TUỔI OLIGOCEN-MIOCEN ĐƯỢC XÁC ĐỊNH
CHO KHỐI GRANITOID BÙ KHẠNG

NGUYỄN TRUNG MINH

Viện Địa chất, Viện KH & CN Việt Nam
Ngơ 84, Phố Chùa Láng, Đống Đa, Hà Nội.

Tóm tắt: Tuổi thành tạo của granitoid Bù Khạng trước đây được các nhà địa chất xác định là Tiền Cambri (MP-e1). Granitoid Bù Khạng miền Trung Việt Nam được chúng tôi xác định tuổi bằng các phương pháp đồng vị U-Pb và Rb-Sr. Monazit Bù Khạng xác định bằng phương pháp đồng vị U-Pb có tuổi 26,0±0,2 (2s) triệu năm. Đồng vị Rb-Sr của khoáng vật K-felspathh và biotit cho tuổi là 19,8±0,6 (2s) Tr.n.

I. MỞ ĐẦU

Granitoid Bù Khạng được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước nghiên cứu từ nhiều năm nay và đă được nhiều tác giả nhắc đến trong các công tŕnh của ḿnh [2, 3, 4….].

Các thành tạo tiêu biểu nhất của hệ tầng Bù Khạng lộ ra ở vùng núi Bù Khạng (tây Nghệ An), phía tây núi U Ḅ (tây Đồng Hới) và một ít ở vùng suối Huổi Công (nam Kỳ Sơn, bờ phải sông Cả) [6].

H́nh 1. Sơ đồ vùng nghiên cứu và lấy mẫu granitoid Bù Khạng, Bắc Trung Bộ

Một số nhà địa chất đă xác định hệ tầng Bù Khạng có tuổi Tiền Cambri (MP-e1). Thành phần khoáng vật bao gồm phyllit, quarzit, đá hoa, đá phiến mica, gneis, migmatit. Theo Izokh [2] th́ riêng khối granitoid Bù Khạng có tuổi Paleogen?. Trong khuôn khổ công tŕnh này tác giả tập trung vào kết quả nghiên cứu khối granitoid Bù Khạng (tây Nghệ An).

Khối granitoid Bù Khạng chiếm phần nhân hai nếp lồi lớn, kéo dài và phát triển theo hướng T-TB, có dạng ph́nh ra ở hai đầu, thắt lại ở giữa [6] (H́nh 1). Xung quanh thành tạo Bù Khạng phân bố một thành hệ đá biến chất nhiệt động phân đới dạng ṿm với cường độ giảm dần từ trong ra ngoài. Các đá phiến kết tinh ở sát bên migmatit và granit hoá có tŕnh độ biến chất ở tướng amphibol chứa granat, silimanit, đôi khi staurolit, chuyển tiếp ra ngoài sang đá phiến mica có disthen. Xuyên qua khối granitoid Bù Khạng là các mạch granit aplit, granit pegmatit; riêng ở phía nam thành tạo có mạch granit hai mica.

Tác giả đă cùng các chuyên gia Pháp GS. TS. Scharer U. và TS. Nagy E.A. (ĐHTH Paris 7, Pháp) tiến hành lấy mẫu VGS.32 (tọa độ: 105°10’38”Đ, 19°32’15”B) tại vùng Quỳ Châu (H́nh 1) gần ranh giới phần trên và phần dưới của khối granitoid Bù Khạng.

Các khoáng vật bao gồm: thạch anh, biotit, muscovit, sillimanit, monazit, granat, ilmenit, K-felspath, plagioclas v.v. Granitoid Bù Khạng chứa nhiều monazit màu vàng và thiếu zircon. Monazit trong suốt và các bao thể đều đủ điều kiện để phân tích bao thể.

Mẫu thu được đă được loại bỏ các phần bị phong hoá và chỉ lấy phần mẫu gốc c̣n tươi. Các mẫu được nghiền nhỏ tới cỡ hạt 400 mm, sau đó được sàng trên máy sàng rung-khí để tách các khoáng vật nhẹ ra khỏi các khoáng vật nặng. Phần khoáng vật nhẹ sẽ được tuyển từ để tách các khoáng vật có từ tính như biotit, muscovit ra khỏi K-felspath, plagioclas v.v. Phần khoáng vật nặng hơn sẽ được tách bằng dung dịch bromoform và C2H2I2. Các khoáng vật zircon, monazit, ilmenit sẽ được tách đơn khoáng ở trong phần nặng hơn này dưới kính hiển vi bằng mắt.

Các kết quả phân tích hoá học, đồng vị U-Pb, Rb-Sr và Nd-Sm được phân tích trên máy khối phổ kế tại Pḥng thí nghiệm Địa hoá của trường ĐHTH Paris 7, Pháp.

II. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỒNG VỊ U-Pb, Rb-Sr, Nd-Sm VÀ LUẬN GIẢI

Kết quả phân tích U-Pb được thể hiện ở đồ thị H́nh 2, Bảng 1 (phân tích trên máy khối phổ kế tại Pḥng thí nghiệm Địa hoá của trường ĐHTH Paris 7, Pháp), biểu thị các đường chỉnh hợp và đường bất chỉnh hợp. Toàn bộ các kết quả xác định tuổi U-Pb đều đă được hiệu chỉnh theo Pb thường (xác định trong K-felspath). Các kết quả phân tích của monazit và allanit cũng được hiệu chỉnh theo 206Pb dư thừa được tính toán theo sự mất cân bằng của tổng 230Th [5]. Để có kết quả hiệu chỉnh này ta sử dụng tỷ lệ Th/U trong đá gốc.

Bảng 1. Kết quả phân tích đồng vị U-Pb, Rb-Sr, Nd-Sm [4, 5]

Mẫu

Đồng vị

Tỷ lệ

K-felspath

87Rb/86Sr ± 2% (2s)

30,0

 

87Sr/86Sr

0,70862

 

206Pb/204Pb

18,935

 

207Pb/204Pb

15,737

 

208Pb/204Pb

39,629

Đá tổng

147Sm/144Nd±5% (2s)

0,095

 

143Nd/144Nd

0,51200

 

eNd ± 2s

-11,8 ± 0,1

Trong 6 nhóm khoáng vật monazit của granitoid Bù Khạng có 4 nhóm nằm chỉnh hợp, 2 nhóm c̣n lại nằm hơi bất chỉnh hợp trên đường đẳng thời, mặc dù ở đây đă có hiệu chỉnh theo 206Pb thường (H́nh 2). Sự bất chỉnh hợp này có thể được giải thích do sự có mặt của một ít các tàn dư khoáng vật chứa nhiều 230Th hơn trong khoáng vật monazit. Nhóm khoáng vật có tuổi trẻ hơn một chút có thể đă được kết tinh muộn hơn khi mà dung dịch (hay chất rắn) là nguồn cung cấp vật chất cho khoáng vật có tỷ lệ Th/U cao hơn. 4 nhóm nằm chỉnh hợp trên đường đẳng thời cho biết tuổi theo các tỷ lệ đồng vị như sau: 206Pb/238U – 25,9±0,3 Tr.n. (2s); 207Pb/235U – 26,1±0,3 Tr.n. (2s), trung b́nh tuổi đồng vị là 26,0 ±0,2 Tr.n.

H́nh 2. Đồ thị đường đẳng thời U-Pb khoáng vật monazit của granitoid Bù Khạng
 (các mẫu đă được hiệu chỉnh theo Pb thường trong K-felspath)

H́nh 3. Đồ thị đường đẳng thời Rb-Sr cho các mẫu K-felspath và các nhóm khoáng vật khác của biotit khối granitoid Bù Khạng

K-felspath và các nhóm khoáng vật khác của biotit ở khối granitoid Bù Khạng được phân tích bằng phương pháp Rb-Sr trên máy khối phổ kế tại Pḥng thí nghiệm Địa hoá của trường ĐHTH Paris 7, Pháp.

Đường đẳng thời đi qua 1 K-felspath và 2 biotit của granitoid Bù Khạng cho biết tuổi 19,8 ± 0,6 (2s) Tr.n. (H́nh 3), c̣n nhóm khoáng vật biotit thứ 3 hơi nằm ra ngoài đường đẳng thời. Sự lệch này có thể là do Rb bị mất trong ḍng nhiệt dịch tương ứng là 5% trọng lượng trong khu vực tạo quặng Sn hay As (United Nations Publication, 1990). Bốn giá trị phân tích đồng vị này nằm chính xác trên đường đẳng thời cho tuổi là 21,1 ± 0.5 Tr.n.

III. ĐỊA HOÁ VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KHỐI GRANITOID BÙ KHẠNG

Theo phân loại R.W. Le Maitre (1989), thành phần đá granit Bù Khạng  (H́nh 4) trên sơ đồ tương quan giữa kali và silicat là granodiorit. Kết quả phân tích các nguyên tố chính, nguyên tố vết và hiếm cho thấy các đá gốc liên quan đến quá tŕnh hút ch́m loạt vôi-kiềm. Trong đá gốc thiếu Mn và Mg, Ca thấp và K cao thể hiện sự phân ly hoá học mạnh các nguyên tố thuộc nhóm đá gốc vôi-kiềm. Sự phổ biến của các khoáng vật Sn và As trong khối granitoid Bù Khạng là bằng chứng rơ rệt của các hoạt động nhiệt dịch.

H́nh 4. Thành phần đá granitoid Bù Khạng
(theo phân loại R.W. Le Maitre, 1989)

Nguyên tố đất hiếm của granitoid Bù Khạng cũng tương đối giàu. Riêng Eu dị thường âm thể hiện sự phân dị plagioclas trong nguồn magma, hoặc trong quá tŕnh phân dị đưa magma lên, được khẳng định bằng kết quả hàm lượng Sr thấp.

Các giá trị phân tích của đồng vị Sr và Nd ban đầu cho biết thời điểm kết tinh magma và đă được dùng để tính toán trong việc xác định tuổi U-Pb. Tỷ lệ đồng vị Pb ban đầu đă được đo trong khoáng vật K-felspath v́ trong khoáng vật này không có U (chính v́ vậy nó c̣n được dùng để hiệu chỉnh cho ch́ thường). Theo [4] khối granitoid Bù Khạng có giá trị eNd ban đầu âm là -11,8 và tỷ lệ 87Sr/86Sr ban đầu là 0,7086. Trái ngược với các giá trị đá tổng, tỷ lệ đồng vị ban đầu được xác định từ đường đẳng thời qua các khoáng vật khác nhau là 0,7112 (H́nh 3). Tỷ lệ đồng vị này hơi cao hơn một chút có thể là do đồng vị 87Sr là sản phẩm của Rb giàu trong biotit trong khoảng 26-24 Tr.n.

Granit được h́nh thành từ hàng loạt các đất đá vỏ bị xáo trộn ở các mức độ khác nhau trong quá tŕnh tiến hoá của thành phần magma. Chính sự xáo trộn này dẫn đến thay đổi giá trị ban đầu ISr (0,7086). Giá trị tỷ lệ đồng vị ban đầu tương ứng với các khối kiềm Oligocen của dải cắt trượt Ailao Shan - Sông Hồng, chính xác hơn là chúng đều có nguồn gốc từ gneis Tiền Cambri ở bán đảo Đông Dương. Kết quả xác định đồng vị U-Pb và Hf trong mẫu zircon đơn và các khoáng vật của các sông lớn cho thấy thời kỳ phát triển lớp vỏ chính của Đông Nam Á là thời kỳ Tiền Cambri [1]. Nếu khối Bù Khạng có nguồn gốc từ đất đá vỏ trên th́ chúng phải có các dấu hiệu tương tự gneis của giai đoạn đó.

Có thể có sự liên quan của lớp vỏ cũ dưới (Rb/Sr thấp, Sm/Nd cao) trong gneis magma, tuy nhiên thành phần thực tế của lớp vỏ dưới Tiền Cambri, hay bất kỳ loại đá Tiền Cambri nào ở khu vực này hay Đông Nam á, đều được xác định là không nằm trong lớp đá giữa Paleozoi đến Kainozoi [3, 4]. Bởi vậy rất khó suy xét đến địa hoá nguồn magma vùng Bù Khạng. Mặt khác thành phần lớp vỏ dưới ở khu vực Việt Nam được cung cấp từ nguồn đá vỏ trẻ (250 Tr.n.) theo giá trị khối Kon Tum - miền Trung Việt Nam [3, 4] làm chuẩn. Các đá granulit này có giá trị 87Sr/86Sr cao hơn 0,711 và cao hơn các giá trị của khối Bù Khạng (phân ră 87Rb diễn ra sau 250 Tr.n.). Như vậy là lớp vỏ dưới không phải là nguồn của magma Bù Khạng.

Với kết quả giá trị ISr (0,7086) ban đầu thấp, khối granitoid Bù Khạng có thể là kết quả của sự xáo trộn giữa lớp vỏ tiến hoá cao với nguồn magma manti Oligocen.

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự tài trợ của Chương tŕnh Nghiên cứu Cơ bản, các chuyên gia Pháp GS. TS. Scharer U. và TS. Nagy E.A. (ĐHTH Paris 7, Pháp) đă cùng tác giả thực hiện chuyến thực địa, phân tích mẫu và đánh giá kết quả.

VĂN LIỆU

1.    Bodet F. and Scharer U., 2000. Evolution of the SE-Asian continent from U-Pb and Hf isotopes in single grains of zircon and baddeleyite from large rivers. Geochim. Cosmochim. Acta.

2.    Izokh E.P. et al., 1964. Novye dannye o magmatizme Severnogo Vietnama. Dokl.  AN SSSR, 155/6. Moskva.

3.    Nagy E.A., Scharer and Nguyen Trung Minh, 2000. Oligo-Miocene granitic magmatism in central Vietnam and implications for continental deformation in Indochina. Terra Nova, 12/ 2: 67-76.

4.    Nagy E.A., Maluski H., Lepvrier C. et al. 2000. Geodynamic significance of the Kontum massif in central Vietnam: Composite 40Ar/39Ar and U-Pb ages from Paleozoic to Triassic. J. Geol.

5.    Scharer U., 1984. The effect of initial 230Th disequilibrium on young U-Pb ages: The Makalu case, Himalaya. Earth Planet. Sci. Lett., 67: 191-204.

6.    Trần Văn Trị (Chủ biên), 1977. Địa chất Việt Nam. Phần miền Bắc. Nxb KHKT, Hà Nội.