Địa tầng paleozoi trung thượng vùng hạ lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và khoáng sản mangan

Khôi phục trình tự địa tầng Paleozoi trung - thượng PZ2-3 vùng Hạ Lang trên cơ sở phân tích chi tiết các chuyển động kiến tạo, đặc điểm biến dạng và các yếu tố cấu trúc địa chất vùng Hạ

Địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và

khoáng sản mangan Nguyễn Công Thuận

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận án Tiến sĩ ngành: Cổ sinh và Địa tầng; Mã số: 62.44.55.10

Người hướng dẫn: PGS.TS Tạ Hòa Phương, PGS.TS Nguyễn Văn Vượng

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Đo vẽ chi tiết các mặt cắt địa chất cắt qua các phân vị địa tầng Phân tích

ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc để tái lập trật tự địa tầng Phân chia chi tiết các phân vị thạch địa tầng và sinh địa tầng trong giai đoạn Paleozoi trung - thượng vùng

Hạ Lang Đối sánh địa tầng trong và ngoài khu vực Xác lập sơ đồ tướng đá - cổ địa lý vùng Hạ Lang trong kỷ Devon Xác lập các tiền đề địa tầng, cấu trúc nhằm định

hướng tìm kiếm quặng mangan trong vùng Hạ Lang

Keywords: Địa chất; Mangan; Khoáng sản; Địa tầng

Content

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Hạ Lang là vùng có khoáng sản mangan trầm tích quan trọng, cũng là một vùng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các hoạt động kiến tạo, làm cho các tầng đá bị giập vỡ, đứt gãy, uốn nếp Đôi khi trong các mặt cắt địa chất một khối lượng địa tầng nào đó bị biến mất Cho tới nay trong nghiên cứu phân chia địa tầng vùng này, các dấu hiệu cấu trúc kể trên chưa được quan tâm đúng mức Vì thế nghiên cứu lập lại trật tự và phân chia địa tầng nhằm khôi phục lịch sử địa chất của vùng, cũng là cơ sở để tìm kiếm các khoáng sản liên quan là nhiệm vụ còn mang

tính thời sự Đó là lý do để NCS chọn đề tài Luận án là “Địa tầng Paleozoi trung - thượng

vùng Hạ Lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và khoáng sản mangan”

Mục tiêu của luận án

1 Khôi phục trình tự địa tầng Paleozoi trung - thượng (PZ2-3) vùng Hạ Lang trên cơ sở phân tích chi tiết các chuyển động kiến tạo, đặc điểm biến dạng và các yếu tố cấu trúc địa chất vùng Hạ Lang

2 Phân chia chi tiết địa tầng các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng

3 Xác lập các tiền đề tìm kiếm khoáng sản mangan trong vùng

Nhiệm vụ của luận án

1 Đo vẽ chi tiết các mặt cắt địa chất cắt qua các phân vị địa tầng

2 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc để tái lập trật tự địa tầng

3 Phân chia chi tiết các phân vị thạch địa tầng và sinh địa tầng trong giai đoạn Paleozoi

trung - thượng vùng Hạ Lang Đối sánh địa tầng trong và ngoài khu vực

4 Xác lập sơ đồ tướng đá - cổ địa lý vùng Hạ Lang trong kỷ Devon

5 Xác lập các tiền đề địa tầng, cấu trúc nhằm định hướng tìm

kiếm quặng mangan trong vùng Hạ Lang

Những luận điểm bảo vệ

1 Trật tự địa tầng nguyên thủy của các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng trong vùng nghiên cứu đã bị thay đổi do các hoạt động đứt gãy và uốn nếp

2 Các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang được chia thành 10 hệ tầng: Nà Ngần (D1 nn); Mia Lé (D1ml); Nà Quản (D1-2e nq); Bản Cỏng (D2gv bcg); Nà Đắng

Các điểm mới của luận án

1 Đã xây dựng cơ sở khoa học để xác lập mới hệ tầng Nà Đắng

2 Chứng minh hệ tầng Bản Cỏng tuổi Givet và có vị trí địa tầng giữa hệ tầng Nà Quản và

Nà Đắng

3 Chứng minh phần thấp nhất của hệ tầng Tốc Tát có tuổi Frasni

4 Thành lập 3 sơ đồ tướng đá - cổ địa lý ứng với 3 thời kỳ thành tạo các trầm tích trong

kỷ Devon

5 Xác định 3 giai đoạn hình thành quặng mangan là Frasni, Famen và Turne

Các tài liệu xây dựng luận án

1 Các tài liệu nghiên cứu của tác giả từ 2001 đến nay gồm ~500 điểm khảo sát và 12 mặt cắt địa chất chi tiết Các kết quả phân tích 120 mẫu thạch học; 110 mẫu hóa Mn và 117 mẫu hóa đá vôi; 71 mẫu cổ sinh; 110 mẫu vi cổ sinh

2 Các tài liệu địa chất đã công bố

3 Báo cáo và Bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 200.000 tờ Chinh Si - Long Tân

4 Báo cáo tổng kết lập Bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Trùng Khánh do NCS chủ biên

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Sơ đồ địa tầng được xây dựng bởi NCS là đóng góp mới cho việc lập sơ đồ cấu trúc - kiến tạo vùng nghiên cứu Kết quả nghiên cứu mới về địa tầng Paleozoi trung - thượng trong vùng tạo những tiền đề địa tầng quan trọng để định hướng tìm kiếm khoáng sản mangan

- Việc kết hợp phân tích các cấu trúc và biến dạng kiến tạo trong nghiên cứu địa tầng đã giúp khôi phục chính xác trình tự địa tầng, phác họa bức tranh về tiến hóa bồn trầm tích khu vực trong Paleozoi giữa - muộn

- Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý được xây dựng giúp làm sáng rõ điều kiện thành tạo của các đá trầm tích và khoáng sản liên quan

Khối lượng và cấu trúc luận án

Luận án gồm 5 chương, không kể Mở đầu, Kết luận:

Chương 1 Khát quát lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang

Chương 2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp và ảnh hưởng của chúng tới trật tự địa tầng

Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang

Chương 4 Địa tầng Paleozoi trung - thượng và đặc điểm tướng đá - cổ địa lý trong kỷ

Devon

Chương 5 Đặc điểm và vị trí địa tầng quặng mangan

Chương 1 Khát quát lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang

1.1 Khái quát lịch sử nghiên cứu

1.1.1 Về địa tầng Đầu thế kỷ 20, các nhà địa chất Pháp bắt đầu nghiên cứu các trầm tích

trong vùng Hạ Lang Bourret R (1922) đã ghi nhận sự có mặt của các đá tuổi Devon và Carbon

Đovjikov A.E và nnk (1965) đã khẳng định thêm sự có mặt của các trầm tích Devon, Carbon, tuy vậy việc phân chia địa tầng còn sơ lược và có những nhầm lẫn, như đá vôi Givet xếp nhầm vào Devon thượng, các trầm tích Cambri xếp chung với các trầm tích Devon hạ trong “loạt” Bồng Sơn v.v

Phạm Đình Long và nnk (1974) phát hiện thêm nhiều hoá thạch giúp cho việc phân chia địa tầng chi tiết và chính xác hơn Tuy nhiên trong phân chia địa tầng cũng còn những bất hợp

lý, ví dụ hệ tầng Bằng Ca tuổi Frasni được vẽ ngang với đá vôi chứa hoá thạch

Stringocephalus tuổi Givet v.v

Các nghiên cứu chuyên đề về sau này là những đóng góp lớn cho sự hiểu biết về một khoảng địa tầng hay một nhóm hóa thạch nào đó, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu trật tự địa tầng Paleozoi trung - thượng trong vùng tiến hành đồng thời với phân tích biến dạng và cấu trúc địa chất Đây là một trong những nhiệm vụ mà NCS đặt ra trong quá trình thực hiện luận án của mình

1.1.2 Về kiến tạo Từ những năm đầu thế kỷ XX các nhà địa chất Pháp đã phát hiện và gọi

các tấm phủ chờm là các mảng địa di Từ năm 1954 tới đây vùng được nghiên cứu có hệ thống hơn, đã khắc họa được những nét cấu trúc địa chất lớn trong vùng Tuy nhiên việc nghiên cứu các yếu tố cấu trúc và vai trò của các chuyển động kiến tạo đối với việc lập lại trật

tự địa tầng còn hạn chế

1.1.3 Về nghiên cứu tướng đá cổ địa lí: Công tác nghiên cứu về tướng đá cổ địa lý ở Việt

Nam nói chung còn rất ít Mới chỉ có một đề tài nghiên cứu cổ sinh - địa tầng và tướng đá - cổ địa lý các thành tạo trầm tích D3 - C1 ở Bắc Việt Nam được thực hiện (Phạm Kim Ngân và nnk, 2001) Trong công trình này các tác giả mới chỉ vạch ra những nét sơ lược về tướng đá - cổ địa

lý trong giai đoạn cuối Devon - đầu Carbon

1.1.4 Về khoáng sản: Trước năm 1945 chủ yếu là người Pháp và Nhật khai thác mangan

trong vùng Sau năm 1945 đặc biệt sau năm 1954 chủ yếu là các công trình tìm kiếm thăm dò mangan ở các diện lộ hẹp và chỉ tập trung nghiên cứu mangan trong đá vôi hệ tầng Tốc Tát Các

mức tầng chứa quặng mangan chưa được quan tâm nghiên cứu

1.2 Đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang

Kế thừa những thành tựu nghiên cứu địa tầng từ trước đến nay, sau khi giải quyết một số vấn đề tồn tại, NCS khái quát đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang như sau:

- Về địa tầng: Các thành tạo trầm tích trong vùng nghiên cứu được chia thành 18 hệ tầng,

theo thứ tự từ dưới lên: Thần Sa (3 ts), Nà Ngần (D1 nn), Mia Lé (D1 ml), Nà Quản (D1-D2e nq),

Bản Cỏng (D2gv bcg), Nà Đắng (D2gv-D3fr nd), Bằng Ca (D3fr bc), Tốc Tát (D3-C1t tt), Lũng

Nậm (C1 ln), Bắc Sơn (C-P2 bs), Đồng Đăng (P3 dd), Bằng Giang (P3-T1 bg), Sông Hiến (T1 sh),

Cao Bằng (N1 cb), trầm tích Pleistocen muộn (aQ13), trầm tích Holocen sớm-giữa (aQ21-2

) và các trầm tích Đệ tứ không phân chia (dpQ, apQ)

- Về magma: Có mặt phức hệ Cao Bằng đặc trưng là sự phân dị từ đá siêu mafic đến

mafic, tuổi Permi muộn - Trias sớm

- Về cấu trúc - kiến tạo: Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy các thể địa chất trong vùng

có mối quan hệ rất phức tạp Các hoạt động uốn nếp và đứt gãy lặp lại nhiều lần, tác động tới hầu hết các đá có mặt trong vùng

Về khoáng sản: Đối với mangan, loại khoáng sản chính trong vùng, có 3 mức tầng chứa

quặng tuổi từ Devon muộn Frasni đến Carbon sớm, Tournais, tương ứng với 3 hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát và Lũng Nậm

Chương 2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

2.1 Phương pháp luận

Việc nghiên cứu và phân chia các thành tạo trầm tích trên một mặt cắt địa chất là xác nhận thành phần thạch học và theo dõi trật tự của các lớp đá, mối quan hệ giữa các lớp đá, các ranh giới nguyên thủy hay ranh giới kiến tạo… làm cơ sở để xây dựng lại trình tự địa tầng qua mặt cắt đó Ở một vùng rộng lớn hơn ứng với một bồn trầm tích cổ hoặc một phần của bồn đó, đòi hỏi phải có nhiều mặt cắt cắt qua toàn bộ diện lộ của các tầng trầm tích làm cơ sở, từ đó có thể đối sánh lập lại trật tự địa tầng của toàn vùng nghiên cứu

Việc nghiên cứu địa tầng trong các mặt cắt địa chất bắt đầu từ đặc điểm thạch học Tiếp theo cần xét đến yếu tố cấu trúc, kiến tạo, màu sắc, tính phân lớp và thế nằm của đá Ngoài ra cần chú ý đến các biến đổi thứ sinh, các hóa thạch chứa trong đá Trong những điều kiện nhất định có thể sử dụng các tầng đánh dấu trong phân chia, đối sánh địa tầng

Các hóa thạch không những phản ánh môi trường sống mà còn dùng để xác định tuổi tương đối cho các tầng đá Vì vậy thu thập và phân tích hóa thạch là khâu quan trọng cho công tác nghiên cứu địa tầng

Trật tự của các thành tạo trầm tích trong một vùng thường bị các chuyển động kiến tạo muộn hơn làm biến đổi Vì thế việc thu thập, phân tích các biểu hiện cấu trúc, biến dạng do hoạt động kiến tạo gây ra rất cần thiết trong nghiên cứu địa tầng

Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý là sự phản ánh điều kiện và môi trường thành tạo đá trong quá khứ địa chất Do vậy sơ đồ tướng đá - cổ địa lý cần được xây dựng trên cơ sở tổng hợp các tài liệu thu thập từ thực địa với các kết quả phân tích xử lý trong phòng

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu địa tầng

- Phương pháp lộ trình thực địa: Đây là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu địa chất

nhằm thu thập các loại tài liệu thực tế

- Phương pháp đo vẽ mặt cắt địa chất chi tiết: Nhằm thể hiện cấu trúc địa chất và thành

phần thạch học chi tiết theo các tuyến mặt cắt

- Phương pháp đo xạ mặt cắt: Tiến hành cùng với đo vẽ mặt cắt chi tiết nhằm ghi nhận

cường độ phóng xạ (μR/h) phản ánh đặc tính của mỗi loại đá và quan hệ giữa chúng

- Phương pháp gia công và phân tích cổ sinh: Nhằm xác định hóa thạch và định tuổi

tương đối cho các phân vị địa tầng

- Phương pháp phân tích hoá học: Nhằm xác định hàm lượng các

nguyên tố hoá học trong đá, phụ trợ cho việc phân chia địa tầng

- Phương pháp đo tham số vật lý của đá: Tiến hành đo trong phòng trên mẫu đá được lấy

nhằm xác định các tham số địa vật lý mật độ (: g/cm3), độ từ cảm (:10-6CGS), độ từ dư (Jn:10-6CGS), bức xạ tổng (In:ppm) của đá, phụ trợ cho việc phân chia địa tầng

- Phương pháp phân tích lát mỏng: Nhằm xác định tên, cấu tạo, kiến trúc, đặc điểm biến

đổi, thành phần (%) các khoáng vật của đá

2.2.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu về cấu trúc - kiến tạo

- Phương pháp nghiên cứu ngoài trời: Nhằm nhận biết các biểu hiện của biến dạng dẻo,

dòn, các thế hệ phân phiến, uốn nếp làm cơ sở để luận giải quan hệ của các lớp đá

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp này được tiến hành trên cơ sở tổng

hợp phân tích đặc điểm biến dạng, quan hệ chồng lấn giữa các yếu tố biến dạng để vẽ bản đồ địa chất và khôi phục trật tự các thành tạo trầm tích của vùng

2.2.3 Nhóm các phương pháp nghiên cứu tướng đá - cổ địa lý

- Phương pháp lộ trình thực địa: Tiến hành thu thập, mô tả mẫu ngoài thực địa nhằm phân

tích và xử lý thông tin về môi trường cổ

- Phương pháp phân tích tướng đá Tiến hành ngoài thực địa và trong phòng

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Biểu diễn các thông tin cổ địa lý - tướng đá lên

bản đồ nền (ranh giới giữa các tướng trầm tích, ranh giới vùng xâm thực và vùng trầm tích, hướng vận chuyển trầm tích v.v )

Chương 3 Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp và ảnh hưởng của chúng tới trật tự địa tầng

Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang

3.1 Đặc điểm đứt gãy, uốn nêp

3.1.1 Đặc điểm đứt gãy

Các đứt gãy trong vùng phát triển mạnh làm phá hủy nhiều thành tạo địa chất trong vùng chúng phát triển chủ yếu ở 3 thế hệ chính

Theo đặc điểm động học, các đứt gãy trong vùng có thể chia ra:

- Đứt gãy chờm nghịch: phổ biến trong vùng, không theo một phương nhất định Chúng

phá hủy cắt xén nhiều lớp hoặc các tập đá trong vùng Các đứt gãy có chờm nghịch có phương chủ yếu từ tây bắc chuyển sang đông nam gồm các đứt gãy Bằng Ca - Hạ Lang, Nà Quản - Kim Loan - Quảng Uyên - Trà Lĩnh, Bản Gốc - Thông Huề - Nà Giốc, Trùng Khánh - Nộc Cu

- Các đứt gãy thuận trượt bằng trái: Gồm đứt gãy Sông Bắc Võng và đứt gãy Sông Quây

Sơn, có mặt trượt nghiêng về hướng tây nam

- Các số đứt gãy trượt bằng trái và phải: Đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên là đứt gãy lớn và

là đứt gãy có 2 pha trượt bằng trái và phải phát triển chủ yếu theo phương TB - ĐN và một số đứt gãy trượt bằng phải phương á kinh tuyến như đứt gãy Trà Lĩnh - Mã Phục và đứt gãy trượt bằng phải Phúc Sen - Quảng Uyên

3.1.2 Đặc điểm uốn nếp

Vùng nghiên cứu trải qua nhiều lần bị uốn nếp Kết quả là đã hình thành các nếp uốn từ đơn giản đến phức tạp do có sự chồng chéo của các pha Phần lớn các đứt gẫy và nếp uốn kể

trên liên quan đến 2 pha tạo núi chính là Indosini và Hymalaya Các dạng nếp uốn chủ yếu trong vùng gồm:

- Các nếp uốn đảo: Phát triển khá phổ biến trong vùng, trong diện phân bố của các trầm

tích Paleozoi trung - thượng và các trầm tích trẻ hơn Chúng thường có góc vòm hẹp <90o,mặt trục có cùng phương cắm với 2 cánh

- Các nếp uốn tương tự hoặc dạng vòm: Thường được bảo tồn tốt và dễ nhận biết Các

nếp uốn tương tự thường là các nếp uốn đảo hoặc nằm, có mặt trục từ thẳng đứng tới nghiêng

Sự có mặt của chúng khiến cho tật tự các lớp đá trong vùng bị đảo lộn Các nếp uốn dạng vòm thường phát triển chủ yếu theo phương á kinh tuyến, có vòm rộng cánh thoải, mặt trục gần thẳng đứng Trong vùng thể hiện 5 thế hệ uốn nếp:

Các nếp uốn thế hệ 1 chỉ phát triển trong đá hệ tầng Thần Sa, có thể có tuổi tương đối

trước Devon

Các nếp uốn thế hệ 2 là các nếp uốn đảo, phát triển khá mạnh trong toàn vùng Các nếp

uốn có mặt cả trong các đá có tuổi Trias sớm, chứng tỏ tuổi của chúng muộn hơn Trias sớm Chúng thường có góc vòm hẹp <90o

,mặt trục có cùng phương cắm với 2 cánh

Các nếp uốn thế hệ 3 chúng thường được bảo tồn tốt và dễ nhận biết và thuộc kiểu nếp

uốn tương tự là các nếp uốn đảo hoặc nằm với góc liên cánh <90o

hoặc nếp uốn dạng vòm có góc liên cánh >90o Mặt trục từ thẳng đứng tới nghiêng Các nếp uốn đảo thế hệ 3 làm cho các lớp đá trong vùng bị đảo lộn Các nếp uốn này chỉ gặp phát triển trong đá có tuổi trước Neogen nên có lẽ có tuổi sớm hơn Kainozoi

Các nếp uốn thế hệ 4 phát triển chủ yếu theo phương á kinh tuyến, có mở vòm rộng cánh

thoải, mặt trục gần thẳng đứng

Các nếp uốn thế hệ 5 là các nếp uốn có vòm rộng, cánh tương đối thoải, mặt trục thẳng

đứng kéo dài theo phương đông bắc - tây nam

3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố đứt gãy, uốn nếp đối với trật tự sắp xếp của các thành tạo trầm tích

3.2.1 Ảnh hưởng của các đứt gãy và uốn nếp

Các đứt gãy chờm nghịch trong vùng nghiên cứu rất phát triển Chúng cắt qua nhiều tầng trầm tích và làm biến mất nhiều khối lượng địa tầng, làm trật tự nguyên thuỷ của các tầng đá

bị xáo trộn, xê dịch Hướng dịch chuyển tương đối của các đứt gãy này được thể hiện bởi sự

có mặt của hàng loạt dấu hiệu động lực cỡ vừa và nhỏ như các cấu tạo đường căng kéo, các dải trượt căng dãn không cân xứng, các ban tinh cà nát có cánh v.v

Sự thành tạo phổ biến của các nếp uốn đi cùng các hệ thống đứt gãy nghịch/chờm nghịch

đã làm cho bề dày biểu kiến của các tầng đá trong nhiều trường hợp tăng lên đáng kể so với

bề dày thực của chúng

3.2.2 Khôi phục trật tự địa tầng trên cơ sở phân tích đặc cấu trúc tại một số mặt cắt địa chất

Các đứt gãy địa chất tiến triển cho đến nay đã làm mất đi tính liên tục của nhiều tầng đá ở các mặt cắt địa chất, làm thay đổi trình tự địa tầng, hoặc làm gia tăng bề dày biểu kiến của các tầng đá trầm tích Dưới đây là một số ví dụ điển hình đã được nghiên cứu

Ở mặt cắt Nộc Cu, ngăn cách giữa hai loại đá vôi phân lớp dày xám sáng hạt mịn của hệ tầng Bản Cỏng (D2gv bcg) và tập đá vôi phân dải màu xám đen của hệ tầng Tốc Tát (D3-C1t

tt) là một đới minolit dày khoảng 1m Đứt gãy ở mặt cắt này đã làm mất đi khối lượng địa

tầng từ cuối Givet đến hết Frasni

Tại mặt cắt đèo Kênh Khòng, một đứt gãy chờm nghịch đã chuyển dịch đá vôi dạng khối xám trắng của hệ tầng Bản Cỏng (D2gv bcg) lên ngang mức đá vôi phân dải của hệ tầng Tốc

Tát (D3-C1t tt) Dọc đứt gãy này có một đới dăm kết kiến tạo dày khoảng 15m

Ở ngầm Sác Hạ một đứt gãy với biểu hiện là đới dăm kết kiến tạo dày khoảng 40m cũng tạo nên một sự chuyển dịch tương tự đối với đá vôi của 2 hệ tầng Bản Cỏng và Tốc Tát Tại mặt cắt Bản Thầng - Bản Cra, một đứt gãy đã làm mất đi một khối lượng của tầng đá vôi phân lớp dày đến dạng khối của hệ tầng Bản Cỏng (D2gvbcg)

Sử dụng các dấu hiệu nhận biết đứt gãy, cụ thể là các biểu hiện của minolit và dăm kết kiến tạo, cho phép xắp xếp lại các tầng đá theo trật tự địa tầng nguyên thủy của chúng Điều này cũng giúp phát hiện những khối lượng địa tầng bị thiếu hụt trong mặt cắt và đối sánh các tập đá, các hệ tầng ở những mặt cắt khác nhau

Tại điểm khảo sát TK.345 đã phát hiện thế nằm đảo: đá phiến chứa hóa thạch Euryspirifer

sp thuộc hệ tầng Mia Lé (D1ml) nằm trên đá vôi chứa Amphipora loại nhỏ của hệ tầng Nà

Quản (D1-D2e nq)

Ở vùng Nộc Cu đá của hệ tầng Lũng Nậm bị uốn nếp đảo lặp lại nhiều lần, làm tăng chiều dày của phân vị này một cách đáng kể Nhờ nhận định đúng tính chất của uốn nếp đảo, bề dày

đá vôi tập 2 của hệ tầng Lũng Nậm được xác định chỉ còn khoảng 200m (so với khoảng 600m

- bề dày biểu kiến trên mặt cắt)

Chương 4 Địa tầng Paleozoi trung - thượng và đặc điểm tướng đá - cổ địa lý trong kỷ

Devon

4.1 Xây dựng sơ đồ địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang

Cho đến nay, nhiều phương án phân chia địa tầng Devon - Permi đã được đưa ra đối với vùng Hạ Lang (Bourret R 1922; Đovjikov A.E và nnk 1965; Phạm Đình Long và nnk 1974; Tống Duy Thanh và nnk, 1986, 2005; v.v ) và nhiều phân vị địa tầng đã được xác lập Tuy nhiên, bằng thực tế nghiên cứu địa tầng kết hợp phân tích đặc điểm biến dạng và cấu trúc - kiến tạo của vùng, qua rà soát lại các phân vị địa tầng có trong vùng, đối sánh với tài liệu địa tầng lân cận và ở Nam Trung Quốc, NCS đã khôi phục 2 hệ tầng (Nà Ngần và Bản Cỏng), xác

lập mới một hệ tầng (Nà Đắng) và đề xuất sơ đồ địa tầng Paleozoi trung - thượng có những

Bảng 4.1 Sơ đồ phân chia

và liên hệ địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang Sông Cầu gồm 2 hệ

tầng Nà Ngần và Mia Lé;

loạt Bản Páp gồm 3 hệ

tầng Nà Quản, Bản Cỏng

và Nà Đắng; loạt Trùng Khánh gồm 3 hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát và Lũng Nậm So với Sơ đồ

địa tầng gần đây nhất của Tong Dzuy Thanh et all (2006), trong sơ đồ này sử dụng loạt Bản Páp, gồm 3 hệ tầng - Nà Quản, Bản Cỏng và Nà Đắng, chứ dùng hệ tầng Bản Páp, còn trong loạt Sông Cầu có 2 hệ tầng là Nà Ngần và Mia Lé - thay vì 3 hệ tầng Si Ka và Bắc Bun

4.2 Các phức hệ hóa thạch và đới cổ sinh tuổi Devon - Permi phát hiện trong vùng Hạ Lang

Trong quá trình nghiên cứu địa tầng vùng Hạ Lang, NCS đã thu thập hóa thạch của nhiều nhóm sinh vật, đã gửi phân tích tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Về mặt sinh địa tầng, các hóa thạch của vùng Hạ Lang được xếp trong các phức hệ hóa thạch hoặc các đới cổ sinh sau đây:

4.2.1 Phức hệ Howittia wangi và cá cổ, gồm Howittia wangi (Tay cuộn); và các di tích cá cổ

chưa xác định, phân bố trong Devon hạ, Lochkov (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Nà Ngần -

D1nn)

4.2.2 Phức hệ Euryspirifer tonkinensis, gồm Euryspirifer tonkinensis, Schellwienella lantenoisi (Tay cuộn); Favosites alpinus, F.hidensiformis (San hô vách đáy)… phân bố trong

Devon hạ, Praga (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Mia Lé - D1 ml)

4.2.3 Phức hệ Parastriatopora champungensis, gồm Parastriatopora champungensis, (San

hô vách đáy); Atrypa auriculata (Tay cuộn)… phân bố trong khoảng Devon hạ, Emsi tới

Devon trung, Eifel (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Nà Quản - D1-D2e nq)

4.2.4 Phức hệ Stringocephalus burtini, gồm Stringocephalus burtini (Tay cuộn), Crassialveolites crassus (San hô vách đáy); Actinostroma devonense (Lỗ tầng)… phân bố

trong Devon trung, Givet (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Bản Cỏng - D2gv bcg)

4.2.5 Phức hệ Caliapora battessbyi - Amphipora patokensis, gồm Caliapora battessbyi (San

hô vách đáy); Amphipora patokensis, A ramosa, (Lỗ tầng); Nanicella uralica (Trùng lỗ);

phân bố trong khoảng Devon trung, Givet - Devon thượng, Frasni (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Nà Đắng - D2gv-D3fr nd)

4.2.6 Phức hệ Homoctenus kikiensis, gồm Homoctenus kikiensis; Styliolina sp (Vỏ nón); Desquamatia zonataeformis (Tay cuộn) phân bố trong Devon thượng, Frasni (Phức hệ này

gặp trong hệ tầng Bằng Ca - D3fr bc)

4.2.7 Đới hassi (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis hassi phân bố trong Devon

thượng, Frasni (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.8 Đới rhenana (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis rhenana phân bố trong

Devon thượng, Frasni (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.9 Đới triangularis (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis triangularis, phân bố

trong Devon thượng, Famen (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.10 Đới rhomboidea (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis rhomboidea, phân bố

trong Devon thượng, Famen (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.11 Đới marginifera (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis marginifera, phân bố

trong Devon thượng, Famen (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.12 Phức hệ sigmoidalis, gracilis và gonioclymeniae (Răng nón) là phức hệ gồm những

loài Răng nón phân bố trong Devon thượng, Famen, phần cao nhất (Phức hệ này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.13 Đới Eoendothyra communis - Quasiendothyra kobeitusana (Trùng lỗ), phân bố trong

Devon thượng, Famen, phần cao nhất (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D3 - C1 tt)

4.2.14 Đới Chernyshinella - Palaeospiroplectammina phân bố trong Carbon hạ, Tournais hạ

- trung (Đới này nằm trong hệ tầng Lũng Nậm - C1 ln)

4.2.15 Đới Spinoendothyra - Paraendothyra phân bố trong Carbon hạ, Tournais thượng (Đới

này nằm trong hệ tầng Lũng Nậm - C1 ln)

4.2.16 Đới Archaediscus có tuổi phân bố trong Carbon hạ, Vise trung-thượng (Đới này nằm

trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2 bs)

4.2.17 Đới Millerella - Eostaffella phân bố trong Carbon hạ, Serpukhovi và một phần của

Carbon thượng, Baskiri (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2 bs)

4.2.18 Đới Profusulinella - Palaeoreichelina phân bố trong Carbon thượng, Baskiri thượng -

Moscovi hạ (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2bs)

4.2.19 Đới Fusulinella - Fusulina phân bố trong Carbon thượng Moscovi thượng (Đới này

nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2 bs)

4.2.20 Đới Schwagerina phân bố trong Permi hạ, Asseli, gặp ở hầu hết các khối núi đá vôi

Paleozoi thượng ở bán đảo Đông Dương (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2 bs) 4.2.21 Đới Robustoschwagerina phân bố trong Permi hạ, Asseli thượng và Sakmari (Đới này

4.2.24 Đới Neoschwagerina phân bố trong Permi trung, Wordi và một phần Capitan (Đới

này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P2 bs)

4.2.25 Đới Lepidolina - Yabeina phân bố trong Permi trung, Capitan (Đới này nằm trong hệ

lỗ - Nguyễn Văn Liêm (1985) và Đoàn Nhật Trưởng (in press)

4.3 Các phân vị địa tầngPaleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang

GIỚI PALEOZOI

HỆ DEVON, THỐNG HẠ Loạt Sông Cầu [Trần Văn Trị và nnk., 1964] gồm 3 hệ tầng là Si Ka (D1 sk), Bắc Bun (D1

bb) và Mia Lé (D1 ml) ở đới Sông Hiến, hoặc 2 hệ tầng là Nà Ngần (D1 nn) và Mia Lé (D1 ml)

- vùng Hạ Lang Đặc điểm chung của loạt gồm chủ yếu các trầm tích lục nguyên, từ tướng ven bờ, vũng vịnh chuyển sang trầm tích biển nông Hợp phần carbonat xen kẽ với trầm tích lục nguyên trong phần cao của hệ tầng Mia Lé

- Hệ tầng Nà Ngần (D1 nn) [Phạm Đình Long và nnk., 1974] có mặt cắt chuẩn tại bản Nà

Ngần Nằm bất chỉnh hợp góc trên đá phiến hệ tầng Thần Sa (ε2-3 ts) là tầng cuội kết cơ sở của

hệ tầng Nà Ngần Hệ tầng chủ yếu gồm các trầm tích lục nguyên, có màu tím gụ đặc trưng, xen ít màu loang lổ Cát kết chứa cuội, sạn, chỉ gặp ở phần thấp nhất của hệ tầng Cát kết hạt nhỏ đến vừa, bột kết hạt lớn bị ép gặp phổ biến trong phần giữa của hệ tầng Sét bột kết, sét kết, đá phiến sét sericit - chlorit, sét kết chứa vôi bị biến chất yếu, cấu tạo phân phiến, gặp ở phần cao của hệ tầng Hệ tầng dày 150-240m

Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 15-20; không có từ tính; mật độ 2,50; phóng xạ tổng 21

Do bề dầy trầm tích không lớn, lại không phân tách được thành 2 hệ tầng Si Ka và Bắc Bun như ở đới Sông Hiến, nên NCS sử dụng lại tên gọi Nà Ngần như quan niệm ban đầu của Phạm Đình Long (1974)

Hệ tầng chứa Howittia wangi, Howittia sp (Tay cuộn) và một số di tích cá cổ, chưa xác

định Hệ tầng được xếp vào Devon hạ, bậc Lochkov, có quan hệ chuyển tiếp lên hệ tầng Mia

Lé

- Hệ tầng Mia Lé (D1ml) [Deprat J 1915] có mặt cắt chuẩn Lũng

Cú - Ma Lé, huyện Đồng Văn, Hà Giang Hệ tầng có thành phần chủ yếu đá phiến sét, sét bột kết, bột kết, cát kết xen ít đá vôi sét silic, đá phiến sét sericit - chlorit, xen ít lớp mỏng và thấu kính đá vôi vi hạt, đá vôi sét, đá sét vôi Bề dày của hệ tầng 120-250m

Các trầm tích lục nguyên phân bố đều trong hệ tầng, riêng hợp phần carbonat chỉ có từ phần giữa hệ tầng trở lên Các loại đá vôi, vôi sét silic có kiến trúc vi hạt và hạt nhỏ, phân lớp trung bình, cấu tạo định hướng

Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 6-22; không từ tính, mật độ 2,77; độ phóng xạ đạt 19

2,16-Hệ tầng chứa phong phú hoá thạch: Euryspirifer tonkinensis, Dicoelostrophia puntlata, D

Multistriata (Tay cuộn) và Favosites alpinus, F hidensiformis (San hô vách đáy), được xếp vào

Devon hạ, bậc Praga

Hệ tầng có quan hệ chỉnh hợp giữa các hệ tầng Nà Ngần và Nà Quản

HỆ DEVON, THỐNG HẠ - THƯỢNG Loạt Bản Páp [Nguyễn Xuân Bao và nnk., 1970] Loạt được chuyển cấp từ hệ tầng cùng

tên “Hệ tầng Bản Páp” có mặt cắt chuẩn Thượng nguồn sông Mua, huyện Phù Yên, Sơn La, phân bố khá rộng Bắc Bộ Trong vùng nghiên cứu, loạt Bản Páp gồm các hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq), Bản Cỏng (D2gv bcg) và Nà Đắng (D2gv-D3fr nd) Đặc điểm chung của loạt gồm

chủ yếu các trầm tích carbonat - đá vôi màu xám, xám sẫm với các hợp phần lục nguyên, sét

và silic khác nhau

HỆ DEVON, THỐNG HẠ - TRUNG

- Hệ tầng Nà Quản (D1-2 enq) [Dương Xuân Hảo 1968, Phạm Đình Long 1974] với mặt

cắt chuẩn là Nà Quản - Bằng Ca - Bản Thoang tại vùng Hạ Lang, Cao Bằng Hệ tầng gồm chủ yếu trầm tích carbonat (đá vôi, vôi sét, vôi silic), xen những lớp trầm tích silic, phổ biến ở Đông Bắc Bộ Tại mặt cắt chuẩn hệ tầng gồm các loại đá vôi màu xám sẫm, phân lớp từ mỏng đến dày, chứa hợp phần silic ở các mức độ khác nhau Hệ tầng dày 320m

Hệ tầng chứa phong phú hoá thạch: Favosites stellaris, F Goldfussi, F Robustus,

Squameofavosites alveosquamatus, Thamnopora kolodaensis, Parastriatopora champungensis, Spongophyllum halisitoides (San hô); Viriatellina dalejensis, V Irregularis, Nowakia aff Cancellata (Vỏ nón); Atrypa aff Auriculata, Stropheodonta pattei (Tay cuộn), được xếp vào

Devon hạ, Emsi - Devon trung, Eifel

Hệ tầng nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Mia Lé và chuyển tiếp lên hệ tầng Bản Cỏng

HỆ DEVON, THỐNG TRUNG

- Hệ tầng Bản Cỏng (D2gv bcg) [Vaxilevskaia E D trong Đovjikov A E và nnk, 1965]

được xác lập để mô tả tầng đá vôi xám trắng phân lớp dày đến dạng khối ở vùng Hạ Lang