ðể xác ñịnh ranh giới các phức tập (sequence) phải xuất phát từ ñịnh nghĩa phức tập dựa trên dãy cộng sinh tướng. Tuy nhiên trong thực tế đã xuất hiện nhiều mơ hình mặt cắt địa tầng phân tập khác nhau và có những mặt cắt khơng đúng với thực tế. Trước hết cần thống nhất với nhau rằng các thực thể trầm tích hình thành trên bề mặt vỏ Trái ðất là kết quả của hai q trình điều tiết: sự thay đổi mực nước biển và chuyển ñộng kiến tạo. ðể nhận dạng ñược mối quan hệ nhân – quả đó cần dựa trên phép phân tích tướng và phân tích cộng sinh tướng theo không gian (theo hướng nằm ngang) và theo thời gian (theo phương thẳng ñứng). [17, 18]
a - b- ar HST (ar+amr) HST (amr+mr) HST mr HST at TST (amt+mt) TST Mt TST (amt+mt) TST mt TST ar LST ar LST (ar+amr) LST mr LST
Hình 3.1. a- Sơ đồ biểu diễn sự chuyển tướng theo chiều ngang và công thức quan hệ giữa dãy cộng sinh tướng trầm tích và các miền hệ thống.
b- 04 sơ ñồ biểu diễn sự chuyển tướng theo chiều thẳng đứng (từ dưới lên) tại 4 vị trí khác nhau của một phức tập
Mối quan hệ giữa ñặc ñiểm tướng trầm tích và sự thay ñổi MNB theo khơng gian đã diễn ra theo 2 mơ hình khác nhau: bể bất đối xứng và bể ñối xứng. Bể bất ñối xứng ñược W.Wagoner, R.M.Mitchun và nnk (2003) mô phỏng thành một mặt cắt được coi là “mơ hình Wagoner”.
Mơ hình này tuy đã được nhiều văn liệu trích dẫn và ñưa vào giảng dạy trong trường ñại học song ñây là mặt cắt vẽ phi thực tế khơng đại diện cho trầm tích ðệ tứ và càng khơng phù hợp với trầm tích ðệ tam.
Ranh giới ñịa tầng theo quan ñiểm ñịa tầng phân tập ñược xác ñịnh phải dựa trên 3 yếu tố biến thiên trong mối quan hệ nhân quả “tay ba” là tướng trầm tích - sự thay ñổi mực nước biển và chuyển ñộng kiến tạo.
Trong một phức tập có 2 kiểu ranh giới cơ bản: ranh giới phức tập (Sq) và ranh giới các miền hệ thống trầm tích (LST, TST và HST).
Sự thay đổi mực nước biển: biển thối, biển tiến và biển cao tạo nên một chu kỳ thay ñổi MNB.
Trên toàn bộ một phức tập: quy luật chuyển tướng từ dưới lên qua 3 miền hệ thống (LST, TST, HST) có sự khác nhau theo các vị trí khác nhau. Có thể chọn minh họa 4 vị trí tiêu biểu đại diện cho 4 mơi trường trầm tích khác nhau.
Hình 3.2. Sự phân bố các tướng trầm tích theo các miền hệ thống bể bất ñối xứng bể bất ñối xứng
Hình 3.3. Sự phân bố các tướng trầm tích từ tâm bể ra rìa theo các miền hệ thống bể ñối xứng
Nhận xét:
1/ Chọn vị trí 4 mơi trường khác nhau theo hệ thống biển cao (lục ñịa, chuyển
tiếp, biển nông, biển sâu) là theo môi trường của miền hệ thống biển cao, tức miền hệ thống kết thúc một chu kỳ dao động mực nước biển tồn cầu (hình 3.1a). Theo chiều thẳng đứng các tướng của TST và LST sẽ khơng giống nhau giữa 4 vị trí nói trên (hình 3.1b).
2/ Mơi trường trầm tích của miền hệ thống biển cao (HST). Giai ñoạn này
đường bờ dịch chuyển từ vị trí cực đại đến vị trí trung gian. Vì vây, mơi trường trầm tích và diện tích phân bố của chúng liên tục thay ñổi ñường bờ dịch chuyển từ lục ñịa ra phần trong của thềm lục địa, tức đến vị trí trung gian (giữa MNB cao nhất và thấp nhất). Tuy khoảng diện tích mà đường bờ đã lướt qua của miền hệ thống biển cao khơng nhiều nhưng miền tích tụ trầm tích được trải rộng trên một diện tích khá lớn được tính từ ranh giới của miền xâm thực và miền lắng ñọng trầm tích (giữa vỏ phong hóa và trầm tích deluvi) đến trung tâm của bể. Vì vậy, cơng thức biểu diễn mối quan hệ giữa dãy cộng sinh tướng theo khơng gian từ lục địa đến biển và miền hệ thống biển cao ñược biểu diễn như sau:
HST = (amr + mt/amr + mr) HST
Các phức hệ tướng kép ñã chỉ ra rằng ranh giới giữa các tướng và nhóm tướng là rất tương đối và sẽ liên tục thay ñổi cho ñến khi kết thúc một chu kỳ dao động MNB thì mới được xác định một cách rõ ràng (hình 3.4).
3/ Mơi trường trầm tích biển thấp (LST)
Mơi trường biển thấp cũng được xác định từ ranh giới giữa miền xâm thực và miền tích tụ đến hết khơng gian tích tụ trầm tích. Như vậy, cần nhận thức rằng “khơng
gian tích tụ trầm tích” bao gồm các tướng trầm tích tượng tự trong giai đoạn biển cao. Cơng thức tích hợp giữa cộng sinh tướng trầm tích và miền hệ thống biển thấp được viết như sau:
LST = (ar + mt/amr + mr) LST
Công thức này ñã chỉ ra rằng các tướng trầm tích phân bố nối tiếp nhau theo không gian từ lục ñịa ra biển, cộng sinh với nhau và liên tục biến ñổi ranh giới ngang và diện tích phân bố của mỗi tướng và nhóm tướng tạo nên các phức hệ tướng kép từ khi mực nước biển ở vị trí trung gian đến vị trí thấp nhất. ðiều đó dễ dàng lý giải được câu hỏi tại sao trong giai đoạn biển thấp diện tích phân bố của phức hệ tướng kép aluvi (ar) và ñồng bằng châu thổ (amr) ñược mở rộng cực ñại (ar + amr). Trong lúc đó diện tích tướng châu thổ ngập nước và tướng biển biển thoái (amr +mr) trong mỗi bể trầm tích lại bị thu hẹp so với giai đoạn biển cao.
Ranh giới dưới của LST trên mặt cắt địa chất trầm tích là một bề mặt gián đoạn trầm tích bao gồm 3 kiểu:
- Kiểu 1: Kiểu bào mịn đào kht do sơng: Sơng bào mịn để lại dấu ấn các lịng sơng cổ trên đó được lấp đầy bởi trầm tích hạt thơ (cát sạn và cuôi sạn) phân lớp xiên chéo ñồng hướng. Trên mặt cắt ñịa chấn biểu hiện các trường sóng đồng pha thơ, đơn nghiêng đứt đoạn hoặc thơ hỗn ñộn.
- Kiểu 2: Ranh giới bất chỉnh hợp bào mịn yếu có dấu hiệu ñào khoét của lạch triều biển thối và lịng sơng cửa sơng. Trầm tích lấp đầy chủ yếu là cát bùn chọn lọc kém.
- Kiểu 3: Ranh giới chỉnh hợp tương quan (correlative conformity) biểu hiện rất rõ trên mặt cắt địa chất trầm tích và mặt cắt địa chấn nơng phân giải cao nhờ thành phần ñộ hạt khác nhau giữa lớp dưới và lớp trên. Ranh giới này luôn luôn tồn tại trong mơi trường biển, tuy nhiên độ sâu đáy biển liên tục giảm dần cho ñến mực nước biển đạt thấp nhất. Vì vậy, thành phần độ hạt của trầm tích cũng tăng dần lên và đạt cấp hạt thơ nhất ở vị trí mực nước biển thấp nhất. Tại vị trí đó theo mặt cắt thẳng đứng: lớp trên là tướng cát bùn biển nơng, cịn lớp dưới là tướng sét biển sâu. Hai tướng đều có cấu tạo nằm ngang song song nhưng có hai mơi trường biển khác nhau nên thành phần
Hình 3.4. Mơ hình quan hệ giữa các miền hệ thống trầm tích với mơi trường trầm tích trong một phức tập (Theo Trần Nghi, 2013)
ar: Môi trường aluvi trong bối cảnh biển thối at: Mơi trường aluvi trong bối cảnh biển tiến amr: Mơi trường châu thổ biển thối
amt: Môi trường châu thổ biển tiến mr: Môi trường biển nơng biển thối mt: Mơi trường biển nông biển tiến
amr/mt: Môi trường châu thổ biển hạ xen kẽ với môi trường biển tiến thống trị mt/amr: Môi trường châu thổ biển dâng xen kẽ với mơi trường biển thối
thống trị
4/ Mơi trường trầm tích của miền hệ thống biển tiến (TST)
ðối với bể đối xứng: trầm tích phân bố từ trung tâm của bể đến mơi trường deluvi. Các tướng trầm tích có cấu trúc thành 2 lớp:
+ Lớp dưới: chuyển tướng từ tướng sét biển nông → tướng bột sét châu thổ → tướng cát bột aluvi → tướng cuội sạn proluvi → tướng cuội tảng deluvi.
+ Lớp trên: chuyển tướng từ tướng sét biển nông xa bờ → tướng sét bột biển nông ven bờ → tướng bột sét châu thổ → tướng cát bột aluvi → tướng cuội sạn proluvi → tướng cuội tảng deluvi.
Có thể chỉ ra mối quan hệ giữa lớp dưới và lớp trên với vị trí dịch chuyển của ñường bờ. Khi ñường bờ dịch chuyển từ B ñến E lớp dưới ñược thành tạo. Khi ñường bờ dịch chuyển từ E đến C hầu hết khơng gian tích tụ trầm tích ngập nước biển và hình thành lớp 2 bao gồm chủ yếu là tướng sét biển nơng được gọi là đồng bằng ngập lụt biển (marine flooding plain) (hình 3.4).
3.2. TIẾN HĨA TRẦM TÍCH CENOZOI TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI HOẠT ðỘNG KIẾN TẠO
3.2.1. Hoạt ñộng kiến tạo các bể thứ cấp
Nghiên cứu tiến hóa trầm tích khu vực nghiên cứu trong mối quan hệ với hoạt ñộng kiến tạo ñược xét trên các vấn ñề sau ñây:[16, 17, 18, 32]
- Các kiểu biến dạng tuổi biến dạng - Bề dày trầm tích
- Thành phần trầm tích - Tướng trầm tích
3.2.1.1. Các kiểu biến dạng và tuổi biến dạng
+ ðứt gãy sau trầm tích bao gồm đứt gãy thuận do lún chìm nhiệt tuổi cuối Oligocen muộn, Miocen sớm, Miocen giữa, Miocen muộn và ðệ tứ muộn (E32, N11, N12, N13, Q13).
+ ðứt gãy thuận E3+ là phát triển kế thừa ñứt gãy thuận tạo Oligocen sớm (E31) do sụt lún nhiệt. Tuy nhiên đới thềm ngồi tuổi sụt lún sớm nhất bắt ñầu từ ñầu Oliogocen sớm (E31), cịn đới thềm trong bắt ñầu muộn hơn từ Oligocen muộn (E32).
+ Biến dạng ñứt gãy nghịch và thuận xen kẽ tạo nên mặt trượt thẳng đứng hoặc cong lõm hướng về phía ðơng có tuổi N11, N12, N13, N2 – Q xảy ra theo pha và theo cơ chế nén ép từ phía ðơng đến do tách giãn Biển ðơng và lún chìm nhiệt đồng thời xảy ra cũng theo các pha tương ứng:
26 – 21 triệu năm cách ngày nay (E32) 21 – 16 triệu năm cách ngày nay (N11) 16 – 11 triệu năm cách ngày nay (N12) 11 – 5 triệu năm cách ngày nay (N13)
5 – 3,4 triệu năm cách ngày nay (N21) 3,4 – 1,6 triệu năm cách ngày nay (N22) 1,8 triệu năm ñến nay (Q)
Việc xác ñịnh tuổi của các ñứt gãy hết sức quan trọng. Theo quy luật là hệ thống ñứt gãy làm phá hủy bể trầm tích thứ cấp dưới thì lại đóng vai trị là người mẹ khai sinh ra bể thứ cấp tiếp theo trẻ hơn. Vì vậy, đứt gãy 1090-1100E đã tái hoạt ñộng trong Pliocen – ðệ tứ và ñã chia khu vực nghiên cứu thành thềm trong nông và thềm ngồi sâu vốn là một thềm thống nhất. (hình 3.5, 3.6, 3.7)
Hình 3.5. ðới đứt gãy sụt bậc kinh tuyến 1100E chia thềm hiện tại thành 2 nửa: thềm trong và thềm ngồi (Mặt cắt VOR-93-108)
Hình 3.6. ðới đứt gãy sụt bậc kinh tuyến 1100E chia thềm lục ñịa thành 2 nửa: thềm trong sâu 0 – 200m, thềm ngồi sâu 500 – 3000m (VOR-93-101)
Hình 3.7. Biến dạng đứt gãy trượt bằng thể hiện trên mặt cắt VOR – 93 – 301 Bể Phú Khánh
Hình 3.8. Biến dạng địa hình mạnh mẽ do đứt gãy trượt bằng (Mặt cắt S74 – A – 2 – 1 bể Phú Khánh)
+ Biến dạng uốn nếp, oằn võng các lớp đá trầm tích do nén ép nằm xen kẽ với các khối nâng móng của bể thứ cấp (hình 3.9).
Hình 3.9. ðứt gãy tạo giả địa hào Oligocen, ép trồi móng, uốn nếp trầm tích Oligocen sớm, oằn võng trầm tích Oligocen muộn, Miocen sớm, Miocen giữa
(Mặt cắt VOR – 93 – 101, Nguồn từ Dự án ARECA)
+ Biến dạng do hoạt động núi lửa (hình 3.10). Phun trào núi lửa theo các đứt gãy sau trầm tích do nén ép từ đới tách giãn đáy Biển ðơng tạo kênh dẫn magma từ các lị magma có thành phần khác nhau (bazan, andezit, đaxit, ryolit – đaxit) do nóng chảy “pha trộn” dưới vỏ lục ñịa với tỷ lệ các ñá nguồn khác nhau.
Hậu quả của phun trào núi lửa trên mặt cắt AW – 8 ñã chỉ ra : làm oằn võng các lớp đá trầm tích Cenozoi, tạo nên đới tiếp xúc phá hủy có cấu tạo giả kề áp (onlap). Cũng trên mặt cắt này, một số tác giả ñã nhầm lẫn cấu tạo biến dạng do phun trào núi lửa với cấu tạo nguyên thủy của đá trầm tích. Vì vậy, cấu tạo oằn võng ở trung tâm của mặt cắt, các tác giả của dự án Enreca cho là tướng hồ và vũng vịnh (lacustrine and lagoonal deposit) là khơng chính xác.
Hoạt động núi lửa trẻ xun cắt tồn bộ trầm tích Cenozoi làm oằn võng trầm tích E31, N1. ðới tiếp xúc có cấu tạo “giả kề áp”, ñới trung tâm tướng châu thổ xen biển nơng có dạng tướng từ tướng hồ đến vũng vịnh.
Hình 3.10. Biến dạng do hoạt ñộng núi lửa trẻ (Mặt cắt AW – 8 bể Phú Khánh)
3.2.1.2. Bề dày trầm tích, thành phần thạch học và tướng trầm tích
Bề dày trầm tích, thành phần thạch học và tướng trầm tích bể Phú Khánh có sự phân dị bề dày trầm tích rõ rệt giữa thềm trong và thềm ngồi. Dọc rìa Tây của bể, bề dày chỉ khoảng 500m, song đến trũng trung tâm của bể thì đạt tới 8000m.
Trong một bể trầm tích, bề dày thay đổi phụ thuộc vào các ñiều kiện sau ñây: - Biên ñộ sụt lún kiến tạo
- Khối lượng và kiểu vật liệu trầm tích mang tới - Tướng và mơi trường lắng đọng trầm tích
Theo điều kiện đó, trũng phía ðơng của bể Phú Khánh có sự lún chìm nhiệt mạnh mẽ, sự đền bù trầm tích cũng kịp thời và liên tục.
Nghĩa là trầm tích lục nguyên do sơng mang tới được lắng đọng trong mơi trường châu thổ ngầm (tiền châu thổ và sườn châu thổ), sau đó biển tiến dần lên, trầm tích châu thổ chuyển thành trầm tích mơi trường biển nơng ven bờ rồi biển nông xa bờ.
song song. ðiều đó lý giải tại sao trầm tích biển nơng lại có cấu tạo ngang song song và lại có bề dày lớn hơn bề dày trầm tích aluvi và biển ven bờ.
Như vậy, quy luật quan hệ chặt chẽ là mơi trường biển nơng khơng có vật liệu trầm tích lục nguyên mang tới, song dòng chảy đáy của biển nơng đóng vai trò tái phân bố vật liệu lục nguyên bở rời tầng mặt của châu thổ ngầm do sông mang tới. ðáy bể càng sụt lún sâu thì bề dày trầm tích càng tăng. Vì vậy, các tầng trầm tích biển dày là bao gồm tướng lục nguyên biển xen kẽ với tướng lục nguyên châu thổ.
3.2.2. Tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo
Khái niệm về tiến hóa trầm tích theo quan điểm hệ thống
Tiến hóa trầm tích là sự phát triển các bể trầm tích thứ cấp từ Oligocen đến ðệ tứ trong mối quan hệ với sự thay ñổi mực nước biển và chuyển ñộng kiến tạo. Mối quan hệ đó ràng buộc như một quan hệ nhân quả từng đơi một và quan hệ nhiều chiều có tính hệ thống.
Mỗi bể thứ cấp bị chi phối bởi một pha kiến tạo và một chu kỳ thay ñổi MNB. Mỗi pha kiến tạo bắt ñầu là sụt lún mạnh ở trung tâm, sau đó sụt lún lan dần ra 2 phía rìa của bể. Cường độ và biên độ sụt lún quyết ñịnh thành phần thạch học, thành phần độ hạt và tướng trầm tích. Trong phơng chung sụt lún của pha kiến tạo chính có xảy ra hiện tượng nâng – hạ ñịa phương làm thay ñổi mực nước biển tương đối. Vì vậy, ñường cong thay ñổi mực nước biển chân tĩnh (tuyệt đối) có tính chu kỳ tương đồng với chu kỳ kiến tạo, song bị phức tạp hóa bởi 2 yếu tố: chuyển ñộng kiến tạo ñịa phương và sự dao ñộng mực nước biển tương đối.
Có thể đối sánh chu kỳ kiến tạo khai sinh ra và phát triển các bể thứ cấp với chu kỳ thay ñổi mực nước biển bể Phú Khánh như sau:
Giai ñoạn 1: Bắt ñầu sụt lún trung tâm bể kiểu ñịa hào nội lục, sơng đóng vai trị bào mịn và thành tạo trầm tích lục ngun molas hạt thơ đa khống, chọn lọc và mài tròn kém, tướng aluvi thống trị (ar) tương ứng với miền hệ thống biển thấp (LST) (Biển thoái thấp).
Giai ñoạn 2: Sụt lún mở rộng, biển tiến từ trung tâm vào hai bên rìa bể, trầm tích lấp đầy bể thứ cấp có 2 tập nối tiếp nhau theo phương thẳng ñứng tương ứng với miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST):
1/ Tập dưới: Biển bắt đầu tiến, lắng đọng trầm tích lục ngun đa khống hoặc ít khống mơi trường ven biển, châu thổ biển tiến (amt).
2/ Tập trên: Biển tiến trên một diện rộng ñạt biên ñộ cực ñại tạo nên tập sét biển nơng hay gọi là đồng bằng ngập lụt biển (marine flooding plain). ðối với các bể thứ cấp Miocen và Pliocen – ðệ tứ phát triển các ám tiêu san hô ở thềm ngoài bể Phú