Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì và giá trị địa di sản của chúng

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

64
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay, có nhiều cách hiểu khác nhau về nguồn gốc của tầng đá kể trên, vì vậy học viên đã chọn đề tài luận văn: “Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì và giá trị địa di sản của chúng” với mục tiêu là xác định nguồn gốc, tên gọi khoa học của tầng đá kể trên và nêu bật giá trị địa di sản của chúng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì và giá trị địa di sản của chúng

LỜI CẢM ƠN Học viên xin gửi lơi cam ̀ ̉ ơn chân thanh đên giáo viên h ̀ ́ ướng dẫn của mình, PGS. TS Tạ Hòa Phương, người đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập để em hoàn thành tốt luận văn này. Trong thời gian thực hiện luận văn Thạc sỹ, học viên đã nhận được sự giúp đỡ tận tình các cán bộ trong khoa Địa chất Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, nhân dịp này học viên xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô. Học viên xin cảm ơn đề tài QGTĐ 2011 “Nghiên cứu đánh giá các điều kiện tự nhiên, cảnh quan địa chất phục vụ quy hoạch phát triển bền vững du lịch thành phố Hà Nội” và đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu hướng dẫn thực tập ngoài trời thuộc khoa học Trái đất tại khu vực Ba Vì Sơn Tây 20102011” đã tạo điều kiện cho học viên tham gia nghiên cứu, khảo sát thực địa, lấy mẫu phân tích lát mỏng thạch học và sử dụng một số kết quả phân tích lát mỏng thạch học. Học viên xin cảm ơn các cán bộ phòng Khoáng vật Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho học viên thực tập và gia công lát mỏng thạch học. Xin cảm ơn bố mẹ và ngươi thân trong gia đinh cung nh ̀ ̀ ̃ ư bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình học tập và hoàn thiện luận văn. Một lần nữa học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ học viên trong thời gian qua! Học viên Bùi Văn Đông i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ i MỤC LỤC ............................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ ................................................................. iii BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................... 2 1.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội .......................................................... 2 1.2. Đặc điểm địa chất vùng Ba Vì .................................................................................. 4 1.2.1. Địa tầng ................................................................................................................ 4 1.2.2. Thành tạo magma xâm nhập .............................................................................. 7 1.2.3. Cấu trúc – kiến tạo ............................................................................................. 8 1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng nghiên cứu ........................................................... 9 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 15 2.1. Khái niệm aglomerat trong hệ thống phân loại các đá núi lửa ............................... 15 2.2. Hệ phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 21 2.2.1. Khảo sát thực địa ............................................................................................... 21 2.2.2. Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học ..................................................... 22 2.2.3. Phương pháp Nhiễu xạ Rơngen (XRD) ........................................................... 23 ĐẶC ĐIỂM TẦNG ĐÁ CHỨA “CUỘI” TRÊN ĐỈNH NÚI BA VÌ ................................. 24 3.1. Phân bố tầng đá và đặc điểm thạch học ................................................................ 24 3.1.1. Đặc điểm phân bố ............................................................................................. 24 3.1.2. Đặc điểm thạch học .......................................................................................... 26 a. Thành phần “cuội” ................................................................................................... 26 b. Thành phần xi măng gắn kết .................................................................................. 31 3.2. Nguồn gốc và tên gọi .............................................................................................. 36 Ý NGHĨA TẦNG AGLOMERAT ...................................................................................... 44 TRONG QUẦN THỂ DI SẢN VÙNG BA VÌ .................................................................... 44 4.1. Ba Vì – vùng đất huyền thoại ................................................................................. 44 4.2. Một vùng đất nhiều di sản địa chất ....................................................................... 46 4.3. Ý nghĩa di sản địa chất của tầng aglomerat trên đỉnh Ba Vì .................................. 52 KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 57 ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 1) Danh mục bảng biểu Bảng 2.1: Phân loại đá vụn núi lửa theo kích thước mảnh vụn Bảng 2.2: Phân loại đá cho hỗn hợp mảnh vụn núi lửa và mảnh vụn biểu sinh 2) Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu Hình 2.1: Sự phun nổ theo miệng núi lửa, Hình 2.2: Phun nổ theo sườn núi lửa Hình 2.3: Bom núi lửa bazan của núi lửa Mauna Kea, Hawail Hình 2.4: Bom núi lửa trong aglomerat gần Newark Castle phía tây St. Monans. Hình 2.5: Phân loại đá vụn núi lửa theo tỷ lệ của khối /bom, lapili và tro bụi núi lửa Hình2.6: Aglomerat basalt ở công viên quốc gia phía bắc California (Hoa Kỳ) Hình 2.7: Aglomerat ở phía đông nam Alaska (Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ) Hình 2.8: Aglomerat miệng núi lửa Bandera, xứ Cibola County, phía bắc New Mexico, (Hoa Kỳ) Hình 3.1: Sơ đồ vị trí phân bố tầng đá chứa “cuội” trong vùng nghiên cứu Hinh 3.2: Tầng đá chứa “cuội” trên đỉnh Tản Viên Hinh 3.3: Ranh giới của tầng đá chứa “cuội” với đá phun trào hệ tầng Viên Nam Hình 3.4: Tầng đá chứa nhiều “cuội” khu vực đỉnh Vua và ranh giới của chúng với đá phun trào hệ tầng Viên Nam Hình 3.5: Những tảng lăn lớn khu vực đền Trung Hình 3.6: Những tảng lăn ở mỏ pyrit Minh Quang Hình 3.73.17: Hình lát mỏng thạch học mảnh “cuội” của tầng đá chứa “cuội” vùng Ba Vì Hình 3.18: Kết quả phân tích XRD thành phần mảnh “cuội” Hình 3.193.29: Hình lát mỏng thạch học thành phần xi măng gắn kết của tầng đá chứa “cuội” vùng Ba Vì Hình 3.30: Kết quả phân tích XRD thành phần xi măng gắn kết Hình 3.31, 3.32: Tầng “cuội” kết núi lửa trên đỉnh Đên Thượng, “cuội” có kích thước lớn iii
Hình 3.33: Tầng đá chứa “cuội” khu vực đỉnh Tản Viên, “cuội” bị biến dạng do quá trình nén ép khi vẫn còn nóng dẻo Hình 3.34: Tầng đá chứa cuội ở khu vực đỉnh Vua, “cuội” bị biến dạng do quá trình nén ép khi vẫn còn nóng dẻo, có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy Hình 3.35: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, “cuội” bị kéo dài, có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy Hình 3.36: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, “cuội” bị biến dạng do quá trình nén ép khi vẫn còn nóng dẻo, có sự sắp xếp định hướng theo dòng chảy Hình 3.37: Tầng đá chứa “cuội” ở khu vực mỏ pyrit Minh Quang, một “cuội” có độ tròn khá tương đồng, nhưng vẫn có những viên “cuội” bị biến dạng dẻo Hình 3.38: Những viên tròn trong lớp Aglomerat, tây bắc Iznik, Armutlu Peninsula, tây bắc Thổ Nhĩ Kỳ Hình 4.1. Đình Phùng Hưng thôn Cam Lâm, xã Đường Lâm, TX Sơn Tây Hình 4.2. Lăng Ngô Quyền, thôn Cam Lâm, xã Đường Lâm, TX Sơn Tây Hình 4.3: Hòn Chẹ đang bị khai thác nham nhở, nếu không có biện pháp hữu hiệu ngăn chăn thì trong tương lai gần nơi đây sẽ bị san thành bình địa Hình 4.4: Hòn Rớt nằm dưới lòng sông Đà, được coi là khối đá do Sơn Tinh ném xuống sông ngăn chặn thủy quái còn sót lại Hình 4.5: Giếng Âm (Pó Ché), Vân Hòa, Ba Vì Hình 4.6: Bom núi lửa găm trong đá phun trào bên bờ Giếng Âm Hình 4.7: Dăm kết núi lửa bên bờ giếng Âm Hình 4.8: Bộ ngực khổng lồ nhìn từ khu vực núi Âm Hình 4.9: Đồi Đá Xanh, Vân Hòa, Ba Vì Hình 4.10: Đá Chông – những tấm vỡ của đá bazan dày đặc, cắm dốc chĩa về phía sông Đà, trông như một bãi chông Hình 4.11: Tầng quặng Pyrit tại mỏ Minh Quang hiện đã ngưng khai thác. Hình 4.12. Mỏ đồng Lũng Cua, vách hầm khai thác Hình 4.13. Mỏ đồng Lũng Cua, vách trong cùng, nơi ngừng khai thác iv
Hình 4.14. Mỏ Mỏ Amian Xóm Quýt, một mạch CryzotilAtbet trong đá siêu mafic Hình 4.15: Những ngọn núi Ba Vì Hình 4.16, 4.17: Những hòn “cuội” có kich thước lớn ở khu vực đỉnh Tản Viên, chúng được Sơn Tinh mang lên đỉnh núi Hình 4.18. Lớp sinh viên địa chất bên tầng “cuội” kết núi lửa trên đỉnh Tản Viên Hình 4.19: Tháp Báo Thiên trên đỉnh Vua, nhìn từ Đỉnh Tản Viên v
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT fls: felspat plg: plagiocla mcr: microcline Q: thạch anh vi
MỞ ĐẦU Du lịch Địa chất là một lĩnh vực đang ngày càng phát triển trên Thế giới cũng như ở Việt Nam. Ngoài tham quan, thưởng ngoạn những cảnh quan, sinh thái, du khách còn quan tâm đến những giá trị di sản Địa chất. Vùng Ba Vì – Sơn Tây nằm ở phía tây bắc của trung tâm Hà Nội, có địa hình phân cấp rõ rệt, từ núi đồi, trung du đến đồng bằng. Nằm trong khúc quanh của sông Hồng và sông Đà, thiên nhiên nơi đây có nhiều cảnh sắc ngoạn mục. Tầng đá chứa nhiều “cuội” phân bố chủ yếu ở phần cao của các quả núi thuộc dãy Ba Vì. Cho đến nay, tầng “cuội” tương tự chưa tìm thấy ở nơi nào khác ở Việt Nam. Hơn nữa, nó gắn liền với truyền thuyết Sơn Tinh – Thủy Tinh trong kho tàng văn hóa của người Việt. Trong tổng thể các di sản văn hóa, tâm linh, truyền thuyết của vùng đất mang hồn thiêng sông núi, tầng “cuội” kết là một danh thắng địa chất nổi bật. Vì vậy, việc hiểu biết đúng đắn về nó không chỉ có ý nghĩa khoa học, mà còn góp phần phục vụ du lịch địa chất. Hiện nay, có nhiều cách hiểu khác nhau về nguồn gốc của tầng đá kể trên, vì vậy học viên đã chọn đề tài luận văn: “Đặc điểm tầng cuội kết núi lửa vùng Ba Vì và giá trị địa di sản của chúng” với mục tiêu là xác định nguồn gốc, tên gọi khoa học của tầng đá kể trên và nêu bật giá trị địa di sản của chúng. Để thực hiện được mục tiêu của đề tài học viên đã hoàn thành một số công việc chính như sau: Tổng hợp tài liệu Khảo sát thực địa lấy mẫu phân tích Gia công và phân tích lát mỏng thạch học Xác định thành phần và nguồn gốc thành tạo tầng đá chứa “cuội” Đánh giá ý nghĩa địa di sản của chúng 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội Vùng nghiên cứu thuộc phạm vi huy ện Ba Vì và Sơn Tây cách trung tâm Hà Nội khoảng 50 km v ề phía tây bắc ( hình 1.1). Diện tích nghiên cứu nằm trong các tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 như tờ Tây Đằng, Sơn Tây giới hạn bởi các toạ độ: 21001' 21009' vĩ độ Bắc 105018' 105030' kinh độ Đông Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu Phía tây giáp với sông Đà, phía bắc giáp sông Hồng, phía đông là huyện Phúc Thọ và phía nam giáp tỉnh Hoà Bình. 2
Đặc điểm địa hình Mặc dù có diện tích không rộng, song địa hình vùng nghiên cứu khá đa dạng với địa hình núi trung bình, núi thấp, đồi, đồng bằng, thung lũng với hai dòng sông lớn ở phía bắc và tây là sông Hồng và sông Đà. Nằm ở phía tây vùng nghiên cứu, trên một nền địa hình tương đối bằng phẳng với độ cao không lớn, khối núi Ba Vì với đỉnh Tản Viên cao 1296 m nổi tiếng với truy ền thuyết Sơn Tinh – Thu ỷ tinh. Kh ối núi Ba Vì có dạng đẳng thước với 3 đỉnh cao trên 1000m, độ cao của núi Ba Vì giảm dần ra xung quanh, t ạo nên một số bậc địa hình đặc trưng với các đỉnh cao 900 1200m; 600 800m; 400 500m và 200 300m. Nhìn tổng thể, khối núi Ba Vì có dạng đẳng thước, song phân tích chi tiết bình đồ vẫn dễ dàng nhận ra sự định hướ ng của khối núi theo tây bắc đông nam hướng chung của c ấu trúc địa chất vùng Tay Bắc. Sườn của khối núi Ba Vì cũng có dạng bất đối xứng với sườn tây dốc hơn sườn đông. Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn Vùng nghiên cứu nằm trong khu v ực khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng trực tiếp và mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc nên có mùa đông tương đối lạnh. Khí hậu phân hoá thành hai mùa rõ rệt: mùa lạnh khô hanh vào nửa đầu mùa và có mưa phùn ẩm ướt vào cuối mùa; mùa nóng trùng với mùa mưa là thời kỳ hoạt động của gió mùa tây nam. Tính phi địa đới của khí hậu thể hiện khá rõ theo đai cao. Trên đỉnh núi Ba Vì, ở độ cao địa hình trên 1000m, khí hậu khá mát mẻ vào mùa hè, thuận lợi cho việc xây dựng các trung tâm nghỉ dưỡng, mùa đông thường xuyên có mây mù phủ. Hệ thống sông suối vùng Ba Vì chủ yếu bắt nguồn từ đỉnh núi Ba Vì và chảy ra xung quanh t ạo ra m ột m ạng l ưới sông suối dạng toả tia rất điển hình. Sông suối đã chia cắt toàn bộ địa hình đồi núi thấp tạo ra các trũng và thung lũng có hình dạng phức tạp. Đặc điểm kinh tế xã hội 3
Với vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi, hiện nay vùng Ba Vì đang rất phát triển về kinh tế xã hội, đặc biệt là phát triển du lịch sinh thái. 1.2. Đặc điểm địa chất vùng Ba Vì 1.2.1. Địa tầng Vùng nghiên cứu bao gồm các thành tạo trầm tích, biến chất, trầm tích phun trào phát triển không liên tục từ Paleoproterozoi đến Đệ tứ: Hệ tầng Núi Con Voi (AR ? nv ) Hệ tầng Núi Con Voi (Nguyễn Vĩnh, Phan Trường Thị, 1973) gồm 2 phần: Phần dưới plagiogneis, gneis, đá phiến biotitgranatsillimanit. Phần trên gồm các lớp đá phiến và các lớp mỏng, thấu kính gneis biotitgrant, biotitgranat silimanit, lớp mỏng quarzit. Trong vùng Ba Vì – Sơn Tây, hệ tầng Núi Con Voi lộ thành dải hẹp ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, bị khống chế bởi các đứt gẫy song song theo thương tây bắc – đông nam. Hệ tầng Ngòi Chi ( AR? nc) Hệ tầng Ngòi Chi (Trần Xuyên và nnk., 1988) thành phần đá phiến biotit granat silimanit, đá phiến biotit granat, biotit granat silimanit. Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng Ngòi Chi lộ thành dải hẹp ở phía đông bắc vùng nghiên cứu, bị khống chế bởi các đứt gẫy theo thương tây bắc – đông nam, phủ chỉnh hợp lên hệ tầng Núi Con Voi. Hệ tầng Thạch Khoán (PR3 ε1 tk) Hệ tầng Thạch khoán (Trần Xuân Toản, 1968) thành phần đá phiến thạch anh hai mica granat, đá phiến mica staurolit dissthen xen kẽ với quarzit . Hệ tầng Thạch Khoán lộ ra trong những diện nhỏ ở phía tây vùng nghiên cứu: Đá Chông và Minh Quang, Thuần Mỹ. Hệ tầng Si Phay (P12 sp) 4
Hệ tầng Si Phay (Tô Văn Thụ và nnk., 1997) thành phần chính gồm cát kết, cát kết dạng quarzit, đá phiến đen, đá phiến silic, thấu kính phun trào mafic. Hệ tầng Si Phay lộ ra trong các diện nhỏ và hẹp ở phần phía tây nam vùng nghiên cứu. Hệ tầng Na Vang (P12 nv) Hệ tầng Na Vang (Tô Văn Thụ và nnk. 1996) thành phần gồm các đá vôi hạt nhỏ, màu xám, đen, xám sáng phân lớp mỏng chuyển lên đá vôi màu xám sáng, hạt mịn, phân lớp dày, dạng khối. Hệ tầng lộ ra ở vùng Ba Vì dưới tên gọi núi Chẹ, hiện nay đang bị khai thác để làm vật liệu xây dựng. Hệ tầng Viên Nam (P3 vn) Hệ tầng Viên Nam phân bố phổ biến chiếm phần lớn diện tích phía nam vùng nghiên cứu, nhiều nơi gặp đá của hệ tầng Viên Nam bị ép phiến mạnh, hoặc bị phong hóa ở các mức độ khác nhau. Tầng đá chứa “cuội” phủ trực tiếp nên các đá phun trào của hệ tầng Viên Nam, do vậy nguồn gốc hình thành tầng đá chứa “cuội” này ít nhiều cũng liên quan chúng. Hồ Trọng Tý, 1990. Mặt cắt chuẩn: theo đường đất từ núi Viên Nam đến làng Cổ Đông, huyện Ba Vì, tỉnh Hà Nội. Hệ tầng đá phun trào ít nhiều phân lớp, có thành phần tương phản từ mafic đến kiềm, xen trầm tích chứa tuf mà trước đây thường được mô tả chung trong hệ tầng Cẩm Thủy gồm đá phun trào mafic Permi thượng (Vũ Khúc & Bùi Phú Mỹ và nnk. 1990), nay đã có tài liệu để phân biệt thành hệ tầng mang tên vùng mặt cắt chuẩn là Viên Nam. Việc định rõ đặc trưng thạch học và thạch hoá cùng các vùng phân bố của hệ tầng này nhằm tách biệt với các thành tạo phun trào mafic Permi thượng được làm rõ trong nghiên cứu của Trần Trọng Hoà (2001). Hệ tầng Viên Nam phân bố khá rộng rãi trong các đới Sông Đà và Ninh Bình, từ vùng có mặt cắt chuẩn là Viên Nam Ba Vì, qua Kim Bôi lên phía tây bắc đến 5
các vùng Vạn Yên, nam Tạ Khoa và vùng Nậm So, và rải rác ở một số nơi khác như nam Hà Tây, mỏ than Ninh Sơn, v.v... Mặt cắt chuẩn của hệ tầng được chỉ định là mặt cắt từ núi Viên Nam đến làng Cổ Đông do Hồ Trọng Tý mô tả, gồm 4 tập: 1) Basalt, basalt porphyr màu xám lục sẫm và tuf của chúng; dày 250 m. Basalt thường có cấu tạo hạnh nhân lấp đầy chlorit, calcit và thạch anh. 2) Basalt porphyr, tuf aglomerat màu xám lục nhạt; dày 170200 m. Mảnh tuf trong aglomerat có kích thước khác nhau gắn kết lại bằng tuf hạt mịn. 3) Basalt olivin, basalt porphyr xen với tuf màu lục, xám lục có cấu trúc hạnh nhân không đều; dày 150 m. 4) Basalt porphyr xám lục sẫm xen cát kết chứa tuf phân lớp dày, màu xám sáng; dày 200 m. Tập này có các dấu hiệu chuyển tiếp lên các lớp chứa hóa thạch Olenek của hệ tầng Cò Nòi, quan sát được ở bến phà Phương Lâm đi sang thị xã Hoà Bình. Bề dày chung của hệ tầng đạt khoảng 770800 m. Theo tài liệu nghiên cứu thạch học và thạch hoá, Trần Trọng Hoà (2001) đã chứng minh đá phun trào ở các vùng Viên Nam Ba Vì, Hoà Bình Kim Bôi và Vạn Yên Bắc Yên vào kiểu tổ hợp basalt (trachybasalt) – trachyandesit trachydacit, loại basalttoid á kiềm loạt tương phản. Chúng thuộc loại cao titan, rất cao kiềm (TiO 2 = 2,6 4,0%; Na2O + K2O = 4,3 6%; K2O = 1,1 3,2%), phân biệt với basalt Permi muộn là loại basalt aphanit với ít andesitobasalt hoặc andesit cao titan và thấp kiềm hơn. Quan hệ địa tầng và tuổi . Hiện nay có những ý kiến khác nhau về quan hệ giữa hệ tầng Viên Nam và các trầm tích cận kề. Nhưng t rên cơ sở những tài liệu ta có thể đề nghị định tuổi Permi muộn cho hệ tầng Viên Nam. 6
Hệ tầng Sông Bôi (T2lT3c sb) Hệ tầng Sông Bôi (Dovjikov và nnk. 1965) gồm trầm tích thuần lục nguyên chứa hóa thạch Thân mềm tuổi Ladin và Carni. Trong vùng nghiên cứu hệ tầng Sông Bôi phân bố thành từng khối ở phía tây bắc. Hệ tầng Phan Lương (N13 pl) Hệ tầng Phan Lương (Golovenok V. K. và nnk. 1965) thành phần tảng kết, cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, cát kết xen đá sét kết. Hệ tầng Phan Lương lộ ra thành dải lớn cắt qua trung tâm vùng nghiên cứu, kéo dài theo phương tây bắc đông nam. Hệ Đệ Tứ Bao gồm các hệ tầng: Hệ tầng Hà Nội (Q123 hn), Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13 vp), Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb). Thành phần chủ yếu là trầm tích sông hồ. 1.2.2. Thành tạo magma xâm nhập Phức hệ Ba Vì (σνP3 bv) Nguyễn Văn Hoành, 1978. Gồm các xâm nhập nhỏ thành phần mafic siêu mafic phổ biến trong diện lộ của các đá bazan cao Ti hệ tầng Viên Nam thuộc Rift sông Đà cũng như trong các đá biến chất Paleozoi trên á địa khu Phan Si Pan. Chúng được Polyakov và nnk (1996) xếp vào phức hệ picrit – diabas. Ngoài ra, trong phạm vi phân bố bazan cao Ti vùng Cẩm Thủy cũng phổ biến các thể mafic tương tự, nhưng được xếp vào phức hệ Điền Thượng (Nguyễn Văn Hoành, 2000). 7
Phức hệ Ba Vì Phân bố thành những khối nhỏ ở phía nam vùng nghiên cứu. Đi kèm với đá siêu mafic phức hệ Ba Vì là nhiều loại hình khoáng sản khác nhau, đặc trưng nhất đó là các mở Asbet, làm vật liệu chịu lửa hay làm phụ gia trong sản suất tấm lợp fibroximăng. 1.2.3. Cấu trúc – kiến tạo Vùng nghiên cứu thuộc phần chót phía đông nam của đới tướng cấu trúc Phan Si Pan, và nằm chủ yếu trong cấu trúc của trũng Mesozoi Sông Đà thuộc miền uốn nếp Tây Bắc. Đây là vùng có cấu trúc địa chất rất phức tạp, các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất, trầm tích phun trào phát triển không liên tục từ Paleoproterozoi đến Đệ tứ. Các hoạt động magma phát triển đa dạng, sản phẩm của chúng có thành phần từ siêu mafic đến trung tính axit thuộc các loạt tholeit, kiềm vôi, á kiềm và được hình thành trong các bối cảnh địa động lực khác nhau. Khoáng sản có mặt trong vùng khá phong phú, đặc biệt là khoáng sản nội sinh như: đồng, vàng, chì kẽm, sắt, thuỷ ngân, barit, pyrit... Hiện còn rất nhiều ý kiến khác nhau về bản chất kiến tạo đới Sông Đà. Các tác giả Báo cáo Nghiên cứu mối liên quan giữa các đá núi lửa vùng sông Đà, Viên Nam với khoáng hóa đồng vàng (Nguyễn Đắc Lư và nnk, 2005) đã tổng hợp những các quan điểm chính sau đây: Hố võng địa máng Indosinit hoặc Mesozoid (theo Fromaget J., 1952; Postelnikov và nnk., 1964; Pusarovxki Ju.M., 1965). Lớp phủ địa di Sông Đà (theo Deprat J., 1914; Dussault L., 1921; Fromaget J., 1941). Trũng hồi sinh magma kiến tạo (theo Nguyễn Xuân Tùng, 1972), hoặc cấu tạo Điva (theo Staritski Iu.G., 1973). Nhánh của Paleothetys (do sinh rift phá huỷ vỏ lục địa tuổi khác nhau (theo Lê Duy Bách, Ngô Gia Thắng, 1982, 1985, 1995; Văn Đức Chương, 1985…) 8
hoặc do tách khỏi rìa Gondwana vào Carbon Permi và đóng kín vào Trias muộn (tạo núi Indosinit) (theo Sengo, Hutchison, 1987). Địa vực hiện đại và cổ (Paleorift) phát triển trên mảng lục địa Âu Á hoặc Cathaysia (Gatinski Iu.G., 1985; Đào Đình Thục, 1981). Những kết quả nghiên cứu mới về thành phần vật chất, thành phần đồng vị nguồn (Sr, Nd, Pb), tuổi đồng vị RbSr của các đá núi lửa “PT” (Nguyễn Hoàng và nnk. 2004) trong vùng đã cho phép coi đới Sông Đà là một bồn trũng sau cung khởi phát chí ít là từ đầu Permi do hoạt động của đới hút chìm rìa lục địa có quá trình phát triển lâu dài từ cuối Rifei đến cuối Trias tạo nên một đới rìa động kiểu cung núi lửa pluton. Bồn tách giãn sau cung Sông Đà là mô hình phù hợp hơn cả với bối cảnh và vị trí kiến tạo, kiến trúc cũng như lịch sử hình thành và phát triển các thành tạo địa chất trong khu vực. 1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu là một phần lãnh thổ Tây Bắc Việt Nam, nằm chủ yếu trong đới cấu trúc Sông Đà. Việc nghiên cứu địa chất và khoáng sản khu vực Tây Bắc Việt Nam được các nhà Địa chất Pháp bắt đầu từ rất sớm bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:4.000.000 (Fuchs E. 1882) là phác thảo rất sơ lược ban đầu về cấu tạo địa chất của khu vực, sơ đồ địa chất lãnh thổ Bắc Bộ tỷ lệ 1:1.500.000 (H. Lantenois 1907). Đáng chú ý là trong công trình nghiên cứu của Fromaget J. (1927) có đề cập đến các đá núi lửa vùng Sông Đà và tác giả đã xếp chúng vào các thành tạo không rõ tuổi. Lacroix A. (1933) trong các công trình có đề cập tới thành phần khoáng vật, thành phần hoá học các đá núi lửa ở Đông Dương, trong đó có vùng nghiên cứu, nhưng ở mức độ rất sơ lược. Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 vùng hạ lưu Sông Đà (C. Jacob1914,1921) và vùng Vạn Yên (L. Dussault 1929) đã phản ánh được cấu trúc và các thành tạo địa chất chủ yếu của vùng này. 9
Sau khi hòa bình lập lại (1954), khu vực Tây Bắc Việt Nam đã được các nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Trước hết, trong công trình "Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam" (Đovjikov A.E và nnk. 1965) các đá núi lửa mafic dọc sông Đà, vùng Ba Vì, Viên Nam được xếp giả định vào Creta (K) tương đồng với Phức hệ Cao Bằng ở đông Bắc Bộ. Riêng các đá núi lửa ở vùng Kim Bôi được định tuổi Trias muộn (T3). Việc phân chia và mô tả các đá núi lửa trong khu vực còn sơ lược, mang tính khái quát. Trong "Bản đồ địa chất tờ Vạn Yên tỷ lệ 1:200.000" (Nguyễn Xuân Bao và nnk. 1969), các thành tạo núi lửa bazantoid trong phạm vi vùng Tạ Khoa, Vạn Sài và Qui Hướng được các tác giả xếp vào hệ tầng Tạ Khoa, phụ điệp Vạn Yên (T3 vy3). Chúng được phân chia theo thành phần thạch học, song vẫn chưa thể hiện được các pha, tướng và các giai đoạn hoạt động núi lửa. Trong "Bản đồ địa chất tờ Hà Nội, tỷ lệ 1:200.000" (Hoàng Ngọc Kỷ, Nguyễn Văn Hoành và nnk, 1973) các thành tạo núi lửa ở khu vực Dốc Cun, Đồi Bù, Viên Nam và Ba Vì được xếp vào "điệp Dốc Cun" tuổi Permi muộnTrias sớm (P2T1 dc). Khi mô tả các đá núi lửa ở đây, các tác giả cũng vẫn chưa đủ cơ sở để phân chia chúng ra các pha, tướng. Phát hiện có ý nghĩa địa tầng quan trọng của tập thể tác giả là các đá núi lửa mafic axit phủ trên đá vôi có hoá đá tuổi Permi sớm và chuyển tiếp lên các đá lục nguyên màu đỏ chứa hoá thạch Olenec thuộc hệ tầng Tân Lạc (T1 otl). Trong công trình hiệu đính "Bản đồ địa chất loạt Tây Bắc tỷ lệ 1:200.000" (Phan Cự Tiến và nnk, 1977) các đá núi lửa trong phạm vi vùng nghiên cứu được xếp vào hệ tầng Viên Nam có tuổi tương tự như "điệp Dốc Cun" (Hoàng Ngọc Kỷ và nnk, 1973). Các công trình tổng hợp như "Bản đồ địa chất Việt Nam phần miền Bắc tỷ lệ1:1.000.000" (Trần Văn Trị và nnk, 1973), "Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 10
1:500.000" (Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao, 1988), "Bản đồ địa chất Cam Pu Chia Lào Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000" (Phan Cự Tiến và nnk, 1989, 1991) đều mang tính kế thừa, tổng hợp các công trình đo vẽ có trước. Các đá núi lửa trong phạm vi vùng nghiên cứu được xếp vào hệ tầng Viên Nam (P2T1vn). Trong công trình hiệu đính lần 2 "Hiệu đính loạt Bản đồ địa chất và khoáng sản Tây Bắc tỷ lệ 1:200.000" (Nguyễn Văn Hoành và nnk, 2001) các đá núi lửa trong vùng nghiên cứu tiếp tục được xếp vào hệ tầng Viên Nam, nhưng tuổi được định lại là Trias sớm (T 1 vn). Các đá núi lửa ở đây đã được mô tả chi tiết hơn trên cơ sở tổng hợp các công trình nghiên cứu mới nhất có được và các kết quả phân tích định lượng một số các nguyên tố vết. Tóm lại, tác giả của các công trình tổng hợp, nghiên cứu địa chất khu vực vừa nêu trên chủ đã mô tả các thành tạo núi lửa theo hướng nghiên cứu thạch địa tầng, bước đầu đã làm rõ được quan hệ trên, dưới của chúng. Các kết quả nghiên cứu đã xác nhận giai đoạn hoạt động núi lửa vào Permi muộn Trias sớm trong vùng nghiên cứu. Những phát hiện khoáng sản đồng, vàng được đăng ký trên diện tích phân bố các đá núi lửa giúp định hướng cho các bước nghiên cứu tiếp theo. Tiếp sau công tác điều tra địa chất tỷ lệ nhỏ, trung bình khu vực Tây Bắc nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng là công tác lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000. Trong công trình "Bản đồ địa chất nhóm tờ Hoà Bình Tân Lạc" tỷ lệ 1:50.000 các đá núi lửa ở vòm Kim Bôi được Trần Xuyên và nnk (1984) xếp vào hệ tầng Cẩm Thuỷ (P2 ct). Trong phần mô tả thạch học theo các mặt cắt địa chất, ông đã quan niệm các thấu kính, lớp phun trào axit, axit á kiềm (ortophyr, trachyt...) là những lớp xen kẹp có cùng tuổi với bazan và plagiobazan. Các điểm khoáng hoá pyrit phát triển trên "vòm" núi lửa Kim Bôi tuy có được khảo sát song việc nghiên cứu thành phần vật chất quặng vẫn chưa được quan tâm đúng mức. 11
Vào những năm 19851989 trong phạm vi nhóm tờ Hà Đông Hoà Bình, các vòm núi lửa Đồi Bù, Viên Nam công tác đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 đã được thực hiện. Các đá núi lửa được nghiên cứu khá chi tiết. Trần Đăng Tuyết và các đồng nghiệp vẫn sử dụng hệ tầng đá núi lửa Viên Nam song đã phân chia các đá này theo các pha, tướng được đặc trưng bởi tổ hợp đá riêng biệt, có tính tương phản giữa các pha với nhau. Thành công nổi bật của công trình này là phát hiện hàng loạt các điểm khoáng hoá vàng gốc, các vành phân tán trọng sa vàng liên quan chặt chẽ về không gian với các thành tạo núi lửa tương phản mafic axit trong phạm vi các vòm núi lửa Đồi Bù Viên Nam. Cũng trong thời gian này Ngô Quang Toàn và các nhà địa chất Đoàn Hà Nội tiến hành điều tra địa chất và khoáng sản nhóm tờ Hà Nội tỷ lệ 1:50.000. Các đá núi lửa ở vùng Ba Vì được nghiên cứu và phân chia chi tiết. Mặc dù không phân chia các pha hoạt động núi lửa, song các tác giả đã tiến hành mô tả theo từng mặt cắt và theo từng tướng đá. Những phát hiện mới về khoáng hoá vàng gốc xung quanh vòm núi lửa Ba Vì cũng như các vành phân tán trọng sa vàng, các điểm quặng pyrit cho thấy sự liên quan chặt chẽ về không gian giữa các đá núi lửa và khoáng hoá. Trong công trình "Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000" các nhóm tờ Hoà Bình Suối Rút và Vạn Yên Nguyễn Công Lượng và nnk (1992, 1995) đã phân chia chi tiết các đá núi lửa tương phản mafic axit ra các tướng đá khác nhau. Đáng chú ý là tại khu vực Suối Chát, Sập Sa đã phát hiện các đá bazan cao magne thuộc phần thấp của hệ tầng Viên Nam. Hạn chế của các công trình này là việc mô tả các tướng đá không theo trật tự thời gian của các pha phun trào. Các công trình đo vẽ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nêu trên đã làm sáng tỏ hơn thành phần và vị trí không gian của các đá núi lửa cũng như tuổi thành tạo của chúng. Nhưng trong các công trình đó các đai mạch có thành phần diabas, gabrodiabas, gabro được xếp chúng khi thì thuộc tướng á núi 12
lửa của phức hệ núi lửa Viên Nam, khi thì thuộc phức hệ xâm nhập Ba Vì (Trần Đăng Tuyết, 1989; Nguyễn Công Lượng và nnk, 1991, 1995). Việc xác định bối cảnh địa động lực thành tạo, nguồn gốc của các đá núi lửa cũng còn thiếu phân tích định lượng, phân tích đồng vị, nguyên tố vết... Trong các công trình nghiên cứu chuyên sâu về thạch luận phải kể đến công trình "Các thành tạo maficsiêu mafic Permi Trias miền Bắc Việt Nam" của nhóm tác giả Nga Việt Nam: Poliakov G.V, Balykin P.A, Trần Trọng Hoà, Hoàng Hữu Thành, Trần Quốc Hùng, Ngô Thị Phương... với một khối lượng phân tích đa dạng về hoá silicat, microsond, huỳnh quang tia X, kích hoạt notron thu thập theo một số mặt cắt ở Nậm Muội, Tạ Khoa, Ba Vì..., dựa theo quan điểm phân tích thành hệ, các tác giả đã chia các thành tạo núi lửa pluton Permi Trias trong phạm vi cấu trúc Sông Đà ra ba tổ hợp: Tổ hợp các đá bazantoid cao magne, thấp kiềm, thấp titan ở thung lũng sông Nậm Muội và Tạ Khoa. Tổ hợp các đá núi lửa bazantoid cao titan cao kiềm và các đá thuộc nhóm salic kiềm phủ trên các đá bazantoid cao magne. Tổ hợp bazan andesit dolerit picrit á kiềm cùng các xâm nhập á núi lửa siêu bazơ nhỏ có độ kiềm và titan khá cao (Ba Vì, Hoà Bình, Kim Bôi). Theo như các tác giả thì hai tổ hợp đá núi lửa pluton (mafic siêu mafic) ở khu vực Nậm Muội và Tạ Khoa là tương đồng nhau. Các tác giả trên lần đầu đã công bố tuổi đồng vị Rb Sr phân tích trên các khoáng vật olivin, clinopyroxen của bazan komatit vùng Nậm Muội cho tuổi 253 ± 7,2 triệu năm và tỷ số 87Sr/86Sr nguyên thuỷ là 0,70348 ± 5. Trong báo cáo chuyên đề “Nghiên cứu mối liên quan giữa các đá núi lửa vùng sông Đà, với khoáng hóa đồng vàng” TS. Nguyễn Đắc Lư (2005) mô tả phức hệ núi lửa (magma) là tổ hợp các đá được sinh thành trong quá trình địa chất 13
nội sinh với các điều kiện hoá lý riêng, được nảy sinh do bối cảnh địa kiến tạo và địa động lực nào đó. Theo ông, phức hệ núi lửa Viên Nam theo quan hệ địa chất và thành phần vật chất được chia ra 2 pha: Pha 1: bazantoid, tuf bazan, diabas, gabrodiabas, komatit Pha 2: felsic kiềm (trachyt, trachyandesit, trachydacit, trachyryolit, ryolit). Hệ tầng Viên Nam ban đầu được coi là có thành phần tương tự hệ tầng Cẩm Thủy nhưng do phân bố ở đơn vị cấu trúc địa chất khác nên trầm tích phun trào ở vùng Viên Nam, Kim Bôi, dọc lưu vực sông Đà từ suối Rút đến Nậm Muội và ở Tam Đường được mô tả thành hệ tầng Viên Nam (Phan Cự Tiến và nnk. 1977). Sau đó đá phun trào Viên Nam vẫn được mô tả trong thành phần của hệ tầng Cẩm Thủy (Vũ Khúc & Bùi Phú Mỹ và nnk. 1990). Những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy hệ tầng Viên Nam phân biệt với hệ tầng Cẩm Thủy ở tính chất thạch địa tầng, trong khi hệ tầng Cẩm Thủy chủ yếu có thành phần mafic thì trong hệ tầng Viên Nam lại phổ biến thành phần trachyt (Nguyễn Đức Thắng 1994) hoặc thuộc kiểu tổ hợp basalt (trachybasalt) – trachyandesit trachydacit, loại basalttoid á kiềm loạt tương phản (Trần Trọng Hoà 2001). Như vậy theo đặc tính thạch học, hệ tầng Viên Nam và hệ tầng Cẩm Thủy có thành phần đá không giống nhau và là những thể địa tầng khác nhau. Trong lúc chưa có thêm tài liệu nghiên cứu mới về thạch hóa của đá phun trào ở hệ tầng Cẩm Thủy, không nên coi hai loại phun trào Viên Nam và Cẩm Thủy chỉ thuộc một hệ tầng (Tống Duy Thanh, Vũ Khúc, 2005). 14