Bài viết với các nội dung: nguyên lý cơ bản của Địa tầng học, Địa niên biểu, phân loại Địa tầng, cơ sở và nhu cầu của phân loại Địa tầng, các loại hình phân vị Địa tầng, chuẩn của phân vị và ranh giới Địa tầng, chuẩn Địa tầng, định nghĩa và ý nghĩa của chuẩn Địa tầng, tiêu chuẩn của việc xác lập Stratotyp của phân vị và ranh giới Địa tầng.
628 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT ĐỊA TẦNG HỌC Các mục từ: Địa tầng học; Thạch địa tầng; Địa vật lý địa tầng; Sinh địa tầng; Thời địa tầng Địa tầng học T ố n g D u y T h a n h K h o a Đ ịa c h ấ t, T r n g Đ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n ( Đ H Q G H N ) G iớ i th iệ u Địa tầng học m ột m ôn khoa học địa chât học nghiên cứu v ể tầng đá xếp chúng vỏ Trái Đâ't - thành phần đá, hình thành, trật tự xếp chúng đối sánh chúng với phạm v i m ột vùng, m ột khu vực toàn vỏ Trái Đất Theo nghĩa rộng tất loại đá từ trầm tích, m agm a biến chât đểu đối tượng nghiên cửu địa tầng học, n h u n g trực tiếp địa tầng học trước hết nghiên cứu v ề tầng đá trầm tích, sau đá biến chất đá m agm a có liên hệ với đá trầm tích biến chât Mục đích ban đẩu Địa tầng học nghiên cứu, m ô tả xếp lớp đá giải thích q trình hay lịch sừ hình thành chúng Trong ngôn n gữ Tây Âu, Địa tầng học Stratigraphie, Stratigraphia hay Stratigraphy có nghĩa khoa học mô tả lớp đá (xuất phát từ tiếng H y Lạp - strata lớp, graph viết, m ô tả) Với phát triển cua Địa châ't học, nội dung nghiên cứu Địa tầng học phát triến ngày hoàn chỉnh N gày nay, Địa tầng học không m ột khoa học m ô tà mà kết nghiên cửu thành phẩn lớp đá, xếp vị trí chúng khơng gian, hình thành chúng theo thời gian, mà Địa tầng học làm sáng tỏ quy luật lịch sử vỏ Trái Đất nói chung Từ đó, tơ hợp đá trầm tích, m agm a, biến chất vỏ Trái Đâ't bối cảnh hình thành chủng làm sáng tỏ nhờ nghiên cứu địa tầng Đ ể nghiên cứu địa tầng, m ột điểm lộ tự nhiên m ột vách đá, m ột sườn núi lộ đá gốc hay m ột điểm lộ nhân tạo (m ột hào, taluỵ đường, v.v ), nhà địa chất nghiên cứu thành phẩn đá lớp, xếp chổng lên chúng đ ể d ự ng nên m ột mặt cắt địa tầng phản ánh trình thành tạo lớp đá điếm lộ đó, xác định mối quan hệ già trẻ lóp So sánh, đối chiếu mặt cắt địa tầng điểm lộ gần đ ể lập lại trật tự xếp lớp đá chung m ột vùng, m ột khu vực đê hiểu rõ trình thành tạo lớp đá vùng, khu vực, mà lập biên niên sử trình địa chất vùng, khu vực Xa đối chiếu, so sánh mặt cắt khu vự c đ ê dựng nên tranh toàn cảnh vể trình hình thành tầng, lớp đá phạm vi toàn cẩu, lập nên biên niên sử q trình địa chât tồn v ỏ Trái Đất Một cách tổng quát, nói Địa tầng học khoa học nghiên cứu v ề tầng đá, nghiên cứu thành phần vật châ't, quy luật xếp chúng nhằm lý giái lịch sử hình thành chúng Việc nghiên cứu địa tầng gồm ba bước: Thứ m tả lóp m ột mặt cắt cụ thể, phân chia lớp thành tập hợp lớp có thành phẩn gần gũi nhau, chứng tỏ chúng thành tạo nhừng điểu kiện tương tự Thứ hai - liên hệ mặt cắt, xác định m ối tương quan thành phần chúng vùng, m ột khu vực, xác lập phân vị địa tầng gổm tập hợp lcýp có thành phẩn gần gũi nhau, liên hệ xếp trật tụ phân vị địa tầng khu vực đ ể lập nên trật tự địa tầng khu vực Tìĩứ ba - liên hệ phân vị địa tẩng khu vực, lập nên trật tự địa tầng nói chung th ế giới, làm rõ lịch sử hình thành thê đá, tầng đá toàn vỏ Trái Đâ't Có th ể nói hai nhiệm vụ quan trọng n ghiên cứu địa tầng phân chia đôĩ sánh địa tầng Các lớp đá m ột mặt cắt, m ột v ù n g hay khu vực phải phân chia theo n n g đơn vị hay phân vị đìa tẩng Tiếp đ êh cẩn phải liên hệ phân vị địa tầng khu vự c nhiều khu vự c đ ế lập nên m ột hệ thống chung phân vị địa tầng khu vự c g ọ i thang địa tầng khu vực riếp đến xác lập trật tự địa tầng phạm v i toàn th ế giới thang địa tầng quốc tế, thang thời địa tầng N g u y ê n lý c b ả n c ủ a Đ ịa tầ n g h ọ c Sự đ òi khoa học v ề địa tầng gắn liền với ba n guyên lý đây, d o nhà tự nhiên học Đan Mạch N icolas Steno (tiếng Đan Mạch - N iels Stensen) đ ể xuất vào cuối th ế kỷ 17 Nguyên lý v ề nằm ngang lớp nguyên thủy Ban đẩu vật châ't bờ rời đư ợc trầm đ ọng đểu nằm ngang chúng có th ể trượt xu ống điếm thấp h on bên Tình trạng n ghiêng lớp đá trông thấy d o nhừng chuyển đ ộn g địa chất tác đ ộn g sau phẩn tử đá bờ rời kết cứng d o trình thành đá Đ ỊA TẦ N G HỌC - Nguyên ỉý v ề chổng xêị) liên tục Các lớp trầm tích hình thành bổn trầm tích xếp chổng lớp lên lớp kia, lớp hình thành sau phủ lên lớp thành tạo trước - Nguỵên lỷ v ề liên tục theo bề ngang Vật liệu trẩm đọng bổn trầm tích thành lớp liên tục theo bể ngang Hiện tượng cắt đoạn xảy gãy bào mòn sau vật liệu kết cứng Trên sờ nguyên lý này, Steno giải thích lớp đá trẩm tích quan sát kết biến đ ộng địa chất bào m òn lâu dài C ùng sở n gun lý này, ơng đối sánh nhừng hệ tầng đá trầm tích thuộc mặt cắt khác m ột vùng, khu vực VVilliam Smith (1769 - 1839), m ột kỹ sư thủy lợi người Anh, có cống hiến lớn cho phát triến cua Địa tầng học Trong trình đào kênh thủy lợi, ôn g đà phát ý nghĩa quan trọng di tích hóa thạch nằm tầng đá Trước hết, nhừng tầng có th ể có thành phần đá giơng nhau, tihimg lại chứa nhừtĩg hóa thạch khác chúng đà hình thành tĩhừng thời kì/ khác Quan trọng nữa, w Smith phát chuỗi trật tự hóa thạch mặt cắt khác lại giông mà không phụ thuộc vào thành phần đá trầm tích Đ iều giúp ông lập trật tự địa tầng Miển Trung nước Anh ơng người vẽ bàn đổ địa chất nước A nh vào năm 1815 Có thê nói w Smith người khởi đẩu m ôn sinh địa tầng - d ù n g hóa thạch sinh vật phục vụ cho việc phân 629 quanh lại phải chịu nhân chìm đột ngột Đ ó biến họa lịch sừ Trái Đâ't, th ế mà sinh giới bị tuyệt chủng, sau biến họa m ột th ế giới sinh vật lại sáng tạo nên Theo đó, lịch sử địa chất có râ't nhiểu lần biến họa xảy Với quan niệm đó, m ơn đệ Cuvier A lcide cTOrbigny nhà cô sinh địa tầng Pháp - sở nghiên cứu, phân định xác nhiều phân vị địa tầng Jura Creta, phát triến xa cho lịch sử Trái Đất xày đến 27 lần biến họa Từ đó, 27 lần sinh giới bị tiêu diệt lại đư ợc tái tạo, n g u y ên nhân n n g biến họa nằm tẩm hiếu biết người C uvier m ột nhà bác học, m ột nhà tự nhiên học v ĩ đại, có ảnh hư ởng lớn th ế giới Chính ơng cũ n g cha đ ẻ ngành giải phẫu học so sánh, đưa lại phát triển cho sinh học, y học, nhân trắc học cho khoa học hình Từ lý thuyết v ề giải phẫu học so sánh, ngư ời ta nhận cấu tạo b ộ phận thê sinh vật có liên quan chặt chẽ với c h ế độ sinh hoạt m ôi trường số n g chúng Vì thế, chi với m ột chi tiết v ể hàm m ột hóa thạch, nhà nghiên cứu có thê tái d ự n g xác hình hài lối sốn g cá th ể chủ nhân hàm D o uy tín khoa h ọc lớn C uvier, nên thuyết biến họa d o ông chủ xướng phổ biến rộng rãi CỔ sinh học, Địa tầng học nói riêng Đ ịa chất học nói chung Trong th ế ký 18 thuyết biến họa phô biến c h ia đ ố i s n h đ ịa tần g , rộng rãi giới tự nhiôn học Thuyết lại N ếu w Smith từ thực tiễn công tác thủy lợi phát ứ ng d ụn g hóa thạch vào xác định địa tầng đ thời với ơn g nhà bác học Pháp G eorges Cuvier (1769 - 1832) lại có cống hiến lớn lao Đ ịa tẩng học sinh địa tầng sở n ghiên cứu C ổ sinh học v ể hóa thạch xương đ ộ n g vật bổn Paris đư ợc phô cập rộng rãi d o cô sú y hăng hái th ế lực nhà thờ nhằm phục vụ cho uy th ế thẩn tơn giáo Vì thế, thuyết biến họa m ột thời trở thành m ột rào cản cho phát triển khoa h ọc thiên nhiên G C uvier phát n hữ n g phức hệ hóa thạch sin h vật biến nhiều lớp bổn trầm tích Paris bị kết thúc đột ngột, tiếp đ ó lại xuất cũ n g đột ngột n hữ n g hóa thạch sinh vật lục địa nằm lóp phủ trực tiếp n n g lớp trầm tích chứa hóa thạch biển Sụ biến đổi đ ó diễn nhiều lẩn đ iện rộng bổn trầm tích Paris C uvier sử d ụ n g h iện tượng đ ê xây d ự n g trật tự địa tầng bồn Paris vẽ đ ổ địa chất vù ng Paris D o đó, C uvier coi người đặt nển m óng khoa học cho m ôn học sinh địa tầng C uvier giải thích tượng biến đổi đột ngột n h ù n g lớp chứa hóa thạch biển lớp chứa hóa thạch lục địa có n guổn gốc tử biến họa d o nhân Trái Đất chịu ảnh hường thường xu yên co rút nhiệt D o đó, nhân bị tách m ột phẩn thoát qua khe hở vỏ cứng Trái Đâ't trào lên, gây tai biến H iện tượng có th ế xảy quy m ô lớn m ột khu vực phần xung A nh h ởng tiêu cực thuyết biến họa chi loại bỏ nhờ cơng trình nghiên cứu nhà địa chất ngư ời A nh - Charles Lyell (1797 - 1875) Với h iện luận (actualism ) ôn g trình bày Nguyên lý Địa chất học (Principles o f G eology, 1830 - 1833), Ch Lyell chứng m inh k hơng có m ột lực siêu phàm , h uyền bí làm thay đổi m ặt Trái Đất khứ Chính n hữ n g tác nhân diễn hành tinh gây nên n hữ n g biến c ố m ọi quy m ô lịch sử lâu dài Trái Đâ't H iện luận Ch Lyell m ột tiến khoa học thiên nhiên th ế kỷ 19, lại cũ n g có n hữ n g yếu tố tiêu cực Luận thuyết Ch Lyell theo thuyết đơn d ạng (uniíorm itarianism ) m nhà khoa học tiền bối chủ trương, Hutton, Lamarck, C uvier nhừng người nối nghiệp C uvier Theo luận thuyết này, biên cố xấy thời kỳ lịch sử địa chất diễn g iố n g (đơn dạng) theo chu kỳ, mà khơng có n n g bước đột biến Đ ó nhược điểm thuyết 630 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT đơn d ạng nhược điểm chi khắc phục nhờ tiến hóa luận nhà tự nhiên học n gư ời A nh Charles Darvvin H ọc thuyết tiến hóa sinh học Charles D arw in sở cho việc giải đ ún g đắn m ối quan hệ tiến hóa sinh vật với lịch sử hình thành tầng đá chứa hóa thạch khác k ế tiếp V iệc sử d ụ n g di tích cổ sinh việc phân chia đối sánh địa tầng áp d ụ n g rộng rãi nghiên cứu địa châ't nhiều nước Châu Au Bắc Mỹ; nhờ m ơn học sinh địa tầng hồn thiện Đ ứng hàng đẩu đ ó n g góp cho tiến Địa tầng học th ế kỷ 19 đẩu th ế kỷ 20 nhà địa tầng Pháp, Anh, Áo, Đức, N ga Hoa Kỳ vậy, mặt cắt sè phân thành phân vị khác dựa sở tư liệu v ể địa châh, v ể cổ tù’ v v phân vị không trùng họp với phân vị vừa nêu N hữ ng phân vị phân chia theo cách thức vừa nêu lại không trùng họp với nhùng phân vị phân chia theo thời gian thành tạo thê địa tẩng, tức phân v ị thời địa tầng, đặc biệt phân vị thời địa tầng quốc tế Môi hệ thống phân loại địa tầng gọi hình loại phân vị địa tầng ta có hình loại thạch địa tầng, sinh địa tầng, tử địa tầng, địa chấn địa tẩng, thời địa tầng, v.v Các phân vị Sinh địa tầng T heo T h e o T h e o b o tử trú n g lổ th â n m ềm & p h ấ n h o a Đ ịa n iên b iểu P h â n lo i đ ịa tầ n g Cơ sở nhu cầu phân loại địa tầng Một mặt cắt địa tầng gồm nhiều tầng, nhiều lớp đá khác nhau, phân thành nhiểu loại phân vị địa tầng khác tủy theo tiêu chí sử dụng đê phân chia [H.l] Có thê phân chia mặt cắt thành nhiều hệ tầng, nhiều hệ lóp dựa vào thành phần đá N ếu theo thành phẩn hóa thạch nằm đá, mặt cắt sè phân chia thành đới sinh địa tầng khác nhau, không trùng khớp tủy thuộc vào nhóm hóa thạch lấy iàm sở đ ể phân chia địa tầng Cũng eo Q •2 £ -ồ Đ ới R Tập a Trong tự nhiên nguyên tố hóa học thường có vị khác biệt trọng lượng n guyên tử, có đ vị vừ n g bên cạnh đ ổn g vị không vừng N hữ n g đ vị không v ữ n g tượng phân hủy p hóng xạ bị phân rã bị biến đổi đ ế trở thành đ ồng vị vừ n g nguyên tố khác Mỗi m ột nguyên tố p hóng xạ có m ột tốc độ phân rã phóng xạ khơng thay đổi; tốc đ ộ đ ó khơng chịu ảnh hưởng bâ't kỳ tác nhân bên ngồi nào, có lẽ chi trừ trường h ọp nhiệt độ cực cao ngơi vũ trụ m ới làm thay đổi tốc đ ộ Bằng thực nghiệm có th ế xác định chu kỳ bán hủy m ỗi nguyên tố p hóng xạ Từ đó, có th ế xác định tuổi đá chứa đ vị phóng xạ Biết chu kỳ bán hủy đ vị p hóng xạ khối lượng đ vị vữ n g q trình phóng xạ phân rã tạo nên đá, ta tính tuổi đá chứa chúng Từ đây, Địa tầng học định tuổi theo đơn vị thời gian tất th ể địa tầng, rổi tiến tới xác định tuổi tất tầng đá hình thành nên vỏ Trái Đất V iệc xác định tuổi tầng đá tính theo đơn vị thời gian m ột bước tiến quan trọng Địa tầng học d o đó, m ơn khoa học địa niên biếu đời Kết nghiên cứu v ề địa niên biểu cho phép xác định đ ơng lượng thời gian tât đơn vị địa tầng cấu thành vỏ Trái Đất ĐỚ I p o X