Đặc điểm địa hóa và khoáng vật học các thành tạo đá kiềm vùng Đông bắc Việt Nam

iii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa
i
L
ời cam ñoan
ii
M
ục lục
iii
Danh m
ục các ký hiệu và chữ viết tắt
v
Danh m
ục các bảng
vi
Danh m
ục các hình vẽ, ñồ thị
viii
Danh m
ục các phụ lục
xiv
M
ở ñầu
1

Tính c
ấp thiết của ñề tài

1
M
ục ñích và nhiệm vụ của luận án 2
Ý ngh
ĩa khoa học và giá trị thực tiễn 2
Nh
ững ñiểm mới của luận án 2
Nh
ững luận ñiểm bảo vệ 3
C
ơ sở tài liệu 3
L
ời cảm ơn 5
Ch
ương 1. Lịch sử nghiên cứu ñịa chất và magma kiềm ở miền Bắc Việt
Nam.
7
Ch
ương 2. ðặc ñiểm ñịa chất các thành tạo ñá kiềm vùng ðông Bắc Việt
Nam
12
2.1. Khu v
ực nghiên cứu 12

2.2.
ðịa tầng
12
2.3. Các thành t
ạo ñá magma 15
2.4.

ðặc ñiểm cấu trúc ñịa chất 18
Chương 3. Cơ sở lí thuyết và hệ phương pháp nghiên cứu
23
3.1. C
ơ sở lí thuyết 23
3.1.1.
ðịnh nghĩa, phân loại, gọi tên các ñá magma kiềm 23
3.1.2. Các khoáng v
ật ñặc trưng cho các thành tạo magma kiềm 31

3.1.3. S
ự phân bố và mối liên quan của các thành tạo ñá kiềm với
ki
ến tạo
37
3.1.4. M
ột số quan ñiểm về sự hình thành magma kiềm 39
3.2. Ph
ương pháp luận và hệ phương pháp nghiên cứu 44

iv

3.2.1. Phương pháp luận 44
3.2.2. H
ệ phương pháp nghiên cứu 44
3.2.3. Các bi
ểu bảng và biểu ñồ phụ trợ 49
Chương 4. ðặc ñiểm các thành tạo ñá kiềm và tổ hợp khoáng vật ñặc
tr
ưng của chúng ở vùng ðông Bắc

51

4.1.
ðặc ñiểm thạch học - ñịa hoá các thành tạo ñá kiềm ở vùng ðông
B
ắc
51
4.1.1. Kh
ối Bằng Phúc 51
4.1.2. Kh
ối Bằng Lũng 58
4.1.3. Kh
ối Pia Ma 66

4.1.4. S
ự phân bố nguyên tố trong các thành tạo ñá kiềm ở vùng
ðông Bắc
72

4.2.
ðặc ñiểm các khoáng vật ñặc trưng cho các thành tạo ñá kiềm ở
vùng
ðông Bắc
79

4.2.1. Khoáng v
ật tạo ñá trong các thành tạo ñá kiềm vùng ðông
B
ắc Việt Nam
80

4.2.2. Khoáng v
ật phụ trong các thành tạo ñá kiềm vùng ðông Bắc
Vi
ệt Nam
104
Ch
ương 5. ðiều kiện hóa - lí, nguồn gốc hình thành các thành tạo ñá
ki
ềm vùng ðông Bắc
116
5.1. ðặc ñiểm các thành tạo ñá kiềm vùng ðông Bắc 116

5.2.
ðiều kiện kết tinh và nguồn gốc của các thành tạo ñá kiềm vùng
ðông Bắc
117
5.2.1.
ðiều kiện nhiệt ñộng học các quá trình kết tinh 117
5.2.2. Quá trình hình thành các thành t
ạo ñá kiềm 127
K
ết luận
131
Danh m
ục công trình khoa học của tác giả liên quan ñến luận án
132
Tài li
ệu tham khảo
133

Ph
ụ lục
144



v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

- %tl: % trọng lượng
- Σalk: t
ổng kiềm Σ(Na + K)
- A/CNK = Al
2
O
3
/ (CaO + Na
2
O + K
2
O)
- A/NK = Al
2
O
3
/ (Na
2
O + K
2

O)
- AI: ch
ỉ số kiềm AI = (Na
2
O + K
2
O)/Al
2
O
3

- Amf (Am): amphibol
- Bi: biotit
- Calc: calcit
- Cpx: pyroxen m
ột nghiêng
- Crn: cancrinit
- DI: Ch
ỉ số phân dị (Differentiation Index) DI = Q + Or + Al + Ne + Lc
- Fk: feldspar kali
- Foid: feldspathoid
- HREE: nguyên t
ố ñất hiếm nặng
- Kd: Hệ số phân bố của nguyên tố (trong khoáng vật hoặc trong ñá)
- LREE: nguyên t
ố ñất hiếm nhẹ
- Ne: nephelin
- Opx: pyroxen thoi
- Pl: plagioclas
- ppm: ph

ần triệu (part per million)
- Px: Pyroxen
- Q: th
ạch anh
- QAPF: thạch anh - feldspar kali - plagioclas - feldspathoid
- REE: nguyên t
ố ñất hiếm
- Sph: sphen (titanit)
- TB: trung bình
- X
Ca
=Ca/(Ca+Mg+Mn+Fe);X
Mg
=Mg/(Ca+Mg+Mn+Fe);X
Fe
=Fe/(Ca+Mg+Mn+Fe)



vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

Số
b
ảng

Tên bảng Trang

1 3.1 Phân loại các ñá magma kiềm theo thành phần khoáng vật modal 27
2 3.2
Các lo
ạt magma ñặc trưng hình thành và tồn tại trong các bối cảnh
kiến tạo
38
3 4.1
Thành ph
ần hóa học các nguyên tố chính (%tl) và nguyên tố hiếm
v
ết (ppm) của các ñá kiềm khối Bằng Phúc
55
4 4.2
Thành ph
ần hóa học các nguyên tố chính (%tl) và nguyên tố hiếm
v
ết (ppm) của các ñá kiềm khối Bằng Lũng
63
5 4.3
Thành ph
ần hóa học các nguyên tố chính (%tl) và nguyên tố hiếm
v
ết (ppm) của các ñá kiềm khối Pia Ma
69
6 4.4
T
ương quan giữa các nguyên tố tạo ñá chính và hiếm vết của các
thành t
ạo magma kiềm khối Bằng Phúc

74
7 4.5
T
ương quan giữa các nguyên tố tạo ñá chính và hiếm vết của các
thành t
ạo magma kiềm khối Pia Ma
75
8 4.6
T
ương quan giữa các nguyên tố tạo ñá chính và hiếm vết của các
thành t
ạo magma kiềm các khối (Bằng Phúc, Bằng Lũng và Pia
Ma)
76
9 4.7
Thành ph
ần hóa học của pyroxen trong các thành tạo kiềm khu vực
nghiên c
ứu và trong ñá ñối sánh
82
10

4.8
Thành ph
ần hóa học các nguyên tố vi lượng trong pyroxen, ñá chứa
và h
ệ số phân bố các nguyên tố
87
11

4.9
Thành ph
ần hóa học của amphibol trong các thành tạo kiềm khu
vực nghiên cứu và trong ñá ñối sánh
90
12

4.10

Thành phần hóa học của feldspathoid trong các thành tạo kiềm khu
v
ực nghiên cứu và trong ñá ñối sánh
95
13

4.11

Thành phần hóa học của feldspar trong các thành tạo kiềm khu vực
nghiên c
ứu và trong ñá ñối sánh
98
14

4.12

Thành phần hóa học của biotit trong các thành t
ạo kiềm khu vực
nghiên cứu và trong ñá ñối sánh
102
15

4.13

Thành phần hóa học của granat trong các thành tạo kiềm khu vực
nghiên c
ứu
105
16

4.14

Thành phần hóa học các nguyên tố vi lượng trong granat, ñá chứa
và h
ệ số phân bố các nguyên tố
106

vii

17

4.15

Thành phần hóa học của sphen trong các thành tạo kiềm khu vực
nghiên cứu
109
18

4.16

Thành phần hóa học của apatit trong các thành tạo kiềm khu vực

nghiên c
ứu
112
19

4.17

Thành phần hóa học các nguyên tố vi lượng trong apatit, ñá chứa v
à
hệ số phân bố các nguyên tố
113
20

4.18

Thành phần hóa học các nguyên tố vi lượng trong calcit, ñá chứa v
à
hệ số phân bố các nguyên tố
115

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ

TT

Số
hình
Tên hình v
ẽ Trang

1 2.1 Sơ ñồ ñịa chất vùng nghiên cứu 12
2 2.2 S
ơ ñồ những ñơn vị cấu trúc chủ yếu có các thành tạo siêu mafic
- mafic ki
ềm và các ñá kiềm liên quan khu vực ðông Bắc (Theo
A.E. Dovjicov, 1965)
19
3 3.1 Bi
ểu ñồ tam giác kép (QAPF) phân loại gọi tên các ñá xâm nhập
d
ựa vào thành phần khoáng vật modal (Q: thạch anh; A: feldspar
kali; P: plagioclas, F: feldspathoid) (Streckeisen, 1978)
26
4 3.2 Bi
ểu ñồ TAS phân chia các ñá magma (Le Bas et al, 1989) 29
5 3.3 Biểu ñồ phân chia kiểu kiềm cho các ñá kiềm trên cơ sở xét
t
ương quan K
2
O - Na
2
O (theo Ephremova, 1965)
29
6 3.4 Biểu ñồ phân loại gọi tên các ñá phun trào và xâm nhập dựa vào
t
ương quan SiO
2
- Σ(Na
2

O+K
2
O) theo Cox et al, 1979 cùng
ñường phân chia hai loạt kiềm và á kiềm của Miyashiro (1978)
30
7 3.5 Cấu trúc khoáng vật nephelin 31
8 3.6
C
ấu trúc khoáng vật pyroxen theo trục z
33
9 3.7 C
ấu trúc khoáng vật amphibol 35
10

3.8 Biểu ñồ phân loại các khoáng vật trong phụ nhóm hornblend 35
11

3.9 Cấu trúc khoáng vật nhóm feldspar 36
12

3.10 Biểu ñồ nghiên cứu ñặc ñiểm nóng chảy từng phần của nguồn
giàu lerzolit (theo th
ực nghiệm của Jaques & Green, 1980)
41
13

3.11 Tương quan ñường pha lỏng Manti (0,1% H
2
O) với sự phân bố
c

ủa nhiệt ñộ trong manti, với mức ñộ nóng chảy từng phần của
pyrolit và v
ới bản chất các magma ñược thành tạo (A.E. Ring
Wood, 1975)
42
14

4.1 Sơ ñồ ñịa chất khối Bằng Phúc 51
15

4.2 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong jacupirangit kh
ối Bằng Phúc
52
16

4.3 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong ijolit khối Bằng Phúc
52

ix
17

4.4 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong melteigit kh
ối Bằng Phúc
53
18

4.5 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính

trong syenit nephelin kh
ối Bằng Phúc
53
19

4.6 Biểu ñồ phân loại các ñá kiềm (theo Cox, 1979) với ñường phân
chia lo
ạt kiềm và á kiềm (theo Miyashiro, 1978) cho các ñá khối
B
ằng Phúc theo thành phần hóa học các nguyên tố chính
54
20

4.7 Phân chia các kiểu kiềm (theo Ephremova, 1965) cho các ñá khối
B
ằng Phúc
54
21

4.8 Biểu ñồ tương quan (CaO + Fe
2
O
3
) - (MgO + FeO) phân biệt các
ñá siêu mafic - mafic ki
ềm với các ñá syenit kiềm (nephelin) khối
Bằng Phúc (theo Nockolds, 1954)
56
22

4.9 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố ñất hiếm chuẩn hóa với chondrit
c
ủa các thành tạo kiềm khối Bằng Phúc (Rees - Sun and McD,
1989 - Chondrit)
58
23

4.10 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố hiếm vết chuẩn hóa với manti
nguyên th
ủy của các thành tạo kiềm khối Bằng Lũng (Rees - Sun
and McD, 1989 - PM Primitive Mantle)
58
24

4.11 Sơ ñồ ñịa chất khối Bằng Lũng 58
25

4.12 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong jacupirangit kh
ối Bằng Lũng
60
26

4.13 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong ijolit kh
ối Bằng Lũng
60
27

4.14 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính

trong melteigit kh
ối Bằng Lũng
61
28

4.15 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong syenit ki
ềm khối Bằng Lũng
61
29

4.16 Biểu ñồ phân loại các ñá kiềm (theo Cox, 1979) với ñường phân
chia lo
ạt kiềm và á kiềm (theo Miyashiro, 1978) cho các ñá khối
B
ằng Lũng theo thành phần hóa học các nguyên tố chính
62
30

4.17 Phân chia các kiểu kiềm (theo Ephremova, 1965) cho các ñá khối
B
ằng Lũng
62
31

4.18 Biểu ñồ tương quan (CaO + Fe
2
O
3
) - (MgO + FeO) phân biệt các

ñá siêu mafic - mafic kiềm với các ñá syenit ki
ềm (nephelin) khối
64

x
Bằng Lũng (theo Nockolds, 1954)
32

4.19 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố ñất hiếm chuẩn hóa với chondrit
c
ủa các thành tạo kiềm khối Bằng Lũng (Rees - Sun and McD,
1989 - Chondrit)
65
33

4.20 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố hiếm vết chuẩn hóa với manti
nguyên th
ủy của các thành tạo kiềm khối Bằng Lũng (Rees - Sun
and McD, 1989 - PM Primitive Mantle)
65
34

4.21 Sơ ñồ ñịa chất khối Pia Ma 66
35

4.22 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong ijolit kh
ối Pia Ma
67
36

4.23 Biểu ñồ phân bố hàm lượng modal các khoáng vật tạo ñá chính
trong syenit ki
ềm khối Pia Ma
67
37

4.24 Biểu ñồ phân loại các ñá kiềm (theo Cox, 1979) với ñường phân
chia lo
ạt kiềm và á kiềm (theo Miyashiro, 1978) cho các ñá khối
Pia Ma theo thành ph
ần hóa học các nguyên tố chính
68
38

4.25 Phân chia các kiểu kiềm (theo Ephremova, 1965) cho các ñá khối
Pia Ma
68
39

4.26 Biểu ñồ tương quan (CaO + Fe
2
O
3
) - (MgO + FeO) phân biệt các
ñá siêu mafic - mafic ki
ềm với các ñá syenit kiềm (nephelin) khối
Pia Ma (theo Nockolds, 1954)
70
40

4.27 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố ñất hiếm chuẩn hóa với chondrit
c
ủa các thành tạo kiềm khối Pia Ma (Rees - Sun and McD, 1989 -
Chondrit)
72
41

4.28 Biểu ñồ phân bố các nguyên tố hiếm vết chuẩn hóa với manti
nguyên th
ủy của các thành tạo kiềm khối Pia Ma (Rees - Sun and
McD, 1989 - PM Primitive Mantle)
72
42

4.29 Tương quan của SiO
2
với một số nguyên tố không tương thích
(Rb, Ta, Nb)
73
43

4.30 Tương quan của FeO với một số nguyên tố không tương thích
(Rb, Ta, Nb)
77
44

4.31 Tương quan của các nguyên tố trong các ñá kiềm khu vực nghiên
c
ứu

78
45

4.32 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của pyroxen một
nghiêng trong ñá ijolit (a) và melteigit (b) khu vực nghiên cứu
81

xi
46

4.33 Vị trí thành phần pyroxen trong biểu ñồ ba hợp phần MgO-CaO-
FeO
81
47

4.34 Thành phần pyroxen trong tọa ñộ SiO
2
- Al
2
O
3
(Theo Kushiro.I.,
1960)
81
48

4.35 Tương quan giữa Al
2
O
3

- TiO
2
của pyroxen khu vực nghiên cứu 84
49

4.36 Tương quan giữa FeO - MnO của pyroxen khu vực nghiên cứu 84
50

4.37 Tương quan giữa MgO với các oxit của pyroxen ở vùng nghiên
c
ứu
85
51

4.38 Biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong pyroxen theo các loại
ñá chứa (từ siêu mafic, mafic ñến syenit kiềm) và ñá ñối sánh
86
52

4.39 ðối sánh sự phân bố nguyên tố vi lượng trong pyroxen - ñá chứa
khoáng v
ật với phân bố nguyên tố vết trong pyroxen một nghi
êng
- dung thể có thành phần basic
88
53

4.40 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của amphibol
trong
ñá ijolit (a) và jacupirangit (b) khu vực nghiên cứu

91
54

4.41 Phân loại amphibol khu vực nghiên cứu 91
4.42 T
ương quan giữa MgO với các oxit của amphibol ở vùng nghiên
c
ứu
92
55

4.43 Biểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong amphibol theo
các lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic, mafic ñến syenit kiềm) ở vùng
ðông Bắc Việt Nam
93
56

4.44
Bi
ểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong feldspathoid
theo các lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic, mafic ñến syenit kiềm) và
ñá ñối sánh
96
57

4.45 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của feldspar kali
trong
ñá ijolit (a) và jacupirangit (b) khu vực nghiên cứu

97
58

4.46 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của plagioclas
baz
ơ trong ñá melteigit (a) và ijolit (b) khu vực nghiên cứu
97
59

4.47 Biểu ñồ gọi tên feldspar 99
60

4.48 Tương quan giữa Al
2
O
3
với các oxit của plagioclas ở vùng
nghiên c
ứu
99
61

4.49 Biểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong plagioclas
theo các lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic, mafic ñến syenit kiềm) và
100

xii
ñối sánh
62

4.50 Biểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong feldspar kiềm
theo các lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic, mafic ñến syenit kiềm) và
ñối sánh.
101
63

4.51 Biểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong biotit theo các
lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic - mafic kiềm ñến syenit kiềm) và ñối
sánh
103
64

4.52
T
ương quan giữa các oxit của biotit ở vùng nghiên cứu
103
65

4.53
Bi
ểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của granat trong
ñá ijolit khu vực nghiên cứu
104
66

4.54
Bi

ểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên t
ố trong granat theo các
loại ñá chứa (từ siêu mafic - mafic kiềm ñến syenit kiềm)
106
67

4.55 Phân bố các nguyên tố hiếm vết trong granat của ñá siêu mafic
ki
ềm khu vực nghiên cứu
107
68

4.56 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của sphen
(titanit) trong
ñá melteigit (a) và jacupirangit (b) khu vực nghiên
c
ứu
108
69

4.57 Biểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên t
ố trong sphen theo các
loại ñá chứa (từ siêu mafic - mafic kiềm ñến syenit kiềm)
110
70

4.58 Biểu ñồ phổ nguyên tố theo phương pháp SEM của apatit trong
ñá ijolit khu vực nghiên cứu
111
66

4.59
Bi
ểu ñồ biến thiên hàm lượng các nguyên tố trong apatit theo các
lo
ại ñá chứa (từ siêu mafic - mafic kiềm ñến syenit kiềm)
112
69

4.60 Phân bố các nguyên tố hiếm vết trong apatit của ñá siêu mafic
ki
ềm khu vực nghiên cứu
113
70

4.61 Phân bố các nguyên tố hiếm vết trong calcit của ñá siêu mafic
ki
ềm khu vực nghiên cứu
114
71

5.1 Biểu ñồ nhiệt áp của pyroxen một nghiêng và amphibol theo chỉ
s
ố Mg trong các thành tạo siêu mafic - mafic kiềm khu vực
nghiên c
ứu (theo L.L.Pertruc, 2005)
119
72

5.2 Biểu ñồ nhiệt áp của pyroxen một nghiêng và amphibol theo chỉ

s
ố Ca trong các thành tạo siêu mafic - mafic kiềm khu vực nghi
ên
cứu (theo L.L.Pertruc, 2005)
120

xiii

73

5.3 Biểu ñồ nhiệt áp của pyroxen một nghiêng và biotit theo chỉ số
Mg trong các thành t
ạo siêu mafic - mafic kiềm khu vực nghiên
c
ứu (theo L.L.Pertruc, 2005)
121
74

5.4 Biểu ñồ nhiệt áp của amphibol và plagioclas theo chỉ số Ca trong
các thành t
ạo siêu mafic - mafic kiềm khu vực nghiên cứu (theo
L.L.Pertruc, 2005)
122
75

5.5 Mô hình lý thuyết biến thiên nồng ñộ nguyên tố vết trong quá
trình nóng ch
ảy và kết tinh (A. Nóng chảy cân bằng theo mẻ; B.
Nóng ch
ảy phân ñoạn Rayleigh) (theo Wood & Frase, 1976)

124
76

5.6
Bi
ểu ñồ ña áp O’Hara (1968) (Chiếu từ CMS
2
(diopsid) xuống
m
ặt C
3
A - S - M) ñối với các thành tạo siêu mafic - mafic kiềm
khu v
ực nghiên cứu (A. Bằng Phúc; B. Bằng Lũng; C. Pia Ma)
126
77

5.7 Biểu ñồ tương quan giữa pha lỏng manti (0,1% H
2
O) với sự phân
b
ố của nhiệt ñộ trong manti, mức ñộ nóng chảy từng phần của
pyrolit và v
ới thành phần các magma ñược thành tạo áp dụng cho
khu v
ực nghiên cứu (A.E.Ring Wood, 1975) (,,  nhiệt ñộ,
ñộ sâu, thành phần và nguồn gốc ñá siêu mafic - mafic kiềm
ðông Bắc)
127
78

5.8 Biểu ñồ cành cây phân loại các thành tạo siêu mafic - mafic kiềm
và syenit ki
ềm, syenit nephelin của các khối magma ở v
ùng ðông
Bắc
130

















xiv
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

TT

Số phụ

l
ục
Tên ph
ụ lục Trang

1 4.1 Thành phần khoáng vật modal của các thành tạo ñá kiềm khối
B
ằng Phúc
143
2 4.2 Thành phần hóa học (%tl) của các ñá kiềm khối Bằng Phúc 145
3 4.3 Thành phần hóa học các nguyên tố hiếm vết (ppm) của các ñá
ki
ềm khối Bằng Phúc
149
4 4.4 Thành phần khoáng vật modal các thành tạo ñá kiềm khối Bằng
L
ũng
151
5 4.5 Thành phần hóa học (%tl) các thành tạo ñá kiềm khối Bằng
L
ũng
153
6 4.6 Thành ph
ần khoáng vật modal các thành tạo ñá kiềm khối Pia
Ma
155
7 4.7 Thành ph
ần hóa học (%tl) các thành tạo ñá kiềm khối Pia Ma 157
8 4.8 Thành phần hóa học nhóm nguyên tố hiếm vết (ppm) các thành
t

ạo ñá kiềm khối Pia Ma
159
9 4.9 Thành phần hóa học (%tl) của pyroxen trong các thành tạo ñá
ki
ềm khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
161
10

4.10 Thành phần hóa học (%tl) của amphibol trong các thành tạo ñá
ki
ềm khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
165
11

4.11 Thành phần hóa học (%tl) của feldspathoid trong các thành tạo
ñá kiềm khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
167
12

4.12 Thành phần hóa học (%tl) của feldspar (plagioclas) trong các
thành t
ạo ñá kiềm khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
168
13

4.13 Thành phần hóa học (%tl) của feldspar (feldspar-K) trong các
thành t
ạo ñá kiềm khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
170
14

4.14 Thành phần hóa học (%tl) của biotit trong các thành tạo ñá ki
ềm
khu vực nghiên cứu và các ñá ñối sánh
171
15

5.1 Tính toán hàm lượng các nguyên tố vết theo mô hình nóng chảy
t
ừng phần (NewMelt - NEWPET (C) 1987 - 1992, MUN Earth
Science / CERR)
172


1

MỞ ðẦU
Các ñá magma kiềm bao gồm các nhóm ñá kiềm có thành phần từ mafic -
siêu mafic
ñến trung tính và acid kiềm. Chúng xuất hiện dưới dạng các xâm nhập,
phun trào và xâm nh
ập nông hay á phun trào. Mặc dù, các ñá kiềm chỉ chiếm một
ph
ần rất nhỏ bé trong toàn bộ các ñá magma trong vỏ trái ñất, nhưng chúng lại có
ñặc trưng riêng về tổ hợp các khoáng vật cộng sinh và bối cảnh ñịa chất thành tạo.
H
ơn thế nữa, các thành tạo ñá kiềm cho ñến nay còn có vai trò rất lớn trong lĩnh vực
kinh t
ế ñịa chất khoáng sản.
B

ằng những tiến bộ khoa học kỹ thuật, cùng với sự kế thừa các học thuyết
ki
ến tạo hiện ñại ñã cho phép các nhà ñịa chất giải quyết và nghiên cứu một cách
chi ti
ết các ñối tượng ñịa chất nói chung và ñá kiềm nói riêng nhằm tìm ra những
ñặc ñiểm ñặc trưng về thành phần vật chất, nguồn gốc, quá trình hình thành và các
khoáng s
ản quý hiếm liên quan.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI
Các thành t
ạo ñá kiềm chiếm một lượng không lớn ở Việt Nam, phân bố chủ
y
ếu ở miền Bắc, từ lâu ñã ñược các nhà ñịa chất trong và ngoài nước ñề cập ñến
trong nh
ững công trình ño vẽ ñịa chất và nghiên cứu thạch luận. Trước ñây các ñá
ki
ềm thường ñược ñề cập ñến dưới góc ñộ mô tả thạch học thuần túy và phân chia
thành các ph
ức hệ magma.
Nh
ững năm gần ñây, nhiều thành tạo magma kiềm mới ñược phát hiện, trong
ñó có các thành tạo mafic - siêu mafic kiềm ở vùng ðông Bắc Việt Nam (Nguyễn
Trung Chí và nnk, 2003). Cùng v
ới sự phát triển của các phương pháp nghiên cứu
ñịa chất hiện ñại, các ñá kiềm ñã ñược nghiên cứu chi tiết hơn về thạch học, ñịa hóa
và ngu
ồn gốc cũng như bối cảnh kiến tạo hình thành. Tuy nhiên, những ñặc ñiểm về
thành ph
ần hóa học, tinh thể học của các khoáng vật ñặc trưng cho các thành tạo ñá
ki

ềm vẫn chưa ñược nghiên cứu chi tiết.
ðể làm sáng tỏ hơn về ñiều kiện hình thành của các ñá magma kiềm vùng
ðông Bắc Việt Nam, trong ñó có các thành tạo mafic - siêu mafic kiềm mới ñược
phát hi
ện, việc nghiên cứu ñặc ñiểm ñịa hóa và khoáng vật học, ñiều kiện thành tạo
và ngu
ồn gốc của chúng là rất cần thiết, ñáp ứng ñược yêu cầu phát triển hội nhập
c
ủa ñất nước trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng ñịa chất - khoáng vật học.

2

MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN
Luận án tập trung nghiên cứu ñặc ñiểm ñịa hóa và xác ñịnh tổ hợp khoáng vật
ñặc trưng cho các ñá magma kiềm ở vùng ðông Bắc, ñồng thời nghiên cứu ñiều
ki
ện kết tinh và nguồn gốc thành tạo của chúng. Với mục tiêu trên, luận án sẽ giải
quy
ết những vấn ñề sau:
1. Nghiên c
ứu ñặc ñiểm ñịa chất, thành phần thạch học các thành tạo magma
ki
ềm ở vùng nghiên cứu theo phân loại quốc tế, ñồng thời xác ñịnh tổ hợp
khoáng v
ật ñặc trưng của chúng.
2. Xác l
ập mối quan hệ giữa các ñặc ñiểm khoáng vật - ñịa hóa - thạch học
trong các thành t
ạo magma kiềm ở vùng ðông Bắc.
3.

ðối sánh ñặc ñiểm ñịa hóa - khoáng vật học của tổ hợp khoáng vật ñặc trưng
trong
ñối tượng nghiên cứu với các thành tạo magma khác, từ ñó tìm ra ñặc
ñiểm nổi bật của các thành tạo magma kiềm vùng ðông Bắc Việt Nam.
4. Xác
ñịnh ñiều kiện kết tinh và nguồn gốc của các thành tạo magma kiềm ở
vùng
ðông Bắc Việt Nam trên cơ sở phân tích các quá trình nhiệt ñộng và
các ph
ương pháp nhiệt ñộng học.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN
Với các mục ñích và nhiệm vụ trên, luận án mang những ý nghĩa khoa học
và giá tr
ị thực tiễn sau:
- Góp ph
ần chi tiết hóa phân loại các thành tạo magma kiềm trong hệ thống
các
ñá magma của Việt Nam dựa vào tổ hợp khoáng vật ñặc trưng.
- Góp ph
ần làm sáng tỏ nguồn gốc và ñiều kiện hình thành các thành tạo
magma ki
ềm trong lịch sử hoạt ñộng magma của vùng ðông Bắc Việt Nam.
- Góp ph
ần tạo tiền ñề cho việc tìm kiếm các khoáng sản liên quan với các
thành t
ạo magma kiềm ở vùng ðông Bắc Việt Nam.
NHỮNG ðIỂM MỚI CHỦ YẾU CỦA LUẬN ÁN
Với ñối tượng nghiên cứu của luận án là các thành tạo magma kiềm và các
khoáng v
ật ñặc trưng của chúng ở vùng ðông Bắc Việt Nam, luận án có những

ñiểm mới sau:

3

1. Ở vùng ðông Bắc Việt Nam, xác lập ñược tổ hợp khoáng vật ñặc trưng cho
các
ñá mafic - siêu mafic kiềm gồm: augit - Ti + diopsid + nephelin + apatit
+ sphen + calcit + grosular; các
ñá syenit kiềm và syenit nephelin gồm:
aegirin - augit + hastingsit + nephelin + feldspar - K + apatit.
2. D
ựa vào các phương pháp nhiệt ñộng học, ñiều kiện kết tinh của tổ hợp cộng
sinh khoáng v
ật trong các thành tạo mafic - siêu mafic kiềm ñược xác ñịnh ở
T = 800 - 1200
0
C và P < 15 kbar.
3. Xác
ñịnh ñược dung thể magma kiềm cao nhôm ban ñầu ñể kết tinh phân dị
nên các
ñá kiềm vùng ðông Bắc Việt Nam ñược hình thành do quá trình
nóng ch
ảy từng phần manti trên (peridotit granat) với tỉ lệ nóng chảy < 5%.
NHỮNG LUẬN ðIỂM BẢO VỆ
1. Luận ñiểm 1: Các khối xâm nhập kiềm Bằng Phúc, Bằng Lũng và Pia Ma
trong
ñới cấu trúc Lô Gâm ở vùng ðông Bắc Việt Nam ñều ñược cấu thành từ:
- Các
ñá mafic - siêu mafic kiềm (gồm loạt ijolit (ijolit, melteigit),
jacupirangit, theralit)

ñược ñặc trưng bởi tổ hợp khoáng vật Ti - augit +
diopsid + nephelin + apatit + sphen + calcit + grosular

- Các ñá syenit nephelin và syenit kiềm ñược ñặc trưng bởi tổ hợp khoáng
v
ật aegirin - augit + hastingsit + nephelin + feldspar - K + apatit.
2. Luận ñiểm 2: Các ñá magma kiềm ở vùng ðông Bắc Việt Nam thuộc kiểu
ki
ềm Na có ñặc trưng ∑(REE+Y) thấp với tỉ lệ LREE/HREE ~ 3 lần. Các
nguyên tố ñất hiếm tập trung chủ yếu trong các khoáng vật granat và apatit.
M
ức ñộ hỗn nhiễm vật liệu vỏ tăng dần trong quá trình tiêm nhập vào vỏ của
dung th
ể magma nguyên sinh.
3. Lu
ận ñiểm 3: Các ñá magma kiềm ở vùng ðông Bắc ñược thành tạo trong quá
trình ti
ến hóa của dung thể magma basalt kiềm cao nhôm xuất phát từ manti
(peridotit granat) do nóng ch
ảy từng phần với tỉ lệ nóng chảy < 5% ở ñiều kiện
T = 800 - 1200
0
C và P < 15 kbar.
CƠ SỞ TÀI LIỆU CỦA LUẬN ÁN
Luận án ñược xây dựng trên cở sở các tài liệu mà nghiên cứu sinh thu thập
và tr
ực tiếp thực hiện, bao gồm:

4

(1) Các ñề tài, ñề án các cấp mà NCS trực tiếp tham gia:
a.
ðề tài cấp bộ “Nghiên cứu thạch luận và sinh khoáng các thành tạo
magma ki
ềm miền Bắc Việt Nam” do TS. Nguyễn Trung Chí làm chủ
nhi
ệm (1999 - 2003) thuộc Viện Nghiên cứu ðịa chất và Khoáng sản, Bộ
Tài nguyên và Môi tr
ường.
b.
ðề tài NCKHCB “Khoáng vật quý hiếm trong vỏ phong hóa trên ñá
magma mafic - siêu mafic
ở Việt Nam” do PGS.TS. ðỗ Thị Vân Thanh
làm ch
ủ nhiệm (2000 - 2003).
c.
ðề tài NCKHCB “ðặc ñiểm khoáng vật của ñá magma mafic - siêu mafic
và khoáng s
ản liên quan của tổ hợp ophiolit ñới Sông Mã” do PGS.TS. ðỗ
Th
ị Vân Thanh làm chủ nhiệm (2003 - 2005).
(2) Các k
ết quả, số liệu phân tích và mẫu thu thập ñược NCS thực hiện bao gồm:
- 200 lát m
ỏng thạch học
- 85 m
ẫu phân tích hóa silicat
- 50 m
ẫu nhiễu xạ tia X
- 210 m

ẫu phân tích microzond
- 90 m
ẫu huỳnh quang tia X
- 40 m
ẫu kích hoạt neutron
- 35 m
ẫu quang phổ plasma (10 chỉ tiêu)
- 30 m
ẫu quang phổ hấp thụ nguyên tử
Các phân tích trên
ñược thực hiện tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm ðịa
ch
ất Hà Nội - Cục ðịa chất và Khoáng sản Việt Nam; Viện nghiên cứu ðịa chất và
Khoáng s
ản; Viện nghiên cứu hạt nhân ðà Lạt, Trung tâm kỹ thuật hạt nhân thành
ph
ố Hồ Chí Minh; Trường ðại học Khoa học Tự nhiên - ðại học Quốc gia Hà Nội;
Tr
ường ðại học Tổng hợp Greifswald - Cộng hòa Liên bang ðức.
(3) K
ết quả một số báo cáo tổng kết của các ñề tài, ñề án do nghiên cứu sinh thu
th
ập và xử lý

5

- Báo cáo tổng kết ñề tài hợp tác theo nghị ñịnh thư “Hoạt ñộng magma nội
m
ảng lãnh thổ Việt Nam và khoáng sản liên quan” của bộ Khoa học và
Công ngh

ệ do TS. Trần Trọng Hòa chủ nhiệm.
(4) Các tài li
ệu tham khảo trong và ngoài nước liên quan ñến nội dung luận án.
L
ỜI CẢM ƠN
Nghiên c
ứu sinh xin bày tỏ sự biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy hướng
d
ẫn khoa học - PGS.TS. ðỗ Thị Vân Thanh, người ñã tạo dựng nhiều ý tưởng cho
lu
ận án này cũng như luôn sẵn lòng hướng dẫn, giúp ñỡ và ñộng viên nghiên cứu
sinh. Nghiên c
ứu sinh cũng xin gửi tới thầy hướng dẫn khoa học - PGS.TS. Nguyễn
Ng
ọc Trường lời cảm ơn chân thành về những kiến thức thầy ñã mang lại trong suốt
th
ời gian hoàn thành luận án.
Nghiên c
ứu sinh trân trọng cảm ơn Khoa ðịa chất, trường ðại học Khoa học
T
ự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội, nơi nghiên cứu sinh hoàn thành luận án.
Nghiên c
ứu sinh cũng xin trân trọng cảm ơn Phòng Sau ðại học, Trường ðHKHTN
ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi.
V
ề hỗ trợ tài chính giúp nghiên cứu hoàn thành, nghiên cứu sinh bày tỏ sự
c
ảm ơn tới Ban Giám ñốc ðại học Quốc gia Hà Nội, Ban giám hiệu Trường ðại học
Khoa h
ọc Tự nhiên, Hội ðịa hóa Việt Nam.

ðể hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh cũng ñã nhận ñược những ý kiến
khoa h
ọc quí báu của nhiều nhà khoa học. Nghiên cứu sinh cảm kích trước sự giúp
ñỡ của GS.TSKH. ðặng Trung Thuận, GS.TSKH. Phan Trường Thị, TS. Nguyễn
Trung Chí, TS. Tr
ần Trọng Hòa.
Lu
ận án sẽ không thể hoàn thành nếu thiếu sự hỗ trợ của các ñề tài, các cơ
quan khoa h
ọc trong và ngoài nước. Nghiên cứu sinh xin ñược cảm ơn tập thể tác
gi
ả và chủ nhiệm các ñề tài “Nghiên cứu thạch luận và sinh khoáng các thành tạo
magma ki
ềm miền Bắc Việt Nam”; “Hoạt ñộng magma nội mảng lãnh thổ Việt Nam
và khoáng s
ản liên quan”. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Phòng Thạch luận và Phòng
Khoáng v
ật, Viện Nghiên cứu ðịa chất và Khoáng sản; Phòng Magma - Viện ðịa
ch
ất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Viện ðịa lý - ðịa chất, trường ðại
h
ọc Tổng hợp Greifswald, Cộng hòa liên bang ðức.
Nghiên c
ứu sinh cũng nhận ñược sự giúp ñỡ và những thảo luận khoa học

6

của GS.TS. Trần Nghi, PGS.TS ðặng Mai, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Khôi, PGS.TS.
Chu V
ăn Ngợi, TS. Nguyễn Văn Vượng, TS. Vũ Văn Tích, ThS. Nguyễn Thị Minh

Thuy
ết (khoa ðịa chất, trường ðại học Khoa học Tự nhiên), TS. Ngô Thị Phượng,
PGS.TSKH. Tr
ần Quốc Hùng, TS. Trần Tuấn Anh, TS. Vũ Văn Vấn, TS. Lê Thị
Lài (vi
ện ðịa chất, viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), PGS.TSKH. Dương
ðức Kiêm, PGS.TS. Bùi Minh Tâm, TS. ðặng Văn Can, TS. Nguyễn Thị Bích
Th
ủy, KS. Phạm Bình (viện Nghiên cứu ðịa chất và Khoáng sản), PGS.TS. ðỗ
ðình Toát, PGS.TS. Phạm Văn Trường (Trường ðại học Mỏ - ðịa chất),
GS.TSKH. J.Kasbohm (vi
ện ðịa lý - ðịa chất, trường ðại học Tổng hợp
Greifswald, c
ộng hòa liên bang ðức), nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn.
Cu
ối cùng, nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn gia ñình, bạn bè và các ñồng
nghi
ệp, những người ñã luôn ở bên cạnh, yêu quí và ñộng viên trong suốt một thời
gian dài h
ọc tập và hoàn thành luận án này.



7

CHƯƠNG 1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ðỊA CHẤT VÀ MAGMA KIỀM
Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Vùng nghiên cứu có vị trí cấu trúc và lịch sử phát triển ñịa chất rất ñặc biệt
trong bình

ñồ cấu trúc lãnh thổ Việt Nam và ðông Nam Châu Á ñã ñược nhiều nhà
ñịa chất trong, ngoài nước nghiên cứu từ lâu và ñến nay vẫn còn nhiều vấn ñề cần
ph
ải tiếp tục tranh luận và làm sáng tỏ. Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu nghiên cứu
ñã có, có thể khái quát về lịch sử nghiên cứu ñịa chất khu vực và magma kiềm ở
mi
ền Bắc Việt Nam như sau:
ðịa chất Việt Nam ñược các nhà ñịa chất Pháp nghiên cứu lần ñầu tiên từ
nh
ững thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 19 trong công cuộc nghiên cứu ðông Dương.
Các công trình th
ời bấy giờ chỉ phác thảo một cách sơ lược về cấu tạo ñịa chất khu
v
ực như “Bản ñồ ðịa chất ðông Dương” tỷ lệ 1:4.000.000 của Fuchs (1882). Tuy
nhiên sang
ñến ñầu thế kỷ 20, các nhà ñịa chất Pháp ñã ñẩy mạnh việc nghiên cứu
ñịa chất ðông Dương trong việc thực hiện chính sách khai thác thuộc ñịa về tài
nguyên khoáng s
ản của chủ nghĩa thực dân. Các công trình nghiên cứu chuyên ñề
và t
ổng hợp về ñịa tầng ðông Dương của Deprat (1912), Jacob (1921) ñã phản ánh
ñược rõ nét các cấu trúc ñịa chất vùng Bắc Trung Bộ ñến hạ lưu Sông ðà. Trong
công trình nghiên c
ứu ñịa chất ðông Bắc Bắc Bộ (kèm theo bản ñồ ñịa chất
1:3.000.000), Bourret (1922)
ñã mô tả tương ñối chi tiết ñịa tầng khu vực và các yếu
t
ố ñịa chất, ñồng thời lần ñầu tiên các ñá syenytogneis nephelin - hastingsit ñược
phát hi
ện mô tả ở vùng núi Pia Ma (Tây bắc Bắc Kạn) bản ñồ ñịa chất Tây bắc Bắc

B
ộ và thượng Lào của Fromaget (1937-1952) tỷ lệ 1:500.000. Bản ñồ ñịa chất Tây
b
ắc Bắc Bộ và thượng Lào của Fromaget (1937-1952) tỷ lệ 1:500.000 mang tính
t
ổng hợp tài liệu khu vực tương ñối hoàn thiện, trong ñó Fromaget ñã chia các thành
h
ệ ñịa chất theo vật liệu của "Loạt nền móng" và "Loạt ðông Dương - Himalaya",
v
ới quan niệm chủ ñạo vẫn là thuyết ñịa di và một số phân chia mới trong ñịa tầng
khu v
ực cũng như các yếu tố cấu trúc ñịa phương. Trong giai ñoạn này, các nhà ñịa
ch
ất Pháp không chú ý ñến việc nghiên cứu thạch học cũng như khoáng vật, tuy
nhiên
ñây cũng chính là lúc họ ñặt nền móng cho việc nghiên cứu các thành tạo
magma ki
ềm ở Việt Nam. Idding (1913) ñã mô tả lần ñầu tiên các khoáng vật
amphibol ki
ềm (afvedsonit) và pyroxen kiềm (aegirin) trong các ñá magma vùng
Phong Th
ổ - Lai Châu. Tiếp ñến, Lacroix lại ñề cập ñến một loại ñá dưới dạng các
ñai mạch có thành phần bazơ kiềm cắt syenit kiềm, granit kiềm ở Cocpia và Sin Cao
(Phong Th
ổ - Lai Châu) mà ông ñặt tên là cocit (Lacroix, 1933). Về cộng sinh
khoáng v
ật và thành phần hoá học, cocit là một biến loại ñá bazơ cao kiềm kali.
8

Trong chuyên khảo của mình về cocit, Lacroix ñã mô tả ñây là một ñá chứa leucite

và x
ếp chúng cùng với shonkinit, tinguait vào tổ hợp ñá xâm nhập kiềm có tuổi MZ,
ngoài ra ông còn mô t
ả các ñá absarokit dạng trachyt có thành phần gẫn gũi với loại
ñá này. Năm 1986, do có mối quan tâm về lamproit, Wagner và Velder ñã tiến hành
nghiên c
ứu bổ sung hai mẫu ñá "cocit" do Lacroix thu thập còn ñược lưu giữ ở Bảo
tàng thiên nhiên Pari và rút ra các nh
ận ñịnh về những ñiểm giống nhau và khác
nhau trong thành ph
ần của các khoáng vật tạo ñá giữa cocit và các ñá lamproit ñiển
hình. Trên c
ơ sở dữ liệu này, trong công trình tổng hợp về lamproit thế giới,
Mitchell và Begman
ñã xem cocit Tây Bắc Việt Nam là các ñá gần gũi với lamproit,
song có m
ột số dấu hiệu khác biệt và cần ñược nghiên cứu chi tiết hơn ở ngoài thực
ñịa. Các ông cho rằng, rất có thể ở Bắc Việt Nam có lamproit. Tuy nhiên, cũng cùng
nh
ững trích dẫn số liệu như trên của Wagner và Velder song Bogatikov và các cộng
s
ự (Bogatikov và nnk, 1991) lại coi cocit là những biến loại trung gian giữa lamproit
và leucitit. Hàng lo
ạt các ñá kiềm ñược mô tả như: ñá kiềm syenytogneis nephelin -
hastingsit
ở Pia Ma (Bourret, 1922 - 1924); các ñai mạch kiềm ở Sin Cao - ñông bắc
Lai Châu tiêm nh
ập vào các trầm tích Trias (Fromaget, 1933); ñá shonkinit và
syenit nephelin
ở Pin Chải - bắc Lai Châu…Cho ñến ngày nay, các số liệu phân tích

hóa h
ọc các ñá magma ở ðông Dương nói chung và ở Việt Nam nói riêng của các
nhà
ñịa chất Pháp vẫn còn nguyên giá trị sử dụng trong các nghiên cứu.

Trong công trình "Bản ñồ ñịa chất miền Bắc Việt Nam" tỷ lệ 1:500.000 (A.E.
Dovjicov và nnk 1960 - 1963), mi
ền Bắc Việt Nam ñược nghiên cứu ñầy ñủ về ñịa
t
ầng, magma và kiến tạo theo quan ñiểm ñới tướng ñá - cấu trúc. Khoảng 50 ñơn vị
ñịa tầng ñược xác lập, ñá magma ñược phân ñịnh thành 4 loạt ñá xâm nhập - trong
ñó các ñá magma kiềm ñược ño vẽ và xếp vào loạt Phan Si Pan - bao gồm các phức
h
ệ: Phu Sa Phin, ðèo Mây, Mường Hum - Pia Ma, Nậm Xe - Tam ðường, Yê Yên
Sun, Sông Chu - B
ản Chiềng, Pu Sam Cap, Chợ ðồn có tuổi tuyệt ñối tương ứng
v
ới Mesozoi muộn - Kainozoi. Hầu hết các ñá magma loạt Phan Si Pan ñược ñịnh vị
trong các
ñới cấu trúc Phan Si Pan, Sông Hồng, Sông ðà, võng Tú Lệ (Tây bắc Bắc
B
ộ), Phu Hoạt (Bắc Trung Bộ) ñới Lô - Gâm (ðông bắc Bắc Bộ). Ngoài ra còn có
các
ñá basalt olivin kiềm tuổi ðệ tứ ở Nghĩa ðàn, Phủ Quỳ (ñới Sầm Nưa), Vĩnh
Linh, C
ồn Cỏ (ñới Trường Sơn) Chúng là những tiền ñề cho các nghiên cứu ñịa
ch
ất magma kiềm và khoáng sản liên quan của Lê ðình Hữu (1963), Nguyễn ðức
Hân (1964), Nguy
ễn Văn Chiển và nnk (1973). Cũng trong thời kỳ này lần ñầu tiên

ñá carbonatit ñược Vlaxov. I.Ia (1960) mô tả khi tiến hành tìm kiếm thăm dò ñất
hi
ếm ở Bắc Nậm Xe, sau ñó là các nhà ñịa chất như Fedorenco và Trần Xuân
Th
ủy(1973) còn ño vẽ ñược các thân, các thể carbonatit ở tỷ lệ lớn.
Công tác
ño vẽ bản ñồ ñịa chất tỷ lệ 1:200.000 ở miền Bắc Việt Nam ñược
9

kế tiếp ngay sau ñó bởi Lê Duy Bách (1969); Nguyễn Xuân Bao (1969); Phạm ðình
Long (1968); Bùi Phú M
ỹ (1971); Nguyễn Vĩnh (1972); Nguyễn Kinh Quốc (1974);
Phan S
ơn (1974); Phạm Văn Quang - ðinh Minh Mộng (1976); Trần ðăng Tuyết
(1977) và
ñã có nhiều thành công trong việc phân chia ñịa tầng, magma, biến chất
và khoáng s
ản ở miền Bắc Việt Nam. Song song với việc ño vẽ 1:200.000, công tác
ño vẽ và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 ñược triển khai ở những vùng có triển
v
ọng về khoáng sản bởi Tạ Hoàng Tinh (1971); ðinh Minh Mộng (1973); Nguyễn
V
ăn ðễ (1975) Trong ñó, một số thành tạo magma kiềm ở miền Bắc Việt Nam ñã
ñược giới thiệu thông qua các bài báo của Bùi Phú Mỹ (1972), Nguyễn ðức Hân
(1972), Hu
ỳnh Trung và nnk (1973).
B
ản chất phức tạp của ñịa chất miền Bắc Việt Nam ñã ñược nhiều công trình
nghiên c
ứu chuyên sâu về ñịa tầng, magma, kiến tạo và sinh khoáng làm sáng tỏ

h
ơn thêm như công trình của Vũ Khúc, Bùi Phú Mỹ (1985) nghiên cứu về hệ Trias
ở Việt Nam; Trần ðức Lương (1975, 1977) về kiến tạo miền Bắc Việt Nam;
Nguy
ễn Xuân Tùng (1972, 1982, 1986) về magma - kiến tạo; Nguyễn Nghiêm
Minh và V
ũ Ngọc Hải (1987) về sinh khoáng; Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị và
nnk (1992) v
ề thành hệ ñịa chất và ñịa ñộng lực; Lê Như Lai (1995,1998) về kiến
t
ạo sinh khoáng Tây Bắc; Trần Trọng Hòa và nnk (1995) về magma và khoáng sản
liên quan
ở Tây Bắc và Trường Sơn. ðặc biệt trong công trình ñịa chất Việt Nam do
Tr
ần ðức Lương và Nguyễn Xuân Bao làm ñồng chủ biên (hoàn thành 1981, xuất
b
ản 1988), các cấu trúc ñịa chất Việt Nam ñược phân chia gắn bó chặt chẽ với các
nh
ịp magma hay các chu kỳ magma - kiến tạo, theo quan ñiểm mỗi nhịp lớn luôn
b
ắt ñầu từ những tổ hợp ñá mafic cao natri rồi theo thời gian ñược thay thế bằng tổ
h
ợp ngày càng giàu kali hơn. Vào giai ñoạn kết thúc các nhịp lớn magma thường
hình thành các
ñá magma có ñộ kiềm cao hoặc các ñá magma kiềm thực sự. Quan
ñiểm này gần gũi với quy luật tiến hóa magma trong tiến trình phát triển các miền
u
ốn nếp ñịa máng (Bilibin, Iu.A, 1995; Kuznetsov, 1964).
Trong th
ời gian này công tác ño vẽ bản ñồ và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ

1:50.000
ñược triển khai mạnh mẽ trên toàn lãnh thổ và từ những ño vẽ tỷ lệ lớn
này cùng v
ới những nghiên cứu chi tiết về thạch học cấu trúc ñã xác lập ñược nhiều
ph
ức hệ magma kiềm mới như: phức hệ Phong Thổ (Tô Văn Thụ, Bùi Minh Tâm,
1996); ph
ức hệ Dương Quỳ (Nguyễn Trung Chí, Nguyễn ðình Hợp và nnk 1996) ở
Tây B
ắc Việt Nam; phức hệ Bà Nà và phức hệ Măng Xim (Nguyễn Văn Trang,
1986)
ở Bắc Trung Bộ; các thành tạo komatit (Poliacov, 1991), các ñá mạch cao
magie ki
ềm (Trần Trọng Hòa và nnk, 1995), và các thành tạo carbonatit (ðinh Văn
Di
ễn, 1978; Nguyễn Ngọc Hương, 1994; Tô Văn Thụ, 1996; Nguyễn ðắc ðồng,
1997; Nguy
ễn Trung Chí, 1999, 2000) cũng ñược khẳng ñịnh và xác lập bước ñầu
10

làm phong phú thêm các thành tạo magma kiềm ở miền Bắc Việt Nam.
Nhi
ều bài báo, báo cáo khoa học trên các tạp chí chuyên ngành, các tuyển tập
công trình h
ội nghị, hội thảo khoa học trong và ngoài nước ñã ñề cập nhiều ñến ñịa
ch
ất và khoáng sản ở miền Bắc Việt Nam trong thời kỳ này, trong ñó có các nghiên
c
ứu về magma kiềm và á kiềm như của ðào ðình Thục (1981, 1982), Bùi Minh
Tâm (1994, 1995, 1996) Nguy

ễn Khắc Vinh (1986), Vũ Văn Vấn (1995, 1996,
1997); Tr
ần Trọng Hòa (1995, 1996, 1997); Nguyễn Văn Sức và Nguyễn Trung
Chí (1994), Nguy
ễn Trung Chí và nnk (1995, 1997, 1999, 2000) ; Nguyễn Kinh
Qu
ốc (1977, 1979, 1982, 1986) v.v
ðiều ñáng chú ý là trong các công trình nghiên cứu ñịa chất từ năm 1975 ñến
nay, các quan
ñiểm ñộng của học thuyết kiến tạo toàn cầu mới ñã bắt ñầu ñược vận
d
ụng và phát triển ở nước ta. ðó là những công trình của Lê Thạc Xinh, Tạ Hoàng
T
ĩnh (1975), Lê Thạc Xinh, Nguyễn ðăng ðạt (1984), Lê Duy Bách (1969, 1986,
1987, 1996, 1997), Phan V
ăn Quýnh (1969, 1980), Lê Như Lai (1993, 1994, 1995),
Nguy
ễn Xuân Tùng (1982, 1986,2002), Iu.G. Gatinski (1981, 1983), Nguyễn Xuân
Tùng, Tr
ần Văn Trị (1986, 1992), Phan Trọng Trịnh, Nguyễn Trọng Yêm (1995),
Phan Tr
ường Thị (1995, 1996, 1997), Nguyễn Nghiêm Minh và nnk, 1998, Nguyễn
Xuân Bao và nnk, 2000; D
ương ðức Kiêm và nnk, 2002; Bùi Minh Tâm, ðặng Văn
Can và nnk, 2002 v.v
ñã mang lại những ñóng góp hết sức quan trọng trong luận
gi
ải lịch sử tiến hóa ñịa chất Việt Nam nói chung và miền Bắc Việt Nam nói riêng,
t
ạo nên một bước ngoặt lớn nhằm thúc ñẩy công tác ñịa chất và sinh khoáng khu

v
ực theo hướng ñịnh lượng hóa, hiện ñại hóa. Các thành tạo magma trong ñó có
magma ki
ềm, trước ñây ñược nghiên cứu theo xu hướng mô tả nặng về thạch học và
phân chia ph
ức hệ theo (nhịp magma) hoặc theo hướng thành hệ học với quan ñiểm
ki
ến tạo ñịa máng ñã dần dần từng bước chuyển hẳn theo hướng thạch luận nguồn
g
ốc dưới ánh sáng của học thuyết kiến tạo mảng và sinh khoáng của chúng.
Từ ñầu thập kỷ 90 trở lại ñây, các vấn ñề về ñá kiềm thực sự ñã ñược các nhà
khoa h
ọc nổi tiếng trong và ngoài nước quan tâm với những kết quả có cơ sở khoa
h
ọc vững vàng và tính thuyết phục cao. Nhóm tác giả Balykin P. A, Polyakov G. V,
Tr
ần Trọng Hoà, Ngô Thị Phượng, Trần Quốc Hùng, Hoàng Hữu Thành, Bùi Ấn
Niên t
ừ 1991 ñến nay ñã và ñang tiếp tục phát triển những luận ñiểm về thạch
lu
ận, quá trình tiến hoá của các hoạt ñộng cấu trúc ñịa ñộng lực , các kết quả về
ñặc ñiểm ñịa hoá, khả năng sinh khoáng và khoáng sản liên quan với các phức hệ ñá
magma ki
ềm miền Bắc Việt Nam.
Nh
ững nghiên cứu về các thành tạo magma kiềm ở miền Bắc Việt Nam lần
lượt ñược công bố trong các báo cáo, bài báo khoa học như: báo cáo "Bản ñồ ñịa
11

chất và khoáng sản 1:50.000 nhóm tờ Phong Thổ" của Tô Văn Thụ và nnk (1996)

kh
ẳng ñịnh sự có mặt của những ñá có thành phần tương ứng lamproit khu vực
Cocpia, Sin Cao, N
ậm Hon; báo cáo tổng kết ñề án "ðiều tra, ñánh giá triển vọng
tìm ki
ếm kim cương ở Tây Bắc Việt Nam" của Trần Trọng Hòa và nnk (1997) mô
t
ả các thành tạo siêu mafic - mafic kiềm kiểu kali một cách chi tiết, ñồng thời phân
tích kh
ả năng tìm kiếm khoáng sản ñi kèm trên cơ sở các kết quả ñịa hóa - khoáng
v
ật.
G
ần ñây nhất, công trình nghiên cứu về thạch luận và sinh khoáng của các ñá
magma ki
ềm miền Bắc Việt Nam của nhóm tác giả thuộc Viện Nghiên cứu ðịa chất
và Khoáng s
ản do Nguyễn Trung Chí chủ trì (1999 - 2003) ñã xác lập các tổ hợp
magma ki
ềm cũng như các vấn ñề về tuổi, nguồn gốc và sinh khoáng liên quan của
chúng
ở miền Bắc Việt Nam ñã thực sự có sức lôi cuốn ñối với các nhà ñịa chất.
ðặc biệt, trong ñó lần ñầu tiên nhóm tác giả ñã phát hiện ñược các thành tạo magma
mafic - siêu mafic ki
ềm loạt ijolit và ñã phân loại, gọi tên chúng tương ñối chi tiết ở
vùng
ðông Bắc Việt Nam.
Nh
ư ñã nêu ở trên, các thành tạo magma kiềm ñóng vai trò quan trọng trong
l

ĩnh vực kinh tế khoáng sản. Một trong những khoáng sản quý hiếm nhất là kim
c
ương ñược tìm thấy trên thế giới ñều liên quan với hoạt ñộng của các thành tạo
siêu mafic - mafic ki
ềm. Vì vậy, việc nghiên cứu các ñá kiềm, ñặc biệt là ñặc ñiểm
t
ổ hợp các khoáng vật ñặc trưng và ñiều kiện thành tạo chúng, ở ðông Bắc Việt
Nam tr
ở nên cấp bách hơn bao giờ hết.

12

CHƯƠNG 2. ðẶC ðIỂM ðỊA CHẤT CÁC THÀNH TẠO ðÁ KIỀM
VÙNG ðÔNG BẮC VIỆT NAM

Các thành t
ạo ñá kiềm nằm rải rác ở vùng ðông Bắc, tập trung chủ yếu khu
v
ực Chợ ðồn (Bắc Cạn) và Pia Ma (Tuyên Quang) ngoài ra, có một vài khối nhỏ ở
L
ục Yên, Yên Bái [4]. Chúng ñược ñịnh vị trong một số cấu trúc ñịa chất và liên
quan v
ới những bối cảnh ñịa ñộng lực nhất ñịnh trong một số giai ñoạn lịch sử phát
tri
ển ñịa chất khu vực. Nghiên cứu sinh sẽ trình bày khái quát về ñặc ñiểm ñịa chất
theo quan
ñiểm của các nhà nghiên cứu từ trước ñến nay. Các thành tạo ñá kiềm và
các
ñá liên quan ñược mô tả theo các tài liệu có trước nhằm nêu lên mức ñộ nghiên
c

ứu và những tồn tại cần tiếp tục giải quyết trong luận án. Bối cảnh ñịa chất, ñịa
ñộng lực cũng ñược ñề cập ñến với mục ñích liên hệ sự hình thành các ñá kiềm với
các thành t
ạo liên quan ở vùng nghiên cứu.
2.1. KHU V
ỰC NGHIÊN CỨU
Nh
ư ñã nêu ở trên, các thành tạo ñá kiềm vùng ðông Bắc nằm chủ yếu ở khu
v
ực Chợ ðồn, Pia Ma thuộc ñịa phân các tỉnh Bắc Cạn và Tuyên Quang (hình 2.1).
2.2.
ðỊA TẦNG
Vùng
ðông Bắc Việt Nam bao gồm các hệ tầng có tuổi từ cổ ñến trẻ [40]
nh
ư sau:
- Giai
ñoạn tiền Camri: có các hệ tầng Suối Chiềng (PP sc), hệ tầng Sin Quyền (PP
sq), hệ tầng Nậm Sư Lư (MP nsl), hệ tầng Thác Bà (NP tb), hệ tầng An Phú (NP-ε
1
?
ap).
- Giai ñoạn Paleozoi hạ: có các hệ tầng Hà Giang (ε
2
hg), hệ tầng Thần Sa (ε
3
ts), hệ
t
ầng Chang Pung (ε
3

cp), hệ tầng Lutxia (O
1
lx), hệ tầng Nà Mọ (O
2-3
nm), hệ tầng
Phú Ngữ (O-S pn), hệ tầng Cô Tô (O-S ct), hệ tầng Tấn Mài (O-S tm), hệ tầng Kiến
An (S
3
kn).
- Giai
ñoạn Paleozoi trung: có các hệ tầng Si Ka (D
1
sk), hệ tầng Bắc Bun (D
1
bb),
h
ệ tầng Bản Thăng (D
1
? bt), hệ tầng Mia Lé (D
1
ml), hệ tầng Khao Lộc (D
1
-D
2
kl),
h
ệ tầng Dưỡng ðộng (D
1
-D
2

e dñ), hệ tầng Bản Páp (D
1
p-D
3
fr bp), hệ tầng Tân Lập
(D
2
p-D
3
fr? tl), hệ tầng ðồ Sơn ((D
2
gv-? D
3
fr ds), hệ tầng Bằng Ca (D
2
gv-D
3
fr bc),
h
ệ tầng Tốc Tát (D
3
fr-C
1
t tt), hệ tầng Lũng Nậm (C
1
t-v ln).
- Giai
ñoạn Paleozoi thượng: có các hệ tầng Con Voi (D
3
fm-C

1
cv), hệ tầng Phố
Hàn (D
3
fm-C
1
ph), hệ tầng Lũng Nậm (C
1
t-v ln), hệ tầng ðá Mài (C-P
2
dm), hệ tầng
ðồng ðăng (P
3
dd), hệ tầng Bãi Cháy (P
3
bc).

13

- Giai ñoạn Mesozoi: có các hệ tầng Sông Hiến (T
1
sh), hệ tầng Hồng Ngài (T
1

hn), h
ệ tầng Lạng Sơn (T
1
i ls), hệ tầng Bắc Thủy (T
1
o bt), hệ tầng Khôn Làng (T

2
a
kl), h
ệ tầng Lân Páng (T
2
a lp), hệ tầng Yên Bình (T
2
a yb), hệ tầng ðiềm He (T
2
a
dh), h
ệ tầng Nà Khuất (T
2
nk), hệ tầng Mẫu Sơn (T
3
c ms), hệ tầng Văn Lãng (T
3
n-r
vl), h
ệ tầng Hòn Gai (T
3
n-r hg), hệ tầng Hà Cối (J
1-2
hc), hệ tầng Tam Lung (J
3
tl),
h
ệ tầng Bản Hang (K bh).
- Giai
ñoạn Kainozoi: có các hệ tầng ðồng Ho (E

2
dh), hệ tầng Cao Bằng (E
2

cb), h
ệ tầng Na Dương (E
3
1
nd), hệ tầng Rinh Chùa (E
3
2
rc).
Các
ñối tượng nghiên cứu của luận án phân bố chủ yếu trong hai khu vực là Pia
Ma (Tuyên Quang) và Ch
ợ ðồn (Bắc Cạn) (hình 2.1) liên quan với các phân vị ñịa
t
ầng sau:
2.2.1. Hệ tầng Thác Bà (NP tb)
H
ệ tầng Thác Bà (NP tb) theo Trần Tất Thắng [40] chính là một phần hệ tầng
Sông Chảy (PR
2
-∈
1
sc) theo Trần Văn Trị (1977) [21] và một phần hệ tầng Nà
Hang tu
ổi Proterozoi theo Dovjicov (1965).
Thành ph
ần ban ñầu của hệ tầng chủ yếu là các trầm tích lục nguyên - cát kết

h
ạt thô, sét kết phân lớp thô, xen kẽ ít lớp mỏng ñá sét vôi. Các ñá bị biến chất
không
ñồng ñều trong phạm vi tướng ñá phiến lục và phần thấp tướng amphibolit
epidot, t
ạo nên các tập ñá phiến muscovit, hai mica xen quarzit, ñá phiến thạch anh
feldspar - mica và
ñá phiến thạch anh - calcit - epidot.
Các
ñá của hệ tầng phân bố trong phức nếp lồi Lô Gâm tại rìa ngoài khối
granit Sông Ch
ảy như Thanh Thủy, Tân Quang (tỉnh Hà Giang), nếp lồi Lục Yên
(t
ỉnh Yên Bái) trong dải kẹp giữa ñứt gãy Sông Chảy và ñứt gãy Sông Lô kéo dài về
phía
ðông Nam ñến Hà Nội nhưng bị các trầm tích ðệ tứ của bồn trũng Sông Hồng
ph
ủ trên. Mặt cắt chuẩn của hệ tầng có các thành tạo:
-
ðá phiến thạch anh - hai mica xen ñá phiến mica, thấu kính mỏng ñá hoa,
quarzit và
ñá phiến thạch anh - epidot - calcit. Bề dày hơn 1100m.
- Quarzit, quarzit mica xen
ñá phiến thạch anh - mica. Bề dày khoảng 330m.
H
ệ tầng chỉnh hợp với hệ tầng An Phú nằm trên và có quan hệ kiến tạo với
các h
ệ tầng khác, bị khối granit Sông Chảy tuổi trước Devon xuyên cắt.
2.2.2. H
ệ tầng An Phú (NP-ε

εε
ε
1
? ap)
H
ệ tầng An Phú (NP-ε
1
? ap) [40] ứng với phần trên của hệ tầng Sông Chảy
do Tr
ần Văn Trị và nnk (1977) [21] mô tả. Thành phần ban ñầu chủ yếu là ñá vôi
phân l
ớp thô, xen kẽ ít lớp mỏng sét kết. ðá bị biến chất ñồng ñều trong phạm vi