Các đá bazan ở sau cung có thành phần hóa học chiếm vị trí trung gian giữa bazan cung đảo và bazan ở sống núi giữa đại dương, Ophiolit do đới hút chìm tạo ra thường có Cr, Ni, Cu và các
Trang 1Những vấn đề liên quan đến Bồn Sau Cung, tiền đề thăm dò tìm kiếm
khoáng sản ở Việt Nam và trên thế giới.
Đỗ Tiến Tài1*
1.Phòng Kỹ Thuật - Kế Hoạch Liên đoàn Địa chất Tây Bắc
_ THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT
_
Từ khóa:
Địa kiến tạo
Kiến tạo mảng
Đới hút chìm
Vỏ Đại dương
Rãnh sâu Đại dương
Biển Đông
Trường dầu khí
Ophiolit KonTum
Các bồn sau cung là nói về bồn địa dưới biển liên
quan đến cung đảo và đới hút chìm Các bồn này được tìm thấy ở các ranh giới mảng hội tụ, hiện tại ở Marianas, Tonga-Kermadec, S.Scotia, Manus, N.Fiji, vùng biển Tyrrhenian và nói chung chủ yếu tập trung ở phía tây Thái Bình Dương Hầu hết chúng được tạo ra từ các lực căng giãn gây bởi lực kéo ngược rãnh đại dương và sự phá hủy của rìa lục địa Vực biển Tây Philippin có phương gần như vuông góc với trục tách dãn Biển Đông dẫn đến sự xuất hiện cung đảo núi lửa Philippin và biến Biển Đông trở thành bồn sau cung Biển Đông hình thành vào cuối Mezozoi đầu Kainozoi, đấy là thời gian hình thành rìa lục địa thụ động và là tiền đề quan trọng đối với việc hình thành các mỏ dầu khí ở Biển Đông và lân cận Các đá bazan ở sau cung có thành phần hóa học chiếm vị trí trung gian giữa bazan cung đảo
và bazan ở sống núi giữa đại dương, Ophiolit do đới hút chìm tạo ra thường có Cr, Ni, Cu và các khoáng sản quan trọng
1.Mở đầu
Vùng tiếp giáp giữa lục địa và đại
dương thường là những khối đới phá hủy
đứt gãy lớn phân chia cấu trúc ra các mảng,
các khối Các mảng (plates), các khối
(terranes) có vỏ kiểu lục địa gọi là mảng
hoặc khối lục địa, các mảng, các khối có vỏ
chủ yếu là vỏ kiểu đại dương gọi là mảng
đại dương Như vậy là các diện tích có kích
thước khác nhau của vỏ Trái Đất, giới hạn
trên là mặt đất, dưới đáy của thạch quyển
và giới hạn xung
*Tác giả liên hệ
quanh là các đới biến dạng hoặc các đứt gãy
có quy mô lớn Quy mô, hình dạng và vị trí của các mảng luôn luôn biến đối theo thời gian, trong không gian Vùng tiếp giáp giữa đại dương và lục địa thường là ranh giới giữa mảng đại dương và mảng lục địa tức là ranh giới giữa hai mảng Tại đây chuyển động có thể tách rời nhau, va chạm nhau hoặc trượt lên nhau Ranh giới tách dãn, phân ly là kiểu điển hình cho các đới rift, nhất là vùng sống núi giữa đại dương
Trang 2Email: taitiendo@gmail.com
Hình 1: Các mảng kiến tạo lớn của thạch quyển
Ranh giới hội tụ, đụng độ, va chạm là
kiểu ranh giới điển hình cho cùng tiếp xúc
giữa mảng lục địa và mảng đại dương, tại
đó vỏ đại dương thường bị hút chìm chui
xuống dưới mảng lục địa, hoặc chờm lên
mảng lục địa Ranh giới trượt thuần túy thể
hiện mảng nọ trượt tương đối so với mảng
kia; thạch quyển ở đây không bị phá hủy,
cũng không tạo mới.Ranh giới hội tụ giữa
các mảng còn gọi là ranh giới hủy hoại
hoặc ranh giới động
Có hai kiểu ranh giới hủy hoại được thấy trong quá trình kiến tạo mảng hiện tại Kiểu thứ nhất liên quan với các vực biển hay các máng nước sâu đại dương và kiểu thứ hai gắn bó với các dải núi trẻ thuộc dãy núi Alpin-Hymalaya Kiểu thứ hai được xem là sản phẩm ở giai đoạn cuối cùng trong đụng độ, chờm-chúi giữa hai mảng Kiểu thứ nhất ứng với giai đoạn đầu của quá trình đó
Trang 3Hình 2: Mặt cắt ngang qua phần nông của đới hút chìm hiển thị các vị trí tương đối hoạt động của cung magma và bồn sau cung, chẳng hạn như phần phía nam của Izu-Bonin-Mariana Arc
Mặt cắt khái quát vuông góc với
phương kéo dài của đới hút chìm
(subduction) cho thấy các cấu trúc sau đây:
(1):Vực biển hay ranh giới của mảng
(trench) ; (2): vùng trước cung đảo
(forearc); (3) cấu trúc đới hút chìm
(subduction zone) ở đó thành tạo các đá
thuộc phức hệ hút chìm hặc các đá của đới
(4):nêm tăng trưởng (accretionary prism)
với (5): các dải nâng trước cung (forearc
ridges) còn gọi là cung đầu (first arc) hay
cung không có hoạt động núi lửa
(non-volcanic arcs) và các (6): trũng trước cung
(forearc basins) Tiếp theo về phía lục địa
là(7):cung núi lửa (volcanic arc) có bề
rộng từ 50 đến 100km với sự phân bố
magma từ phía biển về phía lục địa lần lượt là magma tholeit, kiềm vôi và kiềm dưới dạng phun trào trên mặt và xâm nhập dưới sâu Ở phạm vi cung đảo cũng có thể
có các (8):trũng trong cung (intra-arc basins) Phạm vi từ cung đảo đến lục địa gọi là (9) vùng sau cung (arc-rear area) hoặc biển rìa (marginal sea) gồm có (10): bồn trũng động sau cung (active back-arc basin) tức là bồn trũng sau cung còn có những biểu hiện hoạt động kiến tạo (11): cung đảo tàn dư (remnant arc) và sau đó là (12):bồn trũng sau cung không hoạt động (inactive back-arc basin) nằm giáp với lục địa
Hình vẽ 3: Mặt cắt khái quát qua đới tiếp xúc va chạm kiến tạo mảng giữa lục địa K và đại
dương O, trong quan hệ KO theo NGND.GS.TSKH Lê Như Lai _
2 Đặc điểm
Trang 4Các Bồn sau cung
thường rất dài (vài
trăm đến ngàn
kilomet) và tương
đối hẹp (vài trăm
cây số) Chiều rộng
giới hạn của các bồn
sau cung có thể là
do hoạt động
magma phụ thuộc
vào nước và sự đối
lưu lớp vỏ bọc tao
ra và cả hai đều tập
trung gần khu
khuếch tán Hình vẽ 4: Quá trình hình thành bồn sau cung
Hình vẽ 5: Sơ đồ di chuyển mảng Đông Nam Á và lân cận mm/năm
2.1 Mức độ kiến tạo
Các lục địa trên Trái Đất luôn chuyển
động không ngừng Theo các nhà khoa
học, hơn 250 triệu năm trước, chúng đã
tách ra từ một lục địa duy nhất gọi là
Pangaea Trong tương lai, chúng cũng
hoàn toàn có thể sáp nhập lại thành một
siêu lục địa mới, gọi là "Pangaea
tạo địa lý có tốc độ di chuyển khác nhau,
có mảng chỉ di chuyển 30 mm một năm, nhưng những mảng kiến tạo khác thì trôi nhanh gấp 5 lần ( hình vẽ 5) theo Wikimedia.org
2.2 Đặc điểm thạch học cơ bản
Những dãy núi phun trào các bazzan tương tự như những dãy núi phun trào từ các dãy núi giữa đại dương, sự khác biệt chính là basal sau cung thường rất phong phú trong dung nham magma (điển hình là
Trang 5Proxima", theo BBC Tỷ lệ lây lan hay di
chuyển các mảng lục địa khác nhau từ sự
lây lan rất chậm đên rất nhanh
Christopher Scotese, nhà địa chất học ở
đại học Texas, Mỹ, cho rằng sự trôi nổi
của các lục địa trên bề mặt Trái Đất rất
thất thường, rất khó hình dung ra vị trí thật
sự của các lục địa trong quá khứ cũng như
cách bố trí lại trong tương lai "50 triệu
năm nữa, Australia sẽ chạm vào Đông
Nam Á, mở rộng phạm vi đất liền đến một
mức độ lớn hơn", ông phỏng đoán Châu
Phi cũng sẽ được đẩy lên sát với miền nam
châu Âu, và Đại Tây Dương sẽ mở rộng
thành một đại dương lớn.Bằng những công
cụ định vị vệ tinh hiện đại, các nhà khoa
học có được những bằng chứng chính xác
về sự dịch chuyển của bề mặt
Trái Đất Các lục địa nằm trên các mảng kiến
Thể đối sánh với mô hình tổ hợp ophiolit
của Moores, 1982 - đặc trưng cho các
thành tạo magma của bồn tích cực sau
cung (ABAB) theo C.Condie, 1988 Các
thành tạo magma xâm nhập đã được
nghiên cứu có thể đối sánh với mô hình tổ
hợp ophiolit của Moores, 1982 - đặc trưng
cho các thành tạo magma của bồn tích cực
sau cung (ABAB) theo C.Condie, 1988
Các thành tạo magma của bồn tích cực sau
cung tuổi Paleozoi sớm (Huỳnh Trung,
Nguyễn Kim Hoàng, Đinh Quang Sang,
12/2013) đã được mô tả trong các công
trình nghiên cứu từ những năm 2010-2013
(Huỳnh Trung, Bùi Thế Vinh, Đinh Quốc
Tuấn,…) và xác lập mô hình Ophiolit
KonTum (2010) Các thành tạo magma
phun trào basalt bị biến chất và các đá biến
đổi của chúng (Spilit, apobasalt), được ghi
nhận tại vùng A Hội, Khâm Đức, Nam
Đông, Sa Thầy, Daklin…(Huỳnh Trung,
2013) Các đá biến chất: đá lục,
amphibolit… có thành phần hoá học là
basalt, apobasalt với hàm lượng
1-1,5% trọng lượng H2O) trong khi đá bazan magma ở đại dương rất khô (thường
< 0,3 % trọng lượng % H2O) Với các kết quả, nghiên cứu về đặc điểm địa chất thạch địa hóa đã phát hiện tại nhiều nơi khác nhau thuộc lãnh thổ Miền Nam Việt Nam (Từ Quảng Trị trở vào) các magma bị biến chất (đá lục, amphibolit) có thành phần hóa học tương ứng với basalt loạt toleit và các
đá biến đổi của chúng là apobasalt, spilit Những thành tạo magma phun trào bị biến chất đó được xếp vào hệ tầng Núi Vú tuổi Paleozoi sớm Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đáng tin cậy đó, cùng với các thành tạo magma xâm nhập đã được nghiên cứu có
lượng thạch anh, feldspat Nên hàm lượng SiO2, Na2O, K2O dao động ít nhiều Các
đá của phức hệ Đại Lộc cũng chịu quá trình trao đổi biến chất: biến chất tiếp xúc trao đổi của các thành tạo xâm nhập trẻ hơn như xâm nhập granitoit phức hệ Bà Nà…, làm thay đổi mạnh mẽ thành phần khoáng vật và thành phần hoá học (quá trình thạch anh hoá, feldspat hoá, greizen hoá,…) Vì vậy, các đá ban đầu là plagiogranit chỉ còn sót lại rất ít và phổ biến là apogranit Chúng hầu hết có cấu tạo dạng gneis Thành phần hoá học của nhóm plagiogranit (2 mẫu) SiO2=70,50 – 73,28; Na2O= 3,57 – 4,00; K2O= 0,00 – 2,84; nhóm apogranit : SiO2=69,46 – 73,36 Na2O= 1,57 – 3,03, K2O= 1,91 – 4,73 Đá
có kiến trúc ban biến trạng với ban tinh là microclin, octocla,…(1-10% và bị greizen hoá không đồng đều) Các đá mạch ngoài plagiogranit còn gặp nhiều tia mạch thạch anh feldspat (albit, microclin vùng A Hội) Hàm lượng các nguyên tố tạo quặng Cu,
Pb, Zn cao gấp hai ba lần Clark Khoáng vật phụ là magnetit khá phổ biến với hàm lượng 0,75 – 2,28 g/t, đặc biệt tại các khối vùng Khâm Đức magnetit có hàm lượng từ 42,33 đến 1594,6 g/t Ilmenit hầu như ít gặp Đặc biệt tại khối Đại Lộc khoáng vật zircon xuất hiện ở hầu hết các mẫu giã đãi
Trang 6Na2O=1,10-3,86, K2O=0,13-0,77, còn đá
Spilit Na2O=4,05-5,31; K2O=0,16 – 0,31
Ngoài ra còn gặp các đá phiến lục,
amphibolit (phiến plagiocla, thạch anh,
amphibol, epidot,…) có hàm lượng
SiO2=56,31 – 65,04, Na2O =3,96 – 5,88,
K2O=0,40 – 3,43 (tương ứng với các đá
trachibasalt, albitophir, octophir
(keratophir) Các đá apopyroxenit thuộc
phức hệ Ngọc Hồi tại Khâm Đức có hàm
lượng SiO2=45,37 – 53,38, Na2O= 0,33 –
0,93, K2O= 0,03 – 0,28 Đặc biệt cũng
như các đá apobasalt chúng có hàm lượng
Cr rất cao từ 1096 – 1878 ppm Tuổi đồng
vị là 530 triệu năm (K/Ar toàn đá) Các
thành tạo xâm nhập phức hệ Diên Bình
của mô hình ophiolit có hàm lượng
SiO2=53,66 – 64,30, Na2O= 2,53 – 4,07,
K2O= 0,80 – 4,11; Các đá pha hai với
SiO2=66,90 – 73,30, Na2O= 2,70 – 3,88,
K2O= 2,46 – 4,58 Các đá của phức hệ
hầu hết đều bị biến đổi bởi ảnh hưởng của
quá trình sau magma (biến chất tiếp xúc
trao đổi) làm thay đổi tăng hàm
vùng Giằng, Quế Sơn, KonTum đến bắc
Sa Thầy, Ngọc Hồi,…) Chúng là các
thành tạo của lớp manti trên được ép trồi
lên (pzotrusi) theo đứt gãy vào thời kỳ
Paleozoi muộn Theo mô hình ophiolit của
vùng lãnh thổ phía Tây Miền Nam Việt
Nam với các thành tạo magma tương ứng
đã mô tả có thể đối sánh với tổ hợp thạch
kiến tạo của bồn tích cực sau cung
(ABAB) theo phân vùng kiến tạo của Kent
C.Condie, 1988 Sự hình thành bồn tích
cực sau cung (ABAB, biển rìa) ở phần
phía Tây lãnh thổ miền Nam Việt Nam
(vùng Quảng Trị, Khâm Đức, Kom Tum,
Ngọc Hồi) do tác động của đới chạm mảng
vào thời kỳ Paleozoi sớm (Gatinski Iu.G,
1986) tương ứng với mô hình của
Moralev.V.M, 1973 sau đới núi lửa kiềm
vôi (cung đảo)
(7 mẫu) với hàm lượng từ 0,70 – 23,32 g/t Các hạt Zircon có vành màu đen và đôi khi tập trung thành đám nhiều hạt và khoáng vật uraninit xuất hiện ở 4/7 mẫu với hàm lượng vài hạt Đây là nguồn cung cấp urani tái trầm tích tích tụ trong than và trong cát kết vùng Nông Sơn (Huỳnh Trung, 1980) Tuổi của phức hệ được xếp vào Paleozoi giữa muộn (trước Devon) Tuổi đồng vị được xác định bằng phương pháp LA – ICP – MS: U – Pb là 426±9,9 triệu năm (Phan Thị Thoa, Phạm Trung Hiếu,12/2013) Các thành tạo secpentinit (apoperidotit, apohacbuocgit) với các thể nhỏ dạng thấu kính, dạng lớp phân bố dọc theo các đứt gãy á kinh tuyến, á vĩ tuyến (từ Quảng Trị đến Khâm Đức
Hình 6.1: Pocfiritoit (apobazan) Hạnh nhân có dạng dẹt, không đều với thành phần khoáng vật là clorit và cacbonat (ven rìa hạnh nhân) Nền gồm các que
Plagiocla,clorit.
Hình 6.2: Đá phiến lục ( apobazan) Vi tinh plagioclas (dạng que) bị thay thế bởi cacbonat, clorit, epidot, cacbonat
Trang 7Hình 6.3: Sơ đồ (mặt cắt) phân đới cấu trúc – magma và sinh khoáng liên quan dọc theo
đới hút chìm điển hình (theo Moralev V.M, 1973) 2.3 Tính bất đối xứng
Các bồn sau cung lại khác với các sống
núi đại dương bình thường vì chúng có đặc
điểm là sự phát triển của đáy biển bất đối
xứng, nhưng điều này là khá thay đổi ngay
cả trong bồn duy nhất Ví dụ, ở tỷ lệ lây
lan trong trung tâm
Mariana Trough hiện nay là 2-3 lần, lớn hơn ở sườn phía tây [1], còn ở cuối phía nam Mariana Trough vị trí của trung tâm lan rộng gần với tập hợp núi lửa cho thấy rằng sự bồi tụ toàn bộ vỏ sống núi đã gần 100% không đối xứng ở đó [2]
Trang 8Hình vẽ 7: Ví dụ các hòn đảo của Nhật Bản bị tách khỏi châu Á
bằng việc mở rộng bể sau cung
Tình hình này được phản ánh về phía
bắc nơi có sự bất đối xứng lan rộng lớn
cũng được phát triển [3] Khác bồn sau
cung bồn Lau đã trải qua những cuộc rạn
nứt lớn và sự lan truyền các sự kiện đã
chuyển các trung tâm lan truyền từ đường
cung, xa hơn đến các vị trí gần bồn sau gần
[4] mặc dù sự lan rộng gần đây tỷ lệ dường
như tương đối cân đối với sự chênh lệch
nhỏ [5] Nguyên nhân gây ra bất đối xứng
lan truyền ở các bồn sau cung vẫn chưa
được hiểu rõ Những ý tưởng chung đưa ra
những sự bất đối xứng liên quan đến trục
phát triển trong quá trình tạo ra băng
chuyền và dòng nhiệt, độ dốc hydrat hóa
với khoảng cách từ tấm, lớp phủ, hiệu ứng
nêm, và tiến hóa từ rift trải dài.[6] [7] [8]
2.4 Hình thành và lắng đọng trầm tích
Các bể sau cung được giả thiết là hình thành do kết quả của việc cuộn rãnh (cũng như bản lề).Đây là chuyển động của vùng thu hẹp liên quan đến chuyển động của tấm đang được sụt giảm Là vùng thu hẹp
và đường rãnh liên quan kéo lùi lại, tấm được kéo dài trọng lực, làm mỏng lớp vỏ biểu hiện ở bể sau cung Sự lắng đọng rất mạnh bất đối xứng, với hầu hết các trầm tích cung cấp từ hoạt động cung magma bị
bỏ lại với sự cuộn lại của rãnh Các trầm
tích trong bồn sau cung rất đa dạng, chủ yếu có nguồn gốc từ núi lửa và các sản phẩm đưa ra từ lục địa Đáng chú ý ở bồn sau cung thường có các trường dầu khí quan trọng nằm xa đới hút chìm, trong các trũng có móng là vỏ lục địa
Trang 9Hình vẽ 8: Sự hình thành trầm tích ở bể sau cung 2.5 Vị trí các bồn sau cung trên thế giới
Các bồn sau cung hoạt động được tìm
thấy ở Marianas, Tonga-Kermadec,S
sau cung ép nén Ngoài ra còn có một số loài thực vật đã tuyệt chủng hoặc hóa
Trang 10Scotia, Manus, N Fiji, và vùng biển.
Tyrrhenian, nhưng hầu hết là được tìm
thấy ở Tây Thái Bình Dương Không phải
tất cả các khu khuếch đại có bồn sau cung,
một số như Andes trung tâm có liên quan
với bồn
thạch bồn sau cung như Chân Parece Vela-Shikoku Biển Đông của Hàn Quốc và lưu vực Kurile Biển Đen được hình thành từ hai bồn sau cung riêng biệt
3.Lịch sử nghiên cứu
Với sự phát triển của lý thuyết kiến tạo
mảng, các nhà địa chất học nghĩ rằng biên
hội tụ là các vùng nén, do đó các khu vực
có phần mở rộng mạnh trên các khu thu
hẹp (các lưu vực phía sau) không mong
đợi Giả thuyết rằng một số tấm hội tụ đã
được tích cực lan truyền được Dan Karig
(1970) phát triển, trong khi đó là sinh viên
cao học tại Viện Hải dương học Scripps
[9] Đây là kết quả của một số chuyến thám
hiểm địa chất biển đến vùng Tây Thái Bình
Dương hành trình xuống đáy Hình 10: Tàu lặn Trieste rãnh Mariana trước chuyến , 23
tháng 1 năm 1960
4.kết luận
Nghiên cứu về Địa kiến tạo nói chung và kiến tạo mảng nói riêng giúp cho chúng ta hiểu hơn về cách mà Trái Đất hoạt động gọi là kiến tạo Kiến tạo tạo ra các loại đá, khoáng vật đa dạng và khác nhau về thành phần vật chất phục vụ cho công tác thăm dò tìm kiếm khoáng sản cùng như dầu khí…
5.Ghi chú:
1. Deschamps, A.; Fujiwara, T (2003) "Asymmetric accretion along the slow-spreading Mariana Ridge" Geochem.,Geophys
2. Martinez, F ; Fryer, P.; Becker, N (2000) "Geophysical Characteristics of the Southern Mariana T rough, 11N-13N" (http://europa.agu.org/?
uri=/journals/jb/2000JB900117.xml&view=article) J Geophys Res 105: 16591– 16607
3. Yamazaki, T ; Seama, N.; Okino, K.; Kitada, K.; Joshima, M.; Oda, H.; Naka, J (2003) "Spreading process of the northern Mariana T rough: Rifting-spreading t ransition at 22 N" (http://europa.agu.org/?
uri=/journals/gc/gc0309/2002GC000492/2002GC000492.xml&view=article) Geochem., Geophys., Geosyst 4 (9): 1075
4. Parson, L.M.; Pearce, J.A.; Murton, B.J.; Hodkinson, R.A.; RRS Charles Darwin Scientific Party (1990) "Role of ridge jumps and ridge propagation in the tectonic evolution of the Lau back-arc basin, southwest Pacific
5. Zellmer, K.E.; T aylor, B (2001) "A three-plate kinematic model for Lau Basin opening"