Đang tải... (xem toàn văn)
Kỷ (Hệ) Cambri là kỷ (hệ) đầu tiên của nguyên đại (giới) Paleozoi, kéo dài khoảng 54 triệu năm, bắt đầu từ cách nay 542 ± 0,3 triệu năm và kết thúc cách nay 488,3 ± 1,7 triệu năm. Hệ Cambri do nhà địa chất người Anh A. Sedgwick xác lập năm 1836, tên hệ gọi của hệ theo địa danh xứ Wales (tiếng Latin là Cambria) ở Tây Nam nước Anh, nơi có mặt cắt của hệ được nghiên cứu đầu tiên. Cambri được chia thành 3 thống, hiện nay việc phân chia các bậc của hệ này chưa có sự thống nhất trên thế giới mà chỉ có sự phân chia ở một số khu vực có trầm tích Cambri phổ biến và được nghiên cứu tốt Bảng 1. Ủy ban Địa tầng Quốc tế (2008) cũng chỉ mới có một sơ đồ dự thảo Bảng 2, trong đó Cambri có 4 thống, nhưng chỉ thống trên cùng và dưới cùng có tên, phần lớn các bậc cũng chưa có tên. Trong số 10 bậc dự kiến, chỉ mới 4 bậc có tên, các bậc khác đều mang số hiệu. Sự phát triển và phong phú động vật biển ở mức độ tiến hóa khá cao là điều đáng chú ý đầu tiên của kỷ Cambri. Sát trước Cambri, động vật còn thưa thớt và nguyên thủy (hệ động vật Ediacara), nhưng ngay từ đầu Cambri sinh vật biển đã hầu như có đủ đại biểu của các ngành động vật không xương sống ở biển. Sự kiện phát triển phong phú, tiến hóa và đa dạng nhanh chóng như vậy của động vật biển ngay trong một thời gian không dài của đầu kỷ Cambri khiến các nhà khoa học ngạc nhiên và đã gọi đây là sự bùng nổ Cambri của sinh giới
Cambri (Kỷ – Hệ) Tống Duy Thanh Khoa Địa chất Trường ĐHKHTN (Đại học Quốc gia Hà Nội) 334 Nguyễn Trãi Thanh Xuân Hà Nội Giới thiệu Kỷ (Hệ) Cambri kỷ (hệ) nguyên đại (giới) Paleozoi, kéo dài khoảng 54 Bảng Phân chia địa tầng Cambri số khu vực lớn triệu năm, cách 542 ± 0,3 triệu Trung AusBắc Mỹ Nga Quốc tralia năm kết thúc cách 488,3 ± 1,7 triệu AyusokIbexi (part) Idame năm Hệ Cambri nhà địa chất người Anh kan Cambri Sunwapta Saki Mindyal thượng A Sedgwick xác lập năm 1836, tên hệ gọi (Furong) Stepto Aksay Paynton hệ theo địa danh xứ Wales (tiếng Latin Batyrbay Marjum Maozhang Maya Boomerang Cambria) Tây Nam nước Anh, nơi có mặt Zuzhuang Delamar Amga Undilli Cambri cắt hệ nghiên cứu Cambri Zhungxi Floria trung Templeton chia thành thống, việc phân Dyeran Ordi chia bậc hệ chưa có thống Longwangmi Toyon Montezutrên giới mà có phân chia số Changlangpu Botom man khu vực có trầm tìch Cambri phổ biến Atdaban Cambri Qungzusi nghiên cứu tốt [Bảng 1] Ủy ban Địa hạ Meishuchu Tommot Nematầng Quốc tế (2008) có sơ kitđồ dự thảo [Bảng 2], Cambri có thống, thống có tên, Daldyn phần lớn bậc chưa có tên Trong số 10 bậc dự kiến, bậc có tên, bậc khác mang số hiệu Bảng Sơ đồ dự kiến UBĐT Quốc tế phân chia địa tầng Cambri (2008) Hệ Thống Bậc Ordovic Ordovic sớm Tremadoc Cambri 10 Cambri Paiban Guzhang Drum Cambri Cambri Cambri Cambri C A M B R I Furong Thống “Cambri trung” Thống Terreneuve Fortun Tên tạm thời Dolgelli Maentwrog Menev Amgan muộn Amgan sớm Botomian (gồm Toyon) Atdaban Tommot Nemakit-Daldyn, Manikaya Vendia Tuổi (triệu năm) 488 ~ 492? ~ 496? 499 ~ 503 ~ 507 ~ 510? ~ 517? ~ 521? ~ 528? Thời đoạn (triệu năm) 4? ~ 4? ~ ~4 ~4 ~ 3? ~ 7? ~ 4? ~ 7? 542 ~ 14 ~ 630 ~ 88 Sự phát triển phong phú động vật biển mức độ tiến hóa cao điều đáng ý kỷ Cambri Sát trước Cambri, động vật thưa thớt nguyên thủy (hệ động vật Ediacara), từ đầu Cambri sinh vật biển có đủ đại biểu ngành động vật không xương sống biển Sự kiện phát triển phong phú, tiến hóa đa dạng nhanh chóng động vật biển thời gian không dài đầu kỷ Cambri khiến nhà khoa học ngạc nhiên gọi bùng nổ Cambri sinh giới [H 1] 34 Sinh giới Cambri Nếu Neoproterozoi gặp hóa thạch dạng sinh vật ngun thuỷ thưa thớt, chủ yếu động vật có thể đối xứng tỏa tia (xem Neoproterozoi) thí lớp thấp trầm tìch Cambri hóa thạch động vật phong phú, đa dạng mức tiến hóa cao, điển hính động vật có cấu tạo thể đối xứng hai bên Chịu ảnh hưởng biến động điều kiện địa lý tự nhiên bắt nguồn từ mở đóng lại đại dương, di chuyển lục địa mà sinh giới thời kỳ biến đổi để thìch nghi hay bị tuyệt chủng Hình Sự “bùng nổ” sinh giới Cambri Số lượng sinh vật xuất Cambri nhiều gấp bội so với trước Ngay từ đầu kỷ Cambri có nhiều di tìch sinh vật, mang tình chất cổ xưa kỳ lạ, vị trì cao lịch sử tiến hóa sinh giới, mà phần lớn khơng gặp đá kỷ sau Trong đá Cambri gặp đại diện vi sinh vật ngành Mang lỗ (Porifera), Sợi chìch (Cnidaria), Tay cuộn, Chân khớp, Giun, Động vật có dây sống, tức có mặt đại biểu gần đầy đủ ngành động vật Điều chứng tỏ sinh vật Cambri sinh vật nguyên thuỷ nhất, đơn giản hệ thống phát triển tiến hóa sinh vật Thực vật kỷ Cambri chủ yếu dạng tảo thủy sinh Nhín chung, sinh giới Cambri mang tình chất cổ xưa phần lớn khơng tiếp tục sống giai đoạn lịch sử sau 2.1 Một số nhóm sinh vật chủ yếu 2.1.1 Bọ ba thùy (Trilobita) Bọ ba thùy lớp lớn ngành Chân khớp, hóa thạch lớp có mặt đá trầm tìch Paleozoi từ Cambri Hố thạch đến Permi Ngay từ đầu Cambri, Bọ ba thùy phát triển phong phú số Hình Bọ ba thùy Cambri lượng giống loài số lượng cá thể Hóa thạch chúng thường hay gặp đá sét cát kết, sét vôi gặp đá vơi Bọ ba thùy đóng vai trò ưu trội sinh giới Cambri, theo tài liệu cổ sinh học biết thí Bọ ba thùy chiếm đến 60% tồn hóa thạch sinh vật biển Cambri, có nghĩa chúng chiếm phần chủ yếu sinh giới, ví lúc cạn có lẽ có loại vi khuẩn Chúng phồn thịnh Cambri, Ordovic Silur, từ Devon bị giảm sút bị tuyệt diệt vào cuối Permi Cấu tạo thể Bọ ba thùy gồm ba phần theo chiều dọc chiều ngang [H 2] Theo chiều dọc, thân Bọ ba thùy gồm khiên đầu, khiên ngực (phần giữa) khiên đuôi Theo chiều ngang, thân gồm phần hai bên phần sườn mang hệ thống chân vật Cùng với Bọ ba thùy có dạng ngun thủy kỳ qi ngành Chân khớp tương tự Bọ ba thùy có đến ổ mắt giống Laggania, Aysheaia [H 3] Hình Tái dựng quang cảnh sinh vật biển Cambri Trên cùng: Laggania bắt mồi Bọ ba thùy Ở đáy biển từ trái đến hình loại giun đốt nguyên thủy Wiwaxia cá thể Hallucigenia, chúng có dãy gai tự vệ Phía đáy biển bên phải Aysheaia loại Chân khớp nguyên thủy Opabina – dạng họ hàng Laggania – có ổ mắt Nằm trực tiếp đáy biển dạng hậu Dinomischus (màu vàng) nhóm hải miên cổ Vauxia (ở phía tận bên phải) (http://www.palaeos.com/Paleozoic/Cambrian.) 2.1.2 Dạng Chén cổ (Archaeocyatha) Dạng 35 Chén cổ động vật kỳ lạ Bọ ba thùy ví chúng có kỷ Cambri Đó loại sinh vật biển, đơn thể quần thể; xương chất carbonat có hính dạng chén hay cốc [H 4] Hóa thạch Dạng Chén cổ thường gặp trầm tìch carbonat tướng biển nông hay gặp di tìch tảo Hầu khơng gặp hóa thạch Dạng Chén cổ với Bọ ba thùy, hai nhóm sinh vật thìch ứng với hai mơi trường sống khác Dạng Chén cổ sống biển cạn có đáy biển đá, Bọ ba thùy sống đáy biển bùn Một số ìt đại biểu Dạng Chén cổ tồn đến kỷ Ordovic, vai trò thực chúng chủ yếu Cambri sớm, phần Cambri Hình Hố thạch Dạng Chén cổ Bên trái dạng đơn thể, bên phải – dạng quần thể Dạng Chén cổ phát triển phong phú đá trầm tìch Cambri Sibiri, Trung Quốc Australia Tại Australia, Dạng Chén cổ trở thành hóa thạch tạo đá, có lớp đá vơi xương Dạng Chén cổ tạo thành Nhờ vào việc nghiên cứu Dạng Chén cổ mà địa tầng nhiều trầm tìch Cambri Sibiri Australia phân chia tỉ mỉ 2.1.3 Bút đá (Graptolithina) Bút đá thuộc ngành động vật Nửa dây sống (Hemichordata) xuất từ Cambri, thưa thớt với giống Dictyonema [H 5], sang Ordovic chúng trở nên phong phú tiếp tục phát triển sang Silur Hóa thạch Bút đá thường phong phú bảo tồn tốt đá trầm tìch hạt mịn thuộc tướng nước sâu 2.1.4 Tay cuộn (Brachiopoda) Tay cuộn Cambri chiếm đến 30% tổng số hóa thạch biết, đứng hàng thứ hai giới sinh vật Hình Bút đá Dictyonema kỷ Tay cuộn kỷ Cambri thuộc lớp Khơng khớp, đại biểu lớp Có khớp đến cuối Cambri xuất tiến hóa, phát triển phong phú kỷ sau Ở Việt Nam gặp Tay cuộn không khớp tuổi Cambri Obolus [H 6], Trematobolus Lingulella Việt Bắc Bắc Trung Bộ 2.1.5 Thân mềm (Mollusca) Hóa thạch Chân ríu (Pelecypoda) gặp trầm tìch Cambri, chưa có vai trò lớn; đại biểu lớp Chân đầu (như Nautiloidea) chưa phát triển, giống Volborthella vỏ thẳng gặp trầm tìch Cambri Hình Tay cuộn Obolus Cambri Hóa thạch động vật có xương sống phát từ trầm tìch Cambri, song cá khơng hàm phát triển đá kỷ sau 2.1.6 Thực vật kỷ Cambri Ordovic thực vật bậc thấp – Tản thực vật, gồm loại tảo sống mơi trường nước, chưa có cấu tạo mơ dẫn truyền Ở Việt Nam gặp hóa thạch tảo, tảo xanh lơ trầm tìch Cambri Hà Giang 2.2 Tiến hóa tuyệt chủng sinh giới Một vấn đề lớn lịch sử tiến hóa sinh vật xuất đột ngột nhiều nhóm sinh vật đầu Cambri Mặc dù nhiều dạng hóa thạch phát Neoproterozoi, hệ động vật Ediacara, mối liên hệ chúng với hệ động vật đa dạng Cambri vấn đề chưa sáng tỏ 36 Cùng với biển tiến đầu Cambri, xuất giới sinh vật không xương sống biển gồm đại biểu nhiều ngành, nhiều lớp Lúc đầu chúng có mặt hạn chế số biển, qua thời gian chúng phát triển đa dạng hóa, đồng thời nhanh chóng phát tán rộng rãi Trái Đất Một yếu tố quan trọng thúc đẩy đa dạng hóa sinh giới đầu Cambri vào cuối Neoproterozoi siêu lục địa Pannotia vỡ thành nhiều lục địa phân bố gần dọc theo xìch đạo cổ, làm biển phân cách với Điều thúc đẩy đa dạng hóa nhanh chóng sinh giới Paleozoi sớm Trong điều kiện khì hậu ấm vùng xìch đạo cận xìch đạo, nhóm phát tán, di cư đến vùng biển nông q trính chúng tiến hóa, nhiều giống lồi xuất lại phát tán trở lại nơi chúng xuất nguồn Q trính tiếp diễn thơng qua biển thơng thương nhau, sinh giới nhanh chóng phong phú sinh khối đa dạng giống loài Sự phát triển tỏa tia Bọ ba thùy điển hính tiến hóa động vật Cambri Bọ ba thùy xuất nhiều trầm tìch Cambri hạ, lúc đầu dạng có vỏ kitin khơng lâu Cambri sớm xuất dạng có vỏ giàu chất vơi, nên dễ dàng bảo tồn lớp trầm tìch Chúng tiến hóa nhanh chóng phát triển phong phú đến mức chiếm tới 60% tổng số hóa thạch Cambri nhiều nơi hóa thạch Bọ ba thùy chì chiếm đến 90% số lượng hóa thạch Cambri Trong lịch sử địa chất, tượng tuyệt chủng hàng loạt diễn nhiều đợt, từ cuối Neoproterozoi quan sát tượng này, lần tuyệt chủng hàng loạt rõ nét sinh giới thể Cambri Trong kỷ Cambri diễn số đợt Bọ ba thùy bị tuyệt chủng đến cuối kỷ có đến 90% số giống lồi Bọ ba thùy biến Ví Bọ ba thùy chiếm đến 60% số lượng hóa thạch Cambri nhiều nơi chì chúng chiếm đến 90% hóa thạch kỷ này, nên tuyệt chủng hàng loạt Bọ ba thùy coi tuyệt chủng hàng loạt sinh giới Cambri Nếu tình tồn tuyệt chủng đa số Bọ ba thùy, gần toàn Chén cổ số động vật khác thí có đến 90% giống lồi sinh vật Cambri khơng gặp kỷ Ordovic sau Cổ địa lý kiến tạo Sau tan vỡ siêu lục địa Pannotia cuối Neoproterozoi, đến đầu Cambri bề mặt Trái Đất hính thành lục địa khác Lớn lục địa Gondwana nằm bán cầu nam, gần Nam Cực (ứng với Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ Australia nay, nối liền nhau) Các lục địa lớn tiếp theo, từ tây sang đông gồm Laurentia (ứng với Bắc Mỹ Greenland nay), Baltica (ứng với Bắc Âu Nga nay) Siberia [H 7] Ngồi số khối nhỏ bị ngập biển Châu Á ngày Kazakhstan, Hoa Bắc, Thái Lan, Malaysia, Đông Dương Ba lục địa Laurentia, Baltica Siberia nằm gần xìch đạo lúc phìa bán cầu nam, phân cách với lục địa Gondwana đại dương Iapetus, bao quanh tất lục địa đại dương chung gọi Tồn Đại Dương hay Panthalassa [H 7] Hình Sơ đồ cổ địa lý giới Cambri 37 Từ mảng lục địa lại bắt đầu di chuyển theo chế hội tụ tách dãn Các lục địa di chuyển theo chế hội tụ xô húc tạo nên chuyển động tạo núi, mà sớm tạo núi Toàn Phi (Pan-Africa) diễn ría bắc Gondwana vào cuối Neoproterozoi - đầu Cambri tạo núi Salair diễn Cambri muộn ría mảng lục địa Siberia Mơng Cổ Trong Cambri diễn biển tiến lớn, thể rõ nét Laurentia Siberia Baltica Phân tìch thành phần trầm tìch cho thấy nhiệt bị hạ nhanh có lẽ chịu ảnh hưởng tan vỡ siêu lục địa Pannotia Nước biển giàu oxy tràn vào đất liền, tạo nên vùng thềm lục địa giàu dưỡng chất dẫn đến hính thành phosphat thứ sinh Trong khu vực gần xìch đạo, đặc biệt Gondwana, thềm carbonat Neoproterozoi muộn bị chím trính ngập biển nhanh dẫn đến trầm đọng phosphorit đá phiến sét đen, trầm tìch bay gặp bồn nội lục Khơng có chứng tìch băng hà, biển tiến có lẽ liên quan đến tốc độ tách dãn nhanh đáy biển Phần lớn biển thuộc dạng biển nông, vùng ven lục địa Biển tiến lớn diễn Cambri Cambri muộn, tạo nên vùng biển nông môi trường thuận lợi cho phát triển khu hệ động vật không xương sống Trầm tìch vùng biển nơng gặp nhiều lục địa ngày nay, trừ Gondwana, Đơng Siberia Kazakhstania, núi cao nguyên Kết nghiên cứu trực tiếp bao thể lỏng gián tiếp kết tủa hữu vô cho thấy thành phần nước biển Cambri có tỷ lệ Mg/Ca thấp Điều phù hợp với thành phần carbonat calci xương động vật bị khống hóa calcit aragonit Giai đoạn chuyển tiếp Neoproterozoi sang Phanerozoi ứng với đổi thay từ “biển aragonit” sang “biển calcit”, trùng với chuyển từ chế độ khì hậu lạnh sang ấm thay đổi từ thành phần MgSO4 sang KCl trầm tìch bay Sự tách dãn nhanh đáy biển kèm theo phá vỡ siêu lục địa Pannotia có lẽ dẫn đến thay đổi trào dâng nước biển, gây nên nâng mực nước biển toàn cầu tăng cường hoạt động núi lửa toàn địa cầu Khì hậu Cambri chủ yếu ấm, ơn hòa ẩm Do khơng có khối lục địa lớn nằm vị trì địa cực nên dòng biển chảy tự ví khơng có khối băng lớn, nhiệt độ Trái Đất ơn hòa Thực vậy, Cambri khoảng thời gian có khì hậu ơn hòa, nằm hai kỳ băng lớn lịch sử địa chất băng hà cuối Neoproterozoi băng hà cuối Ordovic Những kết phân tìch chứng liệu cổ sinh trầm tìch cho thấy điều thú vị giảm tốc độ quay Trái Đất nên số ngày năm Cambri nhiều (năm Cambri gồm đến 420 ngày) số ngày ìt 24 Cambri Việt Nam Trầm tìch Cambri Việt Nam phổ biến Bắc Bộ Trung Bộ, khởi đầu chu kỳ trầm tìch Paleozoi Trầm tìch tuổi Cambri sớm gặp Tây Bắc Bộ, trầm tìch lục nguyên chứa phosphorit nơi mà ta quen gọi “mỏ apatit” Cam Đường (Lào Cai) Trầm tìch Cambri trung Cambri thượng gồm hai loại, loại trầm tìch carbonat chứa phong phú hóa thạch Bọ ba thùy Hà Giang (hệ tầng Hà Giang hệ tầng Chang Pung), Thanh Hóa Tây Bắc Bộ (hệ tầng Hàm Rồng) Trầm tìch Cambri tướng lục nguyên gặp Đông Bắc Bộ Thái Nguyên, Cao Bằng (hệ tầng Thần Sa) hạ lưu sông Đà (hệ tầng Sông Mã hệ tầng Bến Khế) Trầm tìch Cambri tướng lục nguyên gặp Trung Trung Bộ (hệ tầng A Vương) Những dẫn liệu phong phú trầm tìch carbonat hóa thạch sinh vật đáy có mặt trầm tìch phosphorit cho thấy phần lớn lãnh thổ Việt Nam Cambri thuộc vùng biển có khì hậu ấm khu vực nhiệt đới 38 Tài liệu đọc thêm Condie K C & Sloan R E, 1998 Origin and Evolution of Earth Principles of Historical Geology Printice-Hall, Inc 498 pgs Hughes N C., Heim N A Cambrian In Selley R.C, Cocks L.R.M., Plimer I.R (Editors), 2005 Encyclopedia of Geology Volume Elsevier Academic Press Phạm Kim Ngân, Lương Hồng Hược, Trần Văn Trị, Trần Hữu Dần, 2008 Hệ Cambri Việt Nam NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 216 tr Stanley S M., 2009 Earth System History nd Edition W.H Freeman & Company New York 551 pgs Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (Chủ biên), 2005 Các phân vị địa tầng Việt Nam NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 504 tr Tống Duy Thanh, 2008 Lịch sử Tiến hóa Trái Đất (Địa sử) NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội Tái 2009 (Chỉnh sửa, bổ sung cập nhật tài liệu mới) 340 tr Trần Văn Trị, Vũ Khúc (Đồng chủ biên), 2009 Địa chất Tài nguyên Việt Nam NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ Hà Nội 589 tr Wicander R J & Monroe S., 1993 Historical Geology West Publishing Compagny Minneapolis, St New York, Los Angeles San Francisco 640 pgs The Cambrian in Free Encyclopedia Wikipedia, http:// Google.com 10 Хаин Β Ε., Коровковский Н.В., Ясамнов Н А., 1997 Историческая геология Издат Московского Университета Москва 448 стр 39