Trong quá trình thi công Đề án Văn Chấn (2007-2008), Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc đã tiến hành đo vẽ địa chất và điều tra khoáng sản vùng Hưng Khánh - Minh An. Các kết quả điều tra đã cho phép làm rõ hơn cấu trúc địa chất vùng này. Các đá biến chất Tiền Cambri vùng Hưng Khánh - Minh An lộ ra ở phần ĐN-N nhóm tờ Văn Chấn, chiếm một diện tích khá lớn, khoảng 350 km2, nằm trong đới cấu trúc Phan Si Pan, một đới có lịch sử phát triển địa chất lâu dài và cấu trúc rất phức tạp, chịu ảnh hưởng của quá trình siêu biến chất, biến dạng mạnh mẽ, đã được các nhà địa chất trước đây nghiên cứu qua nhiều giai đoạn khác nhau, từ công tác đo vẽ lập bản đồ tỷ lệ 1/500.000, 1/200.000 tới các chuyên đề tìm kiếm sắt tỷ lệ 1/50.000, tìm kiếm tỉ mỉ mỏ sắt tỷ lệ 1/10.000...
II. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÙNG HƯNG KHÁNH - MINH AN THEO TÀI LIỆU ĐÃ CÓ
1. Tài liệu của các nhà địa chất Pháp:
Các đá biến chất trong vùng được xếp vào “Vật liệu Huron” [4]; các đá granitoid có cấu tạo gneis được xếp vào “Orthogneis Phan Si Pan” tuổi Huron.
2. Tờ Bản đồ 1/500.000 do A.E. Đovjikov chủ biên [3]:
Xác lập ra hai phân vị địa chất: hệ tầng Chiêm Hóa, hệ tầng Na Hang tuổi Proterozoi và các đá gabbro-amphibolit, plagiogranid được xếp vào loạt Bảo Hà - Ca Vịnh tuổi Tiền Paleozoi, với quan niệm là xâm nhập thực thụ.
3. Tờ Bản đồ 1/200.000 do Nguyễn Vĩnh chủ biên [9]:
Xếp chung paragneis, đá phiến kết tinh chứa 2 mica - granat kẹp các lớp quarzit, quarzit mica, thấu kính amphibolit có granat và các lớp mỏng đá hoa vào hệ tầng Sin Quyền tuổi Proterozoi, bị biến chất ở phụ tướng muscovit-almandin-disthen của tướng almandin-amphibolit; chỉ những dải phát triển hoạt động biến chất giật lùi thì các đá mới có trình độ biến chất tướng phiến lục. Hoạt động siêu biến chất xảy ra không đều, chủ yếu ở phần dưới của phân vị. Các đá magma có thành phần là tonalit, plagiogranit và plagiomigmatit được xếp vào phức hệ Ca Vịnh.
4. Các công trình địa chất
Công trình Địa chất Việt Nam, phần Miền Bắc [17]: Phan Trường Thị xếp các đá biến chất trong vùng vào hệ tầng Ngòi Hút tuổi Proterozoi, bị biến chất khu vực thuộc tướng almandin- amphibolit.
Công trình Những vấn đề địa chất Tây Bắc Việt Nam [12]: Lê Đình Hữu quan niệm plagiogranitogneis Ca Vịnh là sản phẩm của quá trình siêu biến chất, phát triển trong đới uốn nếp sâu của biến chất khu vực.
Công trình Địa chất Việt Nam 1/500.000 do Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao đồng chủ biên [14] các đá trong vùng Hưng Khánh - Minh An được xếp vào hệ tầng Sin Quyền tuổi Proterozoi sớm và phức hệ Ca Vịnh được mô tả dựa trên khối Ca Vịnh với quan điểm granitoid của phức hệ này được thành tạo tại chỗ do tác dụng đồng thời của các quá trình granit hóa và nóng chảy sâu.
5. Các nghiên cứu chuyên đề:
Trong các chuyên đề “Tìm kiếm sắt vùng Làng Mỵ - Hưng Khánh tỷ lệ 1/50.000”[8] và “Tìm kiếm tỷ mỷ mỏ sắt Làng Mỵ tỷ lệ 1/10.000”[2], các tác giả căn cứ vào đặc điểm thạch học và mức độ biến chất của các đá phân chia ra các hệ tầng Nà Hang (Ngòi Lao - Khe Phưa) và Ngòi Nậm có tuổi Proterozoi. Hệ tầng Nà Hang biến chất ở tướng epidot-amphibolit, còn hệ tầng Ngòi Nậm biến chất ở tướng đá phiến lục. Nguyễn Văn Đễ [8] dựa vào tuổi tuyệt đối của hornblend trong gabbro amphibolit tại thác Hưng Khánh (thuộc phức hệ Bảo Hà) bằng phương pháp K-Ar cho tuổi 2300-2070 Tr.n. để xác định tuổi cho phức hệ Ca Vịnh là Paleoproterozoi.
Về điều kiện thành tạo granitoid của phức hệ Ca Vịnh có quan điểm coi granitoid phức hệ Ca Vịnh là xâm nhập thực thụ trong tổ hợp tương phản cùng amphibolit và gabro amphibolit. Trong khi đó, một số nhà địa chất lại cho rằng chúng có nguồn gốc siêu biến chất, trên cơ sở các thể sót dạng vỉa của amphibolit, đá phiến amphibol, quarzit và quarzit magnetit.
Gần đây, trong công trình nghiên cứu tuổi đồng vị bằng phương pháp TIMS U-Pb zircon có tuổi mô hình là 3,4-3,1 tỷ năm, tuổi chặn trên là 2834 Tr.n. và tuổi đẳng thời là 2535 Tr.n. (Lan C. Y) [5]. Phương pháp SHRIMP U-Pb zircon cho đá orthogneis tại thác Hưng Khánh và các vị trí khác, Trần Ngọc Nam [14, 15] đã đưa ra tuổi nguyên sinh của phức hệ Ca Vịnh là Mesoarchei, khoảng 2840-2900 Tr.n là chứng cứ tin cậy đầu tiên cổ nhất trong khu vực Đông Nam Á. Trên cơ sở đó, hệ tầng Suối Chiềng vào Meso-Neoarkei [18].
III. CÁC KẾT QUẢ ĐIỀU TRA MỚI
Trên diện tích vùng Hưng Khánh - Minh An, tập thể tác giả đã tiến hành đo vẽ, phân chia các thành tạo biến chất Tiền Cambri (Hình 1) dựa trên các mặt cắt chi tiết sau đây:
- Mặt cắt Ngòi Lao (Hình 2): kéo dài từ Mũi Kim đến Tân Phương (VC.5249-VC.5254; VC.5413-VC.5428) bao gồm các thành tạo địa chất sau:
- Hệ tầng Suối Chiềng:
- Phần duới: gồm các đá phiến thạch anh -biotit-epidot, đá phiến amphibol, đá phiến felspat - thạch anh - biotit (Ảnh 1) màu xám, cấu tạo dạng phiến, dạng dải xen gneis amphibol màu xám, xám xanh, cấu tạo gneis, lớp mỏng đá phiến biotit-magnetit, thấu kính amphibolit (Ảnh 3), gabbro amphibolit màu xám xanh. Dày >500 m.
- Phần trên: gồm các đá phiến felspat- thạch anh-biotit-epidot, đá phiến thạch anh-felspat-biotit, đá phiến thạch anh - felspat-muscovit-epidot (Ảnh 2), đá phiến felspat-muscovit màu xám, xám sáng, cấu tạo dạng phiến xen các lớp quarzit magnetit, đá phiến thạch anh - amphibol-magnetit màu xám nâu, cấu tạo dạng dải, và các thấu kính amphibolit màu xám xanh. Dày >400 m.
- Hệ tầng Sin Quyền:
- Tập 1: đá phiến thạch anh - felspat-mica, đá phiến thạch anh - muscovit, đá phiến thạch anh - felspat-biotit màu xám, xám sáng, xen các lớp quarzit, quarzit biotit, đá hoa màu xám sáng, phân lớp mỏng đến vừa. Dày >350 m.
- Tập 2: đá phiến thạch anh - mica, đá phiến thạch anh - 2 mica - granat, đá phiến 2 mica - granat-disthen xen đá phiến thạch anh - felspat-muscovit. Đá có màu xám sáng, bị vò nhàu, phân phiến mỏng. Dày 200 m.
- Phức hệ Ca Vịnh: chủ yếu gồm tonalit, tonalit biotit, tonalit biotit-hornblend, diorit thạch anh, granodiorit, plagiogranit, plagiogneis biotit màu xám sáng, cấu tạo dạng dải, gneis, vi uốn nếp, cấu tạo khối rất ít. Quan hệ với đá vây quanh không rõ ràng, đôi chỗ dạng chỉnh hợp với đá phiến kết tinh.
- Mặt cắt Ngòi Nậm (Hình 3) đoạn Bản Quăn đến Bản Cọ (VC. 5351- VC.5380).
- Hệ tầng Suối Chiềng:
- Phần duới: đá phiến thạch anh - biotit-epidot, đá phiến biotit- felspat - thạch anh - epidot màu xám, cấu tạo dạng phiến, dải xen gneis, plagiogneis màu xám, xám sáng, cấu tạo dạng gneis, xen lớp mỏng đá phiến thạch anh - amphibol-magnetit (Ảnh 4), thấu kính amphibolit, gabbro amphibolit màu xám xanh. Dày >400 m.
- Phần trên: đá phiến felspat - thạch anh - biotit-epidot, đá phiến thạch anh - felspat-muscovit, đá phiến felspat - thạch anh – mica, xen các dải mỏng plagiogneis màu xám, xám sáng, cấu tạo dạng phiến, xen các lớp đá phiến amphibol màu xám xanh, vỉa quarzit magnetit, thấu kính amphibolit màu xám xanh. Dày >600 m.
- Hệ tầng Sin Quyền:
- Tập 2: đá phiến thạch anh - mica, đá phiến thạch anh - 2 mica - granat, đá phiến sericit-muscovit-chlorit xen đá phiến biotit-muscovit-disthen. Đá có màu xám sáng, bị vò nhàu, phân phiến mỏng. Dày 350 m.
- Phức hệ Ca Vịnh: gồm chủ yếu tonalit, tonalit biotit, diorit thạch anh, granodiorit, plagiogranit, plagiogneis biotit màu xám sáng, cấu tạo dạng dải, gneis, vi uốn nếp, cấu tạo khối rất ít. Quan hệ với đá vây quanh không rõ ràng, đôi chỗ có dạng chỉnh hợp với đá phiến kết tinh.
3. Mặt cắt Suối Tho (Hình 4), đoạn Cầu Trắng đến Thôn Thọ.
- Hệ tầng Suối Chiềng:
- Phần trên: gồm đá phiến felspat - thạch anh - biotit-epidot, đá phiến thạch anh - felspat-biotit, đá phiến thạch anh - mica xen các lớp, vỉa quarzit magnetit. Dày >200 m.
- Hệ tầng Sin Quyền:
- Tập 1: đá phiến thạch anh - felspat-mica, đá phiến thạch anh - muscovit, đá phiến muscovit, đá phiến thạch anh - felspat-biotit màu xám, xám sáng, xen các lớp quarzit, đá hoa màu xám sáng, phân lớp mỏng đến vừa. Dày >400 m.
III. TỔNG HỢP TÀI LIỆU VÀ NHẬN XÉT
Trên cơ sở trật tự địa tầng và thành phần thạch học của các tập đá ở các mặt cắt, cũng như đối sánh các tài liệu có trước và ở vùng lân cận, chúng tôi phân chia các thành tạo địa chất vùng Hưng Khánh - Minh An (Hình 1) như sau:
1. Các đá biến chất khu vực
- Hệ tầng Suối Chiềng (AR sc):
Trong vùng Hưng Khánh - Minh An, hệ tầng Suối Chiềng [11] chiếm một diện tích khá lớn (khoảng 200 km2), phân bố chủ yếu trong khối Ca Vịnh, kéo dài từ xã Hồng Ca (Yên Bái) qua Ngòi Lao đến xã Trung Sơn (Phú Thọ) và một diện nhỏ lộ ra duới dạng nhân của nếp lồi ở vùng Minh An.
Các đá thuộc hệ tầng có mối liên quan khá mật thiết với phức hệ magma Ca Vịnh và có mức độ migmatit hoá không đồng đều, khác nhau từ yếu đến trung bình, đôi nơi cao với thể tích migmatit thay đổi đến 40% (Ảnh 5). Dựa vào cấu tạo phân lớp, phân dải, ta thấy gneis chứa các lớp, vỉa quarzit magnetit. Theo đặc điểm thành phần thạch học, tổ hợp cộng sinh khoáng vật, hệ tầng được chia ra làm 2 phần, với bề dày chung khoảng 900-1000 m.
- Phần dưới: đá phiến thạch anh - biotit-epidot, đá phiến amphibol-muscovit, đá phiến biotit-muscovit-epidot, đá phiến biotit-epidot xen gneis amphibol, gneis biotit, plagiogneis biotit, plagiogneis amphibol-biotit, đá silic. Dày 500-600 m.
- Phần trên: đá phiến thạch anh - felspat-muscovit, đá phiến felspat - thạch anh - biotit-epidot, đá phiến thạch anh - muscovit-epidot, đá phiến thạch anh - 2 mica xen các lớp quarzit magnetit. Dày >400 m.
Ảnh 5. Đá phiến biotit-epidot (dải sẫm màu) xen đá phiến thạch anh-biotit-epidot bị migmatit hoá (dải sáng màu); vết lộ VC.5296 (Ngòi Giành, Trung Sơn, Phú Thọ).
Ảnh 6. Quan hệ giữa đá phiến thạch anh - felspat-muscovit (hệ tầng Suối Chiềng) với plagiogranit (phức hệ Ca Vịnh), tại vết lộ VC.5408 (Ngòi Giành, Trung Sơn, Phú Thọ).
Ảnh 5,6: La Mai Sơn
Dưới đây mô tả một số đá biến chất chính của hệ tầng:
- Đá phiến amphibol bị muscovit, sericit hóa phân bố chủ yếu ở phần dưới của hệ tầng. Đá hạt nhỏ, màu lục sẫm, cấu tạo phiến, kiến trúc dạng tấm, vảy hạt biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): amphibol = 40; sericit+muscovit = 45; biotit = 2-5; thạch anh = 10-20; epidot = 2-10.
- Đá phiến thạch anh - biotit-epidot chiếm khối lượng lớn, phân bố chủ yếu ở phần dưới của hệ tầng. Đá có màu xám lục, cấu tạo dạng dải, phiến, kiến trúc hạt, tấm vảy biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 35; plagioclas = 40; biotit = 10; epidot = 10.
- Đá phiến thạch anh - felspat-muscovit phân bố chủ yếu ở phần trên của hệ tầng. Đá có màu xám, xám sáng, cấu tạo phiến, đôi chỗ gneis. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 15; plagioclas = 50; muscovit+epidot = 15-20.
- Đá phiến felspat - thạch anh - biotit-epidot màu xám, xám sáng, xám lục, cấu tạo phiến, dạng dải, kiến trúc hạt, vảy biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 55-61; thạch anh = 17-18; biotit = 6-15; epidot = 5-10; felspat kali = 1.
- Gneis amphibol thường nằm xen kẽ trong các lớp ở phần dưới của hệ tầng. Đá hạt trung bình đến lớn, màu xám lục, cấu tạo định hướng yếu, kiến trúc hạt, tấm vảy biến tinh lớn, không đều. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 10; plagioclas = 50; hornblend = 35; epidot = 3-5.
- Gneis biotit thường tạo thành những dải mỏng. Đá có màu xám, xám đen, hạt vừa, cấu tạo gneis, định hướng, kiến trúc hạt, vẩy biến tinh thay thế. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 15; plagioclas = 15-20; sericit+epidot = 50; biotit 5.
- Quarzit magnetit (đá phiến thạch anh - amphibol-magnetit) phân bố chủ yếu ở phần trên của hệ tầng, thường tạo thành các lớp, vỉa dày từ vài chục cm tới vài chục m. Đá có màu xám đen, hạt nhỏ cấu tạo dạng dải, định hướng, kiến trúc hạt, tấm, que biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 40-60; plagioclas = 5; amphibol = 30-60; quặng magnetit = 15- 20; calcit = 5.
- Amphibolit thường tạo thành thấu kính từ vài chục cm tới vài m, xen chỉnh hợp trong đá phiến. Đá có màu xám đen, phớt lục, hạt nhỏ tới trung bình, cấu tạo dạng phiến, kiến trúc que, hạt biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): amphibol = 25; thạch anh = 10; plagioclas = 60; apatit = 1-2.
Đặc điểm khoáng vật:
- Thạch anh: thường tạo thành các hạt nhỏ, kích thước không đều, phân bố thành ổ, thấu kính, dải, xắp xếp định hướng.
- Plagioclas: dạng ban tinh đẳng thước, đôi khi dạng tấm, hạt tha hình, méo mó, kích thước từ 1 đến 3 mm, đôi chỗ gặp ở dạng tấm kéo dài theo phương phân phiến, thường bị sericit hóa, muscovit hóa.
- Amphibol: không màu, phớt lục, ở dạng que, tấm kéo dài với kích thước 1 đến vài mm, phân bố thành dải mỏng hoặc tấm định hướng, màu giao thoa bậc hai, C:Ng = 15-20°. Đôi khi bị thay thế bởi chlorit, epidot.
- Biotit: màu nâu nhạt, vảy nhỏ, phân bố định hướng thành dải mỏng cùng epidot hạt nhỏ.
- Epidot: gồm các hạt lăng trụ nhỏ màu vàng nâu, xám bẩn, có màu giao thoa cao, dị thường, phân bố cùng dải với biotit.
Về quan hệ địa tầng, chưa xác định được ranh giới dưới, còn ranh giới trên được xem như nằm chỉnh hợp dưới lớp quarzit thuộc hệ tầng Sin Quyền nằm trên. Quan hệ với các đá phức hệ Ca vịnh gần như chỉnh hợp, liên kết khá chặt chẽ (Ảnh 6), bằng phương pháp U-Pb zircon, Trần Ngọc Nam [15, 16] kết luận tuổi nguyên sinh của phức hệ Ca Vịnh là Archei muộn. Vì vậy chúng tôi xếp hệ tầng Suối Chiềng vào mức tuổi Archei muộn.
Dựa vào thành phần thạch học, tổ hợp cộng sinh khoáng vật của các đá trong hệ tầng, chúng tôi cho rằng các đá khu vực này có nguồn gốc trầm tích - phun trào bị biến chất đạt đến tướng epidot-amphibolit. Đối sánh với các mặt cắt địa chất vùng Sin Quyền, Ngòi Hút, Thanh Sơn... mà các nhà địa chất trước đây mô tả cho thấy hệ tầng Suối Chiềng ở vùng Hưng Khánh - Minh An khá tương đồng về thành phần cũng như mức độ biến chất. Đặc biệt trong phần trên của hệ tầng khá nhiều nơi gặp các lớp, vỉa quarzit magnetit nằm xen chỉnh hợp với đá phiến kết tinh. Đồng thời các vỉa, lớp quarzit magnetit và thấu kính, lớp amphibolit của thành tạo này tương tự như ở vùng Xuân Đài, Thượng Cửu, Thu Cúc.
- Hệ tầng Sin Quyền (PP-MP sq)
Trong diện tích vùng Hưng Khánh - Minh An, các đá phiến kết tinh gồm đá phiến thạch anh - 2 mica - granat-disthen, đá phiến thạch anh - felspat, quarzit xen thấu kính đá hoa, lộ thành dải hẹp kéo dài từ Khe Mị xuống Đèo Khế được chúng tôi xếp vào hệ tầng Sin Quyền [12]. Dựa vào đặc điểm thạch học, có thể chia hệ tầng làm 2 tập:
- Tập 1: quarzit, đá phiến thạch anh - 2 mica - felspat, phiến thạch anh - felspat-muscovit, đá phiến muscovit-biotit xen các lớp đá hoa hoặc ít thấu kính mỏng amphibolit. Dày >300 m.
- Tập 2: đá phiến thạch anh - 2 mica, phiến thạch anh - 2 mica - granat, đá phiến thạch anh - 2 mica - granat-disthen. Dày >350 m.
Dưới đây mô tả một số đá chính của hệ tầng:
- Quarzit có màu xám sáng, phân lớp mỏng đến trung bình, phân bố chủ yếu ở tập 1. Đá có cấu tạo phân phiến, dạng dải, kiến trúc hạt, vảy biến tinh nhỏ. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 80; felspat kali = 1-3; muscovit = 5-8; quặng = 3-5.
- Đá phiến thạch anh - 2 mica - felspat màu xám sáng. Đá có cấu tạo phiến, kiến trúc hạt, vảy biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 62-77; plagioclas + felspat kali = 8-13; biotit + muscovit = 8-10.
- Đá phiến thạch anh - 2 mica - granat màu xám lục, xám sáng, phân bố chủ yếu ở tập 2. Đá có cấu tạo phân phiến, kiến trúc ban biến tinh, nền vảy, hạt biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 15-20; granat = 5-10; biotit = 5-30; muscovit = 25-60.
- Đá phiến thạch anh - 2 mica - disthen phân bố chủ yếu ở tập 2. Đá có màu xám lục, xám, cấu tạo phiến, kiến trúc hạt, tấm, vảy biến tinh nhỏ. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 15-70; biotit = 5; muscovit = 2-3; disthen = 15.
- Đá phiến thạch anh - muscovit-graphit có màu xám, cấu tạo phiến, kiến trúc hạt, vảy biến tinh nhỏ. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 50; muscovit = 45; graphit = 5.
- Đá hoa có màu xám trắng, thường tạo thành các lớp dày vài m đến 10-20 m, xen trong các đá phiến. Đá có cấu tạo khối, phiến, kiến trúc hạt, vảy biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): calcit = 95; thạch anh = 5.
Đặc điểm một số khoáng vật chính:
- Thạch anh: hạt nhỏ - trung bình, phân bố thành dải, ổ, đôi chỗ xắp xếp định hướng.
- Plagioclas: thường tạo thành các tấm kích thước nhỏ, khác nhau, tha hình, thường bị thay thế một phần bới epidot và sericit.
- Biotit: duới kính có màu nâu đen (Ng), vàng nâu (Np), ở dạng vảy trung bình đến lớn, phân bố thành dải hoặc ổ.
- Granat: ở dạng ban tinh đẳng thước, kích thước hạt 2-3 mm, khảm thạch anh, muscovit và biotit. Dọc khe nứt bị thay thế bởi chlorit.
- Disthen: ở dạng tấm kéo dài, có khi đến 1,5 mm, sắp xếp định hướng, màu xám dưới 1 nicol, xám sáng dưới 2 nicol, cát khai tốt ở các tấm to, tắt xiên.
Các đá của hệ tầng thường bị phân phiến mỏng, phong hóa mạnh mẽ. Mặt khác, chúng bị xuyên cắt khá nhiều bởi các thể magma tiêm nhập. Quan hệ dưói của hệ tầng là chỉnh hợp trên hệ tầng Suối Chiềng với lớp cơ sở là quarzit màu xám sáng. Quan hệ trên là tiếp súc kiến tạo với các đá trẻ hơn.
Nguồn gốc trầm tích lục nguyên xen ít carbonat của hệ tầng Sin Quyền đã được thừa nhận rộng rãi từ lâu do những đặc điểm thạch học rất đặc trưng của các đá vừa mô tả ở trên. Song đối sánh với mặt cắt Ngòi Hút của Phan Trường Thị [13], chúng tôi cho rằng các đá trong vùng khá giống với tập 3 hệ tầng Ngòi Hút.
Các đặc điểm thạch học và khoáng vật trình bày bên trên cho thấy, các hoạt động biến chất, siêu biến chất của các hệ tầng Suối Chiềng và Sin Quyền không đồng đều. Ở phần dưới, các đá trầm tích - phun trào của hệ tầng Suối Chiềng chịu tác động của quá trình siêu biến chất, gneis hóa, migmatit hóa, granit hóa và bị uốn lượn vò nhàu mạnh mẽ tạo thành nhiều nếp uốn, vi uốn nếp phức tạp, đặc trưng bởi tổ hợp cộng sinh khoáng vật ban đầu: qu+pl+bt+am; qu+pl+am+ quặng mt; qu+pl+ fpk+bt, biến đổi tạo tổ hợp cộng sinh khoáng vật: src+mus+ep; src+cl+ep+ca. Ngược lại với hệ tầng Suối Chiềng, quá trình migmatit hóa, granit hóa ở hệ tầng Sin Quyền giảm đi rất nhiều và rất mờ nhạt. Tổ hợp cộng sinh khoáng vật hệ tầng là: gr+mi+mus+di đặc trưng cho tướng biến chất epidot-amphibolit. Ở vùng Hưng Khánh - Minh An có sự tồn tại của các đá biến chất khu vực đạt đến tướng epidot-amphibolit. Theo các đặc điểm biến chất này thì các các đá trong vùng biến chất thấp hơn phức hệ Sông Hồng.
- Phức hệ Ca Vịnh (pG/AR cv)
Các đá xếp vào phức hệ Ca Vịnh [3] phân bố trong khối Ca Vịnh được thu hẹp lại nhiều lần so với diện tích khoanh vẽ trước đây. Chúng có mối liên kết chặt chẽ với các đá biến chất thuộc hệ tầng Suối Chiềng, nhưng không thấy chúng xuất hiện trong diện phân bố của hệ tầng Sin Quyền. Các thể magma thuộc phức hệ Ca Vịnh thường có dạng thấu kính kéo dài, quan hệ chỉnh hợp với đá vây quanh (Ảnh 6). Ranh giới giữa chúng với đá vây quanh thường không thấy biểu hiện biến đổi sừng hóa. Đá vây quanh là các đá phiến kết tinh bị migmatit hóa yếu.
Qua các mặt cắt Ngòi Lao, Ngòi Nậm và các mặt cắt theo lộ trình Hưng Khánh - Đồng Măng, có thể nhận thấy là các đá thuộc phức hệ khá đơn điệu gồm: tonalit, diorit thạch anh, granodiorit, plagiogranit, cấu tạo dạng dải, gneis, vi uốn nếp, cấu tạo khối rất ít.
Đặc điểm thạch học các đá của phức hệ Ca Vịnh:
- Tonalit, tonalit biotit: đá màu hơi sẫm đến xám xanh nhạt, hạt từ mịn đến thô, cấu tạo gneis điển hình. Đây là thành phần chủ yếu của phức hệ. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 20-35; plagioclas = 54-68; felspat kali = 0,5-3; biotit = 1-7 (tonalit), 8-18 (tonalit biotit).
- Diorit thạch anh, diorit thạch anh - biotit-hornblend: đá màu xám sáng, hạt vừa đến thô, cấu tạo gneis đến dạng khối, kiến trúc hạt nửa tự hình. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 8-18; plagioclas = 64-80; felspat kali (thường là microclin) = 1-3; biotit = 7-18; hornblend = 7-15 (diorit thạch anh - hornblend).
- Plagiogranit: đá sáng màu hoặc phớt trắng, cấu tạo khối, định hướng yếu, kiến trúc hạt nhỏ đến vừa. Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 70-75; thạch anh = 10-25; biotit = 5.
- Granodiorit: đá màu xám sáng, cấu tạo gneis, định hướng, khối, kiến trúc hạt biến tinh. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh = 25-35; plagioclas = 50-61; felspat kali (microclin) = 7-10; biotit = 1-8.
Đặc điểm các khoáng vật chính:
- Plagioclas: thường có dạng tấm, kích thuớc thay đổi từ 0,1 tới 2-3 mm, kiến trúc song tinh rõ. Plagioclas thường bị epidot hoá, sericit hoá; hiếm hơn, trong các đới mylonit plagioclas bị muscovit thay thế.
- Thạch anh: hạt nhỏ đến trung bình, phân bố thành ổ, dải phân bố rải rác. Ở vùng Hưng Khánh, trong một số mẫu gặp thạch anh tạo thành các hạt kéo dài, sắp xếp định hướng thành dải đến vài mm, điển hình cho đá cổ bị biến chất sâu.
- Biotit: dạng tấm, đa sắc mạnh với màu nâu lục đậm theo Ng. Thường đi kèm với hornblend.
- Hornblend: có mặt hầu hết trong các đá chính dưới dạng những tấm kéo dài, sắp xếp định hướng; đa sắc mạnh với màu lục đậm phớt xanh theo Ng và lục nhạt phớt vàng theo Np.
- Microclin: chiếm tỷ lệ không đáng kể trong tonalit và plagiogranit, thường tạo thành tấm lớn có song tinh mạng lưới. thường xuất hiện dưới dạng ban biến tinh lớn từ 1 đến 3 cm.
Khoáng vật phụ; zircon, apatit, epidot.
Thành phần hoá học (%) các đá đặc trưng của phức hệ như sau:
- Tonalit: SiO2 = 63,8-67,88; Fe2O3 = 1,14-1,79; FeO = 2,28-2,99; Al2O3 = 15,03- 15,74; CaO = 3,36; MgO = 1,11-2,02; TiO2 = 0,1-0,4; P2O5 = 0,19-0,29; MnO = 0,01-0,02; Na2O = 3,6-3,95; K2O = 1,91-2,65; MKN = 0,88-3,23.
- Diorit: SiO2 = 66,82; Fe2O3 = 1,15; FeO = 2,99; Al2O3 = 15,2; CaO = 1,26; MgO = 2,72; TiO2 = 0,3; P2O5 = 0,2; MnO = 0,05; Na2O = 5,05; K2O = 0,68; MKN = 1,99.
- Plagiogranit: SiO2 = 73,44; Fe2O3 = 0,69; FeO = 0,96; Al2O3 = 14,88; CaO = 1,4; MgO = 0,4; P2O5 = 0,05; MnO = 0,04; Na2O = 4,35; K2O = 1,35; MKN = 1,02.
Theo các tài liệu địa chất, cho đến nay tập thể tác giả vẫn chưa tìm được quan hệ địa chất trực tiếp xác đáng để dự đoán tuổi cho phức hệ.
Về nguồn gốc của phức hệ: trên cơ sở tài liệu địa chất, thạch học, khoáng vật trình bày ở trên cũng như tham khảo tài liệu của các nhà địa chất trước đây, chúng tôi cho rằng phức hệ Ca Vịnh là sản phẩm của quá trình siêu biến chất từ các đá của hệ tầng Suối Chiềng (Lê Đình Hữu [6], Đào Đình Thục, Huỳnh Trung [1]). Riêng vùng Hưng Khánh có thể là khối cổ đưa lên từ dưới sâu, đặc trưng bằng tuổi đồng vị 2840-2900 Tr.n [16] và kết quả phân tích thạch học dưới kính cho thấy một số vị trí thạch anh tạo thành hạt kéo dài, sắp xếp định hướng thành dải đến vài mm.
2. Các đới đứt gãy
Trong vùng nghiên cứu, hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN khá phát triển, đóng vai trò phân chia ranh giới giữa các thành tạo địa chất, trong đó có đứt gãy sâu Nghĩa Lộ ở phía tây của vùng và đứt gãy Cầu Cửa Thiền - Trung Sơn tạo các đới mylonit, blastomylonit. Ngoài ra còn có một số hệ thống đứt gãy nhỏ làm dịch chuyển, phá huỷ các đá trong vùng.
3. Khoáng sản liên quan
Trong vùng nghiên cứu, khoáng sản chủ yếu là quặng sắt, một số nằm trong quarzit (quarzit magnetit) và một số trong đá phiến giàu amphibol (đá phiến amphibol-magnetit), thường ở dạng lớp, vỉa với kích thước từ vài chục cm tới vài chục m, nằm xen kẹp chỉnh hợp với các lớp đá phiến kết tinh và thường có cấu tạo dạng dải, dải song song. Quặng sắt tập trung chủ yếu ở phần trên của hệ tầng Suối Chiềng. Ngoài ra, còn gặp một số vị trí có khoáng hoá đồng dưới dạng các khoáng vật chalcopyrit trong các đá gabbro, gabbrodiabas (Thôn Ngõa - Ngòi Lao). Song các khoáng hoá đồng này ở dạng xâm tán thưa, ít có giá trị.
IV. KẾT LUẬN
Các đá biến chất khu vực Tiền Cambri gồm các hệ tầng Suối Chiềng và Sin Quyền có diện phân bố khá rộng trong vùng Hưng Khánh - Minh An, nguồn gốc trầm tích - phun trào, có mức độ biến chát khu vực đồng đều ở tướng epidot-amphibolit, phần trên của hệ tầng Suối Chiềng chứa quặng sắt dạng phân dải.
Các đá granitoid thuộc phức hệ Ca Vịnh chỉ là các khối nhỏ, kích thước rộng từ vài chục m tới 1 - vài km, kéo dài theo phương cấu trúc của các đá biến chất khu vực. Các đá của phức hệ là sản phẩm của quá trình siêu biến chất của các đá hệ tầng Suối Chiềng. Khả năng khu vực thuỷ điện Hưng Khánh là phần móng nâng lên (?).
Trên cơ sở tuổi đồng vị phức hệ Ca Vịnh của các nhà địa chất gần đây, kết hợp tài liệu đo vẽ địa chất của đề án Văn Chấn đã trình bày ở trên cho thấy các đá của hệ tầng Suối Chiềng có mối liên kết khá chặt chẽ với các đá được xếp vào phức hệ Ca Vịnh. Vì vậy chúng tôi xếp hệ tầng Suối Chiềng vào mức tuổi Neoarkei. Để có những nhận xét chính xác hơn về kết luận trên, cần có những nghiên cứu tiếp theo.
VĂN LIỆU
1. Đào Đình Thục, Huỳnh Trung (Đồng chủ biên), 1995. Địa chất Việt Nam. Tập 2. Các thành tạo magma. Cục địa chất Việt Nam, Hà Nội.
2. Đoàn Thế Sáng (Chủ biên), 1971. Báo cáo Kết quả công tác tìm kiếm tỉ mỉ mỏ sắt Làng Mỵ, Nghĩa Lộ. Lưu trữ ĐC, Hà Nội.
3. Đovjikov A.E (Chủ biên), 1971. Địa chất miền Bắc Việt Nam. Nxb KH&KT, Hà Nội (bản tiếng Việt).
4. Fromaget J., 1937. Carte géologique de l'Indochine au 2.000.000e. Serv. Géol. Indochine, Hanoi.
5. Lan C. Y., Chung S. L., Lo C. H., Lee T. Y., Wang P. L., Li H., Dinh Van Toan, 2001. First evidence for Archean continental crust in northern Vietnam and its implications for crustal and tectonic evolution in Southeast Asia. Geology, 19: 219-222.
6. Lê Đình Hữu, 1977.Các thành tạo magma trước Cambri ở Tây Bắc Việt Nam (trong Phan Cự Tiến, 1977). Nxb KH&KT, Hà Nội.
7. Nguyễn Công Lượng (Chủ biên), 1995. Báo cáo Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Vạn Yên tỷ lệ 1: 50.000. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.
8. Nguyễn Văn Đễ (Chủ biên), 1970. Báo cáo Tìm kiếm sắt vùng Làng Mỵ - Hưng Khánh tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ ĐC, Hà Nội.
9. Nguyễn Văn Thế (Chủ biên), 2000. Báo cáo Địa chất và khoáng sản nhóm tờ Lục Yên Châu tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ ĐC, Hà Nội.
10. Nguyễn Vĩnh (Chủ biên), 1978. Địa chất tờ Yên Bái tỷ lệ 1:200.000. Tổng cục ĐC, Hà Nội.
11. Nguyễn Xuân Bao (Chủ biên), 1969. Địa chất tờ Vạn Yên tỷ lệ 1:200.000. Tổng cục ĐC, Hà Nội.
12. Phan Cự Tiến (Biên tập chính), 1977. Những vấn đề địa chất Tây Bắc Việt Nam. Nxb KH&KT, Hà Nội.
13. Phan Trường Thị, 1975. Sự phân bố các kiểu biến chất nhiệt động ở miền Bắc Việt Nam. Tt công trình nghiên cứu về địa tầng. Nxb KH&KT, Hà Nội.
14. Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao (Đồng chủ biên), 1985. Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000. Tổng cục MĐC, Hà Nội.
15. Trần Ngọc Nam, 2001. Tuổi của các phức hệ Ca Vịnh và Xóm Giấu: Chứng liệu tin cậy đầu tiên từ phân tích SHRIMP U-Pb zircon. TC Địa chất, A/262: 1-11. Hà Nội.
16. Trần Ngọc Nam, Y. Sano, S. L. Chung, 2002. Chứng cứ mới 2840 triệu năm từ SHRIMP U-Pb zircon cho tuổi Archei của phức hệ Ca Vịnh và ý nghĩa nhiệt kiến sinh. TC Địa chất, A/273 : 21-28. Hà Nội.
17. Trần Văn Trị (Chủ biên), 1977. Địa chất Việt Nam. Phần miền Bắc. Nxb KH&KT, Hà Nội.
18. Trần Văn Trị, Phạm Bình, Osanai Y., Owada M., Nakano N., Trần Ngọc Nam, Trần Tất Thắng, 2007. Precambrian continental terranes in Việt Nam and Adjacent areas : An overriew. IAGR. Ser.4, pp.158-160. Japan.