Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa chất: Lịch sử hoạt động biến dạng kiến tạo khu vực rìa bắc khối Kon Tum

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu tổng quát của luận án là làm rõ đặc điểm biến dạng kiến tạo (dẻo và dòn) và xác định được cấu trúc địa chất của khu vực nghiên cứu. Xác lập lịch sử các giai đoạn hoạt động kiến tạo lớn của khu vực rìa bắc khối Kon Tum.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa chất: Lịch sử hoạt động biến dạng kiến tạo khu vực rìa bắc khối Kon Tum

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- Lƣờng Thị Thu Hoài LỊCH SỬ HOẠT ĐỘNG BIẾN DẠNG KIẾN TẠO KHU VỰC RÌA BẮC KHỐI KON TUM Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 9440201.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội – 2019
Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Văn Vƣợng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN vào hồi:………….., ngày….. tháng …… năm 2019. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, ĐHQGHN.
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khu vực Kon Tum và lân cận tạo thành phần trung tâm của địa khối Indochina, là nơi lộ các đá biến chất trình độ cao nhất ở khu vực Đông Dương. Các nghiên cứu, đo vẽ thành lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000 cho thấy các đá biến chất lộ ra trong khu vực Kon Tum thuộc loại nhiệt độ cao. Tuổi biến chất và biến dạng dẻo công bố trong những năm gần đây cho thấy có 2 khoảng tuổi: khoảng 240-250 Tr.n và khoảng tuổi 440-470 Tr.n. Các công trình nghiên cứu về biến dạng kiến tạo của các nhà khoa học Pháp và cộng sự của Khoa Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên trong 25 năm qua cho thấy, từ Sông Mã đến Kon Tum, các hoạt động trượt bằng xảy ra liên quan đến chuyển động kiến tạo Indosini diễn ra rộng khắp Đông Dương và Trung Quốc. Tuy nhiên, đặc điểm và phân bố hình học cấu trúc của khu vực này hầu như có rất ít công bố. Mối quan hệ giữa hoạt động biến chất cao kèm theo chuyển động trượt bằng dọc các đới xiết trượt Trà Bồng, Khâm Đức, Đà Nẵng-Đại Lộc cũng như động học (kinematics) của các giai đoạn kiến tạo đã xảy ra như thế nào đối với khu vực Kon Tum là câu hỏi còn bỏ ngỏ từ nhiều thập kỷ và chưa có câu trả lời. Việc làm sáng tỏ được các vấn đề về hình học cấu trúc và lịch sử hoạt động kiến tạo khu vực nghiên cứu sẽ cung cấp các hiểu biết mới về địa chất và kiến tạo khu vực Đông Dương nói riêng và Đông Nam Á nói chung, đồng thời cung cấp cơ sở để định hướng công tác tìm kiếm khoáng sản và giảm thiểu tai biến liên quan. 2. Mục tiêu của luận án - Làm rõ đặc điểm biến dạng kiến tạo (dẻo và dòn) và xác định được cấu trúc địa chất của khu vực nghiên cứu. - Xác lập lịch sử các giai đoạn hoạt động kiến tạo lớn của khu vực rìa bắc khối Kon Tum. 3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu - Vùng nghiên cứu của luận án là khu vực rìa bắc khối Kon Tum được giới hạn bởi khối granitoid Đại Lộc ở phía bắc, phía tây đến biên giới Việt-Lào, phía đông đến hết phần đất liền và phía nam là đứt gãy Kon Tum-Ba Tơ. 1
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là các cấu trúc địa chất hình thành trong các giai đoạn chuyển động kiến tạo khác nhau của khu vực rìa bắc khối Kon Tum. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu xác định các đặc trưng hình học cấu trúc trên cơ sở nghiên cứu biến dạng dẻo và biến dạng dòn của khu vực nghiên cứu. - Nghiên cứu động học các quá trình chuyển động kiến tạo. - Nghiên cứu xác định tuổi các giai đoạn chuyển động kiến tạo để lại dấu ấn trong đá biến chất, biến dạng dẻo. - Xác lập lịch sử các giai đoạn chuyển động kiến tạo khu vực nghiên cứu. 5. Cơ sở tài liệu của luận án a. Số liệu do NCS thực hiện - Số liệu thực địa do nghiên cứu sinh thu thập qua 6 đợt thực địa, mỗi đợt 30 ngày từ 7/2013-7/2019 trên toàn vùng nghiên cứu. - Kết quả tuổi đồng vị U/Pb của 06 mẫu migmatite được phân tích tại Viện Địa chất và Địa vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Bắc Kinh. - Kết quả tuổi đồng vị Ar/Ar của 09 mẫu gneiss và 01 mẫu granit tại Đại học Quốc gia Đài Loan. - Kết quả phân tích 50 mẫu lát mỏng thạch học định hướng. - Kết quả tính toán các trạng thái cổ ứng suất Cenozoi đến Đệ tứ. b. Tài liệu đã bố trong và ngoài nước - Kết quả đo vẽ thành lập bản đồ địa chất và khoáng sản các tỷ lệ 1/200.000 và 1/50.000 bao trùm toàn bộ khu vực nghiên cứu. - Các đề tài nghiên cứu, các bài báo công bố trong và ngoài nước trên các tạp chí uy tín. 6. Các luận điểm bảo vệ 6.1. Luận điểm 1 Khối Kon Tum có cấu trúc là một phức hệ nhân biến chất (metamorphic core complex) có phần nhân là các đá bị biến chất đa pha trồi lộ từ phần vỏ dưới trong giai đoạn Permi-Trias. 2
6.2. Luận điểm 2 Khu vực nghiên cứu đã trải qua 3 giai đoạn chuyển động kiến tạo lớn: - Chuyển động kiến tạo giai đoạn Ordovic-Silua gắn kết khối Nam Việt Nam và khối Việt-Lào dọc đới khâu Tam Kỳ-Phước Sơn. Di chỉ của chuyển động này là các cấu trúc biến chất, migmatit còn bảo tồn rõ nét ở phía đông Ngọc Linh (khu vực Sông Re), và phía tây đới đứt gãy Pô Kô-Sa Thầy. - Chuyển động kiến tạo Permi-Trias làm tái biến chất và trồi lộ các đá được hình thành từ giai đoạn Ordovic-Silua từ vỏ dưới để hình thành cấu trúc vòm biến chất phức Kon Tum với phần nhân bị migmatit hóa mạnh ở khu vực Ngọc Linh, Tu Mơ Rong, Sơn Tây, Trà My, Phước Chánh, Chu Lai… và kết thúc bằng hoạt động trượt phải dọc các đới xiết trượt phương á vĩ tuyến. - Chuyển động kiến tạo Cenozoi đặc trưng bằng 4 trạng thái ứng suất trượt bằng với phương trục nén ép cực đại sigma 1 xoay theo chiều kim đồng hồ từ phương đông tây, sang tây bắc đông nam, bắc nam, đông bắc tây nam tạo nên sự tiến hóa của trường ứng suất kiến tạo trượt bằng từ Oligocen đến Đệ tứ hiện tại. 7. Các điểm mới của luận án - Làm rõ thêm đặc điểm, quá trình hình thành đới khâu Tam Kỳ- Phước Sơn là do chuyển động hút chìm, va chạm tạo núi Ordovic- Siluar giữa khối Nam Việt Nam và khối Việt-Lào. - Chứng minh được cấu trúc địa chất của khối Kon Tum là một phức hệ nhân biến chất sinh ra trong giai đoạn đầu của chuyển động kiến tạo Permi-Trias. - Xác định được trường ứng suất kiến tạo trượt bằng tác động lên khu vực nghiên cứu là trường ứng suất xoay theo chiều kim đồng hồ và tiến hóa qua 4 giai đoạn từ Oligocene đến Đệ tứ và hiện tại. 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả của luận án đã làm rõ đặc điểm các giai đoạn chuyển động kiến tạo để hình thành nên cấu trúc hiện tại của khu vực nghiên cứu và cung cấp thêm hiểu biết mới về lịch sử phát triển địa chất Việt Nam. Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp cơ sở khoa học định hướng cho công tác tìm kiếm khoáng sản liên quan đến 2 giai 3
đoạn chuyển động lớn là giai đoạn Paleozoi sớm và Permi-Trias và giảm thiểu tai biến liên quan đến hoạt động đứt gãy Cenozoi. 9. Cấu trúc của luận án Kết quả nghiên cứu của NCS được trình bày trong 4 chương không kể phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, bao gồm: Chương 1. Đặc điểm khu vực rìa bắc khối Kon Tum và vấn đề nghiên cứu Chương 2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Đặc điểm biến dạng kiến tạo và cấu trúc địa chất khu vực rìa bắc khối Kon Tum Chương 4. Lịch sử hoạt động biến dạng kiến tạo khu vực rìa bắc khối Kon Tum CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC RÌA BẮC KHỐI KON TUM VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo Vùng nghiên cứu có địa hình nổi cao, bị phân cắt mạnh bởi mạng lưới sông suối dày đặc, ngắn và dốc ở phần trung tâm, phía tây bắc và tây nam. Địa hình giảm thấp nhanh và bằng phẳng ở dải ven biển phía đông. Xu thế chung của địa hình vùng nghiên cứu là thoải dần từ tây sang đông. 1.1.2 Đặc điểm thủy văn Vùng nghiên cứu bị phân cắt mạnh bởi mạng lưới sông suối dày đặc, ngắn và dốc của các hệ thống sông Vu Gia-Thu Bồn ở địa phận tỉnh Quảng Nam, sông Trà Bồng, sông Trà Khúc, sông Vệ, sông Trà Câu ở địa phận tỉnh Quảng Ngãi và sông Sê San ở tỉnh Kon Tum. 1.2. Đặc điểm nền địa chất Về mặt địa chất, khu vực nghiên cứu của luận án có mặt các thành tạo trầm tích, magma, biến chất có tuổi khác nhau (Hình 2). 4
Hình 1: Sơ đồ địa chất vùng nghiên cứu (Phan, 2009) 1.3 Vấn đề nghiên cứu 1.3.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất khối Kon Tum Hoạt động nghiên cứu tìm kiếm khoáng sản ở khu vực nghiên cứu được người Pháp thực hiện từ cuối thế kỷ 19. Đến nay, ở khu vực nghiên cứu đã hoàn thành đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản các tỷ lệ 1:500.000, 1:200.000 và 1:50.000. Các nghiên cứu về thạch luận đầu tiên chủ yếu tập trung vào các thành tạo trầm tích biến chất phức hệ Khâm Đức-Núi Vú ở Quảng Nam (Thị and Bao, 1983; Long and Thị, 1986; Thị and Dũng, 1996). Các nghiên cứu về thạch luận các đá biến chất hệ tầng Khâm Đức có công trình của Nguyễn Xuân Bao và nnk (Bao et al., 1982) của Trịnh Long (Long, 1986a, 1995), cũng như của Trần Tất Thắng năm 1987 về “Địa tầng và Thạch luận các phức hệ biến chất Kan 5
Nack, Ngọc Linh ở khối nhô Kon Tum” (Thắng, 1987b), thạch luận các đá biến chất phía tây và nam khối Kon Tum của Lê Tiến Dũng (Dũng, 1996). Các nghiên cứu đầy đủ các đặc trưng về điều kiện nhiệt độ, áp suất và tuổi biến chất của khu vực Kon Tum được đẩy mạnh công bố vào những thập niên 2000 trở lại đây của các nhà nghiên cứu Nhật Bản, điển hình là Osanai, Nakano, Usuki và nnk cùng với các nhà địa chất Việt Nam (Osanai et al., 2001; Nakano et al., 2007; Usuki et al., 2009; Nakano et al., 2013). Vũ Văn Tích và nnk (2013) đã xác định các đặc điểm tiến hóa của các đá metapellite ở khu vực Kun Tum với các đặc trưng nhiệt độ cao (Tích et al., 2013). Các công trình nghiên cứu về thạch luận các đá magma xâm nhập và phun trào Paleozoi muộn, Mesozoi và khoáng hóa liên quan có công trình của Nguyễn Kinh Quốc năm 1990 và Nguyễn Văn Thuấn (Quốc, 1990; Thuấn et al., 1994). Nghiên cứu về magma siêu mafic rìa bắc khối Kon Tum có các công trình nghiên cứu của Lê Thành năm 1985 (Thành, 1985), công trình nghiên cứu về địa hóa khoáng vật của đá siêu mafic phức hệ Hiệp Đức (Dung et al., 2006; Izokh et al., 2006), “Các thành tạo magma xâm nhập granitoid địa khối Kon Tum” (Trung, 1996), đặc điểm hoạt động magma trung tính đến axit trong khu vực Trường Sơn và Kon Tum (Hòa et al., 2005; Hoa et al., 2008). Các nghiên cứu xác định tuổi U/Pb cho các khối magma, phức hệ biến chất trong khu vực nghiên cứu của luận án trong những năm gần đây tương đối phong phú. Tuổi 254 tr.n U/Pb SHRIMP của các đá phức hệ Kan Nak được Trần Ngọc Nam và nnk công bố 2001 (Nam et al., 2001). Tuổi của hoạt động biến chất và magma charnokite đi kèm ở Kan Nak khẳng định bởi tuổi zircon U/Pb của Carter và Nagy (Carter et al., 2001; Nagy et al., 2001) và ở khu vực Sông Biên bởi Roger và nnk (Roger et al., 2007). Các nghiên cứu tuổi nguội lạnh bằng phương pháp Ar/Ar cũng cho kết quả tương tự (Maluski et al., 2005) Các nghiên cứu về tuổi của thể granit dạng thấu kính chứa garnet phức hệ Plei Man Ko nằm xen trong đá biến chất phức hệ Kan Nak của đá của Bùi Minh Tâm và nnk (2009) cho tuổi 295 tr.n (Tâm et al., 2009). Nghiên cứu tuổi monazite trong các đá granit chứa garnet và granit chứa pyroxene khu vực Sông Ba của Owada và nnk cho giá trị tuổi U/Pb 260 ở nhân và 230 ở rìa hạt 6
khoáng vật (Owada et al., 2007). Về phía tây của Kon Tum, công bố của Gadner và nnk 2017 cho thấy hoạt động magma Paleozoi sớm liên quan đến hoạt động hút chùm cổ (Gardner et al., 2017). Nghiên cứu về tuổi của khối Bến Giằng cho khoảng tuổi tập trung trong giai đoạn Permi (Sang, 2011) hoặc Silur (479 tr.n) (Hieu and Trung, 2016). Tuổi các mẫu gneiss thuộc phức hệ Chu Lai và khu vực Khâm Đức của Đinh Quang Sang cho tuổi từ 426 đến 444 tr.n (Sang, 2017). Nghiên cứu về tuổi của migmatite Sông Re của Trần Ngọc Nam bằng zircon U/Pb cho giá trị 436 tr.n (Nam, 2004). Nghiên cứu của Nguyễn Minh Quyền và nnk về các thành tạo magma tonalite- trondhjemit nằm xen kẹp trong đá trầm tích biến chất cho thấy chúng có đặc điểm của granit kiểu cung đảo đại dương và có tuổi U/Pb 518- 502 tr.n (Quyen et al., 2019). 1.3.2 Vấn đề nghiên cứu của luận án Trên bình đồ cấu trúc ngày nay, khu vực Đông Nam Á là tổ hợp của các tiểu lục địa (micro continents), địa khu (continental terranes), khối (blocks) hay mảnh lục địa (fragments) được tách ra từ siêu lục địa Gondwana và các cung đảo núi lửa, bao gồm các địa khu/khối: Tây Burma, Hoa Nam, Đông Dương, Sibumasu, Tây Sumatra, Tây Nam Borneo và nhiều vi mảng khác. Hình 2: Bình đồ cấu trúc hiện nay của khu vực Đông Nam Á (Metcalfe, 2013) 7
Khối Kon Tum, Việt Nam là một phần quan trọng, nằm ở phía đông của địa khu Đông Dương, là nơi các đá có trình độ biến chất cao nhất (tướng granulit) trồi lộ và được coi là một phần đá móng của địa khu này. Cho đến nay, mặc dù đã có nhiều công bố của các tác giả trong và ngoài nước tập trung vào nghiên cứu đặc điểm thạch học, thạch luận các đá mafic, siêu mafic của các phức hệ Hiệp Đức, Plei Weik ở phía tây đứt gã Po Ko-Sa Thầy, các đá biến chất của phức hệ Ngọc Linh, Kan Nak, Khâm Đức, nghiên cứu về tuổi biến chất, tuổi biến dạng, tuổi các hoạt động magma xâm nhập, nhưng các nghiên cứu về cấu trúc và các chuyển động kiến tạo để hình thành nên cấu trúc của khối Kon Tum và mối quan hệ của cấu trúc đó với các chuyển động kiến tạo đã xảy ra như thế nào vẫn còn chưa được làm sáng rõ. Việc làm sáng tỏ được các vấn đề về hình học cấu trúc và lịch sử hoạt động kiến tạo, hình thành các đá biến chất bậc cao ở khu vực Kon Tum sẽ cung cấp các hiểu biết mới về địa chất và kiến tạo khu vực Đông Dương nói riêng và Đông Nam Á nói chung, đồng thời cung cấp cơ sở để định hướng công tác tìm kiếm khoáng sản và giảm thiểu tai biến liên quan. Vì vậy, NCS lựa chọn đề tài nghiên cứu “Lịch sử hoạt động biến dạng kiến tạo khu vực rìa bắc khối Kon Tum” với hai mục tiêu chính: i) Làm rõ đặc điểm biến dạng kiến tạo (dẻo và dòn) và xác định được cấu trúc địa chất của khu vực rìa bắc khối Kon Tum và ii) Xác lập lại lịch sử các giai đoạn hoạt động kiến tạo lớn của khu vực rìa bắc khối Kon Tum trên cơ sở xác định tuổi biến chất và biến dạng của các đá. 8
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết Trong luận án sử dụng một số khái niệm liên quan đến đá biến chất và cấu trúc lớn được hình thành ở phần sâu của vỏ trái đất bao gồm: Phức hệ nhân biến chất (Metamorphic core complex) và Migmatite. 2.2 Phƣơng pháp luận NCS sử dụng cách tiếp cận tích hợp hình học-chuyển động học-biến chất-tuổi đồng vị-ứng suất kiến tạo để bóc tách, xác định được các đặc trưng biến dạng, mức độ và kiểu sản phẩm của quá trình biến dạng ở các khu vực khác nhau, từ đó xác định được các giai đoạn chuyển động và các đặc trưng chuyển động kiến tạo đã xảy ra. 2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Tổng hợp tài liệu NCS đã nghiên cứu các các báo cáo đo vẽ và điều tra khoáng sản các tỷ lệ, các chuyên khảo về Địa chất Việt Nam, về magma và các bài báo chuyên sâu công bố trong nước và trên các tạp chí quốc tế về các vấn đề liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án. 2.3.2 Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và mô hình số độ cao Xác định sơ bộ đặc điểm địa hình, địa mạo, các đới biến dạng của khu vực nghiên cứu cho triển khai thực địa. 2.3.3 Nhóm phương pháp khảo sát thực địa và đo vẽ cấu trúc Là nhóm phương pháp vô cùng quan trọng, quyết định kết quả nghiên cứu, các phương pháp được lựa chọn phù hợp với từng đối tượng nghiên cứu. a. Đối với các đá biến chất bậc cao và migmatite: đặc điểm thạch học, kiến trúc và cấu tạo đá, các cấu trúc dạng mặt (foliation) và dạng tuyến chuyển dịch kiến tạo (lineation), định hướng mặt trục và trục nếp uốn, các chỉ thị động học (kinematics). b. Đối với các đá biến chất trung bình đến thấp: mức độ biến dạng dẻo liên quan đến quá trình uốn nếp, định hướng của các phương trục nếp uốn, trình tự xuất hiện các thế hệ uốn nếp, sự xuyên 9
cắt của các đai mạch, phương và chiều chuyển dịch ghi lại trong các nếp uốn kéo theo, các dấu hiệu chỉ thị cho chuyển động như các đới mylonite, các cấu trúc sigma, delta, micafish, các dải S/C hoặc S/C’, cấu tạo khúc dồi… c. Đối với các đá granite không biến dạng: mối quan hệ xuyên cắt hoàn toàn các đá biến chất hoặc mối quan hệ về nguồn gốc với các đá biến chất, hoặc đá trầm tích vây quanh để xác định tuổi kết thúc biến dạng dẻo. d. Với mục tiêu nghiên cứu biến dạng dòn (brittle): xác định mặt trượt đứt gãy, góc pitch, chiều dịch chuyển để tái lập các trạng thái cổ ứng suất. 2.3.4 Nhóm phương pháp phân tích vi kiến tạo Để bổ sung các thông tin về động học (kinematics) biến dạng ở quy mô lát mỏng bằng lát mỏng thạch học định hướng. 2.3.4 Nhóm phƣơng pháp phân tích xác định tuổi đồng vị phóng xạ - Đối với các đá migmatit, NCS sử dụng phương pháp định tuổi U/Pb trên khoáng vật zircon để xác định tuổi nóng chảy vỏ. - Đối với các đá gneiss và granit không biến dạng, NCS sử dụng phương pháp Ar/Ar trên các khoáng vật nhóm mica để xác định tuổi biến dạng và thời điểm kết thúc biến dạng dẻo. 2.3.6 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier Phương pháp này dựa trên nguyên tắc cực tiểu hóa sự sai lệch giữa vectơ trượt đo được trên từng mặt đứt gãy với phương ứng suất cắt cực đại, cho phép xác định đồng thời định hướng của 3 trục ứng suất chính (1, 2, 3) và hệ số elipsoid ứng suất Ф = (2- 3)/(1-3). 2.3.7 Nhóm phƣơng pháp xử lý số liệu và thành lập các sơ đồ - Phần mềm ISOPLOT xử lý các số liệu phân tích đồng vị U/Pb và Ar/Ar. - Bộ phần mềm TENSOR để phân tích xử lý số liệu nghiên cứu biến dạng dòn. - Phần mềm Global Mapper và Mapinfo để thành lập bản đồ, sơ đồ mặt cắt các loại và phần mềm đồ họa Coreldraw để vẽ các sơ đồ, hình minh họa. 10
CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG KIẾN TẠO VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC RÌA BẮC KHỐI KON TUM 3.1 Đặc điểm biến dạng kiến tạo theo các mặt cắt cấu trúc khu vực rìa bắc khối Kon Tum Để có cơ sở xác định đặc điểm và phân chia cấu trúc vùng nghiên cứu, NCS đã nghiên cứu, khảo sát chi tiết đặc điểm thạch học, hình học cấu trúc và đặc điểm biến dạng kiến tạo trên nhiều mặt cắt với hơn 700 điểm khảo sát, trong đó phân thành 2 nhóm chính: a. Nhóm mặt cắt vuông góc với cấu trúc (phương bắc-nam): - Mặt cắt phía tây A Tép-Yaly chạy dọc đường Hồ Chính Minh từ A Tép, Quảng Nam, dọc đứt gãy PoKo-Sa Thầy đến thủy điện Yaly, Gia Lai. - Mặt cắt trung tâm kéo dài từ Đại Lộc đến M’Drak là mặt cắt điển hình kéo dài khoảng 500 km, cắt qua toàn bộ vùng nghiên cứu bắt đầu từ khối Đại Lộc qua trũng Nông Sơn, chạy dọc sông Thu Bồn, cắt qua đới khâu Tam Kỳ-Phước Sơn, xuyên qua trường migmatit Chu Lai, đới xiết trượt Trà Bồng, trường migmatit Sông Re, cắt qua toàn bộ phức hệ Ngọc Linh-Ka Nak, dọc theo Sông Ba qua An Khê đến M’Drak. - Mặt cắt phía đông Đà Nẵng-Hoài Ân. b. Nhóm mặt cắt song song với các đới biến dạng chính: mặt cắt Tam Kỳ-Phước Sơn, mặt cắt Trà Bồng, mặt cắt Po Ko-Sa Thầy, mặt cắt Kon Tum-Ba Tơ. 3.2 Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực rìa bắc khối Kon Tum Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu của luận án được xác định trên cơ sở tổng hợp kết quả nghiên cứu về hình học cấu trúc và thạch cấu trúc. 3.2.1 Hình học cấu trúc Nghiên cứu thực địa chi tiết của luận án và lân cận cho phép xác định được đặc trưng hình học cấu trúc của toàn bộ vùng nghiên cứu như sau: - Toàn bộ các đá biến chất phức hệ Ngọc Linh và phức hệ Khâm Đức-Núi Vú có đặc điểm mặt phiến (S1) được tạo thành bởi các khoáng vật bị ép dẹt như biotite và muscovite 11
xen kẽ các lớp thạch anh và feldspar. Cấu trúc mặt phiến trong đá migmatit phức hệ Ngọc Linh còn được đặc trưng bởi mặt phiến là các đới mylonite (folliated migmatite). - Các mặt phiến S1 thường chứa lineation L1 là phương kéo dài của các khoáng vật biotite và feldspar tồn tại dưới dạng porphyroclasts. Lineation xác định được trên toàn bộ các đá biến chất phức hệ Khâm Đức-Núi Vú, phức hệ Ngọc Linh ở phân bố ở rìa vùng nghiên cứu ổn định phương 120-140 độ và chúng bị xóa đối với các đá bị nóng chảy mức độ cao hơn. - Trên toàn bộ vùng nghiên cứu, ở cả phức hệ Khâm Đức và Ngọc Linh, các mặt phiến S1 ở vùng trung tâm có phương ổn định đông-tây, mặt phiến uốn lượn hướng cắm chủ yếu về nam, đôi khi đổi về bắc thể hiện một cấu trúc uốn nếp được hình thành sau quá trình nâng tạo vòm Ngọc Linh. Phần này sẽ được trình bày chi tiết hơn ở Chương 4. - Ở rìa phía đông của phức hệ Ngọc Linh, đoạn từ Quảng Ngãi đến Ba Tơ, mặt phiến S1 chuyển phương về bắc-nam, đổ thoải về hướng đông. Ở rìa phía tây nam của phức hệ Ngọc Linh, đoạn từ Kon Tum đến Đăk Tô, mặt phiến S1 chuyển phương tây bắc-đông nam cắm dốc về tây nam. Toàn bộ rìa phía tây, từ Đắc Tô theo đứt gãy Po Ko-Sa Thầy về Khâm Đức đến biên giới Việt-Lào, mặt phiến chuyển phương á kinh tuyến cắm về tây. - Tồn tại các đới mylonit-siêu mylonit có bề dày vài chục mét đến vài kilomet, góc cắm thoải trong các đá biến chất của phức hệ Khâm Đức-Núi Vú ở dọc đứt gãy chính Tam Kỳ- Phước Sơn (110 45N), trong các đá migmatit phức hệ Ngọc Linh ở dọc sông Re (020 20E) và dọc đứt gãy Kon Tum-Ba Tơ (080 35S). Đặc điểm phân bố mặt phiến S1 nhƣ vậy cho phép xác định vùng nghiên cứu có cấu trúc dạng vòm (dome). 3.2.2 Tuổi biến chất và xác định các ranh giới kiến tạo phân chia cấu trúc Các công bố về tuổi biến chất trong khoảng 30 năm trở lại đây của nhiều tác giả cho thấy ở khu vực Kon Tum tồn tại 2 giai đoạn biến chất là: giai đoạn Paleozoi sớm (460- 420 Tr.n) và giai đoạn Permi-Trias (250-220 Tr.n). Để có cơ sở xác định thời gian xảy 12
ra các chuyển động kiến tạo gây nên quá trình biến chất đi kèm với migmatite và xác định ranh giới cấu trúc, NCS đã lựa chọn 6 mẫu migmatite (anatectite hoặc restite) để tiến hành phân tích tuổi U/Pb cho khoáng vật zircon và 9 mẫu đá biến chất, 01 mẫu granit không biến dạng trên 1 mặt cắt duy nhất Tu Mơ Rông-Nam Trà My thuộc đỉnh vòm Ngọc Linh để phân tích tuổi Ar/Ar. Ở phần này, NCS chỉ sử dụng kết quả tuổi và phân bố tuổi của các đá biến chất nhằm mục đích xác định ranh giới phân vùng cấu trúc. Việc phân tích ý nghĩa của tuổi biến chất và quá trình kiến tạo được trình bày chi tiết ở Chương 4. Bảng 1: Kết quả xác định tuổi zircon U/Pb (LA-ICP MS) Số Tên Vị trí Tọa độ Tuổi Tên đá TT mẫu lấy mẫu lấy mẫu (Tr.n) 1. KT 38 Metagabbro Khâm Đức 15.44366 254±2 107.84521 2. KT 57 Well foliated Bờ Y 14.7305 457±4 migmatite 107.59776 3. KT 91 Migmatite Di Lăng 15.00483 366±2 108.50844 4. KT Anatectic Trà My 15.35361 257±2 126a granite 108.23472 5. KT Metatextite with 257±2 126b mesosome 6. KT 142 Metagabbro- Sông Re ở 15.25011 442±3 diorite restite Di Lăng 108.46031 13
Bảng 2: Kết quả xác định tuổi Ar/Ar Kết quả tuổi Tên Tọa độ lấy mẫu Khoáng TT Loại đá Total ±2 Mean ±2 mẫu vật Vĩ độ Kinh độ age sigma age sigma 1 TH16 14.7828 107.9017 Gneiss Biotite 250.5 0.8 248.8 6.2 2 TH16/2 14.7828 107.9017 Micaschist Biotite 226 0.8 225 19 3 TH17/1 Cách TH 16 ~500 m Gneiss biotite Biotite 245.2 0.8 242.1 10 4 TH19 14.7808 107.8968 Gneiss-amphibole Biotite 247.7 0.8 245.9 8.3 5 TH21/2 14.0013 107.0011 Gneiss-amphibole Biotite 278.4 1 282.2 32.8 -garnet 6 TH23B 14.0014 107.0010 Post-tectonic Biotite 227.7 0.7 228.1 8.2 granite 7 TH43A 15.0031 108.0079 Foliated grano- Amphibol 234.5 2.2 217 40 diorite 8 TH43B 15.0031 108.0079 Biotite 237.9 1.0 234.9 18.0 9 TH52/1 15.0050 108.0091 paragneiss Biotite 244.4 2.8 246.9 2.6 10 TH55 15.0071 108.0080 Gneiss Biotite 256.5 0.8 254.8 7.3 14
Kết quả tuổi đồng vị của vùng nghiên cứu cho thấy sự phân bố tuổi của các đá biến chất ở vùng nghiên cứu có quy luật như sau: - Vùng trung tâm của vùng nghiên cứu được giới hạn từ đứt gãy Po Ko-Sa Thầy ở phía tây, khối Bến Giằng ở phía bắc và sông Re ở phía đông ghi nhận cả 2 tuổi biến chất Paleozoi sớm và Permi-Trias. Phần trung tâm của vùng gồm phức hệ Ngọc Linh và phức hệ Chu Lai chủ yếu ghi nhận tuổi biến chất Permi-Trias. - Toàn bộ rìa tây đứt gãy Po Ko-Sa Thầy chỉ ghi nhận giai đoạn biến chất Paleozoi sớm. - Toàn bộ rìa đông vùng nghiên cứu kể từ Sông Re chỉ ghi nhận giai đoạn biến chất Paleozoi sớm. - Toàn bộ rìa bắc vùng nghiên cứu tính từ khối Bến Giằng- Quế Sơn không ghi nhận tuổi biến chất Permi-Trias. Sự phân bố tuổi biến chất của vùng nghiên cứu cho phép NCS xác định các ranh giới kiến tạo có ý nghĩa phân chia cấu trúc giữa phần nhân của vòm là các đá bị biến chất hoặc tái biến chất- migmatit trong giai đoạn Permi-Trias với các đá ở phần trên của vỏ không bị biến chất/tái biến chất trong Permi-Trias như sau: - Ranh giới phía bắc là bất chỉnh hợp kiến tạo giữa phức hệ Khâm Đức với khối Bến Giằng-Quế Sơn. - Ranh giới phía đông là đới mylonit-siêu mylonit dọc theo Sông Re. - Ranh giới phía nam là đới mylonit dọc theo đứt gãy Kon Tum-Ba Tơ. - Ranh giới phía tây là đới đứt gãy Po Ko-Sa Thầy. 3.2.3 Cấu trúc phức hệ nhân biến chất Kon Tum Phân tích đặc điểm hình học cấu trúc và phân bố tuổi biến chất của các đá thuộc vùng nghiên cứu cho phép xác định Khối Kon Tum có cấu trúc là một phức hệ nhân biến chất (metamorphic core complex) có phần nhân là các đá bị biến chất đa pha trồi lộ từ phần vỏ dưới trong giai đoạn Permi-Trias với đặc trưng cấu trúc như sau: - Nhân của vòm Kon Tum là các đá đa biến chất-migmatite tuổi Permi-Trias của phức hệ Ngọc Linh, phức hệ Chu Lai và 15
các đá biến chất tuổi Paleozoi sớm phức hệ Khâm Đức bị hoạt động biến chất Permi-Trias chồng lên. - Ranh giới kiến tạo phân chia cấu trúc giữa phần nhân đa biến chất là bất chỉnh hợp kiến tạo giữa phức hệ Khâm Đức với khối Bến Giằng-Quế Sơn và di chỉ của đới mylonite phân bố trong phức hệ Khâm Đức ở phía bắc, đới mylonite-siêu mylonit dọc Sông Re ở phía đông và đới mylonite dọc đứt gãy Kon Tum-Ba Tơ ở phía nam, ranh giới phía tây trùng với đứt gãy Po Ko-Sa Thầy. - Phần cánh treo nằm bên trên nhân đa biến chất bao gồm các đá biến chất thấp, đến không biến chất tuổi Paleozoi sớm ở phía bắc vùng nghiên cứu, toàn bộ các đá magma, biến chất và trầm tích tuổi Paleozoi sớm phân bố ở phía tây đứt gãy PoKo-Sa Thầy và các đá trầm tích, biến chất-migmatit tuổi Paleozoi sớm ở phía đông vùng nghiên cứu nằm bên trên đới mylonit-siêu mylonit dọc Sông Re. Hình 3: Hai mặt cắt bắc-nam vùng nghiên cứu 16
Hình 4: Hai mặt cắt đông-tây vùng nghiên cứu Hình 5: Sơ đồ minh họa cấu trúc 3D khu vực nghiên cứu 17
CHƢƠNG 4. LỊCH SỬ HOẠT ĐỘNG BIẾN DẠNG KIẾN TẠO KHU VỰC RÌA BẮC KHỐI KOM TUM 4.1 Kết quả phân tích tuổi đồng vị xác định tuổi chuyển động kiến tạo 4.1.1 Kết quả phân tích tuổi U/Pb Kết quả phân tích 150 hạt zircon của 6 mẫu migmatit của khu vực nghiên cứu cho thấy khu vực nghiên cứu đã trải qua 2 giai đoạn nóng chảy vỏ ở 457-442 Tr.n và 257-254 Tr.n. Trong đó, phức hệ Chu Lai và phức hệ Khâm Đức đều ghi nhận tuổi nóng chảy vỏ 257-254 Tr.n. Phần rìa đông và tây của vòm Kon Tum bảo tồn cấu trúc hình thành ở giai đoạn nóng chảy vỏ 457-442 Tr.n. data-point error ellipses are 68.3% conf. data-point error ellipses are 68.3% conf. data-point error ellipses are 68.3% conf. 0.046 510 0.078 0.082 280 0.076 470 0.044 0.078 0.074 470 206Pb/238U 0.042 206Pb/238U 206Pb/238U 0.074 0.072 260 0.070 0.040 0.070 430 430 0.068 KT57 Concordia Age = 456.6 ±3.7 Ma KT91 Concordia Age = 442.2 ±3.4 Ma 0.038 240 KT38 Concordia Age = 254.3 ±2.2 Ma 0.066 (95% confidence, decay-const. errs included) (95% confidence, decay-const. errs included) (95% confidence, decay-const. errs included) 0.066 MSWD (of concordance) = 1.16, MSWD (of concordance) = 0.46, MSWD (of concordance) = 0.67, Probability (of concordance) = 0.28 Probability (of concordance) = 0.50 Probability (of concordance) = 0.41 0.064 0.036 0.062 0.48 0.50 0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 207Pb/235U 207Pb/235U 207Pb/235U KT 38 KT57 KT91 data-point error ellipses are 68.3% conf. data-point error ellipses are 68.3% conf. data-point error ellipses are 68.3% conf. 0.044 0.064 0.044 270 390 270 0.042 0.062 0.042 206Pb/238U 206Pb/238U 206Pb/238U 0.060 0.040 370 250 0.040 250 0.058 0.038 0.038 KT126A Concordia Age = 256.4 ±0.83 Ma KT126B Concordia Age = 257.1 ±1.2 Ma KT142 Concordia Age = 367.0 ±1.2 Ma (1, decay-const. errs included) 0.056 350 (1, decay-const. errs included) (1, decay-const. errs included) MSWD (of concordance) = 1.9, MSWD (of concordance) = 0.027, MSWD (of concordance) = 0.061, Probability (of concordance) = 0.17 Probability (of concordance) = 0.87 Probability (of concordance) = 0.81 230 230 0.036 0.036 0.054 0.25 0.27 0.29 0.31 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 207Pb/235U 207Pb/235U 207Pb/235U KT126a KT126b KT142 Hình 6: Biểu đồ Concordia zircon U/Pb của 6 mẫu migmatit 4.1.2 Kết quả phân tích tuổi Ar/Ar Kết quả phân tích tuổi 40Ar/39Ar của 246 hạt đơn khoáng chủ yếu là biotite cho thấy khu vực nghiên cứu đã trả qua chuyển động kiến tạo top to the NW diễn ra trong khoảng từ 257 đến 235 Tr.n và kết thúc vào 226 Tr.n. Kết quả này cũng phù hợp với tuổi chuyển động kiến tạo xác định từ các đá migmatite là 257 Tr.n. 18