Bài giảng môn Địa chất lịch sử - GV. Hoàng Thị Kiều Oanh

Chia sẻ: Hoang Kieu Oanh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn Địa chất lịch sử do GV. Hoàng Thị Kiều Oanh biên soạn nhằm giúp các bạn biết được tổng quan về địa chất lịch sử; các khái niệm liên quan đến địa chất lịch sử; lịch sử phát triển vỏ trái đất. Với các bạn chuyên ngành Địa lý thì đây là tài liệu hữu ích.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Địa chất lịch sử - GV. Hoàng Thị Kiều Oanh

Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn MỤC LỤC 1
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ BÀI 1: MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ CỦA ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ 1.1. Mục đích, nhiệm vụ của địa sử học 1.1.1. Mục đích Địa chất lịch sử lập lại toàn bộ lịch sử phát triển của Trái Đất về mọi phương diện kiến tạo, cổ sinh vật và cổ địa lí, giải thích và rút ra những qui luật phát triển của Trái Đất cũng như vỏ Trái Đất. Nghiên cứu Địa chất lịch sử có thể giúp cho việc tìm kiếm thăm dò các mỏ khoáng sản quí hiếm. Địa chất lịch sử giúp chúng ta có nhận thức đúng đắn về sự cấu tạo hiện đại của vỏ Trái Đất và lập lại lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất tại các khu vực khác nhau trên Trái Đất. 1.1.2. Nhiệm vụ 1.1.2.1. Xác định được tuổi của đá Việc xác định tuổi của đá là một trong những nhiệm vụ chủ yếu bởi vì chỉ có thể nghiên cứu lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất trên cơ sở đã lập lại được sự hình thành một cách liên tục các loại đá, phân biệt được tuổi của đá.Trước tiên chúng ta phải xác định được tuổi của đá trầm tích và trình tự sắp xếp các lớp đá trầm tích.Từ các tầng đá trầm tích chúng ta có thể xác định được tuổi của đá magma và biến chất liên quan. Xác định tuổi của đá bằng hai cách: cách 1 xác định tuổi tương đối dựa vào di tích hóa thạch trong đá, cách 2 xác định tuổi tuyệt đối của đá bằng phương pháp phóng xạ. 1.1.2.2. Lập lại những điều kiện cổ địa lí tự nhiên trong quá khứ Đây là nhiệm vụ tương đối khó khăn của Địa chất lịch sử bởi vì trong quá trình thực hiện nhiệm vụ này, nhà Địa chất lịch sử phải lập lại được những điều kiện cổ địa lý như cổ địa mạo, cổ khí hậu – thủy văn, thành phần cổ sinh vật cổ từ qua các thời kỳ địa chất xa xưa (các đại, kỉ). Kết quả nghiên cứu phải được thể hiện trên các bản đồ cổ địa lý, địa chất lịch sử phải sử dụng các kết quả nghiên cứu của nham trướng học, nghĩa là Địa chất lịch sử nghiên cứu lập lại các hoàn cảnh cổ địa lí theo các đá và hóa thạch. Xác định được hoàn cảnh tự nhiên trên vỏ trái đất trong các giai đoạn lịch sử khác nhau.Thông qua việc nghiên cứu điều kiện hình thành các đá trầm tích, thành phần của đá, qui luật phân bố… để xác lập lại sự phân bố trên biển và lục địa. 1.1.2.3. Lập lại vận động kiến tạo và lịch sử phát triển của cấu trúc lớp vỏ Trái Đất Thực hiện nhiệm vụ này thuộc bộ môn địa kiến tạo lịch sử, một ngành của khoa học địa chất lịch sử bởi vì các đá trầm tích trong quá trình tạo thành được sắp xếp thành từng 2
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn lớp, từng tầng theo tuổi từ già đến trẻ hơn, nhưng do vận động kiến tạo gây ra làm cho những lớp đá trầm tích đó bị phá hủy, vò nhàu, uốn nếp hoặc bị đứt gãy. Vì vậy, các nhà địa kiến tạo lịch sử phải sử dụng phương pháp hiện tại quan sát địa hình các dạng phá hủy thế nằm ban đầu của chúng. Trước đâu các nhà địa kiến tạo lịch sử thường dựa trên cơ sở khoa học của thuyết địa máng đã giúp cho các nhà Địa chất lịch sử lập lại vận động kiến tạo và lịch sử phát triển cấu trúc vỏ Trái Đất một cách khoa học hơn, có tính chất thuyết phục hơn theo quan điểm động. Xác định những giai đoạn phát triển của vỏ trái đất.Muốn vậy, địa chất lịch sử phải tổng kết tài liệu địa chất các khu vực trên địa cầu trong nhiều giai đoạn khác nhau. 1.1.2.4. Lập lại cấu tạo và rút ra những qui luật phát triển của lớp vỏ Trái Đất Đây là một trong những nhiệm vụ quan trọng và khó khắn của địa chất lịch sử. Thực hiện nhiệm vụ này đòi hỏi có sự giúp đỡ phối hợp của các ngành khoa học khác nhau như địa chất khu vực, địa vật lí, địa kiến tạo, cổ từ học, địa tầng học và các ngành khác cung cấp tư liệu cơ sở khoa học cho Địa chất lịch sử. Vì vậy, Địa chất lịch sử phải xác lập các giai đoạn phát triển của lớp vỏ Trái Đất, lịch sử và qui luật hình thành các cấu trúc của nó. 1.2. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học khác 1.2.1. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với Sinh vật học Sinh vật học giúp cho Địa chất lịch sử phục hồi lại lịch sử phát triển và tiến hóa của giới sinh vật. Đặc biệt Địa chất lịch sử có mối quan hệ mật thiết với cổ sinh vật, bởi vì cổ sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu các di tích động vật và thực vật bị chôn vùi trong các trầm tích dưới dạng hóa thạch .Nghiên cứu các di tích sinh vật cổ sẽ giúp cho việc lập lại lịch sử phát triển thế giới hữu cơ và trên cơ sở đó xác định được tuổi của các lớp đá.Hóa thạch là những dấu vết hoặc chứng tích còn sót lại của các loài động vật và thực vật đã từng có mặt trong thiên nhiên. Chúng có kích thước từ những bộ xương khổng lồ của loài khủng long cho đến những loài động vật thực vật bé nhỏ phải nhìn qua kính hiển vi mới thấy. Hầu hết hóa thạch được hình thành từ những phần cứng của động thực vật như vỏ bọc, xương cốt, răng hoặc thân gỗ, có thể chúng vẫn giữ nguyên dạng của nguyên mẫu hoặc có thể đã bị thay thế bởi khoáng vật. Ngoài ra các con vật hoặc cây con còn được bảo quản trong hắc ín, than bùn, băng và trong hổ phách, các quả trứng, vết chân và dấu vết đào bới. 1.2.2. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học tự nhiên Các ngành khoa học vật lí học, toán học, hóa học nghiên cứu về hình dạng cấu trúc, thành phần trạng thái vật chất, cấu tạo vỏ Trái Đất và những thay đổi của chúng trong các thời gian địa chất khác nhau. Địa hóa học nghiên cứu về sự xuất hiện, di chuyển và qui luật phân bố của các nguyên tố hóa học trong lòng đất và trên bề mặt Trái Đất. Các kết quả nghiên cứu của các ngành khoa học tự nhiên sẽ là những cơ sở khoa học quan trọng giúp cho Địa chất lịch sử. 1.2.3. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với khoa học Địa Lí 3
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Địa chất lịch sử có mối quan hệ chặt chẽ với khoa học địa lí, bởi vì Địa chất lịch sử sử dụng nhiều tài liệu, kết quả nghiên cứu và cả phương pháp học, hải dương học, băng hà học, địa mạo học… Nhờ sử dụng các kiến thức của các ngành này và dùng nguyên lí hiện tại với các nguyên tắc “hiện tại là chìa khóa để hiểu quá khứ” cho phép Địa chất lịch sử lặp lại được các điều kiện cổ địa lí về địa hình lục địa và đại dương, cổ khí hậu ở các thời gian địa chất xa xưa. Địa chất lịch sử còn có mối quan hệ đặc biệt với bản đồ học, bởi vì bản đồ cổ địa lí có ý nghĩa quan trọng với Địa chất lịch sử. Các bản đồ cổ địa lí thể hiện hoàn toàn hoàn cảnh địa lí tự nhiên của từng thời gian địa chất, tùy thuộc vào mức độ chi tiết của bản đồ mà giúp cho Địa chất lịch sử khái quát về bề mặt Trái Đất và rút ra những kết luận về quá trình lịch sử cũng như việc chuẩn đoán sự phân bố khoáng sản có ích. Mặt khác địa lí học cũng sử dụng các tài liệu học, các kết quả nghiên cứu của Địa chất lịch sử.Bởi vì các nhà địa lí không thể giải thích được nguồn gốc sự hình thành của một dạng địa hình, hình thái của một mạng lưới thủy văn nào đó nếu không có kiến thức về lịch sử địa chất. 1.2.4. Quan hệ giữa Địa chất lịch sử với các ngành khoa học Địa chất Địa chất lịch sử là một ngành khao học bộ phận của địa chất học, vì vậy nó phải có mối quan hệ chặt chẽ với tất các các ngành khoa học địa chất. Trước hết, Địa chất lịch sử có mối quan hệ với ngành khoa học địa chất nghiên cứu về thành phần vật chất của Trái Đất như thạch học, khoáng vật học, tinh thể học, địa hóa học…Kế đến Địa chất lịch sử còn sử dụng nhiều tài liệu của các ngành nghiên cứu về các quá trình khácnhau xảy ra trong lòng sâu bên trong của Trái Đất cũng như trên bề mặt như kiến tạo học, hỏa sơn học, đại chấn học, địa mạo học, địa vật lí, địa chất thủy văn, địa chất công trình, địa tầng học. Nhìn chung trong các ngành khoa học địa chất thì Địa chất lịch sử gắn bó chặt chẽ hơn cả với địa tầng học, cổ sinh học, địa mạo học. 4
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Bài 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ 2.1. Nhóm các phương pháp xác định tuổi của đá 2.1.1. Các phương pháp tính tuổi tương đối của đá Trước khi các nhà địa chất biết cách xác định tuổi tuyệt đối, họ đã khám phá ra trong lịch sử Trái Đất có các sự kiện hình thành trong khoảng thời gian địa chất rất dài.Việc sắp xếp các sự kiện này theo trật tự niêm đại dẫn đến việc chia nhỏ thời gian thành tạo chúng trên cơ sở dựa vào mối quan hệ giữa chúng và sử dụng một số tên đặt cho thời gian tương đối dài. Tên các kỉ là các thuật ngữ được các nhà địa chất sử dụng để chỉ những đơn vị nhất định của tuổi tương đối. Tuổi tương đối được xác định bằng các vị trí tương đối của các đá trầm tích.Nên nhớ rằng, một lớp đá trầm tích nhất định đại diện cho một khoảng thời gian để cho các đá trầm tích nguyên thủy tích tụ. Thông qua việc sắp xếp các đá trầm tích khác nhau theo một loạt trình tự thời gian, chúng ta đang sắp xếp các đơn vị thời gian theo đúng trật tự của chúng. Phương pháp tính tuổi tương đối không xác định được tuổi chính xác của lớp đất đá, nhưng chúng cho biết tuổi của lớp đá này già hơn hoặc trẻ hơn đá khác. Dựa trên cơ sở nghiên cứu về thành phần, thế nằm, hóa thạch, đặc điểm của sự phân lớp đất đá…người ta xây dựng nhiều phương pháp tương đối khác nhau. 2.1.1.1. Phương pháp địa tầng Cơ sở của phương pháp này là dựa trên mối liên quan giữa các lớp đá trầm tích sắp xếp theo qui luật, lớp nằm dưới già hơn lớp nằm trên. Yếu tố cơ bản của phương pháp địa tầng là lớp đá.Lớp đá là tên gọi của một loại đá gần đồng nhất về mặt giới hạn, có diện tích phân bố tương đối rộng và có độ dày khác nhau.Trong mỗi lớp có ba yếu tố, mặt dưới là tường, mặt trên là mái và bề dày của lớp.Bề mặt của lớp thường ít khi song song với nhau.Mỗi lớp gồm một loại đá có thành phần thạch học tương đối đồng nhất, nhưng cũng có thể gặp trong một loại đá có nhiều lớp khác nhau, Sự sắp xếp liên tục của các lớp đá gọi là phiến trạng.Nghiên cứu phiến trạng trong các lát cắt địa chất ở một vùng nào đó cho phép vẽ được cột địa tầng ở nơi đó. Nicolaus Sterno là nhà khoa học Đan Mạch sáng lập và đặt cơ sở khoa học đầu tiên cho phương pháp địa tầng. Sterno đưa ra sáu định luật dùng làm cơ sở cho phương pháp địa tầng đó là: + Các lớp đá trầm tích của lớp vỏ Trái Đất là do kết quả của sự lắng động vật chất trong nước. + Bất kì lớp nào lắng xuống sau thì nằm trên lớp trước và lại bị lớp khác phủ lên trên. + Lớp có chứa sò, hến, trai, ốc thì tạo thành ở biển, nếu có chứa thực vật thì do nước sông mang tới. + Một lớp có khoảng phân bố rộng có thể thấy ở bờ phía này hay bờ phía kia của thung lũng. 5
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn + Ban đầu xếp lớp thành tầng ngang. + Nếu chúng nghiêng hay uốn nếp thì chúng đã trải qua một biến động nào đó, nếu lớp khác xếp lên trên lớp nghiêng ấy thì biến động đó xảy ra trước khi tạo thành lớp ấy. Phương pháp địa tầng xác định tuổi tương đối của các lớp đá đơn giản và rõ ràng được ứng dụng một cách đúng đắn và chính xác trong các khu vực có các lớp đá nằm ngang và những lớp hơi nghiêng. Tuy nhiên, ít khi người ta sử dụng chúng độc lập mà thường kết hợp với phương pháp nham thạch, bởi vì phương pháp địa tầng còn vấp phải một số hạn chế về thế nằm, không gian phân bố rộng nên cho độ tin cậy không cao. 2.1.1.2. Phương pháp nham thạch Phương pháp này có thể áp dụng tốt trong trường hợp không có vận động kiến tạo gây nên sự đảo lộn trật tự sắp xếp của lớp đá và thông qua việc nghiên cứu thành phần nham thạch của lớp đá và so sánh với thành phần của lớp đá đã biết tuổi tương đối sẽ xác định được tuổi của lớp đá nghiên cứu. Phương pháp nham thạch có thể cho phép xác định tuổi tương đối và phân chia các tầng, lớp đá nếu như chúng gần nhau, trong phạm vi một lưu vực lắng đọng trầm tích, nơi mà chúng giữ được qui luật trong thành phần và cấu tạo của lớp đá. Nếu ra khỏi khu vực đó hoặc có biến động trong khu vực đó, phương pháp nham thạch sẽ cho độ tin cậy thấp.Vì vậy, phương pháp nham thạch cũng phải kết hợp với các phương pháp khác.Nó có ý nghĩa rất lớn khi kết hợp với phương pháp địa tầng để xây dựng bản đồ địa chất khu vực có cấu tạo bởi đá magma và đá biến chất. 2.1.1.3. Phương pháp cổ sinh vật Phương pháp này cho phép xác định tuổi tương đối của đá trầm tích dựa trên cơ sở những di tích của giới hữu cơ đã chết còn giữ lại trong đó.Nó cho độ tin cậy khá cao ở những khu vực nghiên cứu rộng lớn.Phương pháp cổ sinh vật đã được Smith áp dụng ở Anh và Cuviere Frontnia áp dụng ở Pháp ngay từ cuối thế kỉ XVII, đầu thế kỷ XIX. Cơ sở của phương pháp này là sự phát triển và tiến hóa của động vật, thực vật theo thời gian bởi vì trong quá trình tiến hóa đã xuất hiện rất nhiều nhóm sinh vật mới không giống với các nhóm sinh vật phát triển trước đó. Các dạng già cỗi, có cấu tạo đơn giản không thích nghi với sự thay đổi môi trường qua thời gian dần dần bị tiêu diệt.Qua nghiên cứu thực tế, người ta thấy tồn tại hai nguyên tắc có ý nghĩa lớn đối với phương pháp cổ sinh vật. + Nguyên tắc thứ nhất: Mỗi một loài không lặp lại trong quá trình tiến hóa. Đây là định luật “Tiến hóa không luân hồi hay tiến hóa một chiều” của L. Dollo – nhà cổ sinh vật người Bỉ. Ông cho rằng sinh vật không thể nào trở lại trạng thái lúc trước dù trong từng bộ phận đi nữa cũng không trở lại trạng thái tổ tiên như đã từng có. Như vậy nghĩa là không có một hóa thạch nào trong quá trình tiến hóa lặp lại hai lần, cho phép dùng hóa thạch để xác định tuổi của đá. + Nguyên tắc thứ hai: Các giai đoạn phát triển của thế giới sinh vật đồng nhất trên toàn thế giới vì các sinh vật được phân bố phổ biến rất nhanh chóng, sự trao đổi của sinh vật đã diễn ra liên tục ở các khu vực khác nhau. Chẳng hạn, qua nghiên cứu thế giới sinh vật ngày nay người ta nhìn thấy chúng có tính thống nhất là ở lục địa phát triển loài chim và 6
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn các loài động vật có vú, còn ở môi trường biển thì những nhóm sinh vật như sò hến và cá ngự trị. Từ đó, người ta suy luận rằng trước kia sinh vật khác cũng đã từng ngự trị trên Trái Đất như vậy, vì vậy có thể coi hai trầm tích có hóa thạch giống nhau có tuổi như nhau. Từ hai nguyên tắc trên dẫn đến kết luận rất quan trọng đối với phương pháp cổ sinh vật. Đó là: + Các lớp đá có thời gian thành tạo khách nhau chứa hóa thạch khác nhau + Sự giống nhau của các hóa thạch ở các địa điểm khác nhau chứng tỏ các trầm tích đó có cùng một thời gian thành tạo, tức cùng tuổi địa chất. Tuy nhiên phương pháp cổ sinh chỉ áp dụng xác định tuổi tương đối của đá trầm tích, không thể áp dụng đối với đá magma và đá biến chất, nhưng bằng phương pháp gián tiếp người ta vẫn xác định được tuổi của đá magma và đá biến chất. Hiện nay, phương pháp cổ sinh vật ngày càng phát triển và bao gồm 5 phương pháp sau đây: A. Phương pháp chỉ đạo hóa thạch Phương pháp này do Smith, Cuvier đề xướng. Cơ sở của phương pháp này chỉ dựa vào một số hóa thạch trong các lớp trầm tích để xác định tuổi của lớp đá đó. Hóa thạch chỉ đạo là những loại hóa thạch phải có các điều kiện sau đây: + Phải hay thường gặp trong đá, số lượng nhiều, dễ tìm. + Phải được phổ biến rộng rãi trong các khu vực khác nhau. + Phải được phân bố ngầm theo bề dày của địa tầng. + Phải được bảo tồn tốt về hình thái, dễ dàng xác định tên giống loài. B. Phương pháp thống kê theo phần trăm Lyell sử dụng phương pháp này lần đầu tiên khi ông nghiên cứu trầm tích Tân Sinh ở Pháp, Anh, Ý. Ông nhận thấy rằng những đá càng cổ thì càng chứa ít các di tích sinh vật hiện đại. Bằng cách thống kê theo phần trăm, ông đã xác định tuổi của các lớp trầm tích. C. Phương pháp phát sinh huyết thống Phương pháp xuất phát từ học thuyết của Darwin và được V. Kovalevky sử dụng từ cuối thế kỉ 19.Bản chất của phương pháp này là sự nghiên cứu không phải là những loại riêng biệt như trong phương pháp hóa thạch chỉ đạo, cũng không phải là cả hệ sinh vật như trong phương pháp thống kê mà nó nghiên cứu những nhóm riêng biệt của hệ thống sinh vật như họ, loài…Trên cơ sở đó tìm ra mối quan hệ huyết thống và xây dựng lược đồ tiến hóa. Sau đó so sánh những di tích sinh vật tìm được với lược đồ tiến hóa sẽ cho phép xác định tuổi của lớp đá chứa di tích sinh vật đó. D. Phương pháp cổ sinh thái 7
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Phương pháp này do R. F. Hecker đề xuất, có thể giúp ích một cách đáng kể cho việc chính xác hóa và đặt cơ sở cho ranh giới địa tầng, vì chúng quan sát được một cách tinh tế nhất những biến đổi của các nhân tố sinh thái của môi trường tự nhiên trong quá khứ cũng như những biến đổi của ngay chính sinh vật tùy theo sự biến đổi của môi trường tự nhiên. Phương pháp này không những xác định được tuổi mà còn lập lại được môi trường cổ xưa. E. Phương pháp vi sinh vật cổ và phân tích bào tử phấn hoa Cơ sở của phương pháp này là nghiên cứu các vi sinh vật thường gặp nhiều và được bảo tồn trong trầm tích biển, nó có ý nghĩa to lớn trong việc phân chia địa tầng chi tiết, nhất là những vùng có dầu khí. Phương pháp bào tử phấn hoa dựa trên cơ sở bào tử và phấn hoa hóa thạch để xác định giống, loài thực vật cổ trên cơ sở chọn lọc mẫu.Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho phép phân chia địa tầng, xác định tuổi của đá trầm tích và lặp lại các điều kiện cổ địa lí. 2.1.2. Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá 2.1.2.1. Các phương pháp cổ điển 1.1.1.1. Phương pháp dựa vào sự sắp xếp các lớp đá trầm tích Phương pháp này dựa vào sự sắp xếp của các lớp đá trầm tích thô và mịn xen kẽ nhau. Liên hệ với hiện tượng thành tạo các lớp trầm tích trong các vùng trầm động hiện nay: Lớp trầm tích thô ứng với mùa mưa, mịn ứng với mùa khô trong một năm. Cách tính này chỉ có thể áp dụng cho một vài mặt cắt địa tầng riêng lẽ của trầm tích và kết quả cũng bị hạn chế vì không phải nơi nào trên Trái Đất cũng có mùa mưa và khô xen kẽ nhau trong năm. 1.1.1.2. Phương pháp dựa vào trạng thái vật chất của Trái Đất Thomson – nhà vật lí người Anh đã dựa vào khái niệm cho rằng Trái Đất từ trạng thái nóng chảy cứ nguội và cứng rắn dần tạo lớp vỏ Trái Đất theo cách tính này, tuổi của Trái Đất có khoảng 98 đến 200 triệu năm. 1.1.1.3. Phương pháp dựa vào độ mặn của nước biển Phương pháp này dựa vào thực tế hiện nay là hàng năm các con sông đều mang ra biển một lượng lớn muối, tuy tỉ lệ muối trong nước sông mang ra biển rất thấp. Dựa vào dự đoán khoa học, người ta cho rằng trong quá khứ xa xưa nước ở đại dương cũng như nước sông là nước ngọt, độ muối trung bình 3,5% hiện nay của nước biển là do các sông từ đất liền đưa ra. Biết được tổng số muối của đại dương và số muối hàng năm của sông đưa ra biển, người ta tính được tuổi của Trái Đất khoảng 1,5 tỉ năm. Cả ba cách tính nêu trên đều không có cơ sở khoa học nên những con số tính toán đều không chính xác và không được các nhà địa chất thừa nhận 2.1.2.2. Phương pháp phóng xạ 8
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Việc xác định tuổi tuyệt đối của đá chỉ được thực hiện có cơ sở khoa học vào thế kỷ 20 từ khi phát hiện phóng xạ và phương pháp phóng xạ ra đời. Các nguyên tố phóng xạ phân tán trong hầu khắp các loại đá dưới dạng vết, chúng phân hàng một cách tự phát do phát ra các hạt nhân nguyên tử. Phần lớn các hạt phóng xạ là các nguyên tử đồng vị, khi phân hủy các nguyên tố đồng vị bị biến đổi thành nguyên tố khác, do nhân nguyên tử mất hay nhận thêm các hạt thành phần. Ta có các phương pháp uran 325, phương pháp carbon 14, phương pháp stronsi (Sr87), phương pháp chì (Pb207, Pb206). Sự ra đời của phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá bằng phương pháp phóng xạ có ý nghĩa rất lớn trong khoa học địa chất.Nó giải quyết được hàng loạt các vấn đề về tuổi của các thể địa chất, nhất là những thành tạo biến chất và magma, tuy nhiên phương pháp này cũng có một số hạn chế như quá tốn kém, sai số. 2.2. Nhóm các phương pháp lặp lại các điều kiện cổ địa lí Cổ địa lí là khoa học về cảnh quan địa lí cổ xưa và sự phát triển của chúng, có nhiệm vụ lập lại những điều kiện địa lí tự nhiên của Trái Đất qua các thời gian địa chất. Để thực hiện nhiệm vụ này, các nhà địa sử và cổ địa lí sử dụng tổng hợp các phương pháp hiện tại, phương pháp nham tướng, phương pháp phân tích cổ sinh thái 2.2.1. Phương pháp hiện tại Phương pháp này lập lại các hiện tượng và quá trình trong quá khứ dựa trên cơ sở so sánh những hiện tượng và quá trình hiện tại.Người đề xuất phương pháp này là Ch. Lyell – một nhà địa chất người Anh. Trong tác phẩm “ Nguyên lý về địa chất”, ông đã đề xuất nguyên lí hiện tại, tạo cơ sở giải quyết hàng loạt vấn đề lí thuyết cũng như thực tế của địa chất học mà trước hết là cơ sở cho xét các vấn đề về nguồn gốc hình thành trầm tích. Nguyên lí hiện tại của ông cho rằng các hiện tượng tự nhiên hiện nay đang diễn ra một cách chậm chạp gây những biến đổi dần dần từng bước bộ mặt của lớp vỏ Trái Đất, thì trong quá khứ cũng chính những hiện tượng tương tự như thế đã gây ra những biến đổi lớn lao của lớp vỏ Trái Đất. Tuy nhiên, đến cuối thế kỉ 19, các nhà khoa học đã nhận thấy được nhược điểm của nguyên lí hiện tại của Lyell bởi vì trong lịch sử phát triển của lớp vỏ Trái Đất không chỉ có biến đổi về cấu tạo, thành phần, thế giới hữu cơ mà cả những hiện tượng, quá trình không ngừng biến đổi. Vì vậy khi sử dụng phương pháp hiện tại không phải đơn thuần chỉ so sánh những điều kiện hiện tại với quá khứ mà còn phải chú ý đến hoàn cảnh cụ thể. 2.2.2. Phương pháp nham tướng (tướng đá) Theo nguyên lí của Lyell, nắm được qui luật của trầm tích hiện tại sẽ tạo cơ sở để giải thích tính chất của môi trường thành tạo đá ở các thời gian địa chất xa xưa.Trong mỗi khu vực hình thành trầm tích, các điều kiện tự nhiên của quá trình trầm tích luôn luôn thay đổi theo thời gian và không gian. Sự thay đổi đó tuân theo qui luật nhất định và phản ánh những tính chất của đá: Sự thay đổi tính chất trên diện tích của đá trầm tích cùng tuổi gọi là sự thay đổi tướng đá. Phương pháp phân tích tướng đá bao gồm phân tích thành phần thạch học của đá, nghiên cứu sinh vật hóa đá.Việc phân định các loại tướng đá, nghiên cứu mối quan hệ 9
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn tướng đá trầm tích khác nhau về nguồn gốc trong một tập hợp trầm tích cùng tuổi không những cho phép lập lại cảnh quan cổ xưa mà còn có thể giải quyết được cả những vấn đề nguồn gốc của trầm tích. 2.2.3. Phương pháp phân tích cổ sinh thái Cổ sinh thái học là một chuyên ngành nghiên cứu điều kiện sinh sống của các sinh vật cổ qua các thời gian địa chất.Đối với Địa chất lịch sử, các tài liệu về cổ sinh thái có ý nghĩa rất lớn đối trong việc xác định điều kiện cổ địa lí của từng khu vực.Mục đích chính của phương pháp phân tích cổ sinh thái là dùng các hóa thạch của các sinh vật để xác định điều kiện thành tạo trầm tích trên cơ sở lập lại điều kiện sinh sống của chúng và các dạng sống của sinh vật đã chết.Các nhà địa chất lịch sử đã áp dụng các phương pháp phân tích cổ sinh thái khác nhau trong việc lập lại các điều kiện cổ địa lí. 2.3. Nhóm các phương pháp lặp lại các vận động kiến tạo Vận động kiến tạo còn gọi là chuyển động kiến tạo bao gồm các hoạt động lún chìm, nâng cao, uốn nếp, phá hủy để hình thành cấu trúc lớp vỏ Trái Đất. Hiệu quả của vận động kiến tạo đã gây ra sự hình thành và biến đổi các dạng địa hình, các hình thái biển và lục địa của lớp vỏ Trái Đất và cũng gây nên những biến đổi khí hậu, biến đổi hoàn cảnh hoạt động bào mòn, vận chuyển, trầm tích. Người ta phân biệt ra hai nhóm vận động kiến tạo: Vận động ngang (dịch chuyển, trôi) và vận đông thẳng đứng diễn ra trong tất cả các giai đoạn của lịch sử lớp vỏ Trái Đất. Nhiệm vụ của Địa chất lịch sử là làm sáng tỏ về lịch sử vận động kiến tạo đã diễn ra trong các giai đoạn phát triển của lịch sử lớp vỏ Trái đất về qui mô, cường độ và hệ quả. Hiện nay người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu các vận động kiến tạo. 2.3.1. Phương pháp phân tích đá và bề dày trầm tích Phương pháp này do Belousov (Nga) đề xuất, hiện tượng được áp dụng phổ biến để nghiên cứu lịch sử của vận động kiến tạo và sự hình thành của một số cấu trúc. Khi phân tích bản đồ về sự thay đổi thành phần đá trầm tích, điều kiện trầm tích (bản đồ tướng đá) và bề dày của chúng có thể nắm được phương của vận động kiến tạo và sự phân bố của các dạng cấu tạo không những chỉ trong một vùng, một phạm vi giới hạn của địa tầng mà có thể giải quyết vấn đề trong một khu vực rộng lớn. Dựa vào tướng đá có thể phân định trong khu vực cấu tạo âm và khu vực cấu tạo dương.Khu vực cấu tạo âm chứa các trầm tích biển, là những vùng lún chìm sâu và phân bố tướng đá nước sâu.Khu vực cấu tạo dương là những vùng có cấu tạo nâng cao, chứa các loại tướng đá nước cạn, các tướng đá trầm tích lục địa. Phân tích bề dày trầm tích có ý nghĩa lớn đối với việc phân tích cường độ và tính chất vận động của từng địa phương.Trong vùng có tốc độ sụt lún nhanh hình thành bề dày trầm tích và ngược lại.Trên thực tế, nhiều khi bề dày trầm tích không phản ánh đúng độ sâu của tốc độ sụt lún mà tốc độ sụt lún có thể lớn hơn tốc độ trầm tích.Vì vậy cần phải nghiên cứu phố hợp giữa bề dày trầm tích và tướng đá. 10
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Hình 1.1. Sơ đồ mặt cắt tướng đá và bề dày1 A: Khu vực tốc độ sụt lún và trầm tích bằng nhau. Đáy biển trầm tích thể hiện bằng đường nằm ngang ứng với mực 0m của mặt nước biển B: Khu vực tốc độ sụt lún lớn hơn tốc độ trầm tích, đáy biển của khu vực trầm tích phân thành nhiều thành phần khác nhau dưới mực nước biển Ký hiệu: 1. Cuội ven bờ, 2. Cát vùng đáy biển nông, 3. Cát sét vùng nước nông, 4. Đá vôi vỏ sò, vỏ ốc, 5. Đá vôi phân lớp kiểu nước nông, 6. Đá vôi ám tiêu, 7. Sét nước sâu. 2.3.2. Phương pháp phân tích các gián đoạn và bất chỉnh hợp Dựa vào việc phân tích các biểu hiện gián đoạn trầm tích hoặc bất chỉnh hợp giữa các địa tầng, ta có thể biết được thời gian, tính chất và qui mô của hoạt động nâng cao của khu vực trầm tích.Gián cách thời gian giữa những địa tầng ở hai phía của bất chỉnh hợp tương ứng với thời gian ngừng hoạt động trầm tích do vùng bị nâng cao. 1Sơ đồ tr.33, h 2.1, Tống Duy Thanh, 1977 11
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Hình 1.2. Bất chỉnh hợp địa tầng, bất chỉnh hợp góc2 a. Bất chỉnh hợp địa tầng do kết quả của chuyển động thăng trầm. b. Bất chỉnh hợp góc. Sau khi thành tạo tầng dưới, các lớp bị uốn nếp nâng cao, đứt gãy. Sau đó vùng lại bị sụt lún thành tạo tầng trên Người ta có thể phân tích tướng đá và bề dày cùng với quan hệ bất chỉnh hợp của các lớp trong uốn nếp để biết được mối quan hệ thời gian giữa vận động uốn nếp và quá trình trầm tích. Vận động kiến tạo mạnh mẽ của lớp vỏ Trái Đất gây nên sự nâng cao của cả khu vực thì ở những vùng kế cận hoặc xa hơn hình thành trầm tích tương đối thô. Sử dụng phương pháp này cho biết mỗi tầng cấu trúc ứng với một giai đoạn phát triển tự nhiên trong lịch sử phát triển địa chất của khu vực. 2.3.3. Phương pháp phân tích qui luật sắp xếp của các tầng lớp đá Phương pháp này cho phép ta biết được tính chất và cường độ của vận động kiến tạo của vùng trong một giai đoạn lịch sử địa chất. Do đó phải phân tích toàn diện sự biến đổi thành phần trầm tích, tướng đá, bề dày và quan hệ bất chỉnh hợp của các tầng, lớp trong vùng. Sự thay đổi chế độ hoạt động kiến tạo dẫn đến sự thay đổi về chế độ bào mòn và trầm tích, thể hiện rõ trong mặt cắt địa chất. Theo chiều vận động âm của khu vực, vùng bị chìm sâu tạo biển tiến, trong mặt cắt từ dưới lên sẽ đổi dần sang đá hạt mịn của tướng biển sâu. Ngược lại, trong vận động dương, tướng đá sẽ thay đổi theo chiều ngược lại từ tướng biển sâu sang tướng biển nông, hạt thô dần. 2 Hình 2.3, trang 354, Tống Duy Thanh 1977 12
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Hình 1.3. Quan hệ giữa hoạt động uốn nếp và trầm tích3 2.3.4. Phương pháp phân tích địa mạo Phương pháp này được áp dụng với việc nghiên cứu các vận động kiến tạo trong giai đoạn trẻ của lịch sử phát triển vỏ Trái Đất (Tân sinh). Chiều cao thềm sông, thềm biển, bề mặt san bằng của những vùng núi.. sẽ cho ta tư liệu về biên độ và tốc độ của vận động nâng cao địa hình bề mặt Trái Đất. Nghiên cứu, quan sát hình thái của thung lũng sông, hình thái bờ biển có thể nắm được tính chất của vận động kiến tạo khu vực. 2.3.5. Phương pháp phân tích thành hệ địa chất Thành hệ địa chất là tổ hợp cộng sinh có qui luật của đá trong mối quan hệ chung về điều kiện thành tạo và được hình thành trong những giai đoạn nhất định của những dạng cấu trúc cơ bản của lớp vỏ Trái Đất. Sử dụng phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu lịch sử vận động kiến tạo.Phân tích thành hệ tức là phân tích các phức hệ đá đặc trưng của các yếu tố cấu trúc và các giai đoạn phát triển của chúng. Bertran (Pháp) là người đầu tiên đề xuất phương pháp này từ cuối thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 40 của thế kỷ 20 mới phát triển và sử dụng rộng rãi, nhất là ở Nga. Bởi vì vị trí và qui luật phân bố của các thành hệ địa chất có ý nghĩa lớn, qua kết quả nghiên cứu, phân chia, phân tích thành hệ mà ta có thể rút ra kết luận đúng đắn về loại hình cấu trúc, lịch sử của khu vực qua các giai đoạn.Ngoài ra qua phân tích thành hệ mà người ta nắm được qui luật thành tạo khoáng sản.Chẳng hạn thành hệ gabzo – đia ba thường có liền với khoáng sản vàng, titan, imerit. 3Hình 2.3, tr. 35, Tống Duy Thanh 1977 13
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn CHƯƠNG 2:CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ Bài 1: THÀNH HỆ VÀ TƯỚNG ĐÁ 1.1. Thành hệ 1.1.1. Khái niệm, bản chất Khái niệm thành hệ được sử dụng trong tài liệu địa chất từ cuối thế kỷ 18, theo Fucxen (1761) định nghĩa: “Thành hệ là một tập hợp các lớp đất đá nằm trực tiếp lên nhau và được thành tạo trong điều kiện đồng nhất”. Từ hội nghị địa chất quốc tế lần II (1881), khái niệm thành hệ được chấp nhận chính thức. Trong thời gian này thành hệ được coi là một đơn vị địa tầng. Đến nay, khái niệm thành hệ được sử dụng khá phổ biến trong nghiên cứu đá magma và biến chất. Thành hệ là một thể địa chất, bao gồm một phức hệ hoặc một tập hợp các tướng phát sinh trong một chế độ kiến tạo và khí hậu nhất định.Ví dụ, ở đá magma, cùng loại khoáng vật, điều kiện nhiệt độ, áp suất sẽ tạo ra cùng loại đá magma.Chế độ kiến tạo là vận động nâng lên hoặc sụt lún, đứt gãy, tách giãn.Ở đá magma, điều kiện khí hậu ảnh hưởng hầu như không có, trong khi đó chế độ khí hậu chính là tác động ngoại sinh ảnh hưởng nhiều đến các thành phần đá trầm tích.Mỗi thành hệ địa chất gồm một số loại đá, thường là ba bốn loại có quan hệ chặt chẽ nhau như thành hệ flis lục nguyên gồm các loại đá cát kết, bột kết, sét kết xen kẽ nhau. Cũng có khi thành hệ chỉ gồm một thành phần đá như thành hệ carbonat, thành hệ gloconit… Như vậy sự thành tạo một thành hệ được xác định trước hết ở chế độ kiến tạo, sau đó đến điều kiện cổ địa lí (khí hậu, sinh vật).Dựa vào chế độ kiến tạo người ta có thể phân chia ra thành hệ các đới hoạt động, đới trung gian (chuyển tiếp), thành hệ miền ổn định.Sau đó dựa vào hoàn cảnh cổ địa lý, người ta lại chia ra các thành hệ cụ thể. 1.1.2. Một số thành hệ cơ bản Hai thành hệ cơ bản thường gặp là thành hệ magma và thành hệ trầm tích.Ngoài hai loại thành hệ magma và thành hệ trầm tích cũng có khi người ta nói đến thành hệ biến chất. Nhưng nhìn chung người ta không sử dụng khái niệm thành hệ đối với đá biến chất, thông thường đá biến chất được qui về gốc ban đầu là thành hệ trầm tích hay magma sinh ra nó. 1.1.2.1. Thành hệ magma 1.1.1.1. Khái niệm Tổ hợp tự nhiên của các đá magma cùng nguồn, xuất hiện một cách có quy luật trong hoàn cảnh địa chất nhất định của quá trình phát triển các yếu tố địa kiến tạo khác tuổi nhưng cùng một kiểu của vỏ Trái Đất. 14
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn 1.1.1.2. Các kiểu thành hệ magma + Nhóm spilit – keratofia (dãy thành hệ phun trào và phun trào xâm nhập) Nhóm này phân bố phổ biến trên bề mặt Trái Đất và được hình thành trong khu vực địa máng thực thụ. Nhóm có hai thành hệ: Spilit – điaba và Keratofia – thạch anh với những đặc điểm sau: Thành hệ Spilit – điaba được hình thành chủ yếu hoặc hoàn toàn là dung nham bazơ. Chúng được phân bố ở các võng địa máng (chân địa máng).Các thành hệ Spilit – điaba phân bố rộng và là những hợp phần thuần khiết của các hệ tầng chân địa máng thuộc đủ các tuổi từ Nguyên sinh đến Tân sinh.Các đá tướng Spilit – điaba phun trào dưới nước thành vô số lớp phủ mỏng có cấu tạo cầu, trong đó có các loại vụn kết núi lửa đặc trưng như tube núi lửa. Do được hình thành trong giai đoạn đầu nên chúng thường bị biến đổi mạnh. Thành hệ Keratofia – thạch anh được hình thành hoàn toàn từ dung nham axit.Thành hệ Keratofia – thạch anh là những phức hệ phun trào đặc trưng cho các võng thứ sinh kiểu chân địa máng phát triển trên phông các địa máng ban đầu (võng địa máng ban đầu) đã bị uốn nếp và bị xâm nhập lớn xuyên cắt. Thành hệ Keratofia – thạch anh cũng chủ yếu là các phun trào dưới nước.Chúng thường tổ hợp với các đá phiến sét, bột kết, ngọc bích, các đá silic khác của kiểu địa máng tiêu biểu. Các đá vụn núi lửa có thành phần axit như tube, aglomerat phát triển rộng, các thành tạo phun trào thực thụ rất thường xuyên và thậm chí hầu như luôn đi kèm với các xâm nhập nông á núi lửa kiểu các bướu nhỏ, các thể nấm. Chúng cấu tạo hoặc từ chính đá phun trào hoặc từ các đá được kết tinh tốt hơn. Thành hệ này có điều kiện hình thành các quặng khoáng sản đa kim và pirit. + Nhóm Gabro – plagiogranit ( dãy thành hệ xâm nhập) Các thành hệ trong nhóm thành hệ xâm nhập này phổ biến vô cùng rộng ở khắp các vùng địa máng.Chúng là sản phẩm của những hoạt động của magma xâm nhập sớm, trong hàng loạt các trường hợp người ta chứng minh được mối quan hệ về không gian và nguồn gốc của chúng với thành hệ Spilit – điaba và Keratofia – thạch anh.Đặc điểm đặc trưng của thành hệ xâm nhập Gabro – Plagiogranit là trong các thành phần của chúng chiếm ưu thế là các đá gabroit và đá plagiogranit. Trong dãy thành hệ này lại tách ra 4 thành hệ: Gabro – điorit – điaba: Thương là dạng xâm nhập nông, dạng vỉa trong các tầng trầm tích gần mặt đất. Trong thực tế thành hệ này thường là đồng dạng của thành hệ spilit – keratofia. Chúng có mối quan hệ gần gũi về thành phần thạch học, tuổi và vị trí kiến tạo. Khi được đưa lên mặt đất sẽ tạo thành phun trào spilit – ketatofia, còn nếu nằm ở xâm nhập nông gần mặt đất với các thể vỉa, bứu, nấm sẽ tạo thành thành hệ Gabro – điorit – điaba. Thành hệ Gabro – piroxen – đunit thường tạo nên các thể xâm nhập dạng tuyến dọc theo kiến trúc uốn nếp và tạo nên các “vành đai” hoặc các “dải” ở các đứt gãy sâu cỡ lớn. Kích thước của thể xâm nhập có thể đạt tới độ dày 100 150km và rộng đến 30 km. Nhiều trường hợp thành hệ này có thể tạo nên thế nằm dạng vỉa hoặc một thân của một 15
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn thấu kính. Thành phần thạch học của chúng đa dạng nhưng thành phần cố định là đá trung tính và axit. Thành hẹ Gabro – plagiogranit và plagiogranit có nhiều đặc điểm giống thành phần, cấu trúc và điều kiện hình thành với Gabro –piroxenit đunit. Các thành phần này dần vắng mặt hoặc phát triển rất ít các đá siêu bazơ trong khi đó các đá granitoit lại có rất nhiều. + Nhóm Bazan – andezit – liparit ( dãy thành hệ phun trào) Thành hệ này cũng phát triển phổ biến rộng rãi trong tự nhiên, thường là các thành hệ magma tạo núi ở đới động.Thuộc nhóm này có già nửa các phức hệ núi lửa cổ và Đệ Tứ. Thành phần thạch học đa dạng nhưng chủ yếu là các đá trung tính, đôi khi xuất hiện đá kiềm hoặc á kiềm. +Dãy thành hệ xâm nhập trung tâm và ống nổ Trong dãy thành hệ này có rất nhiều thành hệ, một trong những thành hệ hiện ở nhiều khu vực khác nhau trên bề mặt Trái Đất là thành hệ Kimbeclit với một số đặc trưng say: Thành phần siêu bazơ có độ kiềm hơi cao, mức độ phân dị của thể Kimbeclit không đáng kể. Nằm dưới dạng thể ống được cấu tạo chủ yếu từ dăm kết núi lửa.Nó thường có trong các nền cổ. Thường có chứa kim cương (tất cả các kim cương gốc đều liên quan đến Kimbeclit) Thể Kimbeclit phổ biến ở Nam Phi, Trung và Đông Phi.Gần đây người ta còn gặp nhiều ở Ấn Độ, Braxin, và đặc biệt là miền Đông của nền Xibia.Kích thước của các ống nổ có thể đạt từ 15 300m, nhiều ống nổ rộng đến 800 1000m.Trong ống nổ có chứa dăm kết Kimbeclit vụn thô, có thể là mảnh vụn của các đá vây quanh, đá biến chất và siêu bazơ ở dưới sâu. Khoáng vật tạo đá trong Kimbeclit là Olivin, Pirop, Piroxen, Apatit Montichelit và kim cương…Tuy nhiên, không phải mọi ống Kimbeclit đều chứa kim cương. 1.1.2.2. Thành hệ trầm tích 1.1.1.1. Khái niệm Thành hệ trầm tích là tập hợp đá trầm tích cộng sinh và do đó thường gặp thành phần của đá giống nhau nhưng ở các tuổi khác nhau. Việc nghiên cứu thành hệ được bắt đầu từ đá trầm tích, nhưng cho đến nay việc phân loại các hệ trầm tích chưa được thống nhất chung như đối với phân loại các thành hệ magma. Thành hệ trầm tích muốn được hình thành phải ở trong những điều kiện sau: Trầm tích được ổn định lâu dài trên phạm vi miền của chế độ kiến tạo, được ổn định lâu dài trong vùng lắng đọng sản phẩm. 1.1.1.2. Các kiểu thành hệ trầm tích + Nhóm thành hệ ở biển 16
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn ~ Thành hệ carbonat: các đá đặc trưng cho thành hệ này là đá carbonat. Thành tạo trong điều kiện biển tiến rộng rãi, toàn vùng bị sụt lún mạnh mẽ, đáy biển tương đối bằng phẳng, thành hệ carbonat thường liên quan đến photphoric và bauxit. Thành hệ này rất hay gặp ở miền nền. ~ Thành hệ lục nguyên carbonat, lục nguyên silic: Được hình thành ở vùng có đáy thấp và bằng phẳng. Thành hệ này thường gặp ở vùng nền và địa máng. ~ Các thành hệ biển có đáy bồn chứa trầm tích bị chia cắt mạnh, thường gặp phổ biến ở địa máng. ~Thành hệ biển molat (lục nguyên) thành tạo ở những miền chịu chuyển động nâng lên là chủ yếu, gồm các vụn cơ học, thành phần phức tạp. Trầm tích phân nhịp với bề dày tầng nhịp lớn. ~Thành hệ flisơ: Thành tạo ở miền võng của vỏ Trái Đất, dao động mạnh tạo các hạt đá thô, hạt mịn, carbonat xen kẽ vào thành nhịp. + Nhóm thành hệ nội địa ~Thành hệ đồng bằng ẩn: Thường hay gặp ở các khu vực nền. Đặc trưng của thành hệ với các trầm tích lục địa màu xám thường có chứa than, còn trầm tích mày đỏ chứa muối, muối nhiều làm cho có màu đỏ ở chế độ khí hậu khắc nghiệt, bốc hơi lớn. ~Thành hệ trũng giữa núi thường hay gặp ở vùng trũng giữa núi ở các địa máng hoặc các nền. Trong thành phần có thể các đá vụn cơ học, thành phần silit, thành hệ cát sét chứa caolin, thành hệ chứa than linit, thành hệ chứa than paralit… Việc phân tích các thành hệ có ý nghĩa rất lớn đối với việc nghiên cứu chế độ kiến tạo, hoàn cảnh cổ địa lí sinh ra thành hệ.Dựa vào kết quả nghiên cứu người ta có thể lật lại lịch sử phát triển của khu vực đồng thời có thể nắm được qui luật phân bố khoáng sản. Ví dụ khoáng sàng anbet, tan thường được thành tạo ở thành hệ siêu bazơ hoặc muối mỏ có liên quan đến thành hệ bay hơi, còn các thành hệ gabro – điaba thường có liên quan đến khoáng sàng vàng, titan. Liên quan với thành hệ granit batolit có các khoáng sàng pecmatit, vonframit… 1.2. Tướng đá 1.2.1. Khái niệm Khái niệm đầu tiên về tướng đá do nhà địa chất Thụy Sĩ Aman Gresley đưa ra năm 1838. Trong quá trình nghiên cứu trầm tích Jura ở Thụy Sĩ, ông nhận thấy rằng thành phần của phức hệ hóa thạch chứa trong một tầng thay đổi theo bề ngang tùy thuộc vào sự thay đổi thành phần của đá chứa chúng. Ông dùng chữ facies 4 (tiếng Pháp có nghĩa là diện mạo, tướng) để chỉ sự khác nhau về tính chất đá và hóa thạch chứa trong đá và cũng chỉ sự khác nhau về hoàn cảnh môi trường tạo chúng.Từ đó trở đi thuật ngữ “tướng đá” 4Facies: chỉ sự biến đổi ngang của trầm tích, A. Gresleu đã phân định 6 loại tướng đá trong trầm tích J của vùng nghiên cứu là tướng biển khơi, á biển khơi, tướng ven biển, tướng san hô, tướng biển sâu, tướng bùn. 17
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn được sử dụng phổ biến trong địa chất học.Tuy nhiên cho đến nay khái niệm này chưa được hiểu thống nhất. Có những nhà khoa học hiểu nó theo nghĩa thạch học (tính chất đá và hóa thạch), những người khác lại hiểu theo nghĩa địa lí (môi trường thành tạo)… Ngày nay đa số các nhà địa chất đều thống nhất coi khái niệm tướng đá để chỉ điều kiện hay toàn cảnh thành tạo các thể địa chất và tổ hợp các đặc tính xác định nên điều kiện đó. Khái niệm về tướng đá hiện nay được sử dụng rộng rãi, trước kia tướng đá chỉ dùng trong trầm tích học thì bây giờ đã được dùng cả magma và biến chất và các lĩnh vực khác của địa chất. Khi đó tướng đá được hiểu là một thể địa chất bao gồm một hay nhiều loại đá thành tạo trong một điều kiện địa chất nhất định.Khái niệm tướng đá thường được sử dụng phổ biến và rộng rãi cho hai nhóm đá trầm tích và biến chất. Các đá trầm tích hay trầm tích có cùng một tướng sẽ có những đặc trưng giống nhau về mặt thạch học, cổ sinh, địa hóa và cùng được thành tạo trong một điều kiện cổ địa lý, kiến tạo nhất định. Muốn xác định một tổ hợp các đá trầm tích hay trầm tích nào đó có tướng hay không, cần phải nghiên cứu chi tiết về mặt thạch học, cổ sinh..Nếu giống về đặc điểm thạch học thì ta gọi chúng có tướng thạch học giống nhau, nếu giống về hóa thạch ta nói có tướng sinh vật giống nhau.Bằng phương pháp nghiên cứu đá một cách tỉ mỉ theo phức hệ thạch học, cổ sinh học, nhà địa chất sẽ xác minh được đá này hình thành ở lục địa hay đại dương, biển nông hay sâu và được thành tạo khi nào, với điều kiện khí hậu, thủy văn tương ứng. Nhờ kết quả nghiên cứu các di tích động thực vật chứa trong đá hoặc nếu không có trong đá (đá magma) thì ta có thể dựa vào xác sinh vật có trong các đá xung quanh, trên hoặc dưới để nhận biết và suy đoán được hoàn cảnh xuất hiện đá. Ví dụ: Dựa vào những đặc trưng của nham thạch và cổ sinh vật học, người ta có thể biết được đá có tướng biển hay tướng lục đại. Khi biết tướng biển rồi các nhà địa chất sẽ chú ý đến các vấn đề tướng biển sâu hay nông, nồng độ mặn, nhiệt độ, độ trong của nước biển và cả sự chuyển động của nước biển. 1.2.2. Các nhóm tướng đá cơ bản 1.2.2.1. Tướng của đá trầm tích (tướng trầm tích) Dựa vào vị trí cổ địa lí (vị trí hình thành đá) người ta chia ra các nhóm tướng đá cơ bản: tướng biển, tướng vũng vịnh, tướng lục địa. Trong đó, gộp làm 2 nhóm chính gồm tướng biển và tướng lục địa. Ngoài cách phân chia trên, còn có cách phân chia tướng biển dựa vào thành phần thạch học như: tướng lục nguyên (tướng vụn), tướng hữu cơ, tướng hóa học, tướng hỗn hợp. 1.1.1.1. Tướng biển Những tiêu chuẩn cơ bản để các nhà địa chất học phân biệt được các tướng biển gồm: Tính chất của thế giới hữu cơ và điều kiện cổ sinh thái. Kiến trúc và cấu tạo của đá.Hoạt động thủy động lực học của môi trường.Hình dáng và độ hạt.Độ mặn và chế độ khí của bồn nước.Kiểu và thành phần vật chất của trầm tích.Đặc điểm địa hóa và màu sắc của đá.Sự có mặt và đặc tính của tầng nhịp.Tính chất của thế nằm và mức độ duy trì diện tích. Hướng chung của chế độ kiến tạo. 18
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn Tướng biển là những đá trầm tích và trầm tích được hình thành ở biển và đại dương. Tùy vào vị trí thành tạo tướng biển lại chia ra làm nhiều tướng khác nhau: + Tướng biển ở khu vực ven bờ: Vùng ven bờ là vùng chịu tác động thường xuyên của sóng triều. Đáy biển của vùng nông, nơi đây nhận được nhiều ánh sáng mặt trời, giàu oxi… nên trầm tích ở đây là những vật liệu thô như cuội, sỏi, cát thô và những vô sinh vật bị vỡ vụn. Về cấu tạo, trầm tích thường có phân lớp xiên, chéo, và dấu vết gợn sóng trên mặt lớp, đôi khi để lại vết bò của một số loại sinh vật. Sinh vật sống trong vùng biển ven bờ là những loài có vỏ cứng, dày, chui rúc dưới cát hoặc trong hang, và những cây sú vẹt hoặc vùng san hô (vùng nhiệt đới). Tướng biển ven bờ chia phân ra làm: ~ Tướng biển miền vịnh kín và vụng biển Khu vực vũng vịnh thường có độ lưu thông với biển kém, độ muối có sự khác biệt so với vùng ven bờ.Vì vậy sinh vật sống trong vùng vũng vịnh cũng có sự khác biệt. Nếu trong điều kiện nóng khô, độ muối cao sẽ hình thành trầm tích hóa học: muối ăn, thạch cao, đôlimit. Còn trong điều kiện ấm ẩm thực vật thủy sinh phát triển sẽ hình thành trầm tích giàu hữu cơ như than bùn. ~ Tướng biển miền cửa tam giác châu Gồm những vật liệu trầm tích thô vụn như cát, bùn, sinh vật ở đây là những sinh vật nước lợ. + Tướng biển khu vực gần bờ (tướng biển nông) Đây chính là khu vực thềm lục địa phía ngoài, nằm kề với dải ven bờ. Độ sâu của khu vực này không quá 300m, độ dốc 150. Ở khu vực gần bờ có đặc điểm sóng rất mạnh, giàu ánh sáng, nhiệt độ thay đổi tùy thuộc nhiệt độ bề mặt của vĩ tuyến nên trầm tích chủ yếu là cát, sét do sông tải ra. Sinh vật ở khu vực này rất phong phú. Ngoài trầm tích có nguồn gốc cơ học ở đây còn có nhiều trầm tích hóa học như bùn carbonat hình thành do sự xáo trộn bùn lục nguyên và vỏ xác sinh vật. + Khu vực sườn lục địa (biển sâu) – tướng biển sâu Khu vực này có độ sâu tới khoảng 2000 3000m. Trừ tầng nước trên mặt, biển có nhiệt độ không đổi, ít ánh sáng. Sinh vật đáy nghèo hơn vùng gần bờ. Trầm tích ở đây chủ yếu là bùn vôi sét, nguồn gốc chủ yếu do xác sinh vật tự do tầng mặt rơi xuống. Thành phần trầm tích tương đối đồng loại ít thay đổi trên những khoảng cách lớn. + Khu vực biển thẳm – tướng biển thẳm Ở vùng biển sâu trên 3000m, đáy biển hoàn toàn tối, thành phần sinh vật cực kỳ nghèo, tốc độ trầm tích cũng rất nhỏ. Trầm tích chủ yếu là bùn carbonat có nguồn gốc từ xác sinh vật sống ở tầng mặt nước và bùn núi lửa ngầm (bùn đỏ đại dương), bùn lục nguyên do gió hoặc các dòng biển đưa tới, hoặc một phần do sản phẩm của tro núi lửa ở đại dương. 19
Địa chất lịch sử GV: Hoàng Thị Kiều Oanh – Đại học Sài Gòn 1.1.1.2. Tướng lục địa Trầm tích lục đại được tích đọng ở những chỗ trũng như hồ, đầm, miền võng trước núi hay ven rìa, thung lũng sông… Tùy theo yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng nhiều đến tính chất của trầm tích. + Khu vực khí hậu ẩm Trầm tích ở đây phổ biến là các loại bồi tích, sườn tích, tàn tích (phong hóa cơ học là chủ yếu), các loại trầm tích đầm hồ. Thực vật ở đây thường phát triển phong phú là cơ sở cho việc hình thành khoáng sàng than sau này. Ở vùng khí hậu ẩm của ôn đới thực vật cũng khá phong phú nhưng không đa dạng, bề dày của trầm tích có thể dày tới hơn 1m.Thành phần của tàn tích chủ yếu là sản phẩm của phong hóa cơ học.Ở những vùng nhiệt đới, độ dày lớp vỏ phong hóa cao 100m có nhiều khoáng sản như bauxit, sắt, mangan… + Khu vực khí hậu khô nóng Trầm tích do gió như hoàng thổ, tàn tích, rất nghèo di tích thực vật. Tàn tích và lũ tích do những dòng nước mạnh nhất thời sau các cơn mưa tạo thành. Thành phần thực vật nghèo, trong khi đó rất nhiều các loại muối do sự khô cạn các hồ tạo ra như muối mỏ, thạch cao, đôlomit và những trầm tích màu đỏ sặc sỡ do chứa nhiều oxit sắt.Các đụn cát có đặc trưng là độ chọn lọc khá và phân lớp xiên chéo. + Khu vực hàn đới Ở đây trầm tích phổ biến là trầm tích băng, đặc trưng nhất là tillit – đó là những tảng đá tròn hình thành do sông băng di chuyển trên mặt các tảng đá bị xúc cạp, chà xát mạnh, trên bề mặt có nhiều vạch khía xước do cà xát với các vật thể cứng trên đường lăn. + Khu vực trước núi và thung lũng giữa núi Do tính chất địa hình mà ở khu vực trước núi và thung lũng giữa núi thường tích đọng lớp trầm tích ở đây bao gồm cuội, sỏi, lũ tích, bồi tích, ở những vùng núi cao có thể có cả trầm tích băng hà, những sản phẩm trầm tích này thường là sản phẩm phong hóa của nhưng vùng núi trực tiếp mang tới. Qui luật phân bố: càng gần chân núi hạt càng thô, sắp xếp lộn xộn, càng xa chân núi vật liệu càng nhỏ và mịn hơn. 1.2.2.2. Tướng đá của đá biến chất (tướng biến chất) Khái niệm tướng biến chất do Eskola (1915) đưa ra đầu tiên. Một tướng biến chất bao gồm nhiều loại đá có thành phần hóa học rất khác nhau, nhưng đều bị biến chất trong những điều kiện giống nhau về áp suất và nhiệt độ.Ngày nay dựa vào những thành tựu nghiên cứu thực nghiệm về sự thành tạo của các khoáng biến chất, có thể quan niệm mỗi tướng biến chất là sự thế hiện một trình độ biến chất tương ứng với một giới hạn nhất định của điều kiện áp suất và nhiệt độ (trường P – T).Các đá thành tạo trong môi trường P – T xác định gọi là những đá của cùng một tướng. Biểu đồ P – T gồm những trường P – T, trường bền vững của những khoáng vật biến chất tiêu biểu nhất, đó là những khoáng vật phổ biến và nhạy cảm với sự thay đổi của áp suất và nhiệt độ. Tên khoáng vật dùng đặt tên cho tướng mà nó đặc trưng như tướng zeolit, tướng prenit – 20