1/ Cuội kết và sạn kết phân bố ở đáy của mỗi phức tập (sequence) tức nằm trên bề mặt bào mòn cưỡng bức của lòng sông miền núi và miền trung du. Thành phần độ hạt của cuội kết có xu hướng giảm dần kích thước từ dưới lên và từ Đông sang Tây theo hướng từ thượng nguồn (chủ yếu là cuội kết) về hạ lưu (chủ yếu là sạn kết) của các dòng sông cổ. Giữa mỗi nhịp trầm tích aluvi có thể gặp cuội kết gian tầng, các tầng cuội này thường có dạng thấu kính không phân dị độ hạt rõ theo chiều thẳng đứng và có bề dày mỏng do động lực của các dòng sông tăng mạnh đột ngột vào mùa lũ.
2/ Cát kết chiếm khối lượng chủ yếu của trầm tích tuổi Kreta. Trong đó cát kết nguồn gốc sông chiếm trên 2/3 khối lượng của cát kết, còn lại là trầm tích vùng cửa sông châu thổ, bãi triều ven biển và biển nông ven bờ. Cát kết nằm phủ trên tầng cuội kết và sạn kết ở vị trí các đoạn sông miền núi và miền trung du và nằm trực tiếp trên mặt bào mòn của các đoạn sông đồng bằng tạo nên cấu tạo nhịp độ hạt bất đối xứng dưới thô trên mịn. Riêng cát kết bãi triều và biển nông ven bờ (châu thổ ngập nước) thường nằm lệch lên phía trên mỗi phức tập tạo nên nhịp độ hạt bất đối xứng biến thiên từ mịn đến thô rồi đến mịn, điều này được thể hiện rất rõ trong LK E2 (hình 4.32.).
3/ Bột sét kết là thành phần có cấp hạt mịn nhất của đá lục nguyên. Chúng phân bố theo quy luật phân dị cơ học theo không gian (theo hướng dòng chảy) và theo thời gian (theo mặt cắt lỗ khoan). Vì vậy rất dễ hiểu tại sao bột sét kết lại phân bố chủ yếu ở bãi bồi sông, bãi bồi châu thổ, hồđầm lầy.
Chương 4
PHÂN TÍCH TƯỚNG ĐÁ, ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP VÀ CHU KỲ TRẦM
TÍCH KRETA TRÊN ĐẢO PHÚ QUỐC
Để hiểu rõ về bản chất tướng và đặc điểm địa tầng phân tập các chu kỳ trầm tích tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc trước tiên luận án sẽ trình bày rõ một số các quan niệm và khái niệm cơ bản về phân tích tướng và quan điểm vềđịa tầng phân tập. Có hiểu rõ và sâu sắc các khái niệm, cách phân chia và các quan điểm đang còn nhiều tranh cãi này NCS mới áp dụng được để phân chia các tướng và đặc trưng địa tầng phân tập trầm tích tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc.
4.1. KHÁI NIỆM VỀ PHÂN TÍCH TƯỚNG
4.1.1. Định nghĩa tướng trầm tích (lithofacies)
Thuật ngữ “tướng” đã được N. Steno lần đầu tiên đưa vào trong văn liệu địa chất năm 1669 nhưng đến 2 thế kỉ sau A.Gresli (1840) mới đưa ra một định nghĩa với một nhận thức rất đơn giản : “Tướng trầm tích là các trầm tích cùng một tuổi nhưng thành tạo ở những nơi khac nhau trên vỏ Trái đất” [48]. Dần dần khái niệm tướng không chỉ dùng trong trầm tích mà còn mở rộng cho cả đá magma, đá biến chất và địa hóa.
Trong lịch sử nghiên cứu tướng trầm tích đã có nhiều quan niệm khác nhau: quan niệm tướng là địa tầng, quan niệm tướng là thạch học và cổ sinh vật, quan niệm tướng là điều kiện địa lí tự nhiên hoặc môi trường trầm tích, quan niệm tướng là tổng hợp vềđiều kiện sinh thành và những đặc trưng về trầm tích [65,66,67,68]. Trong các quan niệm này thì quan niệm cuối cùng của Rukhin và Teodorovic (Nga), được coi là hoàn thiện nhất, vừa có tính tổng hợp cao, vừa rất cụ thể và dễ hiểu: “Tướng là những trầm tích được thành tạo trong một điều kiện địa lí tự nhiên nhất định khác với những vùng lân cận”.
NCS đã áp dụng định nghĩa của Rukhin trong nghiên cứu tướng trầm tích tuổi Kreta ởđảo Phú Quốc. Có thể cắt nghĩa định nghĩa này như sau:
- Nội dung định nghĩa bao gồm 2 mệnh đề: Thành phần trầm tích và môi trường thành tạo trầm tích.
cổ sinh vật và sinh vật hiện đại. Ví dụ: trầm tích cát kết chứa glauconit và foraminifera, trầm tích cuội kết đa khoáng phân lớp xiên chéo đồng hướng...
- Điều kiện địa lí tự nhiên nhất định: có nghĩa là một môi trường trầm tích nhất định. Ví dụ: môi trường lòng sông, môi trường biển nông, môi trường bãi triều...
Kết hợp 2 mệnh đề trên lại ta có các tướng trầm tích hoàn chỉnh như sau: “Tướng cát biển nông chứa glauconit và foraminifera, tướng cuội đa khoáng lòng sông miền núi...”.
Vì vậy, từ nội dung định nghĩa của Rukhin có thể phát biểu lại một định nghĩa ngắn gọn sau đây: “Tướng trầm tích là một hay nhiều các kiểu trầm tích
được thành tạo trong một môi trường trầm tích nhất định”. Một kiểu trầm tích được thành tạo trong một môi trường trầm tích nhất định được coi là một đơn vị tướng nhỏ nhất, ví dụ: tướng cát lòng sông, tướng bùn biển nông... Tuy nhiên, trong thực tế có nhiều trường hợp không đơn giản như vậy, khi có hai hay nhiều kiểu trầm tích nằm trong một thể trầm tích xen kẽ nhau không thể phân chia rạch ròi được thì thể trầm tích đó sẽ được coi là một tướng trầm tích, ví dụ: tướng bột sét pha cát đồng bằng châu thổ, tướng cát bùn lòng cửa sông,...
4.1.2. Phân tích tướng trầm tích 4.1.2.1. Khái quát 4.1.2.1. Khái quát
Phân tích tướng là xây dựng cơ sở khoa học dựa trên các đặc điểm thành phần vật chất và cổ sinh để luận giải môi trường trầm tích nhằm thành lập bản đồ tướng đá cổđịa lý, phục vụđánh giá tiềm năng khoáng sản.
4.1.2.2. Phân loại
Phân tích tướng được tiến hành theo hai bước chính là phân loại nhóm tướng và mô tảđặc điểm các nhóm tướng đó.
Có nhiều cách phân loại tướng trầm tích. Theo Rukhin có thể chia ra 3 nhóm tướng dựa vào môi trường trầm tích: nhóm tướng lục địa, nhóm tướng chuyển tiếp và nhóm tướng biển. Năm 1975, Allen và Galaway đã có những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu và phân loại chi tiết nhóm tướng châu thổ. Để làm sáng tỏ vấn đề, điều đầu tiên là phải tích hợp hai quan điểm đó để xây dựng nên mô hình phân loại tướng trầm tích. Điều cần lưu ý là phân loại không đề cập đến các tướng địa hóa và tướng biến đổi thứ sinh của Teodorovic. Đây là các tướng biến đổi sau
thành đá được vận dụng nghiên cứu một cách chi tiết trong chương 5 khi phân tích mối quan hệ nhân quả giữa tính chất colecto của đá với mức độ biến đổi thứ sinh (hậu sinh và biến sinh) mà Teodorovic gọi là tướng hậu sinh và tướng biến sinh.
4.1.2.3. Đặc điểm các nhóm tướng:
A. Nhóm tướng trầm tích lục địa
1. Cụm tướng deluvi (sườn tích)
Liền kề với các miền phong hóa xâm thực bao giờ cũng có các tướng cuội tảng, cuội sạn cát deluvi phân bố liền kề trên các sườn núi dốc hoặc sườn đồi thoai thoải. Quy mô phân bố và bề dày của trầm tích deluvi phụ thuộc vào diện tích của vùng núi và diện tích thượng nguồn lưu vực của hệ thống sông suối. Vì vậy, có thể nói trầm tích deluvi đóng một vai trò hết sức quan trọng thống trị toàn bộ khu vực miền núi và miền trung du. Trong thực tế rất dễ nhầm lẫn trầm tích deluvi với vỏ phong hóa, điều đó sẽ dẫn tới những sai lầm khi nghiên cứu đánh giá triển vọng khoáng sản và địa chất tai biến liên quan đến hai đối tượng rất khác nhau này. Theo thành phần độ hạt có thể phân biệt các tướng với nhau trong cụm tướng deluvi như sau:
1. Tướng cuội tảng deluvi 2. Tướng cuội sạn cát deluvi 3. Tướng cát sạn pha bột sét deluvi
Do trầm tích deluvi không bao giờ chỉ có một kiểu trầm tích đơn giản mà thường tạo thành một thểđịa chất trầm tích hỗn hợp nhiều thành phần cấp hạt nên luôn luôn có độ chọn lọc và mài tròn kém. Tính phân dị cơ học của trầm tích deluvi rất rõ khi liên quan đến các dòng chảy thường xuyên. Tuy nhiên, các tướng deluvi được thành tạo liên quan đến các dòng chảy tạm thời thì có tính phân dị yếu cả theo hướng dòng chảy và theo mắt cắt từ dưới lên.
2. Cụm tướng proluvi (lũ tích)
Phân bố liền kề với cụm tướng deluvi dưới chân núi là cụm tướng lũ tích. Chúng có dạng nón quạt cấu tạo phân lớp xiên chéo thành các seri thô mịn đan xen nhau do động lực của dòng chảy thường xuyên và các dòng chảy tạm thời trong mùa lũ mạnh yếu khác nhau. Vật liệu có nguồn gốc chủ yếu là từ deluvi do tái phá hủy sau đó được vận chuyển xuống chân dốc với một tốc độ nhanh và nhiều pha
nên trầm tích có tính phân dị yếu. Khác với deluvi, độ mài tròn các hạt vụn của trầm tích proluvi rất khác nhau. Bên cạnh các hạt vụn có độ mài tròn kém và trung bình thì có thể tìm thấy rất nhiều những hạt cuội mài tròn tốt phân bố xếp chồng lên nhau và trục dài của hạt cuội nằm vuông góc với hướng dòng chảy rẻ quạt ở chân núi.
Có thể phân biệt các tướng trong cụm tướng proluvi như sau: -
-
Tướng cuội sạn proluvi - Tướng cát sạn proluvi - Tướng bột sét proluvi
3. Cụm tướng aluvi (sông) a. Khái quát
Môi trường sông hết sức đa dạng và phức tạp. Mỗi dòng sông có một lưu vực rộng lớn từ thượng nguồn đến hạ lưu. Tuy nhiên, phạm vi phân bố của trầm tích sông chỉ giới hạn trong môi trường dòng chảy một chiều nơi có nước ngọt và độ pH << 7.
Các tướng trầm tích sông có sự thay thế liên tục theo không gian (theo mặt cắt ngang vuông góc với lòng sông và theo hướng từ thượng nguồn đến hạ lưu) và theo thời gian (theo mặt cắt địa chất trầm tích).
Theo hướng từ thượng nguồn đến hạ lưu có các tướng phân bố như sau: - Tướng cuội tảng lòng sông miền núi
- Tướng cuội sạn lòng sông miền trung du - Tướng cát lòng sông miền đồng bằng - Tướng cát cồn nổi giữa sông
Theo hướng từ lòng sông ra 2 phía bãi bồi có các tướng sau đây: - Tướng cát lòng sông
- Tướng cát cồn nổi giữa sông - Tướng cát đê ven sông - Tướng bột sét bãi bồi
- - - - - Tướng sét than đầm lầy
Theo mặt cắt trầm tích của một nhịp aluvi từ dưới lên: Tướng cát lòng sông
Tướng cát cồn nổi giữa sông Tướng bột sét bãi bồi
Tướng sét hồ - đầm lầy b. Tiến hóa trầm tích sông
Hoạt động địa chất của một con sông trải qua các giai đoạn tựa nhưđời sống của một con người. Sông có giai đoạn trẻ, giai đoạn trưởng thành và giai đoạn già. Giai đoạn trẻ dòng sông thường chảy thẳng do hướng đứt gãy nội sinh điều tiết. Quá trình đứt gãy đi cùng với chuyển động sụt lún và mở rộng chiều ngang của khu vực nó cắt qua. Đồng thời quá trình phong hóa chuẩn bị vật liệu trầm tích ở thượng nguồn và quá trình vận chuyển vật liệu và lắng đọng trầm tích trên toàn bộ lưu vực liên tục xẩy ra. Mối quan hệ giữa hoạt động nội sinh và ngoại sinh hết sức chặt chẽ. Quá trình sụt lún và mở rộng khuôn viên của bể trầm tích là quá trình tăng bề dày và bề rộng của đồng bằng aluvi. Trong phạm vi của đồng bằng lòng sông liên tục dịch chuyển ngang đồng thời với quá trình sụt lún và đền bù trầm tích theo một nhịp động lực từ cực đại ởđầu đến cực tiểu ở cuối nhịp. Vì vậy mỗi nhịp aluvi có sự biến thiên độ hạt từ thô nhất ở đáy nhịp đến mịn nhất ở trên nóc của nhịp. Trong một thành hệ trầm tích sông có thể có nhiều nhịp biến thiên độ hạt như vậy lặp lại theo phương thẳng đứng tạo nên các chu kì trầm tích. Chu kì độ hạt không chỉ có tính chất hình học mà còn biểu thị sự thay đổi về môi trường trầm tích và tương thích với các hệ thống trầm tích theo các đơn vị địa tầng phân tập. Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) tương ứng với trầm tích aluvi trong đó trầm tích thô nhất sẽ phủ trên bề mặt bào mòn cưỡng bức khi mực nước biển thoái đạt cực đại. Ngược lại, kết thúc mỗi nhịp aluvi thường có phức hệ trầm tích châu thổ hoặc biển nông phủ trên đánh dấu hệ thống trầm tích biển tiến (TST) và biển cao (HST).
Như vậy trong một thành hệ trầm tích lục nguyên có thể chỉ bao gồm các cụm tướng aluvi nối tiếp nhau trong địa tầng tạo nên các chu kì trầm tích đơn giản. Tuy nhiên, trong thực tế phổ biến hơn là mỗi nhịp trầm tích lại bao gồm nhiều tướng hoặc cụm tướng thuộc hai hay nhiều môi trường khác nhau. Các môi trường
đó cộng sinh với nhau theo thời gian và tiến hóa liên tục trong mối quan hệ với các pha biển thoái và biển tiến, mặt cắt cấu trúc phức hệ tướng aluvi trong Đệ tứ đồng bằng Sông Hồng là một ví dụđiển hình (hình 4.1.).
Hình 4.1. Mặt cắt Đệ tứ cấu trúc các phức hệ tướng aluvi đồng bằng Sông Hồng [40]
Tiến hóa trầm tích aluvi được thể hiện qua các đặc trưng sau đây:
Cấu trúc chu kì, trong đó các chu kì sau lặp lại với chu kì trước về hình học nhưng thành phần độ hạt mịn hơn.
Theo mặt cắt từ dưới lên độ chọn lọc và mài tròn tốt hơn.
Thành phần khoáng vật có xu hướng đơn giản dần từ các chu kì cổ đến các chu kì trẻ hơn.
B. Nhóm tướng trầm tích chuyển tiếp
1. Cụm tướng châu thổ
Cụm tướng châu thổ được Allen và Right 1975 nghiên cứu và phân loại một cách chi tiết thành 3 đơn vị: đồng bằng châu thổ, tiền châu thổ và sườn châu thổ.
Theo hình thái và xu thế phát triển có thể chia châu thổ ra 2 kiểu cơ bản: châu thổ bồi tụ, châu thổ phá hủy.
a. Cụm tướng châu thổ bồi tụ hay châu thổ bồi đắp (construcve delta)
Châu thổ bồi tụ luôn luôn có đường bờ dịch chuyển về phía biển, thể hiện sự thắng thế của sông so với biển, ví dụ châu thổ sông Hồng và sông Mekong là 2 châu thổ bồi tụ tiêu biểu của Việt Nam. Đường bờ dịch chuyển về phía biển mỗi năm từ 40m (sông Hồng) đến 60m (sông Mêkong) [43]. Quá trình dịch chuyển đường bờ sẽ
kéo theo sự chuyển tướng liên tục theo không gian từ lục địa ra biển và theo thời gian từ dưới lên trên.
Theo không gian luôn thấy rõ sự chuyển đổi tướng trầm tích từ sườn châu thổ sang tiền châu thổ và tiền châu thổ sang đồng bằng châu thổ.
Theo thời gian (tức theo mặt cắt từ dưới lên) các tướng trầm tích có sự sắp xếp theo trật tự như sau: sườn châu thổ→ tiền châu thổ→đồng bằng châu thổ.
Châu thổ bồi tụ phát triển các tướng liên quan đến đá sinh và đá chứa. Tuy nhiên muốn tạo thành bẫy trầm tích địa tầng từ phức hệ châu thổ bồi tụ thì cần phải có tầng chắn phủ trên nó. Vậy làm sao để có một tầng chắn khu vực đủ dày, chất lượng chắn tốt và phủ trên cụm tướng châu thổ bồi tụ? Điều kiện tiên quyết là sau biển thoái bồi tụ phải có một pha biển tiến mạnh mẽ. Giai đoạn đầu của biển tiến là chuyển đổi bản chất của châu thổ: từ châu thổ bồi tụ sang châu thổ phá hủy kiểu estuary, tiếp đến từ châu thổ phá hủy lại biến thành biển nông hoặc vũng vịnh nông.
Trong cụm tướng châu thổ bồi tụ có thể phân biệt 3 đơn vị tướng như sau: Đơn vị tướng đồng bằng châu thổ hay châu thổ trên cạn (delta plain) bao gồm các tướng:
1/ Tướng cát cồn chắn cửa sông cổ tàn dư 2/ Tướng bột sét bãi bồi châu thổ
3/ Tướng sét than đầm lầy ven biển 4/ Tướng cát bột lòng cửa sông 5/ Tướng cát cồn cửa sông
Đơn vị tướng tiền châu thổ (delta front) thuộc châu thổ ngập nước có địa hình thoải phân bố từ 0 mét hải đồ đến điểm uốn độ dốc xuống sườn lục địa, bao gồm các tướng:
1/ Tướng cát cồn chắn cửa sông 2/ Tướng cát bãi triều
3/ Tướng bùn đầm lầy ven biển 4/ Tướng bùn lagun cửa sông