Trầm tích lấp đầy bồn trũng Kreta Phú Quốc thuộc thành hệ molas lục địa và lục nguyên có thành phần độ hạt và khoáng vật thay đổi theo không gian và theo thời gian. Kết quả phân tích sinh địa tầng, tuổi tuyệt đối, địa tầng phân tập cho thấy đá trầm tích trên đảo Phú Quốc từ LK E2 và các điểm lộ khảo sát trên đảo có tuổi: K1, K21, K22.
Đặc điểm thạch học được phân loại theo phân loại của Svexop (1960) và phân cấp độ hạt theo Baturin (bảng 3.1.), trầm tích tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc chủ yếu thuộc nhóm vụn cơ học bình thường và sét bao gồm các kiểu: cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết, (bảng 3.2.).
Bảng 3.1. Phân cấp độ hạt theoBaturin
Thứ tự Các kiểu trầm tích Md (mm) 1 Tảng 100 - 1000 2 Cuội 10 - 100 3 Sạn 1 - 10 4 Cát 0,1 - 1 5 Bột 0,01 - 0,1 6 Sét < 0,01 3.2 PHÂN LOẠI 3.2.1. Nhóm cuội kết và sạn kết Cuội kết và sạn kết là 2 kiểu trầm tích có thành phần độ hạt thô nhất đối với thành hệ lục nguyên lấp đầy bể trầm tích Kreta khu vực Phú Quốc. Chủ yếu cuội sạn kết phân bốở phần đáy và đôi nơi xen cả phần giữa của phức tập K2, kiểu cuội sạn kết cơ sở (hình 3.1.) và cuội sạn kết gian tầng (hình 3.2.) thuộc môi trường lòng sông miền núi và miền trung du. Kích thước hạt vụn thay đổi từ 1 mm đến 70 mm,
Md dao động trong khoảng 0,8 - 95mm. Cuội sạn kết có thành phần đa khoáng chủ yếu là mảnh vụn thạch anh nhiệt dịch, mảnh đá quaczit, mảnh đá silic, mảnh đá cát kết, bột kết, mảnh đá phiến thạch anh mica và mảnh đá phun trào ryolit- đaxit (bảng 3.2.).
Bảng 3.2. Tổng hợp các tham số trầm tích của đá cuội kết, sạn kết tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc Kiểu trầm tích Số hiệu mẫu Md (mm) So Sk Ro Sf Q (%) F R Li (%) Cuội kết đa khoáng PQ2 S1 Khoé Tàu Rũ 0,8-95 2,5-6,5 <<1 0,35-0,75 0,5-0,9 5-15 1-5 80-95 10-25 Sạn kết đa khoáng PQ2 S1 Khoé Tàu Rũ 0,5-45 2,3- 4,5 <1 0,30- 0,70 0,5- 0,9 10-25 2-8 45-75 15-25
Trong trầm tích tuổi K1 đôi khi xuất hiện tập sạn nằm xen kẹp với trầm tích cát hoặc một phần nhỏ lẫn với trầm tích cát hạt trung, thô, chúng xuất hiện không liên tục trong LKE2 từđộ sâu -500m đến độ sâu -68m. Trầm tích tuổi K2 xuất hiện sạn kết tại hầu khắp các điểm lộ trên đảo, tuy nhiên theo diện mặt cắt, nằm xen kẹp với trầm tích cát kết, chủ yếu thuộc tướng sông miền trung du, nhóm này một phần được xếp vào tuổi K21, một phần được xếp vào tuổi K22 nằm xen kẹp với trầm tích cuội kết. Trầm tích cuội kết được xếp vào tuổi K22, phân bố tại các điểm lộ phía tây bắc và tây nam đảo Phú Quốc. Theo phân loại thạch học của Mỹ và các nước phương Tây thì thành phần xi măng chủ yếu là hỗn hợp matrix bao gồm vật liệu vụn cơ học mịn, sét và serixit vi vảy và thứ yếu là xi măng hóa học bao gồm oxit sắt (Fe2O3.nH2O) vô định hình, oxit silic (SiO2.nH2O) ẩn tinh. Đá có độ mài tròn từ trung bình đến tốt (Ro = 0,35 - 0,8), độ cầu tương đối cao (Sf = 0,5 - 0,9). Điều đó chứng tỏ quãng đường vận chuyển vật liệu trầm tích tương đối xa, vật liệu trầm tích có nguồn gốc từ những miền xâm thực là vỏ lục địa đa thành phần. Độ chọn lọc của đá thay đổi từ kém đến rất kém (So ≥ 2,5). Nhìn bằng mắt thường ngoài thực địa có thể quan sát thấy ngay trong một tập cuội kết cũng chứa cả cát - bột kết thậm chí sét kết xen kẽ nhau tạo nên cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng của lòng sông có động lực tương đối mạnh (hình 3.1., 3.2.).
Hình 3.1. Cuội sạn kết cơ sở nằm trong cát kết hạt trung đến thô, phân lớp xiên chéo dạng lòng sông miền núi, tuổi K2, phân bố tại Nam đảo Phú Quốc.
Hình 3.2. Sạn kết gian tầng xen kẹp trong đá cát kết hạt trung - thô tại phía Nam đảo Phú Quốc, cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng lòng sông, tuổi K2.
Hình 3.3. Cuội sạn kết đa khoáng phân lớp xiên chéo đồng hướng, độ hạt phân dị từ cuội - sạn - cát, điểm khảo sát Khoé Tàu Rũ.
Hình 3.4. Cuội sạn kết đa khoáng phân lớp xiên chéo đồng hướng, độ hạt phân dị cuội - sạn - cát, điểm khảo sát PQ2.
Hình 3.5. Cuội - sạn kết đa khoáng, độ mài tròn - chọn lọc kém, tướng lòng sông miền trung du, tuổi K2, điểm khảo sát PQ4, N+x45.
Hình 3.6. Sạn kết xen kẹp với cát kết hạt thô, độ chọn lọc, mài tròn kém, tướng lòng sông miền trung du, tuổi K2, điểm khảo sát PQ5-2, N+x45.
Trong trầm tích cuội - sạn kết có thể quan sát thấy một cách dễ dàng sự phân dịđộ hạt từ cuội sang sạn từ dưới lên trên trong mỗi lớp (hình 3.3.) và mỗi seri xiên chéo (hình 3.4.) cắt các lớp, đồng thời theo hướng vận động của dòng sông từĐông sang Tây tức từ thượng nguồn đến hạ lưu theo quy luật chếđộ thủy động lực giảm dần.
3.2.2. Nhóm cát kết
Nhóm đá cát kết tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc có thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật, độ chọn lọc và độ mài tròn hết sức đa dạng. Chúng biến thiên có quy luật theo học thuyết phân dị cơ học của Pustovalop (1960). Để hiểu một cách tường minh mối quan hệ nhân quả giữa thành phần khoáng vật của cát kết với nguồn gốc và bối cảnh kiến tạo, giữa thành phần độ hạt và hình thái của hạt vụn với chế độ thủy động lực của môi trường cần phải nghiên cứu định lượng đặc điểm thạch học của cát kết.
3.2.2.1 Phân loại
Cát và cát kết có kích thước hạt từ 1 - 0,1mm, trong đó cát được phân ra làm ba loại như sau: - - - Cát hạt lớn: có kích thước 1 - 0,5mm Cát hạt trung: có kích thước 0,5 - 0,25mm. Cát hạt nhỏ: có kích thước 0,25 - 0,1mm.
Đối với đá cát kết có nhiều cách phân loại. Mỗi tác giả phân loại và gọi tên theo một mục đích riêng của mình. Vì vậy, hiện nay trong các văn liệu chưa hoàn toàn thống nhất cách phân loại của cát kết. Tuy nhiên ở Việt Nam, khi chưa có quy chuẩn mang tính chất quốc gia trên cơ sở thống nhất của các nhà khoa học chuyên ngành và trầm tích học thì luận án sử dụng sơ đồ phân loại của Pettijohn, 1973, được coi là cách phân loại ưu việt nhất. Cách phân loại của Pettijohn, 1973, có bổ sung sửa chữa cho đơn giản dễ sử dụng dựa trên 3 yếu tố quan trọng nhất làm cơ sở phân loại: hàm lượng thạch anh (Q), hàm lượng xi măng (Li) (bao gồm matrix và xi măng hóa học) và tỉ số F/R (fenspat/mảnh đá), mỗi tam giác được chia thành 5 trường và gọi tên các trường dựa trên hàm lượng xi măng và hàm lượng 3 thành phần: thạch anh (Q), fenspat (F) và mảnh đá (R):
Hàm lượng xi măng ≤ 15 % đá thuộc nhóm acko. Hàm lương xi măng > 15% đá thuộc nhóm grauvac.
Nhóm đá acko và nhóm đá grauvac lại được phân chia chi tiết, thể hiện tại hình 3.7. 1 2 3 4 5 75 90 Q F R 1:1 Li < 15% 1 2 3 4 5 75 90 Q F R 1:1 Li > 15% a. Nhóm acko b. Nhóm grauvac
Hình 3.7. Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần khoáng vật (theo Pettijohn, 1973, có bổ sung sửa chữa)[42]
1. Cát kết thạch anh (Q > 90%) 2. Cát kết thạch anh acko (Q=75-90%, F/R > 1) 3. Cát kết thạch anh litic (Q = 75-90%, F/R < 1) 4. Cát kết acko (Q < 75%, F/R > 1) 1. Cát kết thạch anh (Q > 90%) 2. Cát kết thạch anh grauvac (Q=75-90%, F/R > 1) 3. Cát kết thạch anh litic (Q = 75-90%, F/R < 1) 4. Cát kết grauvac (Q < 75%, F/R > 1) 5. Cát kết acko litic (Q < 75%, F/R < 1) 5. Cát kết grauvac litic (Q < 75%, F/R < 1)
3.2.2.2 Đặc điểm thạch học các đá cát kết
So với bề dày của địa tầng có thểước tính cát kết chiếm trên 70% khối lượng trầm tích lấp đầy bể Kreta Phú Quốc và đảo Phú Quốc, trong đó chủ yếu là cát kết hạt lớn và hạt trung.
Theo thành phần khoáng vật, cát kết tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc được phân thành 4 loại đá cơ bản (hình: 3.8.):
a. Nhóm acko b. Nhóm grauvac
Hình 3.8. Sơđồ phân bố các đá cát kết tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc theo phân loại của Pettijohn, 1973 - - - Cát kết thạch anh Cát kết thạch anh litic Cát kết acko litic
- Cát kết grauvac litic 1/ Cát kết thạch anh:
Cát kết thạch anh có thành phần khoáng vật đơn giản. Cát kết xuất hiện chủ yếu trong tầng trầm tích tuổi K1, một phần nhỏ tại các điểm lộ có tuổi K21. Nhìn bằng mắt thường mẫu trong LK E2 (trầm tích tuổi K1 ở độ sâu 121,7m), có màu trắng và xám sáng cấu tạo dạng khối. Ở vết lộ là các đá tuổi K21, đá có cấu tạo phân lớp xiên chéo do sóng, hình thành các seri phủ chồng lên nhau nghiêng một góc thoải 1 - 5o theo địa hình của bãi triều cổ. Trầm tích tương ứng với tướng cát bãi triều và đê cát ven bờ. Dưới kính hiển vi phân cực thấy rõ thạch anh chiếm trên 90% còn lại là các mảnh đá silic, quaczit, mảnh đá phun trào ryolit và một tỷ lệ không đáng kể fenspat kali (hình 3.9.; 3.10.; 3.11.; 3.12.).
Bảng 3.3. Kết quả phân tích Rơnghen đá trầm tích tại LK E2
STT SHM
(độ sâu m) Kaolinit Clorit Illit Illit-Smectit
1 42,5 22 15 30 33 2 44,4 24 20 21 35 3 68,8 45 5 42 8 4 78,4 39 12 29 20 5 137,7 27 29 39 5 6 150,55 35 8 46 11 7 219,6 33 23 35 9 8 352 25 14 48 13 9 382,9 49 16 30 5 10 386,05 33 13 42 12 11 391,7 30 10 45 15 12 395 11 6 71 12 13 398,1 45 19 30 6 14 405,6 10 10 62 18 15 411,5 19 15 47 19 16 460,4 17 16 42 25 17 495,1 11 12 57 20 18 501,05 11 13 55 21
Thạch anh: Thạch anh hạt tương đối đều, tròn cạnh, đẳng thước độ cầu cao (Sf>0,5). Dưới 2 nicon vuông góc thạch anh tắt sáng đồng nhất chiếm 80% thuộc loại đơn tinh thể (Qm) có nguồn gốc từ granitoit (hình 3.13.). Thạch anh đa tinh thể có nguồn gốc từ đá biến chất chiếm một tỷ lệ rất thấp khoảng từ 5 - 10% tương
đương với thạch anh tái trầm tích là những hạt tròn cạnh hơn và có hiện tượng tắt làn sóng nhẹ dưới 2 nicon vuông góc. Các hạt vụn thạch anh và mảnh đá bền vững có độ mài tròn tương đối cao (Ro = 0,4 - 0,8) (bảng 3.4.; hình 3.10.; 3.15.) liên quan đến hai yếu tố quan trọng là quãng đường vận chuyển của chúng qua các dòng sông khá dài và có vai trò hoạt động của sóng vỗ ven bờ tương đối mạnh mẽ trước khi các hạt cát được lắng đọng thực sự.
Hình 3.9. Cát kết thạch anh có độ mài tròn, chọn lọc tốt tại LK E2, độ sâu 121,7m.
Hình 3.10. Cát kết thạch anh, thành phần chủ yếu là thạch anh, mảnh đá. độ mài tròn, chọn lọc tốt, LK E2, độ sâu 121,7m. Tuổi K1.N + x45.
Hình 3.12. Cát kết thạch anh hạt lớn, thành phần khoáng vật đơn giản, chủ yếu là thạch anh và các loại mảnh đá silic, quaczit, ryolit. Xi măng lấp đầy bao quanh ranh giới tiếp xúc các hạt vụn thạch anh. Độ mài tròn, chọn chọn khá. LK E2, độ sâu 183,2m. Tuổi K1.N + x45. Hình 3.11. Cát kết thạch anh, thành phần
khoáng vật đơn giản, chủ yếu là thạch anh và các loại mảnh đá silic, quaczit, ryolit, độ mài tròn - chọn lọc khá - tốt. Đá bị biến đổi thứ sinh thấp. LK E2, độ sâu 147,6m. Tuổi K1. N + x45.
Thành phần xi măng chủ yếu là silic và thạch anh tái sinh phát triển ở ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn thạch anh dưới tác dụng của 3 quá trình đồng thời: hòa tan, nén ép và tái kết tinh. Dưới 2 nicon vuông góc thấy rõ ranh giới giữa các hạt vụn có dạng đường thẳng là chủ yếu, dạng đường cong và răng cưa chiếm tỷ lệ không đáng kể. Điều đó chứng tỏđá bị biến đổi thứ sinh chưa cao chủ yếu mới đạt trình độ thành đá muộn và một phần hậu sinh sớm (hình 3.11.; 3.15.).
Fenspat: chiếm tỷ lệ rất thấp khoảng 2 - 5%. Thành phần chủ yếu là microclin có song tinh bàn cờ bị pelit hóa yếu, rất hiếm gặp plagiocla (hình 3.16.).
Mảnh đá: là thành phần phổ biến sau thạch anh với tần suất bắt gặp cao nhất là mảnh đá silic và quaczit. Mảnh đá silic chủ yếu là canxedoan có kiến trúc ẩn tinh đôi khi xen với thạch anh vi hạt. Mảnh đá quaczit dạng hạt kéo dài có nguồn gốc từ đá cát kết thạch anh bị biến chất khu vực, hạt có kiến trúc biến tinh, ranh giới giữa các hạt có hình răng cưa. Theo Dickinson, 1979, các mảnh đá silic và quaczit được xếp vào thạch anh đa tinh thể. Tuy nhiên, theo Trần Nghi (2005) [45], mảnh đá silic là mảnh đá trầm tích còn mảnh đá quaczit là mảnh đá biến chất nên chúng vẫn thuộc nhóm mảnh đá (R).
Hình 3.13.Cát kết thạch anh đơn khoáng, độ mài tròn, chọn lọc khá. LK E2, độ sâu 179,9m, tuổi K1.N + x45.
Hình 3.14.Cát kết thạch anh đơn khoáng, độ mài tròn, chọn lọc khá. LK E2, độ sâu 179,9m, tuổi K1. N + x45.
Hình 3.15. Cát kết thạch anh đơn khoáng. Các hạt vụn thạch anh và mảnh đá bền vững, xi măng lấp đầy, chủ yếu là silic và thạch anh tái sinh. Trầm tích có độ mài tròn tương đối cao (Ro = 0,4 - 0,8). LK E2, độ sâu 150,25m, Tuổi K1. N+ x45.
Hình 3.16.Cát kết thạch ít khoáng có chứa Fenspat với tỉ lệ nhỏ (2-5%), chủ yếu là microclin có song tinh bàn cờ bị pelit hoá yếu. LK E2, độ sâu 142,25m, Tuổi K1. N+ x45
Xi măng: Xi măng chiếm tỉ lệ từ 1 đến 10 %, chiếm chủ yếu là silic và thạch anh tái sinh phát triển ở ranh giới tiếp xúc giữa các hạt. Một số ít là kaolinit, clorit, smetic, bao quanh các hạt với tỉ lệ rất nhỏ, chỉ phát hiện khi phóng đại mẫu lên gấp hàng nghìn lần ở kết quả chụp SEM và phân tích định lượng khoáng vật sét.
Hình 3.17. Clorit – smetic; Smetic; Kaolinit trong cát kết thạch anh được phân tích bằng phương pháp SEM, độ phóng đại 3500 lần. LK E2, độ sâu 143,25m.
Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, trên đảo Phú Quốc cát kết thạch anh có 5 lần lặp lại trong địa tầng Kreta tương ứng với 5 chu kì địa tầng phân tập đặc trưng cho các tướng bãi triều và đê cát ven bờ tương ứng với hệ thống trầm tích biển tiến (TST) (hình 4.32.).
Bảng 3.4. Tổng hợp các tham số trầm tích của đá cát kết tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc Tên đá So Ro/Sf Mt (%) Q (%) F (%) R (%) Li Cát kết thạch anh 1,3-1,8 0,6/0,7 1,5-1,8 90-98 2-5 3-7 1-10 Cát kết thạch anh litic 2,0-3,0 0,5/0,7 1,3-1,7 75-90 3-5 10-25 5-25 Cát kết acko litic 2,5-3,5 0,4/0,7 1,3-1,6 30- 70 8-15 25-35 5-15 Cát kết grauvac litic 2,5-4,0 0,3/0,6 1,3-1,5 30-70 8-15 25-35 15-25 2/ Cát kết thạch anh - litic:
Cát kết thạch anh litic là nhóm đá ít khoáng. Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là thạch anh dao động trong khoảng 75 - 90%, thứ đến là mảnh đá silic và mảnh đá quaczit chiếm từ 5 - 25%, còn lại fenspat chiếm một tỷ lệ không đáng kể (bảng 3.4.). Cát kết thạch anh - litic nhóm tuổi K1 gặp trong LKE2 từđáy LK đến độ sâu -68m, còn nhóm tuổi K21 gặp từđộ sâu -68m trở lên mặt đất trong LK E2 và tại các điểm lộ phân bố rộng khắp đảo Phú Quốc. Nhìn chung các đặc điểm thành phần, khoáng vật, đặc điểm khoáng vật của nhóm đá thuộc hai tuổi trên là hoàn toàn tương đồng, tuy nhiên tại các vết lộ trên đảo đá bắt đầu bị phong hóa nên xuất hiện hydroxyd sắt bao quanh khoáng vật nhiều hơn các vị trí dưới sâu.
- Thạch anh có kích thước thay đổi từ 0,08mm đến 1,5mm, trung bình dao động trong khoảng 0,25 - 0,75mm. Hầu hết các hạt thạch anh đều có độ mài tròn trung bình đến tốt (Ro > 0,35), đẳng thước và tắt sáng đồng nhất khi quay bàn kính 360o, chứng tỏ chúng có nguồn gốc từđá magma (Sf> 0,6), thạch anh biến chất đa