Giáo trình Kết quả nghiên cứu về tuổi đồng vị U-Pb zircon các thành tạo Lecogranit khu vực thác bạc sa pa, Lào Cai

Nội dung text: Giáo trình Kết quả nghiên cứu về tuổi đồng vị U-Pb zircon các thành tạo Lecogranit khu vực thác bạc sa pa, Lào Cai

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 43, 7-2013, tr.45-50 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TUỔI ĐỒNG VỊ U-Pb ZIRCON CÁC THÀNH TẠO LECOGRANIT KHU VỰC THÁC BẠC SA PA, LÀO CAI TRẦN VĂN THÀNH, Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc PHẠM TRUNG HIẾU, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG-HCM ĐỖ VĂN NHUẬN, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Khu vực Tây Bắc Việt Nam là nơi kết hợp của nhiều vi lục địa Đông Dương, Việt-Trung và Sibumasu. Đây là khu vực rộng lớn có lịch sử tiến hóa lâu dài và phức tạp, ghi nhận nhiều sự kiện địa chất, magma, kiến tạo và gắn liền với các khoáng sản có giá trị. Trong khuôn khổ của bài báo này chúng tôi công bố về tuổi của một loại granit sáng màu (leucogranit) phân bố dạng mạch và diện tích phân bố không lớn, chúng có quan hệ xuyên cắt các thành tạo Yê Yên Sun (tuổi Permi-Trias). Trên bình đồ cấu trúc đới Phan Si Pan, leucogranit phân bố tại khu vực Thác Bạc và nhiều vị trí khác, các thành tạo này trước kia xếp vào phức hệ Yê Yên Sun. Phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon trong đá lecogranit khu vực Thác Bạc Sa Pa, Lào Cai (mẫu V0847-2) bằng phương pháp LA- ICP-MS cho kết quả tập trung tại 31,02 0,60 triệu năm (tr.n). Kết quả này phù hợp với các kết quả mới được công bố gần đây của các tác giả khác về tuổi U-Pb zircon các thành tạo granitoid Kainozoi đới Phan Si Pan, ghi nhận một pha magma kiến tạo hoạt động vào giai đoạn Paleogen. Mở đầu hoá và thời gian thành tạo của các thành tạo Đới Phan Si Pan - Tây Bắc Việt Nam có leucogranit này có thể cung cấp thêm thông tin lịch sử phát triển lâu dài, phức tạp, ghi nhận trong việc hiểu biết lịch sử tiến hoá vùng nghiên nhiều sự kiện địa chất, magma, kiến tạo và gắn cứu. liền với một số khoáng sản có giá trị. Các thành Bài báo này trình bày những kết quả mới về tạo granitoid phân bố rộng rãi tại đây cung cấp tuổi đồng vị phóng xạ U-Pb zircon xác định cho những thông tin quan trọng có thể xác định leucogranit khu vực Thác Bạc, Sa Pa bằng được quá trình tiến hoá vỏ lục địa, hiểu biết về phương pháp LA-ICP-MS. Kết quả mới này lịch sử tiến hoá của vỏ Trái đất. Chúng là sản cung cấp những chứng cứ tin cậy, xác thực, phẩm của quá trình tạo núi, tách giãn vỏ lục địa, nhằm khẳng định tuổi kết tinh cho các đá và cũng là sản phẩm của quá trình hỗn nhiễm leucogranit khu vực Thác Bạc, Sa Pa thuộc đới giữa vỏ lục địa và manti, chúng nằm trong lục cấu trúc Phan Si Pan. địa, vỏ đại dương [1]. Xác định tuổi kết tinh, 1. Địa chất khu vực và mẫu nghiên cứu nguồn gốc thành tạo, chế độ địa động lực, có Khu vực Tây Bắc Việt Nam là nơi kết hợp thể cung cấp những thông tin quan trọng cho của nhiều vi lục địa tạo nên trong đó bao gồm việc hiểu biết về lịch sử tiến hoá magma - kiến các vi lục địa chính: Đông Dương, Việt-Trung tạo khu vực nghiên cứu. và Sibumasu. Đây là khu vực rộng lớn có lịch Trên bình đồ cấu trúc đới Phan Si Pan - Tây sử tiến hóa lâu dài và phức tạp, phía bắc được Bắc Việt Nam (hình 1), các thành tạo khống chế bởi đứt gãy Sông Chảy, phía nam leucogranit (granit sáng màu) phân bố tại khu bởi đứt gãy Sông Mã, phía tây là đứt gãy Điện vực Thác Bạc và nhiều vị trí khác của đới, các Biên Phủ. Khu vực Tây Bắc bao gồm đới khâu thành tạo này trước kia xếp vào phức hệ Yê Yên Sông Mã, đới Dãy Núi Con Voi, đới Phan Si Sun. Khu vực nghiên cứu nằm giữa đứt gẫy Pan và đới Tú Lệ là những nơi có nhiều mối Sông Đà và đứt gẫy Sông Hồng, phía bắc của quan tâm nghiên cứu của các tác giả trong và chúng nằm sát với đới trượt cắt Sông Hồng, ngoài nước. Phần rìa đông bắc của khu vực Tây phía nam gần với đới Tú Lệ, chính vì thế sự tiến Bắc thường được xem là một phần của phức 45
2. nếp lồi thuộc Dãy Núi Con Voi với phần nhân - đầu Trias (270-240 tr.n) và giai đoạn Paleogen là các đá biến chất tướng amphibolit tuổi 38-35 tr.n trong Kainozoi [2; 3]. Bối cảnh địa Proterozoi bao gồm các đá paragneis, động lực thành tạo nên hai giai đoạn này là khác orthogneis và migmatit, phía nam của đứt gãy nhau. Trong khuôn khổ của bài báo này chúng Sông Hồng được phủ bởi các thành tạo tuổi tôi chủ yếu công bố về tuổi của một loại granit Mesozoi và Kainozoi, tiếp theo đó là đới Tú Lệ sáng màu phân bố dạng mạch và diện tích phân phủ chủ yếu bởi các thành tạo magma, trầm tích bố không lớn, ngoài thực địa chúng có quan hệ phun trào tương ứng tuổi cuối Permi đầu Trias xuyên cắt các thành tạo Yê Yên Sun (tuổi và các thành tạo magma - phun trào tuổi Kreta Permi-Trias). Các đặc điểm thạch địa hóa và địa sớm. Đới Sông Đà bao gồm các thành tạo địa động lực hình thành chúng sẽ được trình bày chi chất có tuổi địa chất khác nhau từ Paleozoi sớm tiết ở công trình nghiên cứu khác. - giữa, Paleozoi muộn - Mesozoi. Mẫu leucogranit V0847-2 trong bài viết này Các đá granitoid đới Phan Si Pan phân bố được lấy tại khu vực Thác Bạc, Sa Pa (hình 1) rộng rãi có tuổi từ Paleoproterozoi đến thuộc đới cấu trúc Phan Si Pan. Đá sáng màu, Kainozoi, trong đó phổ biến là các đá có tuổi có thành phần khoáng vật chính là: plagioclas Permi-Trias các phức hệ Yê Yên Sun, Mường (15%-25%), thạch anh (30%-35%), felspat kali Hum, Nậm Xe Tam Đường và các thành tạo (35%-40%), biotit (2%-3%) (các hình 2, 3). Kainozoi. Những nghiên cứu trong các chuyên Khoáng vật phụ chủ yếu là zircon, sphen, đề trước của chúng tôi đã xác định các thành tạo apatit, và một ít khoáng vật quặng xâm tán alkali granit đới Phan Si Pan thành tạo ở hai trong đá. giai đoạn khác nhau, đó là giai đoạn cuối Permi Hình 1. Sơ đồ địa chất và vị trí lấy mẫu nghiên cứu 46
3. Hình 2. Đá leucogranit ngoài thực địa có quan hệ xuyên cắt các thành tạo granitoid Yê Yên Sun P3-T1 Hình 3. Mẫu lát mỏng đá leucogranit (Ort: orthoclas; Q: thạch anh; Bi: biotit; Pl: plagioclas). Chụp dưới 2 nicol vuông góc 2. Phương pháp phân tích tuổi đồng vị thể, nhưng zircon có vết nứt trên bề mặt, LA-ICP-MS U-Pb zircon zircon hạt lớn và hạt nhỏ đều được phân tích. Zircon được tuyển tách từ mẫu nghiên cứu Zircon sau khi tuyển được dán một mặt lên tấm tại Viện Vật lý địa cầu và Địa chất (Viện Hàn thủy tinh thông qua băng dính 2 mặt (dán lâm Khoa học Trung Quốc). Mẫu cục được khoảng trên dưới 150 hạt zircon), sau đó dùng nghiền tới độ hạt (0,27 - 0,10)mm và đãi bằng vòng tròn nhựa PVC (đường kính khoảng 13 bàn đãi để phân loại các khoáng vật theo tỷ mm dày 7-10 mm) dính bao lại tất cả những hạt trọng; tiếp theo dùng phương pháp tuyển từ để zircon đó, phần rỗng trong vòng tròn nhựa PVC tách các khoáng vật nhiễm từ. Sau đó zircon ở được lấp đầy bằng một hỗn hợp dung dịch pha hợp phần không từ tính được chiết tách bằng trộn theo tỷ lệ nhất định gồm chất keo công dung dịch nặng Bromofrom (CHBr3) và cuối nghiệp và Triethanolamine (C6H15NO3). cùng lựa chọn phân loại zircon dưới kính hiển Sau đó, mẫu được đưa vào tủ sấy để ở nhiệt vi soi nổi. Các bước lựa chọn zircon được tiến độ 40-600C, thời gian 24 tiếng với mục đích hành tỷ mỉ, loại bỏ những hạt zircon chứa bao làm cho hỗn hợp dung dịch gắn kết và gắn chặt 47
4. với hạt zircon. Hết thời gian trên loại bỏ tấm 3. Kết quả phân tích dính làm lộ phần trung tâm hạt để tiến hành Mẫu nghiên cứu đá leucogranit V0847-2 nghiên cứu cấu trúc bên trong zircon, đồng thời trong bài báo này gồm các hạt zircon tương đối lựa chọn các điểm phân tích. điển hình có kích thước từ 20μm×50μm đến Mẫu zircon sau khi mài tới phần trung tâm 60μm×200μm, tinh thể có màu sáng vàng óng và đánh bóng, được phân tích đặc điểm cấu trúc ánh, tự hình, chủ yếu hình thành từ dung thể phân đới bên trong và chụp ảnh CL bằng magma. Kết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb phương pháp âm cực phát quang trên thiết bị zircon của mẫu V0847-2 được trình bày trên microprobe CAMECA SX51 tại Viện Vật lý địa bảng 1. Các kết quả tính toán tuổi đồng vị được cầu và Địa chất (Viện Hàn lâm Khoa học Trung thể hiện trên giản đồ trùng hợp ở hình 4. Hình 4 Quốc). Trong công việc chuẩn bị này còn cho cho thấy hầu hết các điểm phân tích có tuổi gần phép phân tích kỹ cấu trúc bên trong của trùng hợp (phân bố gần đường cong trùng hợp), khoáng vật zircon để có thể luận giải các quá tập trung trong khoảng giữa 31 tr.n - 33 tr.n. trình kết tinh của zircon, đồng thời lựa chọn Mẫu phân tích zircon V0847-2 (bảng 1) có 15 những hạt không có khuyết tật để tiến hành điểm phân tích cho giá trị tuổi trung bình 31,21 phân tích LA-ICP-MS U-Pb. Các phân tích tr.n, có thể thấy rằng đại bộ phận điểm phân LA-ICP-MS U-Pb tiến hành cho các vùng phân tích cho tuổi chỉnh hợp tập trung tại giá trị trung đới khác nhau trong từng tinh thể zircon, thực bình 31,02±0,6 tr.n. Từ kết quả phân tích có thể hiện tại phòng thí nghiệm LA-ICP-MS Đại học kết luận rằng các đá leucogranit khu vực Thác Khoa học Kỹ thuật Trung Quốc. Chi tiết kỹ Bạc có tuổi thành tạo 31 tr.n trước, kết quả này thuật phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon và tính gần gũi với các tài liệu công bố gần đây của các toán tỷ số đồng vị của các thí nghiệm trong bài tác giả Phạm Thị Dung và nnk., 2012 minh báo này giống như thí nghiệm đã được trình bày chứng cho giai đoạn hoạt động magma trong ở các bài báo khác gần đây [2, 3]. giai đoạn Oligocen. Bảng 1. Kết quả phân tích tuổi đồng vị U-Pb zircon bằng phương pháp LA-ICP-MS mẫu V0847-2 khu vực Thác Bạc Tỷ lệ đồng vị Tuổi (Triệu năm) Số hiệu Th/ 207Pb/206P 207Pb/235 mẫu U 1σ 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ b U V0847-2 -1 0.04722 0.00186 0.03407 0.00250 0.00523 0.00028 34 2 34 2 -2 0.04605 0.00297 0.03028 0.00140 0.00477 0.00021 30 1 31 1 -3 0.04425 0.00141 0.02961 0.00176 0.00485 0.00024 30 2 31 2 -4 0.04429 0.00080 0.03078 0.00110 0.00504 0.00022 31 1 32 1 -5 0.04807 0.00158 0.03305 0.00202 0.00499 0.00024 33 2 32 2 -6 0.04877 0.00163 0.03349 0.00208 0.00498 0.00024 33 2 32 2 -7 0.04378 0.00098 0.02875 0.00124 0.00476 0.00020 29 1 31 1 -8 0.04605 0.00317 0.02961 0.00153 0.00466 0.00021 30 2 30 1 -9 0.04639 0.00066 0.03166 0.00090 0.00495 0.00020 31.6 0.9 32 1 -10 0.04605 0.00325 0.03214 0.00163 0.00506 0.00025 32 2 33 2 -11 0.04867 0.00135 0.03183 0.00164 0.00475 0.00022 32 2 31 1 -12 0.05092 0.00168 0.03275 0.00200 0.00467 0.00022 33 2 30 1 -13 0.04804 0.00206 0.03374 0.00266 0.00510 0.00026 34 3 33 2 -14 0.04747 0.00124 0.03056 0.00150 0.00467 0.00020 31 1 30 1 -15 0.04721 0.00374 0.03030 0.00196 0.00466 0.00021 30 2 30 1 48
5. 4. Thảo luận những nghiên cứu và hiểu biết về lịch sử tiến Các đá có tuổi Paleogen leucogranit phân hoá của đới Phan Si Pan Tây Bắc Việt Nam bố ở Tây Bắc Việt Nam và chúng được kéo dài (Phạm Trung Hiếu và nnk., 2010). từ Tây Nam Trung Quốc (Tây Tạng), kéo sang Về tuổi của các thành tạo granit trên đới Tây Bắc Việt Nam. Khu vực này là nơi kết hợp Phan Si Pan từ trước tới nay bao gồm từ các đá của hai mảng lục địa Âu Á và Ấn Độ trong có tuổi tiền Cambri đến các đá có tuổi trẻ trong Kainozoi. Nơi đây ghi nhận sự kiện địa chất, Kainozoi, nhưng diện phân bố chủ yếu gồm hai lịch sử tiến hoá quan trọng của Trái đất, cũng là giai đoạn Kainozoi và thời kỳ Paleozoi muộn - nơi xuất hiện những khu vực cao nhất thế giới Mesozoi sớm. Phần lớn các tác giả xếp các như cao nguyên Tây Tạng - Trung Quốc, hay granit Kainozoi vào Paleogen có tuổi dao động đỉnh Phan Si Pan (3143 m) cao nhất Đông Nam trong khoảng 70-30 tr.n (tập trung khoảng tuổi Á, ảnh hưởng lớn tới sự lưu thông khí quyển 30-38 tr.n), việc xác định tuổi của chúng chủ toàn cầu (Harrison et al., 1992), mang lại cho xã yếu dựa vào quan sát ngoài thực địa và định hội nhiều loại hình khoáng sản tốt về chất lượng, tuổi bằng các phương pháp đồng vị Rb-Sr cho giàu về trữ lượng. Chính vì thế nghiên cứu sự đá tổng hay đơn khoáng mica, felspat (Chi và kiện “va chạm của hai mảng Âu Á và Ấn Độ” là nnk., 2004). Gần đây xuất hiện những công điểm nóng trong nghiên cứu địa chất của toàn trình công bố sử dụng những nghiên cứu trên thế giới (Mo et al., 2003) trong những thập niên khoáng vật zircon hay sphen (Zhang et al., 1999; cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21. Tại Đông Nam Á, Hieu et al., 2009, 2012; Phạm Thị Dung và nnk., đới cấu trúc Phan Si Pan cũng được nhiều nhà 2012; Zelazniewicz et al., 2012; Trần Trọng địa chất trong nước và quốc tế quan tâm tới, Hòa và nnk., 2012), một trong những đơn không ít những chuyên khảo đã được xuất bản khoáng có độ tin cậy cao trong việc xác định khi nghiên cứu về đới này, đặc biệt khi nghiên tuổi thành tạo của magma những năm gần đây cứu địa chất Đông Nam Á không thể bỏ qua (Phạm Trung Hiếu, 2008). Hình 4. (a) Giản đồ tuổi chỉnh hợp kết quả phân tích LA-ICPMS U-Pb zircon mẫu V0847-2; (b) Sơ đồ biểu diễn giá trị tuổi trung bình Các đá leucogranit khu vực Thác Bạc được nhiều quan điểm khác nhau. (1) Đồng va chạm xác định tuổi bằng phương pháp LA-ICP-MS hay sau va chạm giữa hai mảng Ấn Độ và Âu Á U-Pb zircon cho tuổi ~31 tr.n, cho thấy chúng (Wang PL, 1998). (2) Sự hút chìm của lục địa được thành tạo vào giai đoạn Oligocen. Liên với lục địa hay vỏ đại dương với lục địa (Turner quan tới quá trình địa động lực thành tạo nên et al., 1996; Miller et al., 1999). (3) Thành tạo các đá giai đoạn Oligocen hiện nay còn tồn tại trong môi trường rift nội lục (Zhang and Xie, 49
6. 1997). (4) Hoặc do hai mảng lục địa va chạm TÀI LIỆU THAM KHẢO với nhau dẫn đến bề dày vỏ lục địa tăng lên, sau đó bị biến đổi đến giai đoạn cuối Eocen hình [1]. Phạm Trung Hiếu, Fukun Chen, 2011. Tuổi thành lên một đới tách giãn (Chung et al., 1997). và nguồn gốc thành tạo các đá alkali granit khu Tuy nhiên do chưa có các tài liệu chi tiết về đặc vực Phan Si Pan: chứng liệu tin cậy từ điểm địa hóa, đồng vị cho các thành tạo này, LA-ICP-MS U-Pb zircon và tổ hợp đồng vị Hf. chúng tôi sẽ bàn kỹ hơn trong công trình công Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, 35(7), bố tiếp theo cho các thành tạo Kainozoi ở đới 23-37. Phan Si Pan Tây Bắc Việt Nam. [2]. Phạm Trung Hiếu, Fukun Chen, Lê Thanh Kết luận: Tuổi thành tạo của đá leucogranit Mẽ và nnk., 2009. Tuổi đồng vị U-Pb zircon khu vực Thác Bạc - Sa Pa, được xác định bằng trong granit phức hệ Yê Yên Sun Tây Bắc Việt phương pháp LA - ICP - MS U-Pb zircon cho Nam và ý nghĩa của nó. Tạp chí các Khoa học tuổi 31 tr.n, tương ứng với giai đoạn Oligocen. về Trái đất, T. 31, 1, 23-29. Chúng có thể được thành tạo liên quan tới quá [3]. Pham Trung Hieu, Fukun Chen, Nguyen trình hội nhập giữa hai mảng Âu Á và Ấn Độ Thi Bich Thuy, Nguyen Quoc Cuong, 2012. trong suốt thời gian Kainozoi. Zircon U-Pb ages and Hf isotopic and Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ geochemical characteristics of alkali granitoids bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc in northwestern Vietnam. Journal of gia (NAFOSTED), đề tài mã số Geodynamics. doi:10.1016/j.jog.2012.03.002. 105.03-2011.23. SUMMARY Results of the study on isotopic age of the Leucogranite Thac Bac, Sa Pa, Lao Cai by U-Pb zircon isotope dating method Tran Van Thanh, Geological Division of North Vietnam Pham Trung Hieu, University of Sciences VNU - HCM Do Van Nhuan, University of Mining and Geology The northwest region of Vietnam is a combination of the sub-continents of Indochina, China - Vietnam, Sibumasu. This is a large area with long evolutionary and complex history, were recorded many geological, magmatic, tectonic events and associated with the valuable minerals. In the framework of this article, the age of light granites (leucogranites), its vascular distributions and small coverage, they penetrated the rocks of Ye Yen Sun complex (Permian-Triassic age). On the structural framework of Phan Si Pan belt, leucogranites distribute in Thac Bac area and other locations, previously, these fomations were classified as the rocks of Ye Yen Sun complex. Zircons from the leucogranite Thac Bac Sa Pa area, Lao Cai province (V0847-2) have the LA-ICP-MS U-Pb analyses clustered at 31.02 ± 0.66 Ma. The value of 31.02 ± 0.66 Ma dates protolith age for leucogranite Thac Bac. This result is consistent with the new results were recently published by other authors on U-Pb zircon age of Phan Si Pan belt, a mixed record magmatic tectonic activity in the Paleogene period. It is proposed that the leucogranite Thac Bac, Sa Pa in the northwestern Vietnam were related to the stage of the India -Asia collision in during the Paleogene. 50