Hệ tầng Phố Hàn (D3-C1ph) đ−ợc Ngơ Quang Tồn xác lập năm 1993
với mặt cắt chuẩn Phố Hàn- Bến Bèo ở nam đảo Cát Bà [19]. Khối l−ợng của hệ tầng t−ơng ứng với phần thấp của hệ tầng Cát Bà (C1cb) do Nguyễn Công
L−ợng xác lập năm 1979 [27]. Tại Cát Bà các đá thuộc hệ tầng này phần lớn lộ ở trung tâm đảo thành một nếp lồi có mặt trục kéo dài h−ớng Tây Bắc - Đông Nam với chiều dài hơn 5 km và rộng khoảng 2 km. Diện lộ của hệ tầng cịn nằm ở phần rìa tây nam đảo Cát Bà gồm các khu vực Minh Châu- Phố Hàn, Liên Hoa, Chân Châu. Ngoài ra hệ tầng còn phân bố theo các dải có h−ớng tây bắc- đông nam của phần nam- đông nam đảo. Theo Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (2005) [21] thì hệ tầng Cát Bà do Ngơ Quang Tồn xác lập có nhiều yếu tố t−ơng tự hệ tầng Con Voi (D3- C1cv) do Nguyễn Quang Hạp
xác lập năm 1967 và chỉ cơng nhận diện tích phân bố của hệ tầng Phố Hàn tại khu vực nam đảo Cát Bà (vùng mặt cắt Phố Hàn- Bến Bèo). Nh− vậy, tuy các tác giả có những quan điểm khác nhau về cách phân chia và diện phân bố của hệ tầng Phố Hàn nh−ng đều thống nhất cho rằng mặt cắt đại diện nhất của hệ tầng này chính là mặt cắt Phố Hàn- Bến Bèo.
Mặt cắt chuẩn Phố Hàn- Bến Bèo: Mặt cắt chuẩn kéo dài theo h−ớng
tây nam- đơng bắc, từ bci Cát Cị 3 của bán đảo Phố Hàn đến Bến Bèo với trật tự từ d−ới lên trên nh− sau [21]:
Tập 1 gồm: Đá vôi, đá vôi sinh vật màu xám, phân lớp mỏng, chuyển lên trên có xen kẽ các lớp mỏng silic. Trong các lớp đá vôi vụn sinh vật, chủ yếu là đốt thân Huệ biển, có những lớp chứa dày đặc tay cuộn. Các hoá thạch vi cổ sinh trong tập này rất phong phú. Phần d−ới chứa hố thạch tuổi Famen
muộn, trong đó Trùng lỗ gồm Uralinella bicamerata, Eoendothyra communis, Quasiendothyra kobeitusana, Q.konensis, Bisphaera malevkensis,
Septabrunsiina sp., Răng nón có Spathognathodus disparilis, Palmatolepis
gracilis gracilis. P. gracilis sigmoidalis; Tảo Renalcis ex gr. nubiformis,
Girvanella problematica. Phần trên chứa Răng nón tuổi Toumai sớm
Siphonodella duplicata, S. quadruplicata, S. cooperi, S. sp., Polygnathus
communis communis, Polygnathus purus purus, P. inornatus inornatus.
Ngồi ra cịn có San hô tuổi Carbon sớm Fuchungopora sp., Syringopora
distans, Tetraporlnus sp. Chiều dày tập 60 m.
Theo các kết quả nghiên cứu về cổ sinh của Tạ Hoà Ph−ơng và Đoàn Nhật Tr−ởng [22], ở phần d−ới của tập 1 các hố thạch hai nhóm vi cổ sinh răng nón và trùng lỗ đ−ợc phát hiện khá phong phú, trong đó có những dạng răng nón Famen (D3fm) thuộc về tập hợp gracilis sigmoidalis th−ờng gặp trong phần cao nhất của bậc Famen tại Việt Nam. Đặc biệt có mặt cả Pa.expansa là lồi chỉ thị của đới răng nón cùng tên (đới răng nón chuẩn quốc tế, có vị trí thứ hai kể từ ranh giới Devon – Carbon trở xuống). Các hoá thạch trùng lỗ đ−ợc phát hiện thuộc đới Quasiendothyra (đới cao nhất của Devon). Hoá
thạch thuộc phần thấp của Carbon phát hiện đ−ợc đới trùng lỗ một phòng tuổi turne sớm, các hố thạch của Răng nón có Siphonodella sulcata, Siphonodella
Turne. Các phát hiện này rất quan trọng cho việc xác định một ranh giới thời địa tầng tại đây.
Tập 2 gồm: đá vôi xám sẫm, hạt mịn, phân lớp vừa và dày, cấu tạo phân dải mờ. Phần thấp và giữa gồm đá vơi có cấu tạo phân dải mờ xen những lớp kẹp vôi vụn sinh vật rất thô mà chủ yếu là đốt thân Huệ biển, chiều dày tới 70cm. Đơi nơi cịn có những lớp kẹp silic mỏng màu xám đen. Trong các lớp vơi có các ổ silic. Tập dày khoảng 200 m.
Hố thạch trong tập này khơng phong phú, tại điểm lộ ở đ−ờng đến bci Cát Cò 1 và 2 đc phát hiện hoá thạch Trùng lỗ tuổi Tournai giữa gồm
Endothyra parakosvensis, Endospiroplectammina venusta, Septabrunsiina endothyroides, Tournayella sp.
Tập 3 gồm: đá vôi sét, sét vôi phân dải mờ xen sét - silic, đá vơi - silic, khi bị phong hố có màu vàng, đỏ sẫm, chiều dày của tập là 60 m.
Tập 4 gồm: đá vôi phân lớp mỏng xen kẽ silic phân lớp mỏng, đá silic sọc dải, tập dày l00 m.
Tập 5 gồm: đá vôi xám, xám sẫm, hạt mịn, phân lớp vừa và dày, chứa ổ silic hoặc lớp kẹp silic mỏng. Hố thạch hiếm, chỉ có San hơ Kueichowpora sp., Syringopora sp. tuổi Carbon sớm. Chiều dày của tập là 50m.
Tổng bề dày của hệ tầng Phố Hàn khoảng gần 500 m.
Quan hệ địa tầng và tuổi: theo Ngơ Quang Tồn (1993), quan hệ d−ới
của hệ tầng Phố Hàn ch−a rõ ràng, phần trên của hệ tầng bị hệ tầng Cát Bà
(C1cb) phủ khơng chỉnh hợp.
Hố thạch trong hệ tầng Phố Hàn chủ yếu trong các tập l và 2, trong đó có các hố thạch vi cổ sinh gồm Trùng lỗ gồm đới Quasiendothyra, đới
Chernyshlnella- Palaeospiroplectammina; Răng nón gồm tập hợp gracilis-
này khẳng định tuổi Devon muộn Famen- Carbon sớm Tournai của Hệ tầng Phố Hàn [21].
Một đặc điểm nổi bật đáng l−u ý trong hệ tầng Phố Hàn chính là vị trí
ranh giới thời địa tầng giữa các đá có tuổi Devon muộn và các đá có tuổi Carbon sớm (ranh giới chuyển tiếp D3- C1) nằm ở tập 1 của hệ tầng Phố Hàn. Vị trí này có thể quan sát rõ ràng tại tà luy đ−ờng mới mở từ trung tâm thị trấn Cát Bà sang bci Cát Cò 3 (ảnh 3.1), toạ độ xác định là 20o42’58’’ N; 107o02’54”E .
ảnh3.1 Vết lộ ranh giới chuyển tiếp địa tầng trên vách tàluy
đ−ờng sang bi Cát Cò 3 (điểm quan sát số 3 trên sơ đồ địa chất và tài liệu thực tế vùng nam Cát Bà. Hình số 3)
Các kết quả nghiên cứu các đới vi cổ sinh của Phạm Kim Ngân [25], Tạ Hoà Ph−ơng và Đoàn Nhật Tr−ởng [22] tại mặt cắt xác định ranh giới D3- C1 (đoạn AB trên sơ đồ địa chất và tài liệu thực tế vùng nam Cát Bà, hình số 3) đc chỉ ra khoảng ranh giới này trên thực địa. Ranh giới giữa Devon và Carbon là những lớp đá vôi vụn sinh vật màu xám, sét vôi, đá vôi chứa bi tum
màu đen phân lớp mỏng hơi uốn với góc dốc trung bình 40- 500, cắm về h−ớng đông bắc từ 10- 200, nằm trong khoảng đánh số 118 đến 122 (ảnh 3.2).
ảnh 3.2 Khoảng chuyển tiếp ranh giới D3 – C1 tại vết lộ
Hệ Carbon thống hạ
Phần thấp của hệ Carbon trong vùng Cát Bà gồm các trầm tích carbonat thuộc hệ tầng Cát Bà.