Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN - KIẾN TẠO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.1. Đặc điểm các đới cấu trúc và các đới đứt gãy kiến tạo
Khu vực nghiên cứu và lân cận gồm các đới cấu trúc chính sau (hình 3.1):
3.1.1.1. Riftơ Sông Đà
Riftơ Sông Đà chiếm hầu như toàn bộ phần trung tâm và vùng nghiên cứu chỉ có 1 phần nhỏ ở rìa đông bắc của khu vực. Riftơ Sông Đà được hiểu như là sự trùng hợp giữa phức nếp võng Sông Đà trước đây với riftơ trong khái niệm hiện đại.
Rìa tây nam của riftơ được giới hạn bởi đứt gẫy Sơn La được kéo dài từ nam Mộc Châu tại vĩ tuyến 210 đến Tây Tủa Chùa ở vĩ tuyến 220 bao gồm hàng loạt cấu trúc uốn nếp dạng nếp lồi và nếp lõm và những đơn nghiêng lớn, ngoài ra một diện tích lớn được chiếm cứ bởi vùng trũng núi lửa Tú Lệ.
Phần cực nam của riftơ Sông Đà trong giới hạn của khu vực nghiên cứu tồn tại một nếp vồng khá lớn là nếp lồi Tạ Khoa, có trục kéo dài theo phương TB-ĐN nằm dọc theo Sông Đà chạy dài trên 60 km chiều rộng gần 30 km. Nếp lồi có cấu trúc khá phức tạp, ở nhân là các thành tạo lục nguyên có tuổi Devon với độ biến chất khá cao đến tướng phiến lục.Ở phần trung tâm của nhân tồn tại nhiều thân mafic và siêu mafic có thành phần đa dạng và trình độ biến chất cũng khá phức tạp, cùng với các thân có dạng khối ngoài ra còn gặp nhiều đai cơ có tuổi khó xác định chúng thường là các thể tường nằm chỉnh hợp với các đá lục nguyên. Ngoài ra trong không gian của nhân nếp lồi cũng gặp khá nhiều thân xâm nhập acid dạng đai mạch có kích thước lớn từ một vài mét đến 20 mét đó là các mạch pecmatit màu sáng có cấu trúc dạng vừa, các đai mạch này thường xuyên cắt các đá phiến sericit hay clorit, toàn bộ các phức hệ này là các thành tạo giai đoạn đầu riftơ.
56
Hình 3.1. Bản đồ tân kiến tạo - địa động lực khu vực nghiên cứu và lân cận Ở hai cánh của nếp lồi Tạ Khoa nằm bao lấy nhân của nếp lồi là các thành tạo phun trào tuổi Pecmi muộn có thành phần từ bazơ đến acid nằm phủ không khớp góc lên các đá Devon ở phía tây nam, còn phía đông chúng nằm không chỉnh hợp kiến tạo. Ngoài rìa của nếp lồi là các thành tạo có tuổi từ Trias sớm - giữa đến Trias muộn. Ở cánh tây toàn bộ các thành tạo này là đồng riftơ, còn cánh đông là các thành tạo trầm tích phun trào lục địa tuổi Kreta.
57
Về phía tây và đông nam nếp lồi Tạ khoa là các thành tạo lục nguyên cacbonat tuổi Trias được sắp xếp theo tuần tự nếp lồi lõm khá phức tạp, thường quan sát các thành tạo này ở dạng xếp vẩy theo đường phương của các hệ thống đứt gẫy phương TB-ĐN.
Nằm chờm lên cánh của phức nếp vồng Sông Mã là các thành tạo phun trào tuổi Cacbon - Pecmi hạ. Các thành tạo này có sự sắp xếp theo dạng tuyến chạy dọc theo các đứt gẫy phương TB-ĐN. Sự sắp xếp tuần tự logic của địa tầng nhiều khi bị phá vỡ. Ở khu vực này cũng như ở tây bắc nhiều khi gặp hiện tượng cấu trúc dạng vảy và chờm nghịch, điều này khẳng định cho sự chuyển dịch mạnh mẽ trong cuối Mezozoi và Kainozoi theo xu thế trượt bằng của các thể địa chất.
3.1.1.2. Vùng trũng núi lửa Tú Lệ
Vùng trũng núi lửa Tú Lệ chiếm toàn bộ phần đông bắc của khu vực nghiên cứu được giới hạn phía tây bằng đứt gẫy Sông Đà chạy từ Than Uyên xuôi về Mường Pìa - Bắc Yên, sau đó ranh giới được vòng qua Phù Yên - Nghĩa Lộ qua Văn Sầu rồi quay lại Than Uyên làm thành một vòng cung khép kín có dạng gần elíp.
Cấu trúc địa chất của vùng trũng khá đơn giản. Phần đáy nằm trực tiếp lên trên các phức hệ tạo núi của Indosini là tập hợp trầm tích lục nguyên phun trào, đôi nơi có than được xếp vào tuổi J3-K, phổ biến khá rộng rãi trong toàn bộ vùng. Nằm không khớp góc lên trên phức hệ vừa nêu là các đá phun trào liparit, daxit, tuf lục địa màu đỏ, tuổi Kreta muộn, chúng phổ biến ở trung tâm và phía nam vùng trũng. Nằm phủ không khớp góc lên toàn bộ đá cổ hơn là các đá phun trào trachit - leuxitofia, tuf tuổi Paleogen, cùng đi với các đá phun trào Paleogen là các đá xâm nhập nông á núi lửa thuộc phức hệ granit kiềm, sienit kiềm và các phức hệ mafic.
3.1.1.3. Cung đảo Sầm Nưa - Phu Hoạt
Cung đảo Sầm Nưa - Phu Hoạt trên bản đồ chiếm một diện tích bé nằm về phía Tây Nam đới hút chìm Sông Mã. Nằm dưới cùng là các phức hệ dạng vòng cung đảo có tuổi Sibia - Devon, chúng tạo ra một đới kéo dài từ tây bắc xuống đông nam ở góc phía Tây Nam bản đồ, chủ yếu là các phức hệ lục nguyên cacbonat và
58
phun trào, nằm phủ trên chúng không khớp góc là các thành tạo cacbonat phun trào có tuổi Cacbon -Pecmi.
Chiếm một diện tích khá lớn đông nam của khu vực là các thành tạo của đai núi lửa xâm nhập Sầm Nưa, Hoành Sơn với các thành tạo trầm tích phun trào và lục địa tuổi T2-3 đi kèm với chúng là các thể xâm nhập lớn granitoit của phức hệ Sông Mã có tuổi T3-J.
3.1.1.4. Đới Sông Mã
Cấu trúc của đới Sông Mã (hay phức nếp vồng Sông Mã) mang tính chất đới tướng khá rõ nét, với bề rộng trung bình từ 35-40 km cung đảo có phương TB-ĐN chạy từ bờ Sông Nậm Na tại biên giới Việt - Trung ra tận bờ biển Thanh Hoá trong khu vực nghiên cứu chiếm toàn bộ phần giữa của cung đảo. Phía đông bắc cung đảo được giới hạn bởi đứt gẫy Thuận Châu - Sơn La, phía tây nam được giáp nối với các cấu trúc Sông Cả, Sầm Nưa - Hoành Sơn bằng đới khâu va chạm Sông Mã, phía tây phân cách với cung đảo Mường Tè bằng đứt gãy trượt bằng Lai Châu - Điện Biên.
Đới Sông Mã cấu thành bởi 3 phần riêng biệt, phần phía nam được Đobjkov gọi là đới tướng Thanh Hoá nó không nằm trong khu vực nghiên cứu, phần còn lại được chia làm 2 phần là 2 cánh của cung đảo được phân định bằng 1 đứt gẫy chạy suốt dọc giữa nếp lồi Sông Mã. Phần phía đông - đông bắc là phần nguyên địa, phần phía nam và tây nam là địa di. Phần tây - tây bắc chờm trượt lên phần đông bắc.
Cấu trúc mặt cắt địa chất của phần phía nam - tây nam có lẽ cổ nhất là các đá ofiolit phức hệ Núi Nưa được cấu thành từ các đá apohacbagit, apodunit, một số lượng không đáng kể lerxolit, verlit và khối lượng lớn serpentinit. Aphabuagit là loại đá phổ biến nhất ở các khối siêu mafic chúng có màu xám đen, cấu tạo dạng khối rắn chắc, khi bị serpentinit hoá mạnh có màu xám xanh, xám nâu. Tỷ lệ khoáng vật trong đá thường thay đổi nhưng olivin vẫn chiếm ưu thế (60-80%) pyroxen thoi và khoáng vật quặng chiếm (10-30%). Apodunit bị serpentin hoá mạnh hầu như không gặp được đá tươi tồn tại dưới thể các thấu kính, bướu kích thước khác nhau thường chỉ rộng 3-5 m dài 10-15 m đôi nơi rộng 100-300m dài 1000m hoặc hơn nữa.
59
Apodunit có màu đen, đen nâu bị phong hoá có màu xám nâu cấu tạo khối rắn chắc, có từ tính yếu, kiến trúc hạt hay hạt biến dư. Serpentinit là sản phẩm của quá trình serpentin hoá các đá siêu bazơ, chúng phân bố trong toàn khối nhưng tập trung nhiều hơn ở ven rìa. Đá có cấu tạo rắn chắc nhiều nơi bị ép nén có dạng phân phiến phân lớp. Chúng thường có màu xanh đen hoặc xám tối loang lổ khi bị phong hoá có màu xám trắng nâu nhạt. Kiến trúc hạt hay biến tinh, thành phần khoáng vật gồm antigonit (60-70%) crizotin (20-50%) bastit và khoáng vật phụ.
Thành phần hoá học của phức hệ Núi Nưa là rất giàu magie (36 - 41%) trong khi đó hàm lượng kiềm (0,12 - 0,13%) canxi (0,69 - 0,86%) nhôm (0,8 - 1,25%).
các đá mafic và siêu mafic của hợp tạo ofiolit Núi Nưa tạo nên các khối Chiềng Nhân, Chiềng Khương, Pắc Nậm. Chúng thường có dạng elíp kéo dài theo đứt gẫy, dạng khối hoặc thấu kính nhìn chung chúng nằm theo phương TB-ĐN, đi cùng với chúng có tuổi trẻ hơn là các thành tạo plagiogranit dạng phân phiến nằm dọc theo các đứt gẫy, chúng có kích thước không lớn thường dài từ vài chục mét đến hàng ngàn mét. Nằm trực tiếp trên chúng là các đá phiến lục, phiến sericit hay muscovit tạo ra các viền bao quanh lấy các thân mafic và siêu mafic, ở phần phía tây và tây bắc, mối quan hệ ở đây gần như chuyển tiếp rất chậm hoặc là biến chất động lực.
Các đá phiến lục và phiến sericit được xếp vào tuổi Protezoi muộn - Cambri sớm (PR3 -C1). Chúng tương đồng với các phức hệ của giai đoạn hút chìm. Nằm ở cực bắc và khu phía đông của khu vực này tồn tại các thành tạo Cambri giữa Ocđovic sớm gồm có các đá phiến sericit xen đá vôi và silic thuộc phức hệ muộn của giai đoạn hút chìm của đới va chạm Sông Mã. Chúng thường nằm không khớp góc lên các thánh tạo lục nguyên cacbonat bên dưới. Nằm rải rác dọc theo đứt gẫy Chiềng Khương - Bản Thay trong các vùng trũng nhỏ hẹp kéo dài theo phương TB-ĐN là các thành tạo thuộc lớp phủ. Các phức hệ địa động của cung Núi Nưa tuổi Ocđovic muộn - Silua sớm. Nằm phủ không khớp góc lên toàn bộ các thành tạo vừa mô tả là các thành tạo lục nguyên cacbonat và cacbonat có tuổi Devon, Cacbon, Pecmi chiếm một diện tích không đáng kể ở đầu mút phía bắc và trung của cánh này.
60
Cấu trúc cánh đông bắc được giới hạn từ rìa tây nam theo đứt gãy kéo dài từ Quan Hoá - Bá Thước đến Huổi Long theo phương TB-ĐN đến gặp đứt gẫy sâu Điện Biên - Lai Châu. Tham gia vào của cánh này chủ yếu là các phức hệ của giai đoạn hút chìm đó là các thành tạo lục nguyên cacbonat, bazan có tuổi Protezoi muộn - cambri sớm và các phức hệ metabazan và meta lục nguyên silic tuổi Cambri – Ocđovic sớm. Các thành tạo này nằm tương đối ổn định ít bị biến chất động lực, chúng chiếm phần nhân của phức hệ vồng Sông Mã. Nằm phủ trực tiếp không khớp góc lên phức hệ vừa mô tả là các thành tạo meta lục nguyên cacbonat bazan tuổi Ocđovic - Silua chúng tạo ra những dải hẹp nằm ở rìa bắc của cánh. Chạy theo rìa bắc của cánh dọc theo đứt gãy Sơn La là một dãy hẹp đá lục nguyên cacbonat và cacbonat tuổi Devon và Cacbon - Pecmi.
Cung đảo Sông Mã có cấu trúc không đồng nhất ở 2 cánh, cánh phía tây nam biến chất biến vị mạnh phân bổ nhiều thân mafic, siêu mafic và plagiogranit thế nằm đất đá rất dốc và phức tạp. Ngược lại phần cánh đông bắc đất đá khá đồng nhất thế nằm thoải ít bị xáo trộn, cấu trúc nén ép dạng tuyến tính.
3.1.1.5. Vỏ lục địa cổ biến cải trong Kainozoi.
Vỏ lục địa cổ biến cải trong Kainozoi chiếm một diện tích không nhỏ ở đông- đông bắc bản đồ và được chia làm 3 phần :
+ Phức nếp vồng Sông Chảy + Phức nếp vồng Hoàng Liên Sơn + Địa luỹ Sông Hồng (cũ)
a. Phức nếp vồng Sông Chảy
Phân bố hẹp rìa đông bắc khu vực nghiên cứu. Bao gồm các thành tạo rìa, thành phần lục nguyên, carbonat, bazan ..PR3 - Є1 phân bố tại trung tâm khối, bị biến chất, biến vị mãnh mẽ tạo thành các tầng đá hoa, đá phiến xen kẹp những thấu kính amphibolit. Các thành tạo này bị các trầm tích lục nguyên carbonat có tuổi S - D bị biến chất yếu phủ bất chỉnh hợp và xâm nhập granit tuổi D giàu biotit xuyên
61
cắt. Rìa phía nam của khối chỉ tồn tại tầng thềm lớp phủ hoặc được hình thành do ảnh hưởng hoạt đông va chạm của kiến tạo tập hợp tạo núi tuổi T2-3,T3-J, gồm chủ yếu là trầm tích lục nguyên, carbonat và trầm tích lục địa chứa than.
b. Phức nếp vồng Hoàng Liên Sơn
Trên lãnh thổ nghiên cứu tồn tại một diện tích nhỏ ở phần đông bắc nó chiếm phần trung tâm của cấu trúc địa luỹ Hoàng Liên Sơn. Cấu trúc của đới gồm có 2 phần khá rõ rệt, phần thấp nhất của mặt cắt là các phức hệ vật chất cấu trúc của vòng cung đảo cổ rìa đới va chạm gồm các thành tạo meta lục nguyên bazan bị biến chất mạnh đến tướng amfibolit, đi cùng với các thành tạo kể trên là các đá plagiogranit và meta gabro chúng cũng bị biến chất như các thành tạo nêu trên. Cả 2 loạt phức hệ vật chất cấu trúc này phổ biến khá rộng rãi ở phần trung tâm địa luỹ Hoàng Liên Sơn và được xếp vào tuổi Proterozoi sớm- giữa.
Ngoài ra trong khu vực nghiên cứu tồn tại nhiều đai mạch hoặc các thể xâm nhập nhỏ dạng granit kiềm chúng chiếm một lượng rất ít, chúng cũng được xếp vào tuổi Proterozoi sớm giữa.
Nằm phủ không khớp góc lên các thành tạo vừa mô tả ở trên là các phức hệ vật chất của lớp phủ dạng nền đó các thành tạo lục nguyên cacbonat - phosphorit phát triển khá rộng rãi ở trong khu vực, chúng cũng bị biến chất động lực mạnh. Phủ không khớp góc trên các thành tạo cổ là các phức hệ lục nguyên cacbonat tuổi Devon và Ocdovic-Silua và trên cùng là các thành tạo cacbonat dạng thềm lục địa cổ. Các thành tạo này nằm ở rìa đông của khu vực nghiên cứu. Ở cánh phía tây của địa luỹ Hoàng Liên Sơn trong Mezozoi do ảnh hưởng hoạt đông va chạm của kiến tạo Indosini ở đây đã được lắng đọng một tập hợp tạo núi tuổi T3-J, gồm chủ yếu là trầm tích lục địa chứa than.
Trong giai đoạn Mezozoi-Kainozoi ở đây được nâng cao và hoạt động magma xâm nhập khá mạnh đã để lại những thân xâm nhập acid lớn và các xâm nhập mafic có kích thước nhỏ, chúng có tuổi rất khác nhau.
c. Đới khâu Sông Hồng (cũ)
62
Đới va chạm tái biến chất thuộc dãy núi con voi trong khu vực nghiên cứu chúng chỉ chiếm 1 phần rất nhỏ ở góc tờ bản đồ phần đông bắc.
Các thành tạo ở đây chủ yếu các đá biến chất thuộc 2 phức hệ Sông Hồng và hệ tầng Sinh Quyền gồm các đá Plagiognai hai mica, đá phiến thạch anh hai mica, đá phiến hai mica có granat, đá phiến grafit quaczit, amfibolit, đá hoa, đá phiến xilimanit granat, v.v.. có tuổi Proterozoi sớm - giữa.
Nằm phủ trên các đá vừa mô tả là các thành tạo Proterozoi muộn thuộc hệ tầng Sa Pa gồm các đá phiến mutcovit clorit, đá phiến thạch anh clorit mutcovit, quaczit, đolomit màu trắng dạng đường. Xuyên cắt và làm biến chất động lực các đá nêu trên là các thân xâm nhập garbo của phức hệ Bảng Xang, chúng nằm lộ ra ở phần trung tâm.
3.1.1.6. Các vùng trũng Neogen -Đệ tứ
Trong giới hạn vùng nghiên cứu tồn tại 3 vùng trũng và địa hào có tuổi Neogen và Đệ tứ: Địa hào Sông Hồng, vùng trũng Thanh Hoá, vùng trũng Hoà Hình
a. Địa hào Sông Hồng
Nằm ở phía Đông vùng nghiên cứu, gồm phần lớn đồng bằng Sông Hồng với chiều dài trong giới hạn gần 80 km và chiều rộng đến hơn 100 km. Địa hào được lấp đầy chủ yếu trầm tích lục địa hạt thô gồm cuội sỏi, cát, sét đôi nơi có chứa than, phần trên chủ yếu là trầm tích Đệ tứ bở rời dạng sỏi sạn cát của lòng sông, phần dưới có nơi thấy có sự biến dạng trong trầm tích thế nằm của cuội sỏi có nơi đổ khá dốc với chiều dày trong khu vực có chỗ đạt trên 2500 m.
Trên bình đồ hiện đại thì trầm tích cuội kết và cát kết hạt thô của Neogen sớm được lộ ra ở phần rìa phía tây bắc. Nằm không khớp góc lên trên chúng là trầm tích Đệ tứ bở rời.
b. Vùng địa hào Thanh Hoá
63
Vùng địa hào Thanh Hoá phía nam vùng nghiên cứu bao gồm toàn bộ vùng đồng bằng Thanh Hoá. Vùng trũng có hình tam giác châu với đáy có cấu trúc khối tảng bị phân dị mạnh, được lấp đầy bằng trầm tích Neogen và Đệ tứ chủ yếu cuội, sỏi, cát, sét và sét chứa than dạng lục địa với chiều dày không ổn định có nơi tới hơn 1km.
c. Vùng trũng Hoà Bình
Vùng trũng Hoà Bình có dạng hình ovan được lấp đầy bằng trầm tích hạt thô ở đáy và phần trên là trầm tích Đệ tứ hạt mịn bở rời. Vùng trũng với tốc độ sụt lún khá mạnh với chiều dày riêng trầm tích Đệ tứ trên 100m. Vùng trũng Hoà Bình chủ yếu được thành tạo vào cuối Neogen đầu Đệ tứ và có tốc độ sụt lún mạnh.
3.1.2. Các đới đứt gãy kiến tạo khu vực và lân cận
Liên quan tới vùng nghiên cứu gồm hai đới đứt gãy chính là đới đứt gãy Sơn La và đới đứt gãy Sông Mã. [07;08].
3.1.2.1. Đới đứt gãy Sơn La
Là đới đứt gãy sâu và có độ kéo dài lớn (khoảng 500km) với đường phương uốn lượn, xuất phát từ Sìn Hồ, đới kéo dài phương á kinh tuyến xuống tới đông bắc Tuần Giáo chuyển sang hướng TB- ĐN qua tây nam Mai Sơn, tây nam Mộc Châu và đến phần tây bắc dãy Phan Luông đứt gãy chuyển sang hướng á vĩ tuyến, đến Bản Bóc, sau đó chuyển sang phương TB- ĐN. Đến gần Bá Thước, đới bị đứt gãy phương á kinh tuyến cắt và làm xê dịch khoảng 400m rồi theo phương TB- ĐN chạy ra biển ở khu vực Nga Sơn. Trong khu vực nghiên cứu đới Sơn La dài khoảng 150km từ Chiềng Ve qua Co Lương đến Phú Xuân (Quan Hóa). (hình 3.2)
Sự phát sinh của đới đứt gãy Sơn La liên quan tới sự phát sinh địa máng Sông Đà vào Paleozoi muộn. Đới đóng vai trò ranh giới phân chia giữa phức nếp lồi Sông Mã (có tuổi hình thành vỏ lục địa vào cuối Paleozoi sớm- giữa) và phức nếp lõm Sông Đà (có tuổi hình thành vỏ lục địa vào Trias muộn).