Địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và khoáng sản mangan

Vùng Hạ Lang đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước nghiên cứu từ đầu thế kỷ 20; Về địa tầng, sự có mặt của các trầm tích có tuổi từ Cambri tới Đệ tứ: Về magma xâm nhập có phức h

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Công Thuận

ĐỊA TẦNG PALEOZOI TRUNG - THƯỢNG VÙNG HẠ LANG, MỐI QUAN HỆ VỚI CẤU

TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

MANGAN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Công Thuận

ĐỊA TẦNG PALEOZOI TRUNG - THƯỢNG VÙNG HẠ LANG, MỐI QUAN HỆ VỚI CẤU

TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

MANGAN

Chuyên ngành: Cổ sinh và địa tầng

Mã số: 62.44.55.10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hướng dẫn khoa học : PGS.TS Tạ Hòa Phương

PGS.TS Nguyễn Văn Vượng

Hà Nội - 2012

MỤC LỤC MỤC LỤC

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỨT GÃY, UỐN NẾP VÀ ẢNH HƯỞNG

CỦA CHÚNG TỚI CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH VÙNG HẠ

LANG

29

3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố câu trúc - kiến tạo đối với trật tự của các

thành tạo địa chất trong vùng nghiên cứu

40

Chương 4 ĐỊA TẦNG PALEOZOI TRUNG - THƯỢNG VÀ ĐẶC ĐIỂM

TƯỚNG ĐÁ - CỔ ĐỊA LÝ TRONG KỶ DEVON

4.3 Các phân vị thạch địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang 53

địa tầng

121

5.2 Các mức tầng chứa quặng mangan trong vùng có tuổi Frasni - Vise 124 5.3 Đặc điểm tướng trầm tích của các hệ tầng chứa mangan 125 5.4 Đặc điểm cấu trúc chứa quặng và ảnh hưởng của cấu trúc đến việc đánh

giá tiềm năng quặng mangan

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

TK.827 Ký hiệu và số hiệu điểm khảo sát của tác giả

C.1629 Ký hiệu và số hiệu điểm khảo sát thu thập từ tài liệu Bản đồ địa

chất tỷ lệ 1:200.000 tờ Chinh Si - Long Tân

H.3-BK Hào và số hiệu hào, tên vùng: BK - Bản Khuông, NC- Nộc Cu,

BO- Búng Ổ

DS.1-BMc Công trình dọn sạch vỉa lộ và số hiệu, tên vùng: BMc- Bản Mặc,

NC - Nộc Cu

LK.4 Công trinh khoan và số kiệu

L1-NC Công trình lò và số hiệu; tên vùng: NC- Nộc Cu

G.1-RT Công trình giếng và số hiệu; tên vùng: NC- Nộc Cu; RT-Rọng

Tháy

180300 Ký hiệu thế nằm của đá: 180 hướng cắm, 300

là góc dốc

F1, F2… Ký hiệu và số của thế hệ đứt gãy

F1.2 Ký hiệu số của đứt gãy theo thế hệ

U1 Ký hiệu số của thế hệ nếp uốn

U1.1,U2.1 Ký hiệu số hiệu của nếp uốn theo thế hệ

ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ - CỔ ĐỊA LÝ TRONG KỶ DEVON

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Chương 1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA

CHẤT VÙNG HẠ LANG

9

Hình 1.2 Sơ đồ vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu 20 Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỨT GÃY, UỐN NẾP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA

TƯỚNG ĐÁ - CỔ ĐỊA LÝ TRONG KỶ DEVON

Hình 4.6 Quan hệ chuyển tiếp từ đá phiến sét hệ tầng Mia Lé lên đá vôi hệ

tầng Nà Quản, tại điểm khảo sát TK.216 vùng Phi Hải

56

Hình 4.7 Quan hệ chuyển tiếp từ bột kết hệ tầng Mia Lé lên đá vôi hệ tầng

Nà Quản, điểm khảo sát TK.372 vùng Thắng Lợi

56

Hình 4.8 Quan hệ chuyển tiếp từ bột kết xen đá phiến sét hệ tầng Mia Lé lên

đá vôi màu đen hệ tầng Nà Quản, tại điểm khảo sát TK.2781 vùng

Đức Quang

56

Hình 4.9 Quan hệ chuyển tiếp từ bột kết hệ tầng Mia Lé lên đá vôi hệ tầng

Nà Quản, điểm khảo sát TK.4022 vùng Pò Tấu

tầng Nà Quản lên đá vôi hệ tầng bản Cỏng, tại điểm khảo sát

TK.1784, mặt cắt Nà Rường, vùng Trà Lĩnh

70

Hình 4.17 Quan hệ chuyển tiếp từ đá vôi màu xám tro, dạng khối hệ tầng Bản

Cỏng lên đá vôi silic màu xám đen, phân lớp mỏng xen silic, hệ tầng

Nà Đắng, tại điểm khảo sát TK.1245, vùng Bằng Ca

70

Hình 4.18 Quan hệ chuyển tiếp từ đá vôi silic đen hệ tầng Nà Đắng lên đá sét

silic có chứa thấu kính nhỏ mangan hệ tầng Bằng Ca, tại điểm

Hình 4.21 Mặt cắt địa chất Nà Quản - Bằng Ca - Bản Thoang 91

hệ tầng Bằng Ca lên đá vôi phân dải hệ tầng Tốc Tát, tại điểm

khảo sát TK.1222+90m

Hình 4.28 Quan hệ chuyển tiếp từ đá vôi phân dải hệ tầng Tốc Tát, tập 2 lên

hệ tầng Lũng Nậm, tập 1: silic, sét silic chứa vỉa quặng, lớp mỏng

thấu kính mangan chuyển lên tập 2: Đá vôi xen silic, ổ silic và hóa

thạch Endothyra sp.; Spinosprunsia sp tại điểm khảo sát

TK.244/1

91

Hình 4.29 Quan hệ chuyển tiếp từ đá vôi sét, đá vôi silic, đá vôi phân dải

thôcủa tập 2 hệ tầng Tốc Tát với đá silic, sét silic tập 1 hệ tầng

Hình 4.33 Mặt cắt địa chất Bản Phai Pang Nưa - Lũng Luông 107 Hình 4.34 Quan hệ bất chỉnh hợp của hệ tầng Đồng Đăng lên hệ tầng Bản

Cỏng

110

Hình 4.35 Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn Devon sớm vùng Hạ Lang 114 Hình 4.36 Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn Devon giữa vùng Hạ Lang 115 Hình 4.37 Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn Devon muộn vùng Hạ Lang 116 Chương 5 ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ ĐỊA TẦNG CHỨA QUẶNG MANGAN 121 Hình 5.1 Thân quặng mangan trong đá silic sét thuộc hệ tầng Bằng Ca vùng

DANH MỤC ẢNH MINH HỌA

Trang Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỨT GÃY, UỐN NẾP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA

CHÚNG TỚI CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH VÙNG HẠ LANG

29

Ảnh 3.1 Một phần của đới trượt của đứt gãy chờm nghịch nằm gần ranh giới

giữa các đá phiến và quaczit thuộc hệ tầng Thần Sa và đá thuộc hệ

tầng Nà Ngần tại điểm khảo sát TK.6514, vùng Hạ Lang

31

Ảnh 3.2 Một đới đứt gãy nghịch phát triển trong đá vôi tại điểm khảo sát

TK 6533, đông bắc thị trấn Trà Lĩnh

32

Ảnh 3.3 Đới biến dạng của đứt gãy chờm nghịch thuộc pha biến dạng thứ 2

(F2), tại điểm khảo sát TK.6537 vùng Nà Quản

32

Ảnh 3.4 Mặt trượt của đứt gãy dịch bằng pha biến dạng thứ 6, tại điểm khảo

sát TK.6536, phía bắc thị xã Cao Bằng

33

Ảnh 3.5 Một hệ thống các mặt trượt thẳng đứng song song nhau của một đới

đứt gãy dịch bằng phương đông-tây pha biến dạng thứ 6, tại điểm

khảo sát TK.6510, vùng Quốc Phong

33

Ảnh 3.6 Quan hệ kiến tạo giữa đá vôi dạng khối hệ tầng Bản Cỏng

(D2gvbcg) với đá vôi phân dải thô hệ tầng Tốc Tát, tập 2 (D3-C1ttt2)

34

Ảnh 3.7 Nếp uốn có góc liên cánh hẹp, kiểu tương tự thế hệ 3 (U3) trong đá

vôi phân dải chứa mangan của hệ tầng Tốc Tát tại vùng Lũng

Luông Điểm khảo sát TK 6522

34

Ảnh 3.8 Hình thái của địa hình vòm tạo bởi sự giao thoa của các nếp uốn thế

hệ thứ 4 (U4) và thứ 5 (U5) trong đá vôi, tại điểm khảo sát TK.6520,

phía đông thị trấn Trùng Khánh

35

Ảnh 3.9 Cấu tạo phiến S2 đi cùng sự uốn nếp ở của một nếp uốn nằm, đẳng

cánh thế hệ 2 (U2) tại điểm khảo sát TK.6515, vùng An Lạc

hệ tầng Tốc Tát tại điểm khảo sát TK.6522, vùng Lũng Luông

Ảnh 3.12 Một nếp lõm lớn thuộc thế hệ 3 (U3) trong đá vôi hệ tầng Nà Đắng

quan sát được ở đông bắc huyện Trùng Khánh

37

Ảnh 3.13 Sự biến dạng tiến triển của dăm thành mylonit ở phần rìa của một

đứt gãy chờm nghịch điểm khảo sát TK.6519, vùng Nà Quản

Ảnh 3.16 Đá vôi silic phân lớp mỏng màu xám đen thuộc hệ tầng Lũng Nậm,

tập 2(C1ln2), bị uốn nếp đảo tại điểm khảo sát TK.1729, mặt cắt khu

vực Nộc Cu

46

Chương 4 ĐỊA TẦNG PALEOZOI TRUNG - THƯỢNG VÀ ĐẶC ĐIỂM

TƯỚNG ĐÁ - CỔ ĐỊA LÝ TRONG KỶ DEVON

47

Ảnh 4.1 Lát mỏng TK.1618/2 Cát sạn kết ít khoáng (chủ yếu là thạch anh

màu xám trắng) hệ tầng Nà Ngần Kiến trúc cát sạn, xi măng tiếp

xúc lấp đầy, cấu tạo khối, mặt cắt Bản Giốc - Bản Thầng - Bản Đá

Dưới, hai nicon, phóng đại 90 lần

58

Ảnh 4.2 Cuội sạn kết màu tím hệ tầng Nà Ngần (D1nn) nằm không chỉnh hợp

trên đá sét kết bị ép, biến chất yếu màu xám xanh hệ tầng Thần Sa,

tập 2 (3ts2), tại điểm khảo sát TK.360/5, mặt cắt Lũng Mán, vùng

Hoá thạch hệ tầng Mia Lé: A- Euryspirifer tonkinensis, thu thập tại

điểm khảo sát TK.115 vùng Nà Vường; B- Acrospirife cf

howershaensis, thu thập tại điểm khảo sát TK.4579 vùng Phi Hải

(phóng đại 1,5 lần)

67

Ảnh 4.5 Đá vôi sét phân lớp mỏng đến trung bình hệ tầng Nà Quản, tại điểm 77

khảo sát TK.1208/3, mặt cắt Nà Quản - Bằng Ca - Bản Thoang

Ảnh 4.6 Đá vôi hạt mịn phân lớp dày đến dạng khối hệ tầng Bản Cỏng tại

điểm khảo sát TK 417, mặt cắt Mốc 43 - Bản Lung, vùng Hạ Lang

81

Ảnh 4.7 Hoá thạch Strigocephalus burtini trong hệ tầng Bản Cỏng

(D2gvbcg), tại điểm khảo sát TK.1720, mặt cắt khu vực Nộc Cu

83

Ảnh 4.8 Đá vôi silic xen silic phân lớp mỏng đến trung bình, màu xám đen

hệ tầng Nà Đắng (D2gv-D3frnđ), tại điểm khảo sát TK.1074, mặt cắt

Lũng Hoài Sa Tao, vùng Hạ Lang

86

Ảnh 4.9 Hoá thạch Amphipora ramosa trong đá vôi hệ tầng Nà Đắng (D2

gv-D3frnđ) tại điểm khảo sát TK.415, mặt cắt Mốc 43 - Bản Lung, vùng

Đồng Loan

87

Ảnh 4.10 Quan hệ chuyển tiếp giữa đá silic chứa vỉa mỏng quặng mangan

thuộc hệ tầng Bằng Ca (D3frbc) lên đá vôi phân dải thuộc hệ tầng

Tốc Tát (D3-C1ttt), tại điểm khảo sát TK.1222+90m, mặt cắt Nà

Quản - Bằng Ca - Bản Thoang, vùng Bằng Ca

92

Ảnh 4.11 Đá silic phân dải màu xám đen hệ tầng Bằng Ca (D3frbc), tại điểm

khảo sát TK.826/3, tại mặt cắt Đèo Khau Liêu, vùng Bản Khuông

Ảnh 4.13 Đá vôi phân dải sặc sỡ thuộc hệ tầng Tốc Tát, tập 1 (D3-C1ttt1), tại

điểm khảo sát TK.357, mặt cắt Đèo Kang Ka, vùng Hạ Lang

98

Bản ảnh

4.14

Một số hoá thạch Răng nón trong hệ tầng Tốc Tát: 1 Palmatolepis

distorta (TK.52); 2 Pa gracilis (TK.267/3); 3 Pa hassi

(TK.354/2); 4 Pa minuta (TK.1224); 5 Pa pectinata (TK.264); 6

Pa sigmoidalis (TK.267/3); 7 Pa tenuipunctata(TK.267/3); 8 Pa

triangularis (TK.1720)

100

Ảnh 4.15 Đá silic, sét silic chứa các vỉa mangan mỏng thuộc hệ tầng Lũng 102

Nậm, tập 1 (C1ln1), tại điểm khảo sát TK.764 trong mặt cắt Lũng

Ngọc-Sông Bắc Võng, vùng Trà Lĩnh

Ảnh 4.16 Lm.TK.172, đá vôi trứng cá hệ tầng Đồng Đăng, kiến trúc vi hạt, hạt

nhỏ, cấu tạo trứng cá Một nicon, phóng đại 24 lần

MỞ ĐẦU

Vùng Hạ Lang thuộc các tờ bản đồ 1:50.000 F-48-45-B, D, F-48-46 A, C, D chiếm diện tích hơn 1400km2

ở phía bắc, đông bắc và đông thị xã Cao Bằng, phía bắc và đông giáp với nước Cộng hoà nhân dân Trung Hoa Tên vùng gọi theo địa danh Hạ Lang - một thị trấn nằm ở phía đông nam vùng nghiên cứu, là huyện lỵ của huyện Hạ Lang (Hình 1)

Vùng Hạ Lang có địa hình núi trung bình, độ chênh cao từ 300 - 800m, bị phân cắt bởi mạng lưới sông suối chảy chủ yếu theo hướng tây bắc - đông nam, lòng sông suối thường hẹp, khi chảy qua địa hình đá vôi hay bị mất dòng

Khí hậu vùng chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ thay đổi từ 7 - 240C; mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình 270C, lượng mưa trung bình 1500mm

Đường giao thông đến vùng nghiên cứu khá thuận tiện, có thể theo Quốc lộ

số 3, tuyến Hà Nội - Thái Nguyên - Bắc Kạn - Cao Bằng, hoặc theo Quốc lộ số 1, tuyến Hà Nội - Lạng Sơn sau đó đi theo Quốc lộ số 4 - Lạng Sơn - Cao Bằng

Trong vùng Hạ Lang hiện có nhiều dân tộc sinh sống như Tày, Nùng, Kinh, H'mông, Dao v.v., phân bố không đều, dân cư thưa Người dân chủ yếu sống bằng nghề nông, một số ít buôn bán nhỏ Hiện nhà nước đã đầu tư nâng cao dân trí bằng việc mở nhiều trường học, cung cấp điện đến các xã vùng cao

Vùng Hạ Lang đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước nghiên cứu từ đầu thế kỷ 20; Về địa tầng, sự có mặt của các trầm tích có tuổi từ Cambri tới Đệ tứ:

Về magma xâm nhập có phức hệ Cao Bằng với các tổ hợp phân dị từ siêu mafic tới axit; Về cấu trúc kiến tạo của vùng cũng có nhiều quan điểm thể hiện khác nhau Công tác nghiên cứu cấu trúc kiến tạo mới dừng lại ở tính chất khu vực, việc thu thập tài liệu chi tiết để minh chứng và làm rõ ảnh hưởng của quá trình biến dạng đối với nhận thức về địa tầng khu vực còn rất hạn chế Chính điều này đã dẫn đến những nhầm lẫn khi phân chia địa tầng trong vùng, đặc biệt là trong khoảng từ Emsi đến Tournais (D1em - C1t), là khoảng địa tầng chủ yếu bao gồm các trầm tích carbonat và silic, trong đó có chứa các vỉa quặng mangan công nghiệp

Vì những lý do nêu trên, việc rà soát lại nội dung và khối lượng các phân vị địa tầng trong khoảng Devon - Permi, có tính đến ảnh hưởng của các biến dạng là việc làm cần thiết Chỉ có xác lập chính xác trình tự và nội dung các phân vị địa tầng mới tạo được tiền đề địa tầng cần thiết cho công tác tìm kiếm khoáng sản trong vùng, cũng như cho các nghiên cứu khác về cấu trúc - kiến tạo v.v Đó là cơ sở để

nghiên cứu sinh chọn đề tài luận án có tên “Địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng

Hạ Lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và khoáng sản mangan”

Tính cấp thiết của đề tài: Xuất phát từ những yêu cầu của công tác nghiên

cứu địa chất như đã nêu trên, vùng Hạ Lang có tiềm năng lớn về khoáng sản mangan nhưng đã trải qua thời gian dài và bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các chuyển động kiến tạo sau này đã làm cho các đá bị uốn nếp, giập vỡ, đôi khi mất hẳn một đoạn các phân vị địa tầng Việc nghiên cứu phân chia địa tầng trong khu vực mới chỉ được thực hiện bởi các đề tài nhỏ lẻ và các công trình sản xuất Các công trình

đó đã góp nhiều những thành tựu lớn về nghiên cứu địa chất trong vùng nhưng còn nhiều vấn đề bất ổn trong luận giải các vấn đề địa chất thực tế

Việc phân chia các trầm tích Devon trong vùng qua nhiều giai đoạn khác nhau chưa thống nhất Do đó nghiên cứu và phân chia các phân vị địa tầng đúng sẽ giúp cho việc lập lại lịch sử địa chất và luận giải các quá trình hoạt động magma, kiến tạo hợp lý Đồng thời cũng là cơ sở để tìm kiếm các loại khoáng sản liên quan

Trong các công trình sản xuất việc phân chia các thành tạo tuổi Devon rất sơ lược Công tác nghiên cứu của các đề tài chỉ trong khu vực nhỏ nên áp dụng cho nghiên cứu chung còn có những khó khăn và có phần chưa phù hợp

Mục tiêu của luận án: Luận án nhằm giải quyết 3 mục tiêu:

1 Khôi phục trình tự địa tầng Paleozoi trung - thượng (PZ2-3) vùng Hạ Lang trên

cơ sở phân tích chi tiết các chuyển động kiến tạo, đặc điểm biến dạng và các yếu tố cấu trúc địa chất vùng Hạ Lang

2 Phân chia chi tiết địa tầng các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng

3 Xác lập các tiền đề tìm kiếm khoáng sản mangan trong vùng

Nhiệm vụ của luận án: Để đạt được 3 mục tiêu trên, luận án sẽ thực hiện

các nhiệm vụ sau:

1 Đo vẽ chi tiết các mặt cắt địa chất cắt qua các phân vị địa tầng

2 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc để tái lập trật tự địa tầng

3 Phân chia chi tiết các phân vị thạch địa tầng và sinh địa tầng trong giai đoạn

Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang Đối sánh địa tầng trong và ngoài khu vực

4 Xác lập sơ đồ tướng đá - cổ địa lý vùng Hạ Lang trong kỷ Devon

5 Xác lập các tiền đề địa tầng, cấu trúc nhằm định hướng tìm kiếm quặng mangan trong vùng Hạ Lang

Những luận điểm bảo vệ

1 Trật tự địa tầng nguyên thủy của các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng trong vùng nghiên cứu đã bị thay đổi do các hoạt động đứt gãy và uốn nếp

2 Các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang được chia thành 10 hệ tầng: Nà Ngần (D1 nn); Mia Lé (D1ml); Nà Quản (D1-2e nq); Bản Cỏng

Các điểm mới của luận án

1 Đã xây dựng cơ sở khoa học để xác lập mới hệ tầng Nà Đắng

2 Chứng minh hệ tầng Bản Cỏng tuổi Givet và có vị trí địa tầng giữa hệ tầng Nà Quản và Nà Đắng

3 Chứng minh phần thấp nhất của hệ tầng Tốc Tát có tuổi Frasni

4 Thành lập 3 sơ đồ tướng đá - cổ địa lý ứng với 3 thời kỳ thành tạo các trầm tích trong kỷ Devon

5 Xác định 3 giai đoạn hình thành quặng mangan là Frasni, Famen và Tournais

Các tài liệu xây dựng luận án

1 Các tài liệu nghiên cứu của tác giả từ 2001 đến nay gồm ~500 điểm khảo sát

và 12 mặt cắt địa chất chi tiết Các kết quả phân tích 120 mẫu thạch học; 110 mẫu hóa Mn và 117 mẫu hóa đá vôi; 71 mẫu cổ sinh; 110 mẫu vi cổ sinh

2 Các tài liệu địa chất đã công bố

3 Báo cáo và Bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 200.000 tờ Chinh Si - Long Tân

4 Báo cáo tổng kết lập Bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Trùng Khánh do NCS chủ biên

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Sơ đồ địa tầng được xây dựng bởi NCS là đóng góp mới cho việc lập sơ đồ cấu trúc - kiến tạo vùng nghiên cứu Kết quả nghiên cứu mới về địa tầng Paleozoi trung - thượng trong vùng tạo những tiền đề địa tầng quan trọng để định hướng tìm kiếm khoáng sản mangan

- Việc kết hợp phân tích các cấu trúc và biến dạng kiến tạo trong nghiên cứu địa tầng đã giúp khôi phục chính xác trình tự địa tầng, phác họa bức tranh về tiến hóa bồn trầm tích khu vực trong Paleozoi giữa - muộn

- Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý được xây dựng giúp làm sáng rõ điều kiện thành tạo của các đá trầm tích và khoáng sản liên quan

Khối lượng và cấu trúc luận án

Luận án gồm 5 chương, không kể Mở đầu, Kết luận:

Chương 1 Khát quát lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang Chương 2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp và ảnh hưởng của chúng tới các thành tạo trầm tích vùng Hạ Lang

Chương 4 Địa tầng Paleozoi trung - thượng và đặc điểm tướng đá - cổ địa lý

trong kỷ Devon

Chương 5 Đặc điểm và vị trí địa tầng quặng mangan

Luận án gồm 127 trang đánh máy, 5 bảng, 35 ảnh và 43 hình vẽ minh họa, 66 tài liệu tham khảo

Luận án được hoàn thành tại Khoa địa chất - trường Đại học Khoa học - Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Tạ Hòa Phương

và PGS.TS Nguyễn Văn Vượng, tác giả xin chân thành cảm ơn Tác giả cũng chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thế hệ lãnh đạo của Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận án

Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Tống Duy Thanh, GS.TS Trần Nghi, TS Đoàn Nhật Trưởng, TS Nguyễn Thùy Dương,… đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này

Tác giả cũng xin cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ nhiều mặt của bạn bè, người thân và đồng nghiệp gần xa

Chương 1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA

CHẤT VÙNG HẠ LANG 1.1 Khái quát lịch sử nghiên cứu

1.1.1 Về địa tầng

Các trầm tích Devon vùng Cao Bằng đã được nghiên cứu từ những năm đầu thế kỷ 20, được đánh dấu bằng các công trình của các nhà địa chất Pháp, đặc biệt là Bourret R., 1922 [62]

Bourret R (1922) [62] khi thành lập Bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 300.000 Đông Bắc Bắc Bộ đã phân chia địa tầng Devon theo trật tự sau đây (từ dưới lên):

- “Série” Bồng Sơn gồm đá phiến chứa Spirifer crispus

- Đá phiến chứa Spirifer speciosus (= Euryspirifer tonkinensis)

- Đá vôi sét

-Đá vôi đen dolomite hóa chứa các quần thể dạng Lỗ tầng (Stromatoporoidea)

Tuổi Givet:

- Đá vôi chứa Stringocephalus burtini

- “Série” Hạ Lang gồm các tập đá vôi chứa silic và đá phiến silic

Tuổi Famen:

- Đá phiến phân tấm chứa ốc chân cánh (Pteropoda)

- Đá vôi sọc dải (griotte)

Trong công trình nghiên cứu của Bourret R., 1922 [62], địa tầng Devon tuy phân chia sơ lược, song đã tương đối có cơ sở như đá vôi xám đen phân lớp không đều chứa hoá thạch San hô tuổi Eifel, đá vôi phân lớp dày tuổi Givet chứa hoá thạch

Stringocephalus, đá phiến phân tấm mỏng ở phía đông Bằng Ca, “đá vôi vân đỏ”

tuy chưa tìm thấy hoá thạch nhưng ông đã coi là phần kết thúc của hệ Devon, sự phân chia này của ông đã được nhiều công trình sau này kế thừa và cũng là cơ sở để phân chia các phân vị thạch địa tầng hiện nay Tuy nhiên do chưa phát hiện hoá thạch và quan hệ địa tầng đầy đủ nên ông đã gộp vào "seri" Bồng Sơn các đá thuộc các mức tầng khác nhau và có quan hệ bất chỉnh hợp mà sau này đã được chứng

minh Cũng như vậy đối với "seri" Hạ Lang ông cũng đã ghép cả đá phiến silic vào với đá vôi, trong khi đó ở vùng Bằng Ca ông lại tách riêng

Mansuy H (1908) [65] đã sưu tập nhiều hóa thạch như Rugosa: Zaphrentis sp., Omphyma?, Cyathophyllum sp., Calceola sineneis sp.nov., Calceola sp., Động vật dạng rêu: Fenestellidae; Tay cuộn Schellwienella lantenoisi, trên đường từ Bản

Giốc đến Bằng Ca (Ban-Cra) Các hóa thạch đó tương đối đặc trưng cho tuổi Devon

Tiếp theo, các tác giả bản đồ địa chất tỷ lệ 1/500.000 phần Miền Bắc do Đovjikov A.E và nnk (1965) [2] thành lập đã khẳng định thêm sự có mặt của các trầm tích Devon Cụ thể:

- Các trầm tích Devon hạ? - Eifel (gồm “điệp Bồng Sơn”)

- Các trầm tích Eifel

- Các trầm tích Eifel-Givet

Như vậy, các tác giả Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam đã sử dụng chủ yếu thang thời gian địa tầng trong phân chia các thành tạo Devon ở Đông Bắc Bắc Bộ, trong đó có đới-tướng cấu trúc Hạ Lang Các tác giản nhìn chung đã định tuổi các phân vị địa tầng trẻ hơn tuổi thực của chúng, được chính xác hóa trong các công trình nghiên cứu về sau Trong các tầng đá vôi vân đỏ và đá phiến silic rất phổ biến tại vùng Trùng Khánh chưa phát hiện được hóa thạch định tuổi Đáng lưu ý là Vaxilevxkaia E.D (trong Đovjikov A.E và nnk 1965) [2] đã xác lập hệ tầng Bản Cỏng gồm chủ yếu là các đá vôi màu xám sang và xám tro, hạt mịn, rất đặc trưng cho vùng này Tuy nhiên, bà có nhầm lẫn khi xếp vào hệ tầng Bản Cỏng cả một số loại đá vôi sang màu thuộc mức địa tầng khác

Việc phân chia địa tầng còn sơ lược và có nhiều sai sót, như xếp đá vôi Givet vào Devon muộn và phần thấp nhất của Devon bị ghép vào hệ tầng Bồng Sơn định tuổi Devon sớm Đovjikov A.E và nnk (1965) [2] có ý coi trọng giá trị định tuổi địa tầng của nhóm hóa thạch Tay cuộn so với các nhóm khác, vì thế tuổi của nhiều mức địa tầng được đẩy lên trẻ hơn so với những nghiên cứu tổng hợp về sau này, ví

dụ tuổi của phức hệ Tay cuộn Euryspirifer tonkinensis khi đó được xác định là Eifel

(D2e), trong khi hiện nay tuổi Praga (D1p) của chúng được thừa nhận rộng rãi Việc phát hiện các hoá thạch chỉ đạo cũng như các quan hệ, ranh giới địa tầng còn ít dẫn tới việc phân chia các hệ tầng chưa thật chính xác về ranh giới và đã ghép nhầm lẫn nhiều đá có đặc điểm thạch học và tuổi khác nhau vào một phân vị Chẳng hạn như điệp Bồng Sơn không khác biệt so với "série" Bồng Sơn của Bourret R (1922) [62]

do không có hoá thạch nên xếp tuổi Devon sớm-giữa; nhưng thực chất là tuổi Cambri muộn Trong các bậc Eifel-Givet bao gồm cả các trầm tích lục nguyên silic thuộc hệ tầng Bằng Ca và đá vôi vân đỏ thuộc hệ tầng Tốc Tát Trong hệ tầng Bản Cỏng (D3frbc) với thành phần chủ yếu là đá vôi xám sáng gồm nhiều mức tầng khác

nhau, trong đó có cả trầm tích tuổi Carbon thuộc hệ tầng Bắc Sơn và cũng không nêu mặt cắt chuẩn của hệ tầng Đồng thời cũng không xác định được sự có mặt yếu

tố Famen và Carbon sớm trong các trầm tích của vùng Về quan hệ địa tầng lại xác nhận trong hệ Devon có không chỉnh hợp địa tầng giữa Givet và Frasni, còn trong trầm tích Paleozoi thượng lại không có gián đoạn địa tầng

Năm 1974, Phạm Đình Long và nnk [20] đã kế thừa các tài liệu đã có, song còn phát hiện thêm nhiều điểm hoá thạch giúp cho việc phân chia địa tầng chính xác hoá hơn về tuổi và khối lượng địa tầng của một số phân vị Đáng chú ý là đã xác lập điệp Nà Ngần (D1nn) được coi là bắt đầu hệ Devon trong vùng và có quan hệ không

chỉnh hợp với các đá của tuổi Cambri muộn; xác lập điệp Tốc Tát (D3frtt) đặc trưng

là đá vôi vân đỏ và phần cao chứa vỉa mangan công nghiệp, và đã xác nhận trầm tích hệ Devon liên tục từ Devon hạ tới Devon muộn Trong Paleozoi thượng các tác giả đã xác nhận hai phân vị là các trầm tích liên tục từ Carbon hạ đến Permi hạ và trầm tích Permi thượng với quan hệ không chỉnh hợp Trong quá trình đo vẽ các tác giả đã xây dựng nhiều mặt cắt chuẩn cho các hệ tầng như Nà Quản, Tốc Tát, Sông Hiến Tuy nhiên do tài liệu cổ sinh có hạn, nên việc xếp tuổi còn có những phân vị chưa được hợp lý như tầng silic lục nguyên là hợp phần của các trầm tích Devon muộn - Carbon sớm chứa mangan xếp vào tuổi Givet (D2 gv) Hệ tầng Bằng Ca tuổi Frasni và được vẽ chuyển tướng ngang với đá vôi Givet có chứa hoá thạch

Stringocephalus, yếu tố Famen trong điệp Tốc Tát chưa được phát hiện Các đá vôi

xám trắng chứa hoá thạch Stringocephalus thuộc hệ tầng Bản Cỏng lại được xếp

vào hệ tầng Bằng Ca và ghép cùng với tầng đá silic tuổi Givet vào hệ tầng Bằng Ca

là chưa thật sự hợp lý Quan hệ giữa trầm tích Devon và Carbon là quan hệ không chỉnh hợp và vắng mặt bậc Famen Trong đo vẽ bản đồ còn có sự nhầm lẫn giữa 2 loại đá lục nguyên silic có tuổi khác nhau ở phía đông bắc Trùng Khánh (thực chất thuộc Devon muộn và Carbon sớm) song lại xếp vào hệ tầng Bằng Ca có tuổi Givet Đồng thời ông cũng chưa ghi nhận sự chuyển tiếp liên tục từ Devon lên các trầm tích tuổi Carbon trong vùng

Nguyễn Đình Hồng (1979) [9], lần đầu tiên công bố kết quả nghiên cứu hóa thạch Răng nón và khẳng định tuổi Famen (D3fm) cho trần tích chứa quặng mangan

ở vùng Hạ Lang

Tống Duy Thanh và nnk (1986) [34], đã cho in các công trình tổng hợp kết quả nghiên cứu của nhiều nhà cổ sinh - địa tầng Việt Nam đến thời điểm đó Trong các công trình này, các phân vị địa tầng Devon sau đây đã được mô tả: Điệp Nà Ngần (D1 nn), điệp Lược Khiêu (D1 lk), điệp Nà Quản (D1-2 nq), điệp Hạ Lang

(D2gv hl) và điệp Tốc Tát (D3 fr-fm tt)

Một số đề tài và nghiên chuyền đề về sau đi theo hướng đi sâu chi tiết các mặt cắt, các phân vị địa tầng, các tập hợp hóa thạch Tính hiệu lực của các phân vị địa tầng được xem xét Hệ tầng Lũng Nậm (C1 ln) được xác lập, đánh dấu giai đoạn

trầm tích cuối cùng của chu kỳ trầm tích Devon sớm đến Carbon sớm [48] Địa tầng Devon - Carbon khu vực ngày càng được nghiên cứu chi tiết hơn Tuy nhiên, chưa

có công trình nào nghiên cứu trật tự địa tầng Devon - Carbon trong vùng dựa trên

cơ sở phân tích biến dạng và cấu trúc địa chất Đây là một trong những nhiệm vụ

mà nghiên cứu sinh đặt ra trong việc thực hiện luận án

Trong công trình tổng hợp về địa tầng Việt Nam, Vũ Khúc và Bùi Phú Mỹ (1989) [14] đã mô tả các phân vị địa tầng Paleozoi, phần liên quan đến Devon ở vùng Trùng Khánh được trích dẫn trong Bảng 3.1 Theo sơ đồ này có thể thấy, tại vùng Trùng Khánh, phần thấp của Devon thuộc về “điệp” (= hệ tầng) Bắc Bun (theo quan niệm của Hoàng Xuân Tình, 1976 [44], tương ứng khối lượng 2 “điệp” Si Ka

và Bắc Bun gộp lại) Điều này đã được Tống Duy Thanh và nnk (1986) [34] nhận xét là không phù hợp với thể thức của công tác địa tầng, phân vị gộp không được mang tên một trong 2 phân vị hợp thành Nằm trên “điệp” (= hệ tầng) Bắc Bun lần lượt là các “điệp” Bản Páp và Tốc Tát của Devon trung và thượng Cần lưu ý, hệ tầng Tốc Tát theo quan niệm của các tác giả bao gồm cả tầng đá phiến silic- lục nguyên ở bên dưới, vẫn được coi thuộc hệ tầng Bằng Ca (Bảng 1.1) [14]

Bảng 1.1 Các phân vị địa tầng Paleozoi ở Bắc Bắc Bộ

(Theo Vũ Khúc, Bùi Phú Mỹ, 1989 [14], phần liên quan đên Devon - Permi ở vùng Hạ Lang)

Carbon hạ - Permi trung Hệ tầng Bắc Sơn

Điệp Bắc Bun Cambri thượng-Ordovic Hệ tầng Thần Sa

Tống Duy Thanh và Vũ Khúc (2002) [58] đã đưa ra một sơ đồ địa tầng Paleozoi và Mesozoi mới cho khu vực Bắc Bộ Trong sơ đồ này, phần thấp nhất của Devon vùng Trùng Khánh được xếp vào loạt Sông Cầu, ứng với khối lượng của hai

hệ tầng Si Ka và Bắc Bun gộp lại Hệ tầng Lược Khiêu được dung thay cho hệ tầng Mia Lé, hệ tầng Bản Páp - thay cho hệ tầng Nà Quản (theo khái niệm mở rộng của Dương Xuân Hảo và nnk, (1980) [7], Phạm Đình Long (1973, 1979) [19, 21], Trong Devon thượng, chuyển tướng với các hệ tầng Bằng Ca và Tốc Tát tướng nước sâu là hệ tầng Bản Cỏng tướng nước nông Nằm phủ chỉnh hợp trên các hệ tầng Tốc Tát và Bản Cỏng là hệ tầng Lũng Nậm tuổi Carbon sớm (Bảng 1.2)

Công tác đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 [41] đã phát hiện nhiều hóa thạch hơn và phân chia khá chi tiết các phân vị địa chất tuy nhiên việc luận giải các môi trường thành tạo cũng như tướng trầm tích còn hạn chế

Bảng 1.2 Các phân vị địa tầng Paleozoi ở Bắc Bộ

(Theo Tống Duy Thanh, Vũ Khúc, 2002 [58], phần liên quan đến Devon và Carbon

Bắc Bun

Si Ka

1.1.2 Về cấu trúc kiến tạo

Đầu thế kỷ XX, các nhà địa chất Pháp [62, 64] đã nhận ra những biến dạng của các tấm phủ chớm dưới tên gọi các mảng địa di Những năm 1950 trở lại đây vùng nghiên cứu được nghiên cứu có hệ thống hơn đã phác họa được những nét cấu tạo lớn của khu vực Nói chung nhiều tác giả vẫn kế thừa quan điểm phân chia của các tác giả Bản đồ địa miền Bắc Việt Nam, tỷ lệ 1:500.000 [2] Trong bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 [20] các tác giả đã thể hiện đứt gãy chờm nghịch Trùng Khánh

- Nộc Cu hoàn toàn phù hợp với kết quả đo vẽ hiện nay Nhưng thực tế cho thấy các đứt gãy chờm nghịch liên quan tới hoạt động nén ép và đi theo là một hệ thống các đứt gãy chờm nghịch không đơn lẻ như các tác giả đã thể hiện Tuy nhiên việc nghiên cứu các yếu tố cấu trúc và vai trò của các chuyển động kiến tạo đối với việc lập lại trật tự địa tầng còn hạn chế Mục đích của luận văn là làm rõ những ảnh hưởng của chúng với các thành tạo địa tầng Devon - Permi trong khu vực

1.1.3 Về nghiên cứu tướng đá - cổ địa lí

Công tác nghiên cứu về tướng đá cổ địa lý ở Việt Nam nói chung còn rất hiếm Đến hiện nay mới chỉ có đề tài “Nghiên cứu cổ sinh địa tầng và tướng đá - cổ

địa lý các thành tạo trầm tích Devon thượng - Carbon hạ Bắc Việt Nam” [24] Trong công trình này các tác giả mới chỉ vạch ra những nét sơ lược về tướng đá - cổ địa lý trong giai đoạn cuối Devon - đầu Carbon Ở gần biên giới Việt Nam thuộc phần Nam Trung Hoa các nhà địa chất Trung Quốc [10, 52, 59, 60, 61] cũng đã làm sáng tỏ được nhiều vấn đề liên quan tới cổ địa lý và lịch sử phát triển địa chất khu vực này

1.1.4 Về khoáng sản

Vùng Hạ Lang phát hiện cho đến nay đã các biểu hiện khoáng sản mangan, bauxit, đồng - nickel, barit và đá vôi xây dựng Trong đó tập trung nghiên cứu và thăm dò quặng mangan

Trước năm 1945, miền Đông Cao Bằng được các nhà địa chất Pháp nghiên cứu tìm kiếm khoáng sản từ những năm 1905 nhưng tài liệu để lại rất ít Năm 1938 người Pháp đã khai thác quặng mangan ở Tốc Tát Sau đó vào những năm 1941-

1943 người Nhật khai thác quặng mangan ở đây

Từ sau năm 1954 đến nay công tác điều tra khoáng sản được nhà nước chú ý đầu tư Trong những năm 1959, 1960 Đoàn 13 cùng chuyên gia Liên Xô (cũ) đã tìm kiếm đánh giá tỷ lệ 1:10.000 mỏ Tốc Tát và tìm kiếm 1:50.000 quặng mangan miền Đông Cao Bằng Từ năm 1966 đến 1976 Đoàn 48 đã tiến hành thăm dò tỷ mỉ mỏ mangan Tốc Tát, đồng thời tìm kiếm đánh giá mangan ở Rọng Tháy, Lũng Luông, Bản Mặc, Mã Phục, Bản Khuông, Bằng Ca (Khưa Khoang), Phia Hồng (Nà Lum), Hát Pan, Nộc Cu

Từ năm 1990 đến 1994 Liên đoàn Địa chất Đông Bắc tìm kiếm đánh giá mangan khu Bản Khuông tỷ lệ 1:5000 và tìm kiếm lập sơ đồ 1:25.000 các vùng lân cận Đặc biệt vào những năm 1989 đến 1991 nhân dân địa phương đã ào ạt khai thác mangan (chủ yếu là quặng lăn và các đầu lộ vỉa) Quặng khai thác được công ty mangan Cao Bằng thu mua và chủ yếu xuất khẩu sang Trung Quốc, một số được dân khai thác tự do và bán trực tiếp qua biên giới (lượng tài nguyên khai thác không được xác định) Từ năm 2000 đến 2004 Đoàn 913 thuộc Liên đoàn Địa chất Đông Bắc tiến hành tìm kiếm đánh giá và thăm dò tại các khu Mã Phục, Lũng Riếc, Nộc Cu, Hát

Pan và Hạ lang ở tỷ lệ 1:25.000 Hầu hết các công trình nghiên cứu trên chỉ tập trung nghiên cứu quặng mangan trong đá vôi chưa chý ý nhiều đến mangan trong đá silic của các mức tầng khác nhau.

Nhóm tờ Trùng khánh tỷ lệ 1: 50.000 đã hệ thống hóa lại các điểm quặng và làm rõ các vị trí quặng hóa mangan của nhóm tờ

1.2 Đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang

Trên cơ sở lịch sử nghiên cứu địa chất của vùng thể hiện qua các công trình nghiên cứu có nhiều vấn đề địa chất được thừa nhận và làm sáng tỏ nhưng còn có những vấn đề địa chất và khoáng sản tồn tại cần xem xét đã được luận án xác định

là mục đích cần giải quyết Tác giả đã kế thừa những ưu điểm của mỗi công trình đồng thời đầu tư nghiên cứu làm rõ hoặc sáng tỏ thêm những vấn đề tồn tại và có những đóng góp mới Kết quả trong quá trình nghiên cứu tác giả khái quát sơ bộ đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang như sau:

Trầm tích Paleozoi hạ: Chỉ có hệ tầng Thần Sa có thành phần chủ yếu là

trầm tích lục nguyên xen ít carbonat chứa hoá thạch Bọ ba thuỳ Các đá ở phần dưới

có độ hạt thô hơn phần trên hệ tầng, các đá hạt mịn thường có cấu tạo phân dải và

bị ép Ở phía đông các đá của hệ tầng có diện lộ nhiều và mặt cắt đầy đủ hơn so với phần phía tây của vùng nghiên cứu

Trầm tích Paleozoi trung: Gồm 8 hệ tầng: Nà Ngần, Mia Lé, Nà Quản, Bản

Cỏng, Nà Đắng, Bằng Ca, Tốc Tát, Lũng Nậm có tuổi từ Devon sớm đến Carbon

sớm, với diện lộ chiếm khoảng 2/3 diện tích nghiên cứu Có thể nhận ra 3 phần với đặc trưng thạch học và môi trường thành tạo khác nhau:

- Phần dưới là các trầm tích lục nguyên màu tím gụ chứa hoá thạch cá cổ, thực vật, Tay cuộn thuộc hệ tầng Nà Ngần, đặc trưng cho các trầm tích á lục địa Chuyển tiếp trên các trầm tích màu đỏ là các trầm tích lục nguyên xen ít vôi tướng ven bờ của hệ tầng Mia Lé với sự có mặt phong phú của các hóa thạch bám đáy đặc

trưng là Tay cuộn: Euryspirifer tonkinensis

- Phần giữa gồm các hệ tầng Nà Quản, Bản Cỏng, Nà Đắng có tuổi từ Emsi tới đầu Frasni, chủ yếu là trầm tích carbonat Phần dưới chủ yếu đá vôi xen ít đá vôi sét, đá vôi silic, phần trên xen ít đá vôi silic và silic Trong các hệ tầng chứa rất phong phú hoá thạch đặc trưng Hệ tầng Nà Quản gồm các đá vôi xen ít vôi sét và vôi silic phân lớp không đều có màu xám đen và chứa hoá thạch San hô, Lỗ tầng có kích thước nhỏ và Vỏ nón Hệ tầng Bản Cỏng chủ yếu là đá vôi phân lớp dày đến

dạng khối màu xám trắng chứa phong phú hoá thạch Strigocephalus và Lỗ tầng có

kích thước lớn Hệ tầng Nà Đắng chủ yếu là đá vôi màu xám đen phân lớp không

đều và xen nhiều lớp silic chứa hoá thạch Strigocephalus kích thước nhỏ hơn so với

hệ tầng Bản Cỏng, song chứa phong phú hoá thạch Lỗ tầng hơn Các hệ tầng này đều khá ổn định về thành phần trầm tích, nhưng chiều dày có thay đổi theo đường phương, tuy nhiên đặc trưng thành phần trầm tích và sự có mặt chủ yếu các nhóm hoá thạch nêu trên phản ánh môi trường trầm tích nước nông là chủ yếu, riêng hệ tầng Nà Đắng còn có yếu tố trầm tích nước sâu

- Phần trên cùng gồm 3 hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát, Lũng Nậm đặc trưng là các trầm tích lục nguyên silic, đá vôi chứa mangan; chứa chủ yếu nhóm hoá thạch Răng nón điển hình cho tuổi Devon muộn - Carbon sớm đặc trưng cho trầm tích nước sâu Nhìn chung, mặt cắt các hệ tầng có trật tự địa tầng khá ổn định, đặc biệt

có những lớp đá (đá silic, đá vôi silic phân dải, vân đỏ) và chứa quặng mangan (lục nguyên silic chứa mangan trong hệ tầng Bằng Ca, Lũng Nậm, vỉa mangan trong hệ tầng Tốc Tát) rất dễ nhận biết và được coi là lớp đánh dấu để vẽ bản đồ địa chất

Tuy nhiên do ảnh hưởng của yếu tố cấu trúc kiến tạo nên mặt cắt của các trầm tích này ở phía đông nhóm tờ khá đầy đủ, còn ở phía tây chỉ quan sát thấy phần thấp của chúng

Trầm tích Paleozoi thượng: Gồm các hệ tầng Bắc Sơn và Đồng Đăng phân

bố chủ yếu phía tây và bắc của vùng nghiên cứu

Hệ tầng Bắc Sơn hoàn toàn là đá vôi hạt mịn, phân lớp dày tới dạng khối với các hoá thạch của Huệ biển, Trùng lỗ có tuổi từ Carbon sớm đến Permi giữa Hệ tầng Đồng Đăng bắt đầu là cuội kết vôi và bauxit ở đáy, phần trên là đá vôi phân lớp dày đến dạng khối, hệ tầng phủ không chỉnh hợp trên các trầm tích Devon, Carbon-Permi

Trầm tích Paleozoi thượng - Mesozoi hạ: Phân bố ở góc tây nam của diện

tích nghiên cứu gồm: Hệ tầng Bằng Giang đặc trưng là bazan màu xám xanh và hệ tầng Sông Hiến với các trầm tích lục nguyên xen đá phun trào axit và tuf của chúng

Trầm tích Kainozoi: Gồm hệ tầng Cao Bằng là trầm tích lục địa hạt thô

chứa phong phú hoá thạch động, thực vật và các trầm tích bở rời hệ Đệ tứ chứa phong phú bào tử phấn hoa phân bố rải rác ở các thung lũng sông suối trong vùng

1.2.2 Về magma

Có mặt phức hệ Cao Bằng với thành phần đặc trưng là sự phân dị từ đá siêu

mafic đến mafic, tuổi Permi muộn - Trias sớm

1.2.3.Về cấu trúc kiến tạo

Diện tích nghiên cứu nằm ở miền kiến tạo Bắc Việt Nam (Hình 1.2) Các thực thể địa chất trong phạm vi vùng Hạ Lang nói chung có mối quan hệ rất phức tạp gây ra bởi các hoạt động uốn nếp và đứt gãy lặp lại nhiều lần Sự biến dạng không chỉ tác động tới các đá có tuổi cổ mà còn tác động tới hầu hết các đá có trong vùng với quy

mô và cường độ khác nhau

Theo sự phân chia ranh giới các đới tướng cấu trúc của các nghiên cứu trước đây [2, 46], vùng nghiên cứu nằm trọn vẹn trong diện tích của đới Hạ Lang Kết quả nghiên cứu đến nay cho thấy khu vực nghiên cứu được thể hiện trên 14 phân vị địa tầng; một phức hệ magma có tuổi trước Đệ tứ và 4 phân vị địa tầng có tuổi Đệ tứ

Các phân vị địa chất nêu trên có thành phần và tuổi, quy mô phân bố khác nhau đồng thời bị biến dạng kiến tạo phức tạp nhưng nhìn chung đều phân bố tương đối rộng rãi, trải rộng trên những diện tích lớn Mặt khác, các đá già nhất trong khu vực nghiên cứu (hệ tầng Thần Sa) thường lộ ra dưới dạng các vòm phức nếp lồi hình thành bởi sự giao thoa giữa các thế hệ nếp uốn khác nhau Do sự phân bố của các vòm này ở cả phần tây và đông của diện tích vùng Hạ Lang và chúng thường cách nhau bởi các phức nếp lõm lớn nên có thể nhận định phần móng của vùng nghiên cứu là các đá của hệ tầng Thần Sa, sự xuất lộ của chúng chỉ là tác động của các quá trình biến dạng của cả đá móng và lớp phủ [4]

8 7

§G S¤NG HåNG

Hµ Néi

Hình 1.2 Sơ đồ vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu

(Theo tài liệu của Trần Văn Trị và Nguyền Xuân Tùng 1992 [49], không tỷ lệ)

Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy các cấu tạo uốn nếp đặc biệt các uốn nếp đảo và các cấu tạo phá huỷ Lần đầu tiên tìm ra bằng chứng chứng minh đá vôi

hệ tầng Bắc Sơn có quan hệ là đứt gãy chờm nghịch trên đá bazan của hệ tầng Bằng Giang như Bourret R đã nêu năm 1922 [62] Trong vùng có nhiều uốn nếp và đứt gãy phát triển qua nhiều thế hệ

1.2.4.Về khoáng sản

Đối với mangan là khoáng sản quan trọng cho phát triển công nghiệp, luận

án đã làm rõ được 3 mức địa tầng chứa quặng mangan có tuổi từ Frasni đến Tournais tương ứng với các hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát, Lũng Nậm; đồng thời các đặc điểm cấu trúc của các vùng quặng đã được khái quát hoá Quặng mangan trong

đá lục nguyên silic hệ tầng Bằng Ca và Lũng Nậm, khi phong hoá có thể được làm giàu mangan tạo ra những vị trí có điều kiện khai thác khá thuận lợi như Bản Mặc, bản Khả Mong Các cấu trúc nếp lõm thường là nơi bảo tồn quặng mangan trong

vùng [41]

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp luận

Các phương pháp nghiên cứu địa chất nói chung và địa tầng nói riêng ngày càng có nhiều và đa dạng Việc nghiên cứu và phân chia các thành tạo trầm tích trên một mặt cắt là xác nhận thành phần thạch học và theo dõi trật tự của các lớp đá, mối quan hệ giữa các lớp đá, các ranh giới nguyên thủy hay ranh giới kiến tạo… từ đá làm cơ sở để xây dựng lại trình tự địa tầng qua mặt cắt đó Ở một vùng rộng lớn hơn ứng với một bồn trầm tích cổ hoặc một phần của bồn đó, đòi hỏi phải có nhiều mặt cắt cắt qua toàn bộ diện lộ của các tầng trầm tích làm cơ sở từ đó có thể đối sánh lập lại trật tự địa tầng của toàn vùng nghiên cứu

Công tác nghiên cứu địa tầng trong các mặt cắt bắt đầu là đặc điểm thạch học Tiếp theo là cần xem xét đến yếu tố cấu trúc, kiến tạo, màu sắc, tính phân lớp

và thế nằm của loại đá đó Ngoài ra còn chú ý đến các biến đổi thứ sinh, các vật chất và các hóa thạch chứa trong đá Ở một vùng có tầng thạch học có đặc điểm đặc trưng có thể phân biệt với các trầm tích sát kề và có độ dày không lớn và phân bố rộng, nằm ở một mức tầng nhất định thì có thể sử dụng làm tầng đánh dấu

Mỗi loại đá khác nhau có đặc trưng về thành phần hóa học, địa vật lý khác nhau Các loại đá được thành tạo trong một số môi trường khác nhau có thể cho người nghiên cứu nhận biết qua thành phần hóa học của chúng

Đo xạ đường bộ trên các mặt cắt chi tiết qua các tầng đá khác nhau phản ánh khá tốt đặc điểm của tầng đá đó, đặc biệt khi ranh giới các tập đá là đứt gãy được phả ánh bằng sự tăng cao của cường độ phóng xạ Đo tham số các mẫu đá thu thập

từ các mặt cắt chi tiết nhằm mục đích phân chia chi tiết các hệ tầng hiện cùng đang

là một phương pháp hỗ trợ đắc lực cho nghiên cứu địa tầng Trên các mẫu đá đo các tham số mật độ, từ tính, bức xạ tổng riêng biệt

Các hóa thạch không những phản ánh môi trường sống mà còn để xác định tuổi cho các tầng đá nên việc thu thập và phân tích hóa thạch là rất quan trọng cho công tác nghiên cứu địa tầng

Ở những vùng đá có tuổi địa chất cổ và trải qua quá trình hoạt động kiến tạo mạnh mẽ thì trật tự nguyên thủy của chúng bị đảo lộn, chiều dày ở một số nơi tăng lên đáng kể nhưng một số nơi lại bị cắt xén mất đi khối lượng khá lớn Những hoạt động kiến tạo để lại các dấu vết như các nếp uốn, các đới dăm kết, các đới minolit, các ban tinh bị cà nát…Việc thu thập tài liệu và phân tích các yếu tố kiến tạo nêu trên là cơ sở lập lại trật tự các lớp đá theo mỗi mặt cắt và từ đó là cơ sở để đối sánh địa tầng trong vùng nghiên cứu Đây là yêu cấu gắn liền với công tác đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau Nhận thức đúng về ảnh hưởng của các yếu tố kiến tạo sẽ hạn chế sự phân chia các phân vị địa tầng sai lệch do tách rời việc liên kết nghiên cứu địa tầng và kiến tạo

Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý là sự phản ánh điều kiện và môi trường thành tạo

đá trong một khoảng thời gian nhất định Những yếu tố cấu thành lên đá như thành phần thạch học, thành phần cổ sinh, tính phân lớp, thành phần hóa học… phản ánh môi trường thành tạo chúng Do vậy cơ sở để luận giải và thành lập sơ đồ tướng đá -

cổ địa lý phải được xây dựng trên cơ sở tổng hợp các tài liệu thu thập từ thực địa với các kết quả phân tích sử lý trong phòng Đồng thời trên sơ đồ đó còn thể hiện được ranh giới giữa vùng xâm thực và vùng lắng đọng trầm tích cũng như hướng vận chuyển của vật liệu trầm tích, đặc điểm tướng đá và quy luật phân bố trong bồn trầm tích đó

2.2.Các phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành các mục đích của luận án các phương pháp nghiên cứu đã được nghiên cứu sinh sử dụng nhóm các phương pháp nghiên cứu về địa tầng, nhóm các phương pháp nghiên cứu về kiến tạo và nhóm các phương pháp nghiên cứu về tướng đá - cổ địa lý

2.2.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu địa tầng

- Phương pháp lộ trình thực địa: Đây là phương pháp chủ đạo của các

công trình nghiên cứu địa chất nói chung và trong nghiên cứu địa tầng [43] nói riêng nhằm thu thập các loại tài liệu thực tế Các lộ trình được bố trí vuông góc với phương cấu trúc và sử dụng ảnh hàng không hỗ trợ cho việc phân định các thành tạo

địa chất Trong công tác này nhiệm vụ trọng tâm là xác định được trình tự và quan

hệ địa tầng, thành phần và cấu tạo của các đá Việc phân định và theo dõi sự phân

bố của thành phần thạch học các phân vị địa tầng, các tầng đánh dấu được chú trọng Công tác này cần được xác định sự có mặt của khoáng sản mangan trong khoảng địa tầng Devon muộn - Carbon sớm

Tại các vết lộ tiến hành thu thập đầy đủ và có hệ thống các loại đá có thành phần khác nhau, các di tích hoá thạch nhằm xác định tuổi và điều kiện cổ địa lý hình thành các phân vị địa tầng, thu thập mẫu để nghiên cứu thành phần vật chất (hạt vụn, xi măng gắn kết…), mẫu để phân tích nguyên tố vi lượng nhằm tìm hiểu điều kiện, hoàn cảnh cổ môi trường thành tạo trầm tích Mẫu để phân tích thành phần hóc học quặng mangan

- Phương pháp đo vẽ mặt cắt địa chất chi tiết: Đo vẽ mặt cắt địa chất được

tiến hành sau khi đã có hành trình đo vẽ diện tích, trên cơ sở đó chọn ra các mặt cắt

có thành phần đặc trưng nhất về thạch học cho các phân vị địa tầng, có đá gốc lộ tốt Việc đo vẽ này nhằm nghiên cứu chi tiết các tập thạch học khác nhau của các phân

vị địa tầng Khi tiến hành phải dùng địa bàn và thước dây đo vẽ theo mặt cắt, mô tả chi tiết tất cả các đá gặp trong từng thước dây Các loại mẫu được lấy theo quy định: mẫu thạch học lấy mỗi khi có loại đá khác xuất hiện, trường hợp thành phần thạch học tương đối ổn định thì lấy mẫu theo khoảng cách xác định: khoảng 10m lấy 1 mẫu Các loại mẫu cần lấy để nghiên cứu địa tầng theo truyền thống là mẫu thạch học (mẫu cục để lưu giữ kèm mẫu nhỏ để làm lát mỏng) Thu thập thêm các loại mẫu nghiên cứu định lượng (thành phần hoá học, nguyên tố hiếm) nhằm phân chia các phân vị địa tầng có cơ sở hơn Mẫu hoá thạch lớn nếu có phải thu thập cẩn thận, chọn những mẫu tốt và đa dạng Trong các trầm tích carbonat có thể thu thập mẫu vi cổ sinh (để gia công Trùng lỗ, Răng nón v.v.) Trong việc đo vẽ chi tiết cần chính xác vị trị của các vỉa quặng mangan làm cơ sở xác định các mức tầng chứa loại khoáng sản này

- Phương pháp đo xạ mặt cắt: Được tiến hành cùng với quá trình đo vẽ mặt

cắt chi tiết với mật độ đo 10m/1 điểm đo, tại mỗi điểm đo 3 lần và lấy giá trị trung

bình của 3 lần đo đó Cường độ phóng xạ phản ánh đặc tính của mỗi loại đá và cũng thể hiện phần nào các yếu tố cấu trúc như đứt gãy Đây cũng là một phương pháp hỗ trợ tốt nhằm phân chia chi tiết các tập thạch học

-Phương pháp gia công và phân tích cổ sinh: Đây là phương pháp quan

trọng được sử dụng để xác định tuổi cho các thành tạo trầm tích Đối với các hoá thạch lớn, việc gia công đơn giản hơn, chủ yếu chọn lựa hoá thạch, phân loại sơ bộ theo các cấp phân loại lớn lớn rồi gửi tới các chuyên gia phân tích

Đối với các mẫu Trùng lỗ, San hô và Lỗ tầng v.v cho làm lát mỏng định hướng rồi gửi các chuyên gia phân tích Các mẫu phân tích Răng nón cần gửi đến các nhà chuyên môn để gia công với axit acetic rồi phân tích dưới kính hiển vi

Việc thu thập mẫu để gia công phân tích cổ sinh đã được định hướng từ khi làm việc ngoài thực địa, vì mỗi mức địa tầng và mỗi loại đá có thể chứa một số loại hoá thạch nhất định

- Phương pháp phân tích hoá học: Phương pháp này nhằm xác định hàm

lượng các nguyên tố hoá học trong đá, giúp cho việc phân chia các hệ tầng có cơ sở hơn Khoảng địa tầng nghiên cứu chủ yếu gồm các thành tạo carbonat nên phương pháp phân tích được sử dụng là phân tích hoá nhóm Để hỗ trợ cho phương pháp hoá, học viên đã sử dụng thêm phương pháp phân tích plasma nhằm phát hiện các nguyên tố hiếm, nguyên tố vết, khắc hoạ đặc trưng về thành phần hoá học của đá, góp phần luận giải điều kiện thành tạo của các đá

- Phương pháp đo tham số vật lý của đá: Được tiến hành đo trong phòng

trên mẫu đá được lấy theo mặt cắt chi tiết nhằm xác định các tham số địa vật lý đặc trưng của đá góp phần phân chia chi tiết các tập đá, các hệ tầng Các tham số được

đo là mật độ ( = g/cm3), độ từ cảm (), độ từ dư (Jn), và bức xạ tổng (In)

- Phương pháp phân tích lát mỏng: Phương pháp này gồm có hai cấp độ:

+ Phân tích lát mỏng sơ bộ: nhằm xác định sơ bộ tên đá, thành phần (%) của

các khoáng vật Đồng thời xác định cấu tạo và kiến trúc của đá, xác định các đặc điểm biến đổi của đá

+ Phân tích lát mỏng chi tiết: chủ yếu tiến hành trên các mẫu đã được phân

tích sơ bộ Đây là những mẫu lựa chọn điển hình cho một loại đá, sẽ tiến hành xác định đo đạc chi tiết tỉ lệ % các khoáng vật có mặt trong đá

- Phương pháp dựng lát cắt địa chất và cột địa tầng: Phương pháp này

nhằm lập lại trật tự của các đá theo các mặt cắt đã được đo vẽ ngoài thực địa Trước hết trên cơ sở các tham số đã được đo đạc chi tiết cần dựng một bình đồ thể hiện biến đổi địa tầng theo đường lộ trình mặt cắt, trên đó ghi lại tất cả các thông tin đã thu thập được Chọn đường cắt vuông góc (hoặc gần vuông góc) với đường phương của tầng đá và đặt sát nhất có thể được với đường lộ trình mặt cắt, khi đó đường cắt

có thể ở dạng gấp khúc Dựng đường địa hình theo đường cắt và thể hiện các lớp đá lên đó, nhất thiết phải hiệu chỉnh góc dốc của các lớp đá Trên mặt cắt cũng thể hiện các tập, các hệ lớp với các thành phần thạch học đặc trưng Các quan hệ địa chất đã quan sát được tại thực địa cũng được thể hiện rừ ràng trên mặt cắt Sau cựng, căn cứ vào mặt cắt địa chất, tiến hành xây dựng cột địa tầng, thể hiện trình tự thành tạo và quan hệ địa tầng giữa các trầm tích gặp trong mặt cắt

Đối sánh các cột địa tầng trong vùng nghiên cứu sẽ cho thấy rõ đặc tính của các phân vị địa tầng, sự phân bố của chúng trong không gian và thời gian, sự thay đổi bề dày, thành phần vật chất, đặc biệt là sự phân bố của các vỉa quặng mangan

Trên cơ sở nghiên cứu các mặt cắt địa chất khác nhau ta có thể nối được các tập đánh dấu làm cơ sở xác định tính liên tục của các phân vị địa tầng

2.2.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo

- Phương pháp nghiên cứu ngoài trời: Phương pháp này được tiến hành

bằng các lộ trình riêng biệt hoặc kết hợp với các lộ trình nghên cứu địa tầng Đây là phương pháp rất quan trọng để nhận biết được các biểu hiện của biến dạng dẻo, biến dạng dòn nhằm khoanh định các đới biến dạng, các yếu tố biến dạng, các mặt trượt, các thế hệ phân phiến, uốn nếp [53] làm cơ sở để luận giải quan hệ của các lớp đá

từ đó có thể lập lại đúng đắn các mối quan hệ giữa các thể địa chất và lập lại trình tự của các tập đá trong vết lộ cũng như toàn khu vực nghiên cứu Đồng thời tại các vết

lộ nghiên cứu cần xác định được hướng dịch chuyển của các khối đá cùng như các

cánh của đứt gãy để xác định các thế hệ đứt gãy, ghi nhận các uốn nếp đoán Trong quá trình nghiên cứu thực địa cần lấy các mẫu nghiên cứu vi cấu tạo nhằm xác định hướng dịch chuyển của các chuyển động kiến tạo

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp này được tiến hành

trên cơ sở tổng hợp phân tích đặc điểm phân bố của các tập đá, các phân vị địa chất, các đới biến dạng dẻo, dòn, thế nằm của đá để thể hiện các đứt gãy, uốn nếp trên bản đồ địa chất khu vực, giúp cho việc xác định sự tồn tại của các tầng, lớp đá đánh dấu từ đó xác định được quan hệ chồng lấn giữa các yếu tố biến dạng nhằm luận giải cho lịch sử phát triển địa chất khu vực Có thể dựa vào việc phân tích các lát mỏng vi cấu tạo để xác định rõ hướng chuyển động của các khối địa chất ở những

vị trí không rõ ràng ngoài thực tế Trên các cơ sở thu thập được nhằm mục đích phân tách các thế hệ đứt gãy, uốn nếp để thành lập sơ đồ cấu trúc của vùng nghiên cứu

2.2.3 Nhóm các phương pháp nghiên cứu tướng đá - cổ địa lý

- Phương pháp lộ trình thực địa: Đối với phương pháp này bước đầu cần lựa

chọn tỷ lệ bản đồ (sơ đồ) thể hiện Trong luận án này NCS lựa chọn tỷ lệ 1:200.000

để lập sơ đồ tướng đá cổ địa lý Tiếp theo là NCS lựa chọn khoảng địa tầng thể hiện

là các trầm tích tuổi Devon Trên các cơ sở lựa chọn trên phương pháp lộ trình thu thập tài liệu địa chất thực địa được tiến hành cùng với các lộ trình địa chất nhằm làm rõ diện phân bố của các loại đá có thành phần trầm tích khác nhau, tính chất cấu tạo, tính phân lớp Thu thập và xác định vị trí phân bố và đặc điểm của các loại hóa thạch bám đáy, các loại hóa thạch trôi nổi Tiến hành lấy các loại mẫu nhằm phân tích đặc tính định tính, định lượng của các đá Các thu thập ngoài thực địa và mẫu lấy được mô tả chi tiết

- Phương pháp phân tích tướng đá: Phương pháp này tiến hành ngay từ khi

thi công thực địa thu thập mô tả đặc điểm của các lớp trầm tích đặc trưng cho các môi trường thành tạo Ở trong phòng thể hiện, xử lý và biểu diễn các thông tin thu thập được lên bản đồ đã lựa chọn tỷ lệ trên cơ sở xác định tên đá bằng phân tích lát mỏng thạch học; Làm rõ đặc điểm các vật liệu trầm tích đặc điểm hạt vụn trong đá

Phương pháp phân tích thành phần hóa học của đá để xác định các yếu tố liên quan tới môi trương thành tạo của chúng Phương pháp phân tích các loại hóa thạch chứa trong đá cũng làm cơ sở tổng hợp luận giải môi trường thành tạo của các loại đá trong vùng nghiên cứu [25]

- Phương pháp thành lập bản đồ (Sơ đồ) tướng đá - cổ địa lý: Đây là phương

trong phòng cần tiến hành từng bước nội suy và ngoại suy theo các nguồn tài liệu đã thu thập được Nguồn tài liệu này cần thu thập cần chi tiết và đầy đủ Biểu diễn các thông tin cổ địa lý - tướng đá lên bản đồ nền (ranh giới giữa các tướng trầm tích, ranh giới vùng xâm thực và vùng trầm tích, hướng vận chuyển trầm tích v.v ) Để thành lập bản đồ (Sơ đồ) tướng đá cổ địa lý cần tiến hành tiến hành theo các bước sau:

1- Khoanh ranh giới các tướng và phức hệ trầm tích

2- Xác định ranh giới vùng xâm thực và vùng trầm tích

3 - Xác định đường bờ cổ và hướng dòng bồi tích trong bể Vẽ dòng hướng vận chuyển trầm tích từ vùng xâm thực đến vùng lắng đọng

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỨT GÃY, UỐN NẾP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG TỚI CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH VÙNG HẠ LANG 3.1 Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp

3.2.1 Đặc điểm đứt gãy

Khái quát chung: Vùng nghiên cứu nằm ở phía đông bắc đứt gãy Cao Bằng -

Lộc Bình thuộc đới cấu trúc Hạ Lang do Đovjikov A.E xác lập (1965) [2] Đây là một vùng có đặc điểm cấu trúc và địa chất khá gần gũi với khối lục địa Nam Trung Hoa Với các tài liệu thu thập được cho thấy rằng vùng Hạ Lang phát triển rất phong phú, các đứt gãy chúng phát triển theo 4 phương đông bắc - tây nam, tây bắc

- đông nam, á kinh tuyến, á vĩ tuyến nhưng chủ yếu là phương đông bắc - tây nam

và tây bắc - đông nam (Hình 3.1) Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy các hệ thống đứt gãy trên chủ yếu được sinh thành trong 3 thế hệ chính, thế hệ sau cắt qua thế hệ trước Dọc theo các đứt gãy là các đới biến dạng dẻo, dòn dẻo, dòn (Ảnh 3.1, 3.2, 3.3) Các đứt gãy sớm thường sinh ra đới biến dạng dẻo Theo đặc điểm động học của các đứt gãy trong vùng có thể chia ra:

- Đứt gãy chờm nghịch là các đứt gãy sớm chủ yếu sinh ở thế hệ thứ nhất và thứ 2 Chúng có chiều dài 4-30km, thường bị biến dạng bởi các hoạt động đứt gãy

và uốn nếp sau khi chúng hình thành nên phương phát triển đo được hiện nay không theo một phương nhất định (Hình 3.1), ở phía đông của khu vực chủ yếu phát triển theo phương đông bắc - tây nam, phần trung tâm chủ yếu phía á vĩ tuyến, phía tây chủ yếu có phương tây bắc - đông nam

- Các đứt gãy thuận dịch bằng trái gồm 2 đứt gãy: Sông Bắc Võng (F3.6) và Sông Quây Sơn (F3.8), có mặt trượt nghiêng về tây nam

- Các số đứt gãy trượt bằng trái và phải: một số đứt phát triển chủ yếu theo

phương tây bắc - đông nam như đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên là đứt gãy lớn và là đứt gãy trượt bằng trái và phải Một số đứt gãy trượt bằng phải phương á kinh tuyến dài 12-14km như đứt gãy Trà Lĩnh - Mã Phục và á vĩ tuyến như đứt gãy Phúc Sen - Quảng Uyên Dọc theo các đứt gãy phát triển các đới dập vỡ kèm theo các mặt trượt (Ảnh 3.4, 3.5)

Đặc điểm một số đứt gãy

Đứt gãy Sông Bắc Võng (F3.6): Phát triển theo phương tây bắc - đông nam, có

chiều dài khoảng 30km Đới biến dạng phát triển trong đá vôi rộng tới trên 40m tạo nên dăm kết vôi (TK.1833) hoặc các đá lục nguyên bị cà nát vò nhàu (TK.6513) Theo Phạm Đình Long, 1974 đây là đứt gãy thuận có hướng cắm về tây nam với góc dốc 70-80o Tại vùng An Lạc đã xác định được hoạt động dịch bằng trái khoảng 500m của đứt gãy này (TK.1904, TK.1905) Dọc theo 2 bên của đứt gãy này xuất hiện khá nhiều các đá mạch chưa rõ tuổi, thế nằm của đá ở hai bên có phương khác nhau (Hình 3.1)

Đứt gãy trượt bằng phải Phúc Sen - Quảng Uyên (F3.10): Phát triển chủ yếu

theo phương á vĩ tuyến có chiều dài khoảng 14km, cắt qua các trầm tích của hệ tầng Bắc Sơn, Bản Cỏng, Bằng Ca, Nà Quản, Nà đắng, Nà Ngần, Mia Lé, Thần Sa Ở Phúc Sen đứt gãy cắt qua đá vôi của hệ tầng Bắc Sơn tạo các mặt trượt cắt chéo nhau đã xác định được tính chất dịch bằng phải của đứt gãy này (TK.6506) Ở phía đông Quảng Uyên đứt gãy cắt qua đá vôi hệ tầng Bản Cỏng có phương vĩ tuyến tạo đới dăm kết chạy dọc đường ô tô khoảng 50m (TK.6510)

Ảnh 3.1 Một phần của đới trượt của đứt gãy chờm nghịch nằm gần ranh giới giữa các đá phiến và quaczit thuộc hệ tầng Thần Sa và đá thuộc hệ tầng Nà Ngần tại điểm khảo sát TK.6514, vùng Hạ Lang

Ảnh Trần Thanh Hải

Đứt gãy chờm nghịch Trùng Khánh - Nộc Cu (F1.8): Đứt gãy có phương á vĩ

tuyến khoảng 9km sau chuyển sang đông bắc tây nam khoảng 6km Đứt gãy cắt qua các trầm tích của hệ tầng Nà Quản, Nà Đắng, Bằng Ca, Tốc Tát, Lũng Nậm Ở cánh treo các đá của Bản Cỏng và Nà Đắng, Tốc Tát trượt chờm lên đá phiến sét silic của

hệ tầng Bằng Ca, Lũng Nậm, đá bị xiết ép tạo milonit, các hoá thạch Lỗ tầng bị kéo dài và ép dẹt, các đá phiến sét silic ở cánh nằm bị uốn nếp mạnh mẽ với góc liên

Ảnh 3.4 Mặt trượt của đứt gãy dịch bằng thế hệ thứ 3, tại điểm khảo sát TK.6536, phía bắc thị xã Cao Bằng

Ảnh Trần Thanh Hải

Ảnh 3.5 Một

hệ thống các mặt trượt thẳng đứng song song nhau của một đới đứt gãy dịch bằng phương đông-tây thế hệ 3, tại

TK.6510, vùng Quốc Phong

Ảnh Trần Thanh Hải