Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì và giá trị địa di sản của chúng

Học viên xin cảm ơn đề tài QGTĐ 2011 “Nghiên cứu đánh giá các điều kiện tự nhiên, cảnh quan địa chất phục vụ quy hoạch phát triển bền vững du lịch thành phố Hà Nội” và đề tài “Xây

LỜI CẢM ƠN

Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn của mình, PGS TS Tạ Hòa Phương, người đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập để em hoàn thành tốt luận văn này

Trong thời gian thực hiện luận văn Thạc sỹ, học viên đã nhận được sự giúp

đỡ tận tình các cán bộ trong khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, nhân dịp này học viên xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô

Học viên xin cảm ơn đề tài QGTĐ 2011 “Nghiên cứu đánh giá các điều kiện

tự nhiên, cảnh quan địa chất phục vụ quy hoạch phát triển bền vững du lịch thành phố Hà Nội” và đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu hướng dẫn thực tập ngoài trời thuộc khoa học Trái đất tại khu vực Ba Vì - Sơn Tây 2010-2011” đã tạo điều kiện cho học viên tham gia nghiên cứu, khảo sát thực địa, lấy mẫu phân tích lát mỏng thạch học và sử dụng một số kết quả phân tích lát mỏng thạch học

Học viên xin cảm ơn các cán bộ phòng Khoáng vật - Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho học viên thực tập và gia công lát mỏng thạch học

Xin cảm ơn bố mẹ và người thân trong gia đình cũng như bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình học tập và hoàn thiện luận văn

Một lần nữa học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy

cô, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ học viên trong thời gian qua!

Học viên

Bùi Văn Đông

Header Page 1 of 123

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ iv

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội 2

1.2 Đặc điểm địa chất vùng Ba Vì 4

1.2.1 Địa tầng 4

1.2.2 Thành tạo magma xâm nhập 7

1.2.3 Cấu trúc – kiến tạo 7

1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng nghiên cứu 9

Chương 2 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Khái niệm aglomerat trong hệ thống phân loại các đá núi lửa 15

2.2 Hệ phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Khảo sát thực địa 21

2.2.2 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học 22

2.2.3 Phương pháp Nhiễu xạ Rơngen (XRD) 23

Chương 3 - ĐẶC ĐIỂM TẦNG ĐÁ CHỨA “CUỘI” TRÊN ĐỈNH NÚI BA VÌ 24

3.1 Phân bố tầng đá và đặc điểm thạch học 24

3.1.1 Đặc điểm phân bố 24

3.1.2 Đặc điểm thạch học 26 Header Page 2 of 123

a Thành phần “cuội” 26

b Thành phần xi măng gắn kết 31

3.2 Nguồn gốc và tên gọi 36

Chương 4 - Ý NGHĨA TẦNG AGLOMERAT TRONG QUẦN THỂ DI SẢN VÙNG BA VÌ 43

4.1 Ba Vì – vùng đất huyền thoại 43

4.2 Một vùng đất nhiều di sản địa chất 45

4.3 Ý nghĩa di sản địa chất của tầng aglomerat trên đỉnh Ba Vì 50

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Header Page 3 of 123

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 1) Danh mục bảng biểu

Bảng 2.1: Phân loại đá vụn núi lửa theo kích thước mảnh vụn

Bảng 2.2: Phân loại đá cho hỗn hợp mảnh vụn núi lửa và mảnh vụn biểu sinh

2) Danh mục hình ảnh

Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu

Hình 2.1: Sự phun nổ theo miệng núi lửa,

Hình 2.2: Phun nổ theo sườn núi lửa

Hình 2.3: Bom núi lửa bazan của núi lửa Mauna Kea, Hawail

Hình 2.4: Bom núi lửa trong aglomerat gần Newark Castle phía tây St Monans Hình 2.5: Phân loại đá vụn núi lửa theo tỷ lệ của khối /bom, lapili và tro bụi núi lửa Hình2.6: Aglomerat basalt ở công viên quốc gia phía bắc California (Hoa Kỳ)

Hình 2.7: Aglomerat ở phía đông nam Alaska (Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ) Hình 2.8: Aglomerat miệng núi lửa Bandera, xứ Cibola County, phía bắc New

Mexico, (Hoa Kỳ) Hình 3.1: Sơ đồ vị trí phân bố tầng đá chứa “cuội” trong vùng nghiên cứu

Hinh 3.2: Tầng đá chứa “cuội” trên đỉnh Tản Viên

Hinh 3.3: Ranh giới của tầng đá chứa “cuội” với đá phun trào hệ tầng Viên Nam Hình 3.4: Tầng đá chứa nhiều “cuội” khu vực đỉnh Vua và ranh giới của chúng với

đá phun trào hệ tầng Viên Nam Hình 3.5: Những tảng lăn lớn khu vực đền Trung

Hình 3.6: Những tảng lăn ở mỏ pyrit Minh Quang

Hình 3.7-3.17: Hình lát mỏng thạch học mảnh “cuội” của tầng đá chứa “cuội” vùng

Ba Vì Hình 3.18: Kết quả phân tích XRD thành phần mảnh “cuội”

Hình 3.19-3.29: Hình lát mỏng thạch học thành phần xi măng gắn kết của tầng đá

chứa “cuội” vùng Ba Vì Hình 3.30: Kết quả phân tích XRD thành phần xi măng gắn kết

Hình 3.31, 3.32: Tầng “cuội” kết núi lửa trên đỉnh Đên Thượng, “cuội” có kích

thước lớn Hình 3.33: Tầng đá chứa “cuội” khu vực đỉnh Tản Viên, “cuội” bị biến dạng do quá

trình nén ép khi vẫn còn nóng dẻo Header Page 4 of 123

Hình 3.34: Tầng đá chứa cuội ở khu vực đỉnh Vua, “cuội” bị biến dạng do quá trình

nén ép khi vẫn còn nóng dẻo, có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy Hình 3.35: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, “cuội” bị kéo dài,

có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy Hình 3.36: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, “cuội” bị biến

dạng do quá trình nén ép khi vẫn còn nóng dẻo, có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy

Hình 3.37: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, một “cuội” có độ

tròn khá tương đồng, nhưng vẫn có những viên “cuội” bị biến dạng dẻo Hình 3.38: Những viên tròn trong lớp Aglomerat, tây bắc Iznik, Armutlu Peninsula,

tây bắc Thổ Nhĩ Kỳ Hình 4.1 Đình Phùng Hưng thôn Cam Lâm, xã Đường Lâm, TX Sơn Tây

Hình 4.2 Lăng Ngô Quyền, thôn Cam Lâm, xã Đường Lâm, TX Sơn Tây

Hình 4.3: Hòn Chẹ đang bị khai thác nham nhở, nếu không có biện pháp hữu hiệu

ngăn chăn thì trong tương lai gần nơi đây sẽ bị san thành bình địa Hình 4.4: Hòn Rớt nằm dưới lòng sông Đà, được coi là khối đá do Sơn Tinh ném

xuống sông ngăn chặn thủy quái còn sót lại Hình 4.5: Giếng Âm (Pó Ché), Vân Hòa, Ba Vì

Hình 4.6: Bom núi lửa găm trong đá phun trào bên bờ Giếng Âm

Hình 4.7: Dăm kết núi lửa bên bờ giếng Âm

Hình 4.8: Bộ ngực khổng lồ nhìn từ khu vực núi Âm

Hình 4.9: Đồi Đá Xanh, Vân Hòa, Ba Vì

Hình 4.10: Đá Chông – những tấm vỡ của đá bazan dày đặc, cắm dốc chĩa về phía

sông Đà, trông như một bãi chông Hình 4.11: Tầng quặng Pyrit tại mỏ Minh Quang hiện đã ngưng khai thác

Hình 4.12 Mỏ đồng Lũng Cua, vách hầm khai thác

Hình 4.13 Mỏ đồng Lũng Cua, vách trong cùng, nơi ngừng khai thác

Hình 4.14 Mỏ Mỏ Amian Xóm Quýt, một mạch Cryzotil-Atbet trong đá siêu mafic Hình 4.15: Những ngọn núi Ba Vì

Hình 4.16, 4.17: Những hòn “cuội” có kich thước lớn ở khu vực đỉnh Tản Viên,

chúng được Sơn Tinh mang lên đỉnh núi Hình 4.18 Lớp sinh viên địa chất bên tầng “cuội” kết núi lửa trên đỉnh Tản Viên Hình 4.19: Tháp Báo Thiên trên đỉnh Vua, nhìn từ Đỉnh Tản Viên

Header Page 5 of 123

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

fls: felspat plg: plagiocla mcr: microcline Q: thạch anh Header Page 6 of 123

MỞ ĐẦU

Du lịch Địa chất là một lĩnh vực đang ngày càng phát triển trên Thế giới cũng như ở Việt Nam Ngoài tham quan, thưởng ngoạn những cảnh quan, sinh thái,

du khách còn quan tâm đến những giá trị di sản Địa chất

Vùng Ba Vì – Sơn Tây nằm ở phía tây bắc của trung tâm Hà Nội, có địa hình phân cấp rõ rệt, từ núi đồi, trung du đến đồng bằng Nằm trong khúc quanh của sông Hồng và sông Đà, thiên nhiên nơi đây có nhiều cảnh sắc ngoạn mục

Tầng đá chứa nhiều “cuội” phân bố chủ yếu ở phần cao của các quả núi thuộc dãy Ba Vì Cho đến nay, tầng “cuội” tương tự chưa tìm thấy ở nơi nào khác ở Việt Nam Hơn nữa, nó gắn liền với truyền thuyết Sơn Tinh – Thủy Tinh trong kho tàng văn hóa của người Việt Trong tổng thể các di sản văn hóa, tâm linh, truyền thuyết của vùng đất mang hồn thiêng sông núi, tầng “cuội” kết là một danh thắng địa chất nổi bật Vì vậy, việc hiểu biết đúng đắn về nó không chỉ có ý nghĩa khoa học, mà còn góp phần phục vụ du lịch địa chất

Hiện nay, có nhiều cách hiểu khác nhau về nguồn gốc của tầng đá kể trên, vì

vậy học viên đã chọn đề tài luận văn: “Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì

và giá trị địa di sản của chúng” với mục tiêu là xác định nguồn gốc, tên gọi khoa

học của tầng đá kể trên và nêu bật giá trị địa di sản của chúng

Để thực hiện được mục tiêu của đề tài học viên đã hoàn thành một số công việc chính như sau:

- Tổng hợp tài liệu

- Khảo sát thực địa lấy mẫu phân tích

- Gia công và phân tích lát mỏng thạch học

- Xác định thành phần và nguồn gốc thành tạo tầng đá chứa “cuội”

- Đánh giá ý nghĩa địa di sản của chúng Header Page 7 of 123

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội

Vùng nghiên cứu thuộc phạm vi huyện Ba Vì và Sơn Tây cách trung tâm

Hà Nội khoảng 50 km về phía tây bắc (hình 1.1) Diện tích nghiên cứu nằm trong

các tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 như tờ Tây Đằng, Sơn Tây giới hạn bởi các toạ độ: 21001' - 21009' vĩ độ Bắc

105018' - 105030' kinh độ Đông

Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu

Phía tây giáp với sông Đà, phía bắc giáp sông Hồng, phía đông là huyện Phúc Thọ và phía nam giáp tỉnh Hoà Bình

Header Page 8 of 123

- Đặc điểm địa hình

Mặc dù có diện tích không rộng, song địa hình vùng nghiên cứu khá đa dạng với địa hình núi trung bình, núi thấp, đồi, đồng bằng, thung lũng với hai dòng sông lớn ở phía bắc và tây là sông Hồng và sông Đà Nằm ở phía tây vùng nghiên cứu, trên một nền địa hình tương đối bằng phẳng với độ cao không lớn, khối núi Ba Vì với đỉnh Tản Viên cao 1296 m nổi tiếng với truyền thuyết Sơn Tinh – Thuỷ tinh Khối núi Ba Vì có dạng đẳng thước với 3 đỉnh cao trên 1000m, độ cao của núi Ba Vì giảm dần ra xung quanh, tạo nên một số bậc địa hình đặc trưng với các đỉnh cao 900 - 1200m; 600 - 800m; 400 - 500m và 200 - 300m Nhìn tổng thể, khối núi Ba Vì có dạng đẳng thước, song phân tích chi tiết bình đồ vẫn dễ dàng nhận ra sự định hướng của khối núi theo tây bắc - đông nam

- hướng chung của cấu trúc địa chất vùng Tay Bắc Sườn của khối núi Ba Vì cũng có dạng bất đối xứng với sườn tây dốc hơn sườn đông

- Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn

Vùng nghiên cứu nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng trực tiếp và mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc nên có mùa đông tương đối lạnh Khí hậu phân hoá thành hai mùa rõ rệt: mùa lạnh khô hanh vào nửa đầu mùa và có mưa phùn ẩm ướt vào cuối mùa; mùa nóng trùng với mùa mưa là thời

kỳ hoạt động của gió mùa tây nam Tính phi địa đới của khí hậu thể hiện khá rõ theo đai cao Trên đỉnh núi Ba Vì, ở độ cao địa hình trên 1000m, khí hậu khá mát

mẻ vào mùa hè, thuận lợi cho việc xây dựng các trung tâm nghỉ dưỡng, mùa đông thường xuyên có mây mù phủ

Hệ thống sông suối vùng Ba Vì chủ yếu bắt nguồn từ đỉnh núi Ba Vì và chảy ra xung quanh tạo ra một mạng lưới sông suối dạng toả tia rất điển hình Sông suối đã chia cắt toàn bộ địa hình đồi núi thấp tạo ra các trũng và thung lũng

có hình dạng phức tạp

- Đặc điểm kinh tế - xã hội

Với vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi, hiện nay vùng Ba Vì đang rất phát triển về kinh tế xã hội, đặc biệt là phát triển du lịch sinh thái

Header Page 9 of 123

1.2 Đặc điểm địa chất vùng Ba Vì

1.2.1 Địa tầng

Vùng nghiên cứu bao gồm các thành tạo trầm tích, biến chất, trầm tích phun trào phát triển không liên tục từ Paleoproterozoi đến Đệ tứ:

 Hệ tầng Núi Con Voi (AR ? nv )

Hệ tầng Núi Con Voi (Nguyễn Vĩnh, Phan Trường Thị, 1973) gồm 2 phần:

Phần dưới plagiogneis, gneis, đá phiến biotit-granat-sillimanit Phần trên gồm các lớp đá phiến và các lớp mỏng, thấu kính gneis biotit-grant, biotit-granat-silimanit, lớp mỏng quarzit Trong vùng Ba Vì – Sơn Tây, hệ tầng Núi Con Voi lộ thành dải hẹp ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, bị khống chế bởi các đứt gẫy song song theo thương tây bắc – đông nam

 Hệ tầng Ngòi Chi ( AR? nc)

Hệ tầng Ngòi Chi (Trần Xuyên và nnk., 1988) thành phần đá phiến biotit - granat - silimanit, đá phiến biotit - granat, biotit - granat - silimanit Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng Ngòi Chi lộ thành dải hẹp ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, bị khống chế bởi các đứt gẫy theo thương tây bắc – đông nam, phủ chỉnh hợp lên hệ tầng Núi Con Voi

 Hệ tầng Thạch Khoán (PR3- ε1 tk)

Hệ tầng Thạch khoán (Trần Xuân Toản, 1968) thành phần đá phiến thạch

anh - hai mica - granat, đá phiến mica - staurolit - dissthen xen kẽ với quarzit Hệ tầng Thạch Khoán lộ ra trong những diện nhỏ ở phía tây vùng nghiên cứu: Đá Chông và Minh Quang, Thuần Mỹ

 Hệ tầng Si Phay (P1-2 sp)

Hệ tầng Si Phay (Tô Văn Thụ và nnk., 1997) thành phần chính gồm cát kết, cát kết dạng quarzit, đá phiến đen, đá phiến silic, thấu kính phun trào mafic Hệ tầng Si Phay lộ ra trong các diện nhỏ và hẹp ở phần phía tây nam vùng nghiên cứu

Header Page 10 of 123

 Hệ tầng Na Vang (P1-2 nv)

Hệ tầng Na Vang (Tô Văn Thụ và nnk 1996) thành phần gồm các đá vôi hạt nhỏ, màu xám, đen, xám sáng phân lớp mỏng chuyển lên đá vôi màu xám sáng, hạt mịn, phân lớp dày, dạng khối Hệ tầng lộ ra ở vùng Ba Vì dưới tên gọi núi Chẹ, hiện nay đang bị khai thác để làm vật liệu xây dựng

 Hệ tầng Viên Nam (P3 vn)

Hệ tầng Viên Nam phân bố phổ biến chiếm phần lớn diện tích phía nam vùng nghiên cứu, nhiều nơi gặp đá của hệ tầng Viên Nam bị ép phiến mạnh, hoặc bị phong hóa ở các mức độ khác nhau Tầng đá chứa “cuội” phủ trực tiếp nên các đá phun trào của hệ tầng Viên Nam, do vậy nguồn gốc hình thành tầng đá chứa “cuội” này ít nhiều cũng liên quan chúng

- Hồ Trọng Tý, 1990 Mặt cắt chuẩn: theo đường đất từ núi Viên Nam đến làng Cổ Đông, huyện Ba Vì, tỉnh Hà Nội

Hệ tầng đá phun trào ít nhiều phân lớp, có thành phần tương phản từ mafic đến kiềm, xen trầm tích chứa tuf mà trước đây thường được mô tả chung trong hệ tầng Cẩm

Thủy gồm đá phun trào mafic Permi thượng (Vũ Khúc & Bùi Phú Mỹ và nnk 1990),

nay đã có tài liệu để phân biệt thành hệ tầng mang tên vùng mặt cắt chuẩn là Viên Nam Việc định rõ đặc trưng thạch học và thạch hoá cùng các vùng phân bố của hệ tầng này nhằm tách biệt với các thành tạo phun trào mafic Permi thượng được làm rõ trong nghiên cứu của Trần Trọng Hoà (2001)

Hệ tầng Viên Nam phân bố khá rộng rãi trong các đới Sông Đà và Ninh Bình,

từ vùng có mặt cắt chuẩn là Viên Nam - Ba Vì, qua Kim Bôi lên phía tây bắc đến các vùng Vạn Yên, nam Tạ Khoa và vùng Nậm So, và rải rác ở một số nơi khác như nam Hà Tây, mỏ than Ninh Sơn, v.v

Mặt cắt chuẩn của hệ tầng được chỉ định là mặt cắt từ núi Viên Nam đến làng

Cổ Đông do Hồ Trọng Tý mô tả, gồm 4 tập:

Header Page 11 of 123

1) Basalt, basalt porphyr màu xám lục sẫm và tuf của chúng; dày 250 m Basalt thường có cấu tạo hạnh nhân lấp đầy chlorit, calcit và thạch anh

2) Basalt porphyr, tuf aglomerat màu xám lục nhạt; dày 170-200 m Mảnh tuf trong aglomerat có kích thước khác nhau gắn kết lại bằng tuf hạt mịn

3) Basalt olivin, basalt porphyr xen với tuf màu lục, xám lục có cấu trúc hạnh nhân không đều; dày 150 m

4) Basalt porphyr xám lục sẫm xen cát kết chứa tuf phân lớp dày, màu xám sáng; dày 200 m Tập này có các dấu hiệu chuyển tiếp lên các lớp chứa hóa thạch Olenek của hệ tầng Cò Nòi, quan sát được ở bến phà Phương Lâm đi sang thị

xã Hoà Bình

Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 770-800 m

Theo tài liệu nghiên cứu thạch học và thạch hoá, Trần Trọng Hoà (2001) đã chứng minh đá phun trào ở các vùng Viên Nam - Ba Vì, Hoà Bình - Kim Bôi và Vạn Yên - Bắc Yên vào kiểu tổ hợp basalt (trachybasalt) – trachyandesit - trachydacit, loại basalttoid á kiềm loạt tương phản Chúng thuộc loại cao titan, rất cao kiềm (TiO2 = 2,6 - 4,0%; Na2O + K2O = 4,3 - 6%; K2O = 1,1 - 3,2%), phân biệt với basalt Permi muộn là loại basalt aphanit với ít andesitobasalt hoặc andesit cao titan và thấp kiềm hơn

Quan hệ địa tầng và tuổi Hiện nay có những ý kiến khác nhau về quan

hệ giữa hệ tầng Viên Nam và các trầm tích cận kề Nhưng trên cơ sở những tài liệu ta có thể đề nghị định tuổi Permi muộn cho hệ tầng Viên Nam

 Hệ tầng Sông Bôi (T2l-T3c sb)

Hệ tầng Sông Bôi (Dovjikov và nnk 1965) gồm trầm tích thuần lục nguyên chứa hóa thạch Thân mềm tuổi Ladin và Carni Trong vùng nghiên cứu hệ tầng Sông Bôi phân bố thành từng khối ở phía tây bắc

Header Page 12 of 123

 Hệ tầng Phan Lương (N13 pl)

Hệ tầng Phan Lương (Golovenok V K và nnk 1965) thành phần tảng kết, cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, cát kết xen đá sét kết Hệ tầng Phan Lương lộ ra thành dải lớn cắt qua trung tâm vùng nghiên cứu, kéo dài theo phương tây bắc đông nam

 Hệ Đệ Tứ

Bao gồm các hệ tầng: Hệ tầng Hà Nội (Q12-3 hn), Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13 vp),

Hệ tầng Thái Bình (Q2 tb) Thành phần chủ yếu là trầm tích sông hồ

1.2.2 Thành tạo magma xâm nhập

Phức hệ Ba Vì (σνP3 bv)

- Nguyễn Văn Hoành, 1978

Gồm các xâm nhập nhỏ thành phần mafic - siêu mafic phổ biến trong diện lộ của các đá bazan cao Ti hệ tầng Viên Nam thuộc Rift sông Đà cũng như trong các đá biến chất Paleozoi trên á địa khu Phan Si Pan Chúng được Polyakov và nnk (1996) xếp vào phức hệ picrit – diabas Ngoài ra, trong phạm vi phân bố bazan cao Ti vùng Cẩm Thủy cũng phổ biến các thể mafic tương tự, nhưng được xếp vào phức hệ Điền Thượng (Nguyễn Văn Hoành, 2000)

Phức hệ Ba Vì Phân bố thành những khối nhỏ ở phía nam vùng nghiên cứu Đi kèm với đá siêu mafic phức hệ Ba Vì là nhiều loại hình khoáng sản khác nhau, đặc trưng nhất đó là các mở Asbet, làm vật liệu chịu lửa hay làm phụ gia trong sản suất tấm lợp fibroximăng

1.2.3 Cấu trúc – kiến tạo

Vùng nghiên cứu thuộc phần chót phía đông nam của đới tướng cấu trúc Phan Si Pan, và nằm chủ yếu trong cấu trúc của trũng Mesozoi Sông Đà thuộc miền uốn nếp Tây Bắc Đây là vùng có cấu trúc địa chất rất phức tạp, các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất, trầm tích phun trào phát triển không liên tục từ Header Page 13 of 123

Paleoproterozoi đến Đệ tứ Các hoạt động magma phát triển đa dạng, sản phẩm của chúng có thành phần từ siêu mafic đến trung tính- axit thuộc các loạt tholeit, kiềm vôi, á kiềm và được hình thành trong các bối cảnh địa động lực khác nhau Khoáng sản có mặt trong vùng khá phong phú, đặc biệt là khoáng sản nội sinh như: đồng, vàng, chì - kẽm, sắt, thuỷ ngân, barit, pyrit

Hiện còn rất nhiều ý kiến khác nhau về bản chất kiến tạo đới Sông Đà Các tác giả Báo cáo Nghiên cứu mối liên quan giữa các đá núi lửa vùng sông Đà, Viên Nam với khoáng hóa đồng vàng (Nguyễn Đắc Lư và nnk, 2005) đã tổng hợp những các quan điểm chính sau đây:

- Hố võng địa máng Indosinit hoặc Mesozoid (theo Fromaget J., 1952; Postelnikov và nnk., 1964; Pusarovxki Ju.M., 1965)

- Lớp phủ địa di Sông Đà (theo Deprat J., 1914; Dussault L., 1921; Fromaget J., 1941)

- Trũng hồi sinh magma - kiến tạo (theo Nguyễn Xuân Tùng, 1972), hoặc cấu tạo Điva (theo Staritski Iu.G., 1973)

- Nhánh của Paleothetys (do sinh rift phá huỷ vỏ lục địa tuổi khác nhau (theo

Lê Duy Bách, Ngô Gia Thắng, 1982, 1985, 1995; Văn Đức Chương, 1985…) hoặc

do tách khỏi rìa Gondwana vào Carbon - Permi và đóng kín vào Trias muộn (tạo núi Indosinit) (theo Sengo, Hutchison, 1987)

- Địa vực hiện đại và cổ (Paleorift) phát triển trên mảng lục địa Âu Á hoặc Cathaysia (Gatinski Iu.G., 1985; Đào Đình Thục, 1981)

Header Page 14 of 123

Những kết quả nghiên cứu mới về thành phần vật chất, thành phần đồng vị nguồn (Sr, Nd, Pb), tuổi đồng vị Rb-Sr của các đá núi lửa “P-T” (Nguyễn Hoàng và nnk 2004) trong vùng đã cho phép coi đới Sông Đà là một bồn trũng sau cung khởi phát chí ít là từ đầu Permi do hoạt động của đới hút chìm rìa lục địa có quá trình phát triển lâu dài từ cuối Rifei đến cuối Trias tạo nên một đới rìa động kiểu cung núi lửa - pluton Bồn tách giãn sau cung Sông Đà là mô hình phù hợp hơn cả với bối cảnh và vị trí kiến tạo, kiến trúc cũng như lịch sử hình thành và phát triển các thành tạo địa chất trong khu vực

1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu là một phần lãnh thổ Tây Bắc Việt Nam, nằm chủ yếu trong đới cấu trúc Sông Đà

Việc nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực Tây Bắc Việt Nam được các nhà Địa chất Pháp bắt đầu từ rất sớm bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:4.000.000 (Fuchs E 1882) là phác thảo rất sơ lược ban đầu về cấu tạo địa chất của khu vực, sơ đồ địa chất lãnh thổ Bắc Bộ tỷ lệ 1:1.500.000 (H Lantenois 1907) Đáng chú ý là trong công trình nghiên cứu của Fromaget J (1927) có đề cập đến các đá núi lửa vùng Sông Đà và tác giả đã xếp chúng vào các thành tạo không rõ tuổi Lacroix A (1933) trong các công trình có đề cập tới thành phần khoáng vật, thành phần hoá học các đá núi lửa ở Đông Dương, trong đó có vùng nghiên cứu, nhưng ở mức độ rất sơ lược Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 vùng hạ lưu Sông Đà (C Jacob1914,1921) và vùng Vạn Yên (L Dussault 1929) đã phản ánh được cấu trúc và các thành tạo địa chất chủ yếu của vùng này

Sau khi hòa bình lập lại (1954), khu vực Tây Bắc Việt Nam đã được các nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu

Trước hết, trong công trình "Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam" (Đovjikov A.E và nnk 1965) các đá núi lửa mafic dọc sông Đà, vùng Ba Vì, Viên Nam được xếp giả định vào Creta (K) tương đồng với Phức hệ Cao Bằng ở đông Bắc Bộ Riêng các đá Header Page 15 of 123

núi lửa ở vùng Kim Bôi được định tuổi Trias muộn (T3) Việc phân chia và mô tả các đá núi lửa trong khu vực còn sơ lược, mang tính khái quát

Trong "Bản đồ địa chất tờ Vạn Yên tỷ lệ 1:200.000" (Nguyễn Xuân Bao và nnk 1969), các thành tạo núi lửa bazantoid trong phạm vi vùng Tạ Khoa, Vạn Sài và Qui Hướng được các tác giả xếp vào hệ tầng Tạ Khoa, phụ điệp Vạn Yên (T3

vy3) Chúng được phân chia theo thành phần thạch học, song vẫn chưa thể hiện được các pha, tướng và các giai đoạn hoạt động núi lửa

Trong "Bản đồ địa chất tờ Hà Nội, tỷ lệ 1:200.000" (Hoàng Ngọc Kỷ, Nguyễn Văn Hoành và nnk, 1973) các thành tạo núi lửa ở khu vực Dốc Cun, Đồi

Bù, Viên Nam và Ba Vì được xếp vào "điệp Dốc Cun" tuổi Permi muộn-Trias sớm (P2-T1 dc) Khi mô tả các đá núi lửa ở đây, các tác giả cũng vẫn chưa đủ cơ sở để

phân chia chúng ra các pha, tướng Phát hiện có ý nghĩa địa tầng quan trọng của tập thể tác giả là các đá núi lửa mafic - axit phủ trên đá vôi có hoá đá tuổi Permi sớm và chuyển tiếp lên các đá lục nguyên màu đỏ chứa hoá thạch Olenec thuộc hệ tầng Tân Lạc (T1 otl)

Trong công trình hiệu đính "Bản đồ địa chất loạt Tây Bắc tỷ lệ 1:200.000" (Phan Cự Tiến và nnk, 1977) các đá núi lửa trong phạm vi vùng nghiên cứu được xếp vào hệ tầng Viên Nam có tuổi tương tự như "điệp Dốc Cun" (Hoàng Ngọc Kỷ

và nnk, 1973)

Các công trình tổng hợp như "Bản đồ địa chất Việt Nam phần miền Bắc tỷ lệ1:1.000.000" (Trần Văn Trị và nnk, 1973), "Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000" (Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao, 1988), "Bản đồ địa chất Cam Pu Chia - Lào - Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000" (Phan Cự Tiến và nnk, 1989, 1991) đều mang tính kế thừa, tổng hợp các công trình đo vẽ có trước Các đá núi lửa trong phạm vi vùng nghiên cứu được xếp vào hệ tầng Viên Nam (P2-T1vn)

Trong công trình hiệu đính lần 2 "Hiệu đính loạt Bản đồ địa chất và khoáng sản Tây Bắc tỷ lệ 1:200.000" (Nguyễn Văn Hoành và nnk, 2001) các đá núi lửa trong vùng nghiên cứu tiếp tục được xếp vào hệ tầng Viên Nam, nhưng tuổi được Header Page 16 of 123

định lại là Trias sớm (T1 vn) Các đá núi lửa ở đây đã được mô tả chi tiết hơn trên cơ

sở tổng hợp các công trình nghiên cứu mới nhất có được và các kết quả phân tích định lượng một số các nguyên tố vết

Tóm lại, tác giả của các công trình tổng hợp, nghiên cứu địa chất khu vực vừa nêu trên chủ đã mô tả các thành tạo núi lửa theo hướng nghiên cứu thạch địa tầng, bước đầu đã làm rõ được quan hệ trên, dưới của chúng Các kết quả nghiên cứu đã xác nhận giai đoạn hoạt động núi lửa vào Permi muộn - Trias sớm trong vùng nghiên cứu Những phát hiện khoáng sản đồng, vàng được đăng ký trên diện tích phân bố các đá núi lửa giúp định hướng cho các bước nghiên cứu tiếp theo

Tiếp sau công tác điều tra địa chất tỷ lệ nhỏ, trung bình khu vực Tây Bắc nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng là công tác lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000

Trong công trình "Bản đồ địa chất nhóm tờ Hoà Bình - Tân Lạc" tỷ lệ 1:50.000 các đá núi lửa ở vòm Kim Bôi được Trần Xuyên và nnk (1984) xếp vào hệ tầng Cẩm Thuỷ (P2 ct) Trong phần mô tả thạch học theo các mặt cắt địa chất, ông đã quan

niệm các thấu kính, lớp phun trào axit, axit á kiềm (ortophyr, trachyt ) là những lớp xen kẹp có cùng tuổi với bazan và plagiobazan Các điểm khoáng hoá pyrit phát triển trên "vòm" núi lửa Kim Bôi tuy có được khảo sát song việc nghiên cứu thành phần vật chất quặng vẫn chưa được quan tâm đúng mức

Vào những năm 1985-1989 trong phạm vi nhóm tờ Hà Đông- Hoà Bình, các vòm núi lửa Đồi Bù, Viên Nam công tác đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ

lệ 1:50.000 đã được thực hiện Các đá núi lửa được nghiên cứu khá chi tiết Trần Đăng Tuyết và các đồng nghiệp vẫn sử dụng hệ tầng đá núi lửa Viên Nam song đã phân chia các đá này theo các pha, tướng được đặc trưng bởi tổ hợp đá riêng biệt, có tính tương phản giữa các pha với nhau Thành công nổi bật của công trình này là phát hiện hàng loạt các điểm khoáng hoá vàng gốc, các vành phân tán trọng sa vàng liên quan chặt chẽ về không gian với các thành tạo núi lửa tương phản mafic - axit trong phạm vi các vòm núi lửa Đồi Bù - Viên Nam

Header Page 17 of 123

Cũng trong thời gian này Ngô Quang Toàn và các nhà địa chất Đoàn Hà Nội tiến hành điều tra địa chất và khoáng sản nhóm tờ Hà Nội tỷ lệ 1:50.000 Các đá núi lửa ở vùng Ba Vì được nghiên cứu và phân chia chi tiết Mặc dù không phân chia các pha hoạt động núi lửa, song các tác giả đã tiến hành mô tả theo từng mặt cắt và theo từng tướng đá Những phát hiện mới về khoáng hoá vàng gốc xung quanh vòm núi lửa Ba Vì cũng như các vành phân tán trọng sa vàng, các điểm quặng pyrit cho thấy sự liên quan chặt chẽ về không gian giữa các đá núi lửa và khoáng hoá

Trong công trình "Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000" các nhóm tờ Hoà Bình - Suối Rút và Vạn Yên Nguyễn Công Lượng và nnk (1992, 1995) đã phân chia chi tiết các đá núi lửa tương phản mafic - axit ra các tướng đá khác nhau Đáng chú ý là tại khu vực Suối Chát, Sập Sa đã phát hiện các đá bazan cao magne thuộc phần thấp của hệ tầng Viên Nam Hạn chế của các công trình này là việc mô tả các tướng đá không theo trật tự thời gian của các pha phun trào

Các công trình đo vẽ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nêu trên

đã làm sáng tỏ hơn thành phần và vị trí không gian của các đá núi lửa cũng như tuổi thành tạo của chúng Nhưng trong các công trình đó các đai mạch có thành phần diabas, gabrodiabas, gabro được xếp chúng khi thì thuộc tướng á núi lửa của phức

hệ núi lửa Viên Nam, khi thì thuộc phức hệ xâm nhập Ba Vì (Trần Đăng Tuyết, 1989; Nguyễn Công Lượng và nnk, 1991, 1995) Việc xác định bối cảnh địa động lực thành tạo, nguồn gốc của các đá núi lửa cũng còn thiếu phân tích định lượng, phân tích đồng vị, nguyên tố vết

Trong các công trình nghiên cứu chuyên sâu về thạch luận phải kể đến công trình "Các thành tạo mafic-siêu mafic Permi - Trias miền Bắc Việt Nam" của nhóm tác giả Nga - Việt Nam: Poliakov G.V, Balykin P.A, Trần Trọng Hoà, Hoàng Hữu Thành, Trần Quốc Hùng, Ngô Thị Phương với một khối lượng phân tích đa dạng

về hoá silicat, microsond, huỳnh quang tia X, kích hoạt notron thu thập theo một số mặt cắt ở Nậm Muội, Tạ Khoa, Ba Vì , dựa theo quan điểm phân tích thành hệ, các Header Page 18 of 123

tác giả đã chia các thành tạo núi lửa pluton Permi - Trias trong phạm vi cấu trúc Sông Đà ra ba tổ hợp:

- Tổ hợp các đá bazantoid cao magne, thấp kiềm, thấp titan ở thung lũng sông Nậm Muội và Tạ Khoa

- Tổ hợp các đá núi lửa bazantoid cao titan cao kiềm và các đá thuộc nhóm salic kiềm phủ trên các đá bazantoid cao magne

- Tổ hợp bazan - andesit - dolerit -picrit á kiềm cùng các xâm nhập á núi lửa siêu bazơ nhỏ có độ kiềm và titan khá cao (Ba Vì, Hoà Bình, Kim Bôi)

Theo như các tác giả thì hai tổ hợp đá núi lửa pluton (mafic - siêu mafic) ở khu vực Nậm Muội và Tạ Khoa là tương đồng nhau

Các tác giả trên lần đầu đã công bố tuổi đồng vị Rb - Sr phân tích trên các khoáng vật olivin, clinopyroxen của bazan komatit vùng Nậm Muội cho tuổi 253 ± 7,2 triệu năm và tỷ số 87Sr/86Sr nguyên thuỷ là 0,70348 ± 5

Trong báo cáo chuyên đề “Nghiên cứu mối liên quan giữa các đá núi lửa vùng sông Đà, với khoáng hóa đồng vàng” TS Nguyễn Đắc Lư (2005) mô tả phức

hệ núi lửa (magma) là tổ hợp các đá được sinh thành trong quá trình địa chất nội sinh với các điều kiện hoá lý riêng, được nảy sinh do bối cảnh địa kiến tạo và địa động lực nào đó Theo ông, phức hệ núi lửa Viên Nam theo quan hệ địa chất và thành phần vật chất được chia ra 2 pha:

- Pha 1: bazantoid, tuf bazan, diabas, gabrodiabas, komatit

- Pha 2: felsic kiềm (trachyt, trachyandesit, trachydacit, trachyryolit, ryolit)

Hệ tầng Viên Nam ban đầu được coi là có thành phần tương tự hệ tầng Cẩm Thủy nhưng do phân bố ở đơn vị cấu trúc địa chất khác nên trầm tích - phun trào ở vùng Viên Nam, Kim Bôi, dọc lưu vực sông Đà từ suối Rút đến Nậm Muội và ở Tam

Đường được mô tả thành hệ tầng Viên Nam (Phan Cự Tiến và nnk 1977) Sau đó đá

phun trào Viên Nam vẫn được mô tả trong thành phần của hệ tầng Cẩm Thủy (Vũ

Khúc & Bùi Phú Mỹ và nnk 1990) Những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy hệ

Header Page 19 of 123

tầng Viên Nam phân biệt với hệ tầng Cẩm Thủy ở tính chất thạch địa tầng, trong khi

hệ tầng Cẩm Thủy chủ yếu có thành phần mafic thì trong hệ tầng Viên Nam lại phổ biến thành phần trachyt (Nguyễn Đức Thắng 1994) hoặc thuộc kiểu tổ hợp basalt (trachybasalt) – trachyandesit - trachydacit, loại basalttoid á kiềm loạt tương phản (Trần Trọng Hoà 2001) Như vậy theo đặc tính thạch học, hệ tầng Viên Nam và hệ tầng Cẩm Thủy có thành phần đá không giống nhau và là những thể địa tầng khác nhau Trong lúc chưa có thêm tài liệu nghiên cứu mới về thạch hóa của đá phun trào

ở hệ tầng Cẩm Thủy, không nên coi hai loại phun trào Viên Nam và Cẩm Thủy chỉ thuộc một hệ tầng (Tống Duy Thanh, Vũ Khúc, 2005)

Header Page 20 of 123

niệm về aglomerat:

- Là tích tụ bở rời của các loại đá và khoáng vật Tuf núi lửa, sỏi–cuội kết v.v cũng là aglomerat (Lyell, 1831)

- Aglomerat núi lửa - một loại aglomerat bao gồm chủ yếu các bom núi lửa

(Levinson-Lessinga & Struve 1963)

- Khi mảnh vỡ lớn được gắn kết, chúng trở thành aglomerat (dăm kết núi lửa), tro núi lửa được gắn kết thành tuf núi lửa hoặc tuf phun trào Tuf có thể chứa các mảnh vỡ góc cạnh, khi đó nó được gọi là dung nham tuf aglomerat (tuf-dăm

kết) (Gorchkov & Yakouchova 1967)

- Là một thành tạo vụn (d ≥ 64mm) gắn kết yếu hoặc hoặc không gắn kết

Đá gắn kết tương ứng gọi là Conglomerat (Foucault & Raoult, 1980)

- Là dăm kết núi lửa, là tập hợp hỗn tạp các vật liệu núi lửa kích thước lớn,

góc cạnh (Từ điển dầu khí, 1996)

- Là dăm kết núi lửa, khái niệm được sử dụng để chỉ để chỉ một tập hợp hỗn

tạp của vật liệu núi lửa khích thước lớn dạng góc cạnh (Phan Cự Tiến)

- Là đá vụn núi lửa (Pyroclastic rock) với với thành phần của bom và tảng núi lửa chiếm >75% (le Maitre, 2002)

- Là dăm - cuội kết núi lửa (Vũ Khúc, 2005)

Header Page 21 of 123

- Bao gồm cuội kết núi lửa, dăm kết núi lửa, đá kết tụ - là đá cấu tạo bởi cuội

hoặc dăm có nguồn gốc núi lửa (là chính), gắn kết bởi các thành phần núi lửa hoặc

trầm tích núi lửa (Lê Như Lai, 2005)

Như vậy, mặc dù có sự khác nhau trong các khái niệm nói trên về aglomerat, nhưng tựu trung lại, chúng đều chỉ loại đá có nguồn gốc núi lửa Trong nghiên cứu này học viên sử dụng quan niệm về aglomerat được đề xuất bởi Tiểu ban về hệ thống học các đá magma - Liên hiệp Khoa học Địa chất Quốc tế (2002): Aglomerat là đá vụn núi lửa (pyroclastics rock) có thành phần chiếm trên 75% là các mảnh vụn

núi lửa dạng bom có đường kính >64 mm (le Maitre, 2002)

Mảnh vụn núi lửa (pyroclast) là mảnh vụn có nguồn gốc núi lửa, phải được hình thành chính (trực tiếp) trong giai đoạn phun nổ hoặc một giai đoạn nào đó của núi lửa (hình 2.1, 2.2) Mảnh vụn núi lửa có thể là các tinh thể riêng biệt; các mảnh vụn tinh thể, thủy tinh và đá Hình dạng của chúng có thể được hình thành trong quá trình phun nổ hoặc trong quá trình vận chuyển sau đó tới nơi tích tụ đầu tiên (nhưng không bao gồm dạng bị biến đổi do quá trình tái vận chuyển sau đó) (le Maitre, 2002) Mảnh vụn núi lửa bao gồm bom núi lửa, tảng núi lửa, cuội núi lửa (lapilli) và tro núi lửa :

Hình 2.1: Sự phun nổ theo miệng núi lửa, các cột tro bụi có thể bay cao hàng chục

km trong khi quyển, sau đó rơi xuống mặt đất

Header Page 22 of 123

Hình 2.2: Phun nổ theo sườn núi lửa thường liên quan đến sự trượt lở hoặc sự sụp

đổ của mái, vòm magma

- Bom núi lửa là mảnh vụn có đường kính > 64mm, trong quá trình vận chuyển chúng ở thể nóng chảy toàn phần hoặc một phần Chúng có thể bị vo tròn trong không khí khi vẫn còn dẻo trong quá trình phun lên của núi lửa Chúng có hình dạng rất đặc trưng (hình quả xoài, bánh mì…), dựa vào hình dạng mà người ta

gọi tên chúng (hình 2.3; 2.4)

- Khối tảng có đường kính > 64 mm, góc cạnh hoặc gần góc cạnh

- Sỏi sạn núi lửa “lapilli” là mảnh vụn núi lửa với rất nhiều hình dạng khác nhau có đường kính từ 64 - 2 mm

- Tro núi lửa là mảnh vụn núi lửa với đường kính <2 mm Chúng có thể được chia tiếp thành tro hạt thô có đường kính 2 - 1/16 mm và tro hạt mịn (bụi) có đường kính nhỏ hơn 1/16 mm

Các tích tụ mảnh vụn núi lửa là một tập hợp các mảnh vụn núi lửa cố kết hoặc không cố kết Chúng thường có trên 75% thể tích là các mảnh vụn núi lửa, phần còn lại có thể là các trầm tích hữu cơ, hóa học hoặc là có nguồn gốc biểu sinh (epiclast) Khi thành phần cố kết chiếm chủ yếu, chúng được gọi là các đá vụn núi lửa; khi

thành phần không cố kết chiếm chủ yếu, chúng được gọi là vụn núi lửa (tephra) (bảng 2.1) Đá vụn núi lửa được gọi tên theo tỷ lệ các mảnh vụn núi lửa (hình 2.5) Nếu

Header Page 23 of 123

trong thành phần đá bao gồm cả mảnh vụn núi lửa và vật liệu biểu sinh thì khi đố dựa

vào lỷ lệ của mảnh vụn núi lửa có trong đá để phân loại (bảng 2.2)

Hình 2.3: Bom núi lửa bazan của núi lửa Mauna Kea, Hawail (Lockwood J.P 10/6/

Hình 2.5: Phân loại đá vụn núi lửa theo tỷ lệ của khối /bom, lapili và tro bụi núi lửa

(e Maitre, 2002)

Bảng 2.2: Phân loại đá cho hỗn hợp mảnh vụn núi lửa và mảnh vụn biểu sinh (le Maitre, 2002)

Header Page 25 of 123

Hình 2.6: Aglomerat basalt, ở công viên quốc gia phía bắc California (Hoa Kỳ)

Hình 2.7: Aglomerat ở phía đông nam Alaska (Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ)

Header Page 26 of 123

Hình 2.8: Aglomerat ở miệng núi lửa Bandera, xứ Cibola County, phía bắc New

Mexico, (Hoa Kỳ)

2.2 Hệ phương pháp nghiên cứu

Với mục tiêu xác định nguồn gốc và danh pháp tầng đá chứa nhiều “cuội” vùng Ba Vì, học viên đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu thành phần khoáng vật, thạch học của các mảnh “cuội” và xi măng gắn kết trong tầng đá nói trên, gồm khảo sát thực địa, phân tích lát mỏng thạch học và nhiễu xạ Rơngen (XRD)

Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, học viên đã tiến hành 3 đợt khảo sát thực địa và thu thập mẫu tại khu vực Ba Vì

Đợt 1: Tháng 3/2011, khảo sát khu vực Ba Vì - Sơn Tây nhằm xác định vị trí và diện tích phân bố của tầng đá chứa nhiều “cuội”

Đợt 2: Tháng 5/2011, khảo sát chi tiết và lấy mẫu phân tích tại những điểm

lộ của tầng đá chứa nhiều “cuội” ở khu vực Đỉnh Tản Viên, Đỉnh Vua, Đền Trung và mỏ pyrit Minh Quang và quan hệ của chúng với các thành tạo xung quanh Các mẫu thu thập gồm có mẫu mảnh “cuội”, mẫu xi măng gắn kết, mẫu lõi khoan, mẫu thuộc thành tạo nằm dưới ranh giới với tầng “cuội” Mẫu lấy phân tích còn tươi và phải đảm bảo tính đại diện cho tầng đá nghiên cứu

Đợt 3: Tháng 10/ 2011, lấy mẫu bổ sung và kiểm định lại những kết quả

đã phân tích

2.2.2 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học

Phân tích lát mỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực để xác định thành phần, đặc điểm, tổ hợp cộng sinh, khả năng và mức độ biến đổi của khoáng vật, cấu kiến trúc, gọi tên đá

Để thực hiện mục tiêu của đề tài, học viên đã trực tiếp tiến hành gia công mài lát mỏng thạch học (tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản) và phân tích lát mỏng thạch học bằng kính hiển vi điện tử Axiokop 40 (tại Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên)

Số lượng lát mỏng phân tích gồm có 30 mẫu “cuội” + xi măng gắn kết tại khu vực đỉnh Ba Vì, 10 mẫu “cuội” + xi măng gắn kết tại khu vực Đền Trung, 10 mẫu “cuội” + xi măng gắn kết tại khu vực mỏ pyrit Minh Quang và 5 mẫu đá nằm dưới ranh giới với tầng “cuội”

Ngoài ra học viên còn sử dụng kết quả phân tích lát mỏng thạch học của đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu hướng dẫn thực tập ngoài trời thuộc khoa học Trái đất Header Page 28 of 123

tại khu vực Ba Vì - Sơn Tây 2010-2011” do PGS TS Chu Văn Ngợi làm chủ trì mà học viên cùng tham gia công tác thực địa thu thập mẫu đá

2.2.3 Phương pháp Nhiễu xạ Rơngen (XRD)

Phương pháp XRD nhằm xác định thành phần khoáng vật có trong các thành tạo “cuội” và xi măng gắn kết dựa vào các thông số nhiễu xạ (vị trí các đỉnh phản xạ) đo được do tương tác tia X với các nút mạng tinh thể của khoáng vật

Mẫu được nghiền nhỏ tới kích thước < 64 µm, phân tích dạng bột với máy Siemens D5005 tại khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Các thông số

đo bao gồm bước nhảy 0.03o, thời gian ngưng 1.0 s, dải đo 5-60o 2, chùm phát Cu

Các giá trị vị trí đỉnh nhiễu xạ thu được được đối sánh với ngân hàng dữ liệu cấu trúc XRD của các khoáng vật để xác định thành phần khoáng vật có trong mẫu nghiên cứu

Header Page 29 of 123

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM TẦNG ĐÁ CHỨA “CUỘI” TRÊN ĐỈNH NÚI BA VÌ 3.1 Phân bố tầng đá và đặc điểm thạch học

3.1.1 Đặc điểm phân bố

Tập đá chứa nhiều “cuội” lộ chủ yếu ở phần cao nhất dãy Ba Vì: khu vực Đỉnh Vua (đỉnh có Đỉnh Vua), khu vực Đỉnh Tản Viên (nơi có Đền thờ thánh Tản Viên -

Đỉnh Tản Viên) (hình 3.1) Ngoài ra đá chứa cuội còn gặp ở dạng tản lăn tại khu vực

đền Trung và mỏ pyrit Minh Quang

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí phân bố tầng đá chứa “cuội” trong vùng nghiên cứu

Tại khu vực Đỉnh Tản Viên và đỉnh Vua đá gốc lộ ra có bề dày dao động từ

trong khoảng vài chục mét (hình 3.2) Tại đây tầng đá chứa nhiều “cuội” có ranh giới

rõ ràng với các đá phun trào nằm dưới (hình 3.3, 3.4) Trong thành phần hạt vụn

(phần hạt thô) của tầng đá là các tảng, “cuội” với kích thước từ 0,5 cm đến 25 cm  Header Page 30 of 123

60 cm; các tảng, “cuội” lớn thường có hình dạng bầu dục, kéo dài, sắp xếp định hướng rõ rệt, trong khi đó các loại “cuội” kích thước nhỏ hơn thường có dạng đẳng thước và không định hướng rõ

Hinh 3.2: Tầng đá chứa “cuội” trên đỉnh

Tản Viên (ảnh Tạ Hòa Phương)

Hinh 3.3: Ranh giới của tầng đá chứa

“cuội” với đá phun trào hệ tầng Viên Nam (ảnh Tạ Hòa Phương)

Hình 3.4: Tầng đá chứa “cuội” khu vực đỉnh Vua và ranh giới của chúng với phun

trào hệ tầng Viên Nam (ảnh Tạ Hòa Phương)

Tại khu vực đền Trung và mỏ pyrit Minh Quang có thể gặp những “tảng”,

“cuội” kết lớn, kích thước đến đến hàng chục mét (hình 3.5, 3.6) Chúng là những

tảng lăn có nguồn gốc từ tầng đá chứa nhiều “cuội” ở đỉnh Vua và đỉnh Tản Viên Header Page 31 of 123

Hình 3.5: Những tảng lăn lớn khu vực đền Trung (ảnh Tạ Hòa Phương)

Hình 3.6: Những tảng lăn ở mỏ pyrit Minh Quang (ảnh Tạ Hòa Phương)

từ (0,3 x 0,9) mm, (0,7 x 1,2) mm đến (1,2 x 3,5) mm, bị biến đổi mạnh, nền fenzit

(hình 3.7 – 3.9) Ngoài ra, đá còn chứa các hạt khoáng vật quặng, dưới kính hiển vi

thạch học, quặng có màu đen méo mó, phân bố rải rác Bằng mắt thường có thể quan sát thấy các hạt hydroxit màu nâu đỏ dạng keo tạo thành ổ hoặc lấp đầy khe nứt

Header Page 32 of 123