ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA BỒN TRƯỚC CUNG, LIÊN HỆ VỚI THÀNH TẠO TURBIDIT HỆ TẦNG CÔ TÔ (O – Sct ) Tóm tắt: Bài báo trình bày tóm tắt số kết nhận định hệ tầng Cô Tô (O - Sct) sau: Theo đặc trưng thạch địa hóa, thành tạo turbidit hệ tầng Cơ Tơ (O 3-S1ct) có nguồn cung cấp vật liệu trầm tích phát sinh từ trình tạo núi tạo núi tái sinh hình thành mơi trường địa động lực “rìa mảng hội tụ” I Mở đầu Bồn trước cung bồn địa trầm tích biển Các thành tạo bồn trước cung nằm cấu trúc nêm tăng trưởng Cấu trúc có nơi cao dải núi Các đá trầm tích bồn trước cung khơng bị biến dạng bề dày tới km nằm khơng chỉnh hợp đá thuộc cấu trúc nêm tăng trưởng Thực bồn trước cung mặt hình thái khơng phải bồn mà khối cấu trúc (terrane) thành tạo phần cao sườn cung núi lửa Trầm tích bồn trước cung chủ yếu thuộc thành hệ flysch (turbidit) Việc nghiên cứu turbidit có ý nghĩa lớn luận giải bối cảnh kiến tạo tìm kiếm khống sản, đặc biệt tìm kiếm thăm dò hydrocacbon sườn lục địa Ở Việt Nam, thành tạo turbidit nghiên cứu trầm tích trẻ (Paleogen Neogen), liên quan đến thành tạo chứa dầu khí vùng Biển Đơng Các thành tạo turbidit tuổi cổ chưa nghiên cứu, đặc biệt nghiên cứu thành phần vật chất, tiến trình thành tạo chúng mối tương quan với bối cảnh kiến tạo - môi trường địa động lực Các thành tạo trầm tích Paleozoi sớm vùng dun hải miền đơng bắc Việt Nam nói chung, thành tạo turbidit thuộc hệ tầng Cơ Tơ nói riêng nhiều tác giả nghiên cứu phân chia từ sớm Song bối cảnh kiến tạo hay môi trường địa động lực sinh thành thành tạo turbidit hệ tầng Cơ Tơ (O3-S1ct) nhiều ý kiến quan điểm khác Trần Văn Trị (1977) cho chúng thành tạo võng sụt sâu tương ứng kiểu võng sụt nội máng Caledoni muộn Đông Bắc Bắc Bộ; Nguyễn Xuân Tùng Trần Văn Trị (1992) xếp vào thành hệ flysch tướng biển sâu trung bình, phản ánh q trình thành tạo trầm tích môi trường biển sâu điều kiện thu hẹp tiêu biến biển giai đoạn Ordovic muộn - Silua sớm (O3-S1) Đông Bắc Bắc Bộ Đông Nam Trung Quốc; Trên kết nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất, thành phần vật chất theo tập hợp đá mặt cắt đảo Thanh Lân, Phạm Thanh Bình Nguyễn Công Lượng (1999) quan niệm thành tạo trầm tích hệ tầng Cơ Tơ có cấu trúc gần gũi với kiểu mặt cắt turbidit lý tưởng D.W.Lewis đề xuất năm 1983 thành tạo môi trường xáo trộn tướng biển nông - biển khơi, thuộc trường cung đảo bị chia cắt; Nguyễn Xuân Khiển (2000), Đặng Trần Huyên nnk (2007) cho thấy chúng có nguồn gốc từ trình tạo núi tái sinh lắng đọng bồn trước cung Trong chuyên khảo “Địa chất Tài nguyên Việt Nam”, Trần Văn Trị Vũ Khúc (2009) xếp thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô vào tổ hợp thạch - kiến tạo kiểu “bồn tiền địa” (foreland basin), phản ánh q trình tạo núi, bào mòn diễn giai đoạn Ordovic muộn - Silua sớm (O 3- S1) Đông Bắc Bắc Bộ tương tự Đông Nam Trung Quốc Đó trầm tích có cấu tạo phân nhịp flysch, cấu tạo turbidit sản phẩm kiện “tạo núi nội lục” Những tài liệu nghiên cứu gần thành phần vật chất, đặc điểm địa hoá, đặc biệt tuổi đồng vị thành tạo magma Việt Nam nói chung, miền Đơng Bắc Việt Nam nói riêng nhiều tác giả ngồi nước (Roger et al., 2000; Nam et al., 2003, Bùi Minh Tâm, 2008, Trần Văn Trị Vũ Khúc, 2009,…) cho thấy: Trong giai đoạn Paleozoi sớm hoạt động địa chất miền đông bắc Việt Nam diễn môi trường địa động lực “đai tạo núi nội lục” có lịch sử hoạt động với khối lục địa Hoa Nam hay đông nam Trung Quốc Vấn đề tồn tại, cần phải tiếp tục nghiên cứu nguồn gốc trầm tích mơi trường địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O3-S1ct) II Môi trường địa động lực thành tạo turbidit Với đặc tính “Turbidit” sản phẩm trình lắng đọng nhanh, đột ngột nhiều nguồn vật liệu trầm tích đổ lở, lộn xộn xuống sườn dốc rìa lục địa mơi trường biển sâu - biển khơi, theo kiến tạo mảng đại (chu kỳ Wilson) thành tạo turbidit chủ yếu sinh thành bối cảnh rìa mảng hội tụ, điển hình đới hút chìm (Subduction zones) nơi có mảng chúi xuống mảng liền kề, hai bối cảnh khác (hình I.1) Trong bối cảnh bồn trước cung trầm tích đổ sập xuống máng nước sâu trận lở tuyết tạo nên dòng turbidit Các trầm tích tách bóc từ vỏ lục địa vỏ đại dương bị hút chìm rơi vào trầm tích hỗn độn, hay bị chìm xuống sâu vào dòng turbidit Ngồi q trình hoạt động núi lửa cung đảo dung nham đá vụn núi lửa nằm xiên lớp với đá vôi để tạo nên tổ hợp đá đặc trưng cho bối cảnh kiến tạo đới hút chìm Còn bối cảnh bồn sau cung trầm tích vụn lục nguyên nguồn núi lửa phun trào đáy đại dương khơng chuyển động (tĩnh) Hình I.1 Mơ hình kiến tạo hình thành bể rìa lục địa tích cực (lục địa - đại dương)theo A.D Baillie (1983) Pettijohn (1979) a-Mặt cắt b-Bình đồ Ít phổ biến thành tạo turbidit sinh thành bối cảnh xô húc tạo đới khâu (Collision) với bể trầm tích đồng biển thẳm đại dương va chạm lục địa lục địa lục địa (nội lục) bể đứt gãy tạo Những năm gần đây, số nhà địa chất nước (Dickinson, 1974; Hamilton, 1979; Jacobi, 1981; Quinlan and Beaumont, 1984; Ori et al.,1984, 1986; DeCelles and Hertel, 1989; Beer et al., 1990; Burbank et al., 1992; Heller and Paola, 1992; Faure M, 2009; Chavet J et al., 2010 Trần Văn Trị, Vũ Khúc, 2009; ) sử dụng khái niệm “tạo núi nội lục” nghiên cứu, luận giải nguồn gốc điều kiện thành tạo trầm tích nói chung, thành tạo turbidit nói riêng bồn trầm tích bối cảnh kiến tạo “hút chìm nội lục” III Mơi trường địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô theo đặc điểm địa chất - cấu trúc miền Đông Bắc Bắc Bộ Tạo núi Paleozoi sớm miền Đông Nam Trung Quốc luận giải theo nhiều cách khác Một số tác giả nghiêng quan điểm tạo đai va chạm (collision belt), đa phần cho sản phẩm q trình “tạo núi nội lục” (intracontinental orogeny) Nhận định dựa chứng vắng mặt ophiolit, magma cung đảo, phức hệ hút chìm biến chất áp lực cao, đặc trưng cho đới va chạm mảng Ngược lại, biến dạng bóc tách d o, biến chất nhiệt độ cao, áp suất trung bình - thấp nóng chảy vỏ (migmatit granitoid) lại trội đặc trưng cho “tạo núi nội lục” kiểm soát trình hút chìm phần bắc phần nam khối Cathaysia (hình II) Gần đây, Michel Faure nnk (2009) đưa mơ hình tiến hóa địa động lực Paleozoi sớm miền Đơng Nam Trung Quốc sau (Hình II.1,2,3): Trong Neoproterozoi, khoảng 850 ÷ 800tr.n, rift Hoa Nam (Nanhua) xuất Sự kiện xảy sau kết thúc trình tạo núi Giang Nam (Jiangnan) gắn kết khối Dương tử (Yangtze) Cathaysia Phần trung tâm rift có độ sâulớn đủ để tạo nên tầng trầm tích silic nằm dung nham kiềm cầu gối Đặc trưng địa hóa đá núi lửa kiềm hồn tồn đối lập với mơi trường đại dương, minh chứng cho tồn rift Neoproterozoi Ở thời điểm 465tr.n, sau thời k lắng đọng trầm tích lâu dài, có chiều dày từ ÷ 8km, giai đoạn nén ép bắt đầu xảy trình chờm nghịch phần nam xuống phần bắc khối Cathaysia Trung tâm rift liên quan với chờm nghịch trầm tích sâu, peridotit manti vài mảnh lớp vỏ trình biến dạng hướng nam Về phía bắc, nơi có bề dày trầm tích mỏng hơn, q trình “tạo núi nội lục” dẫn tới xuất bồn turbidit hướng tây bắc vào giai đoạn Ordovic muộn kéo dài đến tận Silua Tại thời điểm 440 ÷ 430tr.n hoạt động kiến tạo tiếp nối trình nóng chảy sâu (anatexis) định vị sau kiến tạo granit chủ yếu giàu nhôm Đây thời điểm tạo vòm chủ yếu khối Nam Trung Hoa khoảng 435 ÷ 425tr.n Sự xếp hướng bắc - nam pluton granit tương ứng với đứt gãy sâu có mặt đứt gãy sâu giúp ích cho q trình nóng chảy móng vỏ Như vậy, đai tạo núi Paleozoi sớm “tạo núi nội lục” (intracontinental orogeny) trước Devon khơng tương thích với đóng kín nhánh đại dương, mà tạo trình “hút chìm nội lục” (intracontinental subduction) Để nhấn mạnh khác biệt với kiện tạo núi va chạm mảng có đới khâu ophiolit, Michel Faure nnk (2009) gọi tên đứt gãy - rift liên quan với kiện “hút chìm nội lục” “đứt gãy sẹo” (scar fault) Đó đai “tạo núi nội lục” khơng có đới khâu đại dương Theo mơ hình tiến hóa địa động lực này, q trình “tạo núi nội lục” dẫn đến xuất bồn turbidit hướng tây bắc xảy giai đoạn Ordovic - muộn đến tận Silur (460 ÷ 444tr.n), hồn tồn tương ứng với tuổi hóa thạch hệ tầng Cơ Tơ (O3-S1ct) trình bày Hình II.1 Quá trình nứt tách vỏ luc địa cổ lắng đọng trầm tích sau va chạm khối Dương Tử - Cathaysia hoạt động rift Hoa Nam (Nanhua) vào Ordovic (470tr.n) Hình II.2 Quá trình hút chìm nội lục (Intracontinental subduction) vào Ordovic muộn (460 ÷ 444tr.n) Hình II.3 Q trình phong hố bào mòn trầm tích cổ lắng đọng turbidit vị trí sụt sâu hoạt động đứt gãy khối Cathaysia vào silur sớm (444 ÷ 430tr.n) Tài liệu nghiên cứu địa chất - cấu trúc miền Đông Bắc Bắc Bộ cho thấy, thành tạo địa chất tuổi Paleozoi sớm mặt tổ hợp thạch kiến tạo đặc trưng cho môi trường địa động lực - bối cảnh kiến tạo “tạo núi đồng va chạm lục địa lục địa” (syn - collision) như: ophiolit, basalt kiểu dãy núi đại dương (MORB), magma cung núi lửa (VA), đá biến chất áp lực cao (HPM)…; song lại phổ biến thành tạo biến chất nhiệt độ cao, áp lực trung bình - thấp, tổ hợp migmatit-granitoid tương ứng với kiến “tạo núi nội lục” Thành tạo granit- migmatit, gneiss dạng batholith, granit hai mica dạng phorphyr với ban tinh felspat kali dạng mắt, dạng oval phân bố dọc cấu trúc dạng vòm, xếp vào phức hệ Sơng Chảy có tuổi đồng vị U - Pb khoảng 465 ÷ 402tr.n (Roger et al., 2000, 2001; Yan et al., 2006 Bùi Minh Tâm nnk, 2008), thuộc kiểu Sgranit nguồn gốc vỏ lục địa, xem sản phẩm trình “tạo núi nội lục” Ngoài ra, biến dạng “Caledoni” vào khoảng Ordovic - muộn (465 ÷ 445tr.n) coi minh chứng quan trọng cho kiện tạo núi nội lục Đông Nam Trung Quốc, quan sát thấy miền Đơng Bắc Bắc Bộ Đó trầm tích biển nông tuổi Ordovic - muộn tổ hợp thạch kiến tạo thềm lục địa thụ động nằm bất chỉnh hợp trầm tích Cambri đơng Việt Bắc [Hutchison, 1989]; trầm tích Devon khơng biến chất nằm bất chỉnh hợp đá trầm tích biến chất thấp Ordovic muộn - Silua sớm hệ tầng Cô Tô (O3-S1ct) đảo Trần Dựa tài liệu nghiên cứu địa chất - cấu trúc phân định tổ hợp thạch kiến tạo Paleozoi sớm miền Đơng Bắc Bắc Bộ tiệm với mơ hình tiến hóa địa động lực tạo núi nội lực Paleozoi sớm miền Đơng Nam Trung Quốc (hình II.1,2,3), đưa tiến trình hoạt động địa chất - cấu trúc Paleozoi sớm miền Đông Bắc Bắc Bộ Trong giai đoạn Cambri - Ocdovic sớm (€ - O1), bể trầm tích Việt Bắc, ngồi trầm tích lục nguyên - cacbonat chứa tập hợp Bọ ba thùy, Tay cuộn thềm biển nơng (giống hồn tồn với lớp phủ Dương tử), có basalt, đá phiến silic chứa mangan Hà Giang tổ hợp ophiolit Bắc Quang đặc trưng cho rift nội lục biển rìa Trong giai đoạn Ordovic - Silua sớm (O2 - S1), sau thời k lắng đọng trầm tích lâu dài, giai đoạn nén ép bắt đầu dẫn đến trình chờm nghịch terran khối Cathaysia theo đới đứt gãy, kèm với trình biến dạng mạnh mẽ (Trần Thanh Hải Trần Văn Trị & Vũ Khúc đồng chủ biên, 2009) Phía đơng nam (phụ đới Quảng Ninh) nơi có bề dày trầm tích mỏng hơn, trình chờm nghịch dẫn tới thành tạo tầng trầm tích turbidit, tuf vụn thơ, đá phiến chứa Bút đá hệ tầng Cô Tô (O36 S1ct) - Tấn Mài (O3-S1tm) Giai đoạn tương ứng với mơi trường địa động lực “hút chìm nội lục” (intracontinental subduction) hoàn toàn khác biệt với bối cảnh kiến tạo “hút chìm đại dương” (oceanic subduction) Trong giai đoạn Silua - Devon sớm (S - D1), hoạt động kiến tạo tiếp nối q trình nóng chảy sâu (anatexis) định vị sau kiến tạo granit giàu nhơm, cao kali nguồn gốc nóng chảy vỏ lục địa, có tuổi thành tạo chủ yếu khoảng 445 ÷ 422tr.n tạo nên vòm biến chất Sơng Chảy, sản phẩm kiện “tạo núi nội lục” (intracontinental orogeny, theo Faure nnk (2009) xếp xâm nhập granitoit miền Nam Trung Quốc (trong có khối sơng Chảy), theo hướng Bắc - Nam tương ứng với đứt gãy sâu thuận lợi cho trình nóng chảy Như vậy, tiến trình hoạt động kiến tạo Paleozoi sớm miền Đông Bắc Việt Nam bao gồm giai đoạn chủ yếu sau: + Giai đoạn Cambri - Ordovic sớm: rift nội lục + Giai đoạn Ordovic - Silua sớm: hút chìm nội lục (tạo turbidit Cơ Tô) + Giai đoạn Silur - Devon sớm: tạo núi nội lục (nóng chảy sâu định vị granit) Theo mơ hình trên, thành tạo turbidit hệ tầng Cơ Tơ (O3-S1ct) hình thành đới hút chìm nội lục diễn giai đoạn Ordovic - Silua sớm Từ nội dung trình bày mơi trường địa động lực sinh thành turbidit hệ tầng Cô Tơ theo đặc trưng địa hóa nhóm ngun tố nguyên tố hiếm/vết, đặc điểm địa chất - cấu trúc miền Đơng Bắc Bắc Bộ nói riêng rìa đơng nam địa khối Nam Trung Hoa (Hoa Nam) nói chung đến nhận định là: thành tạo turbidit hệ tầng Cơ Tơ (O3-S1ct) hình thành mơi trường địa động lực “rìa mảng hội tụ” liên quan với kiện “hút chìm nội lục” diễn vào cuối Ordovic - đầu Silua (O3S1) Mặc dù, nhiều quan điểm chưa thống bối cảnh kiến tạo sinh thành turbidit hệ tầng Cô Tô Theo tài liệu tác giả, đồng thời so sánh với vùng lân cận bối cảnh kiến tạo “ rìa mảng hội tụ” liên quan với kiện “hút chìm nội lục” cho turbidit Cô Tô hợp lý tiệm cận với “mơ hình địa động lực Paleozoi sớm miền đông nam Trung Quốc” (Faure M., 2009) Vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung VĂN LIỆU THAM KHẢO Đặng Mỹ Cung, Nguyễn Linh Ngọc, Bùi Minh Tâm, 2010 Đặc điểm thạch học, cấu tạo - vi cấu tạo ý nghĩa thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô, quần đảo Cô Tô, Quảng Ninh TC Địa chất, loạt A, số 317 ÷ 318/3- 6/2010, trang 21 ÷ 28 Cục ĐCKSVN Hà Nội Dương Đức Kiêm nnk, 2001 Từ điển địa chất Anh - Việt NXB từ điển Bách khoa Hà Nội Đặng Trần Huyên nnk, 2007 Địa tầng trầm tích Phanerozoi Đơng Bắc Lưu trữ Địa chất Hà Nội Trần Văn Trị Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2009 Địa chất Tài nguyên Việt Nam NXB Khoa học Tự nhiên Công Nghệ Hà Nội ... Đặng Mỹ Cung, Nguyễn Linh Ngọc, Bùi Minh Tâm, 2010 Đặc điểm thạch học, cấu tạo - vi cấu tạo ý nghĩa thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô, quần đảo Cô Tô, Quảng Ninh TC Địa chất, loạt A, số 317 ÷ 318/3-... nhiều quan điểm chưa thống bối cảnh kiến tạo sinh thành turbidit hệ tầng Cô Tô Theo tài liệu tác giả, đồng thời so sánh với vùng lân cận bối cảnh kiến tạo “ rìa mảng hội tụ” liên quan với kiện... chìm nội lục (tạo turbidit Cô Tô) + Giai đoạn Silur - Devon sớm: tạo núi nội lục (nóng chảy sâu định vị granit) Theo mơ hình trên, thành tạo turbidit hệ tầng Cơ Tơ (O3-S1ct) hình thành đới hút