4.2.1. Địa tầng phân tập (sequence stratigraphy)
4.2.1.1 Định nghĩa
Theo J.C. Van Wagoner, H.W. Posamentier, R.M. Mitchum, P.R. Vail và nnk “Địa tầng phân tập là mối quan hệ giữa các đơn vị trầm tích có cùng nguồn gốc trong khung địa tầng được giới hạn với nhau bởi bề mặt bào mòn, các bề mặt gián
đoạn trầm tích hoặc bề mặt chỉnh hợp tương quan”. [38]
Một đơn vị cơ bản của địa tầng phân tập là một phức tập (sequence) được tạo ra trong một chu kì thay đổi mực nước biển toàn cầu. Trong một phức tập thường có 3 miền hệ thống trầm tích: miền hệ thống trầm tích biển thấp (lowstand systems tract _LST), miền hệ thống trầm tích biển tiến (transgressive systems tract _TST) và hệ thống trầm tích biển cao (highstand systems tract _HST).
Như vậy muốn hiểu được một cách sâu sắc bản chất của địa tầng phân tập phải phân tích tướng và cộng sinh tướng theo không gian và thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo.
Ranh giới các hệ thống trầm tích hoặc ranh giới các nhóm tướng sẽ tạo nên các đơn vị dưới phức tập: nhóm phân tập (parasequence set) và phân tập (parasequence).
4.2.1.2. Các đơn vịđịa tầng phân tập
Phức tập: Từ định nghĩa trên có thể hiểu “Phức tập (sequence) là phức hệ
tướng trầm tích cộng sinh với nhau theo không gian và theo thời gian trong địa tầng
được giới hạn bởi các ranh giới bề mặt gián đoạn trầm tích khi mực biển thoái
đứng ở vị trí thấp nhất của chu kì dao động mực nước biển toàn cầu”. - Ranh giới các phức tập:
Một phức tập sẽđược giới hạn bởi 2 ranh giới: dưới và trên, có tính chất như nhau. Ranh giới này phát triển từ trên khu vực đất liền đến ven biển, biển nông thuộc thềm lục địa và đến cả biển sâu thuộc sườn lục địa. Vì vậy tính chất của ranh giới cũng thay đổi từ bề mặt bào mòn cưỡng bức (incised erosion) do sông đến bề mặt gián đoạn hoặc không gián đoạn trầm tích, song 2 lớp trầm tích dưới và trên vẫn chỉnh hợp chỉ thay đổi đột ngột vềđộ hạt mà thôi. Trong lỗ khoan, các ranh giới
này phát hiện được nhờ sự thay đổi độ hạt và tướng trầm tích. Trong mặt cắt địa chấn ranh giới các phức tập được biểu hiện bởi ranh giới mặt phản xạ địa chấn và các phức tập trùng với các tập phản xạđịa chấn.
Các miền hệ thống trầm tích: Mỗi phức tập thường có 3 hệ thống trầm tích được sắp xếp từ dưới lên trên trong mặt cắt như sau:
+ Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) là phức hệ trầm tích được thành tạo trong giai đoạn biển thoái của mực nước biển thấp bao gồm các tướng aluvi (aLST) → châu thổ (amLST) → biển nông (mLST) → biển sâu (mLST).
+ Hệ thống trầm tích biển tiến (TST) là phức hệ trầm tích được thành tạo trong giai đoạn biển tiến từ mực nước thấp nhất lên đến mực nước cao nhất bao gồm các tướng biển (mTST) → tướng châu thổ biển tiến (amTST) → tướng biển (mTST).
+ Hệ thống trầm tích biển cao (HST) là phức hệ trầm tích được thành tạo trong giai đoạn biển thoái sau biển tiến cực đại được đặc trưng bởi nhóm tướng: tướng biển (mHST) → châu thổ biển thoái (amHST) → tướng biển (mHST).
Nhóm phân tập (parasequence set): thường trùng với ranh giới các nhịp trầm tích hoặc ranh giới các phức hệ tướng. Ranh giới này có thể là mặt gián đoạn trầm tích hoặc có thể là ranh giới chỉnh hợp, song các thể trầm tích được phân biệt với nhau một cách rõ ràng do môi trường trầm tích thay đổi.
Phân tập (parasequence): là đơn vịđịa tầng phân tập nhỏ nhất được phân biệt với nhau bởi ranh giới rất rõ ràng. Ranh giới này có thể gián đoạn trầm tích hoặc là
ranh giới môi trường trầm tích và thường trùng với ranh giới của tướng trầm tích.
4.2.1.3. Các nguyên lí trầm tích luận vận dụng trong phân tích địa tầng phân
tập
1/ Sự vận chuyển, phân dị và lắng đọng trầm tích
Trong các môi trường trầm tích khác nhau sẽ có chế độ thủy động lực khác nhau. Vì vậy trầm tích sẽ được phân dị và lắng đọng theo năng lượng và chế độ thủy động lực khác nhau đó. Môi trường có dòng chảy một chiều phân dị cơ học có tính định hướng theo 2 chiều: theo hướng dòng chảy và theo hướng từ dưới lên của mặt cắt thành phần độ hạt giảm dần. Trong môi trường biển có 2 mặt cắt tiêu biểu: mặt cắt biển thoái và mặt cắt biển tiến. Mặt cắt biển thoái có thành phần độ hạt dưới
mịn trên thô, ngược lại mặt cắt biển tiến thành phần độ hạt dưới thô trên mịn. Để có thể nhận thức được một cách tường minh và đơn giản từ những khái niệm phức tạp và mô tả rất tản mạn của nhiều tác giả khác nhau về địa tầng phân tập cần phải vận dụng nguyên lí trầm tích vào từng điều kiện cụ thểđể lí giải các kiểu cấu tạo và quy luật sắp xếp các đơn vịđịa tầng phân tập trong mặt cắt.
Khi trong mỗi phức tập có mặt đầy đủ 3 hệ thống trầm tích có thể phân biệt được sự cộng sinh tướng theo không gian và thời gian. Theo không gian từ lục địa ra biển hoặc từ rìa vào trung tâm của bểhệ thống trầm tích biển thấp (LST) bắt gặp sự chuyển tướng liên tục theo trật tự từ aluvi → châu thổ→ biển nông → biển sâu.
Vì vậy kết hợp giữa tướng và địa tầng phân tập trật tự trên có thể viết lại hệ thống trầm tích biển thấp như sau:
aLST→ amLST→ m1LST→ m2LST
Theo thời gian (theo mặt cắt từ dưới lên) hệ thống trầm tích biển thấp có sự biến thiên độ hạt khác nhau tùy thuộc vào các tướng khác nhau:
- Tướng aluvi: trầm tích biến thiên từ hạt thô đến hạt mịn.
- Tướng châu thổ ngập nước: trầm tích biến thiên từ mịn đến thô. -
- -
Tướng biển thoái: trầm tích biến thiên từ mịn đến thô. Hệ thống trầm tích biển tiến (TST) bao gồm 2 tướng: Tướng châu thổ biển tiến (amTST).
Tướng đồng bằng biển ngập lụt (mTST) (marine flooding plain). Hệ thống trầm tích biển cao (HST) bao gồm:
- Tướng châu thổ biển thoái (amHST). - Tướng biển thoái (mHST).
2/ Mối quan hệ giữa tướng trầm tích với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo được thể hiện qua các đặc trưng sau đây:
- Năng lượng thủy động lực của môi trường vận chuyển và lắng đọng trầm tích quyết định thành phần độ hạt của trầm tích vụn cơ học. Độ hạt trầm tích phụ thuộc vào năng lượng của môi trường. Cuội tảng được lắng đọng ở môi trường lòng sông miền núi nơi có dòng chảy rối, cát phân bốở lòng sông miền đồng bằng nơi có
tốc độ dòng chảy < 1,4 mm/s, trong lúc bùn sét lại tìm thấy ở môi trường biển nông hoặc môi trường hồ - đầm lầy nơi có chếđộ thủy động lực yên tĩnh. Ở môi trường cửa sông châu thổ có 2 chế độ dòng chảy sông đổ ra biển khi triều xuống và biển chảy vào sông khi triều lên. Vì vậy trầm tích có cấu tạo xen kẽ giữa cát và bùn. Vận dụng nguyên lí phân dị trầm tích và năng lượng của môi trường sẽ giúp giải thích hiện tượng độ hạt và bề dày giảm dần từ bờ ra khơi trong các đơn vị trầm tích sườn châu thổ có cấu tạo nêm tăng trưởng. Vì vậy, trầm tích ở tại chân dốc sườn châu thổ chủ yếu là trầm tích sét có bề dày mỏng và gá đáy một cách mềm mại theo phương thức tiếp tuyến chứ không phải theo phương thức “chống đáy” với những lớp trầm tích nghiêng song song cắm thẳng và cắt bề mặt đáy một góc tù như một số nhà nghiên cứu quan niệm.
- Sự biến thiên bề dày trầm tích: bề dày trầm tích là hàm số của của chuyển động kiến tạo và khối lượng trầm tích cung cấp. Đứt gãy sụt lún làm mở rộng thể tích của bể trầm tích theo 3 chiều. Nếu trong trường hợp thiếu hụt trầm tích tức khối lượng trầm tích mang đến lắng đọng quá ít không đền bù được biên độ sụt lún kiến tạo thì độ sâu của bể trầm tích liên tục tăng lên, lúc đó môi trường trầm tích sẽ thay đổi từ biển nông ven bờ sang biển sâu. Tuy nhiên, nếu vật liệu trầm tích mang đến đền bù vượt quá biên độ sụt lún kiến tạo thì mặt cắt trầm tích có hiện tượng tăng bề dày đột ngột, song các lớp trầm tích có ranh giới chỉnh hợp và không hề bị đứt gãy phá hủy nên gọi là đứt gãy đồng trầm tích.
- Cấu tạo bên trong và phương thức sắp xếp các đơn vị trầm tích theo chiều thẳng đứng
Cấu tạo bên trong các thể trầm tích là bức tranh phản ánh trung thực chế độ thủy động lực của môi trường:
- -
Cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng: môi trường lòng sông có dòng chảy một chiều.
Cấu tạo phân lớp ngang song song: môi trường biển nông và biển sâu.
- Cấu tạo phân lớp xiên chéo rẽ quạt hình vảy cá cân đối: môi trường bãi triều cát có sóng hoạt động mạnh.
- Cấu tạo phân lớp xiên chéo mịn không cân đối, sóng xiên, sóng xiên đứt đoạn, dạng lông chim bất đối xứng: môi trường bãi triều lầy và bãi triều hỗn
hợp có chếđộ triều thống trị, sóng hoạt động yếu.
- Cấu tạo nêm tăng trưởng: môi trường prodelta biểu thị cấu trúc của một châu thổ bồi tụ mạnh. Khối lượng trầm tích do sông mang đến dư thừa kể cả trong điều kiện biển tiến hoặc sụt lún kiến tạo, lúc đó đường bờ vẫn có xu thế dịch chuyển về phía biển. Trong mặt cắt dọc của châu thổ ngập nước có thể thấy rõ các thể trầm tích có hình con cá xếp nghiêng liên tục, đầu cá nằm trong đuôi cá nằm ngoài. Vì vậy thực tế không bao giờ có cấu tạo “nghiêng song song” như một số tác giả quan niệm mà là kết quả của hoạt động kiến tạo. Tương tự như vậy có thể tìm thấy các cấu tạo “kề áp” (uplap), “gá đáy” (downlap), “chống nóc” (toplap)... là những cấu tạo biến dạng do quá trình hoạt động đứt gãy, uốn nếp làm thay đổi thế nằm của đất đá so với thế nằm nguyên thủy.
4.2.2. Chu kì trầm tích
4.2.2.1. Định nghĩa
Chu kì trầm tích là sự lặp lại các đơn vị trầm tích có quy luật theo mặt cắt
địa tầng trầm tích [40].
Ranh giới các chu kì trầm tích thường được lấy bề mặt bào mòn mạnh nhất của sông tương ứng với giai đoạn biển thoái cực đại. Như vậy sự lặp lại của chu kì trầm tích được biểu thị qua các tiêu chí sau đây:
Lặp lại cấu trúc hình học của thành phần độ hạt, trong đó các kiểu trầm tích được lặp lại một cách tương đối. Trong mỗi chu kì trầm tích độ hạt giảm dần từ dưới lên trên.
-
- -
-
Lặp lại các tướng trầm tích: bắt đầu các chu kì thường phát triển tướng lục địa, sau đó chuyển dần lên tướng chuyển tiếp và cuối cùng là tướng biển. Lặp lại thành phần khoáng vật: bắt đầu mỗi chu kì phổ biến khoáng vật vụn (thạch anh, fenspat và mảnh đá), cuối chu kì là khoáng vật sét đặc trưng cho môi trường biển (montmorilonit, glauconit).
Lặp lại các chỉ số môi trường trầm tích: pH, Kt...
4.2.2.2. Khối lượng và bề dày chu kì trầm tích
Thời gian mỗi chu kì ngắn kéo dài từ hàng chục đến hàng trăm ngàn năm như trong Đệ tứ, thường phụ thuộc vào chu kì biến đổi khí hậu hoặc chu kì thay đổi mực nước biển do băng hà và gian băng. Những chu kì kéo dài từ vài triệu đến hàng chục triệu năm thường do chuyển động kiến tạo địa phương của vỏ trái đất và sự thay đổi mực nước biển. Những chu kì kiểu này tìm thấy trong các trầm tích chứa than ở Quảng Ninh và trầm tích các bể dầu khí của thềm lục địa Việt Nam.
Chu kì có thời gian kéo dài hàng trăm triệu năm thường gặp trong các bể trầm tích Paleozoi và Mezozoi bị chi phối bởi chếđộ kiến tạo khu vực. Chúng thường có cấu trúc từ bậc thấp đến bậc cao. Mỗi chu kì bậc cao có hai hay nhiều chu kì bậc thấp đồng thời các chu kì bậc thấp có bề dày trầm tích giảm dần từ dưới lên.
Kết quả tiếp cận từđịa tầng phân tập và từ chu kì trầm tích là hoàn toàn gặp nhau về quan điểm tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo, từ đó có thể đối sánh địa tầng phân tập và chu kỳ trầm tích như sau:
Bảng 4.4. Đối sánh địa tầng phân tập và chu kì trầm tích
Tiêu chí Địa tầng phân tập Chu kì trầm tích
Ranh giới địa tầng trầm tích
Bề mặt bào mòn cưỡng bức của sông chuyển sang ranh giới tương quan.
Bề mặt bào mòn cực đại của sông chuyển sang ranh giới bất chỉnh hợp địa tầng Các tướng trầm tích (từ trên xuống) của một phức tập (Sequence) và một chu kì trầm tích
- Tướng bột sét pha cát châu thổ biển cao (am HST).
- Tướng bột sét biển thoái sau biển tiến cực đại (am).
- Tướng sét biển nông biển tiến (mTST).
- Tướng sét biển nông biển tiến cực đại (m).
- Tướng bột sét bãi bồi (afLST). - Tướng bột sét bãi bồi (af). -Tướng cát lòng sông (acLST). - Tướng cát lòng sông (ac).
4.3. PHÂN LOẠI TƯỚNG TRẦM TÍCH TUỔI KRETA TRÊN ĐẢO PHÚ QUỐC QUỐC
4.3.1. Đặc điểm cộng sinh tướng theo không gian và theo thời gian
Cộng sinh tướng theo không gian và theo thời gian là sự phân bố liền kề của hai hay nhiều tướng theo chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng, giữa chúng có mối quan hệ nguồn gốc với nhau.
-
-
Theo không gian: sự cộng sinh tướng theo không gian là mối quan hệ nguồn gốc của các tướng hoặc phức hệ tướng theo chiều ngang từ thượng nguồn về hạ lưu của mỗi lưu vực sông, từ lòng sông về hai phía bãi bồi, từ ven rìa ra trung tâm của bể trầm tích.
Theo thời gian: Sự cộng sinh tướng theo thời gian tức theo mặt cắt từ dưới lên có mối quan hệ nguồn gốc giữa các tướng trầm tích từ môi trường lục địa biển thấp (LST) lên môi trường châu thổ biển tiến và môi trường biển nông (TST) và kết thúc là môi trường châu thổ biển thoái (HST).
Từ cách tiếp cận trên có thể dễ dàng ngoại suy các tướng lân cận khi biết một tướng trầm tích bất kì và vị trí vùng xâm thực. Ví dụ, khi biết tướng cát lòng sông đồng bằng và biết vị trí vùng xâm thực sẽ ngoại suy ra các tướng lòng sông miền núi, tướng cát bột sét châu thổ và tướng sét biển nông...
4.3.2. Phân loại tướng trầm tích tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc 4.3.2.1. Khái quát chung 4.3.2.1. Khái quát chung
Trầm tích tuổi Kreta trên đảo Phú Quốc được nghiên cứu một cách chi tiết và định lượng trên cơ sở thạch luận và phân tích tướng trầm tích đã chỉ ra quy luật cộng sinh tướng theo không gian (theo phương nằm ngang) và theo thời gian (theo phương thẳng đứng).
Các kết quả sinh địa tầng xác định tuổi tương đối của trầm tích trong LK E2 trên đảo Phú Quốc là Kreta sớm, kết quả phân tích tuổi tuyệt đối bằng phương pháp U/Pb cũng cho kết quả tương tự. Dựa trên phương pháp phân tích tướng đá chu kì và địa tầng phân tập các đá trầm tích trong LK E2 và các điểm lộ khảo sát trên đảo, đồng thời dựa vào kết quảđịnh tuổi sẵn có, NCS phân chia trầm tích tuổi Kreta đảo Phú Quốc thành 2 nhóm tuổi: nhóm trầm tích tuổi Kreta sớm (K1) và nhóm trầm tích tuổi Kreta muộn (K2).
Trầm tích tuổi Kreta sớm là phức hệ trầm tích lục nguyên hạt trung thô đến mịn, đôi khi xuất hiện lớp cuội sạn, có sự xen kẽ giữa cát kết, bột kết và sét kết phân bố từ môi trường sông lục địa đến ven biển, được phát hiện trong LK E2 và các điểm lộ phía tây bắc và tây nam đảo Phú Quốc PQ4, PQ5, PQ6, PQ7, PQ8, PQ9, PQ10 và PQ11 (hình 4.3; 4.4). Trầm tích tuổi Kreta muộn khác cơ bản với trầm tích tuổi Kreta sớm là trầm tích lục nguyên hạt thô bao gồm cuội kết, sạn kết, cát kết và một tỷ lệ rất nhỏ là sét kết phân bố trong môi trường sông miền núi và miền trung