Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA NHIỆT VÀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC
1.3. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu
1.3.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất và kiến tạo khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu thuộc tờ bản đồ Tuyên Quang nằm ở nơi tiếp giáp giữa miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam thuộc nền Nam Trung Quốc, gồm các đới Sông Lô, Sông Hiến, An Châu và miền uốn nếp Trước Nori Tây Việt Nam gồm các đới Sông Hồng, Phan Si Pan (Đovjikov A. E. và nnk., 1965) hoặc miền
uốn nếp Việt-Trung cố kết vào Caleđoni với các võng chồng Mesozoi kiểu rift nội lục (Trần Văn Trị và nnk., 1979).
Khu vực nghiên cứu (Hình 1.8) là nơi đã trải qua các chu kì kiến tạo lớn Caledoni, Hecxini và Indosini. Trong đó, chu kì kiến tạo Indosini được ghi nhận với sự hình thành bình đồ cấu trúc chính ngày nay, cho phép xuất hiện các đá có nguồn gốc lục nguyên và các đá có nguồn gốc trầm tích biển được trồi lộ lên trên bề mặt, ngay tiếp sau là các hoạt động magma và biến chất đi cùng vào thời kỳ từ 250 đến 230 triệu năm trước đây. Hoạt động này đi cùng với chuyển động hội tụ kéo theo chuyển động phủ chờm quy mô lớn đi với các cấu trúc địa di làm xuất lộ phần lớn các đá trên bề mặt như ngày nay [28].
Hình 1.8. Vị trí địa lý nguồn địa nhiệt Mỹ Lâm trong vùng Tây Bắc [3]
Ngoài ra, khu vực nghiên cứu còn thuộc nơi đã trải qua chu kì kiến tạo Himalaya (35-5 triệu năm trước đây) đã tạo nên đới gãy sâu Sông Hồng đi cùng với hoạt động magma và biến chất dọc và hai pha đới đứt gãy [24]. Hoạt động kiến tạo trong chu kì này không chỉ đi với hoạt động magma biến chất như các tác giả nêu trên [28, 47] mà còn đi cùng với hoạt động biến dạng dòn quy mô vỏ.
Chính hoạt động này làm cho vỏ lục địa trong khu vực bị dập vỡ theo cơ chế trượt bằng trái đi với căng giãn sâu. Chính hoạt động đứt gãy này làm phát sinh các hoạt động magma trẻ tại vùng Đông Bắc, và làm biến chất các đá tạo ruby có tuổi từ 26-7 triệu năm trở lại đây, đặc biệt ghi nhận các dung dịch manti thành phần siêu kiềm tạo nên một số khoáng vật siêu kiềm trong đá hoa phát hiện được tại khu vực Minh Tiến [22, 27, 32]. Bên cạnh ruby được hình thành, hoạt động này còn để lại các biểu hiện địa nhiệt sâu, trong đó nhiều điểm địa nhiệt (nước khoáng nóng) đã xuất hiện dọc theo các đới đứt gẫy trẻ đi với biến dạng dòn.
Trong giai đoạn tân kiến tạo thì hoạt động kiến tạo cũng mạnh tạo ra các phân vị địa hình. Hoạt động uốn nếp tại khu vực diễn ra khá phức tạp.
Về địa tầng, điểm lộ địa nhiệt Mỹ Lâm ở Tuyên Quang thuộc đới Lô Gâm (Hình 1.6), nơi có các thành tạo địa chất tuổi từ Proterozoi, Cambri và Devon;
thành phần gồm các đá biến chất nguồn gốc trầm tích và magma, trong đó chủ yếu là các đá có nguồn gốc lục nguyên - carbonat, cụ thể như sau:
- Các thành tạo thuộc phân hệ tầng trên của hệ tầng Pia Phương (D1
pp2): lộ ra những dải hẹp, thường viền quanh phân hệ tầng dưới. Mặt cắt dọc theo đường đèo Uy - đèo Vấp được chia làm 3 tập.
+ Tập 1: Đá phiến sét-sericit xen đá vôi xám trắng, sét vôi, phân lớp mỏng; dày 150-200m, chứa Amphipora sp., Pachyfavosites sp..
+ Tập 2: Quarzit vôi xen với đá phiến thạch anh – sericit, đá phiến vôi xám; dày 200-250m.
+ Tập 3: Đá phiến sét-sericit xen đá vôi, quarzit vôi xám sáng, đôi chỗ có thấu kính đá hoa; dày 200m.
Phân hệ tầng trên dày 550-700m. Tổng bề dày của hệ tầng khoảng 1000- 1150m. Hệ tầng Pia Phương có vẻ nằm không chỉnh hợp trên hệ tầng Phú Ngữ, thể hiện ở vùng Tân Trào, song không quan sát được trực tiếp. Các lớp ở phần trên của hệ tầng chuyển tiếp liên tục lên hệ tầng Mia Lé. Hệ tầng được xếp vào Đevon hạ.
- Các thành tạo thuộc loạt Sông Cầu (D1 sc): bao gồm 2 hệ tầng Si Ka và Bắc Bun. Các mặt cắt tốt của loạt quan sát được theo suối Bản Rõm (thung lũng sông Cầu), suối bản Chồng, Bản Tắc, gồm 3 tập.
+ Tập 1: Cát kết màu đỏ dạng quarzit chứa cuội, phân lớp trung bình xen các lớp mỏng bột kết vôi, chứa thực vật: Taeniocrada, Eospecia gracilis;
Ostracoda: Beyrichia sp., Leperditiidae, v.v…; Tay cuộn: Hysterolites cf. wangi, Pugnacina baoi, v.v…
+ Tập 2: Cát kết xen bột kết và đá phiến sét màu nâu đỏ hoặc xám phớt lục; dày trên 250m, chứa hoá thạch Cá: Porolepis sp., Arctolepidida, v.v…
+ Tập 3: Cát bột kết chứa vôi, sét vôi bị đolomit hoá màu xám nâu; dày 100m.
Bề dày chung của hệ tầng khoảng 400m. Loạt Sông Cầu nằm không chỉnh hợp trên nhiều trầm tích cổ hơn, nhưng chỉnh hợp dưới hệ tầng Mia Lé.
- Ngoài ra còn có các thành thạo thuộc hệ tầng Mia Lé (D1 ml):
Hệ tầng phân bố trong nhiều diện nhỏ, có quan hệ không gian chặt chẽ với hệ tầng Pia Phương, quan sát thấy ở phần tây bắc tờ bản đồ và ở các vùng Linh Nham, Bản Tinh, Bản Tác ở đông bắc tờ. Ở phần đông bắc, mặt cắt của hệ tầng không chia nhỏ được, bao gồm đá phiến sét-sericit màu xám, bột kết phân lớp mỏng, đá phiến silic xen lớp mỏng hoặc thấu kính đá vôi. Còn ở phần tây bắc, hệ tầng được chia ra làm 2 phân hệ tầng:
+ Phân hệ tầng dưới (D1 ml1): Cát kết dạng quarzit, cát bột kết sericit, đá phiến sét và ít cát kết thạch anh; dày 400m. Chứa Tay cuộn Euryspirifer tonkinensis, Dicoelostrophia annamitica, Pygnacina baoi tuổi Đevon sớm.
+ Phân hệ tầng trên (D1 ml2): Đá phiến sét-sericit, sét vôi phân lớp trung bình, đá vôi xám tái kết tinh, thấu kính đá vôi đen. Chứa San hô Favosites aff.
saurini, Squameofavosites cf. cechicus. Đá vôi vùng Khe Lau (ngã ba Lô-Gâm) chứa Aulacophyllum cf. vesiculatum, Tryplasma sp., Coenites sp., Thamnopora sp…dày 200-300m.
Hệ tầng Mia Lé ở phần Đông Bắc tờ bản đồ nằm chỉnh hợp trên loạt Sông Cầu, còn ở phần Tây Bắc - chỉnh hợp trên hệ tầng Pia Phương. Về phía trên, hệ tầng bị đá vôi hệ tầng Bắc Sơn phủ không chỉnh hợp.
1.2.2. Đặc điểm magma trong khu vực nghiên cứu
Trong khu vực nghiên cứu tồn tại hai thành tạo magma xâm nhập cụ thể như sau:
- Các thành tạo thuộc pha 1 của phức hệ Sông Chảy (γaD1 sc1) bao gồm:
granit 2 mica dạng gneis, granođioritogneis, granit dạng porphyr, plagiogranit dạng gneis.
Về thạch học, các đá của phức hệ đều có màu xám bẩn loang lổ, bị biến đổi mạnh (greisen hoá, mylonit hoá); đá mạch sáng màu, chứa tinh thể lớn turmalin. Những khoáng vật tạo đá chính: felspat kali, plagioclas, thạch anh, biotit, muscovit. Khoáng vật phụ có apatit, zircon, sphen, turmalin, granat, silimanit, xenotin và monazit.
Đặc điểm hoá học: Các đá của phức hệ có hàm lượng (%): SiO2= 70-73;
Al2O3= 13 - 17,38; FeO+MgO = 1,1 - 6,5; CaO= 0,04 - 3,64; tổng kiềm = 6,55 - 9,2 với K2O > Na2O.
Đặc điểm địa hoá: Các nguyên tố đặc trưng là Nb, Ca, La, Pb, Cu, V, Sr, Y và Yb luôn cao hơn Clark.
Phức hệ thuộc kiểu S-granit. Quặng hoá liên quan là dị thường phóng xạ ở ven rìa một số khối granit. Phức hệ Sông Chảy xuyên trầm tích Neoproterozoi - Cambri hạ. Phức hệ được định tuổi trước Đevon sớm.
- Các thành tạo thuộc pha 2 của phức hệ Ngân Sơn (γaD3 ns2): gồm có đá mạch aplit, pegmatit, có màu sáng.
Đặc điểm hoá học: Các đá của phức hệ có hàm lượng (%): SiO2= 63 - 75,7; Al2O3= 13 - 16,4; FeO+MgO = 0,99 - 7,4; CaO= 0,68 - 5,03; tổng kiềm = 5,8 - 8,3 với K2O > Na2O.
Đặc điểm địa hoá: Các nguyên tố đặc trưng là Be, Nb, Pb, Zn luôn cao hơn Clark từ 1 đến 1,8 lần.
Khoáng vật phụ có apatit, zircon, orthit, turmalin, granat, silimanit, galenit và cassiterit. Phức hệ Ngân Sơn được xếp tuổi Trước Đevon muộn.
1.2.3. Đặc điểm trầm tích
Các thành tạo trầm tích trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là trầm tích Holocen bao gồm:
- Trầm tích sông thuộc hệ tầng Thái Bình (aQIV3 tb): Chủ yếu trầm tích hiện đại ở các sông, suối phân bố dọc theo thung lũng tạo nên các bãi bồi ở giữa hoặc ven bờ, thành phần chủ yếu gồm sét, bột, cát, sạn màu xám nâu nhạt. Dày 5- 7m.
- Trầm tích đệ tứ không phân chia (Q): Thành tạo này bao gồm các bậc thềm sông ở khu vực Tuyên Quang, Đại Từ…phân bố trên độ cao 40-50m, thường gọi là thềm bậc IV và bậc III. Tuy nhiên chúng có diện phân bố hẹp nên
không thể hiện được chi tiết mà gộp chung vào tuổi Đệ tứ không phân chia (aQ), chiều dày 1-2m.
1.2.4. Đặc điểm đứt gãy
Trong phạm vi phân bố của nguồn địa nhiệt Mỹ Lâm có 3 hệ thống đứt gãy trẻ đi với pha biến dạng dòn của chuyển động kiến tạo Himalaya, nhưng nằm tại rìa đới biến dạng sâu Sông Hồng [47] (Hình 1.9) bao gồm:
- Hệ thống phương Tây Bắc-Đông Nam, là hệ thống đứt gãy sâu á vỏ và có qui mô lớn, có vai trò phân chia đới cấu trúc trong vùng, hoạt động mạnh mẽ và lâu dài, tạo thành những địa hào được lấp đầy bởi trầm tích Neogen-Đệ tứ;
Nhiều tài liệu những năm gần đây chứng minh hệ đứt gãy Sông Hồng có đặc trưng chuyển dịch ngang trái trong Đệ tam (Tapponnier và nnk., 1990) và còn biểu hiện đang hoạt động.
- Hệ thống phương Đông Bắc-Tây Nam, chủ yếu là các đứt gãy nội đới phát triển mạnh trong các đới Sông Hiến, An Châu, Sông Gâm và phần phía đông đới Sông Lô. Hai đứt gãy Thái Nguyên - Chợ Mới và Sông Đáy giữ vai trò quan trọng trong lịch sử kiến tạo của vùng;
- Hệ thống đứt gãy phương á kinh tuyến ít phổ biến hơn, chủ yếu là các đứt gãy có quy mô nhỏ.
Hoạt động đứt gãy này đều là đứt gãy rất trẻ đi với biến dạng dòn không liên quan tới hoạt động magma đã lộ diện trong khu vực nghiên cứu từ chu kỳ kiến tạo Indosini (nêu ở trên), là các đứt gãy nhánh của đới đứt gãy sâu Sông Hồng, biểu hiện của chúng là các nguồn địa nhiệt xuất lộ dọc theo các đới đứt gãy (tại khu vực nghiên cứu là điểm nước khoáng nóng Mỹ Lâm). Các hoạt động đứt gãy này chính là kênh dẫn tạo điều kiện cho sự xuất hiện của các bồn địa nhiệt trong khu vực biểu hiện thông qua các điểm xuất lộ nước khoáng nóng trong khu vực.