Bài giảng địa tầng phân tập và chu kỳ trầm tích

Hardenbol: “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 hoặc gián đoạn trầm tích hoặc chỉ

Trang 1

Đ Þa tÇng ph©n tËp vµ chu kú trÇm

tÝch

Trang 2

1 Các Khái niệm cơ bản về địa tầng phân tập

2 Sự thay đổi mực n ớc biển t ơng đối, chuyển

Trang 4

Theo J.C Van Wagoner, H.W Posamentier, R.M Mitchum, P.R Vail, I.F Sarg, T.S Lautit và J Hardenbol:

“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 hoặc gián đoạn trầm tích hoặc chỉnh hợp tương quan”

“Địa tầng phân tập là một khái niệm để chỉ những

mặt cắt địa tầng của các bể trầm tích trong đó ranh giới các phân vị địa tầng được xác định dựa vào ranh giới các chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu (chân tĩnh) và

sự sắp xếp có quy luật của các đơn vị trầm tích theo không gian và theo thời gian”

Trang 5

- Tập (sequence) là một đơn vị cơ bản của địa tầng phân tập

Giữa chúng có ranh giới là các bề mặt bào mòn hoặc các bề

mặt chỉnh hợp tương quan

Một tập (Sequence) bao gồm các “Miền hệ thống trầm tích” (Systems tracts)

Miền hệ thống trầm tích là những vị trí khác nhau trong mặt

cắt của phức tập và được cấu thành bởi các phân tập (parasequences) và nhóm phân tập (paraseqences set)

- Phân tập là đơn vị cơ bản nhỏ nhất tương ứng với một đơn vị trầm tích cơ bản Còn nhóm phân tập là bao gồm hai hay nhiều phân tập tạo nên một tổ hợp cộng sinh các đơn vị trầm tích và được giới hạn với nhau bởi bề mặt trầm tích ngập lụt của biển (marine flooding) (trầm tích biển tiến)

2 Các đơn vị ĐTPT và bề mặt ranh giới

Trang 6

2 Các đơn vị ĐTPT và bề mặt ranh giới

Trang 7

Để nhận thức một cách rõ ràng hơn định nghĩa “địa tầng phân tập” cần chú ý 3 nội dung cơ bản:

1/ Đơn vị trầm tích lấp đầy bể phải cộng sinh với nhau: Một đơn vị trầm tích được hiểu là một thể trầm tích có hình dáng nhất định Các đơn vị trầm tích không nằm đơn độc riêng biệt mà cộng sinh với nhau thành chuỗi theo không gian (theo chiều ngang).

2/ Ranh giới giữa hai đơn vị trầm tích trùng với mặt ranh giới giữa hai tập trầm tích hoặc bề mặt gián đoạn trầm tích

Bề mặt gián đoạn có thể hình thành trong một thời gian ngắn khi biển hạ thấp xuống chân mép thềm lục địa Mặt nghiêng của sườn bị phơi ra và bị bào mòn tương đối.

2 Các đơn vị ĐTPT và bề mặt ranh giới

Trang 8

3/ Các đơn vị trầm tích được thành tạo và xắp xếp thành từng chuỗi hoặc từng lớp dày hay mỏng phụ thuộc vào 3 yếu tố:

- Sự thay đổi MNB (như một nguyên nhân trực tiếp).

- Sụt lún kiến tạo, tức các đứt gãy đồng trầm tích (như một nguyên nhân gián tiếp).

- Khối lượng trầm tích mang tới nhiều hay ít

2 Các đơn vị ĐTPT và bề mặt ranh giới

Trang 9

3 Các hệ thống trầm tích liên quan đến chu kỳ thay đổi

mực nước biển chân tĩnh

3.1 Sự thay đổi mực nước biển tương đối (Relative SL)

Sự thay đổi mực nước biển tương đối chính là sự thay đổi độ sâu đáy biển tại khu vực nghiên cứu Vì vậy mực nước biển thay đổi đôi khi chỉ mang tính địa phương do chuyển động kiến tạo hoặc quá trình tích tụ trầm tích quá nhanh chứ không phải do sự thay đổi mực nước biển toàn cầu

Mực nước biển chân tĩnh được

tính từ mực nước biển đến tâm

Trái đất Mực nước chân tĩnh có

thể thay đổi do 3 nguyên nhân:

thể tích các bể đại dương thay

đổi, thể tích các sống núi đại

dương thay đổi và hoạt động

băng hà - gian băng

3.2 Mực nước biển chân tĩnh

(Eustatic SL)

Trang 10

3.3 Quan hệ giữa chuyển động kiến tạo - độ sâu đáy biển và bề

dày trầm tích

x T4

K4 T3

K3 B1

K1

T1 B2

IV - T4 = K4 - X (X lµ bÒ dµy xãi mßn)

Trang 11

a Hệ thống trầm tích biển cao (highstand system tract) là phức hệ

trầm tích được hình thành khi mực nước biển chân tĩnh từ mức cao nhất (highstand sea level) rồi hạ thấp dần Lúc đó mặt cắt trầm tích

có sự phân dị độ hạt theo chiều thẳng đứng là dưới mịn trên thô Đây chính là tập trầm tích châu thổ

3.4 Hệ thống trầm tích

Trang 12

b Hệ thống trầm tích biển thấp (lowstand systems tract)

Khi biển thoái sẽ tạo ra một nhịp trầm tích aluvi hạt thô phân bố từ trên đất liền xuống thềm lục địa gọi là hệ thống trầm tích biển thấp Toàn bộ phức hệ trầm tích này thực chất là hệ thống trầm tích biển thoái bao gồm 3 đơn vị trầm tích cơ bản: aluvi, châu thổ trên thềm lục địa và quạt sườn turbidit

c Bề mặt bào mòn biển thấp (lowstand erosion surface) là vị trí biển

thoái cực đại bào mòn tầng trầm tích có trước để lại các dấu vết đào khoét của lòng sông cổ và làm phong hoá thấm đọng tầng trầm tích ngập lụt cực đại của giai đoạn trước

d Từ ranh giới bề mặt bào mòn biển thấp thứ nhất đến ranh giới bề mặt bào mòn biển thấp thứ 2 tạo nên 1 chu kỳ trầm tích tương ứng với một chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh (Eustatic cycle) Chu kỳ trầm tích này cũng tương ứng với 1 parasequence set

Trang 13

3 Các hệ thống trầm tích liên quan đến chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh

Trang 14

e Hệ thống trầm tích biển tiến (transgressive systems tract) là phức hệ trầm tích được tích tụ trong quá trình biển tiến Trầm tích

có cấu tạo phủ chồng tiến (onlap) Thành phần độ hạt theo mặt cắt

từ dưới lên thay đổi từ thô đến mịn, ngược lại với mặt cắt biển thoái

là có thành phần độ hạt biến thiên từ mịn đến thô Tuy nhiên đối với trầm tích aluvi một nhịp của trầm tích aluvi từ lòng sông đến bãi bồi tuy được thành tạo trong pha biển thoái song vẫn biến thiên độ hạt

từ thô đến mịn Vì không chịu điều tiết trực tiếp của môi trường biển

mà là do điều tiết của năng lượng dòng chảy một chiều

g Hệ thống trầm tích biển tiến cực đại (maximum transgression) được tích tụ trong giai đoạn biển tiến cực đại tạo nên một đồng bằng ngập lụt biển chủ yếu là sét và sét bột (marine floading plain)

Trang 15

Ranh giíi ph ứ c tËp (Sequence boundary) (Downlap surface)

4 Các kiểu cấu tạo

Trang 17

Mặt bào

nêm tăng trưởng Cấu tạo phân lơp ngang

song song

Trang 18

4 Các kiểu cấu tạo

Mặt bào mòn cắt xén

Trang 19

4 Các kiểu cấu tạo:Tập dưới(LST): Trầm tích phân lớp xiên chéo đồng hướng tăng trưởng về phía biển (progradation) ;tập trên(TST): Trầm tích có cấu tạo phân lớp ngang song song

Trang 20

1 Tiếp cận hệ thống và quan hệ nhân quả

Trang 21

2 Tiếp cận tiến hóa

Trang 22

3 Tiếp cận quan hệ địa tầng

 Liên quan đến sự thay đổi MNB toàn cầu (eustatic) tạo 1 sequence

Trang 24

2 Theo hệ thống trầm tích trong mối quan

hệ với sự thay đổi mực nước biển

Lowstand systems tract

Trang 25

7 Áp dụng ĐTPT phân tích các môi trường trầm tích Đệ tứ

a ĐTPT các đồng bằng ven biển trong phức hệ trầm tích aluvi

phức hệ trầm tích aluvi

Trong phức hệ tướng trầm tích aluvi theo thời gian bao gồm các tướng và nhóm tướng sau đây:

chúng phủ trên nhóm tướng lòng sông, có nhiều tướng cộng sinh với nhau:

Tướng bột sét bãi bồi (af); Tướng cát bột hồ móng ngựa (al); Tướng sét hồ bãi bồi thấp (afl); Tướng cát bột sét lòng sông thoát lũ (acf); Tướng sét than đầm lầy nước ngọt (ab)

Một nhịp tướng trầm tích aluvi tương đương với một nhóm phân tập (parasequence set)

Trang 26

a ĐTPT các đồng bằng ven biển trong phức hệ trầm tích aluvi

(Hệ thống trầm tích biển thấp bao gồm

4 phức hệ aluvi)

Trang 27

Mô hình địa tầng phân tập ở châu thổ Đông Coulee, Alberta

( H W Posamentier, G P Allen và D P James)

Trang 28

Quan hệ địa tầng trong giai đoạn biển tiến Holocen

(G P Allen và H W Posamentier )

Trang 29

Sơ đồ minh giải địa tầng phân tập vùng thung lũng Gironde

(G P Allen và H

W Posamentier )

Trang 30

Mô hình địa tầng và tướng trầm tích vùng cửa sông

Gironde, Pháp (G P Allen và H W Posamentier)

Trang 31

2 Hệ thống trầm tích biển tiến và hệ thống trầm tích biển cao

a ĐTPT các đồng bằng ven biển trong phức hệ trầm tích aluvi

-Hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive systems tract)

Đáy của phức hệ trầm tích biển tiến chủ yếu là tướng trầm tích cát, cát bột sét châu thổ, sét đầm lầy ven biển rồi chuyển dần lên tướng sét biển nông

và vũng vịnh Khi biển tiến cực đại của mỗi chu kỳ mực biển cao – hightstand sealeavel tạo nên một tầng trầm tích biển sét xám xanh gọi là

đồng bằng ngập lụt biển

-Hệ thống trầm tích biển cao (Highstand systems tract)

Trên đồng bằng sông Hồng hệ thống trầm tích biển cao được thành tạo trong giai đoạn mực nước biển cao nhất hạ dần xuống Toàn bộ đồng bằng

được phủ một phức hệ trầm tích châu thổ (am) kiểu biển thoái

Trang 32

T u æ i ( n g × n n ¨ m )

Trang 33

7 Áp dụng ĐTPT phân tích môi trường trầm tích Đệ tứ

b ĐTPT của phức hệ trầm tích châu thổ

1 Hệ thống trầm tích biển cao (HST): Được đặc trưng bởi phức hệ tướng

Trong mặt cắt thấy rõ có 3 đơn vị phân tập (parasequence): I, II, III và một đơn vị nhóm phân tập (parasequence set): I + II + III được hình thành trong môi trường biển hạ thấp dần sau biển tiến cực đại Đồng bằng châu thổ được kiến lập từ Holocen muộn (3000 – 1.500 năm).

Các đơn vị phân tập của một nhóm phân tập (parasequence set) thuộc hệ thống trầm tích biển cao như sau:

- Phân tập I (ĐBCT): Bao gồm 4 tướng: tướng sét bột, đồng bằng châu thổ,

tướng cát cồn chắn cửa sông, tướng cát bột tiền châu thổ, sườn châu thổ

tướng cát bột tiền châu thổ và tướng sét bột sườn châu thổ.

- Phân tập III (sườn châu thổ): Bao gồm 2 tướng: tướng cát bột tiền châu thổ

và tướng sét bột sườn châu thổ

Trang 34

(Trần Nghi,2005)

Trang 35

b ĐTPT của phức hệ trầm tích châu thổ

2 Địa tầng phân tập trầm tích sông Hồng và sông Cửu Long kiểu biển thoái trong khung cảnh biển đang tiến dư thừa trầm tích, sụt lún

Trong giai đoạn mực nước biển dâng từ Holocen muộn đến nay sau biển hạ thấp cực đại Holocen muộn (khoảng 1500 năm cách ngày nay), đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long vẫn tiếp tục được mở rộng về phía biển nhờ lượng trầm tích quá lớn

Tuy mực nước biển đang dâng cao với tốc độ 2mm/năm song cửa Ba Lạt và cửa sông Cửu Long vẫn tiến ra biển mỗi năm khoảng 40 – 60m do khối lượng trầm tích cá sông này mang ra biển quá lớn Vì vậy cộng sinh tướng tương tự với mô hình hệ thống trầm tích biển cao

Trang 36

Địa tầng phân tập trầm tích sông Hồng hiện đại (từ aluvi đến châu thổ) Đường bờ lùi trong khung cảnh biển đang tiến song dư thừa trầm tích

(Trân Nghi, 2005)

Trang 37

Trầm tích Đệ tứ của Đồng bằng Sông Hồng có 5 chu kỳ trầm tích

(5 hệ tầng) tương ứng với 5 tập -5 sequences)

(Trân Nghi, 2008)

Trang 38

c ĐTPT vùng chuyển tiếp từ aluvi sang châu thổ của Đồng Bằng Sông Hồng giai đoạn pleistocen muộn Holocen

Địa tầng phân tập vùng chuyển tiếp tướng từ aluvi sang châu thổ của đồng bằng Sông Hồng giai đoạn Pleistocen muộn – Holocen cửa sông

(Trân Nghi, 2008)

Trang 39

Tuổi Tướng trầm tích HTTT Nhóm phân tập (parasequence set) và phân tập (parasequence)

Nhóm phân tập ứng với phức hệ tướng châu thổ bao gồm 4 phân tập:

1 Phân tập tương ứng với tướng lòng sông cửa sông và tướng lạch triều (amcQ23 )

2 Phân tập tương ứng với tướng bãi bồi châu thổ (đồng bằng châu thổ – delta plain) amfQ23 )

3 Phân tập tương ứng với tướng tiền châu thổ (delta front) – amfrQ23 )

4.T Phân tập tướng sườn châu thổ (prodelta) – ampQ23 )

I

Q13b -Q21-2

Phức hệ tướng đầm lầy – vũng vịnh tuổi Pleistocen muộn → Holocen sớm – giữa (Q13 b – Q21-2 )

2 Phân tập tướng vũng vịnh nông (mQ22 )

Phân loại các đơn vị địa tầng phân tập và đối sánh với các đơn vị tướng trầm tích

(Trân Nghi,2009)

Trang 40

- Hệ thống trầm tích biển thấp (LST):

Trong giai đoạn biển thoái đã xảy ra quá trình phá hủy tái vận chuyển và tái trầm tích cát trên các đê cát ven bờ của chu kỳ trước tạo nên cát đụn có nguồn gốc biển gió (mv) tương ứng với trầm tích hạt thô có nguồn gốc sông phủ trên bề mặt bào mòn Các phức hệ trầm tích biển thoái này gọi là hệ thống trầm tích biển thấp (LST)

- Hệ thống trầm tích biển tiến (TST): các phức hệ trầm tích biển tiến bao gồm đê cát ven bờ, bột sét châu thổ và sét vũng vịnh tương ứng với hệ thống trầm tích biển tiến (TST)

- Hệ thống trầm tích biển cao (HST): Các phức hệ trầm tích châu thổ, các thềm cát và bãi triều cát được thành tạo trong giai đoạn biển lùi sau biển tiến cực đại là tương ứng với hệ thống trầm tích biển cao (HST)

c ĐTPT thể hiện ở khu vực phát triển đê cát ven bờ, doi cát nối đảo

và vũng vịnh

Trang 41

Mặt cắt đối sánh địa tầng phân tập - chu kỳ trầm tích và tướng- trầm tích vùng ven biển Thừa Thiên - Huế (Trần Nghi,2009)

Trang 42

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển đông Hàn Quốc

( CDR Evans và nnk,1995)

Trang 43

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển Yellow, Hàn Quốc

(Theo CDR Evans và nnk,1995)

Trang 44

(Theo CDR Evans và nnk,1995)

Trang 45

(CDR Evans và nnk, 1995)

Trang 46

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vịnh Lingayen, Luzon, Philippine

( CDR Evans và nnk,1995)

Trang 47

Ranh giới giữa các đơn vị địa tầng phân tập:

Chủ yếu là ranh giới chéo

Sơ đồ quan hệ các đơn vị địa tầng phân tập trong mối qua hệ

với sự thay đổi mực n ớc biển

(J.C Van Wagoner, R.M Mitchum, K.M Campin, V.D Rahmanian

Trang 48

Các đơn vị địa tầng phân tập (sequence stratigraphic units)

Có cấu trúc xắp xếp phức tạp và đa dạng, phụ thuộc vào 3 nhân tố: thay đổi MNB t ơng đối, chuyển động KT và mực n ớc

Trang 49

Bốn vị trí biểu diễn mối quan hệ giữa chuyển động kiến tạo - độ sâu đáy biển và bề dày trầm tích

x T4

K4 T3

K3 B1

K1

T1 B2

IV - T4 = K4 - X (X là bề dày xói mòn)

Trang 50

Trang 52

Mặt cắt ngang qua sông Hồng hiện đại của trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bao gồm 6 đơn vị địa tầng phân tập bậc 2 (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn 1991 - 2005)

Trang 53

2 Địa tầng phân tập trong phức hệ trầm tích

Các đơn vị cơ bản của địa tầng phân tập trong phức hệ trầm tích châu thổ th ờng đ ợc quy định bởi 3 yếu tố:

- Khối l ợng trầm tích do sông mang tới

- Sự thay đổi mực n ớc biển

- Sụt lún kiến tạo.

Đặc tr ng về hình dạng trong mặt cắt và đa dạng trên bình đồ về địa hình địa mạo

Trang 54

Mặt cắt tiêu biểu của địa tầng phân tập ở vùng hạ

l u châu thổ sông Hồng

Kiểu biển thoái và d thừa trầm tích

Cộng sinh t ớng theo không gian và thời gian

Trang 55

KiÓu biÓn tiÕn vµ d thõa trÇm tÝch trong trÇm tÝch S«ng Hång hiÖn

Trang 56

Cỏt phõn l?p xiờn chộo

Cỏt xen sột

và v?t ch?t h?u cơ

Cu?i, cỏt phõn l?p chộo

Sột phõn l?p song song

Sột xen l?n l?p v?t ch?t h?u cơ

Sột l?n v? sũ

Sột d?ng kh?i

Sột phõn l?p song song

Cỏt phõn l?p song song

Cu?i

Phân lớp song song Thấu kính Phân lớp xiên chéo Cuội và sạn Phân lớp song song Bùn giàu vật chất hữu cơ

Thấu kính vật chất hữu cơ

Vỏ sò Lớp vỏ sò tích lũy Dấu vết đào bới Dấu vết sinh vật

Rễ cây Vật chất hữu cơ

Lớp vật chất hữu cơ

Các kết von Ranh giới biến dạng Giàu bùn Ranh giới không rõ ràng

Tuổi C 14 cách ngày nay

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	32 MB