KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU VỀ TUỔI Rb-Sr, Sm-Nd VÀ THÀNH PHẦN
ĐỒNG VỊ CỦA GNEIS PELIT VÙNG PÔ KÔ VÀ ECLOGIT VÙNG ĐIỆN BIÊN, VIỆT
TOMOHARU MIYAMOTO1,
YASUHITO OSANAI1, NOBUHIKO NAKANO1,
MASAAKI OWADA2, NGUYỄN THỊ MINH3, DƯƠNG ĐỨC KIÊM3,
TRẦN NGỌC NAM4
1Trường Đại
học Kyushu, Nhật Bản
2Trường Đại học Yamaguchi, Nhật Bản
3Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội
4Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế (Chủ biên bản tiếng Việt)
Tóm tắt: Kết quả phân tích thành phần đồng vị nguyên tố Rb và Sr của mẫu đá biến chất
gneis vùng Pô Kô cho giá trị nội đẳng thời ở tuổi 229±1 Tr.n. với tỷ lệ nguyên
thuỷ 87Sr/86Sr
= 0,73963±0,00005. Giá trị tuổi thu được (229±1 Tr.n.) phản ánh pha hoạt
động nhiệt kiến tạo tích cực cuối cùng tác động đến phức hệ Ngọc Linh. Tỷ lệ
đồng vị nguyên thuỷ (87Sr/86Sr = 0,73963±0,00005) cho thấy thành
phần nguyên thuỷ của mẫu phân tích là đá trầm tích cổ của vỏ lục địa.
Thành phần
đồng vị Sm và Nd phân tích cho mẫu tổng và các khoáng vật của mẫu đá eclogit
tìm thấy ở vùng Điện Biên (mẫu 050830T03A) không xác định được giá trị đẳng
thời (không xác định được tuổi). Nguyên nhân của kết quả này có thể là do sự
thay đổi thành phần đồng vị trong quá trình biến đổi xảy ra trong thời gian sau
khi đạt đỉnh biến chất.
I. GIỚI THIỆU
Châu Á bao gồm nhiều
mảng vỏ đại dương và lục địa sáp nhập lại nhờ các va chạm lục địa. Quá trình
này không chỉ có tác dụng mở rộng lục địa châu Á, mà còn làm dập vỡ các hợp
phần, tạo ra các đới tách giãn rift và các đứt gẫy trượt cắt. Trên bán đảo Đông
Dương có thể phân thành 3 khối kiến tạo chính là: khối Nam Trung Hoa, khối Đông
Dương và khối Shan-Thái (còn gọi là khối Sibumasu). Các đới khâu phát triển dọc
theo các ranh giới của các khối này (Hình 1). Trước đây, nhiều tác giả cho rằng
rìa đông của khối Đông Dương (địa khối Kon Tum) là một trong các nhân lục địa
Tiền Cambri chủ yếu [11]. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy móng kết
tinh của khu vực này bao gồm các đá biến chất ở điều kiện đặc biệt, nhiệt độ
cao và siêu cao xảy ra trong thời gian Permi-Trias [7, 8]. Bán đảo Đông Dương
là một địa điểm lý tưởng để nghiên cứu va chạm lục địa và tiến hoá kiến tạo của
các đai tạo núi. Để hiểu được một cách chính xác hơn
lịch sử tiến hoá của khu vực trong quá trình biến chất và hậu đỉnh biến chất
liên quan với sự va chạm các lục địa, đòi hỏi phải có nhiều nghiên cứu chuyên
sâu về địa niên biểu đồng vị để xác lập các pha biến chất liên quan.
Các đá biến chất không chỉ lộ ra ở phần phía đông của khối Đông Dương (địa khối Kon Tum), mà còn lộ ra ở đới khâu Sông Mã nằm giữa khối Nam Trung Hoa và khối Đông Dương. Các đá biến chất ở đới khâu Sông Mã trước đây cũng được xem là đá biến chất Tiền Cambri [1]. Tuy nhiên, tương tự như ở địa khối Kon Tum, rất có thể các đá biến chất ở đới khâu Sông Mã cũng chỉ mới được thành tạo trong quá trình va chạm lục địa giữa Nam Trung Hoa với Đông Dương. Các nghiên cứu niên đại đồng vị chính xác sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn cả thời gian và cơ chế va chạm. Trong bài báo này chúng tôi trình bày những kết quả phân tích thành phần đồng vị của các khoáng vật trong hai mẫu đá biến chất vùng Pô Kô (địa khối Kon Tum) và vùng Điện Biên (đới khâu Sông Mã), kết quả bước đầu về tuổi đồng vị cho các mẫu nghiên cứu này. Các kết quả phân tích đồng vị mẫu tổng cũng được trình bày trong bài báo nhằm xác định thành phần nguyên thuỷ của các đá biến chất đang xét.
Hình 1. Sơ
đồ cấu trúc bán đảo Đông Dương và vị trí mẫu (mô phỏng theo [9])
II. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT
VÀ THẠCH HỌC CÁC MẪU NGHIÊN CỨU
Bán đảo Đông Dương được phân
chia thành ba khối kiến tạo chính, từ đông-bắc sang tây-nam lần lượt có khối
Nam Trung Hoa, khối Đông Dương và khối Shan-Thái (Hình 1). Phần lớn lãnh thổ
Việt
Hình 2. Ảnh
lát mỏng thạch học. (a) Mẫu gneis pelit (61K); (b) Mẫu eclogit (050830T03A).
Các ký
hiệu viết tắt: Amp: amphibol Na-Ca, Grt: granat, Omp: omphacit,
Pl: plagioclas, Qtz: thạch anh, Rtl: rutil
Miền Bắc Việt
III. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ
Biotit, plagioclas được tuyển từ mẫu gneis pelit (61K; vùng Pô Kô); granat, hỗn hợp amphibol-omphacit và hợp phần felsit tách tuyển từ mẫu eclogit (050830T03A; vùng Điện Biên). Việc tách tuyển được tiến hành bằng cách giã mẫu rất cẩn thận (để hạn chế làm vỡ các hạt khoáng vật), rây, sấy, tách tuyển tinh khoáng bằng phương pháp tuyển từ (thiết bị tuyển từ đẳng động lực Frantz) và phương pháp dung dịch nặng (bằng dung dịch nặng tetrabromoethan và iođur methylen). Tinh khoáng sau khi tuyển được kiểm tra hạt dưới kính hiển vi hai mắt, loại bỏ những hạt chưa sạch còn lẫn trong số tinh khoáng đã tuyển.
Phần cỡ hạt nằm giữa rây số 100 (150 μm) và rây số 200 (75 μm) của các khoáng vật đã tuyển tách được dùng để phân tích rubiđi (Rb) - stronti (Sr) và samari (Sm) -neođymi (Nd). Mẫu tinh khoáng được rửa bằng dung dịch aceton và nước cất, sau đó mới hoà tan mẫu bằng hỗn hợp dung dịch axit chlohyđric (HCl) và axit oxalic ((COOH)2). Tách Rb, Sr và đất hiếm (REE) ra khỏi mẫu bằng cách dẫn dung dịch đã hoà tan qua cột nhựa trao đổi ion DOWEX 50W-X8, cỡ rây số 200 (75μm). Samari và neodymi được tách khỏi đất hiếm cũng bằng cách cho dung dịch đi qua cột nhựa trao đổi ion kể trên, cỡ rây số 200 (75 μm) với sự gia thêm dung dịch ammonia, theo phương pháp của Kubota [2]. Hàm lượng Rb được phân tích bằng khối phổ kế HITACHI RMU5G với một đầu thu. Thành phần đồng vị Sr và Nd và hàm lượng tổng của các nguyên tố Sr, Sm và Nd được xác định bằng khối phổ kế JEOL JMS05RB một đầu thu. Mẫu chuẩn Sr NBS983 cho tỷ lệ 87Sr/86Sr = 0,7103 ± 0,0001 (1s). Mẫu chuẩn Nd JNdi-1 (của Cục Địa chất Nhật Bản) cho kết quả 143Nd/144Nd = 0,51212 ± 0,00004 (1s). Sai số phân tích cho các đồng vị Rb, Sr, Sm và Nd lần lượt là 2%, 1%, 0,5% và 1%. Mức độ hỗn nhiễm của Rb, Sr, Sm và Nd được xác định lần lượt là dưới 1´10-10g, 3´10-10g, 1´10-10g, và 1´10-10g /mẫu.
Hằng số phân rã sử dụng để
tính toán tuổi là 6,54 ´ 10-12 /năm cho đồng vị 147Sm [4]
và 1,42 ´
10-11 /năm cho 87Rb [12]. Các đường đẳng thời Rb-Sr và Sm-Nd
được xác định bằng phương pháp hồi quy bình phương nhỏ nhất của
Hàm
lượng các nguyên tố chính, nguyên tố phụ của mẫu đá tổng được xác định bằng phương
pháp quang phổ X-ray (XRF: Rigaku-GF06P) tại Đại học
Kết
quả phân tích Rb-Sr trong biotit (Bt), plagioclas (Pl) và mẫu đá tổng (WR) cho
mẫu gneis pelit (61K; vùng Pô Kô) được biểu diễn trên giản đồ đẳng thời Rb-Sr
(Hình 3). Đường thẳng hồi quy xác định giá trị tuổi 229±1 Tr.n. với tỷ lệ
nguyên thuỷ (I.R) 87Sr/86Sr = 0,73963 ± 0,0005 cho
mẫu gneis đang xét (Hình 3).
Kết
quả phân tích Sm-Nd trong granat (Grt), amphibol-omphacit (AO), hợp phần felsit
(FG) và mẫu đá tổng (WR) cho mẫu eclogit (050830T03A; vùng Điện Biên) được trình
bày trên giản đồ đẳng thời Sm-Nd (Hình 4). Trên hình 4 có thể thấy các điểm
thành phần đã phân tích phân bố tập trung thành một cụm, không xác định được
đường thẳng đẳng thời một cách tin cậy. Nếu thử ép xác định đường thẳng hồi quy
thì các điểm phân tích cho giá trị tuổi 2,40 ± 1,28 tỷ năm với tỷ lệ nguyên
thuỷ 143Nd/144Nd = 0,5097 ± 0,0017. Tuổi mô hình Nd dựa vào thành phần tiêu huỷ manti (DM) [10]
cho kết quả 3,18 ± 0,91 tỷ năm cho mẫu eclogit đang xét.
Hình
3. Giản đồ đẳng thời đồng vị Rb-Sr, mẫu gneis pelit (61K).
Ký hiệu viết tắt: Bt: biotit, Pl: plagioclas, WR: mẫu đá tổng
Hình
4. Giản đồ đẳng thời đồng vị Sm-Nd, mẫu eclogit (050830T03A).
(Đường đứt đoạn là đường để so sánh có tuổi 268 Tr.n.)
Kết quả phân tích thành phần
các nguyên tố chính, nguyên tố phụ cho mẫu eclogit (050830T03A) cho thấy chúng
tương ứng với các đá mafic (bazan-gabro). Hàm lượng
IV. NHẬN XÉT VÀ KẾT
LUẬN
Tuổi đẳng thời của các đồng vị Rb-Sr phân tích cho mẫu gneis pelit (61K) cho kết quả 229 ± 1 Tr.n. Kết quả này cho giá trị trẻ nhất trong số các kết quả tuổi đồng vị được công bố gần đây cho các đá biến chất ở địa khối Kon Tum [7, 8]. Giá trị tuổi Rb-Sr trong nghiên cứu này có thể phản ánh pha nhiệt kiến tạo cuối cùng tác động đến các đá của phức hệ Ngọc Linh ở địa khối Kon Tum. Đường đẳng thời của mẫu phân tích xác định tỷ lệ nguyên thuỷ 87Sr/86Sr tương đối cao (I.R = 0,73963 ± 0,00005, Hình 3). Tỷ lệ đồng vị này cho thấy mẫu gneis đang xét có nguồn gốc là đá trầm tích, nguồn trầm tích được cung cấp từ khu vực vỏ lục địa cổ hơn.
Hình 5. Giản đồ chân nhện nguyên tố vết mẫu eclogit so
với manti nguyên thuỷ [14].
Hình
6. Giản đồ chân nhện các kim loại của eclogit
so với manti nguyên thuỷ [13]
Thành
phần đồng vị Sm-Nd đã phân tích cho các hợp phần khoáng vật và mẫu đá tổng của mẫu
eclogit (hệ tầng Nậm Cô, vùng Điện Biên) rất tiếc là không giúp xác định được
đường đẳng thời (Hình 4). Tuổi của mẫu eclogit đang xét, do đó đang phải để
ngỏ. Nguyên nhân của kết quả này có lẽ do sự thay đổi thành phần đồng vị trong
quá trình biến đổi hậu đỉnh biến chất. Tập hợp hạt mịn chlorit và epiđot thành
tạo ở các khe nứt trong mẫu có thể là sản phẩm biến đổi hậu đỉnh biến chất này.
Các khoáng vật plagioclas sáng màu cũng bị thay đổi thành phần trong quá trình
biến đổi đó. Chúng có thể đã bắt giữ các
đồng vị Sm và Nd giải phóng từ các khoáng vật khác như granat, apatit v.v.., do
đó làm biến đổi tỷ lệ đồng vị Sm/Nd của chúng.
Phần lớn các nguyên tố không tương thích trong mẫu eclogit có hàm lượng cao hơn 4 lần so với thành phần manti nguyên thuỷ [14] như thể hiện trên giản đồ chân nhện ở Hình 5. Thành phần hoá mẫu đá tổng cho thấy mẫu eclogit đang xét có thành phần mafic. Trong nhóm kim loại chuyển tiếp, Ti, V, Mn, Fe, Cu và Zn có hàm lượng cao hơn so với manti nguyên thuỷ [13], trong khi Cr và Ni lại thấp hơn (Hình 6). Đặc điểm thành phần các nguyên tố vừa trình bày của mẫu eclogit hoàn toàn tương tự thành phần bazan sống núi giữa đại dương (MORB) [3]. Nếu mẫu eclogit đang xét có nguồn gốc là bazan hoặc gabro đại dương và sự biến đổi thành phần (đồng vị) là không đáng kể, thì sự làm giàu Ba và làm nghèo P trong mẫu phải được giải thích từ nguyên nhân biến đổi hậu đỉnh biến chất. Như vậy, cả tuổi và nguồn gốc nguyên thuỷ của mẫu eclogit ở Điện Biên hiện vẫn chưa có câu trả lời, đòi hỏi phải có những nghiên cứu có hệ thống hơn, từ khảo sát thực địa đến các nghiên cứu chi tiết trong phòng thí nghiệm, trước khi có được một kết luận chắc chắn.
Lời cám ơn: Các tác giả cám ơn Hoàng Hoa Thám, Phạm Bình và các cán bộ của Viện NC Địa chất và Khoáng sản Hà Nội đã hợp tác, giúp đỡ trong quá trình thực địa. Công trình được tài trợ một phần từ Quỹ Hỗ trợ NCKH (No.14340150 và No.17253005 cho Prof. Y. Osanai) từ Bộ Giáo dục Nhật Bản.
Bài báo được thực hiện trong
khuôn khổ chương trình NCCB của Hội đồng Khoa học Tự nhiên và sự hợp tác NCKH
giữa Trường ĐHKH Huế với Trường ĐH
VĂN LIỆU
1. Dovzhikov A. E. (Ed), 1965. Geologia Severnogo
Vietnama (Thuyết minh kèm theo Bản đồ địa chất
miền Bắc Việt
2. Kubota M., 1992. Sm-Nd model ages of aeolian dusts in
3. Langmuir et al., 1977. Petrogenesis of basalts from FAMOUS area: Mid-Atlantic
ridge. Earth Planet. Sci. Lett., 36
: 133-156.
4. Lugmair G. W. and Marti, K., 1978. Lunar initial 143Nd/144Nd :
Differential evolution of the lunar crust and mantle. Earth
Planet. Sci. Lett., 39 : 349-357.
5. Mashima H., 2002. Improvement of XRF analysis for trace elements in silicate
rock samples using the flux-fused disk method. Sci. Repts., Dept. Earth Planet. Sci., Kyushu Univ., 21 : 37-48 (tiếng Nhật với tóm tắt tiếng
Anh).
6. Nakada S. et al., 1985. X-ray fluorescence analysis of major elements in silicate
rocks. Sci. Rept. Dept. Geol., Kyushu Univ., 14 : 103-115 (tiếng Nhật với tóm tắt tiếng Anh).
7. Nakano N., 2006. Metamorphic and tectonic evolutions of the Kontum Massif
in central
8. Osanai Y. et al., 2004. Permo-Triassic ultrahigh-temperature metamorphism in the
Kontum massif, central
9. Osanai Y. et al., 2005. Tectonic evolution of the Kontum Massif in
10. Peucat J. J. et al., 1988. Sr, Nd and Pb isotopic systematics in the Archaean low-
to high-grade transition zone of southern
11. Sengör A. M. C., 1985. East Asian tectonic collage. Nature, 318 : 16-17.
12. Steiger R. H. and Jäger E., 1977. Subcommission on geochronology: convention on the use of
decay constants in geo- and cosmo-chronology.
Earth Planet. Sci. Lett., 36 : 359-362.
13. Sun S. S., 1982. Chemical composition and origin of the Earth's primitive
mantle. Geochim. Cosmochim. Acta, 47
: 179-192.
14.
Sun S.S. and McDonough W. F., 1989. Chemical and isotope systematics of oceanic basalts: Implication for
mantle composition and processes. In
Magmatism in the
15. Trần Đăng Tuyết (Chủ biên), 2005. Địa chất và khoáng
sản tờ Phong Sa Lỳ - Điện Biên Phủ (F-48-XIX và F-48-XX). Cục Địa chất và Khoáng sản Việt
16. York D., 1966. Least-squares fitting of a straight line.