KÕT QU¶ X¸C §ÞNH TUæI Vµ NHIÖT §é THµNH T¹O RUBI VïNG QUú CH¢U

PH¹M V¡N LONG1, VIRGINIE GARNIER2, GASTON GIULIANI2,

HOµNG QUANG VINH3, PHAN TRäNG TRÞNH3,

DANIEL OHNENSTETTER2, DIETMAR SCHWARZ4

1 Tæng c«ng ty §¸ quý vµ Vµng ViÖt Nam, 91 §inh Tiªn Hoµng, Hµ Néi;

2 UPR 2300 CRPG/CNRS, BP 20, 54501 Vandeuvre, France;

3 ViÖn §Þa chÊt, Trung t©m KHTN&CNQG, Hoµng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hµ Néi;

4 Gubelin Gemmological Laboratory, Maihofstrasse 102, 6000 Lucerne 9, Switzerland

Tãm t¾t: C¸c nghiªn cøu gÇn ®©y t¹i Quú Ch©u ®· gióp ph¸t hiÖn ®­îc c¸c thµnh t¹o chøa corindon (rubi) trong ®¸ gèc. Chóng bao gåm ®¸ hoa calcit mµu x¸m tr¾ng, kÕt tinh h¹t nhá chøa tæ hîp kho¸ng vËt céng sinh corindon, phlogopit, pargasit, graphit, pyrit. B»ng viÖc x¸c ®Þnh tuæi gi¸n tiÕp qua kho¸ng vËt phlogopit vµ biotit ®· x¸c ®Þnh ®­îc giai ®o¹n thµnh t¹o corindon n»m trong kho¶ng 22,1 – 21,6 Tr.n vµ nhiÖt ®é thµnh t¹o corindon ®­îc x¸c ®Þnh qua ®ång vÞ carbon cña cÆp kho¸ng vËt calcit-graphit vµo kho¶ng 660oC.

I. Më §ÇU

Rubi vïng má Quú Ch©u, ®­îc ph¸t hiÖn vµo ®Çu nh÷ng n¨m 90 vµ cho ®Õn nay hµng ngh×n carat rubi chÊt l­îng cao ®· ®­îc khai th¸c vµ ®i vµo thÞ tr­êng thÕ giíi. ChÊt l­îng cña rubi Quú Ch©u ®­îc c¸c nhµ ngäc häc ®¸nh gi¸ t­¬ng ®­¬ng víi chÊt l­îng cña rubi má Mogok (Myanmar) vµ lµ lo¹i cã chÊt l­îng cao nhÊt trªn thÕ giíi hiÖn nay.

Tuæi thµnh t¹o cña hÇu hÕt c¸c má rubi trong khu vùc ®­îc coi lµ liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh x« ®ông cña m¶ng Ên §é vµ m¶ng ¢u-¸ trong Kainozoi. Tuæi thµnh t¹o rubi vïng Yªn B¸i vµ Lôc Yªn ®­îc x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp qua tuæi ®ång vÞ Ar-Ar cña phlogopit cho thÊy giai ®o¹n thµnh t¹o rubi t­¬ng øng lµ 33-31 Tr.n. t¹i Lôc Yªn vµ 25-21 Tr.n. t¹i T©n H­¬ng [11]. Trong bµi viÕt nµy, c¸c t¸c gi¶ tr×nh bµy nh÷ng kÕt qu¶ x¸c ®Þnh tuæi thµnh t¹o rubi vïng Quú Ch©u gi¸n tiÕp qua viÖc x¸c ®Þnh tuæi Ar-Ar cña kho¸ng vËt phlogopit vµ biotit, ®ång thêi x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thµnh t¹o chóng qua ®ång vÞ carbon cña cÆp kho¸ng vËt calcit-graphit.

II. §ÆC §IÓM §ÞA CHÊT

Khu má rubi, saphir Quú Ch©u thuéc vïng má ®¸ quý NghÖ An n»m t¹i phÇn r×a ®«ng nam vßm n©ng Bï Kh¹ng, gi¸p giíi víi ®øt gÉy ®­êng 48 (H×nh 1).

Vßm Bï Kh¹ng lµ mét phøc nÕp låi trôc cã ph­¬ng TB - §N. C¸c ®¸ biÕn chÊt ®­îc xÕp vµo hÖ tÇng Bï Kh¹ng lé ra rÊt phæ biÕn, chiÕm phÇn lín diÖn tÝch khu má bao gåm c¸c ®¸ phiÕn mica, phiÕn th¹ch anh - mica cã almandin vµ plagioclas, c¸c ®¸ goneis.

Ph©n bè trªn vßm n©ng Bï Kh¹ng, xuyªn c¾t c¸c ®¸ biÕn chÊt cña hÖ tÇng Bï Kh¹ng trong ph¹m vi khu má cã c¸c ®¸ x©m nhËp tõ tr­íc ®Õn nay ®­îc xÕp vµo phøc hÖ §¹i Léc vµ cã tuæi Devon sím (GaD1 ®l) gåm granitogneis, granit 2 mica d¹ng gneis, Ýt h¬n cã diorit th¹ch anh vµ granodiorit d¹ng gneis; ®¸ m¹ch cã aplit vµ pegmatit chøa turmalin. §Æc tr­ng cho cÊu t¹o cña ®¸ trong khu má lµ cÊu t¹o d¹ng d¶i n»m chØnh hîp víi ®¸ biÕn chÊt cña hÖ tÇng Bï Kh¹ng. CÊu t¹o nµy cã thÓ biÓu hiÖn d­íi d¹ng khèi granit cã chøa nh÷ng thÓ tï ®¸ phiÕn kÕt tinh.

 Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu gÇn ®©y ®· x¸c ®Þnh tuæi cña c¸c thµnh t¹o thuéc phøc nÕp låi Bï Kh¹ng dùa trªn ®ång vÞ Ar-Ar cña kho¸ng vËt thuéc nhãm mica cho tuæi 36-33 Tr.n. (cho c¸c ®¸ hoa vµ c¸c ®¸ gnei thuéc vßm phÝa trªn), tuæi 27-23 Tr.n. (víi c¸c ®¸ hoa vµ c¸c ®¸ gneis ë phÇn nh©n) vµ tuæi 22-21 Tr.n. víi c¸c cÊu t¹o ë phÇn ch©n cña vßm vÒ phÝa ®«ng b¾c cña khèi [2].

C¸c kÕt qu¶ x¸c ®Þnh tuæi tuyÖt ®èi theo ph­¬ng ph¸p U-Pb vµ Rb-Sr c¸c kho¸ng vËt monazit vµ zircon trong c¸c ®¸ granit thuéc phøc hÖ §¹i Léc cho tuæi 23,7± 1,6 Tr.n.. Tuæi Rb-Sr trªn c¸c kho¸ng vËt felspat kali vµ biotit cho tuæi 19,8± 0,6 Tr.n. vµ 19,6± 0,5 Tr.n. [8].

Nh­ vËy cã thÓ thÊy r»ng c¸c gi¸ trÞ x¸c ®Þnh tuæi tuyÖt ®èi b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau, trªn c¸c kho¸ng vËt kh¸c nhau vµ trong c¸c thµnh t¹o ®Þa chÊt kh¸c nhau ®· cho mét gi¸ trÞ tuæi t­¬ng ®èi thèng nhÊt vµ cho thÊy c¸c thµnh t¹o nµy liªn quan ®Õn mét pha ho¹t ®éng biÕn d¹ng m¹nh mÏ cña khu vùc trong Oligocen-Miocen.

Míi ®©y trong qu¸ tr×nh khai th¸c t¹i moong c¹nh ®åi Må C«i ®· ph¸t hiÖn ®­îc c¸c thµnh t¹o corindon gèc trong ®¸ hoa. Corindon d¹ng tinh thÓ hoµn chØnh mµu ®á, ®á ®Ëm th­êng b¸n trong tíi ®ôc ®i cïng víi tæ hîp kho¸ng vËt calcit + phlogopit + pargasit + graphit + pyrit. C¸c h¹t kho¸ng vËt phlogopit ph©n t¸n r¶i r¸c trªn nÒn ®¸ hoa calcit vµ tËp trung dµy ®Æc t¹i nh÷ng n¬i ph©n bè corindon. ViÖc ph¸t triÓn cña bao thÓ phlogopit trong corindon (H×nh 2) chøng tá tæ hîp kho¸ng vËt trªn h×nh thµnh ®ång thêi vµ th«ng qua viÖc x¸c ®Þnh tuæi cña phlogopit sÏ gi¸n tiÕp cho ta tuæi thµnh t¹o corindon ë ®©y.

III. PH¦¥NG PH¸P NGHI£N CøU

C¸c mÉu nghiªn cøu ®­îc thu thËp t¹i moong khai th¸c gi÷a §åi Tû vµ ®åi Må C«i vµ trong mÉu lâi lç khoan trªn ®åi Må C«i (LK.07).

MÉu QC.2 ®­îc thu thËp t¹i moong khai th¸c hè Tû – Må C«i gÇn n¬i tiÕp xóc víi víi c¸c ®¸ granit biotit h¹t nhá. §ã lµ c¸c ®¸ hoa mµu x¸m tr¾ng chøa tæ hîp kho¸ng vËt corindon (rubi mµu ®á), phlogopit, Ýt graphit. ë phÇn cao cña moong ®· khai th¸c ®­îc mét khèi l­îng lín rubi cã chÊt l­îng cao.

MÉu QC.6 lµ c¸c ®¸ hoa mµu x¸m tr¾ng h¹t th« víi tæ hîp kho¸ng vËt spinel, phlogopit vµ graphit c¹nh §åi S¾n (®åi 191).

Hai mÉu ®­îc lÊy t¹i lç khoan trªn ®åi Må C«i (LK.07). MÉu MC.12 lµ m¹ch pegmatit biotit víi chiÒu dµy kho¶ng 1 m c¾t ngang qua ®¸ granit biotit h¹t nhá. M¹ch pegmatit nµy cã kiÕn tróc h¹t th« víi thµnh phÇn kho¸ng vËt felspat kali, plagioclas vµ biotit h¹t th« (kÝch th­íc h¹t nhiÒu khi tíi 7,0 cm).

MÉu MC.21 ®­îc lÊy trong c¸c m¹ch amphibolit vµ ®¸ hoa t¹i ranh giíi tiÕp xóc víi c¸c ®¸ granit biotit.

§Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu, tr­íc tiªn c¸c kho¸ng vËt thuéc nhãm mica, phlogopit, biotit vµ muscovit ®­îc t¸ch ra tõ c¸c thµnh t¹o gèc bao gåm ®¸ hoa, ®¸ phiÕn mica vµ c¸c ®¸ pegmatit. C¸c kho¸ng vËt nµy ®­îc röa b»ng aceton, sau ®ã cho vµo m¸y rung siªu ©m ®Ó lµm s¹ch. Tr­íc khi ®­a mÉu vµo m¸y khèi phæ ®Ó x¸c ®Þnh tuæi ®ång vÞ 40Ar-39Ar , mÉu ®­îc kiÓm tra ®é tinh khiÕt b»ng nhiÔu x¹ tia X.

ViÖc x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thµnh t¹o ®­îc thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p ®ång vÞ carbon cña cÆp kho¸ng vËt calcit-graphit, dùa trªn nguyªn lý tû lÖ ®ång vÞ carbon cña cÆp kho¸ng vËt nµy kh«ng thay ®æi khi c©n b»ng cña hÖ ®¹t tr¹ng th¸i nhiÖt ®éng cao nhÊt tøc lµ tr¹ng th¸i khi c¸c kho¸ng vËt nµy kÕt tinh ®ång thêi.

IV. KÕT QU¶ NGHI£N CøU

C¸c kÕt qu¶ x¸c ®Þnh tuæi ®­îc ®­a ra trong B¶ng 1, vµ biÓu ®å ®¼ng thêi cña c¸c mÉu nghiªn cøu ®­îc ®­a ra trong H×nh 3.

Tuæi 40Ar-39Ar cña kho¸ng vËt phlogopit céng sinh víi rubi trong ®¸ hoa mµu x¸m tr¾ng thu thËp ®­îc t¹i moong khai th¸c gi÷a ®åi Tû vµ ®åi Må C«i trong mÉu QC.2A lµ 21.6± 0.7 Tr.n. vµ tuæi t­¬ng øng cña phlogopit céng sinh víi spinel gÇn ®åi S¾n QC.6 cho gi¸ trÞ 22.1± 0.6 Tr.n.. Tuæi x¸c ®Þnh trªn kho¸ng vËt biotit trong m¹ch pegmatit mÉu MC.12 vµ cña phlogopit mÉu MC.21 (lâi khoan LK.07) cho c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng lµ 22,5± 0.5 Tr.n. vµ 21,0± 0,7 Tr.n..

B¶ng 1. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®ång vÞ Ar trong phlogopit vµ biotit vïng Quú Ch©u

Thø tù

40Ar- 39Ar

36Ar- 40Ar

39Ar-40Ar

37Ar-39Ar

%Atm

TÝch luü % 39Ar

Tuæi

QC. 2A phlogopit (J=0,013414)

1

1,892

2,96

0,067

0,069

87,4

0,2

45,2± 14,7

2

1,907

0,02

0,522

0,289

0,46

0,8

45,6± 7,1

3

0,866

1,08

0,787

0,222

31,8

2,9

20,8± 2,3

4

0,896

0,75

0,869

0,000

22,1

7,5

21,6± 1,1

5

0,921

0,38

0,965

0,000

11,1

18,7

22,1± 0,5

6

0,898

0,32

1,009

0,000

9,3

100

21,6± 0,1

Tuæi tæng = 21,8± 0,7 Tr.n

QC.6 phlogopit (J= 0,013428)

1

8,203

2,03

0,049

1,482

60,0

0,0

188,5± 39

2

5,283

1,86

0,085

0,384

55,1

0,0

123,6± 47

3

3,671

1,59

0,144

1,885

47,0

0,0

86,8± 20,6

4

1,135

1,99

0,364

2,073

58,7

0,2

27,3± 9,1

5

0,945

1,68

0,533

0,049

49,6

3,3

22,8± 0,7

6

0,901

1,23

0,706

0,014

36,4

8,1

21,7± 0,3

7

0,918

0,19

1,209

0,002

5,5

99,9

22,1± 0,1

Tuæi tæng = 22,2± 0,6 Tr.n

MC.12 biotit (J=0,014273)

1

0,860

1,945

0,494

0,012

57,5

44,1

22,0± 0,7

2

0,905

0,390

0,977

0,000

11,6

83,3

23,2± 0,5

3

0,872

0,537

0,963

0,203

15,9

89,9

22,3± 2,7

4

0,891

0,678

0,897

0,250

20,1

95,0

22,8± 0,4

5

0,885

0,592

0,931

0,133

17,5

99,9

22,7± 4,8

Tuæi tæng = 22,5± 0,5 Tr.n

MC.21 phlogopit (J= 0,013414)

1

1,069

2,349

0,285

0,928

69,4

0,6

25,7± 23

2

0,852

0,586

0,970

0,067

17,3

18,4

20,5± 0,8

3

0,810

0,637

1,001

0,001

18,8

34,2

19,5± 0,1

4

0,898

0,232

1,036

0,000

6,9

92,6

21,6± 0,3

5

0,510

2,021

0,790

0,040

59,7

94,7

12,3± 6,7

6

0,759

0,864

0,980

0,000

25,5

100

18,3± 3,6

Tuæi tæng = 22,7± 0,7 Tr.n

KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®ång vÞ carbon (d13C) cÆp kho¸ng vËt calcit-graphit trªn hai mÉu MC.2A vµ MC.6 t¹i Quú Ch©u ®­îc dÉn ra ë B¶ng 2. Theo ®ã gi¸ trÞ d13C cña c¶ hai kho¸ng vËt calcit vµ graphit dao ®éng trong mét kho¶ng hÑp (d13C cña calcit tõ +1,9 - >+2,0%o vµ d13C cña graphit dao ®éng trong kho¶ng tõ -2,2 - > -1,8%o).

C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®ång vÞ trªn cho phÐp x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thµnh t¹o cña chóng t­¬ng øng T = 658oC cho mÉu QC.6 vµ T = 666oC cho mÉu QC.2A (H×nh 4).

B¶ng 2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®ång vÞ carbon (d13C) cÆp calcit-graphit t¹i Quú Ch©u

MÉu

d13 Ccalcit (%o)

d13 Cgraphit (%o)

QC.6

+2,0

-2,2

QC.2A

+1,9

-1,8

 KÕt qu¶ d13 C cña calcit vµ graphit x¸c ®Þnh ®­îc trªn c¸c mÉu trong khu vùc ®· ph¶n ¸nh mét ®iÒu kiÖn biÕn chÊt kh¸ ®ång nhÊt víi sù tham gia tÝch cùc cña c¸c dung dÞch cã nguån gèc d­íi s©u.

KÕT LUËN

- Còng gièng nh­ ë Lôc Yªn [10, 11] vµ mét sè má kh¸c trªn thÕ giíi [3, 6, 9], trong c¸c thµnh t¹o corindon gèc thu ®­îc t¹i vïng má Quú Ch©u ®Òu quan s¸t thÊy sù ph¸t triÓn cña kho¸ng vËt phlogopit bªn c¹nh kho¸ng vËt spinel vµ corindon. H¬n n÷a sù phæ biÕn cña bao thÓ phlogopit rÊt tù h×nh trong corindon (H×nh 2) ®· chøng tá r»ng bao thÓ phlogopit lµ bao thÓ ®ång sinh víi corindon vµ tæ hîp kho¸ng vËt corindon + phlogopit xuÊt hiÖn ®ång thêi. Do vËy tuæi thµnh t¹o cña phlogopit còng gi¸n tiÕp ph¶n ¸nh tuæi thµnh t¹o cña spinel vµ corindon (rubi) trong khu vùc. C¸c gi¸ trÞ tuæi tuyÖt ®èi x¸c ®Þnh ®­îc trªn kho¸ng vËt phlogopit trªn hai tæ hîp kho¸ng vËt céng sinh víi spinel vµ corindon cho thÊy hai kho¸ng vËt nµy ®­îc thµnh t¹o trong cïng mét giai ®o¹n tõ 22,1 - 21,6 Tr.n.. Trong kho¶ng thêi gian ®ã th× spinel ®­îc thµnh t¹o sím h¬n so víi corindon. NhiÖt ®é cña m«i tr­êng thay ®æi rÊt chËm ch¹p vµ cã xu h­íng t¨ng lªn chót Ýt (tõ 658 ®Õn 666oC) trong thêi gian spinel vµ corindon kÕt tinh.

- Tuæi 40Ar-39Ar trªn kho¸ng vËt phlogopit céng sinh víi corindon (rubi) trong c¸c ®¸ hoa còng gÇn nh­ t­¬ng ®ång víi c¸c gi¸ trÞ tuæi ®­îc x¸c ®Þnh trªn c¸c kho¸ng vËt biotit trong pha ®¸ m¹ch pegmatit (22,5± 0,5 Tr.n.) vµ trªn kho¸ng vËt phlogopit trong ®¸ mafic chøa phlogopit (21,0± 0,7 Tr.n.) vµ t­¬ng øng víi giai ®o¹n thµnh t¹o cña corindon. C¸c gi¸ trÞ nµy hoµn toµn phï hîp víi c¸c c«ng bè vÒ tuæi tr­íc ®©y trªn khu vùc víi c¸c gi¸ trÞ tuæi n»m trong kho¶ng tõ 21,4± 0,4 – 22,5± 0,4 Tr.n. [2].

Bµi b¸o ®­îc hoµn thµnh víi sù gióp ®ì cña ViÖn Nghiªn cøu h¶i ngo¹i Ph¸p (CRPG/CNRS), t¸c gi¶ xin c¸m ¬n sù tµi trî vµ t¹o ®iÒu kiÖn lµm viÖc t¹i Trung t©m Th¹ch häc vµ ®Þa hãa Nancy (CRPG).

V¡N LIÖU

1. Garnier V., G. Giuliani, H. Maluski, D. Ohnenstetter, Trinh Phan Trong, Vinh Hoang Quang, Long Pham Van, Tich Vu Van, D. Schwarz, 2002. Ar-Ar ages in phlogopite from marble-hosted rubi deposits in northern Vietnam: evidence for Cenozoic rubi formation. Chemical Geology, 188: 33-49.

2. Jolivet L., H. Maluski, O. Beyssac, B. Goffe', Cl. Lepvrier, Phan Truong Thi, Nguyen Van Vuong, 1999. Oligocene-Miocene Bu Khang extensional gneiss dome in Vietnam: Geodynamic implications. Geology, 27/1: 67-70.

3. Kammerling R. C., et al., 1994. Myanmar and its gem - an update. J. of Gemology, 24/1.

4. Kammerling R. C., Keller A. S., Scarrat K. V., Repetto S., 1994. Update on mining rubies and fancy sapphires in Northern Vietnam. Gems & Gemology, 30/2:104-114.

5. Kane R.E., et al., 1991. Ruby and fancy sapphire from Vietnam. Gems & Gemology, 27/3: 136-155.

6. Kane R. E., et al., 1992. Status of ruby and sapphire mining in the Mogok stone tract. Gems & Gemology.

7. Kane R. E., et al., 1994. Update on mining rubies and fancy sapphire in Northern Vietnam. Gems & Gemology, Summer, 1994.

8. Nagy E. A., U. Sharer, Nguyen Trung Minh, 2000. Oligo-Miocene granitic magmatism in Central Vietnam and applications for continental deformation in Indochina. Terra Nova, 12 : 67-76.

9. Okrusch M., et al., 1976. Paragenesis and Petrogenesis of a Corundum-Bearing Marble at Hunza (Kashmir). Mineralium Deposita, 11: 278-297. Springer-Verlag.

10. Ph¹m V¨n Long, 1999. §Æc ®iÓm bao thÓ rubi, saphir Lôc Yªn. TC §Þa chÊt, A/252: 21-28. Hµ Néi.

11. Phan Träng TrÞnh, Hoµng Quang Vinh, Garnier V., Giuliani G., Maluski H., Ph¹m V¨n Long, 2001. C¸c giai ®o¹n thµnh t¹o rubi däc ®íi ®øt g·y s«ng Hång vµ l©n cËn. TC §Þa chÊt, A/267: 98-105. Hµ Néi.