Bài giảng môn địa chất lịch sử

Xác định được tuổi của đá Việc xác định tuổi của đá là một trong những nhiệm vụ chủ yếu bởi vì chỉ có thể nghiêncứu lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất trên cơ sở đã lập lại được sự h

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ

BÀI 1: MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ CỦA ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ

1.1. Mục đích, nhiệm vụ của địa sử học

1.1.1.Mục đích

Địa chất lịch sử lập lại toàn bộ lịch sử phát triển của Trái Đất về mọi phương diện kiến tạo,

cổ sinh vật và cổ địa lí, giải thích và rút ra những qui luật phát triển của Trái Đất cũng như

1.1.2.1. Xác định được tuổi của đá

Việc xác định tuổi của đá là một trong những nhiệm vụ chủ yếu bởi vì chỉ có thể nghiêncứu lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất trên cơ sở đã lập lại được sự hình thành một cáchliên tục các loại đá, phân biệt được tuổi của đá.Trước tiên chúng ta phải xác định được tuổicủa đá trầm tích và trình tự sắp xếp các lớp đá trầm tích.Từ các tầng đá trầm tích chúng ta cóthể xác định được tuổi của đá magma và biến chất liên quan Xác định tuổi của đá bằng haicách: cách 1 xác định tuổi tương đối dựa vào di tích hóa thạch trong đá, cách 2 xác định tuổituyệt đối của đá bằng phương pháp phóng xạ

1.1.2.2. Lập lại những điều kiện cổ địa lí tự nhiên trong quá khứ

Đây là nhiệm vụ tương đối khó khăn của Địa chất lịch sử bởi vì trong quá trình thực hiệnnhiệm vụ này, nhà Địa chất lịch sử phải lập lại được những điều kiện cổ địa lý như cổ địamạo, cổ khí hậu – thủy văn, thành phần cổ sinh vật cổ từ qua các thời kỳ địa chất xa xưa(các đại, kỉ) Kết quả nghiên cứu phải được thể hiện trên các bản đồ cổ địa lý, địa chất lịch

sử phải sử dụng các kết quả nghiên cứu của nham trướng học, nghĩa là Địa chất lịch sửnghiên cứu lập lại các hoàn cảnh cổ địa lí theo các đá và hóa thạch Xác định được hoàncảnh tự nhiên trên vỏ trái đất trong các giai đoạn lịch sử khác nhau.Thông qua việc nghiêncứu điều kiện hình thành các đá trầm tích, thành phần của đá, qui luật phân bố… để xác lậplại sự phân bố trên biển và lục địa

1.1.2.3. Lập lại vận động kiến tạo và lịch sử phát triển của cấu trúc lớp vỏ Trái Đất

Thực hiện nhiệm vụ này thuộc bộ môn địa kiến tạo lịch sử, một ngành của khoa học địachất lịch sử bởi vì các đá trầm tích trong quá trình tạo thành được sắp xếp thành từng lớp,từng tầng theo tuổi từ già đến trẻ hơn, nhưng do vận động kiến tạo gây ra làm cho những lớp

đá trầm tích đó bị phá hủy, vò nhàu, uốn nếp hoặc bị đứt gãy Vì vậy, các nhà địa kiến tạolịch sử phải sử dụng phương pháp hiện tại quan sát địa hình các dạng phá hủy thế nằm banđầu của chúng Trước đâu các nhà địa kiến tạo lịch sử thường dựa trên cơ sở khoa học củathuyết địa máng đã giúp cho các nhà Địa chất lịch sử lập lại vận động kiến tạo và lịch sử

phát triển cấu trúc vỏ Trái Đất một cách khoa học hơn, có tính chất thuyết phục hơn theoquan điểm động Xác định những giai đoạn phát triển của vỏ trái đất.Muốn vậy, địa chất lịch

sử phải tổng kết tài liệu địa chất các khu vực trên địa cầu trong nhiều giai đoạn khác nhau

1.1.2.4. Lập lại cấu tạo và rút ra những qui luật phát triển của lớp vỏ Trái Đất

Đây là một trong những nhiệm vụ quan trọng và khó khắn của địa chất lịch sử Thực hiệnnhiệm vụ này đòi hỏi có sự giúp đỡ phối hợp của các ngành khoa học khác nhau như địachất khu vực, địa vật lí, địa kiến tạo, cổ từ học, địa tầng học và các ngành khác cung cấp tưliệu cơ sở khoa học cho Địa chất lịch sử Vì vậy, Địa chất lịch sử phải xác lập các giai đoạnphát triển của lớp vỏ Trái Đất, lịch sử và qui luật hình thành các cấu trúc của nó

1.2. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học khác

1.2.1.Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với Sinh vật học

Sinh vật học giúp cho Địa chất lịch sử phục hồi lại lịch sử phát triển và tiến hóa của giớisinh vật Đặc biệt Địa chất lịch sử có mối quan hệ mật thiết với cổ sinh vật, bởi vì cổ sinhvật là ngành khoa học nghiên cứu các di tích động vật và thực vật bị chôn vùi trong các trầmtích dưới dạng hóa thạch Nghiên cứu các di tích sinh vật cổ sẽ giúp cho việc lập lại lịch sửphát triển thế giới hữu cơ và trên cơ sở đó xác định được tuổi của các lớp đá.Hóa thạch lànhững dấu vết hoặc chứng tích còn sót lại của các loài động vật và thực vật đã từng có mặttrong thiên nhiên Chúng có kích thước từ những bộ xương khổng lồ của loài khủng longcho đến những loài động vật thực vật bé nhỏ phải nhìn qua kính hiển vi mới thấy Hầu hếthóa thạch được hình thành từ những phần cứng của động thực vật như vỏ bọc, xương cốt,răng hoặc thân gỗ, có thể chúng vẫn giữ nguyên dạng của nguyên mẫu hoặc có thể đã bịthay thế bởi khoáng vật Ngoài ra các con vật hoặc cây con còn được bảo quản trong hắc ín,than bùn, băng và trong hổ phách, các quả trứng, vết chân và dấu vết đào bới

1.2.2.Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học tự nhiên

Các ngành khoa học vật lí học, toán học, hóa học nghiên cứu về hình dạng cấu trúc, thànhphần trạng thái vật chất, cấu tạo vỏ Trái Đất và những thay đổi của chúng trong các thờigian địa chất khác nhau Địa hóa học nghiên cứu về sự xuất hiện, di chuyển và qui luật phân

bố của các nguyên tố hóa học trong lòng đất và trên bề mặt Trái Đất Các kết quả nghiêncứu của các ngành khoa học tự nhiên sẽ là những cơ sở khoa học quan trọng giúp cho Địachất lịch sử

1.2.3.Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với khoa học Địa Lí

Địa chất lịch sử có mối quan hệ chặt chẽ với khoa học địa lí, bởi vì Địa chất lịch sử sửdụng nhiều tài liệu, kết quả nghiên cứu và cả phương pháp học, hải dương học, băng hà học,địa mạo học… Nhờ sử dụng các kiến thức của các ngành này và dùng nguyên lí hiện tại vớicác nguyên tắc “hiện tại là chìa khóa để hiểu quá khứ” cho phép Địa chất lịch sử lặp lạiđược các điều kiện cổ địa lí về địa hình lục địa và đại dương, cổ khí hậu ở các thời gian địachất xa xưa Địa chất lịch sử còn có mối quan hệ đặc biệt với bản đồ học, bởi vì bản đồ cổđịa lí có ý nghĩa quan trọng với Địa chất lịch sử Các bản đồ cổ địa lí thể hiện hoàn toànhoàn cảnh địa lí tự nhiên của từng thời gian địa chất, tùy thuộc vào mức độ chi tiết của bản

đồ mà giúp cho Địa chất lịch sử khái quát về bề mặt Trái Đất và rút ra những kết luận về quátrình lịch sử cũng như việc chuẩn đoán sự phân bố khoáng sản có ích Mặt khác địa lí học

cũng sử dụng các tài liệu học, các kết quả nghiên cứu của Địa chất lịch sử.Bởi vì các nhà địa

lí không thể giải thích được nguồn gốc sự hình thành của một dạng địa hình, hình thái củamột mạng lưới thủy văn nào đó nếu không có kiến thức về lịch sử địa chất

1.2.4.Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học Địa chất

Địa chất lịch sử là một ngành khao học bộ phận của địa chất học, vì vậy nó phải có mốiquan hệ chặt chẽ với tất các các ngành khoa học địa chất Trước hết, Địa chất lịch sử có mốiquan hệ với ngành khoa học địa chất nghiên cứu về thành phần vật chất của Trái Đất nhưthạch học, khoáng vật học, tinh thể học, địa hóa học…Kế đến Địa chất lịch sử còn sử dụngnhiều tài liệu của các ngành nghiên cứu về các quá trình khácnhau xảy ra trong lòng sâu bêntrong của Trái Đất cũng như trên bề mặt như kiến tạo học, hỏa sơn học, đại chấn học, địamạo học, địa vật lí, địa chất thủy văn, địa chất công trình, địa tầng học

Nhìn chung trong các ngành khoa học địa chất thì Địa chất lịch sử gắn bó chặt chẽ hơn cảvới địa tầng học, cổ sinh học, địa mạo học

Bài 2: C ÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT LỊCH

SỬ

2.1. Nhóm các phương pháp xác định tuổi của đá

2.1.1. Các phương pháp tính tuổi tương đối của đá

Trước khi các nhà địa chất biết cách xác định tuổi tuyệt đối, họ đã khám phá ra trong lịch

sử Trái Đất có các sự kiện hình thành trong khoảng thời gian địa chất rất dài.Việc sắp xếpcác sự kiện này theo trật tự niêm đại dẫn đến việc chia nhỏ thời gian thành tạo chúng trên cơ

sở dựa vào mối quan hệ giữa chúng và sử dụng một số tên đặt cho thời gian tương đối dài.Tên các kỉ là các thuật ngữ được các nhà địa chất sử dụng để chỉ những đơn vị nhất định củatuổi tương đối Tuổi tương đối được xác định bằng các vị trí tương đối của các đá trầmtích.Nên nhớ rằng, một lớp đá trầm tích nhất định đại diện cho một khoảng thời gian để chocác đá trầm tích nguyên thủy tích tụ Thông qua việc sắp xếp các đá trầm tích khác nhautheo một loạt trình tự thời gian, chúng ta đang sắp xếp các đơn vị thời gian theo đúng trật tựcủa chúng

Phương pháp tính tuổi tương đối không xác định được tuổi chính xác của lớp đất đá,nhưng chúng cho biết tuổi của lớp đá này già hơn hoặc trẻ hơn đá khác Dựa trên cơ sởnghiên cứu về thành phần, thế nằm, hóa thạch, đặc điểm của sự phân lớp đất đá…người taxây dựng nhiều phương pháp tương đối khác nhau

2.1.1.1. Phương pháp địa tầng

Cơ sở của phương pháp này là dựa trên mối liên quan giữa các lớp đá trầm tích sắp xếptheo qui luật, lớp nằm dưới già hơn lớp nằm trên Yếu tố cơ bản của phương pháp địa tầng làlớp đá.Lớp đá là tên gọi của một loại đá gần đồng nhất về mặt giới hạn, có diện tích phân bốtương đối rộng và có độ dày khác nhau.Trong mỗi lớp có ba yếu tố, mặt dưới là tường, mặttrên là mái và bề dày của lớp.Bề mặt của lớp thường ít khi song song với nhau.Mỗi lớp gồmmột loại đá có thành phần thạch học tương đối đồng nhất, nhưng cũng có thể gặp trong mộtloại đá có nhiều lớp khác nhau, Sự sắp xếp liên tục của các lớp đá gọi là phiến trạng.Nghiêncứu phiến trạng trong các lát cắt địa chất ở một vùng nào đó cho phép vẽ được cột địa tầng ởnơi đó

Nicolaus Sterno là nhà khoa học Đan Mạch sáng lập và đặt cơ sở khoa học đầu tiên chophương pháp địa tầng Sterno đưa ra sáu định luật dùng làm cơ sở cho phương pháp địa tầng

+ Một lớp có khoảng phân bố rộng có thể thấy ở bờ phía này hay bờ phía kia của thunglũng

+ Ban đầu xếp lớp thành tầng ngang

+ Nếu chúng nghiêng hay uốn nếp thì chúng đã trải qua một biến động nào đó, nếu lớpkhác xếp lên trên lớp nghiêng ấy thì biến động đó xảy ra trước khi tạo thành lớp ấy.

Phương pháp địa tầng xác định tuổi tương đối của các lớp đá đơn giản và rõ ràng được ứngdụng một cách đúng đắn và chính xác trong các khu vực có các lớp đá nằm ngang và nhữnglớp hơi nghiêng Tuy nhiên, ít khi người ta sử dụng chúng độc lập mà thường kết hợp vớiphương pháp nham thạch, bởi vì phương pháp địa tầng còn vấp phải một số hạn chế về thếnằm, không gian phân bố rộng nên cho độ tin cậy không cao

2.1.1.2. Phương pháp nham thạch

Phương pháp này có thể áp dụng tốt trong trường hợp không có vận động kiến tạo gây nên

sự đảo lộn trật tự sắp xếp của lớp đá và thông qua việc nghiên cứu thành phần nham thạchcủa lớp đá và so sánh với thành phần của lớp đá đã biết tuổi tương đối sẽ xác định được tuổicủa lớp đá nghiên cứu Phương pháp nham thạch có thể cho phép xác định tuổi tương đối vàphân chia các tầng, lớp đá nếu như chúng gần nhau, trong phạm vi một lưu vực lắng đọngtrầm tích, nơi mà chúng giữ được qui luật trong thành phần và cấu tạo của lớp đá Nếu rakhỏi khu vực đó hoặc có biến động trong khu vực đó, phương pháp nham thạch sẽ cho độtin cậy thấp.Vì vậy, phương pháp nham thạch cũng phải kết hợp với các phương phápkhác.Nó có ý nghĩa rất lớn khi kết hợp với phương pháp địa tầng để xây dựng bản đồ địachất khu vực có cấu tạo bởi đá magma và đá biến chất

2.1.1.3. Phương pháp cổ sinh vật

Phương pháp này cho phép xác định tuổi tương đối của đá trầm tích dựa trên cơ sở những

di tích của giới hữu cơ đã chết còn giữ lại trong đó.Nó cho độ tin cậy khá cao ở những khuvực nghiên cứu rộng lớn.Phương pháp cổ sinh vật đã được Smith áp dụng ở Anh và CuviereFrontnia áp dụng ở Pháp ngay từ cuối thế kỉ XVII, đầu thế kỷ XIX

Cơ sở của phương pháp này là sự phát triển và tiến hóa của động vật, thực vật theo thờigian bởi vì trong quá trình tiến hóa đã xuất hiện rất nhiều nhóm sinh vật mới không giốngvới các nhóm sinh vật phát triển trước đó Các dạng già cỗi, có cấu tạo đơn giản không thíchnghi với sự thay đổi môi trường qua thời gian dần dần bị tiêu diệt.Qua nghiên cứu thực tế,người ta thấy tồn tại hai nguyên tắc có ý nghĩa lớn đối với phương pháp cổ sinh vật

+ Nguyên tắc thứ nhất: Mỗi một loài không lặp lại trong quá trình tiến hóa Đây là địnhluật “Tiến hóa không luân hồi hay tiến hóa một chiều” của L Dollo – nhà cổ sinh vật người

Bỉ Ông cho rằng sinh vật không thể nào trở lại trạng thái lúc trước dù trong từng bộ phận đinữa cũng không trở lại trạng thái tổ tiên như đã từng có Như vậy nghĩa là không có một hóathạch nào trong quá trình tiến hóa lặp lại hai lần, cho phép dùng hóa thạch để xác định tuổicủa đá

+ Nguyên tắc thứ hai: Các giai đoạn phát triển của thế giới sinh vật đồng nhất trên toàn thếgiới vì các sinh vật được phân bố phổ biến rất nhanh chóng, sự trao đổi của sinh vật đã diễn

ra liên tục ở các khu vực khác nhau Chẳng hạn, qua nghiên cứu thế giới sinh vật ngày nayngười ta nhìn thấy chúng có tính thống nhất là ở lục địa phát triển loài chim và các loài độngvật có vú, còn ở môi trường biển thì những nhóm sinh vật như sò hến và cá ngự trị Từ đó,người ta suy luận rằng trước kia sinh vật khác cũng đã từng ngự trị trên Trái Đất như vậy, vìvậy có thể coi hai trầm tích có hóa thạch giống nhau có tuổi như nhau

Từ hai nguyên tắc trên dẫn đến kết luận rất quan trọng đối với phương pháp cổ sinh vật.

Đó là:

+ Các lớp đá có thời gian thành tạo khách nhau chứa hóa thạch khác nhau

+ Sự giống nhau của các hóa thạch ở các địa điểm khác nhau chứng tỏ các trầm tích đó cócùng một thời gian thành tạo, tức cùng tuổi địa chất

Tuy nhiên phương pháp cổ sinh chỉ áp dụng xác định tuổi tương đối của đá trầm tích,không thể áp dụng đối với đá magma và đá biến chất, nhưng bằng phương pháp gián tiếpngười ta vẫn xác định được tuổi của đá magma và đá biến chất Hiện nay, phương pháp cổsinh vật ngày càng phát triển và bao gồm 5 phương pháp sau đây:

A. Phương pháp chỉ đạo hóa thạch

Phương pháp này do Smith, Cuvier đề xướng Cơ sở của phương pháp này chỉ dựa vàomột số hóa thạch trong các lớp trầm tích để xác định tuổi của lớp đá đó Hóa thạch chỉ đạo

là những loại hóa thạch phải có các điều kiện sau đây:

+ Phải hay thường gặp trong đá, số lượng nhiều, dễ tìm

+ Phải được phổ biến rộng rãi trong các khu vực khác nhau

+ Phải được phân bố ngầm theo bề dày của địa tầng

+ Phải được bảo tồn tốt về hình thái, dễ dàng xác định tên giống loài

B. Phương pháp thống kê theo phần trăm

Lyell sử dụng phương pháp này lần đầu tiên khi ông nghiên cứu trầm tích Tân Sinh ởPháp, Anh, Ý Ông nhận thấy rằng những đá càng cổ thì càng chứa ít các di tích sinh vậthiện đại Bằng cách thống kê theo phần trăm, ông đã xác định tuổi của các lớp trầm tích

C. Phương pháp phát sinh huyết thống

Phương pháp xuất phát từ học thuyết của Darwin và được V Kovalevky sử dụng từ cuốithế kỉ 19.Bản chất của phương pháp này là sự nghiên cứu không phải là những loại riêngbiệt như trong phương pháp hóa thạch chỉ đạo, cũng không phải là cả hệ sinh vật như trongphương pháp thống kê mà nó nghiên cứu những nhóm riêng biệt của hệ thống sinh vật như

họ, loài…Trên cơ sở đó tìm ra mối quan hệ huyết thống và xây dựng lược đồ tiến hóa Sau

đó so sánh những di tích sinh vật tìm được với lược đồ tiến hóa sẽ cho phép xác định tuổicủa lớp đá chứa di tích sinh vật đó

D. Phương pháp cổ sinh thái

Phương pháp này do R F Hecker đề xuất, có thể giúp ích một cách đáng kể cho việcchính xác hóa và đặt cơ sở cho ranh giới địa tầng, vì chúng quan sát được một cách tinh tếnhất những biến đổi của các nhân tố sinh thái của môi trường tự nhiên trong quá khứ cũngnhư những biến đổi của ngay chính sinh vật tùy theo sự biến đổi của môi trường tự nhiên.Phương pháp này không những xác định được tuổi mà còn lập lại được môi trường cổ xưa

E. Phương pháp vi sinh vật cổ và phân tích bào tử phấn hoa

Cơ sở của phương pháp này là nghiên cứu các vi sinh vật thường gặp nhiều và được bảotồn trong trầm tích biển, nó có ý nghĩa to lớn trong việc phân chia địa tầng chi tiết, nhất lànhững vùng có dầu khí

Phương pháp bào tử phấn hoa dựa trên cơ sở bào tử và phấn hoa hóa thạch để xác địnhgiống, loài thực vật cổ trên cơ sở chọn lọc mẫu.Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệmcho phép phân chia địa tầng, xác định tuổi của đá trầm tích và lặp lại các điều kiện cổ địa lí

2.1.2. Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá

2.1.2.1. Các phương pháp cổ điển

1. Phương pháp dựa vào sự sắp xếp các lớp đá trầm tích

Phương pháp này dựa vào sự sắp xếp của các lớp đá trầm tích thô và mịn xen kẽ nhau.Liên hệ với hiện tượng thành tạo các lớp trầm tích trong các vùng trầm động hiện nay: Lớptrầm tích thô ứng với mùa mưa, mịn ứng với mùa khô trong một năm Cách tính này chỉ cóthể áp dụng cho một vài mặt cắt địa tầng riêng lẽ của trầm tích và kết quả cũng bị hạn chế vìkhông phải nơi nào trên Trái Đất cũng có mùa mưa và khô xen kẽ nhau trong năm

2. Phương pháp dựa vào trạng thái vật chất của Trái Đất

Thomson – nhà vật lí người Anh đã dựa vào khái niệm cho rằng Trái Đất từ trạng tháinóng chảy cứ nguội và cứng rắn dần tạo lớp vỏ Trái Đất theo cách tính này, tuổi của TráiĐất có khoảng 98 đến 200 triệu năm

3. Phương pháp dựa vào độ mặn của nước biển

Phương pháp này dựa vào thực tế hiện nay là hàng năm các con sông đều mang ra biểnmột lượng lớn muối, tuy tỉ lệ muối trong nước sông mang ra biển rất thấp Dựa vào dự đoánkhoa học, người ta cho rằng trong quá khứ xa xưa nước ở đại dương cũng như nước sông lànước ngọt, độ muối trung bình 3,5% hiện nay của nước biển là do các sông từ đất liền đưa

ra Biết được tổng số muối của đại dương và số muối hàng năm của sông đưa ra biển, người

ta tính được tuổi của Trái Đất khoảng 1,5 tỉ năm

Cả ba cách tính nêu trên đều không có cơ sở khoa học nên những con số tính toán đềukhông chính xác và không được các nhà địa chất thừa nhận

2.1.2.2. Phương pháp phóng xạ

Việc xác định tuổi tuyệt đối của đá chỉ được thực hiện có cơ sở khoa học vào thế kỷ 20 từkhi phát hiện phóng xạ và phương pháp phóng xạ ra đời Các nguyên tố phóng xạ phân tántrong hầu khắp các loại đá dưới dạng vết, chúng phân hàng một cách tự phát do phát ra cáchạt nhân nguyên tử Phần lớn các hạt phóng xạ là các nguyên tử đồng vị, khi phân hủy cácnguyên tố đồng vị bị biến đổi thành nguyên tố khác, do nhân nguyên tử mất hay nhận thêmcác hạt thành phần Ta có các phương pháp uran 325, phương pháp carbon 14, phương phápstronsi (Sr87), phương pháp chì (Pb207, Pb206)

Sự ra đời của phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá bằng phương pháp phóng xạ có

ý nghĩa rất lớn trong khoa học địa chất.Nó giải quyết được hàng loạt các vấn đề về tuổi củacác thể địa chất, nhất là những thành tạo biến chất và magma, tuy nhiên phương pháp nàycũng có một số hạn chế như quá tốn kém, sai số

2.2. Nhóm các phương pháp lặp lại các điều kiện cổ địa lí

Cổ địa lí là khoa học về cảnh quan địa lí cổ xưa và sự phát triển của chúng, có nhiệm vụlập lại những điều kiện địa lí tự nhiên của Trái Đất qua các thời gian địa chất Để thực hiệnnhiệm vụ này, các nhà địa sử và cổ địa lí sử dụng tổng hợp các phương pháp hiện tại,phương pháp nham tướng, phương pháp phân tích cổ sinh thái

2.2.1. Phương pháp hiện tại

Phương pháp này lập lại các hiện tượng và quá trình trong quá khứ dựa trên cơ sở so sánhnhững hiện tượng và quá trình hiện tại.Người đề xuất phương pháp này là Ch Lyell – mộtnhà địa chất người Anh Trong tác phẩm “ Nguyên lý về địa chất”, ông đã đề xuất nguyên líhiện tại, tạo cơ sở giải quyết hàng loạt vấn đề lí thuyết cũng như thực tế của địa chất học màtrước hết là cơ sở cho xét các vấn đề về nguồn gốc hình thành trầm tích Nguyên lí hiện tạicủa ông cho rằng các hiện tượng tự nhiên hiện nay đang diễn ra một cách chậm chạp gâynhững biến đổi dần dần từng bước bộ mặt của lớp vỏ Trái Đất, thì trong quá khứ cũng chínhnhững hiện tượng tương tự như thế đã gây ra những biến đổi lớn lao của lớp vỏ Trái Đất.Tuy nhiên, đến cuối thế kỉ 19, các nhà khoa học đã nhận thấy được nhược điểm của nguyên

lí hiện tại của Lyell bởi vì trong lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất không chỉ có biến đổi

về cấu tạo, thành phần, thế giới hữu cơ mà cả những hiện tượng, quá trình không ngừng biếnđổi Vì vậy khi sử dụng phương pháp hiện tại không phải đơn thuần chỉ so sánh những điềukiện hiện tại với quá khứ mà còn phải chú ý đến hoàn cảnh cụ thể

2.2.2. Phương pháp nham tướng (tướng đá)

Theo nguyên lí của Lyell, nắm được qui luật của trầm tích hiện tại sẽ tạo cơ sở để giảithích tính chất của môi trường thành tạo đá ở các thời gian địa chất xa xưa.Trong mỗi khuvực hình thành trầm tích, các điều kiện tự nhiên của quá trình trầm tích luôn luôn thay đổitheo thời gian và không gian Sự thay đổi đó tuân theo qui luật nhất định và phản ánh nhữngtính chất của đá: Sự thay đổi tính chất trên diện tích của đá trầm tích cùng tuổi gọi là sự thayđổi tướng đá

Phương pháp phân tích tướng đá bao gồm phân tích thành phần thạch học của đá, nghiêncứu sinh vật hóa đá.Việc phân định các loại tướng đá, nghiên cứu mối quan hệ tướng đátrầm tích khác nhau về nguồn gốc trong một tập hợp trầm tích cùng tuổi không những chophép lập lại cảnh quan cổ xưa mà còn có thể giải quyết được cả những vấn đề nguồn gốccủa trầm tích

2.2.3. Phương pháp phân tích cổ sinh thái

Cổ sinh thái học là một chuyên ngành nghiên cứu điều kiện sinh sống của các sinh vật cổqua các thời gian địa chất.Đối với Địa chất lịch sử, các tài liệu về cổ sinh thái có ý nghĩa rấtlớn đối trong việc xác định điều kiện cổ địa lí của từng khu vực.Mục đích chính của phươngpháp phân tích cổ sinh thái là dùng các hóa thạch của các sinh vật để xác định điều kiệnthành tạo trầm tích trên cơ sở lập lại điều kiện sinh sống của chúng và các dạng sống củasinh vật đã chết.Các nhà địa chất lịch sử đã áp dụng các phương pháp phân tích cổ sinh tháikhác nhau trong việc lập lại các điều kiện cổ địa lí

2.3. Nhóm các phương pháp lặp lại các vận động kiến tạo

Vận động kiến tạo còn gọi là chuyển động kiến tạo bao gồm các hoạt động lún chìm, nângcao, uốn nếp, phá hủy để hình thành cấu trúc lớp vỏ Trái Đất Hiệu quả của vận động kiếntạo đã gây ra sự hình thành và biến đổi các dạng địa hình, các hình thái biển và lục địa của

lớp vỏ Trái Đất và cũng gây nên những biến đổi khí hậu, biến đổi hoàn cảnh hoạt động bàomòn, vận chuyển, trầm tích Người ta phân biệt ra hai nhóm vận động kiến tạo: Vận độngngang (dịch chuyển, trôi) và vận đông thẳng đứng diễn ra trong tất cả các giai đoạn của lịch

sử lớp vỏ Trái Đất Nhiệm vụ của Địa chất lịch sử là làm sáng tỏ về lịch sử vận động kiếntạo đã diễn ra trong các giai đoạn phát triển của lịch sử lớp vỏ Trái đất về qui mô, cường độ

và hệ quả Hiện nay người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu các vậnđộng kiến tạo

2.3.1. Phương pháp phân tích đá và bề dày trầm tích

Phương pháp này do Belousov (Nga) đề xuất, hiện tượng được áp dụng phổ biến đểnghiên cứu lịch sử của vận động kiến tạo và sự hình thành của một số cấu trúc Khi phântích bản đồ về sự thay đổi thành phần đá trầm tích, điều kiện trầm tích (bản đồ tướng đá) và

bề dày của chúng có thể nắm được phương của vận động kiến tạo và sự phân bố của cácdạng cấu tạo không những chỉ trong một vùng, một phạm vi giới hạn của địa tầng mà có thểgiải quyết vấn đề trong một khu vực rộng lớn

Dựa vào tướng đá có thể phân định trong khu vực cấu tạo âm và khu vực cấu tạodương.Khu vực cấu tạo âm chứa các trầm tích biển, là những vùng lún chìm sâu và phân bốtướng đá nước sâu.Khu vực cấu tạo dương là những vùng có cấu tạo nâng cao, chứa các loạitướng đá nước cạn, các tướng đá trầm tích lục địa

Phân tích bề dày trầm tích có ý nghĩa lớn đối với việc phân tích cường độ và tính chất vậnđộng của từng địa phương.Trong vùng có tốc độ sụt lún nhanh hình thành bề dày trầm tích

và ngược lại.Trên thực tế, nhiều khi bề dày trầm tích không phản ánh đúng độ sâu của tốc độsụt lún mà tốc độ sụt lún có thể lớn hơn tốc độ trầm tích.Vì vậy cần phải nghiên cứu phốhợp giữa bề dày trầm tích và tướng đá

Hình 1.1 Sơ đồ mặt cắt tướng đá và bề dày 1

A: Khu vực tốc độ sụt lún và trầm tích bằng nhau Đáy biển trầm tích thể hiện bằng đường nằmngang ứng với mực 0m của mặt nước biển

B: Khu vực tốc độ sụt lún lớn hơn tốc độ trầm tích, đáy biển của khu vực trầm tích phân thành

1Sơ đồ tr.33, h 2.1, Tống Duy Thanh, 1977

nhiều thành phần khác nhau dưới mực nước biển

Ký hiệu: 1 Cuội ven bờ, 2 Cát vùng đáy biển nông, 3 Cát sét vùng nước nông, 4 Đá vôi vỏ

sò, vỏ ốc, 5 Đá vôi phân lớp kiểu nước nông, 6 Đá vôi ám tiêu, 7 Sét nước sâu

2.3.2. Phương pháp phân tích các gián đoạn và bất chỉnh hợp

Dựa vào việc phân tích các biểu hiện gián đoạn trầm tích hoặc bất chỉnh hợp giữa các địatầng, ta có thể biết được thời gian, tính chất và qui mô của hoạt động nâng cao của khu vựctrầm tích.Gián cách thời gian giữa những địa tầng ở hai phía của bất chỉnh hợp tương ứngvới thời gian ngừng hoạt động trầm tích do vùng bị nâng cao

Hình 1.2 Bất chỉnh hợp địa tầng, bất chỉnh hợp góc 2

a. Bất chỉnh hợp địa tầng do kết quả của chuyển động thăng trầm.

b. Bất chỉnh hợp góc Sau khi thành tạo tầng dưới, các lớp bị uốn nếp nâng cao, đứt gãy Sau đó vùng lại bị sụt lún thành tạo tầng trên

Người ta có thể phân tích tướng đá và bề dày cùng với quan hệ bất chỉnh hợp của các lớptrong uốn nếp để biết được mối quan hệ thời gian giữa vận động uốn nếp và quá trình trầmtích

Vận động kiến tạo mạnh mẽ của lớp vỏ Trái Đất gây nên sự nâng cao của cả khu vực thì ởnhững vùng kế cận hoặc xa hơn hình thành trầm tích tương đối thô

Sử dụng phương pháp này cho biết mỗi tầng cấu trúc ứng với một giai đoạn phát triển tựnhiên trong lịch sử phát triển địa chất của khu vực

2.3.3. Phương pháp phân tích qui luật sắp xếp của các tầng lớp đá

Phương pháp này cho phép ta biết được tính chất và cường độ của vận động kiến tạo củavùng trong một giai đoạn lịch sử địa chất Do đó phải phân tích toàn diện sự biến đổi thànhphần trầm tích, tướng đá, bề dày và quan hệ bất chỉnh hợp của các tầng, lớp trong vùng Sựthay đổi chế độ hoạt động kiến tạo dẫn đến sự thay đổi về chế độ bào mòn và trầm tích, thểhiện rõ trong mặt cắt địa chất Theo chiều vận động âm của khu vực, vùng bị chìm sâu tạobiển tiến, trong mặt cắt từ dưới lên sẽ đổi dần sang đá hạt mịn của tướng biển sâu Ngượclại, trong vận động dương, tướng đá sẽ thay đổi theo chiều ngược lại từ tướng biển sâu sangtướng biển nông, hạt thô dần

2 Hình 2.3, trang 354, Tống Duy Thanh 1977

Hình 1.3 Quan hệ giữa hoạt động uốn nếp và trầm tích 3

2.3.4. Phương pháp phân tích địa mạo

Phương pháp này được áp dụng với việc nghiên cứu các vận động kiến tạo trong giai đoạntrẻ của lịch sử phát triển vỏ Trái Đất (Tân sinh) Chiều cao thềm sông, thềm biển, bề mặt sanbằng của những vùng núi sẽ cho ta tư liệu về biên độ và tốc độ của vận động nâng cao địahình bề mặt Trái Đất Nghiên cứu, quan sát hình thái của thung lũng sông, hình thái bờ biển

có thể nắm được tính chất của vận động kiến tạo khu vực

2.3.5. Phương pháp phân tích thành hệ địa chất

Thành hệ địa chất là tổ hợp cộng sinh có qui luật của đá trong mối quan hệ chung về điềukiện thành tạo và được hình thành trong những giai đoạn nhất định của những dạng cấu trúc

cơ bản của lớp vỏ Trái Đất

Sử dụng phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu lịch sử vận động kiếntạo.Phân tích thành hệ tức là phân tích các phức hệ đá đặc trưng của các yếu tố cấu trúc vàcác giai đoạn phát triển của chúng Bertran (Pháp) là người đầu tiên đề xuất phương phápnày từ cuối thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 40 của thế kỷ 20 mới phát triển và sử dụngrộng rãi, nhất là ở Nga Bởi vì vị trí và qui luật phân bố của các thành hệ địa chất có ý nghĩalớn, qua kết quả nghiên cứu, phân chia, phân tích thành hệ mà ta có thể rút ra kết luận đúngđắn về loại hình cấu trúc, lịch sử của khu vực qua các giai đoạn.Ngoài ra qua phân tíchthành hệ mà người ta nắm được qui luật thành tạo khoáng sản.Chẳng hạn thành hệ gabzo –đia ba thường có liền với khoáng sản vàng, titan, imerit

3Hình 2.3, tr 35, Tống Duy Thanh 1977

CHƯƠNG 2:CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN

Thành hệ là một thể địa chất, bao gồm một phức hệ hoặc một tập hợp các tướng phát sinhtrong một chế độ kiến tạo và khí hậu nhất định.Ví dụ, ở đá magma, cùng loại khoáng vật,điều kiện nhiệt độ, áp suất sẽ tạo ra cùng loại đá magma.Chế độ kiến tạo là vận động nânglên hoặc sụt lún, đứt gãy, tách giãn.Ở đá magma, điều kiện khí hậu ảnh hưởng hầu nhưkhông có, trong khi đó chế độ khí hậu chính là tác động ngoại sinh ảnh hưởng nhiều đến cácthành phần đá trầm tích.Mỗi thành hệ địa chất gồm một số loại đá, thường là ba bốn loại cóquan hệ chặt chẽ nhau như thành hệ flis lục nguyên gồm các loại đá cát kết, bột kết, sét kếtxen kẽ nhau Cũng có khi thành hệ chỉ gồm một thành phần đá như thành hệ carbonat, thành

hệ gloconit…

Như vậy sự thành tạo một thành hệ được xác định trước hết ở chế độ kiến tạo, sau đó đếnđiều kiện cổ địa lí (khí hậu, sinh vật).Dựa vào chế độ kiến tạo người ta có thể phân chia rathành hệ các đới hoạt động, đới trung gian (chuyển tiếp), thành hệ miền ổn định.Sau đó dựavào hoàn cảnh cổ địa lý, người ta lại chia ra các thành hệ cụ thể

1.1.2.Một số thành hệ cơ bản

Hai thành hệ cơ bản thường gặp là thành hệ magma và thành hệ trầm tích.Ngoài hai loạithành hệ magma và thành hệ trầm tích cũng có khi người ta nói đến thành hệ biến chất.Nhưng nhìn chung người ta không sử dụng khái niệm thành hệ đối với đá biến chất, thôngthường đá biến chất được qui về gốc ban đầu là thành hệ trầm tích hay magma sinh ra nó

1.1.2.1. Thành hệ magma

1. Khái niệm

Tổ hợp tự nhiên của các đá magma cùng nguồn, xuất hiện một cách có quy luật trong hoàncảnh địa chất nhất định của quá trình phát triển các yếu tố địa kiến tạo khác tuổi nhưng cùngmột kiểu của vỏ Trái Đất

2. Các kiểu thành hệ magma

+ Nhóm spilit – keratofia (dãy thành hệ phun trào và phun trào xâm nhập)

Nhóm này phân bố phổ biến trên bề mặt Trái Đất và được hình thành trong khu vực địamáng thực thụ Nhóm có hai thành hệ: Spilit – điaba và Keratofia – thạch anh với nhữngđặc điểm sau:

Thành hệ Spilit – điaba được hình thành chủ yếu hoặc hoàn toàn là dung nham bazơ.Chúng được phân bố ở các võng địa máng (chân địa máng).Các thành hệ Spilit – điabaphân bố rộng và là những hợp phần thuần khiết của các hệ tầng chân địa máng thuộc đủ cáctuổi từ Nguyên sinh đến Tân sinh.Các đá tướng Spilit – điaba phun trào dưới nước thành vô

số lớp phủ mỏng có cấu tạo cầu, trong đó có các loại vụn kết núi lửa đặc trưng như tube núilửa Do được hình thành trong giai đoạn đầu nên chúng thường bị biến đổi mạnh

Thành hệ Keratofia – thạch anh được hình thành hoàn toàn từ dung nham axit.Thành hệKeratofia – thạch anh là những phức hệ phun trào đặc trưng cho các võng thứ sinh kiểuchân địa máng phát triển trên phông các địa máng ban đầu (võng địa máng ban đầu) đã bịuốn nếp và bị xâm nhập lớn xuyên cắt Thành hệ Keratofia – thạch anh cũng chủ yếu là cácphun trào dưới nước.Chúng thường tổ hợp với các đá phiến sét, bột kết, ngọc bích, các đásilic khác của kiểu địa máng tiêu biểu Các đá vụn núi lửa có thành phần axit như tube,aglomerat phát triển rộng, các thành tạo phun trào thực thụ rất thường xuyên và thậm chíhầu như luôn đi kèm với các xâm nhập nông á núi lửa kiểu các bướu nhỏ, các thể nấm.Chúng cấu tạo hoặc từ chính đá phun trào hoặc từ các đá được kết tinh tốt hơn Thành hệnày có điều kiện hình thành các quặng khoáng sản đa kim và pirit

+ Nhóm Gabro – plagiogranit ( dãy thành hệ xâm nhập)

Các thành hệ trong nhóm thành hệ xâm nhập này phổ biến vô cùng rộng ở khắp các vùngđịa máng.Chúng là sản phẩm của những hoạt động của magma xâm nhập sớm, trong hàngloạt các trường hợp người ta chứng minh được mối quan hệ về không gian và nguồn gốccủa chúng với thành hệ Spilit – điaba và Keratofia – thạch anh.Đặc điểm đặc trưng củathành hệ xâm nhập Gabro – Plagiogranit là trong các thành phần của chúng chiếm ưu thế làcác đá gabroit và đá plagiogranit Trong dãy thành hệ này lại tách ra 4 thành hệ:

Gabro – điorit – điaba: Thương là dạng xâm nhập nông, dạng vỉa trong các tầng trầm tíchgần mặt đất Trong thực tế thành hệ này thường là đồng dạng của thành hệ spilit –keratofia Chúng có mối quan hệ gần gũi về thành phần thạch học, tuổi và vị trí kiến tạo.Khi được đưa lên mặt đất sẽ tạo thành phun trào spilit – ketatofia, còn nếu nằm ở xâm nhậpnông gần mặt đất với các thể vỉa, bứu, nấm sẽ tạo thành thành hệ Gabro – điorit – điaba.Thành hệ Gabro – piroxen – đunit thường tạo nên các thể xâm nhập dạng tuyến dọc theokiến trúc uốn nếp và tạo nên các “vành đai” hoặc các “dải” ở các đứt gãy sâu cỡ lớn Kíchthước của thể xâm nhập có thể đạt tới độ dày 100 -150km và rộng đến 30 km Nhiều trườnghợp thành hệ này có thể tạo nên thế nằm dạng vỉa hoặc một thân của một thấu kính Thànhphần thạch học của chúng đa dạng nhưng thành phần cố định là đá trung tính và axit

Thành hẹ Gabro – plagiogranit và plagiogranit có nhiều đặc điểm giống thành phần, cấutrúc và điều kiện hình thành với Gabro –piroxenit - đunit Các thành phần này dần vắngmặt hoặc phát triển rất ít các đá siêu bazơ trong khi đó các đá granitoit lại có rất nhiều

+ Nhóm Bazan – andezit – liparit ( dãy thành hệ phun trào)

Thành hệ này cũng phát triển phổ biến rộng rãi trong tự nhiên, thường là các thành hệmagma tạo núi ở đới động.Thuộc nhóm này có già nửa các phức hệ núi lửa cổ và Đệ Tứ.Thành phần thạch học đa dạng nhưng chủ yếu là các đá trung tính, đôi khi xuất hiện đákiềm hoặc á kiềm

+Dãy thành hệ xâm nhập trung tâm và ống nổ

Trong dãy thành hệ này có rất nhiều thành hệ, một trong những thành hệ hiện ở nhiều khuvực khác nhau trên bề mặt Trái Đất là thành hệ Kimbeclit với một số đặc trưng say: Thànhphần siêu bazơ có độ kiềm hơi cao, mức độ phân dị của thể Kimbeclit không đáng kể Nằmdưới dạng thể ống được cấu tạo chủ yếu từ dăm kết núi lửa.Nó thường có trong các nền cổ.Thường có chứa kim cương (tất cả các kim cương gốc đều liên quan đến Kimbeclit)

Thể Kimbeclit phổ biến ở Nam Phi, Trung và Đông Phi.Gần đây người ta còn gặp nhiều ở

Ấn Độ, Braxin, và đặc biệt là miền Đông của nền Xibia.Kích thước của các ống nổ có thểđạt từ 15- 300m, nhiều ống nổ rộng đến 800 -1000m.Trong ống nổ có chứa dăm kếtKimbeclit vụn thô, có thể là mảnh vụn của các đá vây quanh, đá biến chất và siêu bazơ ởdưới sâu Khoáng vật tạo đá trong Kimbeclit là Olivin, Pirop, Piroxen, Apatit Montichelit

và kim cương…Tuy nhiên, không phải mọi ống Kimbeclit đều chứa kim cương

1.1.2.2. Thành hệ trầm tích

1. Khái niệm

Thành hệ trầm tích là tập hợp đá trầm tích cộng sinh và do đó thường gặp thành phần của

đá giống nhau nhưng ở các tuổi khác nhau

Việc nghiên cứu thành hệ được bắt đầu từ đá trầm tích, nhưng cho đến nay việc phân loạicác hệ trầm tích chưa được thống nhất chung như đối với phân loại các thành hệ magma.Thành hệ trầm tích muốn được hình thành phải ở trong những điều kiện sau: Trầm tích được

ổn định lâu dài trên phạm vi miền của chế độ kiến tạo, được ổn định lâu dài trong vùng lắngđọng sản phẩm

2. Các kiểu thành hệ trầm tích + Nhóm thành hệ ở biển

~ Thành hệ carbonat: các đá đặc trưng cho thành hệ này là đá carbonat Thành tạo trongđiều kiện biển tiến rộng rãi, toàn vùng bị sụt lún mạnh mẽ, đáy biển tương đối bằng phẳng,thành hệ carbonat thường liên quan đến photphoric và bauxit Thành hệ này rất hay gặp ởmiền nền

~ Thành hệ lục nguyên carbonat, lục nguyên silic: Được hình thành ở vùng có đáy thấp vàbằng phẳng Thành hệ này thường gặp ở vùng nền và địa máng

~ Các thành hệ biển có đáy bồn chứa trầm tích bị chia cắt mạnh, thường gặp phổ biến ởđịa máng

~Thành hệ biển molat (lục nguyên) thành tạo ở những miền chịu chuyển động nâng lên làchủ yếu, gồm các vụn cơ học, thành phần phức tạp Trầm tích phân nhịp với bề dày tầngnhịp lớn

~Thành hệ flisơ: Thành tạo ở miền võng của vỏ Trái Đất, dao động mạnh tạo các hạt đáthô, hạt mịn, carbonat xen kẽ vào thành nhịp

+ Nhóm thành hệ nội địa

~Thành hệ đồng bằng ẩn: Thường hay gặp ở các khu vực nền Đặc trưng của thành hệ vớicác trầm tích lục địa màu xám thường có chứa than, còn trầm tích mày đỏ chứa muối, muốinhiều làm cho có màu đỏ ở chế độ khí hậu khắc nghiệt, bốc hơi lớn

~Thành hệ trũng giữa núi thường hay gặp ở vùng trũng giữa núi ở các địa máng hoặc cácnền Trong thành phần có thể các đá vụn cơ học, thành phần silit, thành hệ cát sét chứacaolin, thành hệ chứa than linit, thành hệ chứa than paralit…

Việc phân tích các thành hệ có ý nghĩa rất lớn đối với việc nghiên cứu chế độ kiến tạo,hoàn cảnh cổ địa lí sinh ra thành hệ.Dựa vào kết quả nghiên cứu người ta có thể lật lại lịch

sử phát triển của khu vực đồng thời có thể nắm được qui luật phân bố khoáng sản Ví dụkhoáng sàng anbet, tan thường được thành tạo ở thành hệ siêu bazơ hoặc muối mỏ có liênquan đến thành hệ bay hơi, còn các thành hệ gabro – điaba thường có liên quan đến khoángsàng vàng, titan Liên quan với thành hệ granit batolit có các khoáng sàng pecmatit,vonframit…

1.2. Tướng đá

1.2.1.Khái niệm

Khái niệm đầu tiên về tướng đá do nhà địa chất Thụy Sĩ Aman Gresley đưa ra năm 1838.Trong quá trình nghiên cứu trầm tích Jura ở Thụy Sĩ, ông nhận thấy rằng thành phần củaphức hệ hóa thạch chứa trong một tầng thay đổi theo bề ngang tùy thuộc vào sự thay đổithành phần của đá chứa chúng Ông dùng chữ facies4 (tiếng Pháp có nghĩa là diện mạo,tướng) để chỉ sự khác nhau về tính chất đá và hóa thạch chứa trong đá và cũng chỉ sự khácnhau về hoàn cảnh môi trường tạo chúng.Từ đó trở đi thuật ngữ “tướng đá” được sử dụngphổ biến trong địa chất học.Tuy nhiên cho đến nay khái niệm này chưa được hiểu thốngnhất Có những nhà khoa học hiểu nó theo nghĩa thạch học (tính chất đá và hóa thạch),những người khác lại hiểu theo nghĩa địa lí (môi trường thành tạo)…

Ngày nay đa số các nhà địa chất đều thống nhất coi khái niệm tướng đá để chỉ điều kiệnhay toàn cảnh thành tạo các thể địa chất và tổ hợp các đặc tính xác định nên điều kiện đó Khái niệm về tướng đá hiện nay được sử dụng rộng rãi, trước kia tướng đá chỉ dùng trongtrầm tích học thì bây giờ đã được dùng cả magma và biến chất và các lĩnh vực khác của địachất Khi đó tướng đá được hiểu là một thể địa chất bao gồm một hay nhiều loại đá thànhtạo trong một điều kiện địa chất nhất định.Khái niệm tướng đá thường được sử dụng phổbiến và rộng rãi cho hai nhóm đá trầm tích và biến chất

Các đá trầm tích hay trầm tích có cùng một tướng sẽ có những đặc trưng giống nhau vềmặt thạch học, cổ sinh, địa hóa và cùng được thành tạo trong một điều kiện cổ địa lý, kiếntạo nhất định Muốn xác định một tổ hợp các đá trầm tích hay trầm tích nào đó có tướng haykhông, cần phải nghiên cứu chi tiết về mặt thạch học, cổ sinh Nếu giống về đặc điểm thạchhọc thì ta gọi chúng có tướng thạch học giống nhau, nếu giống về hóa thạch ta nói có tướngsinh vật giống nhau.Bằng phương pháp nghiên cứu đá một cách tỉ mỉ theo phức hệ thạchhọc, cổ sinh học, nhà địa chất sẽ xác minh được đá này hình thành ở lục địa hay đại dương,biển nông hay sâu và được thành tạo khi nào, với điều kiện khí hậu, thủy văn tương ứng.Nhờ kết quả nghiên cứu các di tích động thực vật chứa trong đá hoặc nếu không có trong đá(đá magma) thì ta có thể dựa vào xác sinh vật có trong các đá xung quanh, trên hoặc dưới đểnhận biết và suy đoán được hoàn cảnh xuất hiện đá Ví dụ: Dựa vào những đặc trưng củanham thạch và cổ sinh vật học, người ta có thể biết được đá có tướng biển hay tướng lục đại.Khi biết tướng biển rồi các nhà địa chất sẽ chú ý đến các vấn đề tướng biển sâu hay nông,nồng độ mặn, nhiệt độ, độ trong của nước biển và cả sự chuyển động của nước biển

1.2.2.Các nhóm tướng đá cơ bản

1.2.2.1. Tướng của đá trầm tích (tướng trầm tích)

4Facies: chỉ sự biến đổi ngang của trầm tích, A Gresleu đã phân định 6 loại tướng đá trong trầm tích J của vùng nghiên cứu là tướng biển khơi, á biển khơi, tướng ven biển, tướng san hô, tướng biển sâu, tướng bùn

Dựa vào vị trí cổ địa lí (vị trí hình thành đá) người ta chia ra các nhóm tướng đá cơ bản:tướng biển, tướng vũng vịnh, tướng lục địa Trong đó, gộp làm 2 nhóm chính gồm tướngbiển và tướng lục địa.

Ngoài cách phân chia trên, còn có cách phân chia tướng biển dựa vào thành phần thạchhọc như: tướng lục nguyên (tướng vụn), tướng hữu cơ, tướng hóa học, tướng hỗn hợp

1. Tướng biển

Những tiêu chuẩn cơ bản để các nhà địa chất học phân biệt được các tướng biển gồm: Tínhchất của thế giới hữu cơ và điều kiện cổ sinh thái Kiến trúc và cấu tạo của đá.Hoạt độngthủy động lực học của môi trường.Hình dáng và độ hạt.Độ mặn và chế độ khí của bồnnước.Kiểu và thành phần vật chất của trầm tích.Đặc điểm địa hóa và màu sắc của đá.Sự cómặt và đặc tính của tầng nhịp.Tính chất của thế nằm và mức độ duy trì diện tích Hướngchung của chế độ kiến tạo

Tướng biển là những đá trầm tích và trầm tích được hình thành ở biển và đại dương Tùyvào vị trí thành tạo tướng biển lại chia ra làm nhiều tướng khác nhau:

+ Tướng biển ở khu vực ven bờ:

Vùng ven bờ là vùng chịu tác động thường xuyên của sóng triều Đáy biển của vùng nông,nơi đây nhận được nhiều ánh sáng mặt trời, giàu oxi… nên trầm tích ở đây là những vật liệuthô như cuội, sỏi, cát thô và những vô sinh vật bị vỡ vụn Về cấu tạo, trầm tích thường cóphân lớp xiên, chéo, và dấu vết gợn sóng trên mặt lớp, đôi khi để lại vết bò của một số loạisinh vật Sinh vật sống trong vùng biển ven bờ là những loài có vỏ cứng, dày, chui rúc dướicát hoặc trong hang, và những cây sú vẹt hoặc vùng san hô (vùng nhiệt đới) Tướng biển ven

bờ chia phân ra làm:

~ Tướng biển miền vịnh kín và vụng biển

Khu vực vũng vịnh thường có độ lưu thông với biển kém, độ muối có sự khác biệt so vớivùng ven bờ.Vì vậy sinh vật sống trong vùng vũng vịnh cũng có sự khác biệt Nếu trongđiều kiện nóng khô, độ muối cao sẽ hình thành trầm tích hóa học: muối ăn, thạch cao,đôlimit Còn trong điều kiện ấm ẩm thực vật thủy sinh phát triển sẽ hình thành trầm tíchgiàu hữu cơ như than bùn

~ Tướng biển miền cửa tam giác châu

Gồm những vật liệu trầm tích thô vụn như cát, bùn, sinh vật ở đây là những sinh vật nướclợ

+ Tướng biển khu vực gần bờ (tướng biển nông)

Đây chính là khu vực thềm lục địa phía ngoài, nằm kề với dải ven bờ Độ sâu của khu vựcnày không quá 300m, độ dốc 1-50 Ở khu vực gần bờ có đặc điểm sóng rất mạnh, giàu ánhsáng, nhiệt độ thay đổi tùy thuộc nhiệt độ bề mặt của vĩ tuyến nên trầm tích chủ yếu là cát,sét do sông tải ra Sinh vật ở khu vực này rất phong phú Ngoài trầm tích có nguồn gốc cơhọc ở đây còn có nhiều trầm tích hóa học như bùn carbonat hình thành do sự xáo trộn bùnlục nguyên và vỏ xác sinh vật

+ Khu vực sườn lục địa (biển sâu) – tướng biển sâu

Khu vực này có độ sâu tới khoảng 2000 -3000m Trừ tầng nước trên mặt, biển có nhiệt độkhông đổi, ít ánh sáng Sinh vật đáy nghèo hơn vùng gần bờ Trầm tích ở đây chủ yếu là bùnvôi sét, nguồn gốc chủ yếu do xác sinh vật tự do tầng mặt rơi xuống Thành phần trầm tíchtương đối đồng loại ít thay đổi trên những khoảng cách lớn.

+ Khu vực biển thẳm – tướng biển thẳm

Ở vùng biển sâu trên 3000m, đáy biển hoàn toàn tối, thành phần sinh vật cực kỳ nghèo, tốc

độ trầm tích cũng rất nhỏ Trầm tích chủ yếu là bùn carbonat có nguồn gốc từ xác sinh vậtsống ở tầng mặt nước và bùn núi lửa ngầm (bùn đỏ đại dương), bùn lục nguyên do gió hoặccác dòng biển đưa tới, hoặc một phần do sản phẩm của tro núi lửa ở đại dương

2. Tướng lục địa

Trầm tích lục đại được tích đọng ở những chỗ trũng như hồ, đầm, miền võng trước núi hayven rìa, thung lũng sông… Tùy theo yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng nhiều đến tính chất củatrầm tích

+ Khu vực khí hậu ẩm

Trầm tích ở đây phổ biến là các loại bồi tích, sườn tích, tàn tích (phong hóa cơ học là chủyếu), các loại trầm tích đầm hồ Thực vật ở đây thường phát triển phong phú là cơ sở choviệc hình thành khoáng sàng than sau này Ở vùng khí hậu ẩm của ôn đới thực vật cũng kháphong phú nhưng không đa dạng, bề dày của trầm tích có thể dày tới hơn 1m.Thành phầncủa tàn tích chủ yếu là sản phẩm của phong hóa cơ học.Ở những vùng nhiệt đới, độ dày lớp

vỏ phong hóa cao 100m có nhiều khoáng sản như bauxit, sắt, mangan…

+ Khu vực khí hậu khô nóng

Trầm tích do gió như hoàng thổ, tàn tích, rất nghèo di tích thực vật Tàn tích và lũ tích donhững dòng nước mạnh nhất thời sau các cơn mưa tạo thành Thành phần thực vật nghèo,trong khi đó rất nhiều các loại muối do sự khô cạn các hồ tạo ra như muối mỏ, thạch cao,đôlomit và những trầm tích màu đỏ sặc sỡ do chứa nhiều oxit sắt.Các đụn cát có đặc trưng là

độ chọn lọc khá và phân lớp xiên chéo

+ Khu vực hàn đới

Ở đây trầm tích phổ biến là trầm tích băng, đặc trưng nhất là tillit – đó là những tảng đátròn hình thành do sông băng di chuyển trên mặt các tảng đá bị xúc cạp, chà xát mạnh, trên

bề mặt có nhiều vạch khía xước do cà xát với các vật thể cứng trên đường lăn

+ Khu vực trước núi và thung lũng giữa núi

Do tính chất địa hình mà ở khu vực trước núi và thung lũng giữa núi thường tích đọng lớptrầm tích ở đây bao gồm cuội, sỏi, lũ tích, bồi tích, ở những vùng núi cao có thể có cả trầmtích băng hà, những sản phẩm trầm tích này thường là sản phẩm phong hóa của nhưng vùngnúi trực tiếp mang tới Qui luật phân bố: càng gần chân núi hạt càng thô, sắp xếp lộn xộn,càng xa chân núi vật liệu càng nhỏ và mịn hơn

1.2.2.2. Tướng đá của đá biến chất (tướng biến chất)

Khái niệm tướng biến chất do Eskola (1915) đưa ra đầu tiên Một tướng biến chất bao gồmnhiều loại đá có thành phần hóa học rất khác nhau, nhưng đều bị biến chất trong những điềukiện giống nhau về áp suất và nhiệt độ.Ngày nay dựa vào những thành tựu nghiên cứu thựcnghiệm về sự thành tạo của các khoáng biến chất, có thể quan niệm mỗi tướng biến chất là

sự thế hiện một trình độ biến chất tương ứng với một giới hạn nhất định của điều kiện ápsuất và nhiệt độ (trường P – T).Các đá thành tạo trong môi trường P – T xác định gọi lànhững đá của cùng một tướng Biểu đồ P – T gồm những trường P – T, trường bền vững củanhững khoáng vật biến chất tiêu biểu nhất, đó là những khoáng vật phổ biến và nhạy cảmvới sự thay đổi của áp suất và nhiệt độ Tên khoáng vật dùng đặt tên cho tướng mà nó đặctrưng như tướng zeolit, tướng prenit – pumpelyit, tướng phiến xanh với glaucophan vàlausonit, tướng phiến lục, tướng amphibolit, tướng granulit, tướng eclogit, tướng sừng Turner và Verhoogen (1955) chia ra hai nhóm tướng biến chất (trong mỗi nhóm, các tướngliệt kê theo trình tự từ thấp đến cao) Nhóm tướng biến chất tiếp xúc: tướng sừng epidot –albit, tướng sừng hornblend, tướng sừng pyroxen, tướng sanidin Nhóm tướng biến chất khuvực: tướng zeolit, tướng đá phiến lục, tướng đá phiến glaucophan, tướng epidot –amphibolit, tướng almandin – amphibolit, tướng granulit, tướng eclogit

BÀI 2: BIỂN TIẾN, BIỂN THOÁI VÀ MỰC NƯỚC BIỂN

TOÀN CẦU

2.1 Sự dao động mực nước biển

Mực nước biển và độ cao tương ứng của các lục địa, vị trí của bờ biển là các yếu tố khốngchế quá trình xâm thực.Mực nước biển toàn cầu không cố định trong mọi thời gian mà nânglên hạ xuống nhiều lần, đôi khi vỏ Trái Đất cũng nâng lên hạ xuống Độ dao động lớn nhấtcủa mực nước biển trong lịch sử địa chất là khoảng 500m, mực nước biển cao nhất hiện nay

là 350m, còn mực nước biển thấp nhất là kém hơn hiện nay khoảng 150m

Có nhiều nguyên nhân gây nên sự biến đổi mực nước biển toàn cầu, sự thay đổi hoạt độngcủa sống núi đại dương và hoạt động của băng hà là những tác nhân quan trọng nhất Mọi sựkiện gây nên sự nâng đáy biển sẽ kéo theo sự dâng mực nước biển Sự tăng tốc độ tách dãnđáy biển hoặc sự tăng độ dài của sống núi đại dương sẽ làm tăng mực nước biển; ngược lại

sự giảm tốc độ tách dãn đại dương và giảm độ dài sống núi đại dương sẽ làm hạ mực nướcbiển.Một ví dụ điển hình là khi Pangea được hình thành vào cuối PZ nhiều bồn đại dươngnhỏ với các sống núi của chúng bị biến mất

Những quá trình băng hà lớn cũng tác động lớn đến sự thay đổi mực nước biển Nướctrong các vỏ băng lục địa không thể tham gia vào chu kỳ nước bình thường nên sẽ di chuyểnkhỏi đại dương Như vậy thời kỳ băng phổ biến rộng khắp cũng là thời kỳ mực nước biểntương đối thấp Mực nước biển Đệ Tứ dao động trong khoảng 220m, khi các mũi băng tanthì mực nước biển cao hơn hiện nay 70m, và thấp hơn hiện nay 150m trong thời kỳ băng cựcđại

2.2 Trầm tích biển tiến và biển thoái

Khi mực nước biển nâng cao trong một thời gian dài, bờ biển di chuyển về phía đất liền vàtạo thành môi trường biển phủ biển tiến trong chế độ trầm tích, còn ngược lại là chế độ phủbiển thoái.Trong quá trình biển tiến trầm tích hạt mịn xa bờ phủ chồng lên trầm tích hạt thô

về phía đất liền và tạo nên loạt trầm tích biển tiến Đặc điểm của trầm tích biển tiến là lớp đá

bị vát mỏng về phía đất liền phản ánh chế độ lắng đọng của loạt trầm tích mới trong điềukiện biển tiến về phía đất liền và trên mặt cắt ta quan sát thấy hạt trầm tích mịn dần về phíatrên của cột địa tầng Ngược lại, trong quá trình biển lùi thì loạt trầm tích biển lùi được tạonên, trong đó lớp đá bị vát mỏng về phía biển, trầm tích thô dần về phía trên của cột địatầng, phản ánh quá trình biển lùi hoặc sự gián đoạn của chế độ biển

Trong cả hai loạt trầm tích biển tiến và biển lùi, tướng trầm tích biến đổi theo chiều ngangvới thời gian, bề mặt thời gian (mặt phân lớp) cắt ranh giới tướng

Mực nước biển là yếu tố lớn khống chế sự thay đổi vị trí đường bờ và ranh giới tướng, tốc

độ lắng đọng trầm tích, tốc độ lún chìm bộ phận của vỏ có thể gây nên biển tiến và biểnthoái Ví dụ, biển thoái có thể xuất hiện khi tốc độ trầm tích khi bồn tăng, và dĩ nhiên xuấthiện trong quá trình nâng mực nước biển nếu trầm tích được lắng đọng nhanh hơn tốc độmực nước biển nâng Trong trường hợp này biển thoái có thể phản ánh sự nâng kiến tạotrong vùng mà trầm tích lắng đọng nhiều hơn trong bồn

BÀI 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ KIẾN TẠO MẢNG

3.1 Kiến tạo mảng và hoạt động tạo núi

Từ lâu các nhà địa chất đã tìm cách giải thích nguyên nhân của quá trình tạo núi, J Hall và

D Dana là những người đầu tiên giải thích quá trình tạo núi bằng lý thuyết địa máng Theo

đó trong những bồn gọi là địa máng được lấp đầy bằng một khối lượng trầm tích dày hàngnghìn m, bị biến dạng, biến chất và bị tác đông của hoạt động magma mạnh mẽ và sau cùng

là nâng trồi tạo núi

Lý thuyết địa máng phát triển phát triển và phổ biến rộng rãi từ cuối thế kỉ 19 đến giữa thế

kỉ 20 và các nhà địa chất đã đề ra nhiều kiểu tạo núi do hoạt động của các kiểu địa mángkhác nhau Nhưng khi càng có nhiều tư liệu địa chất ta càng thấy rõ lý thuyết địa máng đốivới sự tạo núi là quá đơn giản và các dải núi đã trải qua những quá trình phức tạp hơn nhiều

so với cách lý giải của lý thuyết địa máng

Quá trình tạo núi là một giai đoạn biến dạng đá mạnh mẽ, tạo công trình núi, là hệ quả củanhững lực ép nén liên quan với chuyển động máng Lý thuyết kiến tạo mảng cho ta thấy cácrặng núi đã được hình thành ở các đới hút chìm do sự xô húc của hai lục địa, hai cung haygiữa một lục địa và một cung Phần lớn hoạt động tạo núi diễn ra dọc theo các ranh giớimảng đại dương – lục địa hoặc ranh giới mảng lục địa – lục địa Khi một mảng bị hút chìmdưới mảng khác, đá trầm tích và núi lửa bị uốn nếp và đứt gãy dọc theo rìa mảng còn những

đá bị chìm sâu lại bị biến chất khu vực Mảng chìm sẽ cưỡng lại sự hút chìm vì khả năng nổitrồi của nó.Mặc dù chỉ một số ít vỏ lục địa có thể bị hút chìm, số lớn vỏ lục địa xô đẩy lênhoặc chui xuống mảng chờm trên.Phức hệ uốn nếp, đứt gãy xảy ra trong quá trình xô húcvới những cấu trúc lớn hướng về mảng chìm Trong khi xô húc, một mảnh lớn của mảngchờm bị gãy vỡ và dịch chuyển hàng trăm kilomet trên đỉnh của mảng chìm Phần vỏ gãy vỡ

có đôi khi được coi là mảnh sót.Rất nhiều mảnh sót như vậy đã được phát hiện ở các dãy núiAlpes và Appalach.Trong và sau khi xô húc vỏ của cả hai mảnh được dày thêm và tiếp tục

bị biến dạng Kết quả cuối cùng của xô húc là một lục địa hoặc cung này bị bồi tụ vào lụcđịa hoặc cung kia bằng cách khâu nối vào dọc ranh giới Cung khâu nối có đặc trưng là đá bịbiến dạng mạnh mẽ, kể cả di chỉ của vỏ đại dương trước đây thuộc bồn giữa hai mảng lụcđịa.Sự xô húc cũng có thể dẫn đến làm mất đi một đới hút chìm vì bị lấp đầy bằng vật liệu từlục địa đưa tới.Tuy vậy, một đới hút chìm mới có thể được hình thành liền kề rìa lục địa bồitụ.Magma từ manti hoặc xuyên lên bề mặt thành núi lửa andesit hoặc bị nguội và kết tinhdưới bề mặt Trái Đất tạo thành các thể xâm nhập

3.2 Vi mảng và địa khu

Khoảng những năm 70 -80 của thế kỉ 20 đã phát hiện trong nhiều sơn hệ có những phầnđược cấu thành từ các khối thạch quyển nhỏ nguồn gốc ngoại lai Những vi mảng này hoàntoàn khác nhau về thành phần hóa thạch, địa tầng và phương cấu trúc cũng như đặc tính cổ

từ của các đá bao quanh và vỏ kế cận Ngày nay, các nhà địa chất biết rõ là có rất nhiềumảng nhỏ kèm theo cung đảo đã xô húc với lục địa sinh ra trong quá trình tăng trưởng cáclục địa Trong PZ, vùng rìa tây bắc Mỹ, từ Oregon đến Alaska không phải thuộc Bắc Mĩ,chúng chỉ mới sát nhập vào lục địa này do xô húc ở MZ và KZ

Hoạt động tạo núi có thể bao gồm một loạt sự xô húc gây nên trong sự bồi tụ vào lục địacủa các cung đảo, đảo đại dương, bình nguyên đại dương và các mảnh nhỏ của các nềnkhác Những mảnh bồi tụ này được gọi là địa khu rất quan trọng trong các đai tạo núi MZ và

KZ xung quanh bồn Thái Bình Dương và ở đai Alpes – Hymalaya của Âu Á Mỗi địa khu

phân biệt rõ nét với các địa khu hoặc lục địa lân cận bằng sự tương phản trong kiểu đá, lịch

sử địa chất, tổ hợp hóa thạch, và khoáng sản Ranh giới của chúng thường là đứt gãy hoặcđới khâu là nơi mà các đá bị biến dạng mạnh mẽ trong quá trình xô húc Có thể đến 30% Âu

Á và Bắc Mĩ được bồi tụ do xô húc địa khu trong MZ và KZ

Hình 3.1 Ba kiểu tạo núi xô húc 5

a. Xô húc của hai lục địa khâu nối với nhau

b. Xô húc của hai lục địa dẫn đến đẩy các mảnh vỡ di chuyển hàng trăm km

c. Xô húc cung lục địa, lúc này cung bồi tụ vào lục địa và một đới hút chìm mới được hình thành ngụp chìm theo hướng ngược lại với đới hút chìm cũ Bồn rìa lục địa nhận trầm tích từ các dải núi nâng trồi nhanh và bị bào mòn.

3.3 Chu kì siêu lục địa

Trong khoảng 3 tỷ năm qua các lục địa đã tập hợp rồi phân tách một số lần, nguyên nhângây nên hiện tượng tập hợp rồi phân tách nhau của các lục địa có liên quan tới sự dịchchuyển nhiệt trong manti.Mỗi lần tập hợp các lục địa thành một lục địa thống nhất rồi tách

ra như vậy người ta gọi là một chu kỳ siêu lục địa và mỗi chu kỳ kéo dài khoảng 500 triệunăm Tuy chưa biết chắc có tất cả bao nhiêu chu kỳ siêu lục địa trong lịch sử địa chất, nhưngtheo những tư liệu hiện biết có lẽ ít nhất có ba chu kỳ siêu lục địa trong lịch sử địa chất

~ Proterozoi giữa cách đây 1,4 -1,5 tỉ năm siêu lục địa cổ nhất hiện biết bị phá vỡ

~ Cuối Proterozoi, cách đây 800 triệu năm siêu lục địa Rodina đã bị phá vỡ

5Coocdie K.C & Sloan E.S.1998

~ Cuối PZ các lục địa từng hợp nhất thành một siêu lục địa gọi là Pangea, từ kỷ Trias lại bịphá vỡ và cuối cùng hình thành các lục địa và đại dương như hiện nay.

Để gây nên sự trồi dâng manti thì một siêu lục địa phải đủ lớn để manti nằm dưới đókhông bị nguội lạnh do sự hút chìm ở rìa quanh nó Cách đây 2 tỷ năm toàn bộ khối vỏ lụcđịa có thể không đủ lớn để tạo nên một siêu lục địa rộng lớn

Giả thuyết về chu kỳ siêu lục địa do J Tuzo Wínon đề xuất, vào những năm 1970 ông đềxuất một chu kỳ (nay gọi là chu kỳ Winson) bao gồm sự phá vỡ lục địa, mở và đóng một đạidương và cuối cùng là các lục địa lại được tập hợp trở lại Winson cho rằng do đá của cáclục địa là vật dẫn nhiệt kém nên nhiệt bị tích lại bên dưới, do đó siêu lục địa cong vổng lên

và bị gãy vỡ Magma basalt từ dưới dâng lên lấp đầy các khe gãy vỡ, khi các khe lấp đầybasalt được mở rộng thì nó sẽ bị hạ xuống tạo thành một biển dài hẹp như kiểu Hồng Hảihiện nay.Sự mở rộng được tiếp tục sẽ tạo ra một đại dương bành trướng như kiểu hình thànhĐại Tây Dương

Một trong những số liệu có tính thuyết phục nhất là sự lặp lại khá đều đặn của các quátrình tạo núi do sự nén ép trong quá trình xô húc lục địa Các hiện tượng tạo núi thường diễn

ra sau khoảng 400 triệu đến 500 triệu năm, mỗi thời kỳ nén ép gây tạo núi lại kéo theo sau

đó một thời kỳ trôi dạt lục địa khoảng 100 trẹu năm Nói cách khác, một siêu lục địa bị gãy

vỡ, những mảng riêng biệt của nó phân tán theo một thời kỳ trôi dạt lục địa, một nội đạidương được hình thành sau đó các mảnh phân tán lại tập hợp để tạo một siêu lục địa khác Khi các mảng lục địa nằm biệt lập trên manti thì sẽ hướng về nơi mà dưới lục địa có nhiệtmanti cao hơn.Nếu manti nóng lên, nó sẽ nở ra và máng lục địa nằm phía trên sẽ bị tách dãnnên các lục địa bắt đầu phân tán Mô hình tính toàn cho thấy sự phá vỡ và phân tán này diễn

ra có chu kỳ từ vài trăm triệu năm đến hai tỉ năm, trùng hợp với những thời kỳ tạo núi tronglịch sử địa chất Mô hình cũng cho thấy khi siêu lục địa bị phá vỡ, tốc độ di chuyển lục địa

là 4cm/năm nhanh hơn khi siêu lục địa được hình thành 1-2cm/năm Khi siêu lục địa tập hợpmực nước biển cao hơn, mực nước biển hạ khi siêu lục địa bị phá vỡ

Ngoài việc giải thích sự phân tán và tái hợp của những siêu lục địa, giả thuyết về chu kỳsiêu lục địa còn giải thích hai kiểu tạo núi khác nhau Kiểu thứ nhất là nội tạo núi do sự nén

ép khi lục địa xô húc; kiểu thứ hai là tạo núi rìa xảy ra ở rìa lục địa ứng với quá trình hútchìm và chuyển động magma Kéo theo sự phá vỡ của một siêu lục địa là một nội đại dươngđược hình thành rồi mở rộng và và vậy là các mảng tách giãn Tuy nhiên, sau đó khoảng 200triệu năm sự tách giãn mảng sẽ ngừng lại, khi đó vỏ đại dương trở nên nguội lại, đặc hơn vàbắt đầu bị hút chìm dưới các rìa của bồn đại dương, như vậy đã xảy ra sự chuyển dạng nộitại từ các rìa lục địa thụ động thành các rìa lục địa hoạt động Do hút chìm tạo nên sự xâmnhập magma núi lửa dọc theo các rìa lục địa này và một quá trình tạo núi nội địa phát triểnkhi các mảng hội tụ, gây nên sự phá hủy nén ép, làm dày vỏ và biến chất Chính dãyAppalache ở phía đông Hoa Kỳ và Canada đã được tạo thành bởi nội tạo núi

Bài 4: CỘT ĐỊA TẦNG VÀ THANG NIÊN BIỂU ĐỊA CHẤT

4.1 Cột địa tầng

Các nhà địa chất đã sắp xếp niên đại cho các đá trầm tích trên khắp thế giới bằng cách sửdụng quy luật về tính kế tục và khái niệm hóa thạch là chỉ số thời gian.Họ đã vẽ một cột đávới những lớp già nhất ở đáy và những lớp trẻ nhất nằm trên nóc.Những công trình tiênphong trong việc phát triển cột địa tầng được tiến hành ở các đảo thuộc Anh và Tây Âu, nơiphát sinh ngành địa chất hiện đại.Tại đó, các nhà địa chất nhận định rằng sự thay đổi hóathạch giữa lớp này và lớp kế cận thường không từ từ mà đột ngột.Trong đá không ghi lạiđược sự thay đổi từ từ của thực vật và cả động vật Những gián đoạn về di tích hóa thạchđược sử dụng như những ranh giới giữa các địa tầng kế cận Các tên chỉ định cho các nhóm

đá trầm tích khác nhau được ghi trong cột địa tầng

Hình 4.1 Cột địa tầng giản lược của trầm tích PZ vùng Lô - Gâm 6

Trên các bản đồ địa chất tỉ lệ lớn, cột địa tầng và mặt cắt địa chất thường được thành lậpkèm theo, nhằm thể hiện những thông tin ngắn gọn về bản đồ Cột địa tầng là một cột có bềrộng từ 2-4cm Trong cột này ta dùng các dấu hiệu quy ước đường vạch để biểu diễn thànhphần của các đá trầm tích, phun trào, biến chất phát triển trong vùng lập bản đồ.Trong cộtđịa tầng các thể địa chất được phản ảnh tương ứng với các thể đó đã được thể hiện trên bản

đồ địa chất.Bên trái cột địa tầng thể hiện các phân vị thời địa tầng (giới, hệ, thống, bậc, hệtầng…) và các kí hiệu của chúng; bên phải cột ta ghi bề dày, mô tả đặc điểm thạch học vàhóa thạch tìm thấy.Tỉ lệ của cột địa tầng có thể khác nhau và phụ thuộc vào bề dày tổng hợpcủa các thể địa chất được trình bày trên bản đồ

6 Trang 139, hình 4.28, Giáo trình địa chất cơ sở, Tống Duy Thanh 2008

Ranh giới chỉnh hợp được biểu diễn bằng một đường thẳng, còn ranh giới bất chỉnh hợpđược biểu diễn bằng một đường lượn sóng.

Chú ý rằng, các đá già nhất được gọi là Tiền Cambri, một thuật ngữ chung chỉ các đá nằmdưới các đá tuổi Cambri Mặc dù các đá Tiền Cambri đại diện cho một khoảng thời gian địachất rất dài, chúng ta vẫn chưa phân chia chúng dựa trên các hóa thạch vì đá Tiền Cambrikhông chứa các dạng sinh vật để có thể sử dụng chúng trong việc liên hệ, so sánh trên cácvùng khác nhau.Sự đối sánh chủ yếu dựa vào các đặc điểm vật lý và định tuổi bằng cáckhoáng vật phóng xạ.Các đặc điểm vật lý phục vụ cho việc thành lập tuổi các dãy đá TiềnCambri mang tính địa phương, không thể áp dụng cho sự phân chia toàn thế giới.Mặt khác,tuổi phóng xạ không đủ để phân chia các đá Tiền Cambri, mặc dù tuổi này rất quan trọng

Từ Tiền Cambri trở về sau được gọi là thời kỳ Hiển Sinh (từ tiếng Hy Lạp phaneros: cóthể thấy được và zoic: sự sống) Đây là thời kỳ có nhiều dạng hóa thạch được tìm thấy trongsưu tập đá

Khởi đầu, thang địa tầng được phân chia thành nhiều nhóm đá trên cơ sở các gián đoạn rõràng trong các di tích hóa thạch Nhưng khi các nghiên cứu địa chất phát triển và khi vùngnghiên cứu trải rộng từ Châu Âu sang các lục địa khác, các phát hiện mới thu hẹp dần cácgián đoạn trong di chỉ hóa thạch Ngày nay, người ta thấy các dạng hóa thạch biến đổi liêntục và các hóa thạch được phát hiện đầu tiên ngày nay được lấp dần bằng các số liệu từ cácđịa phương khác.Sự gia tăng thông tin này làm cho việc vạch những ranh giới giữa cácnhóm đá trở nên khó khăn hơn Mặc dù vấn đề ranh giới ngày càng phức tạp nhưng khung

cơ bản của thang địa tầng vẫn có hiệu lực

4.2 Thang niên biểu địa chất

Hội nghị địa chất quốc tế lần thứ VIII đã họp ở Paris vào năm 1900 đã dựa trên cơ sởquyết định của Hội nghị địa chất lần II (1981) ở Bôlônhơ (Italia) thông qua một hệ thốngcập bậc phân chia địa tầng và tuổi địa chất tương ứng gồm các hàng phân vị sau đây

Phân vị địa tầng (Địa tầng) Phân vị tuổi địa chất (Địa thời)

Liên giớiGiớiHệThốngBậcĐới

Liên đạiĐạiKỷThếKỳThời

THANG NIÊN ĐẠI ĐỊA CHẤT

ĐẠI, GIỚI

KỈ, HỆ THẾ, THỐNG NAY (10 TỪ ĐẦU ĐẾN 6 NĂM)

THỜI GIAN (10 6 NĂM)

Pleistoxen muộn, thượng Q3

Pleistoxen giữa, trung Q2

Jura muộn, thượng J3

Jura giữa, trung J2

Jura sớm, hạ J1

162 ±5

172 ±5

195 ±5 58TRIAT

(T)

Triat muộn, thượng T3

Triat giữa, trung T2

Cacbon muộn, thượng C3

Cacbon giữa, trung C2

Cacbon sớm, hạ C1

295 ± 10

350 ± 10

355 ± 10 65DEVON

(D)

Devon muộn, thượng D3

Devon giữa, trung D2

Devon sớm, hạ D1

360 ± 10

370 ± 10405± 10 55SILUA

(S)

Silua muộn, thượng S2

Silua sớm, hạ S1 440 ± 10 35OCDOVI

C (O)

Ocdovic muộn, thượng O3

Ocdovic giữa, trung O2

Ocdovic sớm, hạ O1

550 ± 10 70

CAMBR

I (ϵ) Cambri muộn, thượng ϵ3

Cambri giữa, trung ϵ2

4.2.1 Các đơn vị thời địa tầng và thời gian địa chất

Bằng kết quả nghiên cứu tổng hợp của các khoa học địa chất như cổ sinh học, địa tầnghọc, kiến tạo học, thạch học, …kết hợp với các phương pháp xác định tuổi địa chất, ngàynay địa chất học phân chia địa tầng trên toàn bộ vỏ Trái Đất theo các cấp đơn vị địa tầngthống nhất Mỗi cấp đơn vị địa tầng này được tạo thành trong một đơn vị thời gian nhấtđịnh Như vậy mỗi một đơn vị thời gian địa chất hay đơn vị địa niên biểu sẽ ứng với một

đơn vị của các thể địa chất, tức là phân vị địa tầng, được tạo thành trong đơn vị thời gian địa

chất đó Những phân vị địa tầng này gọi là phân vị thời địa tầng, đơn vị thời gian để thànhtạo phân vị thời địa tầng gọi là phân vị tuổi địa chất hay phân vị địa niên biểu

Tuổi của Trái Đất có khoảng 4,6 tỉ năm Trong suốt 200 năm qua, kiến thức của chúng ta

về Trái Đất gia tăng nhanh chóng Nhờ sự phát triển thông tin, các nhà địa chất có khả năngphân chia thời gian địa chất, đặc biệt cho nửa triệu năm cuối thành những đơn vị nhỏ hơn,chính xác hơn

Các nhà địa chất trên khắp thế giới đều hiểu rõ thang tuổi địa chất.Tuy nhiên một sinhviên, người mới biết thang tuổi địa chất lần đầu tiên sẽ thấy nhiều đơn vị khác nhau của thờigian địa chất hầu hết là những thuật ngữ lộn xộn, vô nghĩa và khó mà hiểu được trật tự niênđại của chúng

Thực tế, lịch sử địa chất tiêu biểu cho một sự thêm vào các tên và các thuật ngữ hơn haithế kỉ qua.Những thuật ngữ mới thay thế những cái cũ, những thuật ngữ có những ý nghĩamới và chính cơ sở cho sự lựa chọn các thuật ngữ cũng đã thay đổi.Những thuật ngữ tronglịch sử địa chất phát triển tương tự như sự phát triển các thuật ngữ trong lịch sử hiện đại.Như là March xuất phát từ Mars, thần chiến tranh của La Mã, August là tên của Đại đế La

Mã và tên của tháng thứ 12, December xuất phát từ tiếng La Tinh decem là 10, bởi vì ngàyxưa năm mới bắt đầu từ March và December mới là tháng thứ 10

~ Liên đại: Cấp lớn nhất của đơn vị thời gian địa chất là liên đại, các thể địa chất được

hình thành trong một liên đại được gọi là liên giới Các nhà địa chất dựa vào lịch sử pháttriển của sinh giới đã chia lịch sử Trái Đất làm hai liên đại là Ẩn sinh và liên đại Hiểnsinh.Tương ứng với hai liên đại này là các thể đá được tạo thành trong mỗi liên đại là liêngiới Ẩn sinh và liên giới Hiển sinh

~ Nguyên đại:Cấp thứ hai của đơn vị thời gian địa chất là nguyên đại, gọi tắt là Đại Tập

hợp các đá được tạo thành trong một đại được gọi là giới Trong liên đại Ẩn sinh có hai đại

là Thái Cổ có tuổi từ 2600 triệu năm trở về trước và Nguyên sinh có tuổi cách đây 450 triệunăm đến 2600 triệu năm

Trong liên đại Hiển sinh từ cổ đến trẻ có các đại Cổ Sinh cách đây 540 triệu năm đến 250triệu năm, đại Trung sinh cách đây từ 250 triệu năm đến 65 triệu năm, đại Tân sinh cách đây

65 triệu năm và kéo dài cho đến ngày nay Đá được thành tạo trong các đại gọi là giới Têngọi các nguyên đại dựa theo đặc điểm sinh giới phát triển trong các nguyên đại Trong mỗinguyên đại trên Trái Đất đã diễn ra những biến cố có tính chất hành tinh về các vận độngcủa vỏ Trái Đất và sự biến đổi của thế giới sinh vật

Do mức độ nghiên cứu chưa đầy đủ, Thái Cổ chưa được phân ra các hệ (kỷ) Đối vớiNguyên sinh tuy cũng đã có đề nghị phân chia chi tiết hơn nhưng cho đến nay chưa có sựnhất trí giữa các nhà địa chất, trừ kỷ Venda đã được thừa nhận rộng rãi từ cuối thế kỉ XX.Khởi đầu, các tên trong lịch sử địa chất được gọi theo các nhóm đá, chúng là những chỉ sốcho thời gian Đá magma như đá granit và basalt được xem là đá già nhất và được gọi là ĐệNhất (Primary) theo tuổi Các lớp đá trầm tích là đá vôi, cát kết, phiến sét được nghĩ là trẻhơn đá Magma vì thế gọi là Đệ Nhị (Secondary) Cuối cùng trầm tích gắn kết được gọi là

Đệ Tam và trầm tích bở rời được gọi là Đệ Tứ Khi các di tích hóa thạch và các qui luật vềtính kế tục và quan hệ lát cắt được biết đến và đánh giá cao, thì các loại đá trước đây đượcxem như cơ sở để xác định tuổi đá bị loại bỏ, thay vào đó là sự hiện diện của sự sống trongquá khứ như hóa thạch được sử dụng để biểu thị tuổi tương đối Cổ sinh (Paleozoic – đờisống cổ thay thế cho Đệ Nhất (Primary); Trung Sinh (Mesozoic – đời sống ở giai đoạn giữa

thay thế cho Secondary và Tertiary và Quanternary trở thành Tân Sinh (Cenozoic – đời sốnghiện đại).Hiện nay các thuật ngữ này vẫn còn được sử dụng.

~ Kỷ (hệ):Cấp thứ ba của đơn vị thời gian địa chất là kỷ, các thể đá được thành tạo trong

kỷ gọi là hệ Trong mỗi kỷ trên Trái Đất đã diễn ra những biến cố lịch sử có tính chất khuvực, đôi khi có tính chất hành tinh về các vận động của vỏ Trái Đất Sự biến đổi về sinh giớicũng lớn nhưng ở mức độ thấp hơn so với sự biến đổi sinh vật giữa các nguyên đại Nếu nhưgiữa các nguyên đại sự biến đổi của sinh giới diễn ra ở cấp ngành thì ở giữa các kỷ, sự biếnđổi của sinh giới diễn ra ở cấp lớp, bộ và họ

Ngày nay chúng ta chia các niên đại của thời gian địa chất thành các đơn vị càng nhỏ hơn.Theo thời gian, tên các đơn vị này được chọn lựa dựa theo vị trí hoặc thành phần đá, trongvài trường hợp dựa vào tên các bộ lạc cổ

Bắt đầu với Cổ Sinh (PZ), phân vị thời gian cổ nhất của nó là Cambri (C), xuất phát từ tên

La Mã của xứ Wales, nơi mà đá được mô tả lần đầu tiên Sau đó là Ordovic (0) và Silur (S),

từ tên của các bộ lạc ở phía bắc xứ Wales và phía Tây Welch Devon (D) theo tên địa lí củaquận Devonshire phía Nam nước Anh, nơi mà lần đầu tiên phân vị này được mô tả ĐếnMissisippian theo tên của thung lũng thượng lưu sông Mississippi và Pensylvanian theo têncủa phía tây đảo Pensylvania Các đá của nước Anh ở hai thời kì này được gọi là Carbon (C)bởi vì có sự hiện diện của các vỉa than trong gian đoạn này.Permi (P) kết thúc Paleozoi vàtên của nó được gọi theo tên của một vùng trong dãy núi Ural của Nga

Nguyên đại Trung sinh – Mesozoi (MZ) là nguyên đại của khủng long bắt đầu với kỷ Trias(T) tên của Kỷ được gọi theo đặc điểm của một khu vực đá gồm ba lớp uốn nếp rõ rệt gồm 3lớp ở Đức, nơi mà cát kết thường tiếp theo bởi đá vôi và tiếp theo bởi đá phiến sét Kỷ Jurađược gọi theo tên của đá trong dãy núi Jura của phía Tây nước Pháp và Tây Bắc Thụy Sĩ

Kỷ Kreta chấm dứt nguyên đại Trung sinh và sự tồn tại của khủng long, tên của nó được gọitheo tiếng La tinh, có nghĩa là đá phấn, được tìm thấy ở White Cliffs ở Dover và các đátương tự dọc theo English Channel ở nước Anh

Các thuật ngữ cũ Tertiary và Quaternary vẫn còn được sử dụng nhưng là các phân vị nhỏcủa đại Tân sinh – Cenosoic (KZ) Tên gọi hệ Đệ Tứ mang tính chất lịch sử, đá của các hệnày ứng với thành hệ đá thứ tư do Arduno mô tả lần đầu ở Italia vào thế kỷ 16, cũng như đácủa hệ Paleogen và Neogen trước đây thuộc Đệ Tam vì ứng với phức hệ thứ ba do Arduno

mô tả lần đầu

~ Thế:Dưới cấp kỷ là cấp thế và tương ứng với nó là cấp thống của địa tầng, mỗi hệ

thường có ba thống, đôi khi là hai thống Thế được gọi tên theo tên của hệ kèm theo các tiếpđầu ngữ sớm, giữa và muộn để chỉ vị trí các thế trong kỷ, cũng vậy ta dùng tiếp đầu ngữ hạ,trung, thượng để chỉ tương quan vị trí địa tầng của thống trong hệ

~ Kỳ:Cấp kỳ là hàng phân vị nhỏ của thang địa niên biểu, tương ứng với nó là bậc của

thang địa tầng Tên của kỳ được gọi theo địa danh, nơi có mặt cắt điển hình của bậc Sốlượng của kỳ tùy thuộc mức độ nghiên cứu chi tiết của mỗi hệ, mỗi thống.Kỳ được coi nhưcấp cơ sở

Trường hợp phân chia địa tầng người ta còn dùng cấp đới và ứng với nó là thời của niênbiểu địa chất

CHƯƠNG 3: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT

BÀI 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT

THỜI KÌ TIỀN CAMBRI

1.1. Đặc điểm chung của vỏ Trái Đất trong thời kì Tiền Cambri

Thời kỳ Tiền Cambri xuất hiện cách chúng ta khoảng 3,6 tỷ năm Nó kéo dài khoảng hơn

3 tỷ năm, bao gồm 2 đại: Thái cổ (AR) kéo dài 1 tỷ năm và Nguyên sinh (PR) kéo dài trên 2

tỷ năm Đây là thời kỳ xa xưa và dài nhất trong lịch sử phát triển Vỏ Trái Đất Những đáđược hình thành trong giai đoạn Tiền Cambri bị biến chất mạnh mẽ, hầu như không có hóathạch để lại Vì vậy sự phân hệ địa tầng trong các giới Thái Cổ và Nguyên Sinh và kết hợpđịa tầng của chúng ở những khu vực khác nhau trên Trái Đất rất khó khăn

Hiện nay, phân chia địa tầng Tiền Cambri chủ yếu dựa vào so sánh mức độ biến chất, biến

vị của đá.Phần lớn các nhà địa chất chia Thái Cổ làm 2 phức hệ, còn Nguyên Sinh làm 3phức hệ

Đá Tiền Cambri là đá cổ nhất, chúng đã bị các đá trẻ hơn phủ lên.Vì thế, chỉ trong nhữngcấu trúc nổi cao của vỏ Trái Đất như nhân các nếp vòng lớn, các địa khối giữa và các khiêncủa các nền cổ mới có thể lộ ra đá Tiền Cambri

Qua nghiên cứu những khu vực có đá Tiền Cambri lộ ra trên địa cầu, như khiên Baltic(nền Đông Âu), khiên Canada (nền Bắc Mĩ), khiên Sơn Đông (nền Trung Quốc)…và nhiềukhu vực khác, người ta tổng kết những đặc điểm cơ bản của đá Tiền Cambri như sau:

+ Đá Tiền Cambri có trình độ biến chất cao

Hầu như tất cả các nơi trong vỏ Trái Đất đều có đá Tiền Cambri, đa số đá Tiền Cambri đều

bị chìm sâu trong vỏ Trái Đất, bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên Hiện nay có một số vùng có

đá Tiền Cambri lộ ra ngoài là khiên Baltic – Ucraina, khiên Canada, khiên Brazil –Guyan.Những nơi đá Tiền Cambri lộ ra đều có biểu hiện biến chất cao Những đá thường làgơnai, đá phiến mica, đá amfibol, đá quaczit, đá hoa…Ở những phức hệ trẻ của đá Nguyênsinh thường gặp những loại đá kém biến chất hơn như phiến clorit, đá phiến tan, filit…+ Đá Tiền Cambri có nhiều đá magma

Trong thời gian này, vỏ Trái Đất hoạt động phun trào dung nham rất mạnh với các hoạtđộng xâm nhập đã tạo nên đá granit, granodiorit với dạng thể nằm, thể nền diện tích hàngvạn km2 Hoạt động phun trào cũng xảy ra mạnh làm cho đá Tiền Cambri bị biến chất cao.+ Đá Tiền Cambri bị biến vị mạnh mẽ

Do ảnh hưởng mạnh của vận động kiến tạo thời Tiền Cambri và cả sau này, đá TiềnCambri bị biến chất rất mạnh và phức tạp Ở đó có đủ các loại uốn nếp lớn nhỏ, vi uốnnếp…Sự uốn nếp và đứt gãy đã làm đảo lộn cấu trúc của các thành hệ đá

+ Đá Tiền Cambri rất nghèo di tích sinh vật

Trong đá Tiền Cambri hầu như vắng bóng các di tích sinh vật.Ngay những lớp trầm tíchNguyên sinh nằm dưới đá Tiền Cambri cũng rất ít gặp di tích sinh vật.Sự nghèo nàn của thếgiới sinh vật trong Tiền Cambri còn thể hiện ở chỗ rất ít gặp các loại đá có nguồn gốc hữu

cơ, than đá, dầu mỏ hoàn toàn vắng mặt, chỉ có một ít đá vôi có nguồn gốc tảo, còn loại đáhữu cơ như Sungit ở Caleri chỉ là trường hợp đơn độc

+ Trong các trầm tích Tiền Cambri có chứa nhiều loại đá không gặp hoặc rất ít gặp trongcác trầm tích trẻ hơn Đặc trưng nhất trong các loại đá này là jaspilit và quarzit sắt, chúnghầu như chỉ gặp trong các đá Tiền Cambri, tuy một só nơi cũng gặp trong trầm tích Paleozoihạ.Sự khác biệt của các loại đá trầm tích Tiền Cambri và các loại đá trẻ được thể hiện tronghình

1.2. Lịch sử phát triển vỏ Trái Đất

1.2.1.Đại Thái Cổ (AR)

Nguyên đại Thái Cổ bắt đầu cùng với sự hình thành các khu vực biển đầu tiên để từ đóhình thành lần đầu các đá trầm tích, chủ yếu là sản phẩm phá hủy của các đá phun trào, độ

pH có thể lên tới 1-2 Nửa sau của Thái Cổ, cách đây khoảng 3 tỷ năm, trên mặt đất có nhiềubiến đổi, thành phần khí quyển và thủy quyển cũng tiếp tục thay đổi, thành phần nitơ, oxităng thêm nhiều Trong biển đọng nhiều sản phẩm trầm tích hóa học, phổ biến là trầm tíchsilic sắt mà từ đó hình thành trữ lượng khổng lồ quặng sắt hiện nay.Đây cũng là thời gian

hình thành các nguyên địa máng 7

Đến cuối AR (trên 2600 triệu năm) đã xảy ra hoạt động uốn nếp, kèm theo hoạt động biếnchất mạnh mẽ và granit hóa trên những phạm vi rộng lớn Kết quả tạo những cấu trúc cổ ổnđịnh kiểu nền đầu tiên làm khung nhân cho sự hình thành các nền cổ ở đại PR Đó là nhữngnếp vồng khối nâng tròn trịa dạng vòm rộng như nền Siberia, nền Đông Âu, nền Nam Mỹ

1.2.2.Đại Nguyên Sinh (PR)

Giai đoạn đại Nguyên Sinh là thời gian xuất hiện hoạt động những địa máng để hình thànhcác hệ thống uốn nếp kiểu chính thức như các hệ thống uốn nếp Careli (Châu Âu), Wutai(Sơn Đông Trung Quốc)…trong thời gian này cũng xuất hiện các đai địa máng Nội Phi vàBrasil Cuối đại PR, các địa máng (trừ Nội Phi và Brasil) đã kết thúc chế độ hoạt động địamáng tạo uốn nếp, xâm nhập và biến chất, tạo thành những khu vực cứng rắn hóa gắn liềnnhững khối nguyên thủy và hình thành những móng uốn nếp ở các nền cổ Cũng trong giaiđoạn này trên những khối uốn nếp AR đã hình thành tầng phủ bao gồm đá trầm tích và đámagma.Trong nhiều nơi cũng đã thành tạo các cấu trúc kiểu máng nền

Vào PR muộn, giai đoạn Sini, là giai đoạn hình thành lớp phủ nền ở các nền cổ thế giớisau khi đã hoàn thành hệ uốn nếp Carelit Đây cũng là giai đoạn hình thành và phát triển cácđai địa máng Thái Bình Dương, Địa Trung Hải, Đại Tây Dương và Ural – Mông Cổ Trongcác khu vực địa máng, hoạt động nghịch đảo kiến tạo trước kia hình thành những địa khốitrung tâm - nguồn cung cấp vật liệu trầm tích cho các địa máng Trong các miền võng địamáng, được hình thành trên lớp vỏ đại dương mỏng đã tạo thành những hệ trầm tích rất dàythuộc các thành hệ đặc trưng cho địa máng như hệ trầm tích phun trào

Các nền đã thành tạo phần đầu tiên của tầng phủ.Thành phần axit carbonic cũng giảm dần

7Nguyên địa máng: địa máng nguyên hóa đá, hình thành trên lớp vỏ bazan anđezit chưa bình ổn.

Như vậy, trong đại PR hình thành hai chế độ hoạt động đầu tiên khác nhau trong lịch sửphát triển vỏ Trái Đất là chế độ địa máng và nền.

Cùng với hoạt động đá phun trào, ở dưới biển cũng hình thành cát kết, đá phiến sét và cácloại cacbonat mà chủ yêu slà đôlomit và cả đá silic

Hình 1.1 Sơ đồ các yếu tố cấu trúc chính của Châu Á 8

1.3. Hoàn cảnh cổ địa lí

Trong giai đoạn này, các sản phẩm của hoạt động phun trào đã làm cho biển AR giàu axitclohydric, axit fluoric, H2S, CO2, CH4 và các loại cacbuahydro khác.Độ axit trong nước rấtcao (pH có thể tới 1-2) vì thiếu oxi tự do nên trong nước biển chưa thấy thành phần sunfat Trong khí quyển khí CO2 đóng vai trò chủ yếu, dần dần xuất hiện oxi tự do

Đến giữa đại AR thành phần nước biển có nhiều thay đổi, độ axit giảm dần do các kim loạikiềm từ lục địa bị phá hủy ra biển

Sinh vật đơn bào bắt đầu xuất hiện được tìm thấy như đá vôi tìm thấy ở Châu Phi, đó lànhững tế bào có khả năng tự dưỡng, sau đó tảo lam xuất hiện

8Đơn giản hóa từ Wang và nnk, 2005

Cuối sini, bên cạnh thực vật cấp thấp đã xuất hiện những động vật không xương sống,ngành ruột khoang nguyên thủy, giun và những dạng giáp xác nguyên thủy.Các tập đoàn tảovôi phát triển để lại di tích là các ám tiêu ở Montana (Mỹ), Siberia và Trung Quốc.

1.4. Sự thành tạo khoáng sản trong thời Tiền Cambri

1.4.1.Đặc điểm

Các khoáng sản thành tạo trong thời kì Tiền Cambri có các đặc điểm chủ yếu sau đây:

1. Có hàm lượng quặng cao, phân bố tập trung ở các khu vực nền cổ

2. Thành tạo một số khoáng sản quí hiếm, trữ lượng lớn như Uran, platin, mica

mà không gề gặp ở các đại địa chất sau này

3. Không có các khoáng sản có liên quan đến nguồn gốc sinh vật mà chủ yếu làcác khoáng sản kim loại

1.4.2.Các khoáng sản chính

~ Uran: có khoảng 90% quặng uran có liên quan tới đá cát kết, cuội kết, chỉ có 10% là

uran tự do, đa số đều có trữ lượng lớn, phân bố ở Canada, Tanzania, Đông Nam Úc, khu vực

Hồ Lớn (Mỹ)

~ Sắt: có liên quan tới đá quaczit với các loại quặng manhetit (hàm lượng sắt từ 60 -70%),

quặng mactit (hàm lượng sắt 55%), quặng titanomanhetit (hàm lượng sắt từ 50-60%) Ngoài

ra còn thành tạo một số quặng sắt nằm trong lớp vỏ phong hóa đá quaczit như quặnglimonit, quặng gotit… các quặng mỏ có trữ lượng lớn phân bố ở bán đảo Labrador, khu vực

Hồ Lớn, vùng Bạch Hải, Canma, Ural, Ucraina, Ấn Độ, Mozambique, Mãn Châu

~ Mangan: chủ yếu là quặng manganrit, phân bố ở Nam Phi.

~ Titan: chủ yếu là quặng titanit, phân bố ở bán đảo Labrador, Thụy Điển, Cusa (Nga).

~ Niken: phân bố vùng Tôn Sơn (Canada), vùng Bạch Hải (Nga)

~ Coban: phân bố ở Marốc, Dămbia

~ Crôm: phân bố ở Nam Phi, Tanzania, Mozambique.

~ Đồng: phân bố ở vùng Tôn Sơn (Canada)

~ Thiếc: phân bố ở Tanzania, Kenya

~ Liti: phân bố ở Mozambique

~ Vàng: phân bố ở vùng Hồ Lớn, Canada, Brasil Sudan, Nam Phi, Úc, Côtđiva

~ Plantin: phân bố ở Mozambique, Nam Phi

~ Berin: phân bố ở Nam Phi

~ Albet: phân bố ở nam và bắc Triều Tiên

~ Mica: phân bố ở Siberia, Ấn Độ

~ Kim cương: phân bố ở Brasil, Ấn Độ

~ Khoáng sản đa kim loại: gồm nhiều kim loại cộng sinh với nhau như đồng, chì, thiếc

tạo thành khoáng vật sunfua Các mỏ có trữ lượng lớn phân bố ở phía tây Canada, Tanzania,Đông Úc, Brasil

BÀI 2: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT

TRONG NGUYÊN ĐẠI CỔ SINH

2.1 Những biến đổi của cấu trúc vỏ Trái Đất trong đại Cổ Sinh

Nguyên đại Cổ sinh kéo dài từ kỉ Cambri đến kỉ Pecmi trải qua thời gian 350 triệu nămtrên vỏ Trái Đất Thời gian bắt đầu của đại cách đây 570 triệu năm Nguyên đại này diễn ranhững quá trình biến đổi rất lớn làm cho bộ mặt vỏ Trái Đất vào cuối Pecmi đã thay đổi rấtnhiều so với giai đoạn Tiền Cambri

Trong đại Cổ Sinh, hoạt động của Trái Đất đã diễn biến phức tạp để hình thành những cấutrúc uốn nếp rộng lớn ở nhiều khu vực địa máng, đồng thời là các hoạt động nâng, hạ diễn ratrên một diện tích rộng lớn Có thể chia lịch sử phát triển vỏ Trái Đất trong đại này làm haigiai đoạn lớn:

Giai đoạn thứ nhất: ứng với chu kì Calêđôni diễn ra trong các kỉ Cambri, Ocdovic, Silua

và thành thạo cấu trúc Caleđonit

Giai đoạn thứ hai ứng với chu kì Hecxini diễn ra từ kỉ Devon, Cacbon, Pecmi (hay còn gọi

là PZ muộn)

Trong mỗi chu kỳ kiến tạo, lịch sử phát triển kết thúc bằng sự hình thành cấu trúc uốn nếp

ở địa máng và nâng cao ở nền kế cận, nhưng sự hình thành cấu trúc ấy không phải là tứckhắc mà đã trải qua những thời kỳ (pha) uốn nếp tạo núi

2.1.1 Kỷ Cambri (kí hiệu ϵ)

2.1.1.1 Lịch sử phát triển của vỏ Trái Đất

Từ Cambri có 6 lục địa lớn hình thành từ sự phá vỡ siêu lục địa Rodinia, còn có nhiều tiểulục địa, nhiều dãy cung đảo đi kèm các vi mảng trong PZ, bao gồm:

Laurentia (phần lớn vùng đất của Bắc Mỹ, Greenland, Tây Bắc Ireland, Scotland)

Baltica hay Đông Âu (gồm lãnh thổ Nga phía tây dãy Ural, phần lớn lãnh thổ Bắc Âu)Siberia (phần phía đông dãy Ural của Nga, lãnh thổ Châu Á thuộc Nga, bắc Kazakhstan vàNam Mông Cổ)

Kazakhstan (một lục địa hình tam giác với hạt nhân là Kazakhstan nhưng trong PZ có thểbao gồm cả một phần của lục địa Siberia) Cũng có thể coi đại bộ phận Mông Cổ và một bộphận của Siberia thuộc một lục địa riêng – lục địa Mông Cổ, trong PZ nằm giữa hai lục địaKazakhstan và Siberia

Trung Quốc (bao gồm hai lục địa Hoa Bắc và Hoa Nam)

Gondwana gồm Châu Phi, Madagasca, Ấn Độ, Nam Cực, Australia, Nam Mỹ, Florida của

Mỹ và Mexico, một phần của Nam Âu và Trung Đông, Gondwana cũng bao gồm nhiều lụcđịa hiện nay thuộc Châu Á như Đông Nam Á (Đông Dương, Malaysia), Tây Tạng, Arabia

và các vùng khác của Cận Đông

Bồn đại dương thứ nhất là Iapetus hay Đại Tây Dương nguyên thủy ngăn cách giữa Bắc

Mỹ, Greenland (Laurentia) với nền Nga (Baltica) Rìa đông của Laurentia bao gồm cả

Chucotca, Spitsberg, còn rìa đông nam – bao gồm cả Scotland của nước Anh hiện nay.Bồn đại dương thứ hai là Paleoasia (Cổ Á Châu) phân cách Baltica và Đông Siberia vớicác lục địa Tarim và Trung – Triều

Bồn đại dương thứ ba là Paleotethys (Cổ Địa Trung Hải) ngăn cách Gondwana với Bắc

Mỹ (Laurentia), khối Tarim, Trung Triều.Bồn đại dương này nối liền với Paleopacific (CổThái Bình Dương) Tất cả những lục địa vừa nêu cùng với Gondwana trong Cambri nằm ở

Các địa máng bước vào giai đoạn đầu của chu kì địa máng Tốc độ sụt võng của các địamáng tuy có khác nhau nhưng nó đều hình thành những hệ tầng trầm tích lục nguyêndày.Địa máng Đại Tây Dương có nơi đạt 3-4km; địa máng Địa Trung Hải từ 1,2 – 1,5km, hệđịa máng Uran dày 1,5km; địa máng Catazia dày 2km, có chỗ dày 8km, địa máng Đông Úcdày 7,5km Trừ khu vực Antai – Saianở các địa máng khác nhau hầu như không có thànhphần đá phun trào trong các thành hệ trầm tích.Hoạt động địa máng ở khu vực Antai – Saiandiễn ra sớm hơn các khu vực địa máng khác Trong ϵ1 và ϵ2, ở khu vực này có chế độ sụpvõng lớn, bề dày trầm tích lớn tới 7km, hoạt động phun trào mạnh mẽ Cuối ϵ2 bắt đầu cóchuyển động nâng và xâm nhập bazic Đến ϵ3 thì có hoạt động kiến tạo kèm theo xâm nhậpaxit

Cuối kỉ Cambri có pha uốn nếp Salair 9, pha sớm nhất của chu kỳ tạo núi Calêđôni Phanày cơ bản đã kết thúc chế độ địa máng ở Antai – Saian, hình thành cấu trúc Salairid Hoạtđộng tạo núi này kéo kèm theo biển lùi ở nền Siberia Ở các khu vực khác hoạt động tạo núimang tính khu vực và yếu hơn như tạo núi Quinghai (Thanh Hải) ở Hoa Bắc, tạo núiBenambri ở Đông nam Úc

2.1.1.2 Điều kiện cổ địa lí

Kỉ ϵ có điều kiện khí hậu khô nóng trong suốt 70 triệu năm Người ta tìm thấy trầm tíchmuối màu đỏ: thạch cao, đôlomit ở dải vĩ độ trung bình từ bán đảo Ả Rập đến Iran qua đôngSiberia và Canada Ở phía Bắc và Nam của dải, khí hậu mang tính ấm ẩm.Riêng Nam Mĩ cótrầm tích Titit10, chứng tỏ nơi đây có khí hậu lạnh vùng ôn đới Tóm lại điều kiện khí hậunóng ẩm chung tạo điều kiện thuận lợi cho sinh vật sống trong môi trường biển Ở đây ngoàiTảo lam còn có Tảo lục và Tảo hồng Đây là nơi sinh sống cho động vật không xương sống

bò dưới đáy biển Trong đó, các nhóm chiếm ưu thế gồm có:

9Tạo núi Salair: do sự xô húc của các mảng Siberia và Mông Cổ

10Trầm tích Titit: trầm tích sông băng

+ Bọ ba thùy với những đại biểu rất đa dạng và để lại rất nhiều hóa thạch nhiều nơi trênTrái Đất, chiếm vai trò ưu trội nhất (60%) trong động vật biển của ϵ Là một lớp lớn củangành Chân khớp, hóa thạch của lớp này có mặt trong các đá trầm tích Paleozoi từ Cambriđến Permi với những đặc điểm tiêu biểu: phần lớn có khiên đầu to, khiên đuôi bé, thân gồmnhiều đốt, mắt hoặc tiêu hoặc giảm bé đi Hiện tượng tiêu giảm mắt là do môi trường sốngchui rúc dưới vùng nước đục hoặc trong bùn Chưa có khả năng cuộn tròn để tự vệ.

+ Dạng chén cổ: các đại biểu của ngành này khá phong phú trong các trầm tích củaCambri hạ và trung, đến Cambri thượng hóa thạch của chúng hiếm gặp Chúng là nhữngsinh vật biển đơn thể hoặc quần thể, bộ xương bằng đá vôi có hình dạng như một cái chénhoặc cái cốc Thường thấy hóa thạch trong các đá trầm tích carbonat tướng biển nông và ditích của tảo đi cùng, sống trên biển cạn có đáy biển đá Dạng Chén cổ đã trở thành loại tạo

đá ở Úc với những lớp đá vôi chỉ do xương của Dạng Chén cổ tạo thành

Hình 2.1 Hóa thạch Chén cổ trong Cambri

1. Cắt ngang một dạng quần thể Saianocyathus

2. Dạng đơn thể Kotuyicyathus

3. Dạng quần thể Paranacyathus.

+ Tay cuộn: ngành Tay cuộn gồm lớp không khớp (vỏ bằng kitin) và lớp có khớp (vỏ bằngchất vôi) Các đại biểu của hóa thạch Tay Cuộn gặp trong đá trầm tích sét lẫn trầm tíchcarbonat Chúng đứng hàng thứ hai trong giới sinh vật ở Cambri, chiếm 30% tổng số hóathạch biết trong đá, phân bố ở vùng thềm lục địa

+ Bút đá: thuộc động vật nửa dây sống, ở trong môi trường nước sâu Một số rất ít Bút đá

có thể gặp trong tướng đá thô.Sống trôi nổi nên chúng phân bố địa lý rộng rãi và trở thànhhóa thạch chỉ đạo địa tầng rất tốt

Ngoài ra còn có các đại biểu của Chân dài, San hô vách đáy, Da gai cố định, Ruột khoang,Chân Rìu…

Ở nhiều nơi vào cuối kỉ O biển lùi dần trên phạm vi rộng lớn như Siberia, Bắc Mĩ, TrungQuốc, Đông Âu…Ở khu vực địa máng Tây Âu, trầm tích O phân bố rộng rãi hơn so với

trầm tích ϵ.Trầm tích dày, bao phủ trên diện rộng, điển hình: Grampian dày 5km, Antai –