NGUåN GèC LAMPROIT T¢Y B¾C Bé
D¦íI GãC §é §ÞA HO¸ NGUY£N Tè VÕT

NGUYÔN THÞ MINH THUYÕT

§¹i häc Khoa häc Tù nhiªn,
334 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

Tãm t¾t: Lamproit T©y B¾c Bé ®­îc Lacroix m« t¶ lÇn ®Çu tiªn vµo n¨m 1933 vµ ®Æt tªn lµ cocit. Sau ®ã, c¸c nhµ ®Þa chÊt Liªn X« vµ ViÖt Nam ®Òu cho r»ng chóng lµ nhãm ®¸ porphyrit sÉm mµu, cã thµnh phÇn mafic cao kiÒm kali vµ giµu nguyªn tè vÕt. Tuy ®· ®­îc nghiªn cøu chi tiÕt ë c¸c møc ®é vµ khÝa c¹nh kh¸c nhau nh­ng vÊn ®Ò vÒ th¹ch luËn nguån gèc vÉn ch­a ®­îc lµm s¸ng tá. Nghiªn cøu quy luËt ph©n bè hay hµnh vi cña nhãm nguyªn tè vÕt, kÕt hîp víi tÝnh to¸n hîp phÇn nãng ch¶y lÇn ®Çu tiªn ®­a ra kÕt qu¶: lamproit T©y B¾c Bé kÕt tinh tõ magma nguyªn thuû do nãng ch¶y 3-5,7% manti trªn (cã thµnh phÇn lµ lherzolit granat) ë ¸p suÊt trªn 30 kbar, nhiÖt ®é 16000C.

Lamproit T©y B¾c Bé lµ ®¸ porphyrit sÉm mµu, thµnh phÇn mafic cao kiÒm kali gåm: lamproit olivin-diopsid-phlogopit-sanidin, lamproit diopsid-phlogopit-olivin-sanidin vµ lamproit olivin-diopsid-phlogopit. Thµnh t¹o nµy liªn quan ®Õn c¸c ®¸ syenit, granosyenit cña phøc hÖ Pu Sam C¸p vµ ®Þnh vÞ trong cÊu tróc uèn nÕp T©y B¾c Bé. Tuy ®· ®­îc nhiÒu nhµ khoa häc nghiªn cøu - ®Æc biÖt lµ trong nh÷ng c«ng tr×nh gÇn ®©y, TrÇn Träng Hoµ, NguyÔn Trung ChÝ ®· x©y dùng c¬ së tµi liÖu thùc tÕ mét c¸ch chi tiÕt - nh­ng vÊn ®Ò th¹ch luËn cÇn tiÕp tôc lµm s¸ng tá. D­íi ®©y t¸c gi¶ sÏ tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu quy luËt ph©n bè cña nhãm nguyªn tè vÕt trong lamproit T©y B¾c Bé, tõ ®ã x¸c ®Þnh thµnh phÇn nguån gèc cña chóng.

§ÆC §IÓM §ÞA HO¸ NGUY£N Tè VÕT TRONG LAMPROIT T¢Y B¾C Bé

1. C¬ së lý thuyÕt

Nhãm nguyªn tè vÕt cã tíi gÇn 30 nguyªn tè nh­ng hµm l­îng chØ nhá h¬n 1%, th­êng lµ nguyªn tè cã b¸n kÝnh ion hoÆc khèi l­îng nguyªn tö qu¸ lín nªn khã ®i vµo cÊu tróc tinh thÓ kho¸ng vËt vµ khã t¹o thµnh nh÷ng kho¸ng vËt ®éc lËp. Chóng ph©n bè mét c¸ch cã quy luËt trong qu¸ tr×nh nãng ch¶y vµ kÕt tinh kho¸ng vËt do ®ã nghiªn cøu ®Æc ®iÓm nhãm nguyªn tè nµy cã ý nghÜa lín trong luËn gi¶i nguån gèc c¸c ®¸ magma.

Tõ thùc nghiÖm, Wood vµ Fraser (1976) x©y dùng quy luËt ph©n bè nguyªn tè hiÕm liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh nãng ch¶y vµ kÕt tinh qua ba m« h×nh d­íi ®©y (h×nh 1, 2, 3).

Ngoµi ra, sù ph©n bè cña nguyªn tè vÕt cßn phô thuéc vµo b¶n chÊt cña tõng kho¸ng vËt vµ dung thÓ kh¸c nhau thÓ hiÖn qua hÖ sè ph©n bè KD:

2. §Æc ®iÓm ®Þa ho¸ nguyªn tè vÕt trong lamproit T©y B¾c Bé

Nguyªn tè vÕt th­êng tËp trung trong kho¸ng vËt phô nh­: apatit, priderit, waiderit.. kho¸ng vËt rÊt Ýt hoÆc kh«ng cã trong lamproit T©y B¾c Bé.

Hµm l­îng nguyªn tè vÕt cña lamproit T©y B¾c Bé vµ mét sè lamproit trªn thÕ giíi ®em chuÈn ho¸ víi chondrit vµ manti nguyªn thuû cho c¸c biÓu ®å sau (H×nh 4, 5).

 

H×nh 1. BiÕn thiªn nång ®é nguyªn tè vÕt trong qu¸ tr×nh nãng ch¶y c©n b»ng

H×nh 2. BiÕn thiªn nång ®é nguyªn tè vÕt trong qu¸ tr×nh nãng ch¶y Rayleigh

H×nh 3. M« h×nh biÕn thiªn nång ®é nguyªn tè vÕt trong qu¸ tr×nh kÕt tinh Rayleigh

CL: nång ®é nguyªn tè trong dung thÓ láng; Co: nång ®é trong nguån magma ban ®Çu

F: phÇn tr¨m nãng ch¶y

D = S i = 1n wiKDi (D: sè ph©n bè; KD: hÖ sè ph©n bè nguyªn tè trong tõng kho¸ng vËt;

w: phÇn tr¨m kho¸ng vËt)

H×nh 4. BiÓu ®å chuÈn ho¸ nguyªn tè TR cña lamproit víi chondrit

(theo sè liÖu cña Jaques et. al (1986); Lewis (1987); Nixon et. al (1984); Fraser (1987); Kuehner (1980); TrÇn Träng Hoµ, 1999; NguyÔn Trung ChÝ, 2001, McDon, 1989)

H×nh 5. BiÓu ®å chuÈn ho¸ nguyªn tè vÕt cña lamproit víi manti nguyªn thuû

(theo sè liÖu cña Jaques et. al (1986); Lewis (1987); Nixon et. al (1984); Fraser (1987);
Kuehner (1980); TrÇn Träng Hoµ, 1999; NguyÔn Trung ChÝ, 2001, McDon, 1989)

BiÓu ®å chuÈn ho¸ cña c¸c lamproit trªn cã chung mét sè ®Æc ®iÓm:

D¸ng ®iÖu gièng víi ®­êng nãng ch¶y thùc nghiÖm lherzolit granat ë tû lÖ 1, 2, 3, 4, 5%; kh¸c h¼n ®¸ kh«ng chøa granat vµ nhÊt lµ cña ®¸ cã chøa plagioclas.

- Cã xu h­íng ®i xuèng theo chiÒu tõ tr¸i sang ph¶i (theo chiÒu t¨ng dÇn møc ®é t­¬ng thÝch cña c¸c nguyªn tè trong ®iÒu kiÖn míi nãng ch¶y ë manti)

- C¸ch xa ®­êng chuÈn sè 1

§èi víi lamproit T©y B¾c Bé:

- Tû lÖ chuÈn ho¸ nguyªn tè hiÕm nhÑ víi chondrit, manti nguyªn thuû tõ 100 - 300 lÇn; cña nguyªn tè hiÕm nÆng lµ xÊp xØ 10 lÇn vµ tû lÖ trung b×nh gi÷a nguyªn tè hiÕm nhÑ (La) víi nguyªn tè hiÕm nÆng (Lu) lµ 40 lÇn. §Æc ®iÓm nµy cho thÊy thµnh phÇn ®¸ nguån cã thµnh phÇn peridotit chøa granat (v× c¸c kho¸ng vËt olivin, clinopyroxen, orthopyroxen ®Æc biÖt lµ granat cã hiÖu øng cao ®èi víi nguyªn tè ®Êt hiÕm nÆng, nh­ng l¹i cã hiÖu øng thÊp víi nguyªn tè ®Êt hiÕm nhÑ, nhÊt lµ trong ®iÒu kiÖn manti).

- §­êng chuÈn ho¸ lu«n gÇn ®­êng chuÈn sè 1 h¬n c¸c lamproit kh¸c, ®Æc biÖt lµ lamproit cã chøa kim c­¬ng ë West Kimberley. §Æc ®iÓm nµy cho thÊy lß magma T©y B¾c Bé nãng ch¶y ë ®iÒu kiÖn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é thÊp h¬n, nhÊt lµ ë West Kimberley (theo Mitchell, Bergman: lamproit Murcia-Almeria, leucit Hills do nãng ch¶y tõng phÇn peridotit ë 150 km, lamproit West Kimberley chøa kim c­¬ng do nãng ch¶y manti ë ®é s©u lín h¬n)

- Trªn ®­êng chuÈn ho¸, ngoµi c¸c dÞ th­êng d­¬ng Ce, Ba, La vµ dÞ th­êng ©m Nb nh­ c¸c lamproit kh¸c cßn xuÊt hiÖn dÞ th­êng d­¬ng nguyªn tè Sr, dÞ th­êng ©m Eu. §Æc ®iÓm nµy cho thÊy trong qu¸ tr×nh kÕt tinh cña magma cã sù tÝch tô kho¸ng vËt hiÖu øng cao ®èi víi Sr vµ thùc tÕ thÊy trong lamproit T©y B¾c Bé rÊt phæ biÕn kho¸ng vËt sanidin - Sr thÓ hiÖn nh­ lµ nguyªn tè kh«ng t­¬ng thÝch nhiÒu h¬n trong ®iÒu kiÖn manti, nh­ng l¹i thay thÕ kali ®i vµo kho¸ng vËt felspath dÞ th­êng ©m nhÑ ®èi víi nguyªn tè Eu (gièng lamproit ë Murcia Almeria). Cã thÓ gi¶i thÝch cho tr­êng hîp nµy v× trong thµnh phÇn ®¸ nguån còng nh­ s¶n phÈm kÕt tinh l¹i kh«ng cã kho¸ng vËt hiÖu øng cao víi Eu - kho¸ng vËt plagioclas.

3. X¸c ®Þnh thµnh phÇn magma nguyªn thuû, phÇn tr¨m nãng ch¶y ®¸ nguån

Môc ®Ých cña bµi b¸o lµ x¸c ®Þnh thµnh phÇn magma nguyªn thuû cña lamproit T©y B¾c Bé trong khi ®· cã sè liÖu vÒ nguyªn tè vÕt, thµnh phÇn kho¸ng vËt cña ®èi t­îng nghiªn cøu. Nh­ vËy, cÇn cã nh÷ng gi¶ ®Þnh vÒ: qu¸ tr×nh nãng ch¶y, tû lÖ nãng ch¶y, thµnh phÇn kho¸ng vËt modal víi hµm l­îng nguyªn tè vÕt t­¬ng øng th× kÕt qu¶ tÝnh sÏ lµ hµm l­îng nguyªn tè vÕt t¹i tõng thêi ®iÓm nãng ch¶y.

§èi víi lamproit T©y B¾c ViÖt Nam, ®iÒu kiÖn ®¸ nguyªn thuû lµ lherzolit granat cã nång ®é trong nguån magma ban ®Çu (Co) t­¬ng øng nãng ch¶y c©n b»ng vµ sè ph©n bè (D) nguyªn tè vÕt trong hîp phÇn mafic th× cho kÕt qu¶ phï hîp nhÊt. NghÜa lµ, khi cho gi¸ trÞ Co, D, w, F sÏ tÝnh ®­îc nång ®é nguyªn tè trong dung thÓ láng (CL). T¹i thêi ®iÓm nµo mµ gi¸ trÞ CL t­¬ng ®­¬ng víi hµm l­îng thùc ph©n tÝch cña mÉu th× ®ã lµ thêi ®iÓm nãng ch¶y cña ®èi t­îng nghiªn cøu.

ViÖc tÝnh to¸n ®­îc thùc hiÖn nhê ch­¬ng tr×nh NewMelt - NEWPET (C) 1987 - 1992, MUN Earth Sciences/ CERR cho kÕt qu¶ trong B¶ng 1

B¶ng 1. B¶ng kÕt qu¶ hµm l­îng lý thuyÕt c¸c nguyªn tè vÕt

% kho¸ng vËt ®¸ nguån (lherzolit granat - Maaloe & Aoki, 1977)

wi - thµnh phÇn tiªu chuÈn trung b×nh cña lamproit theo hÖ Oliv-Opx-Cpx-Phlo-Gran

Oliv

63,00

Oliv

37,50

Opx

30,00

Opx

3,50

Cpx

2,00

Cpx

34,00

Gran

5,00

Phlo

24,00

 

 

Gran

1,00

% kho¸ng vËt ®¸ nguån khi F=5.71%

% kho¸ng vËt ®¸ nguån khi F = 3.00%

Oliv

64.394

Oliv

63.711

Opx

31.818

Opx

30.928

Cpx

0.000

Cpx

0.979

Phlo

0.000

Phlo

0.000

Gran

5.0303

Gran

5.155

Kho¸ng vËt ®Çu tiªn bÞ tiªu biÕn hoµn toµn cã thÓ lµ clinopyroxen khi: F = 5,71%; ®©y còng lµ giíi h¹n nãng ch¶y

Hµm l­îng lý thuyÕt c¸c nguyªn tè vÕt t¹i F = 5,7%

Nguyªn tè

Hîp phÇn ban ®Çu

Hîp phÇn pha láng

Hîp phÇn cßn l¹i

La

0,700

22,25

0,00

Ce

1,810

41,44

0,01

Nd

1,350

22,89

0,04

Sm

0,385

6,13

0,03

Yb

0,430

1,60

0,35

Cr

2915,000

701,20

349,16

Sc

17,100

20,47

16,89

Y

4,520

26,78

3,17

Hµm l­îng c¸c nguyªn tè vÕt khi F = 3,00%

Nguyªn tè

Hîp phÇn ban ®Çu

Hîp phÇn pha láng

Hîp phÇn cßn l¹i

La

0,700

32,99

0,01

Ce

1,810

68,28

0,06

Nd

1,350

41,02

0,12

Sm

0,385

10,34

0,08

Yb

0,430

1,77

0,39

Cr

2915,000

675,06

2984,27

Sc

17,100

20,02

17,00

Y

4,520

31,44

3,69

B¶ng 2. So s¸nh hµm l­îng nguyªn tè vÕt theo lý thuyÕt vµ hµm ph©n tÝch trong mÉu

 

La

Ce

Nd

Sm

Yb

Cr

Sc

Y

HL khi F = 5.7%

22,25

41,44

22,89

6,13

1,61

701,2

20,47

26,79

HL khi F = 3%

32,99

68,28

41,02

10,3

1,77

675,1

20,02

31,44

HL ph©n tÝch

43,45

76,03

38,43

8,59

1,84

669,89

20,37

27,54

- So s¸nh hµm l­îng theo lý thuyÕt víi hµm l­îng thùc cho kÕt qu¶:

- Tû lÖ nãng ch¶y F trong kho¶ng 3 - 5.7%.

Magma nguyªn thuû cã thµnh phÇn: Oliv: 63,711 - 64,394; Opx: 30,928 - 31,818; Cpx: 0,979 - 0.000; Gran: 5,155 - 5,0303.

Thµnh phÇn cña magma nguyªn thuû chiÕu trªn biÓu ®å ®a ¸p O’Hara chØ ra ®iÒu kiÖn nãng ch¶y ë ¸p suÊt trªn 30 kbar. Theo thùc nghiÖm cña Kushiro th× tæ hîp nµy cã thÓ tån t¹i tíi ®iÒu kiÖn ¸p suÊt 35 kbar, nhiÖt ®é 16000C. KÕt qu¶ nµy phï hîp víi nh÷ng nhËn ®Þnh rót ra tõ biÓu ®å nhÖn.

KÕT LUËN

Lamproit T©y B¾c Bé lµ lamproit kh«ng ®Æc tr­ng víi hµm l­îng nguyªn tè vÕt thÊp h¬n c¸c lo¹i kh¸c, cã dÞ th­êng d­¬ng Sr. §©y lµ s¶n phÈm kÕt tinh tõ magma nguyªn thuû do nãng ch¶y 3-5,7% lherzolit granat ë ¸p suÊt trªn 30 kbar, nhiÖt ®é 16000C. CÇn cã nh÷ng nghiªn cøu cô thÓ vÒ ®iÒu kiÖn nhiÖt ®éng trong qu¸ tr×nh kÕt tinh vµ bèi c¶nh ®Þa chÊt cña ®èi t­îng nµy míi ®i ®Õn kÕt luËn ch¾c ch¾n lamproit T©y B¾c Bé cã hay kh«ng chøa kim c­¬ng.

V¡N LIÖU

1. Cox K. G., J. D. Bell, R. J. Pankhurst, 1979. The interpretation of igneous rocks. London, George Allen & Unwin.

2. §µo §×nh Thôc, Huúnh Trung (§ång chñ biªn), 1995. §Þa chÊt ViÖt Nam. TËp 2. C¸c thµnh t¹o magma. Côc §Þa chÊt VN, Hµ Néi.

3. Kushiro Ikuo, (1994). Recent experimental studies on partial melting of mantle peridotites at high pressures using diamond aggregates. J. Geol. Soc. Japan, 1: 103-110.

4. Mitchell Roger H., Steven C. Bergman, 1991. Petrology of lamproites. Plenum press. New York & London.

5. Rollinson Hugh, 1996. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. Longman.

6. TrÇn Träng Hoµ, Hoµng H÷u Thµnh, Ng« ThÞ Ph­îng, TrÇn TuÊn Anh, Hoµng ViÖt H»ng, 1999. C¸c ®¸ magma kiÒm kali T©y B¾c ViÖt Nam: biÓu hiÖn t¸ch gi·n néi m¶ng Paleogen muén. TC §Þa chÊt, 250 : 7-14, Hµ Néi.

7. Wilson M., 1996. Igneous petrogenesis. Chaman & Hall, UK.