XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC NGUYÊN QUÁN CỦA CÁC THỂ ĐÁ SIÊU MAFIC
TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM
GS. TSKH. Phan Trường Thị
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đây là đề xuất hoàn toàn mới nhằm xác định nguyên quán của các thể đá xâm nhập thành phần siêu mafic và luận về sinh khoáng của chúng.
2. CƠ SỞ LÝ LUẬN
Một trong khoáng vật tạo đá siêu mafic là olivin, nó có một đặc điểm là thay đổi cấu trúc tinh thể theo sự biển đổi của áp suất thủy tĩnh, mà áp suất thủy tĩnh là chỉ dấu quan trọng của độ sâu thành tạo khối đá. Olivin vốn có cấu trúc tinh thể trực thoi, nhưng trong điều kiện áp suất lớn: trên 10 GPa, tương ứng với độ sâu thành tạo trên 400 km thì chuyển sang cấu trúc tinh thể spinel. Khi áp suất đạt trên 25 GPa, olivin chuyển sang cấu trúc perovskit, tương ứng độ sâu thành tạo trên 600 km sâu (hình 1).
Khối đá siêu mafic tọa lạc ở Núi Nưa (Thanh Hóa)
Trên lãnh thổ tỉnh Thanh Hóa, có Núi Nưa hay còn gọi là Ngàn Nưa, ở đó có Am Tiên và đền thờ Bà Triệu vì ở đó là nơi dấy binh khởi nghĩa chống quân xâm lược Đông Ngô (Trung Quốc) của Bà Triệu Thị Trinh và người anh Triệu Quốc Đạt (hình 2). Toàn bộ Núi Nưa là khối xâm nhập siêu mafic (lersolit, harzburgit), đã được mô tả trong luận văn Phó Tiến sĩ “Các khối xâm nhập thành phần siêu mafic và mafic và khoáng sản liên quan”, do Nguyễn Văn Chiển bảo vệ năm 1963 tại Leningrad. Nhân kỷ niệm 100 năm ngày sinh của Thầy Nguyễn Văn Chiển những người học trò cúa Thầy đã chọn khối đá Harzburgit ở Núi Nưa tạc tượng Thầy và lưu giữ tại bảo tàng Địa chất- Khoa Địa chất –Đại Học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà nội (Hình 5).
Trong khối đá Harzburgit ở Núi Nưa (Thanh hóa) có chứa khoáng vật Olivin. Nghiên cứu bằng các thiết bị hiện đại của Khoa Địa chất đã phát hiện một điều rất thú vị là olivin ở Núi Nưa vốn có trúc tinh thể Trực thoi nhưng đã hoàn toàn chuyển thành olivin có cấu trúc tinh thể kiểu spinel (Lập phương!). Với những nghiên cứu thực nghiệm hiện đại đã chứng minh olivin với kiến trúc kiểu spinel được thành tạo ở độ sâu 410 km trong lòng đất rồi trồi nguội lên bề mặt Trái Đất (xem hình số 3).
Hình 3. Biểu đồ P-T của các kiểu kiến trúc olivine
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Từ phát hiện nêu trên dẫn đến một phương pháp hoàn toàn mới: xác định nguyên quán của các khối đá xâm nhập thành phần siêu mafic làm chỉ dấu cho độ sâu hoạt động của các đứt gãy sâu trong lòng đất và mối liên hệ sinh khoáng. Quy luật như sau:
1. Đá siêu mafic có olivin với cấu trúc spinel (lập phương) là chỉ dấu độ sâu thành tạo đến 410 km trong lòng đất.
2. Đá siêu mafit có olivin với cấu trúc perovskit là chỉ dấu đến độ sâu 600 km.
3. Quá trình trồi nguội từ những độ sâu lớn như vậy bao giờ cũng kèm theo những đới cà nát (milonit) dày trên 1km.
4. Nhận biết olivin có kiến trúc spinel bằng kính hiển vi phân cực hay bằng Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Dưới kính hiển vi phân cực olivin dưới 2 nicon bao giờ cũng có màu xám đen (hình 4).
5. Nhận biết olivin có kiến trúc perovskit chỉ bằng phương pháp TEM.
Hình 4. Olivin với cấu trúc spinel dưới kính hiển vi phân cực
4. BÌNH LUẬN CHUNG
MANTI GIÀU VÀ NGHÈO
Trong thạch luận hai thuật ngữ Manti giàu và Manti nghèo (Manti cạn kiệt) thường được dùng để chỉ rõ nguồn các dung thể magma phát sinh. Manti giàu là Manti còn nằm dưới sâu chưa kịp tái nóng chảy thành bazan góp phần tạo nên Vỏ Trái đất. Chúng còn giữ nguyên các vi nguyên tố từ lòng sâu Trái Đất. Trong khi đó Manti nghèo hay còn gọi là Manti cạn kiệt là phần Manti nằm ở phần nông hay được di chuyển từ phần nông đã bị can kiệt theo dòng đối lưu đến phần sâu của Trái đất. Tại phần nông của Thạch quyển, manti tái nóng chảy thành bazan, các vi nguyên tố phần lớn chuyển vào bazan, vì vậy các vi nguyên tố trong Manti gốc trở nên cạn kiệt. Manti cạn kiệt có bộ phận Manti bị chuyển hoá một phần thành Vỏ Trái Đất.
Đặc trưng cho Manti giàu là đá siêu maphic chứa hyperstene (Harzburgit), trong khi đó Manti nghèo có thành phần dunit (chỉ gồm có olivine). Đối với các đá phun trào lộ trên bề mặt Trái Đất hay đá xâm nhập còn lưu giữ trong Vỏ Trái đất (đá xâm nhập), bằng nghiên cứu hàm lượng các vi nguyên tố đối sánh với hàm lượng chuẩn của đá siêu maphic sâu (có hyperstene) hay pyrolit (đá nhân tạo của manti sâu) thì có thể suy đoán nguồn của phun trào hay xâm nhập đó có nguồn Manti nào. Những suy đoán đó một phần nào giúp suy đoán sinh khoáng nhưng vẫn còn rất mơ hồ. Ví dụ nguồn manti sâu thường liên quan với những mỏ kim loại nặng như Cr, Ni, Pt, Fe v.v. Nguồn Manti cạn kiệt thì nghèo khoáng sản hơn. Những suy đoán đó rất chung chung không thể dùng làm chỉ dấu cho tìm kiếm khoáng sản.
Hiện nay chúng tôi có sưu tầm được hai loại mẫu Manti nghèo và Manti giàu.
1. Mẫu Manti nghèo. Đó là mẫu bazan ở Kontum chứa thể tù là mảnh đá Đunit (hình 5). Đunit vốn đại diện cho Manti nghèo tái nóng chảy cho dung thể bazan, phun theo núi lửa lên bề mặt Trái Đất nhưng có mang theo Đunit chưa bị nóng chảy dưới dạng thể tù trong bazan.
2. Mẫu Manti giàu là khối đá maphic có chứa hyperstene (Harzburgit) ở Núi Nưa Thanh hoá (hình 6). Nghiên cứu ôlivin trong đó, hầu hết chúng bị secpentin hoá hầu hết. Những phần ôlivin còn tươi, thì phát hiện thấy chúng đã chuyển sang cấu trúc spinel. Đó là minh chứng cho độ sâu thành tạo 410 km sâu! (hình 3).
Trên hình 7 thấy rõ mô hình dòng đối lưu trong Manti. Vật chất của Manti ở trạng thái plasma, nghĩa là cứng nhưng lỏng nên cho phép vật chất chảy theo dòng đối lưu tuân thủ quy luật trọng trường. Vật chất nặng ở phần trên chìm xuống dưới sâu hơn, và vật chất nhẹ di chuyển lên phía trên nhờ dòng nhiệt từ nhân tạo nên khí và sự biến đổi vật chất của Manti. Đó là quá trình vô cùng phức tạp mà khoa học cho đến nay vẫn còn mơ hồ như nghiên cứu vũ trụ vậy. Qua trải nghiệm, chúng ta có thể phân biệt sự giàu và nghèo của Manti, nhưng cũng là dự đoán mà thôi.
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu trên ta có thể rút ra vài điều như sau:
1. Đại diện cho Manti giàu là những thể đá siêu maphic thành phần có chứa olivin với cấu trúc spinel hay cấu trúc perovskit và hypersten. Phân tích các vi nguyên tố của chúng mới làm nền cho đối sánh điạ hoá các đá magma.
2. Đại diện cho Manti nghèo là Đunit, thành phần chỉ gồm có olivin và pyroxene xiên, cũng vậy phân tích thành phần các vi nguyên tố của chúng mới làm nền cho đối sánh địa hoá các đá magma.
3. Tuy vậy, việc suy đoán về nguồn gốc các đá magma liên quan với Manti giàu hoặc nghèo là vấn đề tổng quát của thạch luân các đá magma, giúp hiểu được sự đa dạng của các đá magma. Nhưng tuyệt nhiên không thể là chỉ dấu cho suy đoán cụ thể trong phạm vi khu vực hạn chế về mối quan hệ đó. Bởi vì đó là quá trình phức tạp, sẽ dấn đến những suy đoán viễn vông và không hề có hiệu quả.
—KDC Media—
