Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN




Chu Văn Lam






ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA RUBY - SAPHIR
TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP (NGHỆ AN)

Chuyên ngành: Khoáng sản học
Mã số: 62.44.59.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN Sĩ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2008


1

Công trình được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản





Người hướng dẫn khoa học :
1. Nguyễn Xuân Khiển, phó giáo sư - tiến sĩ Địa chất
2. Trần Ngọc Thái, tiến sĩ Địa chất



Phản biện 1: …………………………………………
…………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………
…………………………………………

Phản biện 3: …………………………………………
…………………………………………

Luận án sẽ được bảo vệ
trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp tại
Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản
vào hồi giờ ngày tháng năm








Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia - Hà Nội


2

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay việc khai thác đá quý, đặc biệt là ruby - saphir ở nước ta nói
chung và ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An) nói riêng đã và đang bị thu hẹp.
Mặc dù, gần đây Nhà nước đã đầu tư để tìm kiếm, thăm dò nhưng vẫn chưa tăng
được trữ lượng đủ độ tin cậy để đưa vào khai thác.
Một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do bản ch
ất
nguồn gốc và điều kiện thành tạo của ruby - saphir chưa được được làm sáng tỏ.
Hiện nay, có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc ruby - saphir vùng Quỳ

Châu - Quỳ Hợp. Tuy một số công trình nghiên cứu gần đây đã xác lập nguồn
gốc biến chất trao đổi, nhưng bên cạnh đó vẫn có quan điểm cho rằng chúng có
nguồn gốc biến chất nhiệt động và nguồ
n gốc magma.
Vì vậy, nghiên cứu “Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên
quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An)” là một
nhiệm vụ cấp thiết, nhằm góp phần giải quyết các vấn đề tồn tại nêu trên.
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN
Mục tiêu:
Nhằm làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby - saphir trong
mối liên quan với biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ An)
từ đó xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng của
chúng.
Nhiệm vụ:
- Nghiên cứu đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby
- saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp.
- Nghiên cứu đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá
biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp.
- Luận giải điều kiện thành tạo ruby - saphir trong mối liên quan với
biến chất trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp.
- Xác lập các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm, khoanh đị
nh các diện tích
triển vọng ruby - saphir (gốc) vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp.
3. CƠ SỞ TÀI LIỆU XÂY DỰNG LUẬN ÁN
- Nguồn tài liệu chính: + Kết quả nghiên cứu “Đặc điểm cấu trúc địa chất
và thành phần khoáng vật đá quý và bán quý vùng Châu Bình (Quỳ Châu -
Nghệ An)” - luận văn thạc sỹ địa chất (Chu Văn Lam, 2002); + Kết quả "Nghiên
cứu đặc điểm phân bố, điều kiện thành tạo củ
a đá quý vùng Châu Bình - Bản Ngọc
làm cơ sở xác lập các diện tích có triển vọng phục vụ cho tìm kiếm thăm dò đá quý

3
ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An" (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk -
2003); + Các kết quả phân tích mẫu bổ sung (thạch học, hóa silicat, hóa carbonat,
microsond, plasma, bao thể) trong quá trình thực hiện luận án; Số lượng mẫu phân
tích được sử dụng trong luận án: thạch học (590), thạch học bở rời (30), khoáng
tướng (22), bao thể (30), microsond (35), thạch học định hướng (30), hoá carbonat
(16), hoá silicat (65), plasma (35), huỳnh quang tia x (55), kích hoạt nơtron (35),
xác định đá quý (ngọc học) (11), giác kế (35), tán xạ raman (20).
- Ngu
ồn tài liệu hỗ trợ: Các kết quả nghiên cứu về địa chất và khoáng sản
đá quý của Phan Trường Thị, Lê Duy Bách (1969), Đinh Minh Mộng (1971),
Phan Trường Thị (1987-1993), Nguyễn Văn Hương (1992), Nguyễn Kinh Quốc
(1996), Đỗ Đức Quang (1997), Hoàng Xuân Nhật (1999), Đào Văn Toán
(2000), Phạm Văn Long (2001).
4. CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ
Luận điểm 1:
Ruby - saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có nguồn gốc
skarn, được thành tạo trong môi trường địa chất thuận lợi với sự có mặt của
granitoid bão hoà nhôm, cao kali xuyên cắt đá hoa xen gneis hoặc najơdac và
hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam.
Luận điểm 2:
Môi trường hóa lý thành tạo ruby-saphir vùng Quỳ Châu -
Quỳ Hợp là môi trường kiềm, giàu Al, Ca, K, F, nghèo Si, có chứa Cr, Fe, Ti
với nhiệt độ 450-700
o
C, áp suất 2-5kbar, độ sâu trung bình - nông.
5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Xác lập các kiểu skarn chứa ruby-saphir theo vị trí cấu trúc thành

tạo, gồm kiểu skarn magma, skarn mạch, skarn biến chất, đặc trưng bởi tính
phân đới và cộng sinh khoáng vật. Đồng thời làm sáng tỏ thành phần vật
chất của một số khoáng vật tạo đá skarn như pyroxen và scapolit, làm dấu
hiệu chỉ thị cho việc tìm kiếm ruby-saphir.
2. Làm rõ thành phần hóa học củ
a ruby-saphir trong các kiểu skarn
và quy luật biến thiên các nguyên tố chi phối màu sắc của ruby-saphir như
Cr, Fe
,
Ti trong các đới, giai đoạn phát triển skarn. Tỷ lệ Cr
2
O
3
/FeO và chất
lượng của ruby-saphir giảm dần theo thứ tự: đới calcit + ruby > đới calcit +
phlogopit + ruby > đới scapolit + ruby > đới plagioclas + corindon > đới
granat+mica+saphir.
3. Làm rõ điều kiện thuận lợi cho sự thành tạo ruby-saphir: granitoid
bão hoà nhôm, cao kali, thấp manhê, xuyên cắt đá hoa, độ trắng cao, xen
gneis hoặc najơdac, gây biến chất trao đổi tạo ra môi trường kiềm, giàu Al,
Ca, K và các chất bốc H
2
O, F, nghèo Si, có

chứa Cr, Ti, Fe.


4
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã làm sáng tỏ điều kiện thành tạo ruby

- saphir trong mối liên quan với biến chất trao đổi, là cơ sở để xác lập các tiền đề,
dấu hiệu tìm kiếm và khoanh định các diện tích triển vọng phục vụ cho tìm kiếm,
thăm dò, khai thác ruby - saphir ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp và những vùng có cấu trúc
địa chất tương tự.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm 115 trang, 49 hình, 37 bảng và 41 ảnh.
Mở đầu
Chương I. Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương II. Đặc điểm địa chất vùng
Chương III. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu
Chương IV. Đặc điểm các đá biến chất trao đổi chứa ruby - saphir vùng Quỳ Châu -
Quỳ Hợp
Chương V. Đặc điểm khoáng vật học của ruby - saphir trong các đá biến chất trao
đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương VI. Điều kiện thành tạo của ruby - saphir trong mối liên quan với biến chất
trao đổi vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Chương VII. Tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dự báo triển vọng ruby-saphir vùng
Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Kết luận
Lời cám ơn!
Luận án được thực hiện tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản dưới sự
hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Xuân Khiển, TS. Trần Ngọc Thái.
Với tất cả tấm lòng của mình, NCS xin được bày tỏ lòng cầu thị, kính trọng và
biết ơn đối với các thầy PGS.TS. Nguyễn Xuân Khiển, TS. Trần Ngọc Thái đã tận
tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu th
ực hiện

luận án.
Nhân dịp này, NCS trân trọng cám ơn Ban Giám đốc, Ban Đào tạo Sau đại
học Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Phòng Khoáng sản Kim loại đã tạo
điều kiện thuận lợi cho NCS thực hiện luận án. NCS xin chân thành cám ơn TS.
Phạm Hòe, PGS.TS. Phạm Hồng Huấn, GS.TSKH. Phan Trường Thị, PGS.TSKH.
Dương Đức Kiêm, TS. Nguyễn Quang Nương, PGS.TS. Bùi Minh Tâm, PGS.TS.
Ngụy Tuyết Nhung, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Khôi, TS. Đỗ Quốc Bình, TS. Nguyễn
Văn H
ọc, PGS.TS. Nguyễn Kinh Quốc, TS. Hoàng Sao, PGS.TS. Nguyễn Ngọc
Trường và các nhà khoa học trong và ngoài Viện đã góp ý, giúp đỡ trong suốt quá
trình thực hiện luận án.


5
Ngoài ra, NCS cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sự giúp đỡ nhiều mặt, sự
động viên không thể thiếu được của gia đình và bạn bè đồng nghiệp.
CHƯƠNG I.
KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT
VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP
I.1. GIAI ĐOẠN TRƯỚC NĂM 1954
Trong giai đoạn này các công trình nhìn chung mới chỉ nghiên cứu một cách
khái quát về địa chất - khoáng sản vùng. Theo đó, một số phân vị địa tầng, magma
đã được thành lập, ruby - saphir chưa được phát hiện.
I.2. GIAI ĐOẠN SAU NĂM 1954
Trong giai đoạn này, ruby-saphir được nhiều nhà địa chất nghiên cứu, bước
đầu làm rõ nguồn gốc biến chất trao đổi của ruby-saphir, các tiền đề địa chấ
t và dấu
hiệu tìm kiếm, điều kiện thành tạo, đặc điểm khoáng vật của ruby - saphir sa
khoáng, đặc điểm phân bố, khoanh định các diện tích triển vọng và dự báo trữ
lượng của chúng.

Những vấn đề tồn tại: Về nguồn gốc của ruby - saphir còn có nhiều quan
điểm khác nhau: nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc magma (Nguyễn Kinh
Quốc, 1992-1995); nguồn gốc bi
ến chất trao đổi (Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk,
2003, 2005); nguồn gốc biến chất trao đổi và nguồn gốc biển chất nhiệt động (Phan
Trường Thị, 1992-1993, Phạm Văn Long, 2003); nguồn gốc biến chất nhiệt động
(Tạ Trọng Thắng và nnk, 2005).
Một trong những nguyên nhân dẫn đến tồn tại trên là do việc nghiên cứu nguồn
gốc, điều kiện thành tạo ruby - saphir còn thiếu tính định lượng và tính hệ thống.
CHƯƠNG II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG
Vùng nghiên cứu bao gồm phần chủ yếu là phức nếp lồi Bù Khạng và một
phần nhỏ ở đới uốn nếp Sông Cả phía tây bắc, thuộc đai sinh khoáng đá quý Nam -
Đông Nam Á.
II.1. ĐỊA TẦNG
Trong vùng phổ biến trầm tích biến chất hệ tầng Bù Khạng (NP-$
1
bk), ít hơn
là trầm tích lục nguyên hệ tầng Sông Cả (O
3
-S
1
sc), trầm tích lục nguyên carbonat hệ
tầng La Khê (C
1
lk), trầm tích carbonat hệ tầng Mường Lống (C-Pml) và các trầm tích
bở rời tuổi Đệ Tứ (Q).
II.2. MAGMA XÂM NHẬP
Gồm các thành tạo granitogneis phức hệ Đại Lộc (G/aD
1
đl); gabro, gabro

diabas phức hệ Núi Chúa (Gb/aT
3
nc); granit, granit biotit (pha 1), pegmatit
(pha 2) phức hệ Bản Chiềng (GP
G
/Ebc) và các đai mạch aplit.


6
II.3. BIẾN CHẤT
II.3.1. BIẾN CHẤT NHIỆT ĐỘNG: Theo Phan Trường Thị và Lê Duy Bách
(1970) biến chất nhiệt động vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp có tính phân đới đồng tâm,
theo hướng từ tâm ra có các đới từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp như sau: đới
silimanit và siêu biến chất > đới staurolit-disten > đới anmadin > đới biotit >
đới clorit-sericit. Sản phẩm biến chất nhiệt động như các đá najơdac, đá hoa, đá
gneis đóng vai trò làm tiền đề cho thành tạo ruby-saphir.
II.3.2. BIẾN CHẤT TIẾP XÚC NHIỆT: Biến chất nhiệt thể hiện rõ, làm tái kết tinh
đá vôi thành đá hoa tạo thành riềm xung quanh khối xâm nhập granitoid.
II.3.3. BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Biến chất trao đổi trong diện tích nghiên cứu diễn
ra mạnh mẽ, khá phong phú và đa dạng, nhưng liên quan với ruby-saphir chỉ có quá
trình biến chất tiếp xúc trao đổi giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GP
G
/Ebc) và
các đá trầm tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$
1
bk)
và hệ tầng Mường Lống (C-Pml).
II.3.4. BIẾN CHẤT ĐỘNG LỰC: Biến chất động lực gồm các biến đổi milonit
hoá, kataclasit hoá, đóng vai trò làm tác nhân quan trọng thúc đẩy quá trình phong
hoá, xâm thực, hình thành sa khoáng ruby-saphir có ý nghĩa công nghiệp, đồng thời

gây nên sự rạn nứt, dập vỡ làm giảm chất lượng ruby-saphir.
II.4. CẤU TRÚC - KIẾN TẠO
Vùng nghiên cứu là một nếp lồi lớn bị phức tạp hóa bởi các nếp uốn nhỏ, với
trục có phương tây bắc - đông nam, cấu thành bởi các thành tạo magma
ở phần
nhân và trầm tích - biến chất ở phần cánh. Cấu trúc nếp uốn cũng như các thành tạo
địa chất bị phá huỷ bởi 2 hệ thống đứt gãy chính: hệ thống phương tây bắc - đông
nam và hệ thống phương á vĩ tuyến.
CHƯƠNG III.
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
III.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
III.1.1. CÁC VẤN ĐỀ VỀ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
Định nghĩa biến chất trao đổi: Quá trình biến đổi thành phần hóa học của đá,
được thực hiện bằng sự thay thế một số khoáng vật này bằng một số khoáng vật
khác được gọi là biến chất trao đổi. Sự thay thế thường được thực hiện khi có sự
tham gia của chất lưu, hòa tan một số khoáng vật và kết tinh ngay một số khoáng
vật khác sao cho trong quá trình thay thế của đá nói chung vẫn giữ được trạng thái
cứng. (Korjinxki D.S., 1982).
III.1.1.1. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
a. Cơ chế di chuyển vật chất trong biến chất trao đổi: Cơ chế di chuyển vật chất
trong quá trình biến chất trao đổi được Korjinxki D.S. (1953) nghiên cứu và đưa ra
2 phương thức di chuyển:


7
- Khuếch tán: Khuếch tán là một quá trình di chuyển của thành phần hóa học
qua môi trường rắn hoặc chất lưu đứng yên. Quá trình này được quyết định bởi
gradien nồng độ, các thành phần có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao sang
nơi có nồng độ thấp.
- Thấm lọc: Thấm lọc là quá trình vận chuyển của thành phần hóa học bởi môi

trường chất lưu chuyển động. Quá trình này được quyết định bởi gradien áp suất.
Các chất lưu chuyển động qua các lỗ hổng, khe nứt của đá, vi khe nứt trong tinh thể
khoáng vật gây biến chất trao đổi với chúng.
b. Sự biến đổi trong biến chất trao đổi: Bằng cơ chế khuyếch tán và thấm lọc,
vật chất mới được mang đến, các phản ứng hóa học xảy ra giữa vật chất mang đến
và đá ban đầu tạo ra sự biến đổi tổng hợp về thành phần hóa học và khoáng vật.
Các phản ứng phụ thuộc vào điều kiện lý hóa của môi trường như nhiệt độ, áp suất,
độ pH, vai trò của các nguyên tố, ngoài ra còn phụ thu
ộc vào điều kiện địa chất.
III.1.1.2. CẤU TRÚC PHÂN ĐỚI CỦA BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
a. Tính phân đới giai đoạn: Được hình thành do tính giai đoạn trong quá trình
biến chất trao đổi, khác nhau về nhiệt độ, áp suất, thành phần, tính chất hóa lý của
chất lưu và sự đóng mở khe nứt nhiều lần trong các giai đoạn phát triển kiến tạo.
b. Tính phân đới tướng: Được hình thành do thành phần của đá ban đầu, độ
linh động của các thành phần (Korjinxki D.S., 1969; Jaricov V.A., 1968), sự tương
tác của các thành phần của chất lưu và đá (Korjinxki D.S.,1969, Xlưzin A.E.,
1970), gradien nhiệt độ và gradien áp suất.
III.1.1.3. TÍNH GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Theo Korjinxki
D.S. (1953) quá trình biến chất trao đổi nhiệt dịch được chia thành 4 giai đoạn:
kiềm sớm, axit (khử kiềm), kiềm muộn, kết thúc. Kiểu phân chia này đã phản ánh
sự tiến hóa kiềm - axit của các dung dịch nhiệt dịch. Ngoài ra còn nhiều kiểu khác:
phân chia giai đoạn theo nhiệt độ thành tạo, phân chia giai đoạn theo tổ hợp khoáng
vật cộng sinh đặc trưng.
III.1.1.4. PHÂN LOẠI CÁC THÀNH TẠO BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI: Có 4 cách phân loại
chính: 1- Phân loại theo thành phần vật chất mà đại diện là Lindgrena V. (1901),
Goldschmidt M. (1933); 2- Phân loại theo nguồn gốc của Korjinxki D.S. (1953-
1970), Jarikov V.A. (1965); 3- Phân loại theo cấu trúc địa chất của Colovev S.N.
(1952) và Nacovnic N. I. (1956); 4- Phân loại theo bản chất nguyên tố trao đổi
(Pliusev E. V., 1981; Barton, 1991). Trong đó cách phân loại thứ tư được áp dụng
rộng rãi nhất.

III.1.1.5. KIỂU BIẾN CHẤT TIẾP XÚC TRAO ĐỔI (SKARN)
a. Khái niệm: Skarn là kiểu biến chất tiếp xúc trao đổi giữa các đá carbonat (ở
mức độ ít hơn, giữa đá silicat) với các thành tạo magma xâm nhập, dưới tác dụng


8
trực tiếp của dung dịch khí hóa - nhiệt dịch. Thành phần chủ yếu của skarn là các
khoáng vật silicat và alumosilicat Ca, Mg, Fe, tiêu biểu là pyroxen và granat.
b. Cơ chế thành tạo và nguồn gốc skarn: Có hai giả thuyết chính là Giả
thuyết khuếch tán - thấm lọc của Korjinxki D.S. và Giả thuyết giai đoạn của
Pilipenco P.
Korjinxki D.S. nhấn mạnh vai trò của nguồn magma, cơ chế khuếch tán -
thấm lọc trong biến chất trao đổi. Sự phân đới được giải thích b
ởi độ linh động của
các nguyên tố, quá trình phân dị thành phần chất lưu. Giả thuyết này khá thành
công trong việc giải thích sự phân đới của khoáng vật phi quặng, nhưng chưa quan
tâm đến sự phân đới của khoáng vật quặng.
Pilipenco P. nhấn mạnh vai trò của chất lưu, nguồn vật chất mà chất lưu lấy
được trên đường đi, tính giai đoạn của quá trình do nhiệt độ giảm dần, mỗi giai
đ
oạn đặc trưng bởi nguồn vật chất quặng khác nhau. Sự phân đới được giải thích do
tính giai đoạn của quá trình skarn. Các giai đoạn tạo quặng được phân chia chi tiết.
Giả thuyết này giải thích khá thành công về sự phân đới của khoáng vật quặng ở
một số mỏ.
c. Phân loại skarn
c.1. Phân loại đá skarn: Có hai quan điểm chính phân loại đá skarn:
- Phân loại theo vị trí cấu trúc thành tạo skarn: Theo quan điểm này, tiêu biểu là
Kerrick D. M. (1977), Konhev A. A., Samoilov B. C. (1974), Persev H. H (1977),
Bucher (1981), Walther (1983), Frisch, Helgeson (1984), Jamtveit (1992), Meinert
L.D. (1992, 1995) phân chia dựa trên vị trí cấu trúc địa chất của các đá skarn,

theo đó có thể chia thành 3 kiểu chính:
+ Kiểu skarn magma (magmatic skarn) (Kerrick D. M., 1977), skarn tiếp xúc
(contact skarn) (Konhev A. A., Samoilov B. C., 1974): gồm các thành tạo skarn nằm
ở rìa khối magma, tại ranh giới tiếp xúc trực tiếp giữa granitoid và đá vây quanh.
+ Kiểu skarn mạch (vein skarn) (Kerrick D. M., 1977; Bucher, 1981),
Walther, 1983; Frisch, Helgeson, 1984), skarn dạng ống (tube skarn) (Konhev A.
A., Samoilov B. C., 1974), skarnoid (Meinert L. D., 1992, 1995)): Gồm các thành
tạo skarn nằm theo khe nứt, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và
đá vây quanh.
+ Kiểu skarn biến chất (metamorphic skarn) (Kerrick D. M., 1977; Jamtveit,
1992), skarn phản ứng (reaction skarn) của Meinert L.D. (1992, 1995), skarnoid
(Persev H.H, 1977) : Gồm các thành tạo skarn nằm theo ranh giới giữa các lớp đá
hoa và đá silicat, gần tiếp xúc giữa đá xâm nhập và đá vây quanh.
Ưu điểm của cách phân loại này vừa nói lên được vị trí cấu trúc thành tạo,
vừa phản ánh được cơ chế, nguồn gốc và điều kiện thành tạo, rất phù hợp với
nghiên cứu đá skarn liên quan
đến ruby-saphir.


9
- Phân loại theo thành phần đá gốc bị thay thế (Sabưnin L.I., 1974; Einaudi M.T.
và nnk., 1981; Sminov, 1982). Dựa trên thành phần của đá nguyên thủy bị thay thế,
chia ra 3 kiểu skarn: skarn Ca, skarn Mg và skarn silicat.
Kiểu skarn Ca, được thành tạo do đá vôi bị thay thế.
Kiểu skarn Mg, được thành tạo do đá dolomit bị thay thế
Kiểu skarn silicat, được thành tạo do các đá alumosilicat bị thay thế.
Trong thực tế thường gặp đá không đồng nhất về thành phần (như đá hoa
calcit-dolomit, sét kết - vôi, bột kết-vôi, cát kết - vôi, ) nên rất ít khi gặ
p kiểu skarn
đơn thuần như trên mà thường gặp kiểu skarn hỗn hợp, khi đó không áp dụng được

cách phân chia này.
Mỗi một cách phân loại đều có ưu - nhược điểm riêng và khó có thể thỏa mãn
cho tất cả các thành tạo skarn cũng như các mục tiêu cụ thể trong việc nghiên cứu
của các nhà địa chất. Dựa trên đặc điểm các đá skarn chứa ruby-saphir và mục tiêu
- nhiệm vụ đặt ra, luận án đã lự
a chọn cách phân loại đá skarn theo vị trí cấu trúc
thành tạo.
c.2. Phân loại mỏ skarn: Có 5 kiểu phân loại chính dựa theo: - Vị trí của skarn
với đá xâm nhập; - Thành phần khoáng sản đi cùng; - Thành hệ magma liên quan
nguồn gốc; - Giai đoạn thành tạo skarn; - Theo thành hệ biến chất trao đổi, thành hệ
quặng.
III.1.2. CÁC VẤN ĐỀ VỀ RUBY - SAPHIR: Ruby, saphir là khoáng vật corindon có
màu đẹp, có chất lượng ngọc. Tên gọi ruby, saphir xuất xứ từ tiếng la tinh “rubber”
- màu đỏ, “saphires” - màu xanh. Corindon tinh khiết chứa 52% Al và 48,8% O,
công thức hoá là Al
2
O
3
. Ngoài ra, trong tinh thể corindon thường có mặt các
nguyên tố phụ dưới dạng thay thế đồng hình với nguyên tử Al là Fe, Cr, Ti v.v với
vai trò là các "sắc tố" gây nên màu sắc của ruby - saphir. Nguồn gốc của ruby -
saphir khá đa dạng, chúng liên quan đến các quá trình magma, biến chất trao đổi,
biến chất nhiệt động và cả các quá trình trầm tích.
III.2. HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
III.2.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP TÀI LIỆU
Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có chủ yếu liên quan đến biến
chất trao đổi và ruby-saphir ở vùng nghiên cứu, xác định các thành quả đã đạt
được, các vấn đề còn tồn tại, các tài liệu cần kế thừa, các vấn đề cần nghiên cứu
tiếp theo trong luận án.
III.2.2. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA

Khảo sát, thu thập các tài liệu thực tế về các đá biến chất trao đổi chứa
ruby-saphir và các thành tạo liên quan (magma xâm nhập, các đá trầm tích -


10
carbonat bị biến chất), đứt gãy, đới dập vỡ, nếp uốn. Thành lập các mặt cắt, vết
lộ điển hình và lấy các loại mẫu.
III.2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT
- Nghiên cứu thành phần vật chất đá biến chất trao đổi và khoáng vật ruby-saphir liên
quan
- Nghiên cứu thành phần vật chất các thành tạo liên quan đến biến chất trao đổi, bao
gồm đ
á magma xâm nhập và đá vây quanh
- Phân tích mẫu đá và khoáng vật: Phân tích các loại mẫu thạch học, microsond,
bao thể, hóa (hoá silicat, hoá carbonat), quang phổ plasma ICP, kích hoạt
nơtron, khoáng tướng, ngọc học, giác kế.
III.2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC TRƯỜNG QUẶNG
Nghiên cứu các các yếu tố cấu trúc địa chất như đứt gãy, khe nứt, đới dập vỡ,
nếp uốn; các quan hệ tiếp xúc giữa các đá biến chất trao đổi chứa ruby-saphir và
các thành tạo địa chất khác như magma xâm nhập, trầm tích-biến chất lục nguyên -
carbonat; các ranh giới thạch địa tầng giữa đá carbonat với các trầm tích biến chất
giàu nhôm. Xác lập các yếu tố cấu trúc thuận lợi cho thành tạo ruby-saphir.

III.2.5. PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH
Dự báo mức triển vọng ruby-saphir của các diện tích bằng cách đối sánh với
mỏ chuẩn, luận giải điều kiện thành tạo, xác lập tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm ruby-
saphir từ kết quả so sánh thành phần vật chất của các đá magma xâm nhập, các đá
biến chất trao đổi, các khoáng vật ruby, saphir và các khoáng vật cộng sinh
CHƯƠNG IV.
ĐẶC ĐIỂM CÁC ĐÁ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI CHỨA

RUBY - SAPHIR VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP

Ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp liên quan đến quá trình biến chất tiếp
xúc trao đổi (skarn) giữa granitoid phức hệ Bản Chiềng (GP
G
/Ebc) và các đá trầm
tích - biến chất lục nguyên - carbonat của hệ tầng Bù Khạng (NP-$
1
bk) và hệ tầng
Mường Lống (C-Pml). Dựa trên vị trí cấu trúc địa chất của các đá skarn, tham khảo
cách phân chia các kiểu đá skarn của Kerrick D. M. (1977), các đá skarn chứa ruby-
sahir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp được phân thành 3 kiểu :
- Kiểu skarn magma (magmatic skarn), nằm tại tiếp xúc trực tiếp giữa
granitoid và đá hoa.
- Kiểu skarn mạch (vein skarn), nằm theo khe nứt trong đá hoa.
- Kiểu skarn biến chất (metamorphic skarn), nằm theo tiếp xúc giữa đá hoa và
đá biến chấ
t giàu nhôm.
Đặc điểm của các kiểu skarn được thống kê ở bảng IV.1.


11
Bảng IV.1: Đặc điểm các kiểu skarn vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Kiểu skarn
Kiểu skarn
magma
Kiểu skarn mạch
Kiểu skarn biến chất
Phụ kiểu

plagioclas-pyroxen
Phụ kiểu granat-
mica
Vị trí thành
tạo
Theo tiếp xúc trực
tiếp giữa granitoid
và đá hoa.
Theo khe nứt trong đá
hoa.
Theo tiếp xúc giữa
đá hoa và đá gneis
Theo tiếp xúc giữa
đá hoa và đá
najơdac
Diện lộ Quỳ Châu Quỳ Châu, Quỳ Hợp Quỳ Châu Quỳ Hợp
Hình dạng
thân skarn
Mạch, thấu kính
Mạch, mạch phân
nhánh, thấu kính,
bướu, ổ
Mạch, thấu kính
Mạng mạch, mạch,
thể phân nhánh,
thấu kính, bướu, ổ
Kiểu phân
đới
Song song
Song song, đồng tâm

đối xứng hoặc bất đối
xứng
Song song
Trật tự các
đới
1. Đới calcit
2. Đới calcit + ruby
3. Đới calcit + phlogopit + ruby
4. Đới diopsit
5. Đới scapolit + ruby
6. Granitoid
1. Đới calcit
2. Đới pyroxen
3. Đới plagioclas +
corindon
4. Gneis
1. Đới calcit
2. Đới granat+ mica
+ saphir
3. Najơdac
Cấu tạo Loang lổ, khối
Định hướng
yếu, loang lổ, khối
Loang lổ, định
hướng yếu, khối
Kiến trúc Gặm mòn thay thế, hạt biến tinh, tấm - hạt biến tinh.
Thành phần
khoáng vật
đặc trưng
Diopsit, scapolit (meionit), phlogopit,

fucsit, spinel, olivin (forsterit), plagioclas,
chondrodit, grosular, uvarovit, ruby,
saphir, amphibol.
Plagioclas,
pyroxen xiên đơn
(diopsit,
hedenbergit)
scapolit, corindon
(saphir, ruby),
phlogopit,
amphibol
Granat (grosular,
andradit), saphir,
mica (margarit,
phlogopit, muscovit),
clorit, manhetit
IV.1. KIỂU SKARN MAGMA VÀ SKARN MẠCH
Về cơ bản đặc điểm thành phần khoáng vật, hóa học và trật tự phân đới của 2
kiểu skarn này khá giống nhau.
a. Cấu trúc phân đới và thành phần hóa học (bảng IV.1, IV.1a): Mỗi đới skarn
được đặc trưng bởi thành phần nhất định, hàm lượng các hợp phần Al
2
O
3
, SiO
2
,
K
2
O, Na

2
O có xu hướng giảm dần từ granitoid sang đá hoa (đới calcit), ngược lại
CaO, MgO tăng dần. Fe
2
O
3
+FeO tăng cao trong đới diopsit. Trừ đới diopsit, còn
các đới khác đều đói SiO
2
, dư Al
2
O
3
có chứa Cr
2
O
3
, là điều kiện thuận lợi cho
thành tạo ruby.
b. Thành phần khoáng vật (bảng IV.1, IV.15): Các đới đều có bề dày không ổn
định, đôi khi số lượng đới không đầy đủ trong mặt cắt. Thành phần khoáng vật của
đới thường bao gồm một số tổ hợp khoáng vật đặc trưng, ít gặp dạng đơn khoáng.


12
Các khoáng vật trong cùng một đới phân bố không đều. Ruby chất lượng cao phân
bố chủ yếu trong đới calcit+phlogopit+ruby và đới calcit+ruby.
IV.2. KIỂU SKARN BIẾN CHẤT

IV.2.1. PHỤ KIỂU PLAGIOCLAS-PYROXEN

a. Cấu trúc phân đới và thành phần hóa học (bảng IV.1, IV.1a): Đới
plagioclas+corindon (ruby, saphir) có thành phần nghèo SiO
2
, giàu Al
2
O
3
có chứa
Cr
2
O
3
và Fe
2
O
3
+FeO, là điều kiện thuận lợi để thành tạo cả ruby và saphir.
b. Thành phần khoáng vật
(bảng IV.1, IV.1a): Thành phần khoáng vật gần
tương tự như kiểu skarn magma và skarn mạch, nhưng tỷ lệ các biến thể khoáng vật
khác nhau. Tỷ lệ albit/anorthit trong plagioclas, hedenbergit/diopsit trong pyroxen,
marialit/ meionit trong scapolit, saphir/ruby trong corindon của thành tạo này
thường cao hơn so với kiểu skarn magma và skarn mạch.

IV.2.2. PHỤ KIỂU GRANAT-MICA
a. Thành phần hóa học (bảng IV.1a): So với các kiểu trên thì các đá này có
thành phần chủ yếu là Al
2
O
3

, giàu Fe
2
O
3
+ FeO hơn, là điều kiện thuận lợi cho
thành tạo saphir kích thước lớn.
b. Thành phần khoáng vật (bảng IV.1, IV.15): Thành phần khoáng vật tạo đá
của phụ kiểu này phổ biến là granat, mica, nhưng hiếm gặp pyroxen, tỷ lệ andradit /
uvarovit trong granat, (margarit + muscovit)/ (fucsit + phlogopit) trong mica của
lớn hơn so với các kiểu và phụ kiểu trên. Đặc biệt là trong phụ kiểu này chỉ gặp
saphir kích thước lớn mà không gặp ruby. Các khoáng vật quặng phổ biến là
casiterit và manhetit.
IV.3. CÁC GIAI ĐOẠN THÀNH TẠO
Căn cứ vào hiện tượng xuyên cắt và chồng gối giữa các thân skarn, quan h
ệ
dịch chuyển, hiện tượng gặm mòn thay thế, các cân bằng pha thành tạo các tổ hợp
khoáng vật cộng sinh, mối liên quan đến các pha magma xâm nhập, quá trình skarn
được chia thành 3 giai đoạn : giai đoạn 1, giai đoạn 2, giai đoạn 3. Mỗi giai đoạn
được đặc trưng bởi những tổ hợp cộng sinh khoáng vật phân bố ở những đới nhất
định của skarn (bảng IV.15). Trong đó giai đoạn 2 có ý nghĩa nhấ
t đối với quá trình
thành tạo ruby-saphir.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các tổ hợp khoáng vật cộng sinh với ruby gồm:
Trong kiểu skarn magma và skarn mạch: 1. Plagioclas + ruby; 2. Scapolit +
ruby; 3. Phlogopit + chondrodit + ruby; 4. Rutil + ruby
Trong kiểu skarn biến chất: 5. Plagioclas + corindon (ruby, saphir); 6.
Scapolit + corindon (ruby, saphir) (phụ kiểu plagioclas-pyroxen); 7. Granat +
margarit + saphir (phụ kiểu granat-mica)

13
Bảng IV.1a: Thành phần hóa học của các kiểu skarn chứa ruby-saphir
vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp
Nguồn: Phạm Hòe, Chu Văn Lam và nnk, 2003 [6]; phân tích bổ sung tại TT Phân tích Thí nghiệm Địa chất, 2005-2006; (*) 10 mẫu - Lê Duy Bách và nnk, 1969

Kiểu skarn Tên đới
Số
lượng

mẫu

Hàm lượng trung bình (%)
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3

FeO TiO
2
CaO MgO K
2
O Na
2
O

MnO

P
2
O
5
Cr
2
O
3

H
2
O CO
2
Tổng
Kiểu skarn magma -
skarn mạch
Calcit 5 0,662

0,128

0,050

0,115

0,010

47,910 6,688

0,088

0,044

0,006

0,000

0,003

0,534

42,700

98,914
Calcit+ruby 6 4,753

1,287

0,450

0,143

0,060

47,643 3,047

0,223

0,090

0,002

0,002

0,009

1,150

40,333

99,043
Calcit+phlogopit+ruby 4 15,493

2,875

0,100

0,658

0,068

36,395 9,100

1,345

0,265

0,033

0,030

0,004

1,485

29,810

97,657
Diopsit 3 43,333

4,413

3,823

2,860

0,387

21,243 7,513

0,803

0,677

0,133

0,066

0,018

1,283

12,300

98,848
Scapolit+ruby 3 55,253

13,461

0,653

1,320

0,263

11,483 5,737

2,290

1,673

0,050

0,392

0,008

0,767

4,353

99,148
Granitoid 18 71,60

14,640

0,790

1,560

0,350

1,870 0,320

6,660

2,540

0,010

0,050

0,051

0,00 0,00 99,54
Kiểu
skarn
biến

chất
Phụ kiểu
plagioclas-
pyroxen
Calcit 2 0,75 0,24 0,02 0,08 0,00 47,07 7,23 0,05 0,06

0,02

0,00 0,00 0,50 42,50

98,46
Đới pyroxen
2 43,77

6,11 5,01 2,88 0,78 21,12 5,09 1,23 0,83

0,09

0,09 0,34 1,10 10,01

98,44
Đới plagioclas +
corindon
2 52,55

17,40

2,67 1,48 0,88 7,12 3,58 2,26 1,90

0,04

0,16 0,43 1,13 7,20 98,98
Gneis 3 62,43

18,28

0,85 3,90 1,07 2,77 1,90 2,57 1,57

0,15

0,14 0,20 1,00 2,59 99,42
Phụ kiểu
granat-
mica
Calcit 3 0,60 0,06 0,07 0,13 0,02 48,47 6,33 0,11 0,03

0,00

0,00 0,00 0,56 42,83

99,22
Granat+mica+saphir 2 20,4 33,4 9,0 3,5 2,0 13,3 3,4 2,4 0,3 0,9 0,9 1,6 2,4 5,6 99,14
Najơdac (*)
12 8,2 42,6 24,5 2,9 4,0 5,8 2,7 0,4 0,5 2,2 1,9 1,2 1,2 1,1 99,16



14
Bảng IV.15: Cộng sinh khoáng vật qua các đới, giai đoạn thành tạo của các kiểu skarn
vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Phân đới
Giai
đoạn
Skarn magma, skarn mạch
Skarn biến chất
PK granat-
mica
PK plagioclas-pyroxen
Đới
scapolit +
ruby
Đới diopsit
Đới calcit +
phlogopit +
ruby
Đới calcit +
ruby
Đới granat
+ mica +
saphir
Đới
plagioclas+corindon
Đới
pyroxen
Giai đoạn
1
Plagioclas+
ruby
(±diopsit,

saphir)
Diopsit +
plagioclas
(±forsterit,
spinel)
Forsterit +
spinel (±
diopsit,
plagioclas)
Spinel + rutil
(± forsterit,
diopsit,
plagioclas,
ruby)
Corindon
Plagioclas + corindon
(ruby, saphir)
(±pyroxen xiên đơn)
Pyroxen
xiên đơn +
plagioclas
Giai đoạn
2
Scapolit +
ruby
(±saphir,
diopsit,
sphen)
Diopsit +
scapolit

(±chondrodit,
sphen)
Phlogopit +
chondrodit +
ruby
(± uvarovit,
fucsit, grosular,
diopsit, sphen)
Ruby + rutil
(± phlogopit,
fucsit,
chondrodit,
sphen)
Granat +
margarit +
saphir
(± phlogopit)

Scapolit + corindon
(ruby, saphir)
(±pyroxen xiên đơn,
sphen)
Pyroxen
xiên đơn +
scapolit
(±phlogopit,
sphen)
Giai đoạn
3
Muscovit

(± amphibol,
clorit,
casiterit,
thạch anh)
Amphibol
(± muscovit,
calcit,
serpentin,
clorit, talc,
thạch anh,
casiterit)
Muscovit +
serpentin +
talc
(±amphibol,
clorit, epidot,
zoizit)
Pyrit +
pyrotin
(± muscovit,
serpentin,
talc, zoisit,
clorit)
Muscovit +
clorit +
cloritoid
(±epidot,
zoisit,
manhetit,
pyrit,

pyrotin,
casiterit)
Muscovit
(± amphibol)
Amphibol
(±muscovit,
calcit,
serpentin,
talc)


15
Trong các tổ hợp trên thì tổ hợp 3 và 4 là quan trọng nhất đối với ruby
thương phẩm. Saphir tập trung chủ yếu trong tổ hợp 7, có tinh thể lớn nhưng
chất lượng ngọc không cao.
CHƯƠNG V.
ĐẶC ĐIỂM KHOÁNG VẬT HỌC CỦA
RUBY - SAPHIR TRONG CÁC ĐÁ BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP
V.1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC
Thành phần hóa học của ruby-saphir trong các kiểu skarn khác nhau có
những nét đặc trưng riêng. Các giá trị tỷ lệ Cr
2
O
3
/FeO; Cr
2
O
3
/TiO

2
không
giống nhau trong các kiểu skarn, đối với kiểu skarn magma và skarn mạch là
cao nhất (2,884; 2,823), thấp hơn là phụ kiểu plagioclas-pyroxen (1,547; 1,467)
và thấp nhất là trong phụ kiểu granat-mica (0,411; 0,895). Mối tương quan này
cũng là cứ liệu để giải thích sự khác nhau về màu sắc của ruby - saphir gặp
trong các loại đá này, tỷ lệ ruby/saphir giảm dần từ skarn magma-skarn mạch,
phụ kiểu plagioclas-pyroxen đến phụ kiểu granat-mica (skarn biến chất).
Tỷ lệ Cr
2
O
3
/FeO; Cr
2
O
3
/TiO
2
trong ruby giai đoạn 2 cao hơn so với các
giai đoạn khác, theo đó màu đỏ của ruby đậm hơn. Đối với saphir trong kiểu
skarn biến chất, tỷ lệ Cr
2
O
3
/FeO; Cr
2
O
3
/TiO
2

giảm trong giai đoạn 2, theo đó
saphir trong giai đoạn này có màu xanh đậm hơn so với các giai đoạn khác.
So sánh tỷ lệ Cr
2
O
3
/FeO; Cr
2
O
3
/TiO
2
trong ruby-saphir của các vùng
khác như Tân Hương (1,047; 1,994) và Trúc Lâu (1,391; 1,465) cho thấy trong
ruby - saphir ở Quỳ Châu - Quỳ Hợp cao hơn (2,122; 2,166), đây là nguyên
nhân dẫn đến ruby màu đỏ đậm ở vùng này phổ biến hơn.
V.2. HÌNH DẠNG TINH THỂ
Tinh thể ruby-saphir có 3 dạng đặc trưng, phổ biến nhất là dạng lăng trụ
sáu phương, thứ đến là dạng lăng trụ lưỡng tháp sáu phương kiểu Selankina và
dạng khối lăng trụ sáu phương dạng thùng rượ
u kiểu Ilmen Mts.
V.3. BAO THỂ
V.3.1. BAO THỂ RẮN: Các bao thể rắn trong ruby - saphir thường gặp gồm
corindon, apatit, phlogopit, spinel, biotit, zircon, calcit, dolomit, grosular, rutil,
monazit, pyrit, zoisit, sphen, anorthit, diaspo, bơmit.
V.3.2. BAO THỂ LỎNG, LỎNG - KHÍ: Thành phần gồm CO
2
, H
2
S, H

2
O đối
với bao thể lỏng và CO
2
, H
2
S, H
2
O, COS, S
8
, AlO(OH) đối với bao thể lỏng -
khí.


16
V.4. MÀU SẮC
Màu sắc của ruby-saphir phong phú và khác nhau trong các kiểu skarn,
trong kiểu skarn magma và skarn mạch chủ yếu là màu đỏ (ruby), trong phụ
kiểu skarn granat-mica chủ yếu có màu xanh, ít màu hồng (saphir), trong phụ
kiểu skarn plagioclas-pyroxen chủ yếu là màu đỏ nhạt (ruby), màu hồng và
màu xanh nhạt (saphir).
Hiện tượng phân đới màu khá phổ biến trong ruby-saphir, thường là phân
đới màu đồng tâm và phân đới song song. Ngoài ra, màu sắc loang lổ dạng
đốm, vết gặp phổ biến trong ruby-saphir phản ánh sự không đồng nhất của môi
trường kết tinh.
V.5. ĐỘ TRONG SUỐT
Trong các kiểu skarn khác nhau độ trong suốt của ruby - saphir cũng
không giống nhau, cao nhất trong kiểu skarn magma và skarn mạch (chủ yếu là
trong suốt và bán trong, độ trong suốt tăng dần từ đới scapolit+ruby ra đới
calcit + ruby), thấp hơn trong kiểu skarn biến chất, phụ kiểu plagioclas-

pyroxen (chủ yếu là bán trong) và thấp nhất trong phụ kiểu granat-mica, (chủ
yếu là không trong suốt đến bán trong). Độ trong suốt còn thay đổi theo hướng
phát triển của tinh thể, thường t
ăng dần từ phần đáy của tinh thể lên phần đỉnh,
phản ánh độ
‘‘tinh khiết’’ của môi trường tăng dần từ giai đoạn đầu đến giai
đoạn cuối trong quá trình phát triển tinh thể.
V.6. DẤU HIỆU SINH TRƯỞNG
Đường sinh trưởng thường có dạng thẳng góc hoặc hình nêm, phản ánh
các pha sinh trưởng trong quá trình thành tạo. Ngoài ra còn gặp dạng sinh
trưởng xoắn, đây là dấu hiệu phản ánh sự thay đổi đột ngột môi trường kết tinh
(thường gặp trong quá trình biến chất trao đổi) làm cho tinh thể của ruby-saphir
phát triể
n các mặt không đều hoặc dẫn đến sự không đồng nhất về mặt quang
học.
V.7. CÁC ĐẶC ĐIỂM KHÁC
Trọng lượng riêng của corindon (ruby - saphir) khác nhau khi sắc màu
khác nhau, tỷ trọng của corindon (3,989) tinh khiết < ruby (3,997) < saphir
xanh đậm (4,020). Cũng giống corindon nói chung, ruby - saphir ở vùng
nghiên cứu có giá trị chiết suất 1,76-1,77, độ cứng 9.
V.8. CHẤT LƯỢNG RUBY-SAPHIR
Dựa trên kết quả nghiên cứu về độ trong suốt, màu sắc, độ nứt rạn, kích
th
ước cho thấy chất lượng ruby-saphir giảm dần theo thứ tự: đới calcit+ruby
> đới calcit + phlogopit + ruby > đới scapolit + ruby (kiểu skarn magma,


17
kiểu skarn mạch) > đới plagioclas + corindon (phụ kiểu plagioclas-pyroxen)
> đới granat+mica+saphir (phụ kiểu granat-mica).

Kết quả nghiên cứu về đặc điểm khoáng vật học của ruby-saphir trong
các đá skarn là cơ sở để nghiên cứu điều kiện thành tạo và đánh giá triển vọng
chúng.
CHƯƠNG VI.
ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO RUBY - SAPHIR
TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI BIẾN CHẤT TRAO ĐỔI
VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP
VI.1. MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT
VI.1.1. YẾU TỐ MAGMA XÂM NHẬP: Các đá granitoid cung cấp nguồn vật
chất, năng lượng tạo skarn chứa ruby-saphir, bao gồm granit, granit biotit (pha
1), granosyenit hạt thô, syenit pegmatit, syenit thạch anh hạt thô, pegmatit
biotit hạt lớn, pegmatit có topaz (pha 2).
Kết quả nghiên cứu mối liên quan thành phần khoáng vật, thạch hóa và
hình thái cấu trúc của các đá này cho thấy các khối magma thuận lợi cho thành
tạo ruby-saphir có những đặc trưng sau: có diện lộ hẹp, chứa nhiều khoáng vật
giàu nhôm (felspat, granat, topaz) và khoáng vật giàu chất bốc (turmalin,
fluorit) và kích thước hạt lớn, thuộc
loạt kali, á kiềm, bão hòa nhôm.
So với granitoid liên quan đến các kiểu mỏ skarn khác nhau đã được
Meinert (1995), Yesim Y.O và nnk (2005) nghiên cứu tổng hợp, granitoid liên
quan đến ruby-saphir ở vùng nghiên cứu có những đặc trưng riêng về thành
phần hóa học: hàm lượng (%) K
2
O cao nhất, MgO thấp nhất, tỷ lệ
(Fe
2
O
3
+FeO+CaO+Na
2

O)/K
2
O cũng thấp nhất. Tỷ lệ Fe
2
O
3
/FeO trong
granitoid liên quan đến ruby - saphir nhỏ hơn 0,5 thuộc loạt granitoid ilmenit
tương tự như kiểu skarn thiếc.
VI.1.2. YẾU TỐ THẠCH ĐỊA TẦNG: Các tập đá hoa xen đá gneis trong hệ
tầng Bù Khạng hoặc xen najơdac trong hệ tầng Mường Lống là tiền đề địa tầng
thành tạo skarn chứa ruby - saphir.
Đá hoa có vai trò khử silic tạo ra môi trường giàu nhôm, khử các tạp chất
làm tăng độ ‘‘tinh khiết’’ từ granitoid, dung dịch khí hóa - nhiệt dịch, đá gneis,
najơdac trong quá trình skarn, là điều kiện thuận lợi để thành tạo ruby-saphir.
Trong đá hoa bị skarn hóa tỷ lệ CaO/MgO tỷ lệ thuậ
n với ruby/spinel, độ trắng
càng cao thì ruby càng trong suốt.
Trong thành phần đá gneis chứa Al
2
O
3
(18,28%), SiO
2
(62,43%);
FeO+Fe
2
O
3
(4,75%), Cr

2
O
3
(0,43%), môi trường này không đủ điều kiện để tạo
thành ruby-saphir mà cần thiết phải khử silic tạo dư nhôm bởi biến chất trao


18
đổi với đá hoa. Do ảnh hưởng bởi độ ‘‘tinh khiết’’ của đá nên ruby-saphir được
thành tạo trong đá gneis bị biến đổi có độ trong suốt kém hơn so với ruby-
saphir được thành tạo trong đá hoa bị biến đổi.
Các thấu kính najơdac (kẹp trong các tập đá hoa) của hệ tầng Mường
Lống có thành phần khoáng vật chủ yếu là corindon hạt nhỏ, manhetit. Hàm
lượng Al
2
O
3
rất cao nhưng do hàm lượng Fe
2
O
3
lớn nên để tạo saphir thì môi
trường najơdac cần khử bớt Fe, đây là vai trò của biến chất trao đổi với đá
carbonat. Trong quá trình biến chất trao đổi, hàm lượng Al cao trong najơdac là
điều kiện thuận lợi để thành tạo tinh thể saphir kích thước lớn, hàm lượng cao
các tạp chất quặng (sắt, ) làm giảm độ trong suốt của saphir, chủ yếu là mang
màu xanh đậm, bán trong đến không trong suốt. Vai trò của các yếu tố thạch
địa tầng được tổng hợp như sau:
Đá carbonat + dung dịch khí hóa nhiệt dịch (Ddkhnd)(giàu Si, Al, chất bốc) => Ruby (
±

saphir)
Đá carbonat + Granitoid (giàu Si, Al) + Ddkhnd (giàu Si, Al, chất bốc) => Ruby (
±
saphir)
Gneis (giàu Al, Si) + Đá carbonat + Ddkhnd (giàu Si, Al, chất bốc) => Ruby, saphir
Najơdac (giàu Al, Fe) + Đá carbonat + Ddkhnd (giàu Si, Al, chất bốc) => Saphir
Cấu tạo xen kẹp các lớp đá hoa và đá gneis, hoặc đá hoa chứa các thấu
kính najơdac là điều kiện thuận lợi cho sự thấm lọc dung dịch khí hóa - nhiệt
dịch, thúc đẩy quá trình biến chất trao đổi phát triển dọc theo ranh giới giữa
chúng.
VI.1.3. YẾU TỐ CẤU TRÚC- KIẾN TẠO: Các thành tạo skarn ở khu vực Quỳ
Hợp có quan hệ gắn liền với một nếp lồi lớn (vòm Bù Khạng), các nếp lồi nhỏ
lại là nơi phát triển các thân skarn (điển hình là ở khu vực Bản Ngọc).
Các đứt gãy, khe nứt là những yếu tố thuận lợi với vai trò làm kênh dẫn
dung dịch khí hóa - nhiệt dịch, làm tăng cường độ biến chất trao đổi thành tạo
ruby-saphir. Kiểu skarn mạch bị
khống chế trực tiếp, còn kiểu skarn magma và
skarn biến chất bị khống chế gián tiếp bởi các đới dập vỡ và khe nứt. Các thành
tạo skarn phát triển theo các hệ thống khe nứt, đới dập vỡ có phương tây bắc -
đông nam, bám sát các đứt gãy chính Đường 48 hoặc đứt gãy Bản Hạt-Bản
Ngọc.
Như vậy các đá skarn chứa ruby-saphir phát triển mạnh theo các cấu trúc
nếp lồi, vòm magma, hệ thống đứt gãy phươ
ng tây bắc - đông nam, các hệ
thống đứt gãy chính Bản Ngọc - Bản Hạt, đứt gãy chính Đường 48.
VI.2. MÔI TRƯỜNG HÓA LÝ
VI.2.1. MÔI TRƯỜNG HÓA HỌC
VI.2.1.1. THÀNH PHẦN VÀ SỰ TIẾN HÓA CỦA DUNG DỊCH KHÍ HÓA - NHIỆT DỊCH
Trên cơ sở thành phần khoáng vật mới, bao thể khí lỏng và kết quả thực
nghiệm cho thấy dung dịch khí hóa - nhiệt dịch giàu CO

2
, H
2
O, H
2
S, F, Cl,


19
COS, S
8
, P có hòa tan một lượng lớn các nguyên tố Si, Al, Fe, K, Na, Cr, Ti,
Sn, Pb, Zn, Cu.
Ở giai đoạn 1, nghèo chất bốc H
2
O, Cl, S. Trong giai đoạn 2, giàu thành
phần F, Cl, K, Na Trong giai đoạn 3, giàu H
2
O, Cl,, S, H
2
S, COS, S
8
.
VI.2.1.2. CƠ CHẾ THÀNH TẠO RUBY-SAPHIR VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP
Các kiểu skarn được thành tạo do sự mất cân bằng về điều kiện hóa lý
giữa một bên là đá hoa giàu Ca, Mg và một bên là granitoid giàu giàu Si, Al,
Fe, K, Na có nhiệt độ cao, áp suất cao (kiểu skarn magma) hoặc dung dịch
khí hóa - nhiệt dịch giàu Si, Al, Fe, Na, K, H
2
O, CO

2
, F, Cl, S có nhiệt độ cao,
áp suất cao (skarn mạch) hoặc gneis giàu Al, Si, Fe, K, Na hoặc najơdac giàu
Al, Fe, Si dẫn đến hiện tượng trao đổi chất tạo ra môi trường có điều kiện hóa
lý trung gian thuận lợi cho sự thành tạo ruby-saphir.
Thấm lọc và khuếch tán là 2 phương thức di chuyển đồng thời của vật
chất trong quá trình thành tạo ruby-saphir. Vai trò của phương thức thấm lọc
giảm dần, khuếch tán tăng dần trong các kiểu skarn theo thứ tự : skarn m
ạch
=> skarn magma => phụ kiểu granat - mica (skarn biến chất) => phụ kiểu
plagioclas - pyroxen (skarn biến chất).
Sự phân đới kiểu skarn magma và skarn mạch phụ thuộc chủ yếu vào sự
tương tác giữa dung dịch khí hóa - nhiệt dịch và đá hoa.
Khối lượng các ion mang đến và mang đi trong từng đới skarn được trình
bày ở bảng VI.3, theo đó ruby-saphir được thành tạo chủ yếu là do: dung dịch
khí hóa nhiệt dịch bị khử silic khi thấm lọc vào đá hoa; granitoid và gneis bị
khử silic; najơdac bị khử sắt khi biến chất trao đổi với đá hoa và dung dịch khí
hóa - nhiệt dịch.
Bảng VI.3: Lượng cation trao đổi qua các đới skarn chứa ruby-saphir
Kiểu
skarn
Đá
ban đầu
Đới skarn
Lượng cation trao đổi
mang đến (giá trị dương) và mang đi (giá trị âm)
Si
4+
Al
3+

Fe
3+

Fe
2+

Ti
4+

Ca
2+

Mg
2+

K
+
Na
+
Mn
2+
P
5+
Cr
3+

H
+

C
4+
Skarn
magma -
skarn mạch

Đá hoa
Calcit+ruby 38
5 1 1 1 -3 -49 1 1 kxđ kxđ

kxđ

21

-29

Calcit+phlogopit+ruby

137

8 1 5 1 -100

35 7 2 kxđ kxđ

kxđ

30

-147

Diopsit 406

22

13 22 3 -252

17 4 6 1 1 kxđ

26

-359

Granitoid
(ddkh-nd)
Scapolit+ruby -147

-11

-1 -5 -1
121

81 -28

-7 1 1 -1 23

60
Skarn
biến
chất
PK

pla-
pyr
Đá hoa Pyroxen 424

34

18 23 6
-235

-3 7 7 1 1 1 21

-384

Gneis
Plagioclas+ coridon
-141

-39

-76

-13

-1 129

48 -6

-3 -1 kxđ

1 -4

80
PK
gra-
mic
Najơdac Granat+mica+saphir

120

-53

-168

5 -16

79 10 12

-2 -11 -4 2 39

60


20
Bảng VI.4: Các phản ứng của quá trình skarn
Giai
đoạn
Phản ứng Nguồn
Giai
đoạn 1
1) dolomit + 2SiO

2
= diopsit + 2CO
2
Persev N.N, 1973
2) dolomit + Al
2
O
3
= spinel + calcit + CO
2
NCS
3) calcit + 2SiO
2
+ Al
2
O
3
= anorthit + CO
2
Persev N.N, 1973
4) calcit + 2SiO
2
= wolastonit +CO
2
Greenwood, 1967
5) 2 dolomit + SiO
2
= forsterit + 2 calcit + O
2
Persev N.N, 1973

Giai
đoạn 2
6) calcit + spinel + CO
2
+ xCr
3+
= dolomit + ruby NCS
7) 6 spinel + 6SiO
2
+ K
2
O + HF + xCr
3+
= 2 phlogopit + 5ruby NCS
8) 9spinel+forterit+6SiO
2
+K
2
O+2HF+ xCr
3+
= 2phlogopit+chondrodit+8ruby NCS
9) 12anorthit + 2 calcit + 4O
2
+ xCr
3+
= 4meionit + 6ruby + CO
2
NCS
10) anorthit + calcit = meionit Huckenholz và Seiberl, 1988
11) 10calcit+6bơmit+2manhetit+6SiO

2
= 3andradit+margarit+saphir

+2H
2
O+10CO
2
NCS
12) 3 calcit + 2hematit

+ 3SiO
2
= andradit + 3CO
2
NCS
13) 2forstrit + 4 calcit + 2CO
2
= diopsit + 3dolomit Slauter J, kerrick DM, Wall VJ, 1975
14) 2AlF
3
+ 3calcit + xCr
3+
= ruby + 3fluorit + 3CO
2
NCS
15) 3TiF
4
+ 4calcit = 3rutin + 4fluorit + 4CO
2
NCS

16) 2 felspat + Ca
2+
+ xCr
3+
= anorthit + 2ruby +

O
2
+ 2K
+
+ 2Na
+
NCS
17) 2 felspat + Ca
2+
+ xFe
2+
= anorthit + 2saphir +

O
2
+ 2K
+
+ 2Na
+
NCS
18) corindon + 6HF = 2AlF
3
+ 3H
2

O NCS
19) 9Ca
2+
+ 2manhetit

+ 9SiO
2
+ 3O
2
= 3 andradit NCS
20) 2 manhetit

+ 9SiO
2
+9 calcit + 1/2O
2
= 3andradit +9CO
2
NCS
21) 2AlF
3
+ 6Ca
2+
+ 3/2O
2
+ xFe
2+

= saphir + 6CaF
2

NCS
Giai
đoạn 3
22) 4diopsit + dolomit + H
2
O + CO
2
= tremolit + 3 calcit Metz a.Troommsdorff, 1968
23) 5 diopsit + 3CO
2
+ 1/2O
2
= tremolit + 2 thạch anh + 3 calcit
Kerrick D.M, 1974
24) 2forsterit + calcit + H
2
O + CO
2
+ 2O
2
= talc + dolomit Skippen, 1971
25) tremolit + 2H
2
O + 6CO
2
= 5talc + 6 calcit + 4 thạch anh Kerrick D.M, 1974
26) anorthit + calcit + H
2
O = 2zoizit + CO
2

Storre, Nitsch, 1972; Kerrick, 1973


21
Các phản ứng thành tạo ruby-saphir trong quá trình skarn đa dạng và
phức tạp (bảng VI.4), bao gồm các phản ứng khử silic từ các khoáng vật giàu
nhôm như felspat K-Na, plagioclas, spinel, phản ứng hòa tan corindon từ đá
najơdac và thành tạo saphir, phản ứng phân hủy AlF
3
từ dung dịch khí hóa -
nhiệt dịch. Hầu hết các phản ứng đều có sự tham gia của dung dịch khí hóa -
nhiệt dịch và thành phần Ca.
VI.2.1.3. VAI TRÒ CỦA CÁC HỢP PHẦN HÓA HỌC TRONG THÀNH TẠO RUBY-
SAPHIR:
Để nghiên cứu môi trường hóa học cần nghiên cứu vai trò cụ thể của
từng nguyên tố trong quá trình skarn thành tạo ruby-saphir.
- Vai trò của H
2
O: H
2
O có vai trò đặc biệt quan trọng, làm chất dung môi
hòa tan các chất Al, Si, K, Na, CO
2
, F, Cl, H
2
S và vận chuyển chúng ra khỏi
dung thể magma vào đá hoa. H
2
O tham gia vào hầu hết các phản ứng biến đổi
spinel thành ruby. Nguồn cung cấp H

2
O chủ yếu từ dung thể magma.
- Vai trò của CO
2
: CO
2
tham gia phản ứng với calcit và spinel để thành tạo
dolomit và corindon (phản ứng 6 - bảng VI.4), với áp suất riêng cao và giảm
dần vào giai đoạn cuối. Nguồn cung cấp CO
2
từ granitoid và quá trình phân
hủy đá carbonat.
- Vai trò của F: F có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển Al, làm tăng
sự phân dị tạo hợp phần giàu Al, nghèo Si, tham gia các phản ứng với spinel và
forsterit thành tạo ruby-saphir (phản ứng 7, 8 – bảng VI.4).
- Vai trò của Cl: Cl ít có vai trò thúc đẩy Al di chuyển, ngược lại các kim
loại Fe, Cr, Ti, Cu, Pb, Zn di chuyển dễ hơn trong dung dịch Cl so với trong
dung dịch chứa F và K. Cl tham gia phản ứng tạo scapolit (phản ứng 10 – bảng
VI.4). Có lẽ sự giàu hàm lượng Cl trong dung dịch có ảnh hưởng đến sự mang
đi các nguyên tố tạo màu xanh (Fe) ra khỏi saphir tạo ra các đới nhạt màu theo
khe nứt trong tinh thể.
- Vai trò của Al, Si: Al là nguyên tố để thành tạo ruby-saphir, trong khi Si
là nguyên tố không thuận lợi. Nếu môi trường giàu Si thì nguyên tố này sẽ kết
hợp với Al tạo khoáng vật alumosilicat. Trong kiểu skarn biến chất, với các đá
có hàm lượng Al cao (najơdac), thì khả năng tạo ruby, saphir càng lớn cả về
hàm lượng và kích thước tinh thể. Si tham gia các phản ứng với calcit và spinel
để tạo corindon (phản ứng 7, 8, 11 – bảng VI.4) hoặc với hematit để tạo
andradit (phản ứng 12 – bảng VI.4).
- Vai trò của Cr, Fe, Ti: Đây là các nguyên tố tạo màu cho ruby-saphir.
Nồng độ Cr trong kiểu skarn magma và skarn mạch là cao nhất, trong kiểu

skarn biến chất_phụ kiểu granat-mica thì giàu Fe, Ti và nghèo Cr, còn phụ kiểu
plagioclas-pyroxen thì Cr, Fe, Ti ở mức trung bình. Sự phân bố các nguyên tố


22
này đã chi phối màu sắc của corindon trong các kiểu skarn. Nguồn cung cấp
các nguyên tố này là từ các đá granitoid, đá hoa, đá gneis, najơdac.
- Vai trò của Ca, Mg: Tham gia các phản ứng khử Si từ dung thể magma, đá
gneis, dung dịch nhiệt dịch, tạo môi trường dư Al để hình thành ruby-saphir
(phản ứng 6, 9,10,11- bảng VI.4), các phản ứng làm tăng độ ‘‘tinh khiết’’ của
môi trường là điều kiện thuận lợi để tăng độ trong suốt của ruby-saphir.
- Vai trò của K, Na: K và Na có nồng độ cao trong dung dịch (K>Na) là
những yếu tố làm tăng tính kiềm cho dung dịch khí hóa - nhiệt dịch tạo điều
kiện thuận lợi để kết tụ Al
2
O
3
thành tạo ruby-saphir.
VI.2.1.4. ĐỘ KIỀM CỦA MÔI TRƯỜNG THÀNH TẠO
Đá skarn chứa ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp là kết quả của
phản ứng trung hòa giữa đá hoa có độ kiềm cao và các đá mang tính axit như
granitoid, gneis hoặc các đá có độ kiềm thấp hơn như najơdac với sự tham gia
mạnh mẽ của dung dịch khí hóa-nhiệt dịch mang tính axit. Độ pH của môi
trường là yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ hòa tan của Al
2
O
3
và SiO
2
. Al

2
O
3
có độ
hòa tan thấp nhất trong môi trường trung tính và tăng cao trong môi trường
kiềm hoặc axit. SiO
2
có độ hoà tan thấp trong môi trường axit và tăng cao trong
môi trường kiềm. Trong quá trình biến chất trao đổi, Al và Si là 2 nguyên tố dễ
dàng thay thế đồng hình nên trong điều kiện giàu Al
2
O
3
và SiO
2
thì không thể
thành tạo corindon. Như vậy điều kiện thuận lợi để thành tạo corindon là môi
trường khó hòa tan Al
2
O
3
nhưng dễ hòa tan SiO
2
, tương ứng với độ pH khoảng
từ 7 đến 9. Theo phương pháp Marakusev A.A. (1973) độ kiềm (ΔZ 627
o
C)
của môi trường thành tạo ruby-saphir vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp khoảng từ
876 đến 3122 .
VI.2.1.5. ĐỘ ‘‘TINH KHIẾT’’ CỦA MÔI TRƯỜNG: Độ trong suốt của ruby -

saphir tùy thuộc vào độ ‘‘tinh khiết’’ của môi trường kết tinh, độ thuận lợi
giảm dần theo thứ tự đá hoa => gneis => najơdac.

VI.2.1.6. THÀNH PHẦN ĐỒNG VỊ: So sánh thành phần đồng vị, cho thấy δ
18
O
trong ruby - saphir Quỳ Châu (16- 22
‰) (C. Hauzeberger và nnk, 2005) nhỏ
hơn so với đá carbonat (24,0-28,2
‰), lớn hơn so với đá xâm nhập (8,3-9,5‰),
tương ứng với đá skarn (10,3 - 22,9
‰) (Zimmerman và nnk, 1992; Myers,
1994; Michael D. Higgins và nnk, 2001).
VI.2.2. NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT VÀ ĐỘ SÂU THÀNH TẠO
VI.2.2.1. NHIỆT ĐỘ-ÁP SUẤT (T-P) THÀNH TẠO: Theo thực nghiệm, nhiệt độ, áp
suất thành tạo các khoáng vật: andradit (500-700
o
C); grosular (450-600
o
C)
(Christophe, 1956; Tetsuya Shoji, 1971); diopsit, forsterit (>500
o
C, 2kbar)
(Wilhelm H.và nnk, 2004); scapolit, plagioclas (>550°C, 2 kbar) (Berg Larsen R.,


23
1991). Trên biểu đồ q - ab - or xác định nhiệt độ kết tinh của granitoid liên
quan đến skarn chứa ruby-saphir khoảng 650 -700
o

C với P
H2O
= 5 kbar. Kết
quả đo áp suất thành tạo của bao thể margarit trong ruby-saphir Quỳ Châu cho
giá trị khoảng 2,8kbar (Wanthanachaisaeng B. và nnk, 2005). Qua những tài
liệu này cho thấy ruby - saphir được thành tạo ở nhiệt độ 450
o
C -700
o
C, áp suất
2 - 5kbar.
VI.2.2.2. ĐỘ SÂU THÀNH TẠO: Độ sâu thành tạo của skarn chứa ruby - saphir
tương ứng với độ sâu thành tạo pegmatit hạt lớn cho thấy độ sâu thành tạo
không lớn của chúng. Sự phổ biến các thể skarn mạch, hiếm hơn là skarn
magma cũng là dấu hiệu cho thấy skarn vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp được thành
tạo ở độ sâu trung bình-nông.
VI.3. TUỔI THÀNH TẠO
Tuổi đồng vị của các đá granitoid liên quan đến skarn chứa ruby - saphir
khoảng từ 19,6±0,5
đến 27,3±0,5 triệu năm. Tuổi đồng vị Ar trong các khoáng
vật cộng sinh với ruby - saphir trong skarn giao động từ 21,8 ± 0,7 đến
36,1±1,0 triệu năm (Joliver L. và nnk, 1999; Phạm Văn Long và nnk, 2003).
Từ số liệu này cho thấy việc xếp tuổi thành tạo ruby - saphir ở Qùy Châu - Quỳ
Hợp vào Paleogen là có cơ sở.
CHƯƠNG VII.
TIỀN ĐỀ, DẤU HIỆU TÌM KIẾM VÀ DỰ BÁO
TRIỂN VỌNG RUBY-SAPHIR VÙNG QUỲ CHÂU - QUỲ HỢP
VII.1. TIỀN ĐỀ VÀ DẤU HIỆU TÌM KIẾM
VII.1.1. TIỀN ĐỀ
a. Magma xâm nhập đóng vai trò làm tiền đề cho thành tạo ruby-saphir,

gồm các khối đá granit kích thước nhỏ và pegmatit tuổi Paleogen phức hệ Bản
Chiềng, với thành phần thạch hóa đặc trưng, bão hòa Al, hàm lượng K
2
O cao.
b. Thạch địa tầng thuận lợi cho thành tạo ruby-saphir : Đá hoa calcit,
calcit-dolomit có độ trắng cao xen đá gneis thuộc hệ tầng Bù Khạng
(NP-$
1
bk
1
), hoặc xen kẹp thấu kính najơdac thuộc hệ tầng Mường Lống
(C-Pml).
c. Cấu trúc - kiến tạo: Các hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam,
nếp lồi, vòm nâng.
VII.1.2. DẤU HIỆU
a. Dấu hiệu trực tiếp gồm các điểm lộ đá skarn chứa ruby hoặc có các tổ
hợp khoáng vật cộng sinh: Plagioclas + ruby; Scapolit + ruby;


24
Phlogopit + chondrodit + ruby; Rutil + ruby; Plagioclas + corindon (ruby,
saphir); Scapolit + corindon (ruby, saphir); Granat + margarit + saphir.
b. Dấu hiệu gián tiếp: - Các vành phân tán corindon hoặc các khoáng vật
chỉ thị như uvarovit, grosular, andradit, spinel, phlogopit, margarit, fucsit,
chondrodit, rutil,
- Khoáng vật tạo đá skarn có những nét đặc trưng về thành phần hóa:
pyroxen có hàm lượng cao Al
2
O
3

(tb: 2,194%) và Na
2
O (tb: 0,336%); scapolit
có mối tương quan giữa CaO (Y) và (SiO
2
+K
2
O+Na
2
O)/(Al
2
O
3
+CaO) (X) theo
phương trình Y= -11,86X - 0,2.
VII.2. DỰ BÁO TRIỂN VỌNG
VII.2.1. PHƯƠNG PHÁP VÀ TIÊU CHUẨN DỰ BÁO
- Phương pháp dự báo: Dự báo triển vọng ruby-saphir (gốc) theo phương
pháp so sánh với mỏ chuẩn. Mỏ Đồi tỷ - Mồ Côi được nghiên cứu chi tiết nhất
ở vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp, đồng thời là mỏ có triển vọng nhất đối với ruby -
saphir đã được khai thác nên dùng làm chuẩn để đối sánh. Đánh giá vai trò của
các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm đối với triển vọng ruby-saphir, vai trò càng
lớn thì trọng số càng lớn và ng
ược lại (cao nhất: 10, thấp nhất: 1) Tính trọng số
diện tích (bằng tổng trọng số các tiền đề - dấu hiệu đặc trưng cho diện tích đó),
so sánh mức độ giống nhau của từng diện tích so với mỏ chuẩn (hệ số tương tự
T = trọng số diện tích/trọng số mỏ chuẩn), mức triển vọng tương ứng với mức
độ giống v
ới mỏ chuẩn (bảng VII.1).
- Các tiêu chuẩn dự báo:

A - Rất triển vọng, có hệ số tương tự T≥0,75;
B - Triển vọng, có hệ số tương tự 0,5≤T<0,75;
C - Ít triển vọng, có hệ số tương tự 0,25≤T<0,5;
D - Không triển vọng, có hệ số tương tự T≤0,25.
VII.2.2. KẾT QUẢ DỰ BÁO (hình VII.1)
- Diện tích rất triển vọng (A): có 2 diện tích : Đồi Tỷ - Mồ Côi (A
1
), Bãi
Triệu - Đồi Cỏ May (A
2
).
- Diện tích triển vọng (B): có 2 diện tích : Bản Ngọc - Bản Huổng (B
1
),
Bản Inh (B
2
)
- Diện tích ít triển vọng (C): có 4 diện tích : Đò Ham -Bản Can (C
1
),
Đồng Minh - Bản Tạt (C
2
), Bản Luông (C
3
), Tây Bản Luộc (C
4
).
- Diện tích không triển vọng (D): Các diện tích còn lại