Đặc điểm thạch địa hóa một số thành tạo magma việt nam

i. phân loại và gọi tên các đá núi lửa cao magne vùng phong thổ
(lai châu) theo hàm lợng nhóm nguyên tố chính
Miền Tây bắc Việt Nam nói chung, vùng Phong Thổ (Lai Châu) nói
riêng phân bố rộng rãi các thành tạo núi lửa thành phần mafic (basaltoid) tuổi
Paleozoi muộn - Mesozoi sớm. Chúng đã đợc quan tâm nghiên cứu sâu về mặt
địa chất - cấu trúc, thành phần vật chất (khoáng - thạch học, địa hóa học),
khoáng sản liên quan và đã đợc đa phần các nhà địa chất thống nhất phân chia
trong hệ tầng Viên Nam (P
3
-T
1
vn).
Trong những năm gần đây, trên cơ sở khảo sát mặt cắt địa chất - thạch
học, đặc điểm địa hóa - khoáng vật và tính toán xử lý nhiều số liệu phân tích
định lợng các thành tạo núi lửa mafic - siêu mafic phần trục cấu trúc Sông Đà
(khu vực Nậm Muội), Poliakov và các đồng nghiệp (1991) lần đầu tiên đã xác
định sự có mặt của các thành tạo núi lửa cao magne ở đới Sông Đà. Sau đó, khi
thực hiện đề án Đo vẽ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1/50.000 nhóm tờ
Phong Thổ - Lai Châu, Tô Văn Thụ và đồng nghiệp đã phát hiện thêm nhiều
diện lộ tổ hợp đá basalt - komatit ở Nậm Tia, Sìn Hồ, Malifo,
Dới đây sẽ đề cập những nét chủ yếu nhất về đặc điểm địa chất, khoáng
vật, thạch học và địa hóa học của các thành tạo núi lửa cao magne ( komatit,
picritoid) vùng Phong Thổ - Lai Châu, trong đó đặc biệt lu ý tới việc phân loại
và gọi tên đá theo hàm lợng (%t.l) nhóm nguyên tố chính (major elements)
(bảng 1).
1- Đặc điểm địa chất.
Trong vùng Phong Thổ (Lai Châu) phổ biến rộng rãi các thành tạo núi
lửa thành phần mafic. Chúng phân bố dọc theo những đứt gãy phơng Tây bắc -
Đông nam tạo nên 2 dải riêng biệt: dải thứ nhất nằm phần Đông bắc vùng

nghiên cứu chạy dài từ Tam Đờng qua Mờng So, Bản Lang đến Malifo (và vợt
qua biên giới Việt - Trung); dải thứ hai phân bố phía Tây nam vùng nghiên cứu
- 131 -
gần theo phơng á kinh tuyến từ Nậm Mạ, Nậm Tia qua Nậm Lúc, Pa Tần rồi
hội nhập với dải thứ nhất ở Pa Nậm Cúm.
Các lộ trình khảo sát địa chất - thạch học chi tiết cắt qua 2 dải đá núi lửa
nêu trên (các mặt cắt Bản Mầu - Bản Mứn, Bản Lang - Na Vang, Sìn Hồ - Nậm
Lúc, Nậm Mạ - Nậm Tia, ) thể hiện rõ thành phần thạch học cũng nh quy luật
phân bố của các dạng đá theo mặt cắt địa tầng. Trong một số mặt cắt bắt gặp sự
hiện diện của các đá núi lửa cao Mg (loạt komatit), chúng thờng tạo thành các
tập có chiều dày thay đổi từ hàng chục đến hàng trăm mét, nằm xen kẽ với
basalt tholeit hoặc các lớp trầm tích mỏng. Ngoài ra, đôi khi còn quan sát đ ợc
cấu tạo phân đới mờ trong các dòng dung nham komatit: phần trên cùng là các
đá thủy tinh dạng dăm kết chứa ban tinh olivin với số lợng không đáng kể,
trông tựa nh basalt olivin, phía dới là đới đá núi lửa siêu mafic có kiến trúc
spinifex đặc trng có thể nhận biết rõ ràng dới kính hiển vi phân cực.
2- Đặc điểm khoáng - thạch học.
Trong nhóm đá núi lửa cao Mg của vùng nghiên cứu 2 dạng đá chiếm
khối lợng chủ yếu hơn cả là komatit và picrobasalt (hoặc basalt komatit).
a- Komatit đa phần có kiến trúc porphyr điển hình với các ban tinh chủ
yếu là olivin, ít hơn là pyroxen, nền có kiến trúc vi khảm hoặc vi đolerit. Đặc
trng hơn cả là kiến trúc spinifex đợc thể hiện rõ bởi sự phát triển của các tinh
thể lớn olivin hoặc pyroxen dạng tấm dài định hớng gần song song mà khoảng
không gian giữa chúng đợc lấp đầy bởi thủy tinh và các tinh thể nhỏ pyroxen và
cromit (?). Theo hình dạng và sự định hớng của các tinh thể olivin có thể phân
biệt 3 kiểu kiến trúc spinifex:
- Kiến trúc spinifex olivin trong đó các tấm olivin lớn rất dài, phân bố
định hớng song song nhau. Các tấm olivin có thể dài tới 1m với chiều ngang chỉ
0.5 ữ 2mm. Nền đợc cấu thành bởi pyroxen dạng khung xơng, cromit và thủy
tinh.

- Kiến trúc spinifex pyroxen bao gồm chủ yếu các tấm lớn pigeonit hoặc
augit hoặc cả hai, với kích thớc 1 ữ 5cm chiều dài và 0.5mm chiều ngang. Nền
gồm chủ yếu augit hạt mịn, plagioclas, thạch anh và thủy tinh.
- Kiến trúc spinifex vô trật tự đợc cấu tạo bởi các tinh thể olivin (hoặc
pyroxen) khá tự hình, có kích thớc từ 1 đến 3mm hoặc có thể lớn hơn.
Bằng thực nghiệm đã chứng minh kiến trúc spinifex đợc thành tạo trong
sự nguội lạnh tơng đối chậm mà không có tâm kết tinh của dung thể magma cao
- 132 -
Mg di chuyển rất nhanh (Arndt & Nisbet, 1982).
Tổ hợp khoáng vật tạo đá đặc trng cho komatit là olivin, plagioclas,
clinopyroxen. Khoáng vật phụ thờng gặp: cromspinel, ilmenit, sulphid và Cu tự
sinh.
b- Picrobasalt (hoặc basalt komatit) có kiến trúc porphyr đặc trng với
ban tinh chủ yếu là olivin dạng đẳng thớc đôi khi có dạng kéo dài, thờng bị biến
đổi nhẹ và bị thay thế một phần bởi serpentin. Nền có kiến trúc vi dolerit hoặc
vi khảm đợc cấu thành chủ yếu bởi tập hợp plagioclas và pyroxen. Đôi khi cũng
gặp kiến trúc tỏa tia và cấu tạo hạnh nhân trong dạng đá này.
Tổ hợp khoáng vật tạo đá đặc trng là olivin, pyroxen, plagioclas (và
thạch anh).
3- Đặc điểm địa hóa nguyên tố chính.
Dựa trên các kết quả phân tích thành phần hóa học (%t.l) nhóm nguyên
tố chính bằng phơng pháp hóa silicat các đá núi lửa cao Mg vùng Phong Thổ
- Lai Châu (bảng 6.1), cùng với việc xây dựng biểu đồ phân loại và gọi tên các
đá núi lửa theo các tác giả khác nhau, có thể rút ra một số nhận định sau đây:
a- Theo tơng quan hàm lợng tổng kiềm (Na
2
O+K
2
O) - SiO
2

(hình 6.1.1),
TiO
2
- MgO (hình 6.1.2), Al
2
O
3
- MgO (hình 6.1.3) và Al
2
O
3
- [FeO
t
/
(FeO
t
+MgO)] (hình 6.1.4), toàn bộ các đá núi lửa cao Mg vùng Phong Thổ -
Lai Châu có thành phần hóa học nguyên tố chính tơng ứng với komatit (Arndt,
1977; Viljoen, 1982; Le Bas, 2000).
b- Theo tơng quan hàm lợng (Na
2
O+K
2
O) - MgO (hình 6.1.5), MgO -
SiO
2
(hình 6.1.6), các đá núi lửa cao Mg vùng nghiên cứu thuộc hai nhóm đá
riêng biệt:
+ Komatit với đặc trng địa hóa cao Mg (MgO = 18.70
ữ

25.32%), thấp
silic (SiO
2
= 40.12
ữ
43.98%) và calci (CaO = 2.54
ữ
7.40%).
+ Picrobasalt (hay basalt komatit) thấp Mg hơn (MgO = 8.29
ữ
10.64%)
và cao calci (CaO = 15.85
ữ
18.93%).
c- Trên biểu đồ tơng quan 3 thành phần CaO - MgO - Al
2
O
3
(hình 6.1.7)
và Al
2
O
3
- (FeO+TiO
2
) - MgO (hình 6.1.8) thấy rõ sự khác biệt giữa hai nhóm
đá komatit và basalt komatit (theo phân loại của Jensen, 1976 và Viljoen,
1982).
- 133 -
Bảng 6.1: Thành phần hóa học (%tl) nhóm nguyên tố chính các đá núi lửa cao magne vùng phong thổ - lai châu

1

40.12 0.36 8.08 4.49 0.91 3.72 23.20 0.17 0.46 0.09 0.18
2

40.48 0.40 9.72 5.04 6.93 2.54 25.32 0.17 1.50 0.19 0.11
3
!"#
42.18 0.50 10.66 8.13 4.07 6.25 19.72 0.17 1.65 0.19 0.18

4
$
42.86 0.52 8.31 4.69 6.59 4.90 22.31 0.17 1.30 0.20 0.18
5
%%#
42.88 0.46 7.47 5.35 6.86 4.48 21.44 0.17 1.59 0.26 0.11
6
$#$
43.64 0.50 10.47 5.79 5.03 7.40 20.22 0.17 1.16 0.14 0.21
7
#$
43.98 0.50 8.78 10.24 3.28 5.58 18.70 0.17 1.24 0.15 0.12
&'()
8
#$#
43.62 0.78 11.98 6.47 2.70 15.85 10.59 0.19 0.97 0.09 0.65
9
$!#
44.58 0.66 12.10 7.97 1.69 18.93 8.87 0.17 0.80 0.12 0.23
10
##%#
45.20 0.76 11.29 5.40 3.79 15.85 10.64 0.14 0.28 0.01 0.68
11
#*%#
46.16 0.60 12.48 7.10 2.37 17.91 9.78 0.17 0.52 0.08 0.36
12
#
48.10 0.81 11.64 5.40 2.38 17.79 8.29 0.14 0.52 0.02 0.65
(theo Tô Văn Thụ và nnk, 1998)

- 134 -
N a
2
O + K
2
O
S i O
2
K o m a t i t
B o n i n i t
A n d e s i t
A n d e s i t o b a s a l t
B a s a l t
P i c r o b a s a l t
B a s a n i t
T e p h r i t
F o i d i t
3 5 3 9 4 3 4 7 5 1 5 5 5 9 6 3
0
1
2
3
4
H×nh 6.1.1: (Le Bas, 2000)
T i O
2
M g O
T H O L E I T
K O M A T I T
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0 . 0
0 . 4
0 . 8
1 . 2
1 . 6
H×nh 6.1.2: (Viljoen, 1982)
- 135 -
A l
2
O
3
M g O
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
K O M A T I T
T H O L E I T
H×nh 6.1.3: (Viljoen, 1982)
A l
2
O
3

F e O
t
/ ( F e O
t
+ M g O )
T H O L E I T
K O M A T I T
0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8
0
3
6
9
1 2
1 5
1 8
2 1
H×nh 6.1.4: (Arndt, 1977)
- 136 -
N a
2
O + K
2
O
M g O
P i c r o b a s a l t
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0
0
1
2
3

4
P i c r i t
N e p h e l i n i t
&
b a s a n i t
K o m a t i t
H×nh 6.1.5: (Le Bas, 2000)
M g O
S i O
2
3 5 3 9 4 3 4 7 5 1 5 5 5 9 6 3
5
1 0
1 5
2 0
2 5
K o m a t i t
P i c r i t
P i c r o b a s a l t
B o n i n i t
H×nh 6.1.6: (Le Bas, 2000)
- 137 -
M g O
C a O
A l
2
O
3
K o m a t i t p e r i d o t i t
K o m a t i t b a s a l t

B a s a l t k o m a t i t
B a s a l t t h o l e i t
K
O
T
H
H×nh 6.1.7: (Viljoen, 1982)
F e O
t
+ T i O
2
A l
2
O
3
M g O
T h o l e i t
T h o l e i t M g
T h o l e i t F e
H×nh 6.1.8: (Jensen, 1976)
- 138 -
4- Trao đổi và thảo luận.
Komatit lần đầu tiên đợc ghi nhận bởi hai anh em nhà Viljoen (1969)
trong dải đá lục Barbeton (Nam Phi). Các đá này đợc nhận biết không chỉ bằng
hàm lợng Mg cao, mà còn bởi sự xuất hiện của các tấm olivin lớn dạng khung
xơng mà Viljoen gọi là kiến trúc que tinh thể (crystalline quench texture).
Nh vậy, komatit từ một dạng đá địa phơng lần đầu tiên đã đợc phân loại dựa
trên thành phần hóa học và kiến trúc của chúng. Chuyên từ kiến trúc spinifex
lần đầu tiên đợc đa ra bởi Nisbet, R.W. (1971), sau đó đợc mô tả chi tiết bởi
Mac Kenzie và nnk (1982): kiến trúc spinifex đợc đặc trng bởi tập hợp song

song hoặc tỏa tia của các tinh thể olivin hoặc pyroxen kéo dài nổi bật trên nền
thủy tinh. Kiến trúc này là sản phẩm của quá trình kết tinh chậm từ dung thể
siêu mafic có nhiệt độ rất cao (T
0
= 1600 ữ 1800
0
C) di chuyển rất nhanh lên bề
mặt. Đồng thời, Arndt và Nisbet (1982) cũng nhấn mạnh rằng komatit không
đơn thuần chỉ có thành phần siêu mafic, mà còn có kiến trúc spinifex đặc trng.
Theo quan niệm của các tác giả này:
+ Komatit là đá núi lửa siêu mafic, hoặc đặc biệt hơn là dung nham hoặc
đá vụn núi lửa, có hàm lợng MgO > 18% (hàm lợng khô). Kiểu đá này đợc nhận
biết dựa trên các đặc trng về khoáng vật, địa hóa chỉ thị cho thành phần siêu
mafic, về kiến trúc hoặc cấu tạo chỉ thị cho nguồn gốc phun trào (extrusive).
+ Komatit tạo nên phần siêu mafic của loạt magma komatit (komatit
suite ~ series), trong đó bao gồm cả các đá núi lửa mafic - basalt komatit ( hay
picrobasalt).
Sự phân loại và gọi tên các đá núi lửa cao Mg đã đợc Hiệp hội khoa học
địa chất quốc tế (IUGS) đa ra năm 1989 trong cuốn sách Phân loại các đá
magma và Bảng kê các thuật ngữ (A Classification of Igneous Rocks and
Glossary of Terms) của Le Maitre và nnk. Trong đó những tiêu chí cơ bản cho
cả hai dạng đá núi lửa cao Mg và picrit đó là hàm lợng MgO vợt hơn 18%tr.l,
sự khác biệt giữa chúng chỉ là tổng hàm lợng kiềm (Na
2
O+K
2
O).
Gần đây, phân ban danh pháp các đá magma của Hiệp hội khoa học địa
chất quốc tế xem xét chỉnh lý lại (Le Bas và nnk, 2000). Theo đó, thay vì giới
hạn hàm lợng tối thiểu 18% tr.l của MgO áp dụng chung cho các đá núi lửa cao

Mg và picrit, hàm lợng này chỉ dùng cho các đá cao Mg (nh komatit và
meimechit), còn đối với các đá picrit hàm lợng MgO chỉ là 12 ữ 18%; Hàm lợng
SiO
2
ranh giới giữa boninit với tổ hợp komatit - meimecit - picrit trớc đây là
53% nay chuyển xuống mức 52%; Tổng lợng kiềm (Na
2
O+K
2
O) đối với các đá
- 139 -
komatit - meimechit tăng lên tới 2%, còn đối với picrit là 3%. Nh vậy, theo bảng
phân loại mới, các tiêu chí địa hóa học cơ bản của từng dạng đá núi lửa cao Mg
nh sau:
Komatit: SiO
2
= 30 ữ 52%; MgO > 18%; (Na
2
O+K
2
O) < 2%
Picrit: SiO
2
= 30 ữ 52%; MgO = 12 ữ 18%; (Na
2
O+K
2
O) < 3%, (2 ữ 3%)
Picrobasalt: SiO
2

= 41 ữ 45%; MgO < 12%, (8 ữ 12%)
Basalt: SiO
2
= 45 ữ 52%; MgO < 8%
Một điều dễ nhận thấy, sự khác biệt nêu trên chỉ chú ý tới thành phần hóa
học của các đá, mà bỏ qua đặc trng kiến trúc của chúng, chính vì vậy rất khó
khi áp dụng trong thực tế. Có nhiều đá núi lửa cao Mg đợc gọi tên là komatit
(do có hàm lợng MgO > 18%), song lại không thể hiện kiến trúc spinifex đặc tr-
ng; trái lại, nhiều đá có kiến trúc spinifex điển hình nhng theo hệ thống phân
loại hóa học mới lại thuộc về picrit. Thực tiễn cho thấy, bên trong nhiều dòng
dung nham komatit độc lập, các mẫu đá đợc lấy từ đới dồn tích (cumulate)
không có kiến trúc spinifex lại có thành phần hóa học tơng ứng với komatit,
trong khi đó các phần khác của dòng dung nham có kiến trúc spinifex rõ ràng
lại có thành phần tơng ứng với picrit. Trong những dòng dung nham dày đôi khi
phần thấp của chúng đợc phân loại nh komatit, còn phần trên là picrit.
Để góp phần giải quyết những bất cập trên, Kerr và Arndt (2001) đề nghị
chuyên từ komatit chỉ áp dụng cho các đá núi lửa cao Mg (có MgO > 18%) và
có kiến trúc spinifex olivin đặc trng. Còn đối với các đá núi lửa có hàm lợng
MgO > 18% nhng không có kiến trúc spinifex olivin điển hình có thể đợc xem
nh phần cơ sở giàu olivin của dòng dung nham phân dị hoặc có thể sử dụng
một số thuật ngữ khác nh: giả komatit (pseudo - komatiite) hay komatit
không có kiến trúc spinifex (non - spinifex - textured komatiite).
Dựa trên đặc trng địa hóa nguyên tố chính, kết hợp với các kết quả
nghiên cứu chi tiết về đặc điểm địa chất, khoáng - thạch học, địa hóa học nêu
trên các thành tạo núi lửa cao magne vùng Phong Thổ - Lai Châu có thể đ ợc
phân ra 2 nhóm đá chủ yếu: komatit và picrobasalt (hoặc basalt komatit). Hai
nhóm đá này rất gần gũi nhau về thành phần vật chất (khoáng vật, thạch học,
địa hóa) và không gian phân bố, thực chất có thể xem chúng nh là các hợp phần
của tổ hợp núi lửa siêu mafic - mafic thuộc loạt magma komatit (theo Arndt
và Nisbet, 1982).

Để làm sáng tỏ hơn về nguồn gốc và môi trờng địa động lực - bối cảnh
- 140 -
kiến tạo sinh thành chúng cần phải nghiên cứu sâu hơn về địa hóa nguyên tố
vết, đồng vị và các đặc điểm cấu trúc địa chất của chúng.
ii. đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm (REE) các thành tạo
magma vùng vitthulu (QUảNG BìNH)
Các thành tạo magma vùng Vitthulu - Quảng Bình tạo nên một tổ hợp đá
núi lửa - xâm nhập, tuy diện phân bố không lớn, nh ng có vị trí rất quan trọng
trong bình đồ cấu trúc - địa chất khu vực [11, 23, 39]. Các thành tạo phun trào
andesitoid của vùng nghiên cứu trớc đây đợc Mareitsev [11] xếp vào hệ tầng
Long Đại tuổi Ordovic muộn - Silur sớm (O
3
-S
1
lđ), còn các thân xâm nhập
điorit, gabrođiorit á núi lửa đợc Nguyễn Xuân Tùng [39] liệt vào phức hệ
Vitthulu mang tính đồng magma (comagma) với các đá núi lửa hệ tầng Long
Đại (O
3
-Slđ). Theo những tài liệu gần đây nhất, các đá núi lửa với thành phần
biến thiên từ bazơ đến acid đợc xếp vào hệ tầng Động Toàn tuổi Permi (P đt),
còn các đá xâm nhập đợc phân chia trong phức hệ Quế Sơn tuổi Permi muộn -
Trias sớm (P
2
-T
1
qs); giữa chúng có mối liên quan chặt chẽ về mặt không gian
phân bố và thời gian thành tạo, đặc điểm thành phần vật chất và điều kiện sinh
thành. Tổ hợp magma này đợc xem nh là sản phẩm kết tinh phân dị từ một dung
thể magma basalt nguyên sinh có độ sâu lớn, đợc hình thành trong bối cảnh

cung đảo ven rìa lục địa [41].
Nhằm góp phần làm sáng tỏ hơn về nguồn gốc và bối cảnh địa động lực
sinh thành tổ hợp magma vùng Vitthulu, phần viết này tập trung phân tích và
luận giải đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm (REE) trên cơ sở kế thừa
có chọn lọc các tài liệu nghiên cứu về địa chất, khoáng thạch học, địa hóa học
của các công trình nghiên cứu có trớc, đặc biệt là kết quả Đo vẽ bản đồ địa
chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1/50.000 nhóm tờ Vitthulu, Quảng Bình
(Trần Đình Sâm và nnk, 1999).
Hàm lợng nhóm nguyên tố đất hiếm của các đá magma vùng Vitthulu -
Quảng Bình (bảng 6.2.1) đợc phân tích đồng thời tại Viện nghiên cứu hạt nhân
Đà Lạt và Trung tâm PTTNĐC Hà Nội. Các kết quả phân tích đồng vị Rb-Sr đ-
ợc thực hiện tại Trung tâm PTTNĐC, Hà Nội. Việc tính toán, xử lý số liệu thạch
địa hóa và xây dựng các biểu đồ phân loại đợc tiến hành tại Phòng nghiên cứu
Thạch luận - Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản.
- 141 -
1- Hành vi địa hóa của nhóm nguyên tố đất hiếm trong các quá trình
thạch luận
Nhóm nguyên tố đất hiếm có vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu
thạch luận nói chung và sự tiến hóa của các đá magma nói riêng, trong đó có
các quá trình nóng chảy từng phần (Partial Melting - PM), kết tinh phân đoạn
(Fractional Crystallization - FC) và trộn lẫn magma (Mixing of Magmas - MM).
a- Trong quá trình nóng chảy từng phần (PM) có sự giàu lên mạnh mẽ
của nhóm đất hiếm nhẹ so với nhóm đất hiếm nặng, tính chất này giảm đi khi
mức độ nóng chảy tăng lên. Nói một cách khác, trong tiến trình nóng chảy từng
phần tỷ số giữa nhóm đất hiếm nhẹ so với nhóm đất hiếm nặng [đợc đặc trng
bằng các tỷ số (La/Lu)
cn
1
hoặc (Ce/Yb)
cn

] giảm dần cùng với sự giảm của tổng
hàm lợng đất hiếm (REE)
cn
, song tỷ số giữa hai nguyên tố đất hiếm nặng nhất
(Yb/Lu)
cn
hầu nh không thay đổi ( constant).
b- Trong quá trình kết tinh phân đoạn (FC) tổng hàm lợng đất hiếm
(REE)
cn
tăng dần lên, nhng tỷ số giữa nhóm đất hiếm nhẹ so với đất hiếm
nặng lại không thay đổi [(Ce/Yb)
cn
constant]. Thêm vào đó, tỷ số giữa các
nguyên tố đất hiếm nhẹ [nh (La/Sm)
cn
] hay đất hiếm nặng [nh (Gd/Lu)
cn
] cũng
không thay đổi.
c- Tỷ số giữa hai nguyên tố đất hiếm nặng nhất có tính không tơng hợp
rất cao (Yb/Lu)
cn
hầu nh không thay đổi trong các quá trình nóng chảy từng
phần hoặc kết tinh phân đoạn, nhng lại bị ảnh hởng rõ rệt bởi quá trình trộn lẫn
magma (MM). Nh vậy, tỷ số (Yb/Lu)
cn
chính là tham số địa hóa đặc trng nhất
cho bản chất vật liệu nguồn (protolith) của các dung thể magma nguyên sinh.
Từ những dẫn liệu trên có thể nhận thấy rõ những tỷ số (La/Lu)

cn
,
(Ce/Yb)
cn
, (La/Sm)
cn
và (Gd/Lu)
cn
là những tham số địa hóa đặc trng cho bản
chất của dung thể magma nguyên sinh trong quá trình kết tinh phân đoạn,
chúng chỉ thị cho tính cùng magma (comagmatic) của các tổ hợp đá magma kết
tinh từ chúng; còn tỷ số (Yb/Lu)
cn
đặc trng cho bản chất của vật liệu nguồn
trong quá trình nóng chảy từng phần, nó chỉ thị cho tính cùng nguồn gốc
(cogenesis) của các dung thể magma xuất sinh từ chúng [16, 22, 30].
1
cn: hàm lợng của nguyên tố đất hiếm trong đá đợc đối sánh (chuẩn hóa) với hàm lợng của chính nguyên tố đó trong
chondrit
- 142 -
2- Đặc điểm địa chất, thạch học các thành tạo magma vùng Vitthulu.
a- Các thành tạo núi lửa.
Trong vùng Vitthulu, các thành tạo núi lửa lộ ra trên nhiều diện tích với
bề dày khác nhau, đợc thể hiện qua các mặt cắt Rào Reng, Khe Mây, Khe Mugi,
Thù Lù, Km33 Mặt cắt tổng hợp các đá núi lửa vùng nghiên cứu từ dới lên
trên bao gồm:
+ Basalt, andesitobasalt quan sát thấy ở phần thấp nhất của mặt cắt Khe
Mây, phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích lục nguyên của hệ tầng Long Đại
(O
3

-S
1
lđ). Đá có màu xám nâu, xám sẫm, phớt đen. Bề dày 30 ữ 50 mét.
+ Andesit, andesit porphyrit phân bố chủ yếu ở Khe Mây, ít hơn ở mặt
cắt Thù Lù và Km 33. Đá có màu xám nâu, xám phớt xanh lục. Đề dày 70 ữ 80
mét.
+ Dacit và tuf dacit phổ biến ở Rào Reng, Mugi. Đá có màu xám xanh,
xám sáng. Bề dày 100 đến 150 mét.
+ Ryolit chỉ thấy phân bố hạn chế ở phần cao của mặt cắt Thù Lù, Đờng
16. Đá có màu xám xanh, xám sáng. Chúng thờng tạo các lớp mỏng có bề dày 2
ữ 5 mét, hoặc thấu kính dày 15 ữ 20 mét.
Tổng bề dày của các thành tạo núi lửa từ 350 đến 450 mét.
Ngoài các thành tạo núi lửa trên, trong các mặt cắt ở Khe Mugi, Thù Lù,
Mạ Cáo còn gặp phong phú các thành tạo á núi lửa có thành phần ryolit
porphyr, điorit porphyr và granit porphyr. Chúng tạo nên các thể cán, thể t ờng,
thể mạch xuyên cắt qua các đá núi lửa và trầm tích thuộc hệ tầng Long Đại (O
3
-
S
1
lđ) và Đại Giang (S
2
đg).
Nhìn chung, các đá núi lửa bị biến đổi nhiệt dịch rõ: quarzit thứ sinh hóa,
propylit hóa, ít hơn có berezit hóa.
Trớc đây, các thành tạo núi lửa vùng Vitthulu đợc Mareitsev [11] và Trần
Văn Trị [39] xếp vào hệ tầng Long Đại tuổi Ordovic muộn -Silur sớm (O
3
-S
1

lđ); sau đó, Vũ Mạnh Điển và nnk [4] xếp các thành tạo núi lửa phía nam
Vitthulu (Hơng Hóa) vào hệ tầng Động Toàn tuổi Permi (P đt), Phan Đình Chắt
cũng quan niệm các đá núi lửa ở khu vực Km 33 thuộc hệ tầng Động Toàn.
Hiện nay, toàn bộ các đá núi lửa vùng Vitthulu đã đợc xếp vào phân hệ tầng
trên hệ tầng Động Toàn tuổi Permi (Pđt
2
).
b- Các thành tạo xâm nhập.
- 143 -
Trong diện tích vùng nghiên cứu, các đá xâm nhập chỉ lộ ra duy nhất ở
khối Tăng Ky. Khối có dạng đẳng thớc, nằm ở phía đông nếp lõm Kho Rinh,
với diện lộ xấp xỉ 50km
2
. Theo đặc điểm thạch học các đá cấu tạo nên khối gồm
3 pha xâm nhập:
* Pha 1: tạo thành các chỏm nhỏ ở phía đông khối Tăng Ky, hoặc d ới
dạng các thể tù có kích thớc từ một vài decimet tới hàng chục mét trong đá của
các pha muộn hơn. Thành phần thạch học gồm: gabrodiorit, diorit, gabro-
diabas. Đá có màu xám xanh, cấu tạo khối, kiến trúc gabro và ophit.
* Pha 2: chiếm phần chủ yếu ở phía Đông và trung tâm khối. Thành phần
thạch học gồm: granodiorit, granit hornblend-biotit, granit dạng porphyr. Đá có
màu xám, xám trắng, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hoặc kiến trúc dạng
porphyr với nền có kiến trúc granit. Các đá của pha 2 thờng chứa các thể
tùcác đá pha 1.
* Pha 3: phân bố ở phía Tây khối Tăng Ky, với thành phần thạch học là
granit biotit dạng porphyr. Đá có màu xám trắng, xám phớt xanh, cấu tạo khối,
kiến trúc dạng porphyr với nền có kiến trúc granit. Các đá pha 3 xuyên cắt các
đá pha 2, hoặc chứa thể tù của các đá pha 1 hoặc các đá phun trào.
Ngoài đá xâm nhập nêu trên, trong vùng nghiên cứu rất phổ biến đá
mạch lamprophyr có kích thớc nhỏ (0.2

ữ
3 mét, hiếm khi đến 10 mét), xuyên
qua các xâm nhập khối Tăng Ky và các trầm tích thuộc hệ tầng Long Đại và
Đại Giang. Chúng phân bố chủ yếu dọc theo hệ thống đứt gãy lớn phơng Tây
bắc - Đông nam. Thành phần thạch học chủ yếu là điabas, sperxactit, kersantit.
Khối xâm nhập Tăng Ky xuyên cắt gây biến đổi sừng hóa các đá trầm
tích hệ tầng Long Đại (O
3
-S lđ), Đại Giang (O
3
-S đg) và bắt tù các đá phun trào
của hệ tầng Động Toàn (P đt). Tuổi thành tạo xâm nhập đợc xem xét dựa trên
những tài liệu của Nguyễn Văn Hoành, Đào Đình Thục, Trần Đình Sâm, đợc
xếp vào phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn tuổi Permi muộn - Trias sớm (P
2
-T
1
bq).
3- Đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố chính và vết các đá magma
vùng Vitthulu
Dựa trên các kết quả phân tích hàm lợng nhóm nguyên tố chính, vết trong
các đá magma vùng nghiên cứu (bảng 6.2.1) cùng với việc xây dựng biểu đồ
phân loại nhận dạng theo quan điểm Thạch luận nguồn gốc, có thể rút ra một số
nhận định về đặc điểm địa hóa các đá magma vùng Vitthulu (Quảng Bình) nh
sau:
- 144 -
a- Các đá núi lửa vùng nghiên cứu có thành phần thạch học biến thiên từ
andesitobasalt qua andesit tới andesitodacit và dacit, trong đó dạng đá andesit
chiếm khối lợng chủ yếu hơn cả. Chúng thuộc loạt đá trên bão hòa silic, độ
kiềm trung bình, trong đó natri luôn luôn trội hơn kali ( mang tính sodic). Theo

phân loại của Irvine - Baragar (1971) và Taylor (1976) các đá núi lửa vùng
nghiên cứu thuộc loạt kiềm-vôi trung bình kali. Với đặc điểm khá giàu nhóm
nguyên tố lithophil bán kính ion lớn (K, Rb, Ba, Th, ) và nghèo nhóm nguyên
tố có trờng bền vững cao (Zr, Hf, Ta, Nb, P, Ti, ) ( hình 6.2.1), các đá núi lửa
vùng Vithulu - Quảng Bình rất gần gũi về thành phần vật chất với các thành tạo
magma đợc sinh thành trong bối cảnh rìa mảng hội tụ - kiểu magma cung núi
lửa [7, 27, 28].
b- Các đá xâm nhập của vùng nghiên cứu tạo nên hai nhóm đá khác biệt:
+ Nhóm đá mafic: có thành phần thạch học chủ yếu bao gồm gabrodiorit,
diorit và tonalit, với đặc điểm địa hóa giàu Ca, Na và Fe; nghèo Al và K. Trên
các biểu đồ phân loại của Irvine - Baragar (1971), Miyashiro (1974) các điểm
biểu diễn nhóm đá mafic này đều rơi vào trờng tholeit (TH), thuộc kiểu I-granit
(hoặc M-granit). Chúng là thành phần chủ yếu cấu thành nên pha 1 xâm nhập
của phức hệ Quế Sơn của vùng nghiên cứu.
+ Nhóm đá felsic: bao gồm granodiorit và granit hornblend-biotit, trong
đó chủ yếu là granodiorit. Nhìn chung, các đá đều quá bão hòa silic, có độ kiềm
trung bình với hàm lợng natri và kali xấp xỉ nhau, bão hòa nhôm và thấp calci.
Chúng thuộc loạt magma kiềm-vôi (CA) điển hình, mang đặc trng địa hóa trộn
lẫn giữa hai kiểu I-granit (pha 2) và S-granit (pha 3).
Theo đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố vết, tơng tự nh các đá núi lửa đã
mô tả trên (mục a), các thành tạo xâm nhập của vùng nghiên cứu đều giàu
nhóm nguyên tố lithophil bán kính ion lớn (LILE) và nghèo nhóm nguyên tố có
trờng bền vững cao (HFSE), đặc biệt là Ta-Nb, tơng đồng về đặc điểm địa hóa
của các thành tạo magma thuộc bối cảnh rìa mảng hội tụ - kiểu granit cung núi
lửa.
Nh vậy, các đá xâm nhập vùng Vitthulu (Quảng Bình) bao gồm hai tổ
hợp đá khác nhau không chỉ về thành phần thạch học, mà còn về đặc điểm thạch
địa hóa, chúng thuộc hai loạt magma khác nhau (loạt tholeit và loạt kiềm-vôi),
không thể là sản phẩm kết tinh phân dị từ cùng một dung thể magma nguyên
sinh, hay nói cách khác là không cùng nguồn magma. Điều này sẽ đợc tiếp tục

chứng minh qua số liệu địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm và đồng vị dới đây.
- 145 -
4- Đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm các đá magma vùng
Vitthulu
Dựa trên kết quả phân tích hàm lợng nhóm nguyên tố đất hiếm (ppm)
trên các đá phun trào và xâm nhập vùng nghiên cứu (bảng 6.2.2), cùng với việc
xây dựng biểu đồ phân loại theo các tham số địa hóa (bảng 6.2.3), có thể rút ra
đợc một số nhận định dới đây:
a- Nhìn tổng thể, đờng biểu diễn hàm lợng trung bình nhóm nguyên tố
đất hiếm chuẩn hóa với chondrit của các đá magma vùng Vitthulu ( hình 6.2.1a)
thể hiện đặc điểm địa hóa chung, đó là sự giàu về hàm lợng nhóm đất hiếm nhẹ
so với nhóm đất hiếm nặng (đờng biểu diễn nghiêng từ trái sang phải với độ dốc
khá lớn), đồng thời không xuất hiện dị thờng âm của Eu, khá tơng đồng với loạt
magma kiềm-vôi đợc sinh thành trong bối cảnh kiến tạo rìa mảng hội tụ. Nhận
định này đợc củng cố thêm bởi đặc điểm phân bố hàm lợng các nguyên tố
không tơng hợp chuẩn hóa với kiểu basalt sống núi giữa đại dơng (N_MORB)
(hình 6.2.1b), hoặc với kiểu granit dãy núi đại dơng (ORG) (hình 6.2.1c), trên
đó thấy rõ sự tăng cao về hàm lợng nhóm nguyên tố litophil bán kính ion lớn
(K, Rb, Sr, Ba, Th, ) và sự giảm thấp hàm lợng nhóm nguyên tố có trờng bền
vững cao, đặc biệt là Ta-Nb, đặc trng cho kiểu granit cung núi lửa - VAG.
Tuy nhiên, hình dạng các đờng phân bố hàm lợng nhóm nguyên tố đất
hiếm chuẩn hóa với chondrit của các pha xâm nhập và phun trào không hoàn
toàn giống nhau, hay nói chính xác hơn là không đồng dạng với nhau: các đá
xâm nhập pha 1 có hàm lợng nhóm đất hiếm nhẹ (LREE) thấp hơn, còn hàm l-
ợng nhóm đất hiếm nặng (HREE) lại cao hơn so với các đá phun trào và xâm
nhập các pha khác. Các đá xâm nhập pha 3, về cơ bản, có hàm lợng nhóm
nguyên tố đất hiếm, đặc biệt là nhóm đất hiếm nhẹ, cao hơn chút ít so với các đá
phun trào và xâm nhập pha 2, nhng lại có hàm lợng Tb và Tm thấp hơn hẳn
(thậm chí xuất hiện dị thờng âm của Tb). Chỉ riêng các đá phun trào và xâm
nhập pha 2 là có đặc điểm phân bố nguyên tố đất hiếm hoàn toàn nh nhau,

chứng minh cho tính cùng nguồn magma (comagmatic) giữa chúng.
b- Dựa trên sự tơng quan giữa các cặp nguyên tố đất hiếm (La/Lu)
cn
,
(Ce/Yb)
cn
, (La/Sm)
cn
, (hình 4 A, B, D) có thể nhận thấy:
* Các đá xâm nhập pha 1 có tỷ số (La/Lu)
cn
, (Ce/Yb)
cn
và (La/Sm)
cn
rất
thấp so với đá phun trào và các pha xâm nhập khác, trong khi đó tổng hàm lợng
đất hiếm (REE)
cn
của chúng lại gần nh nhau, chứng tỏ các đá xâm nhập pha 1
không thể là sản phẩm kết tinh phân dị từ cùng một dung thể magma nguyên
sinh với các đá phun trào và các đá xâm nhập pha 2 và pha 3.
- 146 -
Bảng 6.2.1: hàm lợng (ppm) nhóm nguyên tố vết của các đá magma vùng vitthulu - quảng bình

+( , ' ( - .' / /( '
Phun trào
*##
96 405 10.40 0.50 3.30 150 18.70 1.90
"

93 480 7.70 0.40 3.70 230 16.00 1.60
#!#
70 555 15010 9.20 179.0 10.60 1.00 2.40 200 11.61 1.71 527.60
#!
140 880 32840 3.10 158.0 14.50 1.00 3.50 300 9.96 1.46 146.60
"*
144 300 19810 9.40 140.6 2.68 0.40 3.10 150 10.30 1.00 600.20
*!!
133 350 23550 12.60 60.6 2.28 0.40 3.10 150 17.10 1.50 130.40
*%
13.20 1.30
*#
150 500 17.70 0.82 4.70 350 16.30 1.50
Xâm nhập
Pha 1
#*#
30 390 8520 2.30 252.0 13.30 1.00 2.60 200 20.25 2.67 156.20
#% #
85 340 1.80 234.0 17.70 1.00 2.00 200 16.34 2.38
"!
43 300 13970 1.00 132.8 2.11 0.40 2.30 150 28.80 2.80 345.20
"#$
65 350 8040 2.00 279.0 17.50 1.00 3.00 200 21.32 3.58 137.50
#"%#
80 320 32050 5.50 371.0 12.50 1.00 2.70 150 31.04 5.07 426.80
"*##
35 300 23450 1.10 44.4 3.43 0.45 2.80 450 29.50 2.80 495.40
"##
60 250 12920 1.30 303.0 14.00 1.00 1.70 150 15.15 2.10 446.90
"!%

76 490 2.10 310.0 23.50 1.00 3.10 200 18.09 3.64
Pha 2
!$!
109 380 26810 7.90 161.2 1.55 0.52 3.40 350 16.10 1.50 180.70
"#
143 415 21620 9.80 180.6 1.84 0.80 3.80 300 14.20 1.40 226.40
"%
104 300 25410 10.30 158.6 2.88 0.50 2.30 350 14.80 1.50 460.70
*"
160 300 23120 28.30 50.3 2.10 0.70 3.00 300 12.80 1.20 518.30
Pha 3
#%
135 565 13.60 63.0 19.10 1.00 6.20 300 11.03 1.89
#"%
135 400 24460 32.30 64.0 12.00 1.00 3.50 150 10.75 1.71 215.40
%!%#
125 320 27050 15.70 90.0 15.00 1.00 2.10 150 7.88 1.25 177.20
# ""
80 470 41610 14.20 73.0 14.40 1.00 2.60 200 9.03 1.53 431.20
#
85 570 14.30 124.0 12.30 1.00 4.80 300 7.63 1.47
- 147 -
Bảng 6.2.2: hàm lợng (ppm) nhóm nguyên tố đất hiếm (REE) của các đá magma vùng vitthulu - quảng bình

0 ' 1 2 31 ( 45 2' /( 0 /
Phun trào
#!#
18.45 43.06 5.47 29.43 3.98 1.51 4.41 0.38 4.97 0.33 2.21 0.09 1.71 0.24 11.61
#! 11.13 27.28 3.92 20.49 3.06 1.31 5.08 0.58 4.31 0.26 1.86 0.06 1.46 0.20 9.96
*##

22.30 42.00 5.00 18.10 3.90 0.80 3.70 0.70 3.30 0.70 2.10 0.30 1.90 0.30 18.70
"
22.30 44.00 4.60 18.10 4.10 0.80 3.50 0.60 2.80 0.60 1.80 0.20 1.60 0.30 16.00
"*
16.70 31.40 3.60 12.90 3.10 0.60 2.70 0.40 2.00 0.30 1.10 0.20 1.00 0.20 10.30
*!! 33.70 58.70 6.00 21.70 4.30 0.90 3.80 0.70 3.10 0.60 1.80 0.20 1.50 0.20 17.10
*%
16.70 32.00 3.50 13.10 3.20 0.70 3.00 0.50 2.40 0.40 1.40 0.20 1.30 0.20 13.20
*#
31.50 58.30 6.00 21.20 4.70 0.80 4.50 0.70 3.10 0.50 1.70 0.20 1.50 0.20 16.30
Xâm nhập
Pha 1
#*#
9.36 24.16 5.06 24.61 4.40 2.20 8.63 0.52 8.08 0.95 3.87 0.24 2.67 0.34 20.25
#% #
7.74 19.25 3.69 19.75 3.65 1.83 7.65 0.38 6.73 0.78 3.14 0.23 2.38 0.32 16.34
"#$
13.97 35.79 5.74 27.53 5.92 2.85 10.55 0.57 9.68 0.99 4.61 0.28 3.58 0.35 21.32
#"%#
16.34 46.33 6.57 43.89 9.07 3.76 14.98 1.18 13.84 1.59 6.73 0.47 5.07 0.51 31.04
"##
8.81 21.18 3.38 19.60 3.16 1.71 6.05 0.07 6.03 0.42 2.68 0.19 2.10 0.31 15.15
"!%
10.42 24.59 4.07 23.20 5.14 2.37 10.12 0.78 9.42 0.95 4.42 0.30 3.64 0.35 18.09
Pha 2
!$!
30.80 55.40 4.90 20.10 4.20 0.90 3.50 0.70 2.70 0.60 1.80 0.20 1.50 0.20 16.10
"#
25.40 44.70 4.50 17.10 3.60 0.80 3.00 0.50 2.40 0.40 1.50 0.20 1.40 0.20 14.20
"%

40.80 77.80 8.30 33.30 6.30 1.30 4.40 0.60 3.00 0.50 1.60 0.20 1.50 0.20 14.80
*"
29.50 50.40 5.40 17.00 3.40 0.70 2.90 0.50 2.20 0.40 1.30 0.20 1.20 0.20 12.80
Pha 3
#%
30.68 65.92 6.83 38.29 4.31 1.45 5.88 0.25 4.38 0.53 2.09 0.19 1.89 0.31 11.03
#"% 31.14 68.75 6.62 38.79 4.56 1.56 6.08 0.16 4.48 0.43 2.10 0.13 1.71 0.26 10.75
%!%#
29.74 63.57 6.89 35.45 3.75 1.37 3.46 0.13 3.24 0.29 1.53 0.09 1.25 0.24 7.88
# ""
29.54 66.76 6.94 37.73 4.31 1.44 5.62 0.11 3.88 0.35 1.80 0.14 1.53 0.25 9.03
#"$
30.12 70.96 7.32 38.90 5.69 1.53 6.51 0.32 5.57 0.42 2.55 0.13 2.43 0.27 14.46

- 148 -
Bảng 6.2.3: các tham số địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm của các đá magma vùng vitthulu - quảng bình
6+227
&
6007
&
6/(7
&
6/(07
&
607
&
607
&
63107
&

1 +('
Phun trào
#!#
321.26 7.92 5.72 1.21 1.14 2.54 2.51 0.14 0.89
#! 243.27 5.73 4.25 1.24 1.09 1.99 3.47 0.15 1.02
*##
311.45 7.66 5.02 1.08 1.42 3.14 1.68 0.22
"
299.11 7.66 6.25 0.91 1.35 2.98 1.59 0.23
"*
218.27 8.60 7.14 0.85 1.42 2.95 1.84 0.24 0.39
*!! 372.18 17.36 8.89 1.28 1.53 4.30 2.59 0.20
*%
229.32 8.60 5.59 1.11 1.39 2.86 2.05 0.24
*#
365.87 16.23 8.83 1.28 1.44 3.68 3.07 0.22
Xâm nhập
Pha 1
#*#
331.76 2.84 2.06 1.34 1.03 1.17 3.47 0.18 0.12
#"%#
576.57 3.30 2.08 1.69 0.94 0.99 4.01 0.21 0.22
"#$
411.59 4.11 2.27 1.74 1.04 1.29 4.12 0.22 0.23
#% #
272.13 2.49 1.84 1.26 1.07 1.16 3.26 0.18 0.36
"##
244.57 2.93 2.29 1.15 1.11 1.53 2.66 0.16 0.20
"!%
356.14 3.07 1.54 1.77 1.13 1.11 3.95 0.22 0.25

Pha 2
!$!
344.23 15.87 8.39 1.28 1.48 4.02 2.39 0.21 0.68
"#
290.37 13.08 7.26 1.19 1.52 3.87 2.05 0.21 0.79
"%
469.67 21.02 11.79 1.28 1.40 3.55 3.00 0.19 0.66
*"
311.61 15.20 9.55 1.02 1.56 4.76 1.98 0.20
Pha 3
#%
422.13 10.20 7.93 1.04 1.24 3.90 2.59 0.11
#"% 422.10 12.34 9.14 1.12 1.21 3.75 3.19 0.12
%!%#
377.74 12.77 11.56 0.89 1.25 4.35 1.97 0.11 1.39
# ""
404.80 12.17 9.92 1.04 1.18 3.76 3.07 0.11 1.10
#"$
448.08 11.49 6.64 1.53 1.13 2.90 3.29 0.15
- 149 -
(a)
(b)
(c)
Hình 6.2.1: Đờng phân bố hàm lợng trung bình nhóm nguyên tố đất hiếm chuẩn hóa với chondrit
(theo Haskin và nnk, 1968) (a); nhóm nguyên tố không tơng hợp chuẩn hóa với kiểu basalt sống núi giữa
đại dơng - N_MORB (theo Wood và nnk, 1979) (b), chuẩn hóa với kiểu granit dãy núi đại dơng - ORG
(theo Pearce và nnk, 1984) (c) của các đá magma vùng Vitthulu - Quảng Bình
1
10
100

1000
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
+&8)1'
Pha 1
Pha 2
Pha 3
Phun trao
0.1
1
10
100
1000
Sr K Rb Ba Th Ta Nb Ce P Zr Hf Ti Y Yb
+&8)9+,
Pha 1
Pha 2
Pha 3
Phun trao
0.01
0.1
1
10
100
1000
K2O Rb Ba Th Ta Nb Ce Hf Zr Sm Y Yb
+&8)+3
Pha 1
Pha 2
Pha 3
Phun trao

- 150 -
A B
C D
E
Hình 6.2.2: Biểu đồ tơng quan giữa các tỷ số hàm lợng nhóm nguyên tố đất hiếm (A, B, C, D)
(theo Henderson, 1982) và các cặp nguyên tố phóng xạ (E)
của các đá magma vùng Vitthulu - Quảng Bình
( pha 1, pha 2, pha 3, phun trào)
( L a / L u )
c n
(

R E E )
c n
1 0 0 1 0 0 0
0 . 1
1 . 0
1 0 . 0
1 0 0 . 0
( C e / Y b )
c n
( Y b )
c n
1 1 0 1 0 0
0 . 1
1 . 0
1 0 . 0
1 0 0 . 0
S m / N d
R b / S r

0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5
0 . 0
0 . 1
0 . 2
0 . 3
0 . 4
S m / N d
R b / S r
M
C
0 . 3 2
0 . 0 3 2
0 . 0 0 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5
0 . 0
0 . 1
0 . 2
0 . 3
0 . 4
( L a / S m )
c n
( S m )
c n
1 1 0 1 0 0
0 . 1
1 . 0
1 0 . 0
( Y b / L u )
c n
( Y b )
c n

1 1 0 1 0 0
0 . 1
1 . 0
1 0 . 0

( C e / S m )
c n
( C e )
c n
1 0 1 0 0
0 . 1
1 . 0
1 0 . 0
- 151 -
* Các đá phun trào và xâm nhập pha 2 và pha 3 có tỷ số (La/Lu)
cn
,
(Ce/Yb)
cn
, (La/Sm)
cn
tơng tự nhau, với tổng hàm lợng đất hiếm (REE)
cn
tăng
dần từ phun trào tới xâm nhập, chứng tỏ chúng là sản phẩm kết tinh phân dị từ
cùng một dung thể magma nguyên sinh, có nghĩa là chúng cùng nguồn magma.
c- Các thành tạo magma của vùng nghiên cứu (cả xâm nhập lẫn phun
trào) có tỷ số (Yb/Lu)
cn
và (La/Sm)

cn
không giống nhau, chứng tỏ chúng không
phải đợc xuất sinh từ cùng một thực thể vật chất ban đầu do quá trình nóng chảy
từng phần, tức là chúng không có chung nguồn gốc (cogenesis) (hình 6.2.2 C,
D). Tuy nhiên, giá trị (Yb/Lu)
cn
và (La/Sm)
cn
của các đá phun trào và xâm nhập
pha 2, pha 3 khá tơng đồng nhau, nhng lại khác biệt hẳn với các đá xâm nhập
pha 1. Điều này khẳng định thêm tính cùng nguồn magma nguyên sinh giữa các
phun trào với xâm nhập pha 2, pha 3, đồng thời chỉ rõ tính không cùng nguồn
gốc của chúng với xâm nhập pha 1.
d- Các đá xâm nhập pha 1 có tỷ số Sm/Nd cao hơn, đồng thời có tỷ lệ
Rb/Sr thấp hơn so với các đá phun trào và xâm nhập các pha 2 và pha 3. Trên
biểu đồ Sm/Nd - Rb/Sr (hình 6.2.2 E) các điểm biểu diễn của xâm nhập pha 1
tập trung thành trờng riêng biệt gần trờng manti. Từ đó có thể suy nghĩ rằng
vật liệu nguồn (protolith) của xâm nhập pha 1 thuộc phần trên của manti, còn
dung thể magma nguyên sinh của các đá phun trào và các xâm nhập pha 2, pha
3 là sản phẩm nóng chảy từng phần hoặc của tấm vỏ đại dơng bị hút chìm hoặc
từ phần dới của vỏ lục địa.
e- Kết quả phân tích đồng vị phóng xạ Rb-Sr trên các đá magma vùng
Vitthulu (bảng 6.2.4) khá phù hợp với những nhận định nêu trên. Các đá xâm
nhập pha 1 có tỷ lệ đồng vị Sr
87
/Sr
86
thấp ( 0.7041 ữ 0.7055) với giá trị ban đầu
(Sr
87

/Sr
86
)
i
= 0.7007 đặc trng cho vật liệu manti trên. Trong khi đó các xâm nhập
pha 2 và pha 3 cũng nh các đá phun trào đều có giá trị Sr
87
/Sr
86
cao ( 0.7116 -
0.7242) với tỷ lệ ban đầu (Sr
87
/Sr
86
)
i
0.7100 đặc trng cho vật liệu vỏ lục địa.
Tính chất đa nguồn magma nêu trên thờng gặp trong bối cảnh kiến tạo
liên quan với đới hút chìm của tấm vỏ đại dơng xuống dới vỏ lục địa, tại đó các
dung thể magma nguyên sinh đợc sinh thành do quá trình nóng chảy từng phần
từ nhiều vật liệu (protolith) khác nhau: tấm vỏ đại dơng bị hút chìm, manti
thạch quyển nằm bên trên đới Benioff, phần dới lớp vỏ lục địa Sự trộn lẫn các
dung thể magma nguyên sinh có nguồn gốc khác nhau là đặc điểm rất đặc trng
của hoạt động magma liên quan với bối cảnh rìa mảng hội tụ [4, 14, 24.
- 152 -
Bảng 6.2.4: KếT QUả PHÂN TíCH ĐồNG Vị CáC Đá MAGMA VùNG VITTHULU - QUảNG BìNH


+(
6ppm7

'
6ppm7
+(' +(
*$
'
*"
'
*$
+(
*$
'
*"
'
*$
'
*"
6'
*$
'
*"
7

:;<=
#
"!
30.00 112.50 0.267 831 1125 7041 0.739 0.7041
0.7007
"*##
76.39 104.83 0.729 1058 1048 7054 1.009 0.7054
"* #

55.42 147.39 0.376 1531 1474 7055 1.039 0.7055


25.70 166.10 0.155 714 1661 7116 0.429 0.7116
0.7100
%!#
26.10 166.80 0.159 720 1668 7117 0.432 0.7117
%"##
61.00 110.00 0.555 1689 1100 7161 1.535 0.7161

"#
130.85 139.20 0.940 3635 1392 7128 2.611 0.7128
0.7100
#%$
60.72 67.30 0.902 1677 673 7196 2.492 0.7196
*#
92.83 95.60 0.971 2571 956 7208 2.689 0.7208
'>
!
7.79 59.52 0.131 2171 5952 7179 0.365 0.7179
0.7100
#
32.76 46.64 0.702 9176 4664 7217 1.967 0.7217
##
103.71 107.51 0.965 29008 10751 7235 2.698 0.7235
!$
53.74 51.20 1.049 15008 5120 7242 2.931 0.7242
(Theo tài liệu của Trần Đình Sâm và nnk, 1988)
5- Luận giải về nguồn gốc của các thành tạo magma vùng Vitthulu
(Quảng Bình)

Từ những đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm đã trình bày ở trên,
có thể rút ra một số nhận định bớc đầu về nguồn gốc của các thành tạo magma
vùng nghiên cứu nh sau:
a- Sự khác biệt rõ rệt theo đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm
giữa các đá xâm nhập pha 1 với các đá phun trào và xâm nhập pha 2, pha 3
chứng minh cho tính không cùng nguồn magma nguyên sinh giữa chúng. Vì lẽ
đó, việc xếp toàn bộ các thành tạo xâm nhập của vùng nghiên cứu vào cùng một
phức hệ phân dị liên tục (từ pha 1 đến pha 3), cùng nguồn magma với các thành
tạo phun trào andesitoid cha đợc thỏa đáng, thiếu sức thuyết phục.
Hợp lý hơn cả nên tách các thành tạo xâm nhập pha 1 ra thành phức hệ
riêng. Chúng có thể đợc xem nh là sản phẩm kết tinh trực tiếp từ dung thể
magma tholeit (TH) đợc xuất sinh bởi quá trình nóng chảy từng phần của thạch
quyển manti nằm trên tấm vỏ đại dơng bị hút chìm do tác dụng của hơi nớc đợc
thoát ra trong quá trình khử nớc (dehydration) từ lớp vỏ basalt đại dơng ở độ
sâu 100km.
b- Về cơ bản, các thành tạo phun trào và xâm nhập pha 2, pha 3 có
những đặc trng địa hóa nhóm nguyên tố đất hiếm khá tơng đồng, chỉ thị cho
- 153 -
tính cùng nguồn magma giữa chúng. Có thể quan niệm chúng là sản phẩm kết
tinh phân dị từ cùng một dung thể magma kiềm-vôi (CA) đợc sinh thành bởi
quá trình nóng chảy từng phần từ tấm vỏ đại dơng bị hút chìm tới độ sâu trên
100km, hoặc từ phần dới tấm vỏ lục địa, hoặc bởi quá trình trộn lẫn magma
trong bối cảnh kiến tạo rìa mảng hội tụ.
c- Mặc dù đợc kết tinh từ các dung thể magma nguyên sinh khác nhau,
song vì đợc hình thành trong cùng một bối cảnh điạ động lực đới hút chìm, nên
các thành tạo magma của vùng nghiên cứu mang nhiều nét chung về đặc điểm
địa hóa, đặc biệt là của nhóm nguyên tố đất hiếm (sự giàu nhóm đất hiếm nhẹ
so với nhóm đất hiếm nặng, không xuất hiện dị thờng Eu) đặc trng cho hoạt
động magma liên quan với bối cảnh rìa mảng hội tụ, thuộc kiểu magma cung
núi lửa (VAG).

Những kết luận nêu trên cần đợc chứng minh rõ ràng và chắc chắn hơn
bằng những số liệu phân tích định lợng của nhóm nguyên tố đồng vị, đặc biệt là
đồng vị bền (O
18
/O
16
, D/H, S
32
/S
34
, v.v ) trong những công trình nghiên cứu tiếp
theo.
iii. đặc điểm địa hóa đồng vị các kiểu granit ở đới đà lạt (lâm đồng)
Trong phạm vi đới cấu trúc Đà Lạt phân bố rộng rãi các đá magma nói
chung và granitoid nói riêng. Chúng đã đợc nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên
cứu về mặt cấu trúc - địa chất, thành phần vật chất và khoáng sản liên quan.
Tuy nhiên, về nguồn gốc cũng nh môi trờng địa động lực sinh thành magma Đà
Lạt vẫn còn nhiều ý kiến cha thống nhất. Nhằm góp phần làm sáng tỏ những
vấn đề nêu trên, phần viết này chủ yếu tập trung phân tích xử lý số liệu địa hóa
đồng vị (Sr, Nd, Pb, O) trên các đá granitoid và luận giải theo mô hình thạch
luận nguồn gốc của Barbarin (1990, 1999), Faure (2001).
1. Các kiểu granit ở đới Đà Lạt.
Dựa trên kết quả nghiên cứu chi tiết về địa chất - cấu trúc, khoáng - thạch
học, địa hóa học và theo sơ đồ phân loại của Barbarin (1999), các thành tạo
granitoid trong đới Đà Lạt có thể đợc phân ra 2 kiểu nguồn gốc chủ yếu sau:
a- Kiểu granit kiềm-vôi giàu amphibol (ACG):
Đợc đại diện bởi các thành tạo xâm nhập granitoid thuộc phức hệ Định
Quán và Đèo Cả, còn đợc gọi là loạt magma Định Quán - Đèo Cả (Nguyễn
Xuân Bao, 2000). Đó là những thể xâm nhập nhiều pha có thành phần biến thiên
- 154 -

liên tục từ mafic tới felsic, gồm các dạng đá chủ yếu: gabro-diorit, diorit ( pha
1); tonalit, granodiorit hornblend - biotit (pha 2); granit biotit - hornblend,
granit biotit (pha 3), trong đó nhóm đá tonalit - granodiorit chiếm khối lợng
chủ yếu hơn cả.
Trong tổ hợp cộng sinh khoáng vật tạo đá đặc trng, ngoài các khoáng vật
chủ yếu (nh felspat, thạch anh, biotit), amphibol có mặt thờng xuyên với hàm l-
ợng khá lớn (5 ữ 10%) phân bố cùng với biotit, hoặc tập trung thành từng đám,
ổ riêng lẻ hoặc thay thế pyroxen. Chúng có dạng que nhỏ (uralit hóa) hay dạng
tấm lớn có màu đa sắc rõ. Điều đặc trng là trong các đá vắng mặt những khoáng
vật giàu nhôm (muscovit, cordierit, granat, ).
Khoáng vật phụ thờng gặp gồm: sphen (titanit), orthid (allanit), zircon,
apatit, magnetit và ilmenit.
Về đặc điểm địa hóa nhóm nguyên tố chính: các đá có hàm lợng SiO
2
biến thiên rộng, song tập trung chủ yếu trong khoảng 63 ữ 65% (tơng ứng với
granodiorit); độ chứa nhôm trung bình (corindon mô thức = 0.1
ữ
0.8%, chỉ
số bão hòa nhôm ASI < 1.0); độ kiềm vừa phải trong đó tơng quan giữa natri và
kali biến thiên từ trội natri (pha 1) sang trội kali (pha 3), song nhìn chung là
thấp kali, thuộc loạt magma kiềm-vôi cao calci và thấp kali. Các đặc trng địa
hóa nêu trên chỉ thị cho kiểu I-granit (Chappell và White, 1974), hay loạt granit
- magnetit (Ishihara, 1977).
Theo hàm lợng nhóm nguyên tố vết, các đá granitoid loạt Định Quán -
Đèo Cả có hàm lợng thấp của nhóm đất hiếm nặng (HREE) và các nguyên tố có
trờng bền vững cao (Ta-Nb, Zr-Hf, Ti, P), đồng thời có hàm lợng cao của nhóm
nguyên tố a đá ion lớn (K, Rb, Th, U) và nhóm đất hiếm nhẹ. Những đặc điểm
địa hóa này đặc trng cho các thành tạo granitoid đợc hình thành trong môi tr-
ờng địa động lực đới hút chìm, thuộc kiểu magma cung núi lửa (Pearce,
1984), hoặc kiểu Andes (Pitcher, 1983-1987).

Tổng hợp toàn bộ các dẫn liệu nêu trên vể đặc điểm địa chất - cấu trúc,
thành phần vật chất, cùng với việc áp dụng mô hình phân loại granitoid theo
Barbarin (1999), tổ hợp granitoid Định Quán - Đèo Cả tơng ứng với kiểu granit
kiềm-vôi giàu amphibol (ACG) đợc hình thành trong môi trờng địa động lực rìa
lục địa tích cực do sự hút chìm của tấm thạch quyển Thái Bình Dơng xuống dới
rìa lục địa Âu - á xảy ra trong Creta sớm.
b- Kiểu granit kiềm-vôi giàu biotit và felspat kali (KCG).
Đợc xếp vào kiểu granit này, trong phạm vi đới Đà Lạt, là các xâm nhập
- 155 -