NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU VỀ TOURMALIN
TRONG CÁC THÂN PEGMATIT CHỨA BERYL
Ở KHỐI SÔNG CHẢY (HÀ GIANG)

NGUYỄN VĂN BÌNH1, PHAN TIẾN DŨNG1, TRẦN VĂN SOÁT2

1Viện Khoa học Vật liệu, Viện KH&CN VN, 18, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội;
2Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Giang.

Tóm tắt: Tourmalin là khoáng vật khá phổ biến trong khối granito-gneis Sông Chảy. Tại đây, tourmalin gặp trong các thành tạo: pegmatit mica chứa beryl, tourmalin, pegmatit mica chứa tourmalin, pegmatit felspat, đá mica chứa tourmalin, mạch thạch anh - tourmalin. Tổ hợp khoáng vật chính: tourmalin, thạch anh, felspat, muscovit, biotit, phlogopit. Kết quả phân tích nhiễu xạ roengen và hoá học cho phép khẳng định tourmalin Sông Chảy chủ yếu là dravit (thuộc dãy đồng hình dravit-schorlit).

I. MỞ ĐẦU

Ở khối Sông Chảy (Hà Giang), ngoài các kiểu khoáng hoá đã biết (As-Sn-Au, Au, pyrit, sét kaolin, felspat, mica tấm lớn …), gần đây đã phát hiện nhiều điểm khoáng hoá mới: beryl (Tân Nam), Pb-Zn (Bản Máy - Hoàng Su phì, Nà Xỉn - Xín Mần …). Đặc biệt, khoáng vật tourmalin trong khối Sông Chảy (nằm ở nửa phần phía nam và tây) khá phổ biến và có nhiều điểm lý thú. Các nghiên cứu về beryl Sông Chảy đã được công bố [8, 10]; trong công trình này chúng tôi trình bày các thông tin mới về tourmalin của khối Sông Chảy (Hà Giang).

II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU

Vùng nghiên cứu nằm trong khối Sông Chảy thuộc đới cấu trúc Sông Lô [15] (võng rìa Lô-Gâm). Khối Sông Chảy có dạng gần đẳng thước, hơi kéo dài theo hương ĐB-TN. Đây là khối granito-gneis giàu nhôm, bao gồm chủ yếu là granit hai mica dạng porphyr với các ban tinh felspat kích thước lớn và granit hai mica sáng màu. Các đá này thường có dạng cấu tạo gneis, định hướng phù hợp với phương cấu trúc của đá biến chất vây quanh. Các đá granit chính của khối (phức hệ Sông Chảy - γaD1 sc): a) granit biotit dạng porphyr hạt vừa-nhỏ, thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 20 - 40, microclin = 18 - 42, plagioclas = 17 - 38, biotit = 5 - 18; b) granit biotit hạt lớn dạng gneis sáng màu, thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 20 - 38, microclin = 30 - 50, plagioclas = 10 - 28, biotit = 6 - 10, muscovit = 1 - 4. Các đá granit của phức hệ có hàm lượng (%): SiO2 = 63 - 75, CaO = 0,1 - 2,4, tổng kiềm = 4 - 9. Điều đặc biệt là trong khối Sông Chảy có rải rác các đai mạch và thể nhỏ gabrodiabas (plagioclas = 40 - 50%, amphibol = 25 - 30%, pyroxen = 5 - 10%). Bao quanh khối Sông Chảy là các trầm tích lục nguyên - carbonat biến chất đến tướng epidot-amphibolit loạt Sông Chảy (NP-ε1 sc) (phân bố ở rìa đông và nam khối và bao gồm hai hệ tầng: Thác Bà và An Phú), đôi nơi gặp các thể tù của chúng trong khối. Bên trên là các trầm tích lục nguyên - carbonat-silic biển ven thuộc các hệ tầng Hà Giang và Chang Pung (gần như bao quanh vòm Sông Chảy). Trên cùng là các trầm tích lục nguyên - carbonat, lục nguyên (dạng thềm lục địa) tuổi Devon (các hệ tầng Pia Phương, Mia Lé và Khao Lộc).

Trong khối Sông Chảy (chủ yếu nửa phần phía nam của khối), ta có thể gặp khá nhiều các thân pegmatit chứa các tinh thể lớn của mica, tourmalin, beryl, thạch anh tinh thể, … ở Tân Quang, Tân Nam, Khuôn Lùng, Nà Chì, Bản Rịa, Thông Nguyên, Tiên Nguyên, … Các thân pegmatit thường có chiều dày 0,5-3 m, kéo dài từ vài trăm mét đến 4 km. Tại đây, tourmalin có lúc đi kèm với beryl trong nhân thạch anh của thân pegmatit (Tân Nam…). Các thân pegmatit của khối Sông Chảy thường chứa khoáng vật tourmalin với một khối lượng đáng kể.

III. TOURMALIN KHỐI SÔNG CHẢY   

Trong khối Sông Chảy tourmalin phân bố trong thành tạo sau (Hình 1):

- Pegmatit mica chứa beryl, tourmalin (Tân Nam);

- Pegmatit mica chứa tourmalin (Khuôn Lùng, Bản Rịa, Thông Nguyên, Tiên Nguyên …);

- Pegmatit felspat (Tân Quang, Tân Nam …);

- Đá mica chứa tourmalin (Nà Chì);

- Mạch thạch anh - tourmalin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Hình 1. Tourmalin trong pegmatit Sông Chảy.

Trong các thân pegmatit, tourmalin phân bố khá hỗn độn hình kim, que, toả tia  [Hình 1].  Hầu hết các tinh thể và mảnh vỡ của tourmalin Sông Chảy có màu đen, không trong suốt. Ta có thể gặp khá nhiều tinh thể hoàn chỉnh, đen bóng. Các tinh thể tourmalin phần lớn hình lăng trụ ba phương kéo dài (hình cột) hoặc đẳng thước [Hình 2]. Mặt cắt ngang của tinh thể tourmalin thường có hình tam giác cạnh cong lồi [Hình 3]. Đặc biệt khá phổ biến các  tinh thể mọc ghép với nhau khá phức tạp [Hình 4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Hình 2. Hình ảnh một số tinh thể tourmalin Sông Chảy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Hình 3.  Mặt cắt ngang một số tourmalin Sông Chảy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Hình 4. Các tinh thể mọc ghép của tourmalin Sông Chảy

 

Phân tích bằng nhiễu xạ roengen (máy Siemens D500 với Cu – Kα,  λ = 1,546) khẳng định tourmalin ở khối Sông Chảy chủ yếu là dravit - NaMg3Al6[Si6O18][BO3]3(OH)4 (Bảng 2). Thông số ô mạng tinh thể của dravit được đưa ra ở Bảng 1 (cùng với một số thông số ô mạng của tourmalin ở các vùng khác của Việt Nam).

Bảng 1. Thông số ô mạng tinh thể của tourmalin Sông Chảy và một số vùng khác
ở Việt Nam

 

 TT

Khoáng vật - địa điểm

Văn liệu

a, Ao

c, Ao

c:a

V, Ao3

1

Dravit - Xín Mần

Tác giả

15,9543

7,19754

-

1566,61

2

Schorl - Hoằng Hoá

10

15,9755

7,1564

0,448

1581,72

3

Schorl - Thạch Khoán

16

15,955

7,1496

0,4881

-

4

Schorl -Thạch Khoán

4

16,02

7,18

0,488

-

5

Dravit - Thạch Khoán

4

16,00

7,20

0,450

-

6

Dravit - Lục Yên

8

15,9113

7,2082

0,453

-

7

Elbait - Lục Yên

8

15,8243

7,0914

0,4481

-

8

Dravit - Lục Yên

7

15,97

7,22

0,452

-

9

Dravit - Lục Yên

7

15,96

7,22

0,452

-

10

Dravit - Lục Yên

7

15,96

7,20

0,451

-

 

Bảng 2. Kết quả phân tích nhiễu xạ tourmalin Sông Chảy

I/Io

Dobs

Dclc

h k l

I/Io

Dobs

Dclc

h k l

29,0117

6,37949

6,38315

1  0  1

3,17241

1,81859

1,81832

6  1  2

21,807

4,98191

4,98413

2  0  1

12,1089

1,78251

1,78127

3  3  3

16,2863

4,60483

4,60554

3  0  0

4,53621

1,7421

1,7413

2  0  4

56,6836

4,22644

4,22684

2  1  1

3,40539

1,7298

1,73062

5  3  2

50,7181

3,98911

3,98858

2  2  0

1,98574

1,71737

1,71794

5  4  1

77,9272

3,48028

3,48255

1  0  2

6,01705

1,69153

1,69127

6  2  2

15,789

3,38355

3,38254

3  1  1

36,9898

1,66103

1,66136

6  0  3

4,44823

3,11238

3,11418

4  0  1

19,9539

1,64381

1,64341

7  2  1

15,1767

3,01424

3,01504

4  1  0

30,6474

1,59605

1,59584

4  0  4

100

2,96128

2,9633

2  1  2

2,92885

1,57732

1,57781

8  1  1

10,4993

2,90063

2,90091

3  2  1

4,45536

1,56446

1,56484

3  2  4

11,7481

2,62262

2,62336

3  1  2

5,00349

1,54857

1,54782

6  4  1

94,9495

2,57957

2,57979

5  0  1

10,3571

1,53601

1,5352

9  0  0

5,59774

2,48954

2,49201

4  0  2

9,1448

1,52804

1,52824

7  2  2

4,21244

2,4548

2,4546

4  2  1

33,1001

1,50786

1,50788

5  0  4

19,1975

2,39949

2,39918

0  0  3

8,37152

1,48106

1,48164

4  2  4

24,8967

2,37953

2,37868

3  2  2

34,2988

1,45641

1,45673

5  1  4

20,4376

2,3464

2,34605

5  1  1

11,1279

1,45022

1,45046

6  4  2

4,74237

2,30246

2,3028

6  0  0

14,2659

1,43255

1,43273

7  4  0

15,2261

2,19137

2,19177

5  0  2

9,56551

1,42025

1,41993

9  1  1

19,6482

2,16686

2,16616

4  3  1

31,5452

1,40971

1,40924

2  0  5

27,6668

2,12656

2,1278

3  0  3

1,37179

1,38817

1,38775

2  1  5

13,1773

2,11361

2,11342

4  2  2

2,32376

1,37702

1,37697

8  3  1

30,0175

2,05437

2,05593

2  2  3

12,6694

1,357

1,35691

10  0  1

74,2435

2,04266

2,04296

5  1  2

5,80769

1,34336

1,34366

6  5  2

11,7518

2,0223

2,02217

6  1  1

21,4882

1,329

1,32874

4  0  5

7,46383

1,99507

1,99428

4  4  0

19,3007

1,31169

1,31166

6  2  4

42,8763

1,9208

1,92084

4  3  2

3,25702

1,30121

1,3016

7  5  1

4,49789

1,90265

1,90355

5  3  1

4,47594

1,2907

1,2902

10  1  1

13,684

1,87701

1,87733

4  1  3

29,9571

1,27733

1,27737

9  3  0

10,9151

1,85197

1,85155

6  2  1

5,59066

1,26152

1,2615

5  4  4

 

Kết quả phân tích theo ICP đồng thời (phân tích tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất, TCNB 01 ICP/04, máy quang phổ plasma IRIS-INTREPID) được trích dưới đây (Bảng 3).Thành phần hoá học của tourmalin Sông Chảy được dẫn ra ở Bảng 4 (mẫu phân tích tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Địa chất, TCN 01PTR/94 - TCN - II- HTNT/94).


Bảng 3. Hàm lượng một số oxyt và các nguyên tố trong tourmalin Sông Chảy

Ký hiệu mẫu

NST 01

BQT 04

 

Ký hiệu mẫu

NST 01

BQT 04

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích

 

Hàm lượng chỉ tiêu phân tích

 

1

Al2O3

(%)

30,29

31,70

 

19

Cu

ppm

458,6

463,9

2

CaO

0,79

0,59

 

20

Ga

49,7

40,6

3

Fe2O3

5,19

3,91

 

21

Ge

36,6

35,0

4

K2O

0,40

0,35

 

22

La

11,1

31,9

5

MgO

9,59

9,03

 

23

Li

29,5

17,1

6

MnO

0,02

0,02

 

24

Mo

< 5

< 5

7

P2O5

0,01

0,19

 

25

Nb

24,4

31,6

8

TiO2

0,70

0,93

 

26

Ni

89,6

87,0

9

Ag

Ppm

 

 

 

 

 

< 2

< 2

 

27

Pb

56,9

58,5

10

As

23,9

33,8

 

28

Sb

< 10

< 10

11

B

27.000

24.575

 

29

Sc

11,9

24,9

12

Ba

15,4

23,2

 

30

Sn

25,7

< 10

13

Be

30,3

< 5

 

31

Sr

31,2

37,5

14

Bi

< 10

< 10

 

32

Ta

< 10

< 10

15

Cd

< 2

< 2

 

33

V

74,0

152,0

16

Ce

27,9

72,9

 

34

W

1.161,0

1.162,0

17

Co

78,8

72,4

 

35

Y

40,7

32,6

18

Cr

18,9

55,8

 

36

Zn

166,7

174,7

 

Bảng 4. Thành phần hoá học của tourmalin Sông Chảy

và một số vùng khác ở Việt Nam

 TT

Kh. vật - Địa điểm

Văn liệu

SiO2

TiO2

Al2O3

Σ Fe

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

H2O

 

1

Dravit 1
Xín Mần

Tác giả

30,06

0,72

31,59

5,43

-

8,48

1,00

2,33

0,10

0,25

 

2

Dravit 2
Xín Mần

Tác giả

35,58

0,96

33,19

4,31

-

7,00

0,83

1,90

0,07

0,20

 

3

Schorl
Hoằng Hoá

11

35,1

0,012

34,7

12,8

0,52

2,9

0,05

1,66

0,24

0,003

 

4

Schorl T1
Thạch Khoán

16

37,19

-

32,98

9,04

-

4,32

-

2,12

-

-

 

5

Schorl T2
Thạch Khoán

16

36,24

-

31,64

11,15

-

4,19

0,19

1,94

-

-

 

6

Dravit
Lục Yên

7

34,76

0,92

27,43

0,76

-

14,44

4,43

1,62

0,14

 

 

7

Lidicoe-tit
Việt Nam

3

36,54

0,02

41,02

0,10

1,46

0,04

2,04

1,07

0,02

3,32

 

8

N 3/1
Lục Yên

8

39,29

-

39,11

0,112

5,71

0,006

-

0,818

0,088

-

Ghi chú:  NST 01 - tourmalin (dravit) Xín Mần (trong đá mica chứa tourmalin),

BQT 04 - tourmalin Quảng Bình (trong pegmatit felspat).

Từ các kết quả phân tích nhiễu xạ roengen và phân tích thành phần của tourmalin Sông Chảy có thể thấy rằng chúng chủ yếu là dravit và thuộc dãy đồng hình dravit-schorl (phụ nhóm tourmalin natri).

IV. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

1. Tourmalin là khoáng vật khá phổ biến trong khối granito-gneis Sông Chảy. Tại đây, tourmalin gặp trong các thành tạo: pegmatit mica chứa beryl, tourmalin, pegmatit mica chứa tourmalin, pegmatit felspat, đá mica chứa tourmalin, mạch thạch anh - tourmalin. Tổ hợp khoáng vật chính: tourmalin, thạch anh, felspat, muscovit, biotit, phlogopit.

2. Tourmalin Sông Chảy (thuộc biến loại dravit) trên thực tế gặp cả trong các pegmatỉt mica, pegmatit felspat và trong đá mica (phlogopit - giàu Mg) chứng tỏ nguồn cung cấp vật liệu cho thành tạo pegmatit khối Sông Chảy khá giàu Mg.

3. Tourmalin Sông Chảy khá giàu Na (1,99-2,33%), W (1162 ppm), Cu (463,9-458,6 ppm), ngoài ra còn có Li (17,1-29,5 ppm)

4. Kết quả phân tích nhiễu xạ roengen và thành phần hoá học cho phép khẳng định tourmalin Sông Chảy chủ yếu là dravit với các thông số ô mạng a = 15,9543 Ao, b = 7,19754 Ao, V = 1566,61 Ao3 thuộc dãy đồng hình dravit-schorl (phụ nhóm tourmalin natri).

Công trình này là kết quả của đề tài NCCB mã số 7.068.06 do Bộ Khoa học và Công nghệ tài trợ.

VĂN LIỆU

1. Afonina G.G., V.M. Makagon, L.A. Bogdanova, N.V. Vladykin, 1980. Paramters of elementary units of different composition tourmalines. Bull. of the USSR Miner. Soc., p. 105-112 (in Russian).

2. Berry L.G. et al., 1983. Mineralogy. Michigan W.H. Freemanand Co. 592 p.

3. Dirlam D.M., B.M. Laurs, B. Williams, 2002. Liddicoatite tourmaline from Anjanabonoina, Madagascar. Gems & Gemology, p. 28-53.

4. Đỗ Thị Vân Thanh, 1988.  Đặc điểm địa hóa, khoáng vật học của trường pegmatit Thạch Khoán. Luận án PTS. Thư viện Quốc gia, Hà Nội.

5.  Godovikov A.A., 1975. Mineralogy. Nedra, Moskva, 520 p.

6. Kostov I., 1974. Mineralogy. Mir, Moskva, 584 p.

7. Nguỵ Tuyết Nhung, Vũ Thu Hương, 1996. Tourmalin Lục Yên và các đặc tính ngọc học. TC Địa chất, A/237 : 48-51. Hà Nội.

8. Nguỵ Tuyết Nhung, Nguyễn Thị Minh Thuyết, Nguyễn Ngọc Trường, Vũ Ngọc Anh, 2005. Đặc điểm thành phần khoáng vật học của pegmatit chứa đá quý vùng Lục Yên. Tt báo cáo HNKH 60 năm Địa chất Việt Nam, tr. 713-722. Cục ĐC và KS VN, Hà Nội.

9. Nguyen Van Binh, 2003. On tourmaline found in the pegmatite of Hoang Hoa district (Thanh Hoa Province). Geo- and Material Science on Gem-Minerals of Viet Nam. Proc. of the 1st International Workshop, p. 64-69. Hà Nội.

10. Nguyễn Văn Bình, Phan Tiến Dũng, 2004. Beryl khối Sông Chảy. Tóm tắt BCKH tại Hội nghị Trường Đại học KHTN Hà Nội, tr. 275. Hà Nội.

11. Nguyễn Văn Bình, 2005. Nghiên cứu về tourmalin ở Hoằng Hoá, Thanh Hoá. TC Các khoa học về TĐ, 1 : 78-82. Hà Nội.

12.  Nguyễn Văn Bình, Phan Tiến Dũng, Trần Văn Soát, Nguyễn Thị Hồng, 2005. The mineral beryl from Song Chay massif and possibility to find there aquamarine and emerald. Proc. of the 3rd Intern. Workshop on “Gem-materials and Modern Analytical Methods, p. 146-158. Hà Nội.

13. Phan Vĩnh Phúc, Lê Thị Cát Tường, T.D. Thanh, Phạm Gia Ngữ, Hofmeister, 2003. Investigation of some specimens of Vietnamese tourmaline. Geo- and Material Science on Gem-Minerals of Viet Nam. Proc. of the 1st Intern. Workshop, p. 166-170. Hà Nội.

14. Simmons B.W., A.Falster, 2002. Elbaite-liddicoatite tourmaline from Viet Nam. Gem & Gemology, p. 181-182. Springs.

15. Trần Xuyên (Chủ biên), 2001. Bản đồ địa chất tờ Bắc Quang (F-48-XV) tỷ lệ 1:200.000. Cục ĐC và KS VN, Hà Nội.

16. Vũ Thị Anh Tiềm, 2002. Đặc điểm tinh thể học, ngọc học tourmalin trong pegmatit tại Thạch Khoán. TC Các khoa học về TĐ, 4 : 379-381. Hà Nội.