Tài liệu đặc điểm tinh thể khoáng vật học, phổ quang học và nguồn gốc thành tạo zircon vùng mỏ krông năng, đắk lắk, việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -----------------------------------BÙI THỊ SINH VƢƠNG ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ-KHOÁNG VẬT HỌC, PHỔ QUANG HỌC VÀ NGUỒN GỐC THÀNH TẠO ZIRCON VÙNG MỎ KRÔNG NĂNG, ĐẮK LẮK, VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. LÊ THỊ THU HƢƠNG XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hƣớng dẫn: Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sỹ khoa học TS. Lê Thị Thu Hƣơng PGS. TS. Hoàng Thị Minh Thảo Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trƣớc tiên học viên xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô Khoa Địa chất - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội trong suốt thời gian học viên học tập, nghiên cứu tại trƣờng. Học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới tiến sĩ Lê Thị Thu Hƣơng, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn tận tình trong quá trình học viên thực hiện và hoàn thành luận văn. Cô là ngƣời đã truyền cho học viên lòng đam mê với địa chất, thử thách học viên theo những cách khác nhau; chỉ cho học viên cách làm việc, nghiên cứu một cách khoa học và hiệu quả. Học viên cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Tiến sĩ Christoph Lenz, viện nghiên cứu Khoáng vật học và tinh thể học, trƣờng đại học Vienna, ngƣời đã giúp học viên thực hiện phép đo quang phổ phát quang và cho học viên những lời khuyên, những gợi ý quý báu trong quá trình luận giải kết quả của phép đo này. Luận văn này là kết quả của đề tài: “Ứng dụng phƣơng pháp phổ dao động Raman trong nghiên cứu cấu trúc phân đới zircon v ng Tây Nguyên, Việt Nam thuộc trung tâm nghiên cứu và hỗ trợ châu Á (ARC), ĐHQGHN. Cảm ơn quỹ ARC đã hỗ trợ tài chính cho học viên. Cuối c ng học viên xin cảm ơn gia đình và bạn bè, những ngƣời đã luôn ở cạnh, khuyến khích và động viên để học viên có thể hoàn thành luận văn này. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên B i Thị Sinh Vƣơng i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT .......................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chƣơng 1 – ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ ĐỊA CHẤT ................... 4 CỦA TỈNH ĐẮK LẮK, TÂY NGUYÊN ................................................................... 4 1.1. Vị trí địa lý ....................................................................................................... 4 1.2. Đặc điểm dân số, kinh tế-xã hội của v ng ....................................................... 5 1.3. Đặc điểm địa chất v ng Đắk Lắk .................................................................... 6 1.3.1. Địa tầng .................................................................................................. 8 1.3.2. Các đá magma xâm nhập ....................................................................... 9 1.3.3 Kiến tạo ................................................................................................. 10 Chƣơng 2 – TỔNG QUAN VỀ ZIRCON VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............... 11 NGHIÊN CỨU .......................................................................................................... 11 2.1 Đặc điểm tinh thể ............................................................................................ 11 2.2 Hiện tƣợng metamict hóa trong zircon do phá hủy phóng xạ ........................ 13 2.3 Tổng quan tài liệu nghiên cứu ........................................................................ 16 Chƣơng 3 – MẪU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 20 3.1 Mẫu nghiên cứu .............................................................................................. 20 3.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 21 ii 3.2.1 Phân tích vi đầu dò điện tử .................................................................... 21 3.2.3 Quang phát quang (PL) ......................................................................... 23 3.2.4 Quang phổ Raman ................................................................................. 24 3.2.5 Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FTIR) .............................. 26 Chƣơng 4 – ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ - KHOÁNG VẬT HỌC ................................ 29 VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY MÀU CỦA ZIRCON VÙNG MỎ KRÔNG NĂNG, ĐẮK LẮK, VIỆT NAM ........................................................................................... 29 4.1 Thành phần hóa học các mẫu zircon v ng nghiên cứu ................................... 29 4.2 Sự có mặt Dy3+ trong cấu trúc zircon ............................................................. 32 4.3 Đặc tính quang phổ hấp thụ UV - Vis - NIR và nguyên nhân gây màu zircon34 Chƣơng 5- ĐẶC ĐIỂM PHỔ QUANG HỌC, MỨC ĐỘ METAMICT HÓA ......... 36 VÀ NGUỒN GỐC THÀNH TẠO ZIRCON VÙNG MỎ KRÔNG NĂNG, ........... 36 ĐĂK LĂK, TÂY NGUYÊN, VIỆT NAM ............................................................... 36 5.1 Đặc điểm phổ quang học ................................................................................ 36 5.1.1 Quang phổ phát quang (PL) .................................................................. 36 5.1.2 Quang phổ Raman ................................................................................. 39 5.1.3 Đặc tính quang phổ hồng ngoại (FTIR) ................................................ 40 5. 2. Đánh giá mức độ metamict hóa zircon v ng mỏ Krong Năng, Đăk Lăk ..... 43 5.2.1 Mối tƣơng quan giữa mức độ metamict hóa và đặc tính phát quang của Dy3+ và Nd3+ ................................................................................................... 43 5.2.2 Mức độ metamict hóa tác động tới hình thái dao động v3 (SiO4) ......... 45 5.2.3 Sự xuất hiện và chiếm ƣu thê của nhóm OH- trong cấu trúc của zircon: đặc trƣng của zircon cao (metamict hóa thấp) ............................................... 47 5.2.4 Hàm lƣợng của các nguyên tố phóng xạ và nguyên tố tạp trong zircon47 iii 5.3 Nguồn gốc thành tạo zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk ........................ 49 5.3.1 Hàm lƣợng Hf và tỷ lệ Zr/Hf trong zircon ............................................ 49 5.3.2 Tỷ lệ Th/U trong zircon ......................................................................... 50 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 53 PHỤ LỤC A .............................................................................................................. 59 Thành phần hóa học các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk, Việt Nam59 Tính toán công thức hóa học của các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk63 PHỤ LỤC B .............................................................................................................. 65 Quang phổ hấp thụ FTIR của các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk: trong vùng 400-2000 cm-1 ......................................................................................... 65 Quang phổ hấp thụ FTIR của các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk: trong vùng 2000-4000 cm-1 ....................................................................................... 69 PHỤ LỤC C .............................................................................................................. 72 Quang phổ Raman các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk ................... 72 PHỤ LỤC D .............................................................................................................. 78 Quang phổ hấp thụ UV - Vis - NIR của các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk ............................................................................................................................. 78 iv CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT UV - Vis - NIR V ng cực tím - có thể nhìn thấy - hồng ngoại gần FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FWHM Độ rộng toàn phần một nửa cực đại PL Quang phát quang EMPA Phân tích vi đầu dò điện tử EDS Quang phổ phân tán năng lƣợng v DANH MỤC HÌNH Hình 1. Bản đồ tỉnh Đắk Lắk. Nguồn: Mapofworld (www.mapofworld.com) .........5 Hình 2. Bản đồ địa chất v ng Tây Nguyên ................................................................7 Hình 3. Mặc d xuất hiện ở các mỏ và địa phƣơng khác nhau, các mẫu zircon từ các tỉnh trong khu vực Tây Nguyên có đặc điểm hình thái và màu sắc tƣơng tự nhau, có màu từ phớt vàng tới nâu đen (hyacinth). ...................................................................9 Hình 4. Cấu trúc zircon trên mặt (100); trục thẳng đứng c, trục nằm ngang b (a2). Khối 12 mặt ZrO8 đƣợc phủ màu xám sáng; tứ diện SiO4 là v ng kẻ sọc. Theo Anderson (1963)........................................................................................................11 Hình 5. Cấu trúc zircon, v ng trung tâm là 8 liên kết của Zr với các nguyên tử O .12 xung quanh ................................................................................................................12 Hình 6. Một số mẫu zircon mỏ Krông Năng, Đắk Lắk, có màu từ vàng cam .........20 tới nâu phớt đỏ. .........................................................................................................20 Hình 7. JEOL 8900 Superprobe ...............................................................................22 Hình 8. Hình ảnh bề mặt của mẫu và vị trí các điểm đo EDS thuộc hai v ng màu: v ng màu vàng (phổ 2 và 3); v ng màu nâu (phổ 4, 5, 6) ........................................23 Hình 9. Quang phổ kế Horiba Jobin Yvon LabRAM-HR 800.................................24 Hình 10. Quang phổ kế vi Raman Renishaw RM800 ..............................................26 Hình 11. Quang phổ kế FTIR (Model NEXUS 670) ...............................................27 Hình 12. Quang phổ kế UV - VIS - NIR (Model Lambda 900) .............................28 Hình 13. Biểu đồ hàm lƣợng các nguyên tố trong vị trí B (Si + P + Al + Fe) và các nguyên tố trong vị trí A (tất cả các ion dƣơng khác) trong zircon. ...........................32 vi Hình 14. Quang phổ EDS của zircon chỉ ra sự có mặt của Dy3+trong vùng màu nâu ...................................................................................................................................33 Hình 15. Quang phổ EDS của zircon chỉ ra sự có mặt của Dy3+ trong vùng ...........33 màu vàng ...................................................................................................................33 Hình 16. Phổ hấp thụ UV - Vis - NIR của một mẫu zircon đại diên (Zr-tn-r 03) trong vùng 400-700 nm .............................................................................................35 Hình 17. Phổ hấp thụ UV - Vis - NIR của bốn mẫu zircon đai diện trong v ng ....35 200-1600 nm. ............................................................................................................35 Hình 18. Hình ảnh mapping phổ PL thể hiện sự phân bố cƣờng độ đối với mô hình chuyển đổi 4F9/2 → 6H13/2 của Dy3+ ..........................................................................37 Hình 19. Hình ảnh phát quang của mẫu zircon trong đó cƣờng độ phát quang Dy3+ đƣợc minh họa theo mã màu .....................................................................................37 Hình 20. Phổ phát quang đặc trƣng (bƣớc sóng kích thích = 473 nm ) của mẫu zircon trong vùng có thể nhìn thấy tới v ng hồng ngoại. .........................................38 Hình 21. Quang phổ Raman của 4 mẫu zircon đại diện ...........................................40 Hình 22. Phổ hấp thụ FTIR của các mẫu zircon trong v ng 400-2000 cm-1 ...........41 ...................................................................................................................................42 Hình 23. Phổ hấp thụ FTIR của các mẫu zircon trong v ng 2000-4000 cm-1 .........42 Hình 24. Phổ phát quang liên quan tới quá trình chuyển đổi 4F9 / 2 → 6H13 / 2 của ion Dy3+, phân mức I và II đƣợc chỉ ra trong hình ..........................................................44 Hình 26. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ thuận giữa hàm lƣợng UO2 và tổng hàm lƣợng Al+Ca+P+Fe với hệ số tƣơng quan khoảng 0,9 ........................................................48 Hình 27. Biểu đồ thể hiện sự so sánh giữa hàm lƣợng P và tổng hàm lƣợng Al+REE+Y ................................................................................................................49 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Các đặc điểm chính của 3 loại zircon khác nhau ........................................14 Bảng 3. Thành phần hóa học của 4 mẫu zircon đại diện cho 4 màu khác nhau, từ zircon màu rất nhạt, phớt vàng, phớt đỏ tới nâu sẫm ................................................30 Bảng 4. Vạch phát quang đặc trƣng của các ion đất hiếm trong zircon tự nhiên .....39 Hình 25. Phổ phát quang liên quan tới quá trình chuyển đổi 4F3 / 2 → 4I9 / 2 .............44 của ion Nd3+. .............................................................................................................44 Bảng 5. Kết quả phổ trong nghiên cứu của Lenz và Nasdala (2015) (mẫu M144 cho tới mẫu Rata) và 1 mẫu zircon trong v ng nghiên cứu (Zr-tn-r 03). ........................45 Bảng 6. Vị trí và các giá trị FWHM của đỉnh ν3 (SiO4) của zircon v ng nghiên cứu ...................................................................................................................................46 Bảng 7. Một số tỷ lệ đƣợc xác định từ thành phần hóa học của các mẫu zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk .........................................................................................51 viii MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, các tỉnh Tây Nguyên ngày càng trở nên nổi tiếng với các loại sapphia (màu xanh, lục và vàng), peridot, granat cũng nhƣ zircon thứ sinh có giá trị thƣơng mại lớn. Zircon v ng này thƣờng đi c ng với sapphia và đƣợc khai thác ở các mỏ sa khoáng (chủ yếu là alluvi) liên quan đến bazan tại các tỉnh Đắk Lắk, Kon Tum, Đắk Nông, Gia Lai và Lâm Đồng. Mặc d xuất hiện ở các mỏ và các địa phƣơng khác nhau, nhƣng sự xuất hiện của zircon và loại hình mỏ đều rất tƣơng đồng, thể hiện c ng một nguồn gốc liên quan đến phun trào magma bazan của toàn khu vực Tây Nguyên. Hình thái tinh thể zircon trong các mỏ sa khoáng là sự kết hợp của các hình tháp và lăng trụ bốn phƣơng. Trong các mỏ, màu sắc của zircon đều thay đổi từ không màu đến nâu nhạt, nâu đậm, có thể có sự kết hợp màu giữa nâu phớt đỏ, nâu phớt vàng. Cho tới nay, zircon Tây Nguyên đã đƣợc các nhà thạch học, kiến tạo học trong và ngoài nƣớc nghiên cứu nhƣ một khoáng vật chủ của cặp đồng vị uranium - chì nhằm xác định tuổi địa chất củakhu vực (Garnier et al., 2005). Tuy nhiên, các đặc tính cấu trúc tinh thể khoáng vật, đặc điểm ngọc học và ứng dụng, cũng nhƣ các đặc tính quang phổ vẫn đang là một hƣớng nghiên cứu mở. Nghiên cứu đặc tính ngọc học giúp đánh giá chất lƣợng của zircon trong khi các đặc điểm cấu trúc tinh thể lại cung cấp những tiêu chí để xác định mức độ phá hủy phóng xạ (metamict hóa). Bởi ý nghĩa khoa học quan trọng, hiện tƣợng metamict hóa trong zircon đã đƣợc các nhà khoa học thế giới đặc biệt chú ý. Hiện tƣợng này đƣợc đặc trƣng bởi sự giảm mức độ kết tinh, giảm cƣờng độ hấp thụ của các đỉnh trong phổ Raman và phổ hồng ngoại, giảm chỉ số khúc xạ và lƣỡng chiết suất; giảm tỉ trọng và độ cứng. Zircon đƣợc sử dụng rộng rãi trong việc định tuổi nên việc hiểu biết về mối quan hệ giữa độ kết tinh và mức độ phá hủy phóng xạ có vai trò rất quan trọng; đặc biệt trong lĩnh vực định tuổi vết phân hạch, đây đƣợc xem là nhân tố chính ảnh hƣởng đến các dấu vết thành tạo đƣợc lƣu lại. Ở bậc đại học, học viên đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá sơ bộ về zircon vùng mỏ Krông Năng, Đắk Lắk. Trong đó, các mẫu zircon đƣợc nghiên cứu bằng 1 các phƣơng pháp ngọc học, quang phổ UV - Vis - NIR, FTIR và Raman, phân tích bán định lƣợng EDXRF. Khóa luận đã đánh giá những đặc tính ngọc học cơ bản của zircon, đặc biệt các bao thể của các mẫu zircon đƣợc xác định bao gồm dấu vân tay, tinh thể âm, đới màu, các vết nứt; các bao thể khoáng vật trong mẫu là zircon và tridymit. Mặc d là phân tích bán định lƣợng nhƣng kết quả phân tích EDXRF đã chỉ ra thành phần chính của zircon là Zr, Si; thành phần các nguyên tố vết là Al, Mg, Fe, Hf, U, Th, Y và các nguyên tố đất hiếm. Quang phổ hấp thụ UV – Vis NIR đã dự đoán nguyên nhân tạo màu của zircon Đắk Lắk là do sự sai hỏng cấu trúc tâm màu. Nghiên cứu này đƣa ra kết luận zircon vùng Đắk Lắk ở mức độ metamict hóa thấp. Tuy nhiên bởi những hạn chế về điều kiện phân tích mẫu nên các kết quả phân tích có độ chính xác không cao (đặc biệt là hàm lƣợng các nguyên tố vết, phóng xạ và đất hiếm); các kết luận đƣa ra còn chƣa đủ sức thuyết phục. Trong luận văn này, học viên khắc phục những hạn chế ở bậc đại học, tiếp tục đi sâu vào nghiên cứu chi tiết về đặc điểm tinh thể - khoáng vật học, phổ quang học của zircon bằng các phƣơng pháp khác nhau để đƣa ra những đánh giá chính xác về zircon v ng mỏ Krông Năng, Đắk Lắk; làm cơ sở cho việc xác định các đặc điểm thành tạo địa chất của khu vực nghiên cứu. Ngoài việc sử dụng phƣơng pháp quang phổ Raman và FTIR nhƣ ở bậc đại học, các phƣơng pháp hiện đại cho độ chính xác cao khác cũng đƣợc sử dụng nhƣ phƣơng pháp kính hiển vi phân tích vi đầu dò điện tử (EMPA) để phân tích định lƣợng thành phần hóa học của zircon; kết hợp với quang phổ UV - Vis - NIR để xác định rõ nguyên nhân gây màu zircon cũng nhƣ xác định nguồn gốc thành tạo của zircon vùng nghiên cứu; phƣơng pháp quang phổ tán sắc năng lƣợng (EDS) nhận ra sự có mặt của Dy3+ và quang phổ phát quang (PL) để nghiên cứu đặc tính phát quang của các nguyên tố đất hiếm. Các phân tích FTIR và Raman cũng đƣợc tiến hành lại một cách cẩn thận, cung cấp những kết quả đáng tin cậy, có tính thuyết phục cao trong việc đánh giá mức độ metamict hóa của zircon vùng nghiên cứu. Một số mẫu zircon với màu sắc đặc trƣng và đẹp ở khu vực mỏ Krông Năng, Đắk Lắk đã đƣợc chọn làm đối tƣợng 2 dùng trong luận văn. Hơn nữa, số lƣợng mẫu đƣợc sử dụng trong luận văn (20 mẫu) lớn hơn nhiều so với ở bậc đại học (6 mẫu), đảm bảo độ chính xác của các kết luận. Từ khóa: Zircon, phá hủy phóng xạ (metamict hóa), Krông Năng, các nguyên tố đất hiếm (REE). 3 Chƣơng 1 – ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ ĐỊA CHẤT CỦA TỈNH ĐẮK LẮK, TÂY NGUYÊN 1.1. Vị trí địa lý Vùng nghiên cứu là tỉnh Đắk Lắk, tọa độ địa lý từ 107o28'57"- 108o59'37" độ kinh Đông và từ 12o9'45" - 13o25'06" độ vĩ Bắc; gồm 18 huyện và thành phố Buôn Ma Thuột, 27 đơn vị hành chính cấp xã (13 phƣờng, 18 thị trấn và 177 xã) và 2.308 thôn, bản. Tỉnh Đắk Lắk nằm ở trung tâm Tây Nguyên: phía Đông giáp tỉnh Khánh Hòa và tỉnh Phú Yên; phía Bắc giáp tỉnh Gia Lai; phía Nam giáp tỉnh Lâm Đồng; Phía Tây giáp tỉnh Đắk Nông và Vƣơng quốc Campuchia (hình 1). Đắk Lắk có diện tích là 13,139.2 km2, đƣợc đặc trƣng bởi địa hình tƣơng đối bằng phẳng, thấp dần từ Đông Nam sang Tây Bắc. Địa hình chia cắt phức tạp có tính phân bậc rõ ràng, bao gồm ba loại: địa hình v ng núi ở phía Nam và Đông Nam, chiếm 35% diện tích của v ng; địa hình cao nguyên ở vùng trung tâm, chiếm 53% diện tích của vùng; còn lại là địa hình thung lũng ở phía Bắc. Vùng có hệ thống giao thông khá phát triển, với các tuyến Quốc lộ 14 đi thành phố Hồ Chí Minh (cách 350km), đi Gia Lai (cách TP. Pleiku 190km), và nối với đƣờng Hồ Chí Minh tại tỉnh Kon Tum; Quốc lộ 26 đi Khánh Hòa (cách thành phố Nha Trang 180km); Quốc lộ 27 đi Lâm Đồng (cách thành phố Đà Lạt 185km). Ngoài ra còn có hệ thống xe buýt từ thành phố Buôn Ma Thuột đến trung tâm 13 huyện và 1 thị xã trong tỉnh. Sân bay Buôn Ma Thuột hàng ngày có các chuyến bay thẳng từ Buôn Ma Thuột đi Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Hệ thống đƣờng ô tô đến đƣợc toàn bộ trung tâm các xã. Vùng có hệ thống sông ngòi phong phú, phân bố đồng đều. Tuy nhiên, do địa hình dốc nên lƣu lƣợng nƣớc thấp và hầu hết các suối nhỏ đều cạn nƣớc vào m a khô. Bên cạnh đó, hiện nay số lƣợng hồ tự nhiên và nhân tạo ở Tây Nguyên là khá lớn, chẳng hạn hồ Lắk, hồ Ea Kao, hồ Buôn Triết, hồ Ea So. 4 Hình 1. Bản đồ tỉnh Đắk Lắk. Nguồn: Mapofworld (www.mapofworld.com) 1.2. Đặc điểm dân số, kinh tế-xã hội của vùng Theo số liệu tổng điều tra dân số ngày 01/4/2009, dân số tỉnh Đắk Lắk là 1.728.380 ngƣời. Trong đó, dân số đô thị chiếm 22,5%, còn lại là dân số nông thôn chiếm 77,5%. Cộng đồng dân cƣ Đắk Lắk gồm 44 dân tộc. Trong đó, ngƣời Kinh chiếm trên 70%; các dân tộc thiểu số nhƣ Ê Đê, M'nông, Thái, Tày, N ng,... chiếm gần 30% dân số toàn tỉnh. Mật độ dân số trung bình toàn tỉnh là 132 ngƣời/km2, nhƣng phân bố không đều trên địa bàn các huyện, tập trung chủ yếu ở thành phố Buôn Ma Thuột, thị trấn huyện lỵ, ven các trục quốc lộ 14, 26, 27 chạy qua nhƣ Krông Búk, Krông Pắk, Ea Kar, Krông Ana. Các huyện có mật độ dân số thấp chủ yếu là các huyện đặc biệt khó khăn nhƣ Ea Súp, Buôn Đôn, Lắk, Krông Bông, M’Drắk, Ea Hleo … 5 Đắk Lắk là tỉnh có nhiều dân tộc c ng chung sống, mỗi dân tộc có những nét đẹp văn hoá riêng. Đặc biệt là văn hoá truyền thống của các dân tộc Ê Đê, M'Nông, Gia Rai… với những lễ hội cồng chiêng, đâm trâu, đua voi m a xuân; kiến trúc nhà sàn, nhà rông; các nhạc cụ lâu đời nổi tiếng nhƣ các bộ cồng chiêng, đàn đá, đàn T'rƣng; các bản trƣờng ca Tây Nguyên,... là những sản phẩm văn hoá vật thể và phi vật thể quý giá. Tất cả các truyền thống văn hóa tốt đẹp của các dân tộc tạo nên sự đa dạng, phong phú về văn hóa của Đắk Lắk. Đắk Lắk là tỉnh ở trung tâm của khu vực Tây Nguyên, là nơi sản xuất và xuất khẩu cà phê hàng đầu của Việt Nam. Đắk Lắk có vị trí địa lý thuận lợi, có hệ thống giao thông thuận tiện cả về đƣờng bộ và đƣờng hàng không. Đến với Đắk Lắk là đến với mảnh đất đầy tiềm năng và cơ hội đầu tƣ với nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, đa dạng; nguồn lao động trẻ dồi dào, năng động và là một thị trƣờng có sức tiêu thụ hàng hoá hàng đầu ở khu vực Tây Nguyên. Về kinh tế, trong giai đoạn 2006 - 2010, tỷ trọng ngành nông - lâm nghiệp thủy sản đạt khoảng 48%, theo sau là ngành dịch vụ (30,5%) và ngành công nghiệp - xây dựng (20,5%). Năm 2020, ƣớc tính tỷ trọng ngành công nghiệp - xây dựng và dịch vụ lần lƣợt đạt khoảng 34% và 40%, trong khi đó ngành nông - lâm nghiệp thủy sản đƣợc dự đoán sẽ giảm xuống còn 25%. 1.3. Đặc điểm địa chất vùng Đắk Lắk Địa chất của khu vực Đắk Lắk có liên quan và chịu ảnh hƣởng bởi địa chất của toàn v ng Tây Nguyên. Tây Nguyên có cấu trúc địa chất rất phức tạp, v ng lãnh thổ này đƣợc cấu thành trên 29 hệ tầng trầm tích (cả lục nguyên và phun trào), 27 phức hệ magma xâm nhập c ng nhiều loại đá biến chất tƣớng sừng, tƣớng phiến lục (Nguyễn Xuân Bao, 1978 ),… hình thành trong các thời kỳ địa chất khác nhau. Nhiều khu vực trong các thành tạo địa chất này đã phát hiện thấy sự có mặt của các loại đá quý và bán quý nhƣ saphia, zircon, ruby, opal, chalcedon, agat, thạch anh các màu, thạch anh tinh thể, gỗ hóa đá, tectit (Trần Văn Trị, 2000),... 6 chúng đều có thể sử dụng làm nguyên liệu để chế tác các mặt hàng mỹ nghệ, trang sức, trang lát, trang trí và trƣng bày. Trầm tích Đệ Tứ Bazan tholeitic N-Q Bazan kiềm N-Q Andesit K Trầm tích J Diorit – granodiorit K Granit – granosyenit – granit porphyr T2-3 Trachyandesit T2-3 Diorit, granodiorit - granitt P-T Andesit C3 - P Đá biến chất AR – PR Dăm kết núi lửa PZ1-2 Đứt gãy Hình 2. Bản đồ địa chất vùng Tây Nguyên. Theo Nguyen Xuan Bao (1978). Theo Nguyen và Flower (1998), sapphire và zircon v ng mỏ Krông Năng, Đăk Lăk là các tinh thể ngoại lai nằm trong các thành tạo bazan Đệ Tứ, đƣợc hình thành do kết quả hoạt động của các chùm manti. V ng có hai hệ bazan riêng biệt: tholeiitic (không chứa tinh thể ngoại lai) và bazan kiềm (gồm các tinh thể ngoại lai trong manti và vỏ dƣới chứa đá quý) (hình 2). Zircon có số lƣợng khá nhiều trong các sa khoáng liên quan tới bazan và chúng thƣờng đi kèm với saphia phân bố trên địa phận các tỉnh Kon Tum, Đắk Lắk, Gia Lai, Lâm Đồng. Mặc d xuất hiện ở các địa phƣơng khác nhau nhƣng các loại hình mỏ đều rất tƣơng đồng, thể hiện c ng một nguồn gốc liên quan đến phun trào magma bazan của toàn khu vực Tây Nguyên. Hình thái tinh thể zircon trong các mỏ sa khoáng là sự kết hợp của các hình tháp và lăng trụ bốn phƣơng. Zircon thƣờng không màu, hoặc có màu nâu 7 nhạt, đỏ nâu, cam nhạt, đôi khi có màu vàng nhạt (hình 3). Loại kích thƣớc nhỏ thƣờng có độ trong suốt cao hơn loại kích thƣớc lớn. Đa số các tinh thể thƣờng gặp có kích thƣớc từ 0,2 đến 1,5cm. Loại có độ trong suốt cao có thể dùng để chế tác hàng trang sức, phần còn lại đƣợc phối hợp với các khoáng vật khác để sản xuất tranh đá rất có giá trị. 1.3.1. Địa tầng Khu vực nghiên cứu có mặt khá đầy đủ các thành tạo trầm tích, phun trào, xâm nhập, biến chất có tuổi Proterozoi đến Đệ Tứ. Các thành tạo Proterozoi, Paleozoi, bao gồm chủ yếu là đá biến chất tƣớng amphibolit, trầm tích lục nguyên và đá núi lửa, lộ ra ở các tỉnh Tây Nguyên gồm phức hệ Ngọc Linh (MP nl) và hệ tầng Đắk Lin (C3-P1 dl). Các thành tạo Mesozoi đƣợc chia thành 6 hệ tầng: hệ tầng Chƣ Prông (P3c cp), hệ tầng Mang Yang (T2a my), hệ tầng Đắk B ng (J1 db), hệ tầng Đắk Krông (J1 dk), hệ tầng La Ngà (J2 ln), hệ tầng Ea Súp (J2 es). Các thành tạo Kainozoi gồm chủ yếu là bazan tuổi Pliocen-Pleistocen. Các trầm tích và bazan tuổi Neogen và Đệ Tứ đƣợc chia thành 4 hệ tầng: hệ tầng Đại Nga (β-Nđn), hệ tầng Kon Tum (N2 kt), hệ tầng Túc Trƣng (β-N2-Q1tt), hệ tầng Xuân Lộc (β-QII xl). Dựa trên nguồn gốc thành tạo, các trầm tích bazan bở rời đƣợc chia thành các hệ tầng khác nhau. 8 Hình 3. Mặc dù xuất hiện ở các mỏ và địa phương khác nhau, các mẫu zircon từ các tỉnh trong khu vực Tây Nguyên có đặc điểm hình thái và màu sắc tương tự nhau, có màu từ phớt vàng tới nâu đen (hyacinth). 1.3.2. Các đá magma xâm nhập Các thành tạo magma xâm nhập thuộc nhiều phức hệ khác nhau đƣợc phân bố trên một diện tích rộng lớn ở khu vực tỉnh Đắk Lắk, điển hình là các đá thuộc phức hệ Núi Ngọc (PZ1 nng), phức hệ Vân Canh (-T2 vc), phức hệ Bến GiằngQuế Sơn (-PZ3 bg-qs). Phức hệ Núi Ngọc gồm các đá có thành phần chính là pyroxenit, gabbro pyroxenit, gabronorit,… bao gồm các khối Sa Nghĩa (thuộc huyện Sa Thầy, Kon Tum) và các khối nhỏ lộ ra dọc tuyến đƣờng mới mở Plei Cần đi cửa khẩu Pơ Y; các khối khu vực dãy Chƣ Mrô (thuộc huyện Krông Pa, Gia Lai). Đá thƣờng có màu xanh đen, xanh lục chứa các tinh thể pyroxen, amphibol màu đen hình que dài cấu tạo dạng dòng chảy, dạng ch m, tỏa tia nổi lên trên nền màu trắng đục phớt lam của tập hợp fenspat và ít thạch anh. Ngoài các phức hệ kể trên, trên địa bàn các tỉnh Đắk Lắk còn nhiều các biến loại đá magma thuộc các phức hệ Định Quán (γδJ3 đq), Cà Ná (γK2cn)… 9 - Phức hệ Định Quán (ϨγJ3 dq), ở đông nam Đắk Lắk và phổ biến ở Lâm Đồng, gồm điorit horblend, granođiorit biotit-horblend, granit biotit-horblend (Tran Van Tri et al., 2010). - Phức hệ Cà Ná (γK2cn), ở hồ Lắk, Đà Lạt, bắc đèo Bảo Lộc, gồm granit biotit hạt vừa đến lớn, granit hạt nhỏ (Tran Van Tri et al., 2010). - Phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (Ϩγξ PZ3 bg-qs), phân bố rộng ở Bắc Kon Tum, Gia Lai, đông bắc Đắk Lắk gồm điorit, granođiorit biotit horblend (Tran Van Tri et al., 2010). - Phức hệ Vân Canh (γξ T2 vc), phân bố rất rộng ở Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk gồm granomonzonit, monzonit thạch anh, granit biotit, granosyenit (Tran Van Tri et al., 2010). 1.3.3 Kiến tạo Khu vực nghiên cứu thuộc 3 đới kiến tạo: Kon Tum, Srêpôk và Đà Lạt, với thành phần chủ yếu là các hệ tầng trầm tích, biến chất và phun trào có tuổi từ Arkei tới Đệ Tứ, có ranh giới là hệ các đứt gãy kề nhau gần liên tục trong khu vực Tây Nguyên (idm.gov.vn). - Đới Kon Tum: nằm ở phía nam kéo dài từ M’Đrăk, Ia Hleo vòng lên Ea Súp, chiếm toàn bộ diện tích tỉnh Gia Lai và Kon Tum; phía bắc tiếp xúc với đới Quảng Nam -Đà Nẵng qua đứt gãy sâu Hƣng Nhƣợng - Tà Vi. Đới này là 1 khối vỏ lục địa Tiền Cambri, nâng bền vững trong suốt giai đoạn Paleozoi, bị hoạt hóa magma kiến tạo mạnh mẽ, kiểu rìa lục địa tích cực trong Paleozoi muộn - Mesozoi sớm và Mesozoi muộn - Kainozoi sớm. - Đới Srepôk: chiếm diện tích nhỏ ở tây Đắk Lắk, thuộc nếp vồng Đăk Lin là một khối vỏ lục địa Paleozoi muộn - Mesozoi sớm nằm trong dải phía đông của đai Miến Điện - Malaysia. - Đới Đà Lạt: tiếp xúc với đới Kon Tum ở phía bắc, đới Srepôk ở phía tây bắc, kéo dài đến hết phần phía nam tỉnh Đắk Lắk và toàn bộ diện tích tỉnh Lâm Đồng. Đới này là một khối vỏ lục địa Tiền Cambri bị sụt võng trong Jura sớm-giữa và trải qua hoạt hóa magma kiến tạo mạnh trong Mesozoi muộn - Kainozoi sớm. 10 Chƣơng 2 – TỔNG QUAN VỀ ZIRCON VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Đặc điểm tinh thể Zircon là khoáng vật silicat kết tinh trong hệ tinh thể bốn phƣơng với Z=4, có công thức ZrSiO4, là một trong những khoáng vật phụ đƣợc nghiên cứu nhiều nhất (Anderson và Payne, 1940). Hình 4. Cấu trúc zircon trên mặt (100); trục thẳng đứng c, trục nằm ngang b (a2). Khối 12 mặt ZrO8 được phủ màu xám sáng; tứ diện SiO4 là vùng kẻ sọc. Theo Anderson (1963). Công thức thực nghiệm: (Zr1–y, REEy)(SiO4)1–x(OH)4x–y, vừa chỉ ra sự có mặt của nhóm OH, vừa gợi ý 1 vài sự thay thế trong cấu trúc zircon. Cấu trúc lí tƣởng bao gồm 1 chuỗi thay thế có chung 1 góc tứ diện SiO4 và khối 12 mặt ZrO8 kéo dãn song song với trục tinh thể. Các tinh thể zircon có hình lăng trụ bốn phƣơng, có tính quang trục dƣơng và lƣỡng chiết suất rất cao. Tuy là một khoáng vật bền vững với các quá trình phong hóa cơ học và phong hóa hóa học nhƣng cấu trúc zircon lại tƣơng đối mở, giữa các đa diện SiO4 và ZrO8 là các lỗ rỗng - nơi các tạp chất có thể đi vào trong cấu trúc zircon (hình 4) (Anderson, 1963). 11