LA-ICP-MS, xử lý phổ đo khối phổ, hiệu chỉnh phân đoạn khối lượng và xây dựng đường đẳng thời tương hợp Concordia (Parrish and Noble, 2003). Phương pháp đo đồng vị Lu-Hf trong zircon và hệ đẳng thời Rb-Sr, Sm-Nd đá tổng.
• Thiết lập các modul thạch hóa (chỉ số chua, độ bão hòa kiềm, hệ số oxy hóa - khử FeO*/(Fe2O3/FeO), modul Sattran Na+-Mg2+ và K+-Mg2+) nhằm định lượng tiềm năng sinh khoáng magma.

Chương 3: Đặc điểm địa chất, thạch địa hóa granitoid phức hệ Mường Lát

Chương 3 công bố kết quả khảo sát thực địa, thạch học mô tả, thành phần hóa học khoáng vật và dữ liệu địa hóa nguyên tố chính, vết và tuổi tuyệt đối:

• Khối Mường Lát diện lộ khoảng 300 km², xuyên cắt các hệ tầng Nậm Cô, Sông Mã và Suối Lát, tạo ra đới tiếp xúc biến chất nhiệt động phân đới.
• Phức hệ gồm 2 pha xâm nhập:
  • Pha 1 (γT2ml1): gồm tướng hạt thô (granit hai mica sẫm màu hạt vừa đến lớn, granit biotit) và tướng hạt nhỏ (granit muscovit, granit hai mica sáng màu hạt nhỏ).
  • Pha 2 (γT2ml2): aplit granit và pegmatit granit dạng mạch dày 20-25 cm.
• Thành phần khoáng vật định lượng:
  • Granit hai mica: Thạch anh (20-35%), plagioclas (20,7-46%), felspat kali (25-38,3%), muscovit (1-10%), biotit (1-8%), ilmenit (1%), zircon, apatit.
  • Granit biotit: Thạch anh (20-25%), plagioclas (34-39%), felspat kali (28-36%), biotit (7%), muscovit (0-1%), ilmenit (1%).
  • Granit muscovit: Felspat kali (37-38%), plagioclas (29-38%), thạch anh (22-27%), muscovit (7-10%), ilmenit ít.
  • Granit hai mica hạt nhỏ: Plagioclas (37-43%), felspat kali (26-33%), thạch anh (22-26%), biotit (4-7%), muscovit (2-5%), ilmenit (1%).
  • Aplit granit: Thạch anh (30-44%), felspat kali (25-39%), plagioclas (15-20%), biotit (8-10%), muscovit (0-5%).
• Thành phần hóa khoáng vật qua vi dò microsond: plagioclas có thành phần từ oligoclas đến albit; felspat kali gồm microclin và orthoclas cấu tạo pertit; biotit thuộc biến thể giàu sắt - nhôm; muscovit kết tinh đồng thời và thay thế biotit.
• Đặc điểm thạch địa hóa nguyên tố chính: SiO2 dao động 64,6 - 74,32%; tổng kiềm Na2O + K2O đạt 7,05 - 9,41%; Al2O3 đạt 16,29 - 20,19%; tỷ số K2O/Na2O từ 1,0 đến 1,8 (trội kali); tổng sắt T.Fe thấp (0,75 - 3,15%); MgO thấp (0,2 - 0,81%). Chỉ số bão hòa nhôm A/CNK > 1,1; thuộc loạt S_granit, kiềm vôi cao kali.
• Tuổi đồng vị U-Pb zircon bằng LA-ICP-MS trên 6 mẫu xác định khoảng tuổi kết tinh magma kéo dài từ 251 đến 230 triệu năm (tương ứng Permi muộn đến Trias giữa).

Chương 4: Nguồn gốc granitoid phức hệ Mường Lát và khoáng hóa liên quan

Chương 4 tích hợp số liệu đồng vị phóng xạ để khôi phục nguồn gốc thạch luận, dựng mô hình kiến tạo và đánh giá triển vọng quặng:

• Thành phần đồng vị Lu-Hf trong zircon cho giá trị εHf(t) âm và mô hình tuổi vỏ hai giai đoạn (TDM2) cổ, chứng minh magma hình thành từ quá trình nóng chảy tái sinh (anatexis) của vật liệu vỏ lục địa giàu trầm tích pelit/metapelit (như hệ tầng Nậm Cô).
• Dữ liệu đồng vị Sm-Nd và Rb-Sr đá tổng khẳng định tính đồng nhất của nguồn gốc vỏ, không có sự tham gia đáng kể của vật liệu manti non trẻ.
• Bối cảnh địa động lực: Phức hệ hình thành trong giai đoạn va chạm lục địa - lục địa (syn-collisional) giữa khối Bắc Việt Nam - Nam Trung Hoa và địa khối Đông Dương dọc theo đới khâu Sông Mã thuộc tiến trình tạo núi Indosini.
• Đánh giá khoáng hóa liên quan:
  • Môi trường oxy hóa - khử: FeO*/(Fe2O3/FeO) phản ánh điều kiện khử cao (granitoid khử kiểu ilmenit), tạo điều kiện cho Sn và W tập trung trong dung dịch dư vị magma mà không bị phân tán sớm vào silicat.
  • Độ sâu thành tạo và mức độ bóc mòn: Phân tích tướng khoáng vật và bao thể khí - lỏng xác định thể xâm nhập kết tinh ở độ sâu trung bình và đang ở mức bóc mòn phần đỉnh - vòm, điều kiện thuận lợi bảo tồn các đới quặng skarn và nhiệt dịch.
  • Nghiên cứu bao thể khí - lỏng trong thạch anh ghi nhận 2 nhóm nhiệt độ đồng hóa: nhóm 1 từ 225°C đến 274°C (tỷ lệ pha 70-75% lỏng, 25-30% khí); nhóm 2 từ 363°C đến 420°C (tỷ lệ pha 60-65% lỏng, 35-40% khí).
  • Khoáng vật quặng xác định trong đá và mạch nhiệt dịch gồm chalcopyrit, bornit, ilmenit và sheelit. Tại đới khoáng hóa số 1, sheelit tồn tại dạng ổ trong mạch thạch anh phát huỳnh quang màu xanh dưới ánh sáng cực tím, xuyên cắt đá phiến biotit hệ tầng Sông Mã.
  • Xác lập các diện tích triển vọng khoáng hóa thiếc - wolfram (Sn, W) tại khu vực Bản Ngà, suối Sao Luông - suối Chà Lầu và thôn Mau dựa trên kết quả phân tích mẫu đãi trọng sa, mẫu hóa và nung luyện hấp thụ nguyên tử.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án nêu các kết quả và điểm mới về mặt lý luận và thực tiễn:

• Khẳng định bản chất địa hóa kiểu S_granit, giàu nhôm (A/CNK > 1,1), kiềm vôi cao kali và có nguồn gốc phát sinh hoàn toàn từ vỏ lục địa (crustal anatexis) của phức hệ Mường Lát thông qua các phân tích định lượng địa hóa nguyên tố vết, đất hiếm và các hệ đồng vị Lu-Hf, Rb-Sr, Sm-Nd.
• Xác định mức tuổi thành tạo chính xác của granitoid phức hệ Mường Lát kéo dài trong khoảng 251 - 230 triệu năm trên cơ sở định tuổi U-Pb zircon bằng kỹ thuật LA-ICP-MS, bác bỏ các giả thuyết trước đây về tuổi Caledoni (Paleozoi sớm) hoặc Carbon sớm.
• Bổ sung tư liệu cho mô hình kiến tạo đồng va chạm giữa mảng Đông Dương và mảng Bắc Việt Nam - Nam Trung Hoa dọc theo đới khâu Sông Mã trong chu kỳ kiến tạo tạo núi Indosini.
• Xác lập các tiêu chí thạch địa hóa chỉ thị tiềm năng kim loại hiếm của phức hệ Mường Lát, khẳng định triển vọng khoáng hóa wolfram và thiếc (W, Sn).
• Kiến nghị và giải pháp thực tiễn:
  • Khoanh vùng khu vực Bản Ngà, suối Sao Luông - suối Chà Lầu và thôn Mau làm đối tượng ưu tiên cho công tác tìm kiếm, thăm dò quặng thiếc và wolfram.
  • Đề xuất sử dụng các đá granit hai mica của phức hệ Mường Lát làm vật liệu xây dựng và đá ốp lát do đạt tiêu chuẩn cơ lý.
  • Sử dụng kết quả tuổi và ranh giới địa chất của luận án để chỉnh lý, bổ sung bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 trong khu vực Tây Bắc Bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi nghiên cứu thực tế tập trung chủ yếu vào khối Mường Lát (diện lộ 300 km²), chưa tiến hành lấy mẫu và phân tích đồng bộ đối với các khối vệ tinh nhỏ hơn của phức hệ như khối Sầm Sơn và khối Làng Bông.
• Chưa làm sáng tỏ hoàn toàn bản chất thạch luận và tuổi tuyệt đối của hệ thống các đai mạch mafic - trung tính (gabro, gabro-diabas, diabas, diorit) xuyên cắt trong khu vực nghiên cứu (hiện văn bản xếp vào nhóm đai mạch chưa rõ tuổi).
• Đánh giá khoáng hóa thiếc - wolfram mới dừng lại ở mức độ xác định tiền đề địa chất, phát hiện các đới khoáng hóa nhiệt dịch, vành phân tán sa khoáng và chỉ số thạch hóa, chưa lượng hóa trữ lượng cụ thể của các thân quặng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng nghiên cứu thạch địa hóa và tuổi đồng vị U-Pb zircon cho các khối Sầm Sơn, Làng Bông và các đai mạch xuyên cắt để hoàn thiện bình đồ phân bố không gian - thời gian của toàn phức hệ.
• Tiến hành đo vẽ chi tiết mạng lưới công trình khai đào và khoan thăm dò sâu tại các dị thường khoáng hóa Bản Ngà và suối Sao Luông nhằm đánh giá quy mô trữ lượng quặng thiếc - wolfram công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Luận án cung cấp hệ thống dữ liệu có giá trị cho các nhóm đối tượng:

• Giảng viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành Địa chất, Thạch luận magma, Địa hóa học và Khoáng sản: Sử dụng làm tài liệu tham khảo về phương pháp kết hợp đồng vị U-Pb zircon, Hf và Sm-Nd để giải quyết nguồn gốc magma và phân tích cấu trúc vòm biến chất nhiệt động phân đới.
• Các cơ quan điều tra địa chất (như Cục Địa chất Việt Nam, các Liên đoàn Bản đồ Địa chất): Ứng dụng tập số liệu tuổi 251-230 triệu năm và ranh giới các pha xâm nhập để chuẩn hóa, chỉnh lý các tờ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 và 1:200.000 khu vực đới Sông Mã - Tây Bắc Bộ.
• Đơn vị tìm kiếm - thăm dò khoáng sản: Tham khảo các tiêu chí modul thạch hóa sinh khoáng, bản đồ dị thường sa khoáng và tọa độ các đới mạch thạch anh - sheelit tại Bản Ngà và suối Sao Luông để định hướng đầu tư thăm dò kim loại hiếm (Sn, W).

Câu hỏi thường gặp

1. Tuổi thành tạo của granitoid phức hệ Mường Lát được luận án xác định chính xác là bao nhiêu và bằng phương pháp nào? Luận án xác định tuổi thành tạo của granitoid phức hệ Mường Lát kéo dài trong khoảng 251 đến 230 triệu năm (thuộc Permi muộn đến Trias giữa) bằng phương pháp phân tích đồng vị U-Pb trên đơn khoáng zircon bằng kỹ thuật LA-ICP-MS (thực hiện trên 06 mẫu). Kết quả này thay thế các định tuổi tương đối trước đây (như tuổi Caledoni, Carbon sớm hay Trias muộn).

2. Granitoid phức hệ Mường Lát thuộc kiểu granit nào và có nguồn gốc từ đâu? Granitoid phức hệ Mường Lát thuộc kiểu S_granit, giàu nhôm (A/CNK > 1,1), kiềm vôi cao kali, đặc trưng bởi sự có mặt của biotit, muscovit và silimanit. Kết quả phân tích đồng vị Lu-Hf trong zircon (giá trị εHf(t) âm) và Sm-Nd đá tổng khẳng định magma có nguồn gốc tái nóng chảy từ vỏ lục địa giàu vật liệu trầm tích sét (metapelit) trong bối cảnh va chạm mảng Indosini.

3. Vòm biến chất phân đới đồng tâm quanh khối Mường Lát gồm những đới nào? Vòm biến chất phát triển từ trung tâm khối magma ra ngoài gồm 5 đới: (1) Đới tái nóng chảy granit hóa (chiều rộng 100-500 m, đá gneis, granitogneis); (2) Đới silimanit (300-500 m, tổ hợp Q + Pl + Bi + Mus + Sil + Gra); (3) Đới staurolit (300-500 m, tổ hợp Q + Pl + Bi + Mus + Gra + Sta ± And); (4) Đới granat (đá phiến thạch anh muscovit granat); (5) Đới biotit và clorit (800-1000 m, đá phiến thạch anh sericit clorit).

4. Khoáng hóa liên quan đến phức hệ Mường Lát có triển vọng đối với loại khoáng sản nào và xuất lộ ở đâu? Phức hệ Mường Lát có triển vọng đối với khoáng sản kim loại hiếm là Thiếc (Sn) và Wolfram (W). Các biểu hiện quặng gồm sheelit dạng ổ trong mạch thạch anh xuyên cắt đá phiến biotit (phát huỳnh quang màu xanh dưới tia cực tím) cùng các vành trọng sa wolframit, sheelit tập trung tại khu vực Bản Ngà, suối Sao Luông - suối Chà Lầu và thôn Mau.

5. Điều kiện hóa lý tạo khoáng của các mạch nhiệt dịch chứa quặng được ghi nhận như thế nào? Phân tích bao thể khí - lỏng trong thạch anh ghi nhận 2 nhóm nhiệt độ đồng hóa: nhóm nhiệt độ trung bình từ 225°C đến 274°C (tỷ lệ 70-75% pha lỏng, 25-30% pha khí) và nhóm nhiệt độ cao từ 363°C đến 420°C (tỷ lệ 60-65% pha lỏng, 35-40% pha khí). Các khoáng vật quặng cộng sinh gồm sheelit, chalcopyrit, bornit và ilmenit trong điều kiện môi trường khử cao.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Trần Văn Thành đã làm sáng tỏ bản chất thạch luận của phức hệ granitoid Mường Lát thuộc đới Tây Bắc Bộ là S_granit nguồn gốc vỏ, hình thành trong bối cảnh kiến tạo đồng va chạm dọc đới khâu Sông Mã. Kết quả phân tích U-Pb zircon bằng LA-ICP-MS đã xác lập khung tuổi kết tinh magma chính xác từ 251 đến 230 triệu năm (Permi muộn - Trias giữa), giải quyết dứt điểm các bất đồng về tuổi trong lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực. Đồng thời, công trình đã xác lập các chỉ tiêu địa hóa chỉ thị tiềm năng sinh quặng kim loại hiếm và định vị các diện tích triển vọng khoáng hóa wolfram - thiếc tại khu vực Bản Ngà và phụ cận. Số liệu phân tích định lượng của luận án đóng góp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác đo vẽ bản đồ địa chất và định hướng điều tra khoáng sản nội sinh tại Tây Bắc Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 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 luan an 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. Lịch sử nghiên cứu Theo quan điểm Trước kia khi thành lập bản đồ địa chất Đông Dương tỉ lệ 1:2. 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.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 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.