T p chí Đ A CH T, lo t A, s 299, 3-4/2107, tr.31-41
Đ I TR T: KHÁI NI M, Đ C ĐI M HÌNH THÁI ƯỢ
VÀ B N CH T
TR N THANH H I
B n Đ a ch t, Tr ng đ i h c M - Đ a ch t, Đông Ng c, ườ T Liêm, Hà N i
Tóm t t: Thu t ng đ i tr t ượ 1(shear zone) đ c ng đ t các c uượ
t o đ a ch t các m t ho c đ i d ng t m có ranh gi i song song nhau t n
t i trong v Trái đ t, d c theo đó t p trung các bi n d ng tr t, làm cho ế ượ
đá hai n cánh c a chúng d ch chuy n t ng đ i theo ph ng ng c ươ ươ ượ
nhau và song song v i ranh gi i c a đ i tr t. đ i tr t đ c thành t o ượ ượ ượ
trong nhi u môi tru ng bi n d ng khác nhau và có th đ c phân thành 3 ế ượ
lo i ch y u. đ i tr t n (hay th ng đ c g i đ t y) nh ng c u ế ượ ườ ượ
t o phát tri n ph n trên ng c a v Ti đ t, trong i tr ng bi n ườ ế
d ng dòn, không bi n ch t ho c bi n ch t y u; đ i tr t dòn-d o n m ế ế ế ượ
bên d i c đ i tr t dòn, n i nhi t đ và áp su t ng cao h n, trong đóướ ượ ơ ơ
s d p v ho c d ch chuy n làm m t đinh ln t c c a c thân đá tr i
qua ch đ bi n d ng d o m t ph n; đ i tr t d o x y ra trong ph n sâuế ế ượ
c a v Ti đ t, n i nhi t đ và áp su t ng cao, trong đó đá b bi n d ng ơ ế
ln t c d ng ch y d o. M i lo i đ i tr t đ c đ c tr ng b i m t t h p ượ ượ ư
đá, c u t o và các đ c đi m đ ng h c có th nh n d ng đ c các t l ượ
quan sát khác nhau. Đ sâu c a đ i chuy n ti p gi a tr ng thái bi n d ng ế ế
dòn v i n-d o và gi a dòn-d o d o thay đ i ph thu c o nhi u y u ế
t h-lý khác nhau c a i tr ng bi n d ng, o tnh ph n, đ c nh ườ ế
c c a đá s có m t c a c c u t o có tr c trong thân đá.ơ ướ
I. GI I THI U
Trong th c t , s bi n d ng c a đá ế ế
th ng không s phân b đ ng nh t.ườ
M t trong nh ng y u t ph bi n nh t c a ế ế
s bi n d ng ế không đ ng nh t
(heterogeneous) s t p trung bi n d ng ế
trong các đ i d ng t m ho c m t. S
bi n d ng trong c đ i bi n d ng cao nàyế ế
th ng bao g m c y u t tr t xoay,ườ ế ượ
ph n ánh s d ch chuy n t ng đ i c a ươ
c b ph n c a đá y quanh đ i bi n ế
d ng. Tr c đây, các nhà đ a ch t [8] pn ướ
bi t đ t gãy (fault) đ i tr t (shear ượ
zone) là 2 c u t o rng r đ ch các đ i
bi n d ng nói trên, trong đó đ t gãy là cácế
m t ho c các đ i c t qua, phu tính liên
t c c a thân đá làm cho c kh i đá
hai bên b d ch chuy n, n đ i tr t ch ượ
đ n gi n nh ng đ i có s bi n d ngơ ế
d o m c đ cao. Ngày nay, ki ni m v
đ t gãy nh là các m t v hay khe n t c t ư
qua c tn đá kng còn p h p. R t
nhi u nghn c u v s bi n d ng tr t ế ượ
c a đá trong các đai t o núi (xem [15]) cho
th y s d ch chuy n th ng x y ra ườ d c
theo ranh gi i gi a các tn đá ho c các t
h p th ch ki n t o thành ph n đ c ế
tính c kc nhau h n là ơ ơ c t ngang qua
tn đá. H n th n a, nhi u k t quơ ế ế
nghn c u g n đâyng đã t p trung h n ơ
vào c bi n d ng d o trong v Trái đ t vàế
t đó đã xác l p đ c tính quy lu t c a ượ
bi n d ng tr t d i sâu. Do v y, trongế ượ ướ
vài th p k qua, thu t ng đ i tr t đ c ượ ượ
s d ng ph bi n h n đ ch t t c c ế ơ
đ i t ng đ i h p v i ranh gi i g n song ươ
31
1Thu t ng “đ i tr t” s d ng trong bài báo này bao hàm c nghĩa đ i c t tr t” ượ ượ
v n đ c s d ng trong T p chí Đ a ch t hi n nay (Tác gi ). ượ
song nhau, trong đó t p trung ch đ bi n ế ế
d ng tr t n m gi a c tn đá b bi n ượ ế
d ng m h n [18-21]. ơ
Các nhà đ a ch t cũng đã nh n ra vai trò
quan tr ng c a c đ i tr t do cng là ượ
m t b ph n kng khít c a các y u t ế
c u trúc c b n c a v Ti đ t m i quy ơ
, t đ i ti p xúc gi a c rìa m ng t i ế
c ranh gi i c a c đ a kh i ngo i lai
trong c đai t o núi. Chúng chi u y
t vài cm t i ng km, sâu hàng ch c km
kéo dài t i hàng trăm km ho c h n tn m t ơ
đ t. Ngi ra, c k t qu nghn c u v ế
sinh khng cho đ n nay cũng đã kh ngế
đ nh vai trò đ c bi t c ac đ i tr t đ i ượ
v i s l u chuy n dung d ch ch t ư
khoáng s n: r t nhi u t khng ln quan
t i s hình tnh ho c đ c kh ng ch b i ượ ế
c đ i tr t, đ c bi t các đ i tr t hình ượ ượ
tnh ch đ bi n d ng n d o [4, 5, ế ế
11].
Như v y, vi c xác đ nh s t n t i c a
c đ i tr t, nh thái, b n ch t và l ch s ượ
pt tri n c a chúng có ý nghĩa đ c bi t
quan tr ng, không nh ng trong vi c lu n
gi i c u trúc đ a ch t và khôi ph c l i l ch
s bi n d ng khu v c, mà còn là c s đ ế ơ
xác l p c ti n đ d u hi u m ki m ế
và d báo ti m năng khng s n. Ngày nay,
đ c đi m nh ti b n ch t c a c đ i
tr t ng nh c d u hi u ch s d chượ ư
chuy n c a chúng đã đ c nhi u n đ a ượ
ch t nghiên c u, nh n d ng và t ng h p
trong nhi u ch giáo khoa ho c chuyên
kh o [ví d 1, 7, 8, 14, 21]. Thu t ng đ i
tr t ng đã đ c s d ng Vi t Namượ ượ
trong m t s sách tham kh o [12] t đi n
đ a ch t [ch ng h n 19, 28] các i o
khoa h c. Tuy nhn, khái ni m đ i tr t ượ
ng nh c đ c đi m c a chúng v n ư
nh ng ki ni m t ng đ i m i m ươ
n c ta và vi c g i tên đ i tr t còn thi uướ ượ ế
s th ng nh t (ch ng h n đ i tr t, đ i ượ
c t [12, 19], đ i tr t c t [28 ượ ], đ i c t
tr t, đ i xi t ép...) và ch a có n li uượ ế ư
o đ a ra m t đ nh nghĩa hay t đ cư
đi m hình thái cũng nh b n ch t c a đ i ư
tr t m t cách đ y đ . Bài báo này s mượ
t t nh ng khái ni m c b n v đ i tr t ơ ượ
và các y u t đ c đi m hình thái cũng nhế ư
b n ch t ho t đ ng c a chúng, nh m góp
ph n m ng t b n ch t c a m t lo i
hình c u t o c b n c a v Ti Đ t, ph c ơ
v vi c nghn c u đ a ch t lu n gi i
c u tc - ki n t o Vi t Nam. ế
II. Đ C ĐI M HÌNH THÁI C A Đ I
TR TƯỢ
1. Ki ni m v đ i tr t ượ
Trong i báo này, đ i tr t ượ (shear zone)
đ c hi u theo đ nh nga nêu trong cácượ
văn li u chuyên kh o tu chu n đ c xu t ượ
b n g n đây nh c a Ramsay and Huber ư
[21], Marshak and Mitra [14], Barker [1],
Hanmer and Passchier [7], và Passchier and
Trouw [18] đ t mt d ng c u t o
đ a ch t c b n c a v Trái đ t ơ . Theo
nh ng văn li u này t đ i tr t đ c hi u ượ ượ
là m t cu t o d ng t m hình thành do
s bi n d ng phát tri n trong v Ti đ t ế
nh ng đ u khác nhau. Ch đ bi n ế ế
d ng u th t o n các đ ư ế i y bi nế
d ng tr t (shear strain), ượ m cho đá hai
bên cánh c a đ i b d ch chuy n t ng đ i ươ
v i nhau theo 2 chi u ng c nhau theo ượ
ph ng song song v i ranh gi i c a đ iươ
(nh 1). Nn chung, các đ i tr t th ng ượ ườ
là nh ng đ i t ng đ i h p, ranh gi i ươ
g n song song v i nhau, n m gi a các tn
đá b bi n d ng kém h n có c u trúc n ế ơ
trong không đ ng nh t. c đ i ho c m t
tr t kng ln t c có th k t n i v iượ ế
nhau t o ra c đ i bi n d ng cao y ế
quanh các kh i đá m c đ bi n d ng ế
th p h n. M c bi n d ng ki u tr t ơ ế ượ
thu n tuý (pure shear; bi n d ng kng ế
xoay) th đóng vai trò quan tr ng trong
đ i tr t nh ng c ch bi n d ng ch đ o ượ ư ơ ế ế
trong c đ i tr t là ki u tr t th ng ượ ượ ườ
(simple shear): t c y u t tr ế ư t s
d ch chuy n song song v i ranh gi i c a
đ i tr t đóng vai trò ch đ o. ượ
32
S d ch chuy n trong đ i tr t quy ượ
h t s c kc nhau, t vi t i ngế
ch c, th m chí ng tm km. quy
khu v c, các đ i tr t th ng có d ng t m ượ ườ
ho c d ng m t và th ng t l chi u ườ
dài / chi u y tn bình đ l n h n 5/1, ơ
m c dù có s bi n đ i c c b theo đ ng ế ườ
ph ng [21]. Bi u hi n hình thái quyươ
c a đ i tr t t i th c đ a ph thu c ượ
vào m c đ xu t l c a đá c đ u
kc nhau. Các đ i tr t đ c thành t o ượ ượ
nh ng đ sâu l n trong v Ti đ t, n i đá ơ
m c đ bi n ch t cao h n, th ng ế ơ ườ
quy mô l n h n nhi u so v i các đ i tr t ơ ượ
hình thành trong ch đ bi n ch t th p ế ế
g n m t đ t [6, 23].
Trong c đ i tr t, c ch bi n d ng ượ ơ ế ế
tích c c ph thu c vào nhi u y u t h-lý ế
kc nhau, bao g m đi u ki n nhi t đ , áp
su t th ch nh (lithostatic pressure) và áp
su t c c b t i v trí bi n d ng, thành ế
ph n đ c tính ch y d o c a đá (flow),
tnh ph n và nhi t đ c a dung d ch bi n ế
ch t, t c đ c a bi n d ng t ng c đ ng ế
lên đá, h ng d ch chuy n và l ch s bi nướ ế
d ng c a đ i tr t. T t c nh ng y u t ượ ế
đó th ng thay đ i m t cách quy lu tườ
theo đ u c a v Ti đ t. S bi n d ng ế
tích c c trong c đ i tr t trong nh ng ượ
đi u ki n khác nhau s t o nên s pt
tri n c a c s n ph m đ c đi m
hình ti khác nhau, th hi n b i s t n t i
c c u t o đi n nh c t h p đá
ho c khoáng v t đ c tr ng [6, 18, 20, 23]. ư
Các s n ph m c b n đ c thành t o ơ ượ
trong các đ i tr t d i các đi u ki n khác ượ ướ
nhau đ c tóm t t nh 2.ượ
Đ c đi m nh thái c a c c u t o
trong đ i tr t, hình ti c ac h th ng ượ
đ i tr t, s n ph m bi n d ng c a ượ ế
chúng th ng bi u hi n gi ng nhau ườ
b t k khu v c o c a v Ti Đ t
đi u ki n bi n d ng t ng t . t t c ế ươ
c quy , đ c đi m d nh n th y nh t
là c đ i k ti p nhau trình đ bi n ế ế ế
d ng r t cao phân chia c đ i d ng thoi
ho c th u kính có m c đ bi n d ng th p ế
h n nhi u [2]. D a trên vi c nghn c uơ
m t cách h th ng c u t o đ c tr ng và ư
c s n ph m m t trong c đ i tr t, ượ
hi n nay c quy lu t v s hình thành c a
c đ i tr t, các y u t đ ng l c ln ượ ế
quan t i cng, các s n ph m đi n nh
ng nh c d u hi u c đ nh b n ch tư
và h ng d ch chuy n c a đ i tr t đãướ ượ
đ c thi t l p. Do gi i h n c a i o ượ ế
c đ c đi m c th v t t c c y u t ế
u trên không cho pp tác gi tnh bày
sâu đây, ng i đ c th tham kh o các ườ
văn li u c a Sibson [23], Berthé et al. [3],
Ramsay and Huber [20], Barker [1], Hanmer
and Passchier [7], Passchier and Trouw
(2096) [5] đ bi t chi ti t h n. ế ế ơ
2. c đ i tr t trong c đi u ki n ượ
bi n d ng bi n ch t khác nhauế ế
Các đ i tr t phát tri n trong l p v ượ
ho c ph n trên c a manti c a Ti đ t, n i ơ
t p trung c c ph n bi n d ng n ế
bi n d ng d o. D a vào đ c tính bi nế ế
d ng c a đá d c theo chi u sâu c a các đ i
tr t mà đ i tr t có th đ c phân thànhượ ượ ượ
c lo i sau: đ i tr t n (th ng đ c ượ ườ ượ
g i là đ t gãy ho c đ i đ t gãy), đ i tr t ượ
d o, trung gian gi a chúng là m t đ i
chuy n ti p, đ c g i là đ i tr t dòn-d o ế ượ ượ
trong đó s tr t di n ra trong i tr ng ượ ườ
bán dòn (hay dòn-d o [18, 20], nh 1).
2.1. Đ i tr t n (brittle shear zone) ượ
Đ i tr t dòn nh ng ượ đ i d ng t m
g m nhi u m t v không ln t c thành
t o b t c n i o đá b bi n d ng ơ ế
dòn, đi cùng là s nh tnh c a c m t
v ho c khe n t d c theo chúng, đá
m t cánh b d ch chuy n t ng đ i theo ươ
h ng ng c v i nh kia ( nh 1). S hìnhướ ượ
tnh c đ i tr t dòn th ng đi cùng v i ượ ườ
s d p v và m t đi tính liên t c c a thân
đá t i v trí bi n d ng. Tuy nhiên các đá ế
hai bênnh c a c đ i tr t y th ng ượ ườ
kng có s thay đ i đáng k o v nh
33
ti và h ng, hay nói cách khác, ph c h iướ
đ c tr ng ti tr c bi n d ng.ượ ướ ế
Các đ i tr t dòn th ng xu t hi n ượ ườ
ph n trên ng c a v Trái Đ t đ sâu
th ng nh h n 10 km (Hình 1), n i ườ ơ ơ
nhi t đ áp su t th ch tĩnh t ng đ i ươ
nh . Trong môi tr ng bi n ch t th p ườ ế
ho c không đáng k , s bi n d ng c a đá ế
ch y u di n ra d i hình th c d p v n ế ướ
( nh 1A) nhi u quy khác nhau. Đây
là đ i bi n d ng kng n đ nh, tr t dính ế ượ
sinh ch n [22, 25], trong đó s d ch chuy n
di n ra d c theo các m t đ t gãy ho c d p
v không ln t c ( nh 1A) v i t c đ
bi n d ng đ a ch n t i vài milimét ho cế
t trên giây, xen k là c giai đo n
ng ng ngh dài v i s tích lu ng su tư
ch m ch p. Đi u ki n bi n d ng th ng ế ườ
g n m t đ t trong đi u ki n kng bi n ế
ch t ho c bi n ch t m c đ r t th p. ế
Hình 1. S đ ph ng s phân b các đ i bi n d ng tr t các s n ph mơ ế ượ
c a chúng trong v Trái đ t. (A) S phân b c a đ i tr t các đ sâu khác nhau, ượ
l y d trong vùng v Trái đ t b ép nén, trong đó (1) đ i tr t dòn t gãy), (2) ượ
đ i tr t dòn-d o và (3) đ i tr t d o. (B) Các s n ph m c b n đi cùng v i các đ i ượ ượ ơ
tr t trong A. Các đ i tr t nghiêng (thu n ho c ngh ch) th ng hình thái sượ ượ ườ
phân b các s n ph m t ng t các đ sâu khác nhau. (C) Đ c đi m c u t o bên ươ
trong c a các đ i tr t các ch đ bi n d ng khác nhau trong Hình A: (1) đ i ượ ế ế
tr t dòn th ng s phát tri n c a các c u t o m t g m m t tr t ki u Riedelượ ườ ượ
(các m t R1, R2) m t tr t đ ng ph ng P quan h góc ch t ch v i h th ng ượ ươ
ng su t c c đ i ( 1) c c ti u ( 3); (2) đ i tr t dòn-d o th hi n s phát tri n ượ
c a các khe n t d ng b c l p đ y b i các khoáng v t d ng kim-que, trong đó h ng ướ
c a khe n t tr t s đ nh h ng c a khoáng v t quan h ch t ch v i tr ng ượ ướ ườ
34
ng su t; (3) đ i tr t d o v i s phát tri n c a h th ng phi n vuông góc v i tr c ượ ế
ng su t c c đ i 1 và s xoay c a phi n này vào trung tâm c a đ i cùng v i s phát ế
tri n c a m t c u t o m t m i song song v i ranh gi i c a đ i (Mô ph ng theo [18,
20, 23]).
Trong đ i tr t n, hàng lo t s nượ
ph m kc nhau có th đ c thành t o, ượ
trong đó th bao g m 2 lo i chính thu c
lo tm và lo t đá cà nát (cataclasite) [23]
(nh 2). S n ph m thu c lo t m bao
g m dăm và mùn: nh ng s n ph m nghi n
v n kng g n k t, trong khi đó c s n ế
ph m thu c lo t đá cà t bao g m c s n
ph m dăm ho c n s p x p h n đ n, ế
nh ng đ c g n k t ch t ch (Hình 2). Đáư ượ ế
nát đ c thành t o đ sâu l n h n n iượ ơ ơ
s d p v th ng đi ng v i s tiêm ườ
nh p c a nhi u lo i dung d ch, d n t i s
g n k t c a c m nh m b i c h ế
th ng m ch ho c đám v t ch t th sinh
pn d t c dung d ch y (ph bi n là ế
th ch anh calcit).
2.2. Đ i tr t dòn-d o (brittle-ductile ượ
shear zone)
Nh ng đ i tr t trong đó x y ra s ượ
d p v ho c d ch chuy n làm m t đi nh
ln t c c a c thân đá b bi n d ng d o ế
m t ph n đ c g i là đ i tr t n-d o ượ ượ
( nh 1B). S không liên t c y th là
c đ i khe n t rng r d c theo đó s
d ch chuy n x y ra, ho c th là m t dãy
c a c khe n t d ng cánh gà (en-echelon)
do ng gn (tension gashes). Đ i tru t
dòn-d o th ng phát tri n trong đá ườ
nh ng đ sâu nh t đ nh trong v Ti đ t,
bên d i c đ i tr t n, n i nhi t đướ ượ ơ
bi n d ng c a đá có th lên t i h n 300ế ơ OC
và t ng ng v i đ sâu t i 15 km tuươ
thu c lo i đá các y u t hoá- khác [21] ế
(nh 1, 2).
35