Đặc điểm địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang: Mối quan hệ với cấu trúc địa chất và tiềm năng khoáng sản mangan

Khái quát lịch sử nghiên cứu 1. Về địa tầng

Trong công trình nghiên cứu của Bourret R., 1922 [62], địa tầng Devon tuy phân chia sơ lược, song đã tương đối có cơ sở như đá vôi xám đen phân lớp không đều chứa hoá thạch San hô tuổi Eifel, đá vôi phân lớp dày tuổi Givet chứa hoá thạch Stringocephalus, đá phiến phân tấm mỏng ở phía đông Bằng Ca, “đá vôi vân đỏ”. Đáng chú ý là đã xác lập điệp Nà Ngần (D1nn) được coi là bắt đầu hệ Devon trong vùng và có quan hệ không chỉnh hợp với các đá của tuổi Cambri muộn; xác lập điệp Tốc Tát (D3frtt) đặc trưng là đá vôi vân đỏ và phần cao chứa vỉa mangan công nghiệp, và đã xác nhận trầm tích hệ Devon liên tục từ Devon hạ tới Devon muộn.

Đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang

Các hệ tầng này đều khá ổn định về thành phần trầm tích, nhưng chiều dày có thay đổi theo đường phương, tuy nhiên đặc trưng thành phần trầm tích và sự có mặt chủ yếu các nhóm hoá thạch nêu trên phản ánh môi trường trầm tích nước nông là chủ yếu, riêng hệ tầng Nà Đắng còn có yếu tố trầm tích nước sâu. Nhìn chung, mặt cắt các hệ tầng có trật tự địa tầng khá ổn định, đặc biệt có những lớp đá (đá silic, đá vôi silic phân dải, vân đỏ) và chứa quặng mangan (lục nguyên silic chứa mangan trong hệ tầng Bằng Ca, Lũng Nậm, vỉa mangan trong hệ tầng Tốc Tát) rất dễ nhận biết và được coi là lớp đánh dấu để vẽ bản đồ địa chất.

Các phương pháp nghiên cứu

Tại các vết lộ tiến hành thu thập đầy đủ và có hệ thống các loại đá có thành phần khác nhau, các di tích hoá thạch nhằm xác định tuổi và điều kiện cổ địa lý hình thành các phân vị địa tầng, thu thập mẫu để nghiên cứu thành phần vật chất (hạt vụn, xi măng gắn kết…), mẫu để phân tích nguyên tố vi lượng nhằm tìm hiểu điều kiện, hoàn cảnh cổ môi trường thành tạo trầm tích. - Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp này được tiến hành trên cơ sở tổng hợp phân tích đặc điểm phân bố của các tập đá, các phân vị địa chất, các đới biến dạng dẻo, dòn, thế nằm của đá..để thể hiện các đứt gãy, uốn nếp trên bản đồ địa chất khu vực, giúp cho việc xác định sự tồn tại của các tầng, lớp đá đánh dấu từ đó xác định được quan hệ chồng lấn giữa các yếu tố biến dạng nhằm luận giải cho lịch sử phát triển địa chất khu vực.

Đặc điểm uốn nếp

Phức nếp lồi Bồng Sơn: Phức nếp lồi được hình thành chính ở pha biến dạng thứ 2, nằm ở phía đông khu vực nghiên cứu có chiều dài khoảng 25 km kéo dài từ phía nam thác Bản Giốc về tới An Lạc thuộc tờ bản đồ F-48-46-C (Hạ Lang), chiều rộng khoảng 10km bao gồm nhiều nếp uốn đảo với góc liên cánh hẹp. Phức nếp lồi Trà Lĩnh: Nằm ở phía đông thị trấn Trà Lĩnh các mặt trục có kéo dài phương tây bắc - đông nam nhưng bị các đứt gãy chờm nghịch F2.1, F1.4 cắt xén nên diện lộ có dạng tương đối đẳng thước với mỗi chiều khoảng 7-8km.

Ảnh hưởng của các yếu tố đứt gãy, uốn nếp đối với trật tự sắp xếp của các thành tạo trầm tích

Sự thay đổi cường độ biến dạng một cách có hệ thống từ rìa vào trung tâm của nhiều đới trượt được thể hiện rừ ràng bởi sự thay đổi cấu hỡnh của vật liệu bị biến dạng chẳng hạn từ cỏc mảnh dăm ở rìa của đới trượt thành các ban tinh cà nát và tiền mylonit tới mylonit ở phần trung tâm của đới trượt (Ảnh 3.3, 3.13, 3.14, 3.15) do hậu quả của một quá trình biến dạng tiến triển. Hướng dịch chuyển tương đối của các đứt gãy này được thể hiện bởi sự có mặt của hàng loạt dấu hiệu động lực cỡ vừa và nhỏ như các cấu tạo đường căng kéo, các dải trượt căng dãn không cân xứng, các ban tinh cà nát có cánh (Ảnh 3.18), kiến trúc biến dạng nhạy, kiến trúc S-C, cấu tạo bóng áp suất. Tại vùng Bản Cỏng theo các tác giả đề tài “Nghiên cứu cổ sinh địa tầng và tướng đá - cổ địa lý các thành tạo trầm tích Devon thượng - Carbon hạ Bắc Việt Nam” [24] là mặt cắt chuẩn của hệ tầng Bản Cỏng nhưng khi nghiên cứu lại cho thấy tại đây lộ không đầy đủ thành phần cũng như quan hệ của tập đá vôi xám trắng hạt mịn của hệ tầng này.

Trên mặt cắt đèo Kênh Khòng được một số tác giả [11, 24] cũng cho là chuyển tướng từ đá vôi xám trắng của hệ tầng Bản Cỏng (ở địa hình ngang bằng nhau) sang đá vôi phân dải của hệ tầng Tốc Tát, kết quả khảo sát thực tế tại đây cho thấy quan hệ giữa hai tập đá vôi này là một đới dăm kết kiến tạo khoảng 15m (TK.1645). Trong mặt cắt Bản Thầng - Bản Cra (Bằng Ca) là mặt cắt chuẩn của hệ tầng Nà Quản, tuy nhiên khi qua ranh giới của hệ tầng Nà Quản chỉ gặp rất ít khối lượng của đá vôi phân lớp dày đến dạng khối của hệ tầng Bản Cỏng tại điểm khảo sát TK.1211 sau đó đã gặp một đới biến dạng dẻo dày khoảng gần 1m (Ảnh 3.3) đã làm mất đi phần lớn khối lượng của hệ tầng Bản Cỏng.

Xây dựng sơ đồ địa tầng Devon-Permi vùng Hạ Lang

Các hệ tầng này nhìn chung khá ổn định về thành phần trầm tích, chiều dày ít nhiều có thay đổi theo đường phương, tuy nhiên đặc trưng thành phần trầm tích và sự có mặt chủ yếu các nhóm hoá thạch nêu trên phản ánh môi trường trầm tích nước nông là chủ yếu, riêng hệ tầng Nà Đắng còn có yếu tố trầm tích nước sâu. Nhìn chung, các mặt cắt hệ tầng có trật tự địa tầng khá ổn định, đặc biệt có những lớp đá (đá vôi silic phân dải, vân đỏ) và chứa quặng mangan (lục nguyên silic chứa mangan trong hệ tầng Bằng Ca, Lũng Nậm, vỉa mangan trong hệ tầng Tốc Tát) rất dễ nhận biết và được coi là lớp đánh dấu để vẽ bản đồ địa chất. - Kết thúc nhịp trầm tích trong Devon tới Carbon sớm có một gián đoạn trầm tích nhỏ trong vùng nghiên cứu, sau đó là thành tạo các trầm tích biển nông của hệ tầng Bắc Sơn (C-P2bs) hoàn toàn là đá vôi hạt mịn, phân lớp dày tới dạng khối với các hoá thạch của Huệ biển, Trùng lỗ có tuổi từ Carbon sớm đến Permi giữa.

Ở phần trên cùng của hệ tầng có biến đổi trong thành phần trầm tích: ở phía nam phức nếp lồi Bồng Sơn (thuộc huyện Hạ Lang) lượng cát kết khá nhiều, còn ở phía bắc phức nếp lồi Bồng Sơn (thuộc huyện Trùng Khánh) và vùng phía đông huyện Trà Lĩnh lại chủ yếu là đá phiến sét, đôi khi có thấu kính đá vôi. Tuổi của hệ tầng: Hệ tầng chuyển tiếp trên hệ tầng Nà Ngần và chuyển tiếp lên hệ tầng Nà Quản (Hình 4.6, 4.7, 4.8, 4.9); tại các vị trí chuyển tiếp đôi khi đá của hệ tầng do ảnh hưởng của đứt gãy chờm nghịch nên có thế nằm đảo lộn đã nằm trên đá vôi chứa hoá thạch Amphipora loại nhỏ của hệ tầng Nà Quản (TK.345). Về khối lượng gồm đá vôi, đá vôi silic, đá vôi sét xen các lớp silic màu xám đen hoàn toàn có thể phân biệt được với các phân vị trên là hệ tầng Bằng Ca và dưới liền kề là hệ tầng Bản Cỏng tương ứng với phần cao điệp Bằng Ca của Phạm Đình Long (1974) [20] và một phần khối lượng được vẽ vào Eifel-Givet của Đovjikov A.

Về hoá thạch chứa chủ yếu hoá thạch Lỗ tầng, San hô bốn tia kích thước lớn và Tay cuộn là các đại biểu Stringocephalus (có kích thước nhỏ hơn so với hệ tầng Bản Cỏng) và Trùng Lỗ, Răng nón có khoảng phân bố từ Givet đến Frasni sớm hoặc trong Frasni, hoàn toàn khác tập hợp hoá thạch trên nó (hệ tầng Bằng Ca phong phú Răng nón, Vỏ nón: Hocmoctenus) đặc trưng cho Frasni và các hoá thạch.