Việc xác định tuổi, thứ tự, ranh giới, các chu kỳ và thời gian thành tạo của quặng hóa là một trong các nhiệm vụ quan trọng của nghiên cứu quặng hóa nội sinh nói riêng và sinh khoáng khu vực nói chung.
Việc giải quyết nhiệm vụ này liên quan với việc xác lập vị trí sinh khoáng của quặng hóa, đánh giá triển vọng của các vùng quặng riêng biệt, dự báo và chọn hướng tiếp theo của công tác tìm kiếm – thăm dò. Trong nghiên cứu quặng hóa antimon Miền Bắc Việt Nam, bài toán càng trở nên phức tạp. Các khó khăn trong việc xác định tuổi của quặng hóa và quy luật phân bố trong thời gian là do các nguyên nhân: sự phát triển lâu dài và phức tạp của lịch sử địa chất Miền Bắc Việt Nam và quặng hóa antimon ở khu vực này, mực độ nghiên cứu còn chưa tương xứng, đặc biệt các vấn đề liên quan đến tuổi của quặng hóa (còn thiếu các xác định đồng vị và tuổi tuyệt đối của khoáng vật quặng trong thành tạo antimon). Các đặc điểm quặng hóa antimon Miền Băc Việt Nam sau đây cho phép ở mức độ tài liệu hiện có gián tiếp xem xét tuổi quặng hóa antimon và qua đó có các nhận xét ban đầu về quy luật thành tạo theo thời gian.
Các biểu hiện của quặng hóa antimon phát triển trong các đá trầm tích lục nguyên, lục nguyên - carbonat có tuổi khác nhau từ Cambri (các hệ tầng Thần Sa, Mỏ Đồng, Hà Giang, Chang
Pung), Ordovic, Silur, Devon, Carbon, Permi, Trias, Creta đến Jura (hệ tầng Hà Cối). Các đặc điểm khoáng vật học, nguồn gốc, kiểu quặng, thân quặng của quặng hóa khá giống nhau cho dù chúng phân bố trong các đá có tuổi khác nhau trong cùng một mỏ (ví dụ, các thân quặng antimon ở Dương Huy, Khe Chim, Đồng Mỏ cắt qua các đá của hệ các tầng Tấn Mài O3 - S1tm và Hà Cối J1-2hc, do vậy tuổi quặng hóa phải trẻ hơn Jura giữa).
Trong nhiều trường hợp cụ thể ta có thể thấy quặng hóa antimon phân bố trong các cấu trúc địa chất xác định (Pia Oắc, Cẩm thủy – Bá Thước, Thần Sa, Tam Đảo, Chiêm Hóa, Yên Minh …), qua đó có thể có ý nghĩ ban đầu về tuổi của quặng hóa liên quan chặt chẽ với cấu trúc đó. Nếu trong đới cấu trúc tương ứng phát triển các hoạt động magma, mà chúng chứng minh được có mối liên quan nguồn gốc huyết thống với quặng hóa (tính phân đới ngang, tuổi tuyệt đối …) thì kết luận về tuổi quặng hóa càng có cơ sở.
Với các mỏ có nguồn gốc viễn nhiệt (phi magma), việc xác định tuổi còn khó hơn nhiều (nguồn tài liệu lúc đó thường là quan hệ địa chất và tuổi tuyệt đối).
Bối cảnh chung cho thành tạo quặng hóa antimon Miền Bắc Việt Nam là quặng hóa antimon miền này chủ yếu được thành tạo trong bối cảnh hoạt động magma - kiến tạo trên nền vỏ lục địa đã hoàn toàn cố kết vào Paleozoi sớm - giữa. Quặng hóa antimon hình thành trong quá trình hoạt hóa magma - kiến tạo và liên quan chủ yếu với pha kiến sinh Indosini.
Thời kỳ sinh khoáng là khoảng thời gian thành tạo các mỏ khoáng sản phù hợp với lịch sử phát triển magma - kiến tạo nhất định của lãnh thổ. Hay nói cách khác bình đồ sinh khoáng của mỗi thời kỳ chịu sự chi phối của các chế độ địa động lực và những đặc tính hoạt động magma - kiến tạo. Trên thế giới các nhà nghiên cứu phân chia các thời kỳ sinh khoáng và thời đại sinh khoáng phù hợp với các chu kỳ hoạt động của magma - kiến tạo: G.A. Tvalchreliđze (1970) chia ra các thời đại sinh khoáng: Arkeozoi (3800 - 2500 triệu năm), Proterozoi sớm (2500 - 1800 triệu năm), Proterozoi giữa (1800 - 1650 triệu năm), Rifei sớm (1650 - 900 triệu năm), Rifei muộn (900 - 500 tr. n), Paleozoi (500 - 150 tr. ), Meso - Kainozoi (150 - 0 triệu năm) [368], I.G. Magakian (1974) [261] và nhiều
người khác phân chia ra các thời đại sinh khoáng: Tiền Cambri, Caledoni, Hercyni, Kimeri, Alpi. V.I. Smirnov (1976, 1982) [344, 345]: Greenland (5000 - 3800 triệu năm), Kola (3800 - 2800 triệu năm), Belomori (2800 - 2300 triệu năm), Kareli (2300 1800 triệu năm), Gota (1800 - 1500 triệu năm), Gravinli (1500 - 1000 triệu năm), Baikali (1000 - 600 triệu năm), Caledoni (600 - 400 triệu năm), Hercyni (400 - 350 triệu năm) Kimeri (250 - 100 triệu năm), Alpi (100 - 0 triệu năm). V.E. Khain năm 2000 [216] phân chia các thời kỳ: AR2-3, PR1, PR2, PR3. PZ1-2, PZ3, MZ1, MZ2, KZ. Ở Việt Nam, Đinh Văn Diễn (1982) chia ra ba thời đại sinh khoáng: Tiền Sini, Sini - Paleozoi, Mesozoi - Kainozoi [5], Nguyễn Nghiêm Minh (1990) chia ra 2 vĩ kỳ: Trước Vend (AR2 - PR23) và Vend - Fanerozoi (PR23 - Q: V1 - D11, D21 - T3c, T3n - Q) [37]. Vũ Xuân Độ trong Fanerozoi ở Đông Bắc chia ra 2 thời kỳ phát triển sinh khoáng chính là: Paleozoi (∈ - S1, D - P1) và Mesozoi - Kainozoi (P2 - T3c;
T3n - Q) [123].
K.B. Ilin [294] phân chia một cách chi tiết lịch sử phát triển của 30 loại hình khoáng sản trong thời gian cho toàn lãnh thổ Liên Bang Nga. Theo K.B. Ilin, trên lãnh thổ Liên Bang Nga antimon có mặt từ Đevon và phát triển hơn cả trong Permi - Kainozoi [90]. Ở Đai động Thái Bình Dương theo Z.V. Siđorenco (1973) [327] có 3 thời kỳ thành tạo quặng hoá antimon chính: a) Paleozoi (Bolivia, Trung Á, Nam Trung Quốc); b) Mesozoi (Đông Bắc Liên Bang Nga, Mêhicô, Úc, Mỹ, Trung Quốc); c) Kainozoi (Camchatca, Sakhalin, Nhật Bản, Mỹ, Nam Mỹ). Một số nhà nghiên cứu (P.A. Strona - 1978 [353], D.V. Rundkvist, V.I. Berger 1986 [303], E.A. Korago - 1993 [234], P.D. Yakovlev 1986 [380] cho rằng các mỏ của thành hệ thạch anh - antimonit - vàng xuất hiện từ Tiền Cambri đến Kainozoi (3000 triệu năm - 0 triệu năm). Các tài liệu của V.S.
Đomarev (1984) cho thấy các mỏ antimon có mặt từ Arkhei (PR3, O, S, D, C, P, K, N) và các mỏ antimon Nam Trung Quốc có tuổi Paleozoi hoặc Trias (các tỉnh Hồ Nam, Quý Châu) trong đó mỏ Tây Hoàng Sơn có tuổi Đevon muộn [169]. Theo V.A. Stromov, năm 2006 [352], các thành hệ Sb (Sb - W) hình thành trong C, P2, K, Đệ tứ; Au - Sb: C, T3 - J1, K1; Sb - Hg: ε2-3, D2-3, C2, T2 và K2.
Ở Miền Bắc Việt Nam, quặng hóa antimon, theo các tài liệu hiện có cho đến nay, được hình thành trong hai giai đoạn chính (bảng 3.5):
Giai đoạn Paleozoi muộn - Mesozoi sớm (pha đầu của kiến sinh Indosini). Giai đoạn này đặc trưng bới các đới cấu trúc nếp lồi dạng vòm, cấu trúc nếp lồi: Chiêm Hóa, Ngân Sơn - Na Rì, Thần Sa - Yên Cư (?), Cẩm Thủy - Bá Thước, Đông Khê - Phục Hòa (?), Quỳ Châu - Tà Sỏi.
Giai đoạn Mesozoi muộn (pha cuối của kiến sinh Indosini). Đặc trưng cho giai đoạn này là các vận động tạo núi muộn và hoạt động granit nội mảng: Yên Minh (Mậu Duệ…), Khe Chim - Dương Huy, Tấn Mài, Bình Gia - Thất Khê, đới cấu trúc Sông Đà.
1. Thời kỳ Paleozoi muộn - Mesozoi sớm:
Tại vùng Chiêm Hóa, thời kỳ Paleozoi muộn - Mesozoi sớm đặc trưng bởi những vận động tạo vòm trên nền lực địa, hình thành nên các kiến trúc dạng vòm. Các kiến trúc ngắn dạng vòm thoải khá đặc trưng của vùng Lô - Gâm trên diện tích phân bố của các thành tạo trầm tích Paleozoi. Phức hệ vật chất - kiến trúc tiêu biểu cho thời kỳ này là: trầm tích lục nguyên - carbonat, molas màu đỏ, granitoiđ (các khổi nhỏ vùng Loa Sơn và Chiêm Hoá). Các thể magma xâm nhập trên được xuyên lên trong điều kiện vận động tạo vòm lục địa dọc theo các đứt gãy cắt qua vòm nâng. Ở đây cần nhấn mạnh một số đặc điểm như sau:
1/ Các trầm tích vây quanh có tuổi từ PR3 - ∈1, ∈2, S2 - D1 đến D1. 2/ Hoạt động biến chất tiếp xúc rất yếu (các đới sừng hoá rất hẹp và thể hiện không rõ ràng); đá có cấu tạo gneis và kiến trúc dạng porphyr (granit hai mica dạng porphyr); các xâm nhập nhỏ này gây biến chất nhiệt động địa phương kiểu đa tướng - đa khoáng.
Kết quả là đã tạo ra một vòm magma - biến chất với các đới biến chất đồng tâm (đới đisten - staurolit nhân magmatit → đới granat
→ đới biotit → đới chlorit - sericit) (vòm nhiệt - theo Nguyễn XuânTùng, Trần Văn Trị 1990, Trần Tất Thắng 1984 [82, 110]).
Cấu trúc dạng vòm có nhân là các khối granit (với các đớn biến chất đồng tâm) đặc trưng bởi tổ hợp các quặng hoá: Pb - Zn, Sb, Au-Ag, Fe, Sn, W, khá phổ biến ở miền Việt Bắc: Ngân Sơn, Phan Ngâm, Chiêm Hoá, Loa Sơn. Cấu trúc dạng vòm có nhân là các khối magma granit nhỏ và các đới biến chất đồng tâm chứa quặng hoá antimon - vàng tương tự như vậy được nghiên cứu và mô tả ở nhiều nơi khác trên thế giới: Nam Phi (3030 triệu năm).
Dãy núi Enisei (603- 673 triệu năm), Muruntau (286 - 219 triệu năm), Verkhoian - Kolyma (150 - 120 triệu năm), (D.V.
Rundkvist, Berger V.I., 1986 [303], E.A. Korago, 1994).
Các nhà nghiên cứu còn các ý kiến khác nhau về tuổi của thành hệ thạch anh - antimonit - vàng trong vùng Chiêm Hoá: Bản đồ sinh khoáng Việt Nam (1991), V.V. Ratkin (1988 [299]), Thái Quý Lâm (1988- 1990 [96, 97, 101]) và Vũ Xuân Độ (1994, [123]) xếp chúng vào Paleozoi muộn - Mesozoi sớm, trong khi đó Nguyễn Nghiêm Minh (1982, [34]), Nguyễn Văn Đễ (1987, [72]) xếp chúng vào Mesozoi muộn - Kainozoi. Chúng tôi trong luận văn này theo ý kiến của nhóm thứ nhất (Thái Quý Lâm, Vũ Xuân Độ, Bản đồ sinh khoáng Việt Nam) xếp thành hệ thạch anh - antimonit - vàng vào tuổi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm căn cứ vào mối liên quan cộng sinh về mặt không gian với vòm biến chất đồng tâm có nhân là các khối nhỏ granit. Mặt khác các đá chứa quặng có tuổi trẻ nhất là D1
do đó tuổi quặng hoá phải trẻ hơn Paleozoi giữa. Cấu trúc chứa quặng theo phần lớn các nhà nghiên cứu có tuổi Paleozoi muộn.
Quặng hoá antimon vùng Chiêm Hoá (thành hệ thạch anh - antimonit - vàng) được xác định là liên quan đến thời kỳ Paleozoi muộn - Mesozoi sớm này. Như vậy, giai đoạn hoạt động magma - kiến tạo Paleozoi muộn - Mesozoi sớm vùng Chiêm Hoá được thể hiện dưới dạng kiến trúc dạng vòm (vòm biến chất đồng tâm có nhân là các khối nhỏ granit) với các biểu hiện của quặng hoá:
antimon - vàng, vàng, chì - kẽm …
Các kết quả mới công bố gần đây của Trần Trọng Hòa - 2007 [362], A.S. Birisenko, 2006 [151, 152] cũng khẳng định tuổi Paleozoi muộn - Mesozoi sớm của quặng hóa Sb - Au Miền Bắc Việt Nam (Au - Sb, Au - As, Sb - Hg - các nút quặng Làng Vài - Chiêm Hóa, Nậm Chảy - 228 triệu năm, Làng Nèo - Cẩm Thủy - Bá Thước, 252 - 228 triệu năm, phương pháp Ar - Ar).
2. Thời kỳ Mesozoi muộn.
Thời kỳ sinh khoáng này phát triển trên một miền vỏ lục địa không đồng nhất. Các hoạt động magma - kiến tạo thời kỳ này đặc trưng bởi các hoạt động tạo núi lục địa kèm theo những hoạt động magma và tạo quặng phong phú trên nền trũng Mesozoi (cấu trúc Sông Hiến, Sông Đà, An Châu, Sầm Nưa - Hoành Sơn) đã khép kín và nâng cao tạo núi. Đá chứa quặng có tuổi trẻ nhất là Trias giữa
(vùng Yên Minh, đới cấu trúc Sông Đà, An Châu) và Jura giữa (Dương Huy - Khe Chim), vậy tuổi quặng hoá phải trẻ hơn, vào Mesozoi muộn. Quặng hoá antimon thuộc thành hệ thạch anh - antimonit) antimon thực thụ được coi như hình thành trong giai đoạn này và có nguồn gốc sâu. Trũng Sông Hiến được lấp đầy bởi các trầm tích lục nguyên xen ít phun trào axit (hệ tầng Sông Hiến T1 - 2sh) và trầm tích dạng molas màu đỏ. Quặng hoá antimon phát triển trong các cấu trúc giao nhau của các hệ thống đứt gãy.
Bảng 3.5: Các thời kỳ sinh khoáng antimon Miền Bắc Việt Nam
Thời kỳ Bối cảnh địa động lực
Thành tạo magma Khoáng sản nội sinh
Mỏ và điểm quặng antimon Paleozoi
muộn Mesozoi sớm
Nâng dạng vòm (nội mảng), sụt lún lục địa nguồn rift, biến dạng nén ép
Cẩm Thủy, Ba Vì, Bản Xang - Tạ Khoa, Cao Bằng, Tam Đảo, Núi Điệng, Núi Chúa, Phia Bióc, Kim Bôi, Sông Hiến, Bắc Thủy, Đồng Trầu, Sông Mã, Điện Biên Phủ, Móng Cái.
Cu - Ni (Pt), Cu - Au, Cu, Au, Au – Ag, Fe, Pyrit, Pb - Zn, Sb, Sb - Au, Hg, barit
Làng Vài, Nà Mó, Khuôn Pục, Làng Bương, Làng Nèo, Nà Sài, Tà Sỏi, Khuổi Luông, Thần Sa, Phục Hòa, Khao Hai…
Mesozoi muộn
Tạo núi, nâng nghịch đảo, biến dạng nội mảng, xô đụng đóng kín đới cấu trúc
Phu Sa Phìn, Nậm Chiến, Dương Quỳ, Văn Chấn, Bản Muồng, Tam Lung, Mường Hinh
Sn, W, Pb - Zn, Sb, Hg
Mậu Duệ, Bó Mới, Lũng Thầu, Dương Huy, Khe Chim, Sam Sao, La Sơn, Vàng Pục, Linh Quang, Tấn Hẩu…
Từ các kết quả trên có thể rút ra kết luận:
1. Thành hệ thạch anh - antimonit - vàng (antimon - vàng) vùng Chiêm Hoá được hình thành vào giai đoạn Paleozoi muộn - Mesozoi sớm (vận động tạo vòm trên nền lục địa - trong các kiến trúc dạng vòm có nhân xâm nhập granit với các dới biến chất đồng tâm) trong các cấu trúc phá huỷ xảy ra trong chế độ nén ép là chủ yếu. Các quặng hóa antimon - vàng các vùng khác cũng được hình thành vào giai đoạn nay: Cẩm Thủy - Bá Thước, Ngân Sơn - Na Rì, Tà Sỏi, Đông Khê - Phục Hòa (?), Mèo Vạc, Thần Sa (?).
2. Thành hệ thạch anh - antimonit (antimon thực thụ) vùng Yên Minh (các nút quặng Mậu Duệ …) được sinh thành vào giai đoạn Mesozoi muộn và đặc trưng cho trũng Mesozoi trên nền lục địa liên quan với các cấu trúc phá huỷ xảy ra trong chế độ tách giãn là chủ yếu. Các mỏ và điểm quặng antimon trong các nút quặng Khe Chim - Dương Huy, Tấn Mài, Bình Gia - Thất Khê và đới cấu trúc Sông Đà (Bù Lọt, Nà Bạc, Yên Vệ ?…) cũng được hình thành trong giai đoạn này.