bài giảng bồn trầm tích chương 1 nguyên lý cơ bản về phân tích bồn trầm tích

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối quan hệ với bối cảnh kiến tạo 1.. Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối quan hệ với bối cảnh kiến tạo Ph ơng pháp xác định kiểu bồn trũng trong

Nguyªn lý c¬ b¶n vÒ ph©n tÝch bån trÇm tÝch

GS TrÇn Nghi

§¹i häc Khoa häc Tù nhiªn

§¹i häc Quèc gia Hµ Néi

§¹i häc Quèc gia Hµ Néi

Tr êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn

***

Kh¸i qu¸t vÒ bån trÇm tÝch

Bèi c¶nh kiÕn t¹o

Mèi quan hÖ gi÷a trÇm tÝch vµ kiÕn t¹o

T íng trÇm tÝch

Th¹ch häc

M«i tr êng trÇm tÝch

Kiến tạo mảng và quá trình

trầm tích

1 Khái niệm chung

2 Khái niệm về rìa lục địa

3 Chu kỳ kiến tạo Wilson

4 Các bồn trầm tích thuộc bối cảnh tách giãn phân kỳ

5 Các bồn trầm tích thuộc bối cảnh rìa tích cực hội tụ

6 Các bồn trầm tích thuộc bối cảnh xô húc tạo đới khâu

Kiến tạo mảng và quá trình

trầm tích

Một chu kỳ kiến tạo Wilson đơn giản

KiÕn t¹o m¶ng vµ qu¸ tr×nh

trÇm tÝch

Ranh giíi m¶ng vµ néi m¶ng

Khái niệm chung

1 Ronov và Yaroshevsky (1969) đã chia toàn bộ khối l ợng trầm tích (654 x 106km3) ra các bối canh khác nhau nh sau:

Khái niệm rìa lục địa

Rìa lục địa là một bộ phận của

vỏ Trái Đất, ở đó có sự tiếp giáp

giữa vỏ lục địa và vỏ đại d ơng.

- Rìa thụ động (kiểu Đại Tây D

ơng) đặc tr ng cho chuyển động

phân kỳ của các mảng.

- Rìa lục địa tích cực (kiểu Thái

Bình D ơng) đặc tr ng cho chuyển

động hội tụ của các mảng

- Rìa chuyển dạng khi ở đó có

sự chuyển động t ơng đối của 2

mảng với nhau theo ph ơng nằm

ngang.

Chu kỳ kiến tạo Wilson

1 Định nghĩa: Là chu kỳ mở hay đóng đáy đại d ơng do sự hút chìm của

vỏ đại d ơng và sự xô húc vào các khối lục địa dày hay các cung đảo macma (J Tuzo Wilson)

2 Các giai đoạn phát triển

Chu kú kiÕn t¹o Wilson

1 Rift nội lục

thụ động hiện đại

(kiểu Đại Tây D

Mối quan hệ giữa môi tr ờng trầm

tích và bối cảnh kiến tạo

Bối cảnh kiến tạo Các đơn vị địa mạo -

Trụ bồi kết đảo tr ớc cung, bể tr ớc cung

Trầm tích bị biến dạng, biến chất và ophiolit

Cung đảo (arc)

Đảo cung, các khối cung

Thềm, s ờn lục địa, vụn núi lửa, đá xâm nhập sâu bị phân dị

Các biển ven rìa nông

đến sâu hoặc biển giữa cung

Thềm, s ờn lục địa

Trầm tích biến dạng, biến chất, ophiolit, aluvi, delta, thềm,

s ờn và bồn trũng đại

d ơng

Cung Các dãy núi do phun

trào trên lục địa tạo nên

Phun trào vụn núi lửa, aluvi, xâm nhập sâu

Aluvi, hồ và biển ven

bờ

Bối cảnh kiến tạo Các đơn vị địa mạo -

kiến tạo

T ớng và môi tr ờng trầm tích

Đụng độ lục địa - lục

địa (collision) (kiểu Hymalaya)

Đới khâu, các dãy núi

và bồn trũng giữa núi

Bồn trũng đại d ơng tàn d

Aluvi, hồ Delta, fans (châu thổ) ngầm, biển nông

Rift nội lục tích cực Bồn trũng do đứt gãy

Bồn trũng nội lực

Aluvi, hồ, vụn nũi lửa Aluvi, biển ven bờ Rift giữa các lục địa,

Đồng bằng ven biển, thềm, s ờn lục địa và các khối nâng

Thềm, s ờn, bồn trũng biển sâu

Bazan, đá mạch, gabro Aluvi, thềm, s ờn

Đứt gãy chuyển dạng Lục địa

Đại d ơng

Bồn pull - apart và nén

ép Bồn do đới đứt gãy tạo

ra

Aluvi, hồ, vụn núi lửa Biển khơi, turbidit, vụn núi lửa

Aluvi, ven biển Biển sâu, turbidit

Các bồn trầm tích thuộc bối

cảnh rìa tích cực hội tụ

1 Máng sâu đại d ơng (Trench)

2 Các phức hệ hút chìm (cung đảo bồi kết)

3 Bồn tr ớc cung (Fore arc)

4 Cung đảo núi lửa

5 Bồn sau cung (Back arc)

6 Bồn liên quan đến đứt gãy chuyển dạng

1 2 1

2 2

Bồn trũng ở rìa lục địa tích cực

(Theo Dr Andrew D Baillie, 1983 và

Pettijohn, 1979)

Các bồn trầm tích thuộc bối

cảnh rìa tích cực hội tụ

b B å n g i ÷ a c u n g n ó i l ö a v µ l ô c ® Þ a

a B å n g i ÷ a l ô c ® Þ a v µ l ô c ® Þ a

c B å n g i ÷ a c u n g n ó i l ö a v µ c u n g n ó i l ö a

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

1 Ph ơng pháp xác định

nguồn gốc khoáng vật vụn

của cát kết. (Dickinson, 1979)

Hàm l ợng thạch anh tổng (Q = Qm + Qp)

Qm: Thạch anh đơn tinh thể (thạch anh magma)

Qp: Thạch anh đa tinh thể (Qp = quaczit + thạch anh

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

2 Ph ơng pháp xác định kiểu bồn trũng trong mối quan hệ với vùng xâm thực

(Tran Nghi, 2001)

Qm- Thạch anh magma (đơn tinh thể)

F- Fenspat, F = Pa + Pt + K

Pa- Plagiocla axit

Pt- Plagiocla trung tính và mafic

K- Fenspat kali

L- Mảnh đá: L = Lv + Ls + Lm Lv- Mảnh đá phun trào

Ls- Mảnh đá trầm tích Lm- Mảnh đá biến chất

Ba biểu đồ tam giác biểu diễn mối quan hệ gi a QmFL, KPa, Pt và Lv Lm Ls ữ

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Ph ơng pháp xác định kiểu bồn trũng trong mối quan hệ với vùng xâm thực (Trần Nghi, 2001)

1 Bối cảnh phân kỳ mảng

Miền xâm thực: miền xâm thực cung cấp vật liệu cho

bồn trầm tích là các đai tạo núi cổ nằm ở hai phía rift Các vật liệu chủ yếu là vụn cơ học kiểu thành hệ molat, là s n phẩm ả của phá huỷ kiến tạo và phong hoá vật lý Trầm tích sét đóng vai trò thứ yếu, do quá trnh phong hoá hoá học x y ra còn yếu ả Trầm tích cacbonat hầu nh vắng mặt.

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Các đá mẹ tham gia vào việc cung cấp hạt vụn của cát kết bao gồm

Đá biến chất: Đá phiến thạch anh - xerixit, thạch anh - mica, quaczit, đá phiến philit,

đá hoa, amfibolit Sản phẩm phong hoá có mặt trong cát kết sẽ là:

Mảnh đá quaczit Mảnh đá thạch anh - mica

Lm Mảnh đá thạch anh - xerixit

Mảnh đá phiến philit Mảnh đá hoa

Mảnh đá phiến amfibolit

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Các đá mẹ tham gia vào việc cung cấp hạt vụn của cát kết bao gồm

Đá magma: granit, granodiorit, diorit thạch anh, diorit v.v

Sản phẩm có mặt trong cát kết

Qm Thạch anh đơn tinh thể

P Plagiocla axit (Pa); Plagiocla trung tính (Pt)

K Fenspat kali (Octocla và Microclin)

Biotit Muscovit Hoblen

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Các đá mẹ tham gia vào việc cung cấp hạt vụn của cát kết bao gồm

Đá phun trào và nhóm đá núi lửa: riolit, andezit, đaxit, bazan và tuf, tufit, tufogen

+

+ +

+

2

2 3

3

1

M i ề n x â m t h ự c ( V ỏ l ụ c đ ị a ) B ồ n t r ầ m t í c h( R i f t n ộ i l ụ c ) M i ề n x â m t h ự c( v ỏ l ụ c đ ị a )

4 3 2 1

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Quan hệ giữa miền

xâm thực và lắng

đọng của bồn rift nội

lục (Trần Nghi, 2002)

Rift nội lục đ ợc biểu thị các t ớng trầm tích sau:

-T ớng trầm tích vụn aluvi -T ớng nón quạt aluvi (aluvial fans) -T ớng bãi bồi sông

-T ớng hồ nội lục (do kiến tạo) -T ớng hồ móng ngựa

-T ớng cát ven biển -T ớng cát - bột biển nông

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

2 Các bồn liên quan đến ranh giới chuyển dạng

Quá trình tiến hoá bồn trũng sông Hồng và bồn trũng Cửu Long xảy ra theo 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Căng giãn - kéo tách do tr ợt bằng Phá vỡ vỏ lục

địa tạo bồn ven rìa dạng ô van á đối xứng, trầm tích lấp đầy có nguồn gốc từ đá granitoit của móng và đá phun trào t ơng ứng ví

dụ bể Cửu Long hoặc từ vùng nâng của vỏ lục địa với các thành tạo đa sinh: biến chất cổ, magma granitoit và trầm tích lục nguyên, cacbonat v.v (bể sông Hồng) Giai đoạn này ứng với Oligocen

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Giai đoạn 2: Sau rift Biển Đông các bồn Cửu Long và sông Hồng bị nén ép sụt lún Diện tích bồn mở rộng, vật liệu trầm tích chủ yếu là từ các vùng nâng của vỏ lục địa cách xa bồn trũng do hệ thống sông lớn nh sông Mê Kông và sông Hồng mang tới.

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

3 Bồn nội mảng đại d ơng

Thành tạo các t ớng turbidit biển sâu, các quạt ngầm bùn - cát và các lòng sông cổ

Hàm l ợng thạch anh không có hoặc không đáng kể Plagiocla và mảnh đá núi lửa khá cao có thể liên quan tới các đảo và quần đảo bazan và các đá tuf cung cấp vật liệu

Ng ợc lại có khi gặp thạch anh và fenspat nhiều song mảnh đá lại rất

ít là liên quan đến bào mòn các rìa lục địa rồi chuyển tới bằng các dòng

turbidit

Khoáng vật sét chủ yếu là smectit và sét hỗn hợp cộng sinh với zeolit và thuỷ tinh núi lửa

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

4 Bồn nội mảng ở rìa lục địa thụ động

B- Bắt đầu tách giãn, tạo rift và sống núi đại d ơng, biển hẹp C- Đáy đại d ơng tiếp tục tách giãn, rift bị chôn vùi d ới trầm tích rìa lục địa

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

4 Bồn nội mảng ở rìa lục địa thụ động

Sơ đồ mặt cắt ngang rìa lục địa Đại Tây D ơng từ Hoa Kỳ qua phía nam

New Jersey Trầm tích MZ và KZ phủ trên móng là 1 đới trũng của thềm

lục địa tạo rift bị vỏ đại d ơng đè lên

(Theo Grow et al, 1979)

5 Bồn nội mảng tr ớc lục địa (Foreland)

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Các bồn trũng phát triển tại các rìa đại lục có các đai tạo núi do biến dạng các ranh giới nội mảng Các bồn này đ ợc lấp đầy bằng các trầm tích vụn cơ học có nguồn gốc từ các dãy núi cổ lục địa

Sự sụt lún tạo bồn tr ớc lục địa (Foreland) là do cơ chế đẳng tĩnh nghĩa là sự sụt lún trọng lực th ờng xảy ra bên cạnh các dãy núi lớn

Mặt cắt trầm tích từ d ới lên trên th ờng có thành phần nh sau: cát kết acko, rồi đến cát kết thạch anh và trên cùng là cát kết litic

Đ ạ i t ạ o n ú i M á n g f l i s h B ồ n n ô n g t h i ế uh ụ t t r ầ m t í c h C B NB ờ ( P l a t f o r m )C B N n ề n Đ ớ i b i ể n v e n b ờ( s h o r e l i n e )

M i ề n n ề n ổ n đ ị n h

B ồ n t r ớ c l ụ c đ ị a ( f o r e l a n d )

L ụ c đ ị a B ắ c M ỹ

Đ a i t ạ o

n ú i

N ề n ổ n đ ị n h ( C r a t o n i c p l a t s f o i m )

đến đai tạo núi và cung đảo Klamath - bắc Sierran

(Theo Poole và Sandberg, 1977)

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

2 Bối cảnh hội tụ mảng

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Phức hệ hút chìm tuổi Miocen đảo Nias (Indonesia)

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Qm > F

P > K

Ls > Lm > Lv

Bồn máng sâu đại d ơng (trench) nh Tonga, Marian:

a) Phía trụ bồi kết: tiêu biểu là sụt lở s ờn (slump) và turbidit

2 Bồn có đới hút chìm đại d ơng - đại d ơng xa đại lục

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

3 Bồn ở miền hội tụ đại d ơng - lục địa có hai mô hình:

-Có cung đảo và biển rìa (bồn sau cung) nằm giữa cung đảo và lục địa

(kiểu Nhật Bản)

-Cung magma nằm trên lục địa (kiểu Andơ) tr ờng hợp này trụ bồi kết

và bồn tr ớc cung nằm trên đất liền và trở thành một bộ phận của đại

P > K

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

Bồn tr ớc cung:

a) Phía cung đảo: Qm > F > L

P > K

Lv > Lm > Ls b) Phía trụ bồi kết: Qm > F > L

P > K

Lv < Lm < Ls

Bồn máng sâu đại d ơng (trench)

a) Phía trụ bồi kết:

Trầm tích sụt lở (slump) Trầm tích turbidit biển sâu

Qm > F > L

P > K

Lv < Lm < Ls b) Phía vỏ đại d ơng:

Trầm tích turbidit đồng bằng biển thẳm

Qm < F < L

P > K

Lv > Ls > Lm

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

động

Kiểu bồn Bờ trái Bờ phải Bờ trái Bờ phải Bờ trái Bờ phải

Rift nội lục (đối xứng)

Vỏ lục địa đã cố kết

T ớng c át bột biển nông

T ớng sét biển nông

Phân kỳ (thụ

động)

Rift ven rìa (bất

đối xứng)

địa

t ớng vụn cơ học lục nguyên

- T ớng

s é t vôi thề m và

s ờn lục

địa

Nhóm

t ớng bùn sinh vậ t

đáy đại

d ơng

Sau cung (backare )

Cung

đảo núi lửa

- Vũng vịnh

- Chuyể n tiếp

- Aluvi

- Vũng vịnh

- Chuyển tiếp

Tr ớc cung (foreare)

Đảo bồi kết

Cung

đảo núi lửa

địa -Reep san hô

- Aluvi

- Chuyển tiép

nông

Hội tụ (tích cực)

Máng vực

tr ớc cung (Trench)

Đáy đ ại

d ơng Đảo bồi kết -

Qm ³ F> L

T ớng biển sâu turbidit

- vôi-silit dạng vân dải

Tr ợt bằng (căng và nén)

Kéo tách (I) pullapar

t (kiểu Cửu Long)

Móng nâng granitoit

4 8 0 0 0 9 8 0 0 1 0 0 0 0 2 1 2 0 0 1 8 0 0 0 3 4

M i o c e n

g i ữ a

1 0 0 0 ( M e = 1 5 %

7 0 0 0 1 6 0 0 9 0 0 0 1 3 2 0 0 0 0 2 9

O l i g o c

e n

5 0 0 ( M e = 5 %

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối

quan hệ với bối cảnh kiến tạo

B Ò d µ y

C o M e ( % )

C¸m ¬n sù theo dâi cña quý vÞ