tóm tắt luận ánđặc điểm thạch luận thành tạo turbidit hệ tầng cô tô (o-sct) và ý nghĩa địa động lực của chúng

- 1 - MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trầm tích hệ tầng Cô Tô vùng quần đảo Cô Tô, miền Đông Bắc Việt Nam đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu về tuổi thành tạo, khối lượng và trật tự địa tầng của chúng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất theo hướng định lượng chưa được quan tâm nhiều và đồng bộ, nên việc làm sáng tỏ hơn về cấu tạo turbidit, luận giải về nguồn cung cấp vật liệu trầm tích, điều kiện thành tạo và môi trường địa động lực của chúng là một nhiệm vụ cấp thiết hiện nay. Từ những vấn đề trình bày ở trên, NCS đã lựa chọn luận án nghiên cứu với tiêu đề: “Đặc điểm thạch luận thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O-Sct) và ý nghĩa địa động lực của chúng” 2. Mục tiêu của luận án - Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, cấu tạo, thành phần vật chất (thạch học, khoáng vật, địa hóa) thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. - Xác định mối quan hệ giữa thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô với môi trường địa động lực sinh thành của chúng. 3. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm địa chất, cấu tạo của turbidit qua một số mặt cắt, xây dựng cột địa tầng thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. - Nghiên cứu chi tiết các đặc điểm về thành phần vật chất và cơ chế thành tạo của thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. - Xác định nguồn gốc vật liệu trầm tích và môi trường địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. 4. Phạm vi nghiên cứu Vùng nghiên cứu thuộc diện tích đảo Cô Tô và Thanh Lân, quần đảo Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh với toạ độ địa lý: 20056’00” ÷ 21015’00” vĩ độ Bắc và 107 0 43’00” ÷ 108 0 01’00” kinh độ Đông. 5. Những điểm mới của luận án - Thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô (O 3 -S 1 ct) có cấu tạo phân nhịp flysch và sự hiện diện của cấu tạo turbidit với các dạng cấu tạo/vi cấu tạo điển hình cho mặt cắt turbidit đầy đủ theo dãy/chu kỳ Bouma (1962). - Trên cơ sở xác định tương quan hàm số giữa các tổ hợp mảnh/hạt vụn và địa hóa nhóm nguyên tố chính trong các đá cát kết, cho thấy thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O 3 -S 1 ct) có nhiều nguồn cung cấp vật liệu trầm tích (đa nguồn), được phát sinh từ các quá trình tạo núi hoặc tạo núi tái sinh. - Theo đặc trưng địa hóa nhóm nguyên tố chính và hiếm/vết, thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô được hình thành trong môi trường địa động lực “rìa lục địa tích cực” và có thể liên quan với sự kiện “hút chìm nội mảng” diễn ra - 2 - trong giai đoạn Ordovic muộn - Silua sớm, tiệm cận với mô hình “tiến hóa địa động lực Paleozoi sớm đông nam Trung Quốc” [Faure M. et al, 2009]. 6. Luận điểm bảo vệ của luận án - Các thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô (O 3 -S 1 ct) có đầy đủ những đặc điểm cấu tạo/vi cấu tạo điển hình cho mặt cắt turbidit tương ứng chu kỳ Bouma (1962). - Theo đặc trưng thạch địa hóa, thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O 3 - S 1 ct) có nguồn cung cấp vật liệu trầm tích phát sinh từ các quá trình tạo núi hoặc tạo núi tái sinh và được hình thành trong môi trường địa động lực “rìa mảng hội tụ” 7. Cơ sở tài liệu của luận án Tài liệu được sử dụng để xây dựng luận án chủ yếu do NCS trực tiếp tham gia nghiên cứu trong đề án “Địa tầng các trầm tích Phanerozoi ở Đông Bắc Bộ” và xử lý trên 200 kết quả mẫu thạch học lát mỏng, 30 mẫu thạch học nguồn gốc, 31 mẫu hóa silicat, 20 mẫu nhiệt, 15 mẫu microsond, 19 mẫu kích hoạt neutron, 19 mẫu huỳnh quang tia X tại 5 mặt cắt địa chất - trầm tích ở đảo Cô Tô và đảo Thanh Lân trong đề tài KHCN “Nghiên cứu giá trị khoa học và thực tiễn các thành tạo turbidit quần đảo Cô Tô, Quảng Ninh” do NCS làm chủ nhiệm. Ngoài ra, NCS tham khảo các báo cáo Địa chất và Khoáng sản ở các tỷ lệ khác nhau, các bài báo, công trình khoa học có liên quan đến luận án được công bố tại hội nghị Quốc tế, các tạp chí chuyên ngành, sách xuất bản của nhiều tác giả trong nước và thế giới. Nội dung của luận án đã được NCS công bố trong 03 bài báo ở hội nghị quốc tế, tạp chí chuyên ngành và 01 đề tài KHCN. 8. Kết cấu của luận án Luận án có bố cục 5 chương không kể mở đầu và kết luận. Chương I. Lịch sử nghiên cứu thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô Chương II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thành tạo turbidit Chương III. Đặc điểm địa chất và cấu tạo thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô Chương IV. Đặc điểm thành phần vật chất thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. Chương V. Nguồn gốc vật liệu trầm tích và ý nghĩa địa động lực sinh thành turbidit hệ tầng Cô Tô. 9. Nơi thực hiện luận án Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Nguyễn Linh Ngọc và PGS.TS.Bùi Minh Tâm. - 3 - Chương I: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU THÀNH TẠO TRẦM TÍCH HỆ TẦNG CÔ TÔ Trầm tích hệ tầng Cô Tô (O 3 -S 1 ct) đã được nhiều tác giả nghiên cứu về tuổi thành tạo, khối lượng và trật tự địa tầng [Patte E (1927), Fomaget (1952), Dovjikov A.E (1965), Trần Văn Trị và Nguyễn Đình Uy (1972), Nguyễn Công Lượng và nnk (1980), Đặng Trần Huyên và nnk 2007…]. Hệ tầng Cô Tô được xếp vào thành hệ flysch tướng biển sâu và trung bình [Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị, 1992], phản ánh quá trình tạo trầm tích môi trường biển trong điều kiện thu hẹp và tiêu biến biển giai đoạn Ordovic muộn - Silua sớm ở đông bắc Bắc Bộ cũng như ở đông nam Trung Quốc; Thuộc trường cung đảo bị chia cắt, trong môi trường xáo trộn tướng biển nông và biển khơi, có cấu trúc gần gũi với kiểu mặt cắt turbidit của D.W.Lewis (1983) [Phạm Thanh Bình và Nguyễn Công Lượng, 1999]; Có nguồn gốc từ quá trình tạo núi tái sinh và được lắng đọng trong một bồn trước cung [Nguyễn Xuân Khiển, 2000; Đặng Trần Huyên và nnk 2007]; Tổ hợp thạch - kiến tạo kiểu “bồn tiền địa”, phản ánh quá trình tạo núi, bào mòn diễn ra trong giai đoạn Ordovic muộn - Silur sớm ở đông bắc Bắc Bộ tương tự ở đông nam Trung Quốc. Đó là các trầm tích molas, có cấu tạo nhịp flysch, turbidit dòng quẩn sụt ngầm,… là sản phẩm của quá trình “tạo núi nội lục Caledoni” [Trần Văn Trị và Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2009]. Hệ tầng Cô Tô chia làm hai tập, mặt cắt chuẩn lần đầu tiên được chỉ định tại đảo Thanh Lân [Tống Duy Thanh và Vũ Khúc, 2005]. Tóm lại, qua các công trình nghiên cứu nêu trên cho thấy, trầm tích hệ tầng Cô Tô còn một số vấn đề chưa thống nhất, còn tồn tại sau: Về thạch địa tầng đã được mô tả và phân chia, song chưa có sự nhất quán khối lượng của hệ tầng. Về tuổi thành tạo của chúng đã được xác định bằng hoá thạch Bút đá (Graptolit) và quan hệ bất chỉnh hợp với các thành tạo trầm tích Devon (D 2 - 3 đs) ở đảo Trần. Tuy nhiên, chưa thống nhất, chính xác tuổi ở phần thấp của hệ tầng. Về bối cảnh kiến tạo - môi trường địa động lực sinh thành của hệ tầng còn nhiều ý kiến, quan điểm khác nhau. Vấn đề còn tồn tại, tiếp tục cần nghiên cứu đó là thành phần vật chất định lượng (địa hóa nguyên tố chính, nguyên tố hiếm - vết) bằng các phương pháp phân tích có độ chính xác cao (hóa silicat, nhiệt, rơnghen, huỳnh quang tia X, kích hoạt neutoron…). Đặc biệt là kiểu cấu tạo trượt ngầm, các tảng/hòn sét lớn, góc cạnh - gần nguồn cung cấp trong nhiều lớp cát kết thuộc hệ tầng Cô Tô, đó thực chất là kiểu cấu tạo gì, kết quả của hoạt động kiến tạo nào cũng như nguồn gốc vật liệu trầm tích và môi trường địa động lực của chúng. Do vậy, việc nghiên cứu chi tiết cấu tạo/vi cấu tao, đặc điểm thạch địa tầng và thành phần vật chất định lượng của NCS có thể là tài liệu - 4 - đầy đủ nhất hiện nay, để luận giải về nguồn gốc vật liệu trầm tích và ý nghĩa địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô, quần đảo Cô Tô ở miền đông bắc Việt Nam trong bối cảnh tiến trình kiến tạo đông nam Trung Quốc. Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÀNH TẠO TURBIDIT II.1. Cơ sở lý thuyết II.1.1. Khái niệm turbidit: “Turbidit” là trầm tích được lắng đọng trong môi trường trầm tích có dòng chảy đáy rối loạn, có tính phân lớp, độ chọn lọc kém. II.1.2. Môi trường địa động lực thành tạo turbidit 1- Từ kết quả nghiên cứu, phân tích luận giải về đặc điểm cấu tạo, thành phần vật chất, nguồn cung cấp vật liệu của đá trầm tích có thể cho phép khôi phục đặc điểm tướng đá, môi trường thủy động lực lắng đọng trầm tích (môi trường trầm tích), trên lý thuyết của kiến tạo mảng. Mặt khác, học thuyết kiến tạo mảng có khả năng động viên và liên kết nhiều bộ môn khoa học để kiến giải logic không những các thực thể địa chất về nguồn gốc và cơ chế thành tạo, cũng như các mối liên quan, tương tác giữa chúng trong không gian và thời gian (bồn trầm tích). Do vậy, nội dung của kiến tạo mảng gắp bó chặt chẽ với các thành tạo trầm tích, minh chứng điển hình là các bồn trầm tích hiện nay đang và đang là nhân chứng lịch sử cho mối quan hệ đó. 2- Với đặc tính “Turbidit” là sản phẩm của quá trình lắng đọng nhanh, đột ngột nhiều nguồn vật liệu trầm tích đổ lở, lộn xộn xuống sườn dốc tại rìa lục địa trong môi trường biển sâu - biển khơi, theo kiến tạo mảng thì các thành tạo turbidit chủ yếu được sinh thành trong bối cảnh rìa mảng hội tụ (điển hình nhất là ở các đới hút chìm), ít phổ biến hơn là thành tạo trong bối cảnh xô húc tạo đới khâu và va chạm lục địa - lục địa trong lục địa tạo ra các bể nội lục hay “bồn tiền địa”. Gần đây, một số nhà địa chất trong và ngoài nước [Dickinson, 1974; Faure M et al,. 2009; Chavet J et al., 2010; Trần Văn Trị và Vũ Khúc, 2009; ] đã sử dụng khái niệm “tạo núi nội lục” để luận giải về nguồn gốc và điều kiện thành tạo của trầm tích nói chung, thành tạo turbidit nói riêng tại mỗi bồn trầm tích trong bối cảnh kiến tạo “hút chìm nội lục”. II.2. Phương pháp nghiên cứu II.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp và xử lý tài liệu Các tài liệu thu thập được NCS tổng hợp, phân tích và luận giải trên góc độ của địa chất - trầm tích, kiến tạo qua đó định hướng cho công tác thu thập tài liệu ngoài trời, nâng cao chất lượng khoa học của luận án. II.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài trời Ngoài việc tuân thủ các quy định mô tả địa chất truyền thống, nội - 5 - dung chủ yếu của phương pháp là nghiên cứu khảo sát chi tiết các mặt cắt địa chất - trầm tích trên khu vực nghiên cứu. Mặt cắt được bố trí vuông góc hoặc gần vuông góc với phương của đá, nhằm quan sát đầy đủ thành phần thạch học, cấu trúc, cấu tạo/vi cấu tạo, tính chất phân lớp, phân nhịp cũng như đặc điểm biến đổi của chúng. Thu thập các loại mẫu phân tích, hoá thạch (nếu có) và ảnh chụp minh hoạ. II.2.3. Phương pháp nghiên cứu trong phòng II.2.3.1. Nghiên cứu thành phần vật chất a. Thành phần thạch học: được xác định chủ yếu dựa vào phân tích dưới kính hiển vi phân cực. Theo đó những thông tin về thành phần, hàm lượng của khoáng vật tạo đá, xi măng gắn kết, các khoáng vật phụ, mức độ biến đổi sẽ được tập trung xác định và lượng hóa. Các đá trong vùng nghiên cứu được phân nhóm dựa vào phân loại của Svetxôp (1958), được chia thành: Đá trầm tích vụn cơ học, đá trầm tích vun núi và đá sét. Tên đá được xác định theo kích thước hạt vụn (sơ đồ phân loại của Rukhin, 1962). b. Thành phần hóa học: nhóm nguyên tố chính được NCS phân tích bằng phương pháp hóa silicat, theo đó các nguyên tố được xác định: Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P, S và C dưới dạng hàm lượng các oxyt của chúng và được tính bằng phần trăm trọng lượng (%tr.l). Nhóm nguyên tố hiếm/vết được phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X, kích hoạt neutron với những nguyên tố được xác: La, Pr, Nd, Sm, Eu, Tm, Lu, Yb, Y, Sr, K, Rb, Ba, U, Th, Ta, Nb, Ce, Zr, P, Hf, Ti, Sc, Co và đơn vị tính (ppm). II.2.3.2. Nghiên cứu nguồn cung cấp vật liệu trầm tích a. Phương pháp thạch học nguồn gốc các đá cát kết theo Dickinson W.R và Suczek C.A (1979): Phương pháp chỉ được áp dụng đối với các đá cát kết có hàm lượng nền/ximăng dưới 25%, theo đó các thành phần hạt vụn sau đây sẽ được định lượng hoá: thạch anh đơn tinh (Qm); thạch anh đa tinh, trong đó chủ yếu là các hạt vụn mảnh đá silic, vi quartzit (Qp); plagioclas (P); felspat kali (K); hạt vụn đá núi lửa (Rv); hạt vụn đá trầm tích và đá biến chất (Rs); Hạt vụn mica (muscovit, biotit); khoáng vật phụ (turmalin, zircon, apatit, v.v ). Các thông số của thành phần hạt vụn được tính toán theo công: Q = Qm + Qp; F = P + K ; R = Rv + Rs; Rt = R + Qp. Nguồn gốc hạt vụn trong cát kết được xác định dựa trên tương quan hàm số giữa tổ hợp hạt vụn liên quan tới nguồn cung cấp, thể hiện bằng vị trí của chúng trên các biểu đồ đa thành phần: QFR, QmFRt, QpRvRs và QmPK, trên đó phân biệt được các trường “nguồn cung cấp vật liệu trầm tích”. b. Phương pháp nguồn gốc theo thành phần nhóm nguyên tố chính theo phương pháp Roser và Korsch (1988): hàm lượng nhóm các nguyên tố chính được tính toán, hiệu chỉnh dựa vào mối tương quan giữa các hàm phân - 6 - biệt trước khi xác định vị trí của chúng trên biểu đồ thạch hóa phân định các trường “ngồn gốc vật liệu vụn”. II.2.3.3. Nghiên cứu môi trường địa động lực a. Phương pháp Bhatia M.R (1983), Roser và Korsch (1988) theo thành phần hóa học nhóm nguyên tố chính: hàm lượng của thành phần nhóm các nguyên tố chính được tính toán hiệu chỉnh dựa vào mối tương quan giữa các hàm phân biệt và các tỷ số hàm lượng trước khi định vị chúng trên các biểu đồ phân định các “bối cảnh kiến tạo”. b. Phương pháp Bhatia M.R (1986) theo thành phần hóa học nhóm nguyên tố hiếm, vết: hàm lượng của các nguyên tố hiếm và vết được tính toán hiệu chỉnh dựa vào mối tương quan giữa các tỷ số hàm lượng và biểu diễn chúng trên các biểu đồ phân định các “bối cảnh kiến tạo”. Chương III. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ CẤU TẠO - VI CẤU TẠO THÀNH TẠO TURBIDIT HỆ TẦNG CÔ TÔ III.1. Đặc điểm địa chất III.1.1. Đặc điểm thạch địa tầng Kết quả nghiên cứu chi tiết các mặt cắt hệ tầng Cô Tô ở đảo Cô Tô và Thanh Lân và tổng hợp tài liệu hệ tầng được phân định thành hai tập: *Tập 1: Chủ yếu là đá cát kết đa khoáng hạt thô phân lớp mỏng, chứa cuội- sạn kết hỗn tạp, thấu kính cuội-sạn kết với kích thước hạt cuội - sạn < 0,5 ÷ 2cm, độ mài tròn, chọn lọc kém. Nằm xen kẹp không đều với các lớp trên là các lớp mỏng bột kết, sét kết, phiến sét màu xám đen chứa hóa thạch Graptolit. Chuyển tiếp lên là cát kết đa khoáng hạt mịn-trung, bột kết, sét kết màu xám, phân lớp song song mỏng. Trên cùng là các đá cát kết hạt mịn, bột kết, sét kết màu xám tối, phân lớp song song thanh mỏng. Đá có cấu tạo phân lớp không đều và cấu tạo dạng sọc dải song song mỏng rõ nét. Cấu tạo dạng nhịp flysch với các lớp hạt thô chiếm ưu thế tuyệt đối. Phần giữa của tập có xen các thấu kính dạng nêm hay thể tù là cát kết hạt thô, bột kết, sét kết sọc dải. Tập dày 900 ÷ 950m. *Tập 2: gồm các lớp cuội-sạn kết hỗn tạp, thành phần là cát kết, bột kết ít cuội thạch anh kém tròn cạnh. Xi măng cơ sở là cát kết hạt trung đến hạt thô. Chuyển dần lên là cát kết đa khoáng hạt thô không đều, đôi khi lẫn sạn và các mảnh vụn đá phun trào axid. Đá có cấu tạo phân lớp dày tới rất dày. Trên cùng là cát-bột kết, bột kết, sét kết, phân lớp mỏng. Cấu tạo dạng sọc dải rõ nét xen khá đều trong các lớp cát kết đa khoáng hạt trung, đôi nơi xen các lớp cát kết tuf, thấu kính cuội-sạn kết tuf và đá phiến sét đen chứa hóa thạch Monograptus priodon tuổi Silur sớm. Tập dày 900 ÷ 950m. Tổng chiều dày của hệ tầng Cô Tô vào khoảng từ 1700 ÷ 1800m. - 7 - - Hệ tầng Cô Tô là trầm tích cổ nhất trên quần đảo cùng tên, vì vậy quan hệ dưới là không rõ và có quan hệ bất chỉnh hợp góc trên với các thành tạo cuội kết, cát kết màu xám được xếp vào khối lượng của hệ tầng Đồ Sơn (D 2 - 3 đs) tại đảo Trần. - Tuổi Ordovic muộn - Silua sớm (O 3 -S 1 ) của hệ tầng được xác định dựa vào các di tích hoá thạch Bút đá (Graptolite) trong tập sét kết màu xám đen ở phần trên cao của hệ tầng (chi tiết trình bày ở chương I) ở nhiều vị trí trên hai đảo Cô Tô, đảo Thanh Lân và nhiều đảo nhỏ khác nhau trong quần đảo Cô Tô. Do vậy, với tài liệu hiện tại, NCS tán thành và sử dụng tuổi thành tạo của các trầm tích hệ tầng Cô Tô là Ordovic muộn - Silua sớm (O 3 - S 1 ct). Tuy nhiên, để chính xác khoảng tuổi thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô hơn, đặc biệt là tuổi của các thành tạo ở phần thấp hệ tầng, cần phải xác định tuổi bằng phương pháp đồng vị phóng xạ trên khoáng vật illit, glauconit trong đá sét kết tại các nhịp flysch ở phần thấp địa tầng và trong thành phần thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. III.1.2. Đặc điểm uốn nếp - đứt gãy Các hoạt động kiến tạo ở khu vực nghiên cứu chủ yếu xảy ra trong và sau quá trình tạo đá với các nếp uốn, đứt gãy. Nếp uốn có phương tây nam - đông bắc, đây là một phần của phức nếp uốn hẹp, dạng tuyến và dốc đứng được thành tạo trong một võng sụt sâu tương ứng kiểu sụt võng nội mảng đông bắc Bắc Bộ. Hệ thống đứt gãy hoạt động mạnh mẽ, biên độ dịch chuyển từ vài cm đến vài m, có những vị trí thay đổi cả phương vị góc dốc của đá. III.2. Đặc điểm cấu tạo - vi cấu tạo - Cấu tạo phân nhịp flysch: kiểu cấu tạo này rất phổ biến, phân bố ở hầu khắp các đảo và ở nhiều mức địa tầng khác nhau trong vùng nghiên cứu. Mỗi nhịp được bắt đầu từ các lớp đá trầm tích kiến trúc hạt thô (tương ứng cấu tạo Ta, Tb), chuyển dần lên các đá có kiến trúc hạt mịn hơn (đặc trưng cho cấu tạo Tb, Td) và cuối mỗi nhịp là các lớp mỏng đá bột kết, sét kết cấu tạo phân dải (điển hình của dạng cấu tạo Td, Te) với sự xen kẹp của các lớp mỏng sét-silic (Te) giàu oxit/hydroxit sắt màu nâu. Dạng cấu tạo này là dấu hiệu minh chứng cho quá trình lắng đọng bình ổn trong môi trường xa bờ. Trong vùng, nhịp trầm tích này được lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi kết thúc mặt cắt địa tầng. - Cấu tạo turbidit: Trong vùng nghiên cứu, ngoài dạng cấu tạo nêu trên, còn đặc biệt có sự hiện diện khá điển hình của cấu tạo turbidit và cấu tạo lộn xộn. Các kiểu cấu tạo đặc trưng này được hình thành do hậu quả của các hoạt động địa động lực khu vực, có thể là hoạt động của các đứt gãy chuyển dạng hoặc đứt gãy song song… Mặt khác, do hoạt động địa động lực phức tạp đã tạo nên một môi trường lắng đọng hỗn độn, xáo trộn mạnh mẽ các vật liệu trầm tích ở nhiều mức địa tầng khác nhau, có xu hướng tích tụ trầm tích nông dần. Minh chứng, đó là cấu tạo dạng hình nêm có thành phần - 8 - là cát kết-sét kết phân nhịp flysch mỏng trong lớp cát kết hạt thô có cấu tạo dòng chảy rối và các tảng vụn sét, sét-silic tướng trầm tích sâu bị trộn lẫn trong các trầm tích cát kết, cát-sạn kết, cuội-sạn kết có nguồn cung cấp vật liệu từ thềm/sườn lục địa. Đây là dấu ấn của quá trình đổ lở những khối tảng mà quá trình vận chuyển không xa, đặc trưng môi trường trầm tích tại sườn lục địa. Sự biến đổi của các kiểu cấu tạo turbidit này khá nhanh theo chiều đứng và chiều ngang. Điều này thể hiện tính phức tạp của địa hình đáy bồn trầm tích cũng như tính không đồng nhất của môi trường thủy động lực trong quá trình vận chuyển và lắng đọng vật liệu trầm tích, liên quan chặt chẽ với các pha hoạt động kiến tạo của khu vực. Như vậy, các nghiên cứu chi tiết về đặc điểm thạch địa tầng, cấu tạo - vi cấu tạo nêu trên cho thấy, thành tạo trầm tích tại quần đảo Cô Tô có đầy đủ các dạng cấu tạo Ta, Tb, Tc, Td, Te điển hình cho mặt cắt turbidit tương ứng chu kỳ Bouma (1962) và được vận chuyển, lắng đọng vật liệu trầm tích ở sườn lục địa - theo mô hình Middleton & Hampton (1976). Chương IV: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT THÀNH TẠO TURBIDIT HỆ TẦNG CÔ TÔ IV.1. Thành phần thạch học - khoáng vật Các thành tạo trầm tích turbidit, hệ tầng Cô Tô có thành phần đa dạng với sự phong phú của khoáng vật tạo đá, Theo phân loại Svetxôp (1958) các thành tạo trầm tích của vùng nghiên cứu được chia thành các nhóm đá sau: IV.1.1. Nhóm các trầm tích lục nguyên 1. Các đá trầm tích hạt thô (cuội kết, sỏi/sạn kết): Các thành tạo này phân bố ở phía nam, tây bắc đảo Thanh Lân, phía bắc đảo Cô Tô dưới dạng lớp và thấu kính trong các đá cát kết, cát sạn kết chứa vật liệu núi lửa. Trên cột địa tầng tổng hợp, các đá này thuộc phần trung tâm, tạo ra một khác biệt về thành phần, kích thước so với các thành tạo của tập 1 (ranh giới phân chia tập 1 với tập 2 của hệ tầng). Thành phần hạt vụn (70 ÷ 85%), thể hiện tính đa nguồn gốc và đa thành phần. Trong đó, thạch anh (15 ÷ 25%), felspat (0 ÷ 10%) và mảnh đá (mảnh đá phun trào axit, mảnh đá granophyr, mảnh cát kết, sét kết, mảnh silit-quarzit) chiếm từ 50 đến 60%. Kích thước mảnh vụn (0,2 ÷ 1,5mm) dạng méo mó - góc cạnh, độ chọn lọc, mài tròn rất kém. Nền/ximăng gắn kết có dạng lấp đầy-cơ sở, thành phần là cát kết đa khoáng. 2. Các đá cát kết và đá có độ hạt trung gian (cát-sạn kết, cát-bột kết): Phân bố ở hầu hết các mặt cắt của đảo Thanh Lân và đảo Cô Tô, ở phần thấp và giữa tập 1 của địa tầng. Thành phần hạt vụn rất đa dạng, bị biến đổi sét hóa, sericit hóa và chlorit hóa mạnh. Nền gắn kết chủ yếu là khoáng vật sét. - Cát kết thạch anh: Chiếm số lượng ít ở phía bắc đảo Thanh Lân và phía bắc đảo Cô Tô. Tại các mặt cắt phía bắc đảo Thanh Lân hàm lượng - 9 - thành phần hạt vụn (70 ÷ 80%), ở đảo Cô Tô (50 ÷ 75%). Trong đó, mảnh vụn thạch anh (50 ÷ 75%), felspat (3 ÷ 4%, cho đến 10%), mảnh đá (1 ÷ 5%) và được gắn kết bởi xi măng dạng lấp đầy - tiếp xúc và lấp đầy - cơ sở. - Cát kết kết đa khoáng: Có trong hầu hết các mặt cắt của vùng nghiên cứu. Thành phần hạt vụn đa dạng (thạch anh, felspat, mảnh đá có thành phần từ phun trào axit, granophyr, silit-quarzit, đến phiến sét-sericit, phiến sericit-chlorit), có độ mài tròn, chọn lọc kém-trung bình. Hàm lượng hạt vụn thường dao động trong khoảng rộng, tại đảo Cô Tô thành phần khoáng vật tạo đá: thạch anh (25 ÷ 30%), felspat (10 ÷ 15%), mica (0,5 ÷ 3%), mảnh đá (15 ÷ 30%) còn ở đảo Thanh Lân: thạch anh (40 ÷ 45%), felspat (20 ÷ 25%), mica (1 ÷ 2%); mảnh đá (10 ÷ 25%). Nền gắn kết dạng lấp đầy - cơ sở. 3. Đá bột kết: có mặt ở hầu hết trong các mặt cắt, dưới dạng các lớp song song mỏng hoặc xen kẹp trong các thành tạo khác của nhịp flysch. Đá bị ép phân phiến mạnh, biến đổi sericit hóa với hàm lượng mảnh vụn nhỏ (<45%), được gắn kết kiểu xi măng cơ sở. Ở đảo Cô Tô, thành phần thạch anh (50 ÷ 65%) đối với đá bột kết; felspat (ít ÷ 7%), biotit (1 ÷ 2%). Tại đảo Thanh Lân có thành phần đa khoáng hơn, vụn thạch anh (60 ÷ 65%), felspat (5 ÷ 15%), biotit và muscovit (1 ÷ 4%) và các mảnh đá silic, ít mảnh đá phun trào acit. Khoáng vật phụ: turmalin và zircon. IV.1.2. Nhóm các đá vụn núi lửa Đặc biệt trong các thành tạo trầm tích của vùng nghiên cứu còn có sự tham gia với hàm lượng khác nhau của các vật liệu nguồn núi lửa tạo nên trầm tích nguồn núi lửa. Tùy theo hàm lượng vật liệu núi lửa có trong đá (theo bảng II.2) có thể chia ra thành các loại đá sau: 1. Cát-sạn kết tufit: phân bố chủ yếu trên đảo Thanh Lân và phía đông bắc đảo Cô Tô (phần cao của tập 1 và phần thấp tập 2) dưới dạng các tảng có dạng thấu kính/nêm kích thước khác nhau (đôi chỗ có hình dạng kỳ dị) trong đá cát kết tufogen. Đá có độ chọn lọc và mài tròn kém với nhiều hạt vụn có dạng sắc cạnh, hình nêm, lưỡi mác hoặc dưới dạng mảnh vỡ, kích thước thay đổi lớn (0.06 ÷ 3,2mm). Thành phần mảnh vụn (85 ÷ 90%), chủ yếu là thạch anh đơn tinh, đôi khi là thạch anh đa tinh có nguồn gốc trầm tích và biến chất (45 ÷ 50%), một số hạt bị nứt nẻ - vỡ nát; các hạt vụn felspat (18 ÷ 20%) thường bị quá trình pelit hóa, sericit hóa và chlorit hóa ở mức độ khác nhau, nhiều mảnh bị các khoáng vật sét hoặc sericit thay thế gần như hoàn toàn; các tấm muscovit thường bị chlorit hóa ở mức độ khác nhau; các mảnh đá ryolit (có dạng mảnh vỡ kéo dài); mảnh đá bột kết ít khoáng, mảnh đá granophyr có thành phần thạch anh và felspat mọc xen nhau tạo kiến trúc granophyr, silit, phiến sét sericit. Các hạt vụn được gắn kết bởi nền/ximăng dạng lấp đầy - tiếp xúc, thành phần chủ yếu là sét, sericit và chlorit (10÷15%). Khoáng vật phụ là zircon dạng hạt nhỏ tròn cạnh. 2. Cát kết tuf: loại đá này có mặt ở phần trên cùng tập 1 ở đảo Cô Tô - 10 - và phía tây bắc đảo Thanh Lân, dưới dạng tảng vụn bị bắt tù trong tập đá sét kết màu xám, xám nhạt, phân lớp mỏng, tướng biển sâu. Đá có cấu tạo phân dải, độ chọn lọc trung bình - kém, độ mài tròn kém với hạt vụn có dạng sắc cạnh (hình nêm, lưỡi mác). Thành phần hạt vụn (85 ÷ 87%), gồm chủ yếu là thạch anh đơn tinh (45 ÷ 49%), thạch anh đa tinh nguồn gốc biến chất (4%); felspat kali, ít plagioclas thành phần trung tính - axit (19 ÷ 25%); mảnh vụn đá ryolit, mảnh vụn đá sét-sericit, sét-silic, mảnh vụn đá granophyr bị biến đổi (13 ÷ 15%), ít muscovit dạng tấm nhỏ kéo dài được gắn kết bởi nền/xi măng dạng lấp đầy-tiếp xúc, thành phần là sét, sericit, vi vụn thạch anh-silic. Khoáng vật phụ: zircon, kích thước nhỏ. 3. Cát kết tufit: xuất lộ ở đông nam đảo Cô Tô dưới dạng lớp phát triển không liên tục hoặc dạng thấu kính trong các tập đá sét kết màu xám sẫm, xám nâu với cấu tạo phân lớp không đều tại khoảng giữa của tập 1 và tại đảo Thanh Lân là các lớp khá dày chứa khá nhiều tảng vụn/thấu kính (cuội-sạn kết) kích thước và hình dạng rất khác nhau thuộc khoảng giữa tập 2. Đá có độ chọn lọc kém, độ mài tròn kém-trung bình. Thành phần hạt vụn (80 ÷ 85%), gồm các hạt vụn thạch anh (40 ÷ 55%), felspat kali (18 ÷ 20%), mảnh đá ryolit, bột kết, sét kết, sét-silic (10 ÷ 20%) và ít tấm nhỏ muscovit. Khoáng vật phụ: turmalin, anatas dạng hạt nhỏ, turmalin và zircon. Nền/ximăng có dạng lấp đầy - tiếp xúc (15 ÷ 20%), gồm tập hợp khoáng vật sét, sericit, chlorit, vi vụn thạch anh, felspat và keo hydroxit sắt màu nâu. 4. Cát kết tufogen: phân bố ở khu vực phía tây nam đảo Thanh Lân, tại khoảng giữa tập 1. Chúng xuất lộ dưới dạng lớp phát triển không liên tục xen giữa các tập sét kết màu xám, xám nhạt, cấu tạo phân dải mỏng tướng trầm tích sâu. Thành phần khoáng vật tạo đá (80 ÷ 85%), gồm thạch anh (40 ÷ 45%), felspat (15 ÷ 20%) bị biến đổi ở những mức độ khác nhau bởi quá trình pelit hóa, sericit hóa và các mảnh đá sét - silic, ryolit, silit, các tấm nhỏ muscovit, vài hạt nhỏ zircon (20 ÷ 25%) được gắn kết bởi tập hợp khoáng vật sét, sericit, các vi vụn thạch anh, tập hợp keo vô định hình hydroxit sắt ở dạng lấp đầy-tiếp xúc. 5. Cát-bột kết tufogen: phân bố tại khu vực phía tây nam đảo Thanh Lân, thuộc phần trung tâm mặt cắt (khoảng giữa địa tầng - tập 1), dưới dạng lớp phát triển không liên tục (dày 0,8m ÷ 1m) xen giữa các tập sét kết màu xám, xám nhạt, nâu nhạt với cấu tạo phân dải, phân lớp mỏng tướng biển sâu. Thành phần khoáng vật tạo đá (80 ÷ 85%) gồm thạch anh (40 ÷ 45%); Felspat (15 ÷ 20%) bị biến đổi ở những mức độ khác nhau bởi quá trình pelit hóa, sericit hóa; Các mảnh đá sét - silic, ryolit, silit, muscovit, vài hạt nhỏ zircon được gắn kết bởi nền/xi măng có thành phần là các tập hợp khoáng vật sét, sericit, các vi vụn thạch anh và các keo vô định hình hydroxit sắt. 6. Bột kết tufogen: Các dạng đá này phân bố chủ yếu ở khu vực phía nam đảo Cô Tô, thuộc phần thấp của địa tầng (tập 1). Chúng có dạng các lớp [...]... Nguồn từ qúa trình tạo núi tái sinh Nguồn từ qúa trình tạo núi tái sinh Nguồn từ các khối lục địa Nguồn từ các khối lục địa Nguồn từ các cung magma Nguồn từ các cung magma Lt F L F Hỡnh V.1b Hỡnh V.1a Hình a Qm Qp Biểu đồ Q - F - L các trầm tích cát kết Quần Đảo Cô Tô, Quảng Ninh (Dickinson, 1979) H-ớng tăng tính bền vững của vật liệu có nguồn gốc từ các khối lục địa Nguồn từ quá trình tạo núi do va chạm... sp xung mỏng nc sõu nh trn l tuyt to nờn cỏc dũng turbidit Cỏc trm tớch tỏch búc ra t v lc a v v i dng b hỳt chỡm hoc ri vo trong trm tớch hn n, hay b cun chỡm xung di sõu vo dũng turbidit Cũn ti bi cnh bn sau cung cỏc trm tớch vn lc nguyờn ngun nỳi la phun tro trờn ỏy i dng hu nh khụng chuyn ng Do ú, nhm lm sỏng t ý ngha a ng lc ca giai on thnh to turbidit h tng Cụ Tụ, qun o Cụ Tụ min ụng bc Vit... sm min ụng nam Trung Quc (Faure M., 2009) 2 Nhng tn ti cn tip tc nghiờn cu 1- Tng ỏ c a lý v tin trỡnh phỏt trin ca bn trm tớch 2- Ngun gc vt liu trm tớch v hng vn chuyn ca chỳng 3- S tn ti ca turbidit trong qun o Cụ Tụ v cỏc vựng k cn 4- Mụi trng a ng lc - bi cnh kin to sinh thnh turbidit h tng Cụ Tụ hin cũn nhiu ý kin khỏc nhau iu ú, mt mt liờn quan vi mụ hỡnh kin to khu vc ụng bc Bc B Vit Nam ang... Ordovic sm: rift ni lc + Giai on Ordovic gia - Silua sm: hỳt chỡm ni lc (to turbidit h tng Cụ Tụ) + Giai on Silur - Devon sm: to nỳi ni lc Theo mụ hỡnh trờn, thnh to turbidit h tng Cụ Tụ (O3-S1ct) c hỡnh thnh trong i hỳt chỡm ni lc din ra trong giai on Ordovic gia Silua sm T nhng ni dung trỡnh by trờn v mụi trng a ng lc sinh thnh turbidit h tng Cụ Tụ theo c trng a húa nhúm nguyờn t chớnh v nguyờn t him/vt,... thnh to turbidit h tng Cụ Tụ (O3-S1ct) c hỡnh thnh trong mụi trng a ng lc rỡa mng hi t v cú th liờn quan vi s kin hỳt chỡm ni lc din ra vo cui Ordovic - u Silua (O3-S1) Mc dự, hin nay vn cũn nhiu quan im cha thng nht v bi cnh kin to sinh thnh turbidit h tng Cụ Tụ Theo ti liu ca NCS ng thi so sỏnh vi cỏc vựng lõn cn thỡ bi cnh kin to rỡa mng hi t cú th liờn quan vi s kin hỳt chỡm ni lc cho turbidit. .. thnh to turbidit h tng Cụ Tụ (O3-S1ct) cú hm lng cao ca cỏc nguyờn t La, Ce, K, U, Th chng t ngun vt liu trm tớch ca cỏc thnh to turbidit mang tớnh cht v lc a khỏ rừ rt iu ny, phự c tớnh a húa nhúm nguyờn t chớnh nờu trờn Mt khỏc, t s Ce/La hu ht cú giỏ tr > 2 (17/19 mu phõn tớch), ch th iu kin nghốo oxy tng trm tớch bin sõu (ch tiờu a húa trm tớch) iu ú, chng t cỏc thnh to ỏ sột kt ca thnh to turbidit. .. nghiờn cu ó nờu trờn cho thy cỏc thnh to turbidit h tng Cụ Tụ O3-S1ct) cú ngun gc vt liu trm tớch phỏt sinh t cỏc quỏ trỡnh to nỳi hoc to nỳi tỏi sinh, liờn quan vi mụi trng a ng lc rỡa mng hi t hay rỡa lc a tớch cc iu ny s c lm sỏng t hn qua vic lun gii bi cnh kin to trờn c s thnh phn a húa ca ỏ cỏt kt, sột kt ca h tng tip sau õy V.2 í ngha a ng lc thnh to turbidit h tng Cụ Tụ Cỏc thnh to trm tớch... turbidit h tng Cụ Tụ Cỏc thnh to trm tớch thuc h tng Cụ Tụ núi riờng ó c nhiu tỏc gi nghiờn cu v phõn chia t rt sm Song bi cnh kin to hay mụi - 15 - trng a ng lc sinh thnh cỏc thnh to turbidit h tng Cụ Tụ (O3-S1ct) cng cũn nhiu ý kin v quan im khỏc nhau Nhng ti liu nghiờn cu gn õy v thnh phn vt cht, c im a hoỏ, c bit l tui ng v cỏc thnh to magma Vit Nam ca nhiu tỏc gi trong v ngoi nc (Roger et al., 2000;... trong mụi trng a ng lc ai to nỳi ni lc v cú cựng lch s hot ng vi khi lc a Hoa Nam hay ụng nam Trung Quc Vi c tớnh Turbidit l sn phm ca quỏ trỡnh lng ng nhanh, t ngt nhiu ngun vt liu trm tớch l, ln xn xung sn dc ti rỡa lc a trong mụi trng bin sõu - bin khi, theo kin to mng hin i thỡ cỏc thnh to turbidit ch yu c sinh thnh trong bi cnh rỡa mng hi t, in hỡnh nht l cỏc i hỳt chỡm (Subduction zones) ni cú mt... hm lng cỏc nguyờn t chớnh ỏ cỏt kt trong thnh to turbidit h tng Cụ Tụ dao ng trong khong tng i ln Hm lng SiO2: 46.86 ữ 90.15%, Al2O3: 4.91 ữ 27.96%, TiO2: 0.14 ữ 3.01%, Fe2O3: 0.2 ữ 9.6%, FeO: 0.03 ữ 5.73%, CaO: 0.01 ữ 1.4%, MgO: 0.04 ữ 1.72%, K2O: 0.06% ữ 6.41% v Na2O: 0.02% ữ 1.38% Kt qu phõn tớch hm lng cỏc nguyờn t chớnh ca ỏ sột kt trong thnh to turbidit h tng Cụ Tụ dao ng trong khong tng i ln . tạo thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô Chương IV. Đặc điểm thành phần vật chất thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. Chương V. Nguồn gốc vật liệu trầm tích và ý nghĩa địa động lực sinh thành turbidit. vật, địa hóa) thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô. - Xác định mối quan hệ giữa thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô với môi trường địa động lực sinh thành của chúng. 3. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên. thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O-Sct) và ý nghĩa địa động lực của chúng 2. Mục tiêu của luận án - Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, cấu tạo, thành phần vật chất (thạch học, khoáng vật, địa