Luận án tiến sĩ đặc điểm kiến tạo khu vực hoà an cao bằng và mối liên quan với k

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ MẠNH HÀO ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO KHU VỰC HÒA AN, CAO BẰNG VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI KHOÁNG HÓA NIKEN - ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT HỌC Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT VŨ MẠNH HÀO ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO KHU VỰC HÒA AN, CAO BẰNG VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI KHOÁNG HÓA NIKEN - ĐỒNG Ngành: Địa chất học Mã số: 9440201 LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGÔ XUÂN THÀNH 2. TRẦN VĂN MIẾN Hà Nội- 2022 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Vũ Mạnh Hào iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án.

Nhiệm vụ của luận án. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án. Các luận điểm bảo vệ. Các điểm mới trong luận án.

Kết cấu của luận án. Cơ sở tài liệu của luận án. Nơi thực hiện đề tài. 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU.

Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu. Lịch sử nghiên cứu địa chất. Giai đoạn trước năm 1954. Giai đoạn sau năm 1954.

Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực. Khái quát đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu và lân cận. Một số tồn tại trước đây. Về địa tầng.

Về cấu trúc kiến tạo. Về khoáng hoá niken - đồng trong siêu mafic. 19 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Kiến tạo khu vực.

Biến dạng và quan hệ biến dạng. Khái quát về các mỏ sulfua niken - đồng magma dung ly. Các mỏ khoáng sulfua niken - đồng magma dung ly. Bối cảnh kiến tạo và sinh khoáng niken - đồng.

Mức độ bão hòa S và khả năng tập trung quặng Cu-Ni-PGE. Các quá trình địa chất kiểm soát thành phần hoá học magma. Quá trình nóng chảy nguồn manti. Mức độ nóng chảy nguồn manti và sự liên quan với tiềm năng Cu-Ni-PGE.

Mối liên quan giữa hoạt động magma với các quá trình kiến tạo. Một số khai niệm trong luận văn. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Cách tiếp cận.

Tiếp cận hệ thống. Tiếp cận truyền thống kết hợp với hiện đại. Tiếp cận tổng hợp. Các phương pháp nghiên cứu.

Nhóm các phương pháp địa chất. Các phương nghiên cứu trong phòng. 48 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN NIKEN - ĐỒNG KHU VỰC HOÀ AN - CAO BẰNG. Các thành tạo Paleozoi.

Các thành tạo Paleozoi muộn - Mesozoi sớm. Các thành tạo Mesozoi. Magma xâm nhập. Các thành tạo xâm nhập Ordovic muộn.

Phức hệ Cao Bằng. Các đá gabbro và gabbrodiabas. Phức hệ Núi Điệng (T1-2nđ). Điều kiện địa động lực hình thành các đá magma Paleozoi muộn - Mesozoi sớm khu vực Hòa An.

Bối cảnh kiến tạo của các tổ hợp magma. Bối cảnh địa động lực của các thành tạo magma Paleozoi muộn -Mesozoi sớm. Đặc điểm quặng hoá niken - đồng sulfua. Thành phần khoáng vật quặng.

Đặc điểm địa hoá quặng. Khối xâm nhập của Hà Trì. Khối xâm nhập Suối Củn. Khối xâm nhập Phan Thanh.

Nguồn gốc quặng Ni-Cu khu vực Hòa An. Nóng chảy nguồn manti và khả năng tập trung quặng Cu-Ni. Khả năng sinh khoáng hoá Ni-Cu của magma siêu mafic. Quá trình phân dị và tập trung quặng Ni-Cu trong magma siêu mafic.

97 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO KHU VỰC HOÀ AN VÀ MỐI QUAN HỆ QUẶNG HOÁ NIKEN - ĐỒNG. Khái quát chung. Các tổ hợp thạch kiến tạo. Tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa thụ động Paleozoi sớm.

Tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa thụ động Paleozoi giữa - muộn. Tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa thụ động cuối Paleozoi muộn. Tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa tích cực Paleozoi muộn đến Mesozoi sớm. Tổ hợp thạch kiến tạo rift nội lục Kainozoi.

Các thành tạo bở rời hệ Đệ tứ. Đặc điểm biến dạng. Pha biến dạng thứ nhất (D1). Pha biến dạng thứ hai (D2).

Pha biến dạng thứ ba (D3). Pha biến dạng thứ tư (D4). Pha biến dạng thứ năm (D5). Lịch sử tiến hóa kiến tạo khu vực.

Khung kiến tạo khu vực. Các giai đoạn tiến hóa kiến tạo. Giai đoạn Cambri muộn. Giai đoạn Ocđovic - Silur.

Giai đoạn Paleozoi giữa. Giai đoạn Paleozoi muộn. Giai đoạn Paleozoi muộn - Mesozoi sớm. Giai đoạn Kainozoi.

Vai trò của cấu trúc kiến tạo với sự hình thành quặng hoá. Vai trò của hoạt động biến dạng kiến tạo Trias sớm (D2). Vai trò của hoạt động biến dạng kiến tạo Mesozoi giữa - Jura (D3). Vai trò của hoạt động biến dạng kiến tạo Kainozoi (D4, D5) .126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

127 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ. 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 134 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Viết đầy đủ Actlabs Phòng phân tích Actlabs, Canada ĐCKS Địa chất khoáng sản CB-TY Cao Bằng-Tiên Yên MC-ICP-MS Phương pháp phân tích MC-ICP-MS NCS Nghiên cứu sinh QL Quốc lộ ĐB - TN Đông Bắc -Tây Nam KIGAM Viện khoa học Trái đất và Tài nguyên khoáng ssản Hàn Quốc KSBI Viện khoa học cơ bản Hàn Quốc TB - ĐN Tây Bắc -Đông Nam tr.n Triệu năm Ni-Cu Niken - đồng S Lưu Huỳnh viii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ PHỤ LỤC Bảng 1. Toạ độ những điểm khép góc khu vực Hoà An, Cao Bằng Bảng 3.

Tổng hợp tuổi đá gabbro bằng phương pháp phân tích U-Pb zircon Bảng 4. Tóm tắt đặc điểm các sự kiện biến dạng chính ở khu vực nghiên cứu đối sánh với vùng Đông Bắc Bộ Bảng 1. Thành phần địa hoá nguyên tố trong các đá mafic khu vực Hoà An Bảng 2. Thành phần địa hoá nguyên tố trong các đá siêu mafic khu vực Hoà An Bảng 3.

Thành phần địa hoá nguyên tố trong các đá granit, rhyolit khu vực Hoà An Bảng 4. Kết quả phân tích các nguyên tố nhóm platin (PGE) Bảng 5. Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu CB168 Bảng 6. Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu CB123 Bảng 7.

Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu HT 02 Bảng 8. Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu SC501 và DC608 Bảng 9. Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu HT01 Bảng 10. Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu SC1 Bảng 11.

Kết quả phân tích tuổi U-Pb zircon mẫu SC2 Bảng 12. Kết quả phân tich đồng vị ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực Hình 1. Mô hình khôi phục cấu hình kiến tạo khu vực Đông Dương và Nam Trung Hoa trước khi có sự dịch chuyển dọc theo các đới đứt gãy lớn gồm Sông Hồng, Điện Biên Phủ và Hepu-Hetai trong Kainozoi, hể hiện quan hệ giữa đới khâu Dian Qiong - Sông Hiến với đới khâu Ailao Shan - Sông Mã trong Permi muộn Hình 2.

Các biến dạng liên quan đến đới sau cung do tác động của dòng manti làm thay đổi mảng hút chìm (a) hiện tượng cuốn ngược tạo cho góc hút chìm tăng cao và hình thành đới tách giãn (b) tác động của dòng manti hình thành nên góc hút chìm nhỏ hình thành nên lực nén ép dọc đới sau cung (Heuret và Lallemand, 2005) Hình 2. Vị trí các mỏ sulfua Ni-Cu trữ lượng lớn trên thế giới Hình 2. Mô hình kiến tạo và sinh khoáng trong rift nội lục. Trong đó các đai gabbro, siêu mafic đới rift nội lục tạo nên mỏ Ni-Cu sunfua (John W.

Mô hình thể hiện các môi trường kiến tạo liên quan đến sinh khoáng khác nhau, trong đó khoáng hóa Ni-Cu hình thành ở môi trường nội mảng, sau cung được đề cập (John W. Bản đồ địa chất và khoáng sản vùng Hoà An, tỉnh Cao Bằng Hình 3. Mặt cắt địa chất khái quát một phần của sườn tây bắc đèo Khau Khoang, thể hiện mối quan hệ giữa tập đá phun trào bazan cầu gối với các thành tạo địa chất vây quanh (Trần Thanh Hải và nnk.3 Biểu đồ phân loại đá mafic, siêu mafic khu vực nghiên cứu. (a) SiO2 và (K2O+Na2O) (La Maitre, 1989); (b) AFM (Irvine and Baragar, 1971); SiO2 và K2O (LaBas và nnk.

Chuẩn hóa Chondrite nhóm nguyên tố đất hiếm (a) và chuẩn hóa manti nguyên thủy cho nhóm nguyên tố vết (b) (theo Sun and McDonought, 1989) cho các đá mafic và andesitic basalt khu vực Cao Bằng và Hà Quảng Hình 3. Kết quả phân tích U-Pb mẫu rhyolit (SC1, SC2) Hình 3. Thiết đồ lỗ khoan LK115.07, thể hiện quan hệ giữa đá granodiorit (tuổi ordovic) với đá siêu mafic phức hệ Cao Bằng x Hình. Ảnh CL một số hạt zircon mẫu SC501 và DC608 Hình 3.

Đường concordia thể hiện sự phù hợp các điểm phân tích zircon và tuổi trung bình của chúng trong mẫu granodiorit khu vực Hòa An (SC501 và DC608) Hình 3. Biểu đồ tương quan (a) εNd (t) với 87Sr/86Sr và (b) Biểu đồ tương quan 208 Pb/204Pb so với 206Pb/204Pb của các đá mafic khu vực Hoà An Hình 3. Ảnh CL một số hạt zircon mẫu CB123 và HT02 Hình 3. Đường Concordia thể hiện sự phù hợp các điểm phân tích zircon và tuổi trung bình mẫu CB168, CB123, HT02 đá gabrodiabas khu vực Hoà An Hình 3.14: Kết quả phân tích U-Pb mẫu granodiorit (HT1) Hình 3.

Tương quan tỷ số địa hóa (a) Ti với V, (b) Zr với Zr/Y, (c) Y với La/Nb, (d) FeO*/MgO với TiO2, (e) Zr với Ti/Zr, và (f) Th/Nb với Ce/Nb thể hiện các mẫu nghiên cứu tương đồng với kiểu magma mafic hình thành liên quan đến đới tách giãn sau cung Hình 3. Biểu đồ tương quan thành phần địa hóa các đá granit khu vực Hòa An. (a, b, c, d) Biểu đồ phân loại kiểu granit; (e, f, g) Các biểu đồ phân định bối cảnh của granit (theo Whalen et al. 1987; Shand, 1943; Pearce và nnk., 1984; Harris và nnk., 1986; Maniar và nnk.

(Ký hiệu hình vuông và kết quả tham khảo của Halpin và nnk., 2015 cho các đá rhyolit đới Sông Hiến) Hình 3. Chuẩn hóa nhóm PGE quăng sulfua trong đá siêu mafic khu vực Hòa An, Cao Bằng với Chondrite (theo Sun và McDought, 1989). Sự phân bố Cu/Pd và Pd (theo Barnes và nnk., 1993), thể hiện các trường hình thành quặng Ni-Cu sulfur và nhóm PGE (a) và biểu đồ đối sánh tỷ số Ni/Cu và Pd/Ir với các trường magma trong các điều kiện kiến tạo khác nhau (b) Hình 3.