Bài giảng PHÂN TÍCH bồn TRẦM TÍCH NGUYÊN lý cơ bản

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối quan hệ với bối cảnh kiến tạo 2... 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

ph©n tÝch bån trÇm

tÝch-Nguyªn lý c¬ b¶n

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

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

Kh¸i niÖm chung

1 Ronov vµ Yaroshevsky (1969) ® chia toµn bé khèi l îng ·

trÇm tÝch (654 x 10 6 km 3 ) ra c¸c bèi canh kh¸c 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

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

- Giai đoạn hình thành thung lũng rift

- Giai đoạn phá vỡ thung lũng rift

- Giai đoạn tạo bồn ven rìa phân kỳ: thời kỳ đại d ơng hẹp

và mở rộng

- Giai đoạn vỏ đại d ơng hút chìm (subduction)

- Giai đoạn hút chìm kết thúc và chuyển sang xô húc

(collision)

- Giai đoạn phát triển của đới khâu

Chu kú kiÕn t¹o Wilson

1 Rift néi lôc

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

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

Mối quan hệ giữa môi tr ờng trầm tích và

bối cảnh kiến tạo

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

a

b

B ồ n s a u c u n g ( B a c k a r c b a s i n )

B ồ n t r ớ c c u n g ( f o r e a r e b a s i n )

c u n g đ ả o

Bồn trũng ở rìa lục địa tích cực

(Andrew D Baillie, 1983; Pettijohn, 1979)

Các bồn trầm tích thuộc bối cảnh

rìa tích cực hội tụ

Các bồn trầm tích thuộc bối cảnh kiến tạo xô húc

tạo đới khâu

1-Bồn giữa lục địa và

lục địa

2- Bồn giữa cung núi

lửa và lục địa

3-Bồn giữa cung núi

lửa và cung núi

b B ồ n g i ữ a c u n g n ú i l ử a v à l ụ c đ ị a

a B ồ n g i ữ a l ụ c đ ị a v à l ụ c đ ị a

c B ồ n g i ữ a c u n g n ú i l ử a v à c u n g n ú i l ử a

Đặc điểm thạch học định l ợng trong mối quan hệ với

bối cảnh kiến tạo

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

thạch anh biến chất + m nh đá silit) ảnh đá silit)

F: Fenspat (F = P + K)

P: Plagiocla

K: Fenspat kali

L: M nh đá (L = Lv + Ls + Lt) ảnh đá silit)

Lv: M nh đá phun trào ảnh đá silit)

Ls: M nh đá trầm tích và TT biến chất ảnh đá silit)

Lt: M nh đá kém bền v ng ảnh đá silit) ững

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

Ls.

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

Trầm tích sét đóng vai trò thứ yếu, do quá trinh phong

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

23

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 đặc trưng bởi các tướng trầm tích sau: c tr ng b i các t ớng trầm tích sau: ưng bởi các tướng trầm tích sau: ởi các tướng 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:

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

theo 1 đ ờng nằm giữa 2 đai tạo núi collision cổ.

sống núi đại d ơng, biển hẹp

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

(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 th ờng có thành phần nh sau: cát kết acko cát kết thạch anh và trên cùng là cát kết

litic

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

(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

1 Bồn của miền hội tụ giữa đại d ơng (Intra-oceanic convergence)

Phức hệ hút chìm tuổi Miocen đảo Nias (Indonesia)

D ò n g đ i l ê n

c ủ a m a n t i

l ỡ i

m a n t i ( p l u m )

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

Qm > F

P > K

Ls > Lm > Lv b) Phía vỏ đại d ơng: Turbidit và vụn núi lửa  

Bồn sau cung:

Qm < F

P > K

Lv > Ls + Lm

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 trục

bồi kết và bồn tr ớc cung nằm trên đất liền và trở thành một bộ

phận của đại lục.

P > K

Lv > Lm > Ls  

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

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 ( % )