1.3.1. Địa tầng
Trong luận ỏn, hệ thống cỏc phõn vị địa chất của vựng nghiờn cứu, đƣợc sử dụng theo kết quả đo vẽ địa chất và điều tra khoỏng sản tỷ lệ 1:50.000 nhúm tờ Kim Sơn, Nghệ An. Gồm cỏc phõn vị địa tầng sau (hỡnh 1.2):
GIỚI PROTEROZOI PHỤ GIỚI NEOPROTEROZOI
Hệ tầng Bự Khạng (NPbk)
Hệ tầng phõn bố ở phớa đụng bắc khu vực nghiờn cứu với diện tớch khoảng 5,0 km2, thành phần thạch học chớnh là đỏ phiến thạch anh - mica màu xỏm sỏng đến xỏm tối rắn chắc, khi phong húa cú màu xỏm nhạt, nõu vàng; cấu tạo phõn phiến và phỏt triển nhiều vi uốn nếp. Thế nằm mặt phõn phiến của đỏ thay đổi mạnh và rất phức tạp bởi cỏc phỏ hủy kiến tạo, cỏc hoạt động magma xõm nhập, nhỡn chung đỏ cú phƣơng kộo dài tõy bắc - đụng nam.
Cho đến nay chƣa phỏt hiện đƣợc húa thạch trong cỏc mặt cắt, chƣa quan sỏt đƣợc quan hệ địa tầng với cỏc đỏ cổ hơn và trẻ hơn. Một số kết quả phõn tớch tuổi đồng vị của cỏc đỏ xõm nhập xuyờn qua đỏ biến chất cho cỏc giỏ trị từ 50 đến 380 triệu năm.[Dovjikov và nnk., 1965], 600 triệu năm. bằng phƣơng phỏp SHRIMP xỏc định trờn zircon [Carter A. et al., 2001], 783±12 triệu năm. bằng phƣơng phỏp U - Pb (SHRIMP) trờn zircon [Nguyễn Chiến Đụng và nnk., 2014]. Trờn cơ sở cỏc kết quả đó nờu, hệ tầng đƣợc xếp giả định vào tuổi Mesoproterozoi - Neoproterozoi.
Hệ Ordovic thống trung - hệ Silur Hệ tầng Sụng Cả (O3-Ssc)
Hệ tầng Sụng Cả phõn bố ở phớa nam và tõy nam khu vực nghiờn cứu. Chỳng tạo thành một dải kộo dài 47 km, chiều rộng nhỏ hơn 14 km, theo phƣơng tõy bắc - đụng nam đến ỏ vĩ tuyến, với diện lộ khoảng 298 km2.
Trong diện tớch vựng nghiờn cứu hệ tầng Sụng Cả gồm 3 tập:
- Tập 1 (O3-Ssc1): gồm cỏt kết dạng quarzit, cỏt kết thạch anh màu xỏm, xỏm
phớt xanh xen với cỏc lớp đỏ phiến thạch anh - sericit màu xỏm đen, xỏm phớt xanh, xỏm phớt lục.
- Tập 2 (O3-Ssc2): gồm cỏt kết đa khoỏng xen đỏ phiến thạch anh - sericit,
đỏ phiến sericit, đỏ phiến sột - sericit, đỏ phiến vụi, đỏ vụi màu đen phõn lớp mỏng đến trung bỡnh.
- Tập 3 (O3-Ssc3): gồm cỏt sạn kết, cỏt kết phõn lớp dày, bột kết, đỏ phiến
sột, đỏ phiến sột - sericit xen kẽ dạng nhịp, ớt thấu kớnh đỏ vụi, đỏ phiến vụi.
Quan hệ dƣới của hệ tầng Sụng Cả chƣa quan sỏt đƣợc. Quan hệ trờn là bị cỏc lớp cỏt kết hạt thụ đến vừa màu xỏm tro, phõn lớp dày của hệ tầng Huổi Nhị (S3-D1hn) nằm chỉnh hợp lờn trờn. Dựa vào cỏc húa thạch tuổi của hệ tầng Sụng Cả
đƣợc xếp vào Ordovic muộn - Silur (O3-Ssc).
Hệ silur thống thƣợng - Hệ Devon thống hạ Hệ tầng Huổi Nhị (S3-D1hn)
Trong diện tớch nghiờn cứu, hệ tầng phõn bố thành hai dải lớn. Dải thứ nhất kộo dài khoảng 50km, rộng từ 2 đến 5km theo phƣơng Tõy Bắc - Đụng Nam phõn bố từ phớa đụng bản Lạp đến khu vực bản Na Khe với diện tớch khoảng 154km2.
Dải thứ hai kộo dài khoảng 25km, rộng 1-5km theo phƣơng tõy bắc - đụng nam từ phớa đụng nam bản Liờn Nớt đến thƣợng nguồn suối Khỏ Khộ với diện tớch khoảng 69km2.
Hệ tầng Huổi Nhị trong diện tớch nghiờn cứu đƣợc chia thành 2 tập:
- Tập 1 (S3-D1hn1): chủ yếu là cỏt kết, cỏt kết thạch anh màu xỏm, xỏm phớt
nõu xen ớt lớp bột kết phõn lớp mỏng dạng dải, đỏ phiến sột màu lục nhạt, đỏ phiến sột - sericit màu xỏm đen.
- Tập 2 (S3-D1hn2): thành phần chớnh là của tập này là đỏ phiến sột, đỏ phiến
sột - sericit màu xỏm sẫm, xỏm tro và bột kết, đụi khi cú xen ớt lớp cỏt kết hạt nhỏ màu xỏm nhạt, xỏm tro.
Chiều dày chung của hệ tầng Huổi Nhị khoảng 850m.
Căn cứ vào cỏc húa thạch Bỳt đỏ, Vỏ nún, Huệ biển, Tay cuộn đƣợc phỏt hiện cú thể xếp tuổi của hệ tầng Huổi Nhị vào Silur muộn - Devon sớm (S3-D1).
Hệ De von thống hạ - trung Hệ tầng Huổi Lụi (D1-2 hl)
Trong diện tớch nghiờn cứu cỏc đỏ của hệ tầng phõn bố thành một dải cú chiều rộng khoảng 0,5 - 2,5km kộo dài khoảng 45km theo phƣơng tõy bắc - đụng nam và ỏ vĩ tuyến từ phớa đụng bản Na Hỷ, xó Nhụn Mai, huyện Tƣơng Dƣơng qua Bản Sàn đến phớa đụng bản Na Ba, xó Chõu Hồn, huyện Quỳ Chõu với diện tớch khoảng 68km2.
Thành phần thạch học của hệ tầng đƣợc tổng hợp qua cỏc mặt cắt Bản Huổi Cọ, Bản Cắm và Bản Huổi Cam gồm chủ yếu là cỏt kết dạng quarzit, cỏt kết màu xỏm, xỏm xanh, bột kết, đỏ phiến sột - sericit, đỏ phiến sột, đỏ phiến sericit, đỏ phiến silic xen ớt lớp đỏ vụi màu xỏm đen, lớp mỏng hoặc thấu kớnh đỏ vụi silic màu đen.
Hệ tầng Huổi Lụi cú chiều dày khoảng 450m, cú quan hệ kiến tạo với cỏc đỏ trầm tớch lục nguyờn xen phun trào của hệ tầng Đồng Trầu (T2a đt) và chuyển tiếp lờn trờn nú là đỏ vụi của hệ tầng Nậm Cắn (D2 nc).
Trong mặt cắt Bản Cắm, hệ tầng Huổi Lụi nằm chỉnh hợp dƣới hệ tầng Nậm Cắn và đó phỏt hiện húa thạch Amphipora sp., Coenites sp., Thamnopora sp cú tuổi từ D2 đến D3 [11]. Từ cỏc cơ sở nờu trờn tuổi của hệ tầng Huổi Lụi ở đõy cú thể xếp vào Devon sớm - giữa (D1-2).
Hệ Devon thống trung Hệ tầng Nậm Cắn (D2nc)
Trong vựng nghiờn cứu, cỏc đỏ của hệ tầng Nậm Cắn lộ thành cỏc dải cú chiều rộng khoảng 0,5 - 3,5km, kộo dài khoảng 34km theo phƣơng tõy bắc - đụng nam đến ỏ vĩ tuyến từ khu vực bản Na Hỷ - xó Hữu Dƣơng, huyện Tƣơng Dƣơng đến khu vực bản Đon Phat - xó Cắm Muộn, huyện Quế Phong với diện tớch khoảng 61 km2.
Thành phần thạch học của hệ tầng đƣợc tổng hợp qua cỏc mặt cắt Bản Huổi Cọ, Bản Cắm và Bản Huổi Cam gồm chủ yếu là đỏ vụi xen đỏ vụi sột và đỏ vụi silic phõn lớp mỏng, chuyển lờn đỏ vụi phõn lớp dày - dạng khối màu xỏm đen chứa phong phỳ hoỏ thạch dạng Lỗ tầng.
Hệ tầng Nậm Cắn cú chiều dày 600m, nằm chỉnh hợp trờn hệ tầng Huổi Lụi (D1-2 hl) và phần trờn cú quan hệ kiến tạo với hệ tầng tầng Đồng Trầu (T2a đt).
Trong mặt cắt Bản Cắm, hệ tầng Nậm Cắn đó phỏt hiện húa thạch:
Amphipora sp., Coenites sp., Thamnopora sp cú tuổi từ D2 đến D3. Do đú tuổi của
hệ tầng Nậm Cắn ở đõy cú thể xếp vào Devon giữa (D2nc).
Hệ Trias thống trung Hệ tầng Đồng Trầu (T2a đt)
Hệ tầng do Jamoida A.I. và Mareichev A.M xỏc lập năm 1965 ở khu vực Đồng Nụng - Làng Mơ thuộc huyện Nhƣ Xuõn tỉnh Thanh Húa.
Trờn cơ sở tổng hợp tài liệu địa chất, thành phần thạch học và thạch địa húa, hệ tầng Đồng Trầu trong vựng nghiờn cứu đƣợc chia làm hai tập với cỏc đặc điểm chung nhƣ sau:
Tập 1 (T2ađt1): đƣợc đặc trƣng bởi sự chiếm ƣu thế của cỏc đỏ trầm tớch lục nguyờn dạng vụn thụ và cú xen cỏc lớp, cỏc thấu kớnh phun trào cú thành phần axit, trung tớnh, từ dƣới lờn trờn gồm 6 hệ lớp:
+ Hệ lớp 1: cuội kết, cuội - sạn kết xen cỏc lớp sạn kết và đỏ phiến sột. Cuội kết với thành phần hạt cuội là thạch anh; xi măng là sạn kết, cỏt kết, đỏ phiến sột - sericit. Chiều dày hệ lớp 420m.
+ Hệ lớp 2: cỏt kết thạch anh hạt nhỏ, sỏng màu xen đỏ phiến sột và bột kết màu tớm đến xỏm xanh, xỏm đen, phõn lớp mỏng dạng dải đến phõn lớp trung bỡnh. Chiều dày hệ lớp 150m.
+ Hệ lớp 3: xen kẹp giữa cỏc lớp bột kết và đỏ phiến sột - sericit phõn lớp mỏng đến trung bỡnh, ớt lớp mỏng và thấu kớnh đỏ phiến sột vụi. Chiều dày hệ lớp 240m.
+ Hệ lớp 4: tuf sạn kết, tuf cỏt sạn kết của đỏ phun trào trung tớnh màu xỏm sẫm khi bị phong húa màu nõu sẫm. Chiều dày hệ lớp 300m.
+ Hệ lớp 5: đỏ phun trào andesit bị biến đổi artinolit húa, epidot húa mạnh, bị phong húa cú màu nõu. Chiều dày hệ lớp 250m.
+ Hệ lớp 6: đỏ ryolit porphyr, dacit porphyr sỏng màu bị biến đổi sericit húa, thạch anh húa cú chứa khoỏng húa sulphur xen cỏc thấu kớnh bột kết, đỏ phiến sột - sericit. Chiều dày hệ lớp 450m.
Tập 2 (T2ađt2): từ dƣới lờn trờn gồm 2 hệ lớp
+ Hệ lớp 1: hệ xen kẹp giữa cỏc lớp bột kết màu tớm, đỏ phiến sột màu xỏm xanh. Chiều dày hệ lớp 270m.
+ Hệ lớp 2: cỏt kết hạt nhỏ màu xỏm xanh xen bột kết và đỏ phiến sột màu xỏm xanh, xỏm sẫm khi bị phong húa cú màu nõu, nõu sẫm. Chiều dày hệ lớp 380m.
Chiều dày của hệ tầng khoảng 1800m.
Hệ tầng Đồng Trầu cú quan hệ kiến tạo với hệ tầng Huổi Lụi. Trong cỏc đới đỏ biến đổi nhiệt dịch của cỏc đỏ nỳi lửa thuộc hệ tầng Đồng Trầu đó ghi nhận đƣợc cỏc điểm quặng, biểu hiện khoỏng húa vàng cú triển vọng. Do vậy, đõy là đối tƣợng địa chất quan trọng cần đƣợc điều tra khoỏng sản.
Đặc điểm thạch học cỏc đỏ phun trào: Đặc điểm thạch học:
Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu về thành phần thạch học, kiến trỳc, cấu tạo, điều kiện thành tạo, cỏc đỏ phun trào của hệ tầng Đồng Trầu đƣợc chia thành 3 tƣớng đỏ khỏc nhau:
- Tƣớng phun trào gồm cú: andesit, ryolit porphyr, porphyr thạch anh, dacit. - Tƣớng phun nổ gồm cú: tuf andesit, tuf dacit, tuf ryolit.
- Tƣớng ỏ nỳi lửa: diabas ỏ phun trào.
Tƣớng phun trào: cỏc đỏ thƣờng cú cấu tạo dũng chảy và tạo thành cỏc lớp dày từ 2 - 3m đến 300 - 400m xen trong cỏc đỏ trầm tớch lục nguyờn.
- Ryolit porphyr: đỏ sỏng màu hoăc màu xỏm nhạt, cấu tạo dũng chảy, kiến
trỳc porphyr với nền felsit. Thành phần khoỏng vật gồm: ban tinh 20% , trong đú: thạch anh 18%, felspat kali 2%. Nền 80%, trong đú: cỏc vi hạt thạch anh 30%, sericit 30%, felspat 10%, biotit 8%, sphen 2% (ảnh 1.1).
- Porphyr thạch anh: đỏ sỏng màu hoặc màu xỏm nhạt, cấu tạo dũng chảy, kiến trỳc porphyr với nền felsit hoăc microfelsit. Thành phần khoỏng vật gồm: ban tinh thạch anh chiếm 20%. Nền 80% gồm tập hợp cỏc vi hạt thạch anh 20%, felspat 10% và sericit 50% tạo thành khối đặc xớt (ảnh 1.2).
Ảnh 1.1: Lỏt mỏng KS.5071. Ryolit
porphyr, cấu tạo dũng chảy, kiến trỳc porphyr, chụp dƣới hai nicol vuụng gúc,
phúng đại 40 lần. Bt: Biotit; Pl: Plagiocas;
F: Felspat; Qu: Thạch anh
Ảnh 1.2: Lỏt mỏng KS.2576. Porphyr thạch
anh, cấu tạo dũng chảy, kiến trỳc porphyr, chụp dƣới hai nicol vuụng gúc, phúng đại 40 lần. Bt: Biotit; F: Felspat; Qu: Thạch anh - Dacit: đỏ sỏng màu, màu xỏm trắng kiến trỳc chủ yếu porphyr với nền felsit đụi khi cú nền vi khảm biến dƣ, cấu tạo định hƣớng, dũng chảy tàn dƣ. Thành phần khoỏng vật gồm: ban tinh 10-22%, trong đú: plagioclas (2-12%), thạch anh (8-15), felspat (0-2%). Nền chiếm (78-90%) là tập hợp cỏc vi hạt, vi vẩy thạch anh (33- 37%), felspat (44-51%). Khoỏng vật phụ cú zircon, quặng.
Tƣớng phun nổ: chỳng tạo thành cỏc lớp cú chiều dày khỏc nhau từ 1-2m đến 500 - 600m nằm xen trong cỏc lớp đỏ thuộc tƣớng phun trào hoặc trong cỏc hệ lớp đỏ trầm tớch lục nguyờn thuộc tập 1 của hệ tầng Đồng Trầu.
- Tuf ryolit: đỏ màu xỏm, xỏm phớt xanh, xỏm sỏng, sỏng màu, hạt nhỏ, hạt
vụn trờn nền hạt mịn, cấu tạo định hƣớng, dũng chảy, dăm, lỗ hổng, kiến trỳc vụn đỏ, vụn tinh thể trờn nền thủy tinh axit. Thành phần mảnh vụn 12 - 35% gồm cỏc mảnh đỏ ryolit, thạch anh và mảnh thủy tinh axit. Nền (60 - 82%) là thủy tinh axit gồm vài khoỏng vật trvà một số khoỏng vật: thạch anh, felspat, sericit, chlorit, muscovit, zircon, apatit, khoỏng vật quặng (ảnh 1.3).
- Tuf dacớt: đỏ màu xỏm sỏng, xỏm phớt xanh, khi bị phong húa hoặc bị biến
đổi thỡ chuyển sang màu ngà vàng, xỏm phớt vàng hoặc xỏm phớt nõu, cấu tạo định hƣớng, kiến trỳc vụn tinh thể nền thủy tinh axit. Thành phần mảnh vụn 67-75% gồm thạch anh (40-60%), felspat (13-30%), mảnh đỏ felsit (0-10%) và ớt vảy biotit, muscovit. Nền (25-33%) là thủy tinh axit gồm tập hợp cỏc khoỏng vật thạch anh, sericit, chlorit, zỉcon, turmalin, khoỏng vật quặng.
Ảnh 1.3: Lỏt mỏng KS.7246/2. Tuf ryolit,
chụp dƣới hai nicol vuụng gúc, phúng đại 40 lần. Qu: Thạch anh; F: Felspat; Src: Sericit, q: Khoỏng vật quặng
Ảnh 1.4: Lỏt mỏng KS.7235. Tuf ryodacit,
chụp dƣới hai nicol vuụng gúc, phúng đại 40lần. Qu: Thạch anh; F: Felspat; Bt: Biotit, q: Khoỏng vật quặng
Đụi khi trong hệ tầng Đồng Trầu cũn gặp cỏc đỏ trung gian giữa cỏc đỏ thuộc tƣớng phun nổ vừa mụ tả ở trờn nhƣ tuf ryodacit với tớnh chất của loại đỏ chuyển tiếp khỏ rừ nột (ảnh 1.4).
c. Tƣớng ỏ nỳi lửa: tƣớng đỏ này gặp hai dạng sau:
- Diabas: chỳng tạo thành cỏc mạch dày từ 1-2m đến 9-10m hoặc tạo thành
cỏc thể xõm nhập nhỏ dạng nờm, xuyờn cắt cỏc đỏ trầm tớch lục nguyờn và cỏc tƣớng phun trào khỏc thuộc tập 1 của hệ tầng Đồng Trầu. Đỏ màu xanh, hạt nhỏ, cấu tạo định hƣớng, dũng chảy mờ hoặc cấu tạo khối, kiến trỳc aphyr nền tàn dƣ kiến trỳc ophit, dolerit. Thành phần khoỏng vật gồm: plagioclas bazơ (57-61%) pyroxen (bị biến đổi hoàn toàn thành actinolit, chlorit) (25-39%) và cỏc khoỏng vật khỏc nhƣ thạch anh, calcit, biotit, epidot, sphen, quặng (1-10%) (ảnh 1.5).
- Đỏ diabas phun trào bị biến chất (lục húa). Cỏc thể đỏ này thƣờng tạo thành cỏc dải hẹp dày vài một đến vài chục một phƣơng phỏt triển gần nhƣ song song với mặt ộp phiến bỏm theo cỏc đứt góy và bị biến chất nhiệt động trỡnh độ thấp, với tổ hợp cộng sinh khoỏng vật actinolit + epidot + calcit + chlorit + thạch anh (ảnh 1.6) chỳng chuyển thành đỏ phiến và cú thể gọi tờn chung là đỏ phiến lục. Đỏ cú kiến trỳc que hạt vảy biến tinh, que hạt biến tinh, hạt vảy biến tinh, cấu tạo phõn phiến. Thành phần khoỏng vật gồm: actinolit (12-55%), epidot (0-25%), chlorit (0-30%), plagioclas (0-30%), calcit (0-57%), thạch anh (0-13%), muscovit (0-29%), sphen, khoỏng vật quặng.
Ảnh 1.5: Lỏt mỏng KS.2172. Diabas, chụp dƣới hai nicol vuụng gúc, phúng đại 40 lần.
Cpx-Act: pyroxen bị actinolit húa; Pl: plagioclas.
Ảnh 1.6: Lỏt mỏng KS.15021. Diabas phun
trào bị propylit húa với tổ hợp cộng sinh actinolit (Act) + epidot (Ep) + calcit (Ca) + chlorit (Cl) + thạch anh (Qu), chụp dƣới hai
Đặc điểm một số khoỏng vật trong cỏc đỏ phun trào
- Felspat kali: cú mặt trong cỏc đỏ ryolit, dacit thuộc tƣớng phun trào thực sự.
Ở ban tinh chỳng xuất hiện với số lƣợng ớt, cú kớch thƣớc thay đổi từ (0,3 x 0,5)mm đến (0,5 x 0,7)mm, khụng màu, chiết suất thấp, màu giao thoa xỏm bậc 1. Ở nền felspat kali cú dạng ẩn tinh và vi tinh và thƣờng bị sericit húa.
- Plagioclas: cú mặt trong cỏc đỏ dacit, diabas phun trào. Với cỏc đỏ cú kiến trỳc porphyr thi plagioclas chủ yếu gặp ở ban tinh, ớt khi gặp ở nền. Trong cỏc đỏ này plagioclas cú hai thế hệ sinh thành: ban tinh và ẩn tinh, vi tinh ở nền. Ở ban tinh plagioclas thƣờng cú dạng tấm, lăng trụ với kớch thƣớc dao động trong khoảng (0,5 x
1) mm ữ (2 x 3) mm. Khụng mầu, chiết suất Nm = 1,57 - 1,59 mầu giao thoa trắng
xỏm bậc 1, tắt làn súng mạnh, song tinh đa hợp mờ, đụi khi bị sauxurit húa. Ở nền, plagioclas dƣới dạng ẩn tinh và vi tinh, thƣờng bị sericit húa, epidot húa, chlorit húa, carbonat húa từng phần, đụi khi đƣợc thay thế hoàn toàn chỉ cũn giả hỡnh theo tập hợp khoỏng vật kể trờn.
- Thạch anh: cú mặt trong cỏc đỏ ryolit, porphyr thạch anh, và dacit dƣới
dạng ban tinh và ẩn tinh, vi hạt ở nền. Ban tinh thạch anh phõn bố rải rỏc. Cỏc tinh thể cú dạng khỏ đẳng thƣớc, kớch thƣớc (2 x 3)mm và nhỏ hơn, thƣờng cú dấu hiệu dập vỡ, tỏi kết tinh ở ven rỡa, màu giao thoa xỏm bậc I, thuộc loại tinh thể 1 trục dƣơng. Ở nền thạch anh dƣới dạng ẩn tinh hoặc vi hạt.
- Actinolit: cú dạng que màu xanh lục, lục nhạt, kớch thƣớc rất thay đổi,
thƣờng kộo dài khụng quỏ 0,2mm, đa sắc yếu, cỏt khai hoàn toàn, chiết xuất Nm = 1,6 - 1,65, gúc tắt CNg=12o, màu giao thoa vàng bậc II. Actinolit thuộc loại tinh thể hai trục õm.