Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khối cấu trúc Tạ Khoa, ý nghĩa của nó trong dự báo và tìm kiếm khoáng sản đồng - niken - vàng

28 tự thời gian nhất định. Một sự kiện tạo núi bao gồm một hoặc nhiều sự kiện biến dạng liên quan tới một giai đoạn kiến tạo hoặc tạo núi chính. Như vậy, một khu vực biến dạng nhiều lần có thể là hậu quả của một pha biến dạng tiến triển, một sự kiện biến dạng nhiều pha, hai sự kiện biến dạng hoặc nhiều hơn, có thể nhưng không nhất thiết có thời gian tách biệt nhau, hoặc hai sự kiện tạo núi hoặc hơn. 2.1.8 Tuổi của các sự kiện biến dạng gồm có tuổi tương đối và tuổi tuyệt đối. Tuổi tương đối: là tuổi xác định các các tạo được thành tạo trước hoặc sau. Các thế hệ cấu tạo xác định một sự kiện biến dạng thường được thành tạo theo một trình tự thời gian nhất định, các thế hệ cấu tạo được thành tạo sau sẽ tác động lên các thế hệ cấu tạo được thành tạo trước và làm biến dạng chúng đó tạo nên các cấu tạo giao thoa chồng lấn. Tuổi tuyệt đối: là tuổi xác định thời gian cụ thể mà pha biến dạng đó xảy ra. Để xác định tuổi tuyệt đối thường sử dụng phương pháp định tuổi U-Pb cho zircon và monazit trong các đá biến chất và các thể pegmatit.  Hoạt động biến chất các đá là sự biến đổi ở trạng thái cứng thành phần khoáng vật cũng như kiến trúc và cấu tạo của đá, dưới tác dụng của các quá trình nội sinh xảy ra ở những độ sâu khác nhau trong vỏ trái đất. Hoạt động biến chất chủ yếu xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 300 0 C đến 1000 0 C và áp suất từ vài trăm bar đến 15-20kbar. Trong những điều kiện đặc biệt, hoạt động biến chất kèm theo sự nóng chảy từng phần các đá, đôi khi nóng chảy với quy mô lớn. Đó là hoạt động siêu biến chất, có thể dẫn đến sự thành tạo magma acid. Hoạt động biến chất có kèm theo sự biến đổi thành phần hóa học của các đá nguyên thủy, được gọi là hoạt động biến chất trao đổi. Các đá biến chất là sản phẩm của quá trình lý hóa phức tạp đạt đến đến một trạng thái cân bằng trong những điều kiện vật lý nhất định như nhiệt độ, áp suất và tác dụng của dung dịch tuần hoàn trong đá.

29  Một khối địa chất ngoại lai là một khối có quan hệ kiến tạo với đá vây quanh (thường là các đá nằm dưới nó), không có quan hệ về địa tầng, magma, nguồn gốc, tuổi hoặc tất cả các yếu tố trên với các đá nằm dưới nó. Các khối này thường được vận chuyển từ những khoảng cách lớn và phủ chờm lên các đá nằm dưới. Các đá nằm dưới được xem là các thể bản địa (autochthonous) hay không bị dịch chuyển ra khỏi vị trí nguyên thủy của chúng tương đối so với khối ngoại lai. 2.2 - Tiếp cận kế thừa: Theo quan điểm của các tác giả đã nghiên cứu cho rằng khu vực Khối Tạ Khoa được cấu tạo từ một phức nếp lồi lớn có đặc điểm địa chất rất phức tạp, có các phân vị địa tầng tuổi từ Devon tới Neogen và các phức hệ magma xâm nhập tuổi từ Permi muộn tới Kreta muộn với nhiều nguồn gốc khác nhau. Các đá trên bị biến dạng khá mạnh và biến chất nhiệt động mạnh mẽ mang tính phân đới từ tướng amphybolit tới tướng đá phiến lục. Khu vực Khối Tạ Khoa có cấu trúc địa chất khá phức tạp chúng thuộc Đới cấu trúc Sông Đà, miền kiến tạo Tây Bắc [1, 3, 8, 25] hoặc là các "các thành tạo bồn sau cung" của phần rìa mảng và được hình thành từ sự ghép nối của hai địa mảng Đông Dương và Hoa Nam vào giai đoạn Paleozoi muộn-Mezozoi sớm dọc theo đới khâu Sông Mã [32]. Bởi vậy, đây là vùng có lịch sử phát triển địa chất lâu dài và phức tạp, trải qua nhiều biến dạng kiến tạo khác nhau, các biến dạng sau chồng lên các giai đoạn trước làm cho các cấu tạo bị xóa nhòa và giao thoa khá phức tạp [15, 16, 17, 18]. Quặng hóa trong vùng khá đa dạng, xong có ý nghĩa hơn cả là quặng đồng niken và đồng – vàng. Về quặng đồng - niken trong vùng, hiện tồn tại ở 2 dạng: dạng thứ nhất liên quan tới đáy và vách của các khối xâm nhập siêu mafic. Dạng thứ 2 liên quan tới các đới trượt. Trong đó dạng thứ 2 có ý nghĩa kinh tế hơn [15, 16, 17]. Quặng đồng – vàng liên quan tới các đới biến dạng cao phân bố trong các thành tạo phun trào hệ tầng Viên Nam.

30 - Tiếp cận hệ thống: + Các tổ hợp thạch kiến tạo: được phân chia trên cơ sở về đặc điểm thành phần vật chất, nguồn gốc, môi trường thành tạo, cũng như quan hệ không gian, và đặc điểm biến dạng của các thành tạo địa chất có trong vùng. + Các pha biến dạng: được phân chia trên cơ sở nhận dạng đặc điểm hình thái, nguồn gốc, quy luật phân bố, tuổi và đặc biệt từ việc xác định mối quan hệ chồng lấn giữa các loại cấu tạo, để phân lập được các pha biến dạng kiến tạo khác nhau tác động lên các đá của vùng nghiên cứu. Mỗi pha biến dạng được đặc trưng bởi một loại hoặc một tổ hợp các cấu tạo có cùng nguồn gốc, được hình thành trong cùng một thời gian và chế độ biến dạng và đại diện cho một giai đoạn phát triển địa chất mang tính khu vực. Các cấu tạo của các pha muộn hơn thường tác động và làm biến dạng các cấu tạo sớm hơn và tạo thành sự giao thoa cấu trúc phức tạp. + Về xác định mối liên quan của quặng đồng – niken và đồng - vàng với các cấu tạo địa chất: các thành tạo đồng - niken thường liên quan tới 3 loại nguồn gốc sau: nguồn gốc dung li, chúng phân bố ở phần đáy của các khối xâm nhập siêu mafic và mafic; nguồn gốc nhiệt dịch và nguồn gốc phong hóa từ các đá siêu mafic. Đối với quặng đồng – vàng, trong khu vực nghiên cứu chúng có nguồn gốc nhiệt dịch liên quan tới các đới biến dạng. Mỗi nguồn gốc chúng nằm trong một cấu trúc nhất định và bị biến đổi mạnh bởi các biến dạng về sau. Để xác định mối liên quan của quặng đồng niken và đồng - vàng với các cấu tạo địa chất cần xác định đặc điểm phân bố của các thành tạo quặng có trong khu vực, xác định các yếu tố cấu trúc kiến tạo khống chế chúng. Trên cơ sở đặc điểm biến dạng của vùng, xác định các yếu tố cấu tạo của các pha biến dạng muộn hơn tác động nên các yếu tố khống chế quặng ban đầu, từ đó xây dựng bình đồ cấu trúc khu vực quặng để xác định sự thay đổi phương, hướng cắm và sự phân cắt, dịch chuyển của các thân quặng qua các quá trình tác động quả các pha biến dạng. 2.3 + Phương pháp khảo sát thực địa Nghiên cứu sinh đã tiến hành khảo sát thực địa trên toàn khu vực nghiên cứu, trong đó trọng tâm là khu vực Bản Phúc, Bản Khoa, Suối Chát, Đá Đỏ nơi tập trung

31 chính các điểm quặng hóa trong khu vực. Quá trình khảo sát đã tiến hành thu thập tất cả các tài liệu về đặc điểm địa chất, các yếu tố cấu trúc kiến tạo, khoáng sản trong vùng nghiên cứu, đặc biệt là các tài liệu về mối quan hệ của quặng hóa với các cấu tạo và lấy các loại mẫu phân tích. Các số liệu đã thu thập được gồm: - Đã thu thập thông tin, số liệu về đặc điểm thạch học của các thành tạo địa tầng khác nhau, trật tự giữa các lớp, hệ lớp, giữa các phân vị hệ tầng, quan hệ giữa các thành tạo trầm tích và các thành tạo magma. Thu thập các số liệu về đặc điểm thạch học của các thành tạo magma. Thu thập về đặc điểm quặng hoá đồng, niken và vàng trong khu vực mỏ - Đã nhận dạng và thu thập các số liệu về các yếu tố cấu trúc kiến tạo như các nếp uốn, đứt gãy, các dấu hiệu động lực học, quan hệ giữa các các yếu tố cấu trúc trên với nhau và giữa chúng với quặng hoá đồng, niken và vàng. - Đã lấy các loại mẫu thạch học, mẫu tuổi tuyệt đối, mẫu vi cấu tạo, khoáng tướng để phân tích, xử lý phục vụ cho các nghiên cứu về đặc điểm thành phần, tuổi, đặc điểm biến chất và cấu trúc kiến tạo. + Phương pháp gia công và phân tích mẫu - Gia công, phân tích các mẫu lát mỏng thạch học của các đá trầm tích biến chất, magma xâm nhập và phun trào để xác định thành phần khoáng vật, đặc điểm cấu tạo, đặc điểm biến chất của đá cũng như các yếu tố vi cấu trúc có liên quan tới biến dạng - Gia công mẫu mài láng: nhằm xác định đặc điểm biến dạng và đặc điểm phân bố quặng hóa - Gia công, phân tích mẫu khoáng tướng: xác định thành phần, cấu trúc, kiến tạo quặng và các giai đoạn tạo quặng. - Phân tích mẫu vi cấu tạo: nhằm xác định quan hệ cấu tạo và đặc điểm biến dạng kiến tạo, xác lập trình tự phát triển kiến tạo cũng như quan hệ giữa các cấu tạo với quặng hoá

32 - Đã tiến hành phân tích mẫu tuổi tuyệt đối bằng phương pháp định tuổi U- Pb cho zircon và monazit trong các đá biến chất và các thể pegmatit nhằm xác định tuổi kết tinh, biến dạng và biến chất của đá có trong vùng. + Phương pháp xử lý và tổng hợp số liệu: Trong vùng đã có nhiều công trình nghiên cứu về địa chất và khoáng sản, tuy nhiên mức độ nghiên cứu về cấu trúc còn hạn chế đặc biệt là về nghiên cứu biến dạng và mối liên quan giữa các yếu tố cấu trúc với các thành tạo quặng đồng – niken và đồng - vàng. Để phân tích có hệ thống các đặc điểm cấu trúc kiến tạo ngoài việc thu thập các số liệu mới, tác giả đã thu thập các tài liệu thực tế đo vẽ bản đồ địa chất 1: 50 000 vùng Bắc Yên - Yên Châu, Sơn La (Lê Thanh Hựu, 2008), các tài liệu về công tác thăm dò mỏ đồng - niken khu vực Bản Phúc, các đề tài nghiên cứu chuyên sâu như Trần Thanh Hải và nnk (2005) [6], Vũ Xuân Lực và nnk (2009) [16], Vũ Xuân Lực và nnk (2010) [17], Vũ Xuân Lực (2010) [15], Vũ Xuân Lực và nnk (2012) [18], Đoàn Nhật Tộng, Lưu Chính Công (1965) [23], Đặng Công Thành (1988) [22], Đinh Hữu Minh (2006) [21]; Nguyễn Đắc Lư và nnk (2003) [14], Dương Hữu Luật (2001) [13], Trịnh Xuân Cam (1994) [2]…. Trên cơ sở các tài liệu đã thu thập được tác giả đã xây dựng được bản đồ địa chất và khoáng sản của vùng, sơ đồ cấu trúc kiến tạo và sơ đồ phân vùng triển vọng khoáng sản cùng nhiều các tài liệu khác. Cụ thể là: + Sơ đồ địa chất: được thành lập dựa trên các tài liệu có trước có bổ sung kết quả nghiên cứu thực địa nhằm xác định rõ dạng nằm của phân vị địa chất, các cấu tạo địa chất, và mối quan hệ giữa các đá và cấu tạo khác nhau. + Sơ đồ cấu trúc kiến tạo: được thành lập trên sơ đồ địa chất và xử lý, tổng hợp các số liệu cấu tạo đã được tác giả thu thập. Trên sơ đồ đã thể hiện được các yếu tố cấu tạo và mối quan hệ chồng lấn giữa chúng, và đã thể hiện được quy luật phân bố quặng hoá đồng – niken, đồng - vàng với các cấu tạo trong vùng. + Mặt cắt địa chất và mặt cắt cấu trúc kiến tạo: Các mặt cắt được xây dựng nhằm xác định dạng nằm của các lớp đá cũng như các yếu tố cấu trúc, quy luật phân bố quặng hoá trong khu vực nghiên cứu theo chiều sâu.

33 + Sơ đồ phân vùng triển vọng khoáng sản: được thành lập trên cơ sở các tiền đề dấu hiệu tìm kiếm mà nghiên cứu sinh đã tổng hợp phân tích từ các tài liệu đã có và các tài liệu của tác giả để đưa ra được các vùng có mức độ triển vọng khác nhau, từ đó làm cơ sở để tính tài nguyên và định hướng cho công tác thăm dò và tìm kiếm quặng hóa. + Phương pháp mô hình hóa Đây là phương pháp tổng hợp các số liệu, các kết quả của các phương pháp nghiên cứu trên đây xây dựng thành thành mô hình để thể hiện mối quan hệ không gian, thời gian, lịch sử phát triển kiến tạo cho các đối tượng địa chất và khoáng sản nội sinh thuộc khu vực nghiên cứu. - Về kiến tạo: Đã mô hình hóa sự phát triển được thể hiện trên sơ đồ cấu trúc kiến tạo, mô hình giao thoa biến dạng. Trên đó đã thể hiện được đặc điểm phân bố các cấu tạo được hình thành ở các pha khác nhau và sự thay đổi hình thái, phương, hướng do tác động của các pha muộn hơn. - Về biến chất: Sử dụng các mô hình giữa nhiệt độ, áp suất để thể hiện đặc điểm các quá trình biến chất với các pha khác nhau đi cùng các quá trình biến dạng. - Về khoáng sản nội sinh: trên có sở đặc điểm phân bố của quặng trong các cấu tạo ban đầu và đặc điểm biến dạng của khu vực, tác giả đã xây dựng được các sơ đồ và các mặt cắt thể hiện sự thay đổi hình thái, phương, hướng cắm và sự phân bố của chúng ở trên mặt cũng như ở dưới sâu.

34  -   3.1. Khái quát chung Các kết quả nghiên cứu hiện có cho thấy, vùng nghiên cứu có cấu trúc khá phức tạp và đã trải qua một quá trình phát triển địa chất lâu dài. Các tác giả trước đây khi thể hiện bình đồ cấu trúc đã có nhiều quan điểm khác nhau như: Fromaget (1941) [27] coi vùng nghiên cứu là "lớp phủ địa di Sông Đà" liên quan tới các đới trượt chờm trên đó các thể địa di dịch chuyển với các khoảng cách lớn từ vị trí nguyên thủy của chúng. Dovjikov (1965) [3] gọi khu vực là "nếp lồi Tạ Khoa" có trục cắm về đông nam và trên đó có thể hiện nhiều đứt gãy phương tây bắc - đông nam, tuy nhiên không thể hiện dõ tính chất của chúng. Nguyễn Xuân Bao (1969) [1] coi vùng nghiên cứu thuộc một phần của "nếp vồng Tạ Khoa" trên đó phát triển một số đứt gãy nghịch và trượt bằng, đi kèm là các đới biến chất có cường độ giảm dần từ trung tâm nếp vồng tới phần rìa ngoài. Tuy nhiên mức độ nghiên cứu chi tiết về đặc điểm biến dạng hầu như chưa được đề cập. Các kết quả đo vẽ địa chất tỷ lệ 1:50 000 vùng Yên Châu-Bắc Yên của Lê Thanh Hựu và nnk (2008) [10], và các nghiên cứu chuyên đề của Vũ Xuân Lực (2009, 2010, 2012) [15, 16, 17, 18], Trần Thanh Hải và nnk (2005) [6] cho thấy, khu vực tây bắc nói chung trong đó có vùng nghiên cứu đã trải qua lịch sử biến dạng kiến tạo và biến chất đa kỳ mà bình đồ cấu trúc hiện đại có lẽ là hậu quả của sự chồng lấn và giao thoa của hàng loạt cấu tạo có bản chất, hình thái, nguồn gốc và thời gian thành tạo khác nhau, trong đó nếp lồi Tạ Khoa được cho là hình thành bởi một pha biến dạng uốn nếp khu vực. Một số kết quả nghiên cứu và thăm dò trong vùng nghiên cứu như Nguyễn Ngọc Liên (1995) [12], Đinh Hữu Minh (2003) [20], Nguyễn Đắc Lư ( 2003) [14], Nguyễn Thanh Liêm (2007) [11 ] đã bước đầu xác định mối liên quan của cấu trúc với quặng hoá trong khu vực, tuy nhiên mới ở mức độ hết sức sơ lược.  Vùng nghiên cứu được chia làm 3 khối cấu trúc sau (Hình 3. 1):

35 Hình 3. 1

36 Khối cấu trúc Mai Sơn (thuộc một phần phía nam Đới Sông Đà) Khối Mai Sơn nằm kẹp giữa hai đứt gãy Sông Đà ở phía tây nam và Xuân Đài-Na Pa [10] ở đông bắc. Cấu tạo nên phụ khối là các thành tạo có tuổi Paleozoi muộn tới Kainozoi có thành phần phức tạp của các hệ tầng Yên Duyệt, Cò Nòi, Đồng Giao, Nậm Thẳm, Nậm Mu, Pác Ma, Suối Bàng, Yên Châu, Sài Lương. Các đá trong khối bị biến dạng mạnh mẽ, tạo thành các cấu tạo dạng dải có phương kéo dài chủ yếu là TB-ĐN. Tuy nhiên, mức độ biến chất của chúng là không đáng kể. Khối cấu trúc Tạ Khoa (thuộc một phần phía bắc Đới Sông Đà) Đây là Khối cấu trúc tương đối phức tạp, giới hạn bởi hai đứt gãy Xuân Đài-Na Pa ở phía tây nam và Vạn Yên-Nậm Xe ở phía đông bắc [10]. Các đá lộ ra dưới dạng một phức nếp lồi có phương kéo dài TB-ĐN, trong đó phần cánh đông bắc của nếp lồi này lộ ra các đá bị biến dạng mạnh, bị biến chất tới tướng amphibolit và đôi nơi bị migmatit hoá cục bộ của các hệ tầng Nậm Sập. Phần tây nam của nếp lồi và phần rìa bao quanh, mặc dù bị biến dạng mạnh mẽ nhưng có mức độ biến chất yếu hơn, đại diện bởi các đá lục nguyên-carbonat-silic của các hệ tầng Bản Cải, Đa Niêng, và ít hơn là các thành tạo phun trào của hệ tầng Viên Nam và ít trầm tích molas đỏ của hệ tầng Yên Châu. Ngoài ra, các thành tạo trầm tích ở trong khối cấu trúc này còn bị xuyên cắt bởi các thành tạo xâm nhập có thành phần từ siêu mafic (phức hệ Ba Vì) tới axit (phức hệ Phia Bioc). Khối cấu trúc Tú Lệ (thuộc một phần phía nam Đới Tú Lệ) Trong phạm vi vùng nghiên cứu, khối Tú Lệ bao gồm phần diện tích ở phía bắc của đứt gãy Vạn Yên-Nậm Xe [10]. Cấu tạo nên khối cấu trúc này là các thành tạo trầm tích phun trào và phun trào của các hệ tầng Suối Bé, Tú Lệ, các thành tạo này bị phức hệ Nậm Chiến và Phu Sa Phìn xuyên cắt. 3.3.  Có thể phân chia các thành tạo địa chất trong vùng thành các tổ hợp thạch kiến tạo chính sau (Hình 3.1): THTKT rìa lục địa thụ động Paleozoi giữa: gồm các đá của hệ tầng Nậm Sập (D 1-2 ns), Bản Cải (D 3 bc), Đa Niêng (C 1 đn) bao gồm các Tổ hợp thạch học sau.

37 Tổ hợp thạch học lục nguyên-silic- carbonat biến chất gồm đá phiến thạch anh felspat biotit silimanit cordierit, quarzit, đá phiến thạch anh felspat hai mica silimanit, đá phiến thạch anh felspat diopsid epidot calcit, đá phiến calcit felspat diopsid, quarzit, phiến sét vôi, đá vôi Hệ tầng Nậm Sập. Tổ hợp thạch học lục nguyên-silic- carbonat gồm cát bột kết, sét bột kết, đá phiến sét, đá phiến sét silic, đá vôi, đá vôi sét, đá phiến silic Hệ tầng Bản Cải. Tổ hợp thạch học carbonat gồm chủ yếu là đá vôi có mức độ phân lớp từ trung bình đến dày Hệ tầng Đa Niêng THTKT rìa lục địa tích cực Paleozoi muộn-Mezosoi sớm (PZ 3 -MZ 1 ) đánh dấu một thời kỳ hoạt động kiến tạo tích cực trên toàn khu vực. Các thành tạo thuộc THTKT này gồm các tổ hợp thạch học chính sau: Tổ hợp thạch học các trầm tích lục nguyên-silic-carbonat của Hệ tầng Yên Duyệt gồm đá phiến sét, đá phiến sét silic, đá silic xen ít đá vôi. Tổ hợp thạch học các thành tạo phun trào tương phản của hệ tầng Viên Nam gồm bazan, bazan hạnh nhân, andesitobazan, tuf bazan, trachydacit porphyr, ryodacit Tổ hợp thạch học các đá xâm nhập siêu mafic, mafic Phức hệ Ba Vì gồm các loại đá dunit, pyroxenit, peridotit, pyroxenit, gabro, diabas và các thành tạo á núi lửa đi cùng Tổ hợp thạch học trầm tích lục nguyên-carbonat gồm các thành tạo lục nguyên-carbonat và carbonat của các Hệ tầng Cò Nòi và Đồng Giao, Nậm Thẳm, Nậm Mu, Pác Ma có tuổi Trias sớm-muộn. THTKT đồng tạo núi Mezosoi sớm-muộn (MZ 1-3 ) bao gồm một tổ hợp các thành tạo trầm tích, phun trào, xâm nhập phân bố rộng trên nhiều khu vực khác nhau và,phát triển trong khoảng thời gian từ Nori–Ret đến Creta muộn. Dựa vào thành phần và môi trường trầm tích, có thể chia thành các tổ hợp thạch học chính sau: Tổ hợp thạch học molas xám gồm các thành tạo trầm tích lục nguyên chứa than tuổi Nori-Ret của Hệ tầng Suối Bàng có nguồn gốc đầm lầy, vũng vịnh. Tổ hợp thạch học xâm nhập gồm các đá xâm nhập có thành phần axit của các phức hệ Phia Bioc tuổi Trias muộn.