Tài liệu địa chất - Đới trượt - Khái niệm, đặc điểm hình thái và bản chất

Chia sẻ: Tiếu Ngạo Giang Hồ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thuật ngữ đới trượt1(shear zone) được dùng để mô tả các cấu tạo địa chất là các mặt hoặc đới dạng tấm có ranh giới song song nhau tồn tại trong vỏ Trái đất, dọc theo đó tập trung các biến dạng trượt,

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu địa chất - Đới trượt - Khái niệm, đặc điểm hình thái và bản chất

Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 299, 3-4/2107, tr.31-41 ĐỚI TRƯỢT: KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ BẢN CHẤT TRẦN THANH HẢI Bộ môn Địa chất, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội Tóm tắt: Thuật ngữ đới trượt1(shear zone) được dùng để mô tả các cấu tạo địa chất là các mặt hoặc đới dạng tấm có ranh giới song song nhau tồn tại trong vỏ Trái đất, dọc theo đó tập trung các biến dạng trượt, làm cho đá ở hai bên cánh của chúng dịch chuyển tương đối theo phương ngược nhau và song song với ranh giới của đới trượt. đới trượt được thành tạo trong nhiều môi truờng biến dạng khác nhau và có thể được phân thành 3 loại chủ yếu. đới trượt dòn (hay thường được gọi là đứt gãy) là những cấu tạo phát triển ở phần trên cùng của vỏ Trái đất, trong môi trường biến dạng dòn, không biến chất hoặc biến chất yếu; đới trượt dòn-dẻo nằm ở bên dưới các đới trượt dòn, nơi nhiệt độ và áp suất tăng cao hơn, trong đó sự dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính liên tục của các thân đá trải qua chế độ biến dạng dẻo một phần; đới trượt dẻo xảy ra trong phần sâu của vỏ Trái đất, nơi nhiệt độ và áp suất tăng cao, trong đó đá bị biến dạng liên tục dạng chảy dẻo. Mỗi loại đới trượt được đặc trưng bởi một tổ hợp đá, cấu tạo và các đặc điểm động học có thể nhận dạng được ở các tỷ lệ quan sát khác nhau. Độ sâu của đới chuyển tiếp giữa trạng thái biến dạng dòn với dòn-dẻo và giữa dòn-dẻo và dẻo thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý khác nhau của môi trường biến dạng, vào thành phần, đặc tính cơ lý của đá và sự có mặt của các cấu tạo có trước trong thân đá. I. GIỚI THIỆU đơn giản là những đới có sự biến dạng Trong thực tế, sự biến dạng của đá dẻo ở mức độ cao. Ngày nay, khái niệm về thường không có sự phân bố đồng nhất. đứt gãy như là các mặt vỡ hay khe nứt cắt Một trong những yếu tố phổ biến nhất của qua các thân đá không còn phù hợp. Rất sự biến dạng không đồng nhất nhiều nghiên cứu về sự biến dạng trượt (heterogeneous) là sự tập trung biến dạng của đá trong các đai tạo núi (xem [15]) cho trong các đới có dạng tấm hoặc mặt. Sự thấy sự dịch chuyển thường xảy ra dọc biến dạng trong các đới biến dạng cao này theo ranh giới giữa các thân đá hoặc các tổ thường bao gồm cả yếu tố trượt và xoay, hợp thạch kiến tạo có thành phần và đặc phản ánh sự dịch chuyển tương đối của tính cơ lý khác nhau hơn là cắt ngang qua các bộ phận của đá vây quanh đới biến thân đá. Hơn thế nữa, nhiều kết quả dạng. Trước đây, các nhà địa chất [8] phân nghiên cứu gần đây cũng đã tập trung hơn biệt đứt gãy (fault) và đới trượt (shear vào các biến dạng dẻo trong vỏ Trái đất và zone) là 2 cấu tạo riêng rẽ để chỉ các đới từ đó đã xác lập được tính quy luật của biến dạng nói trên, trong đó đứt gãy là các biến dạng trượt ở dưới sâu. Do vậy, trong mặt hoặc các đới cắt qua, phá huỷ tính liên vài thập kỷ qua, thuật ngữ đới trượt được tục của thân đá và làm cho các khối đá ở sử dụng phổ biến hơn để chỉ tất cả các hai bên bị dịch chuyển, còn đới trượt chỉ đới tương đối hẹp với ranh giới gần song 31 Thuật ngữ “đới trượt” sử dụng trong bài báo này bao hàm cả nghĩa “đới cắt trượt” 1 vẫn được sử dụng trong Tạp chí Địa chất hiện nay (Tác giả).
song nhau, trong đó tập trung chế độ biến điểm hình thái cũng như bản chất của đới dạng trượt nằm giữa các thân đá bị biến trượt một cách đầy đủ. Bài báo này sẽ tóm dạng kém hơn [18-21]. tắt những khái niệm cơ bản về đới trượt và các yếu tố đặc điểm hình thái cũng như Các nhà địa chất cũng đã nhận ra vai trò bản chất hoạt động của chúng, nhằm góp quan trọng của các đới trượt do chúng là phần làm sáng tỏ bản chất của một loại một bộ phận khăng khít của các yếu tố hình cấu tạo cơ bản của vỏ Trái Đất, phục cấu trúc cơ bản của vỏ Trái đất ở mọi quy vụ việc nghiên cứu địa chất và luận giải mô, từ đới tiếp xúc giữa các rìa mảng tới cấu trúc - kiến tạo ở Việt Nam. các ranh giới của các địa khối ngoại lai trong các đai tạo núi. Chúng có chiều dày II. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI CỦA ĐỚI từ vài cm tới hàng km, sâu hàng chục km và TRƯỢT kéo dài tới hàng trăm km hoặc hơn trên mặt 1. Khái niệm về đới trượt đất. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu về Trong bài báo này, đới trượt (shear zone) sinh khoáng cho đến nay cũng đã khẳng được hiểu theo định nghĩa nêu trong các định vai trò đặc biệt của các đới trượt đối văn liệu chuyên khảo tiêu chuẩn được xuất với sự lưu chuyển dung dịch và tích tụ bản gần đây như của Ramsay and Huber khoáng sản: rất nhiều tụ khoáng liên quan [21], Marshak and Mitra [14], Barker [1], tới sự hình thành hoặc được khống chế bởi Hanmer and Passchier [7], và Passchier and các đới trượt, đặc biệt là các đới trượt hình Trouw [18] để mô tả một dạng cấu tạo thành ở chế độ biến dạng dòn dẻo [4, 5, địa chất cơ bản của vỏ Trái đất. Theo 11]. những văn liệu này thì đới trượt được hiểu Như vậy, việc xác định sự tồn tại của là một cấu tạo dạng tấm hình thành do các đới trượt, hình thái, bản chất và lịch sử sự biến dạng phát triển trong vỏ Trái đất ở phát triển của chúng có ý nghĩa đặc biệt những độ sâu khác nhau. Chế độ biến quan trọng, không những trong việc luận dạng ưu thế tạo nên các đới này là biến giải cấu trúc địa chất và khôi phục lại lịch dạng trượt (shear strain), làm cho đá ở hai sử biến dạng khu vực, mà còn là cơ sở để bên cánh của đới bị dịch chuyển tương đối xác lập các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm với nhau theo 2 chiều ngược nhau theo và dự báo tiềm năng khoáng sản. Ngày nay, phương song song với ranh giới của đới đặc điểm hình thái và bản chất của các đới (Hình 1). Nhìn chung, các đới trượt thường trượt cũng như các dấu hiệu chỉ sự dịch là những đới tương đối hẹp, có ranh giới chuyển của chúng đã được nhiều nhà địa gần song song với nhau, nằm giữa các thân chất nghiên cứu, nhận dạng và tổng hợp đá bị biến dạng kém hơn và có cấu trúc bên trong nhiều sách giáo khoa hoặc chuyên trong không đồng nhất. Các đới hoặc mặt khảo [ví dụ 1, 7, 8, 14, 21]. Thuật ngữ đới trượt không liên tục có thể kết nối với trượt cũng đã được sử dụng ở Việt Nam nhau tạo ra các đới biến dạng cao vây trong một số sách tham khảo [12] từ điển quanh các khối đá có mức độ biến dạng địa chất [chẳng hạn 19, 28] và các bài báo thấp hơn. Mặc dù biến dạng kiểu trượt khoa học. Tuy nhiên, khái niệm đới trượt thuần tuý (pure shear; biến dạng không cũng như các đặc điểm của chúng vẫn là xoay) có thể đóng vai trò quan trọng trong những khái niệm tương đối mới mẻ ở đới trượt nhưng cơ chế biến dạng chủ đạo nước ta và việc gọi tên đới trượt còn thiếu trong các đới trượt là kiểu trượt thường sự thống nhất (chẳng hạn đới trượt, đới (simple shear): tức là yếu tố trượt và sự cắt [12, 19], đới trượt cắt [28], đới cắt dịch chuyển song song với ranh giới của trượt, đới xiết ép...) và chưa có văn liệu đới trượt đóng vai trò chủ đạo. nào đưa ra một định nghĩa hay mô tả đặc 32
Sự dịch chuyển trong đới trượt có quy hoặc thấu kính có mức độ biến dạng thấp mô hết sức khác nhau, từ vi mô tới hàng hơn nhiều [2]. Dựa trên việc nghiên cứu chục, thậm chí hàng trăm km. Ở quy mô một cách có hệ thống cấu tạo đặc trưng và khu vực, các đới trượt thường có dạng tấm các sản phẩm có mặt trong các đới trượt, hoặc dạng mặt và thường có tỷ lệ chiều hiện nay các quy luật về sự hình thành của dài / chiều dày trên bình đồ lớn hơn 5/1, các đới trượt, các yếu tố động lực liên mặc dù có sự biến đổi cục bộ theo đường quan tới chúng, các sản phẩm điển hình phương [21]. Biểu hiện hình thái và quy cũng như các dấu hiệu xác định bản chất mô của đới trượt tại thực địa phụ thuộc và hướng dịch chuyển của đới trượt đã vào mức độ xuất lộ của đá ở các độ sâu được thiết lập. Do giới hạn của bài báo mà khác nhau. Các đới trượt được thành tạo ở các đặc điểm cụ thể về tất cả các yếu tố những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất, nơi đá nêu trên không cho phép tác giả trình bày có mức độ biến chất cao hơn, thường có sâu ở đây, người đọc có thể tham khảo các quy mô lớn hơn nhiều so với các đới trượt văn liệu của Sibson [23], Berthé et al. [3], hình thành trong chế độ biến chất thấp ở Ramsay and Huber [20], Barker [1], Hanmer gần mặt đất [6, 23]. and Passchier [7], Passchier and Trouw (2096) [5] để biết chi tiết hơn. Trong các đới trượt, cơ chế biến dạng tích cực phụ thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý 2. Các đới trượt trong các điều kiện khác nhau, bao gồm điều kiện nhiệt độ, áp biến dạng và biến chất khác nhau suất thạch tĩnh (lithostatic pressure) và áp Các đới trượt phát triển trong lớp vỏ suất cục bộ tại vị trí biến dạng, thành hoặc phần trên của manti của Trái đất, nơi phần và đặc tính chảy dẻo của đá (flow), tập trung cả các phần biến dạng dòn và thành phần và nhiệt độ của dung dịch biến biến dạng dẻo. Dựa vào đặc tính biến chất, tốc độ của biến dạng tổng tác động dạng của đá dọc theo chiều sâu của các đới lên đá, hướng dịch chuyển và lịch sử biến trượt mà đới trượt có thể được phân thành dạng của đới trượt. Tất cả những yếu tố các loại sau: đới trượt dòn (thường được đó thường thay đổi một cách có quy luật gọi là đứt gãy hoặc đới đứt gãy), đới trượt theo độ sâu của vỏ Trái đất. Sự biến dạng dẻo, và trung gian giữa chúng là một đới tích cực trong các đới trượt trong những chuyển tiếp, được gọi là đới trượt dòn-dẻo điều kiện khác nhau sẽ tạo nên sự phát trong đó sự trượt diễn ra trong môi trường triển của các sản phẩm có đặc điểm và bán dòn (hay dòn-dẻo [18, 20], Hình 1). hình thái khác nhau, thể hiện bởi sự tồn tại 2.1. Đới trượt dòn (brittle shear zone) các cấu tạo điển hình và các tổ hợp đá Đới trượt dòn là những đới dạng tấm hoặc khoáng vật đặc trưng [6, 18, 20, 23]. gồm nhiều mặt vỡ không liên tục thành Các sản phẩm cơ bản được thành tạo tạo ở bất cứ nơi nào mà đá bị biến dạng trong các đới trượt dưới các điều kiện khác dòn, đi cùng là sự hình thành của các mặt nhau được tóm tắt ở Hình 2. vỡ hoặc khe nứt mà dọc theo chúng, đá ở Đặc điểm hình thái của các cấu tạo một cánh bị dịch chuyển tương đối theo trong đới trượt, hình thái của các hệ thống hướng ngược với cánh kia (Ảnh 1). Sự hình đới trượt, và sản phẩm biến dạng của thành các đới trượt dòn thường đi cùng với chúng thường có biểu hiện giống nhau ở sự dập vỡ và mất đi tính liên tục của thân bất kỳ khu vực nào của vỏ Trái Đất có đá tại vị trí biến dạng. Tuy nhiên các đá ở điều kiện biến dạng tương tự. Ở tất cả hai bên cánh của các đới trượt này thường các quy mô, đặc điểm dễ nhận thấy nhất không có sự thay đổi đáng kể nào về hình là các đới kế tiếp nhau có trình độ biến dạng rất cao phân chia các đới dạng thoi 33
thái và hướng, hay nói cách khác, phục hồi là đới biến dạng không ổn định, trượt dính được trạng thái trước biến dạng. sinh chấn [22, 25], trong đó sự dịch chuyển diễn ra dọc theo các mặt đứt gãy hoặc dập Các đới trượt dòn thường xuất hiện ở vỡ không liên tục (Ảnh 1A) với tốc độ phần trên cùng của vỏ Trái Đất ở độ sâu biến dạng địa chấn tới vài milimét hoặc thường nhỏ hơn 10 km (Hình 1), nơi mà mét trên giây, xen kẽ là các giai đoạn nhiệt độ và áp suất thạch tĩnh tương đối ngưng nghỉ dài với sự tích luỹ ứng suất nhỏ. Trong môi trường biến chất thấp chậm chạp. Điều kiện biến dạng thường hoặc không đáng kể, sự biến dạng của đá ở gần mặt đất trong điều kiện không biến chủ yếu diễn ra dưới hình thức dập vỡ dòn chất hoặc biến chất ở mức độ rất thấp. (Ảnh 1A) ở nhiều quy mô khác nhau. Đây Hình 1. Sơ đồ mô phỏng sự phân bố các đới biến dạng trượt và các sản phẩm của chúng trong vỏ Trái đất. (A) Sự phân bố của đới trượt ở các độ sâu khác nhau, lấy ví dụ trong vùng vỏ Trái đất bị ép nén, trong đó (1) đới trượt dòn (đứt gãy), (2) đới trượt dòn-dẻo và (3) đới trượt dẻo. (B) Các sản phẩm cơ bản đi cùng với các đới trượt trong A. Các đới trượt nghiêng (thuận hoặc nghịch) thường có hình thái và sự phân bố các sản phẩm tương tự ở các độ sâu khác nhau. (C) Đặc điểm cấu tạo bên trong của các đới trượt ở các chế độ biến dạng khác nhau trong Hình A: (1) đới trượt dòn thường có sự phát triển của các cấu tạo mặt gồm mặt trượt kiểu Riedel (các mặt R1, R2) và mặt trượt đồng phương P có quan hệ góc chặt chẽ với hệ thống ứng suất cực đại (ạ 1) và cực tiểu (ể 3); (2) đới trượt dòn-dẻo thể hiện sự phát triển của các khe nứt dạng bậc lấp đầy bởi các khoáng vật dạng kim-que, trong đó hướng của khe nứt trượt và sự định hướng của khoáng vật có quan hệ chặt chẽ với trường 34
ứng suất; (3) đới trượt dẻo với sự phát triển của hệ thống phiến vuông góc với trục ứng suất cực đại ạ 1 và sự xoay của phiến này vào trung tâm của đới cùng với sự phát triển của một cấu tạo mặt mới song song với ranh giới của đới (Mô phỏng theo [18, 20, 23]). Trong đới trượt dòn, hàng loạt sản 2.2. Đới trượt dòn-dẻo (brittle-ductile phẩm khác nhau có thể được thành tạo, shear zone) trong đó có thể bao gồm 2 loại chính thuộc Những đới trượt trong đó có xảy ra sự loạt dăm và loạt đá cà nát (cataclasite) [23] dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính (Hình 2). Sản phẩm thuộc loạt dăm bao liên tục của các thân đá bị biến dạng dẻo gồm dăm và mùn: những sản phẩm nghiền một phần được gọi là đới trượt dòn-dẻo vụn không gắn kết, trong khi đó các sản (Ảnh 1B). Sự không liên tục này có thể là phẩm thuộc loạt đá cà nát bao gồm các sản các đới khe nứt riêng rẽ dọc theo đó sự phẩm dăm hoặc mùn sắp xếp hỗn độn, dịch chuyển xảy ra, hoặc có thể là một dãy nhưng được gắn kết chặt chẽ (Hình 2). Đá của các khe nứt dạng cánh gà (en-echelon) cà nát được thành tạo ở độ sâu lớn hơn nơi do căng giãn (tension gashes). Đới truợt sự dập vỡ thường đi cùng với sự tiêm dòn-dẻo thường phát triển trong đá ở nhập của nhiều loại dung dịch, dẫn tới sự những độ sâu nhất định trong vỏ Trái đất, gắn kết của các mẢnh dăm bởi các hệ bên dưới các đới trượt dòn, nơi nhiệt độ thống mạch hoặc đám vật chất thứ sinh biến dạng của đá có thể lên tới hơn 300OC phân dị từ các dung dịch này (phổ biến là và tương ứng với độ sâu tới 15 km tuỳ thạch anh và calcit). thuộc loại đá và các yếu tố hoá-lý khác [21] (Hình 1, 2). 35
Hình 2. Bảng thống kê các sản phẩm trong đới trượt. (A) Bảng phân loại các sản phẩm thành tạo trong đới trượt, lấy ví dụ đi qua thân đá giàu thạch anh và felspat (granit); (B) Đồ thị 3 trục độ hạt - mức độ biến chất - thành phần thạch học dùng để phân loại các “đá đứt gãy” hay sản phẩm biến dạng trong đới trượt; (c) Biểu đồ thể hiện các trường sản phẩm trong đá sét vôi cho thấy sự mở rộng của các trường mylonit và siêu mylonit so với các trường tương ứng ở hình (A) đối với đá granit (mô phỏng theo [14, 23]). B A D C Ảnh 1. Một số ví dụ về đặc điểm hình thái và sản phẩm của các loại đới trượt khác nhau: (A) Một đới trượt dòn (ở vùng Huổi Sấy, Điện Biên) bao gồm một hệ thống nhiều mặt trượt cắt qua, làm mất đi tính liên tục và dịch chuyển đá ở hai bên cánh của chúng; (B) Đới biến dạng dòn-dẻo trong các đá trầm tích của hệ tầng Phú Ngữ vùng Na Rì, Bắc Kạn: đới trượt có ranh giới rõ ràng, nhưng đá bên trong đới đã bị biến dạng dẻo; (C) Sản phẩm giả tachylit dưới dạng các mạch tiêm nhập phát triển trong đá phun trào hệ tầng Viên Nam (vùng Trúc Sơn, Hà Tây); (D) Sản phẩm mylonit điển hình trong granit phức hệ Đại Lộc (hồ Đông Nghệ, Đà Nẵng). Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng biến dạng không tạo ra sự dập vỡ đáng kể, biến dạng trong các đới dòn-dẻo hình hay mất đi tính liên tục của thân đá. Trên thành dưới mức độ biến dạng ổn định từ thực tế, các sản phẩm đá cà nát và mylonit vài mm tới vài cm/năm trong môi trường đều có thể thành tạo trong cùng một đới 36
trượt dòn-dẻo ở quy mô lớn khi đới này rắn chắc) so với các đới trượt dòn hoặc cắt qua nhiều phần có độ sâu khác nhau dòn-dẻo và đi cùng là quá trình biến chất của vỏ Trái đất, hoặc có sự thay đổi chế trong điều kiện nhiệt độ biến chất cao độ nhiệt động trong quá trình biến dạng (Hình 2). của đá [20, 23] (Hình 1). Các đới trượt dẻo hình thành trong môi Các loại sản phẩm cơ bản có thể được trường biến dạng ổn định và liên tục, đi thành tạo trong môi trường của các đới kèm là sự biến chất tương đối cao trong đó trượt dòn-dẻo là đá cà nát và giả tachylit tính liên tục của thân đá luôn được duy trì. (pseudotachylite), và đôi nơi là các thể Trong những điều kiện nhất định, sự biến mylonit bán dẻo (Hình 1, 2). Đá giả tachylit dạng của đá trong các đới trượt dẻo (Ảnh 1C) hình thành từ sự nóng chảy cục thường dẫn tới sự giảm thể tích đáng kể bộ của đá dọc theo mặt đứt gãy dưới tác (ép dẹt) theo phương vuông góc với ranh dụng của nhiệt độ cao hình thành bởi ma giới còn hướng dịch chuyển chung của các sát trượt [13, 23] hoặc trong một số trường cánh có thể không song song mà tạo thành hợp, bởi quá trình nghiền nát mạnh mẽ các một góc nhỏ với ranh giới của đới trượt vật liệu [29] với sự tăng cao của nhiệt độ (Hình 1C). Đi cùng với sự biến dạng là sự có thể vượt quá 1000OC trong những đới thay đổi cấu trúc bên trong của thân đá: các dày khoảng vài mm. Đá giả tachylit thường khoáng vật tạo đá bị biến dạng mạnh mẽ không đi cùng các mạch thạch anh, nhưng bởi sự chảy dẻo của tinh thể khoáng vật lại tương đối phổ biến trong các đá có độ (crystal plastic flow), trong đó các dòng lỗ hổng thấp như gabro, gneis hoặc chảy có xu hướng đồng nhất ở phạm vi amphibolit... Các đá trầm tích có độ rỗng nhỏ, dẫn tới sự thành tạo các sản phẩm cao thường chứa nhiều dung dịch hơn và điển hình của loạt mylonit [23, 30] (Hình 1, làm giảm đáng kể ứng suất nén (normal 2; Ảnh 1D) và tạo thành những đới có stress) lên các mặt bị cọ sát và do đó không chiều dày lớn trong vỏ Trái đất. Các sản tạo ra lượng nhiệt ma sát cần thiết để tạo phẩm thuộc loạt mylonit nói chung có độ ra sự nóng chảy cục bộ để hình thành giả hạt nhỏ, phân phiến mạnh mẽ và bao gồm cả các cấu tạo tuyến kéo dài (stretching tachylit [17]. lineation) theo phương song song với trục 2.3. Đới trượt dẻo (ductile shear zone) X của elipsoiđ biến dạng. Các cấu tạo mặt Đây là loại đới trượt trong đó sự biến bên ngoài đới tập trung biến dạng cao nhất dạng là liên tục và cường độ biến dạng có thể bị lôi cuốn vào trong đới trượt để trượt biến đổi một cách có hệ thống khi đi tạo thành các cấu tạo mới (xem [20, 21]; qua chiều rộng của đới. Những kết quả Hình 1C). Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng cao quan trọng trong nghiên cứu đới trượt gần trong quá trình biến dạng hoặc sau khi biến đây dẫn tới sự thừa nhận cơ chế biến dạng diễn ra, các sản phẩm mylonit mới dạng dẻo trong sự thành tạo các đới trượt được thành tạo có thể bị tái kết tinh. ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất [20], Ngược lại, nhiệt độ giảm xuống trong quá khác với những quan niệm ra đời sớm hơn trình biến dạng có thể dẫn tới sự hình chỉ chú trọng tới việc phân tích các khe nứt thành các sản phẩm có độ hạt nhỏ hơn và (và do đó chỉ chú ý khía cạnh dòn của đới không bị biến dạng. Ngoài ra, sự biến dạng trượt). Biến dạng trong các đới này là dẻo còn là sự mềm hoá biến dạng (strain biến dạng dẻo chứ không phải là các dập softening), liên quan tới sự suy yếu của vật vỡ dạng dòn. Các đới trượt dẻo thường chất do hậu quả của sự giảm độ hạt trong thành tạo ở những độ sâu có mức độ biến quá trình biến dạng (mylonit hoá), sự thay chất cao hơn hẳn (thường là lớn hơn 15 đổi các pha khoáng vật, sự phát triển không km đối với các loại đá có đặc tính cơ lý 37
đẳng hướng của các cấu tạo mặt và sự tập suất tại chỗ đủ để làm chúng tạo ra các trung của dung dịch. dòng chảy dẻo, từ đó lan dần vào trong phần đá vây quanh có độ hạt thô hơn và Mặc dù có nhiều thông số hoá-lý tác dẫn tới sự chảy dẻo trong những đới rộng động tới cơ chế biến dạng trong đới trượt hơn [17]. dẻo, song về cơ bản các đới trượt trong điều kiện biến dạng và biến chất cao Với cùng một trường ứng suất nhất thường có các đặc điểm chung là có quy định thì trong các điều kiện biến chất ở mô lớn và lộ ra thành các đới có kích thước mức độ trung bình các đới trượt thường có lớn trên bề mặt Trái Đất. kích thước nhỏ hơn và có ranh giới với đá vây quanh rõ ràng hơn so với các đới trượt 2.4. Sự chuyển tiếp biến dạng dòn- dẻo ở chế độ biến chất cao. Sự chảy trong dẻo các đới trượt này có thể là đồng nhất ở quy Sự chuyển tiếp giữa đới có chế độ bán mô lớn và có sự gắn kết chặt chẽ tương tự dòn (hay dòn-dẻo) và đới chế độ dòn sinh như đối với đới trượt biến chất cao, nhưng chấn nói trên thường rất rõ nét [22, 25] có thể không đồng nhất ở quy mô nhỏ. nhưng không hoàn toàn nằm dọc một ranh Một số khoáng vật như thạch anh thường giới nhất định mà diễn ra dọc theo một đới bị biến dạng tinh thể dẻo trong khi đó một tương đối hẹp trong vỏ Trái đất. Nhìn số khoáng vật khác như felspat và horblenđ chung, trong bất cứ một phần nào của thường bị biến dạng chủ yếu dưới dạng vi thạch quyển, sự chuyển tiếp chế độ biến khe nứt (microfracturing) (xem [17]). Chế dạng này diễn ra trong một đới có hình thái độ biến dạng này do đó được gọi là chế phức tạp. Độ sâu của đới chuyển tiếp phụ độ bán dòn (semi-brittle [9, 22]) hay gần thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý như tốc độ dẻo (quasiplastic [23]). Trong các đá có biến dạng tổng, građien địa nhiệt, loại đá thành phần đa khoáng thường xuất hiện và độ hạt của chúng, dung dịch áp suất, sự một sự chuyển tiếp rõ ràng giữa một bên là định hướng của trường ứng suất, sự định biến dạng tinh thể dẻo và một bên là biến hướng hay phân lớp của đá và các cấu tạo dạng gần dẻo. Các sản phẩm mylonit phát khác, thành phần và nhiệt độ của dụng triển trong chế độ dòn-dẻo có một cấu trúc dịch trong đá, và sự định hướng của trường đặc trưng gồm có 2 bộ phận chính là các ứng suất địa phương [26]. Sự khác nhau về ban vụn tinh (porphyroclast) và nền, trong thành phần khoáng vật hoặc sản phẩm đó phần nền bao gồm các vật chất phân biến dạng trong một lượng đá nhỏ có thể phiến mỏng và hạt mịn, bị tái kết tinh do chỉ thị đồng thời cả sự biến dạng dòn hoặc động lực, còn các ban vụn tinh là tàn dư dẻo [18, 20, 23] (Hình 1, 2). chưa bị tái kết tinh của các phần hạt hoặc mảnh vật chất có độ cứng cao hơn của đá Đới chuyển tiếp dòn-dẻo thường là vây quanh. Ngược lại, các sản phẩm một đới đặc biệt, nơi sự hình thành đứt gãy mylonit phát triển trong các đới trượt dẻo sinh chấn thường xen kẹp với các đới thường có độ hạt mịn hơn, chủ yếu là mylonit [16, 24] trong đó biến dạng dẻo phần nền vi hạt, còn các ban vụn tinh có thường xảy ra trong các đá trước đó bị dập thể không quan sát thấy và đi cùng là sự vỡ từ biến dạng dòn, diễn tiến trong một tạo phiến hoàn hảo. điều kiện nhiệt độ và áp suất không đổi và trong một pha biến dạng đơn nhất. Sự xen 4. Mối quan hệ giữa các đới trượt kẽ giữa các yếu tố biến dạng dòn và biến dòn và dẻo trong các vùng biến dạng dạng dẻo có lẽ bắt nguồn từ những nơi có cao mặt sản phẩm giả tachylit có độ hạt mịn Như đã đề cập ở trên, các đới trượt có mà các điều kiện biến chất và mức độ ứng thể tác động vào nhiều loại đá khác nhau, 38
phân bố trong vỏ Trái đất ở nhiều độ sâu nông hơn. Trừ những đới trượt bằng khác nhau và phát triển trong những điều (strike-slip), sự phân bố của đá biến dạng kiện hoá-lý khác nhau. Ngoài ra, tuỳ theo dòn và mylonit trong vết lộ của các đới hoạt động kiến tạo khu vực mà quá trình trượt lớn thường là không đối xứng. Hiện biến dạng trong một đới trượt có thể diễn tượng này diễn ra do sự nâng cao thụ động tiến trong một thời gian ngắn ngủi (biến của mylonit từ những độ sâu lớn hơn do sự dạng tức thì - instantaneous strain) dưới dịch chuyển liên tục dọc theo các đới này. một điều kiện nhất định, hoặc liên tục Nếu cánh trụ của đới chủ yếu là mylonit trong một khoảng thời gian dài (biến dạng thì chứng tỏ dấu hiệu của sự dịch chuyển tiến triển - progressive strain) đi kèm là sự thuận. Ngược lại, nếu cánh treo hiện diện thay đổi điều kiện hoá-lý trong thân đá. Vì các sản phẩm mylonit thì chuyển động vậy, một đới truợt hình thành trong một muộn sẽ là nghịch. Trong trường hợp pha kiến tạo nhất định có thể có những đơn giản, mối quan hệ này phải phù hợp biểu hiện hình thái với sản phẩm ban đầu với hướng dịch chuyển xác định từ các và cuối cùng hết sức khác nhau. Mặt khác, dấu hiệu động lực hoặc các tầng đánh trong những khu vực có lịch sử địa chất dấu. Trong trường hợp quy luật này phức tạp, đới trượt khi đã được thành tạo không rõ ràng, đới trượt có thể đã trải qua thường dễ tái hoạt động bởi các pha kiến một lịch sử hoạt động phức tạp hơn. tạo muộn hơn. Do đó, một đới trượt có thể Như vậy, việc xác định bản chất, cơ có một lịch sử bao gồm nhiều giai đoạn chế hoạt động và lịch sử của đới trượt hoạt động khác nhau, trong đó các vật chất phải dựa trên sự phân tích một cách kỹ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác lưỡng các yếu tố hình thái, sản phẩm và và được vận chuyển lên trên hoặc xuống các chỉ thị động học (kinematic indicators) sâu trong vỏ Trái đất. Hậu quả là các đá có mặt trong và hai bên đới trượt cũng như trong các đới trượt chứa những bằng mối quan hệ không gian giữa tất cả các chứng của một hoặc nhiều giai đoạn phát yếu tố cấu tạo có mặt trong đới trượt. triển mang tính chồng lấn (overprinting). Nhìn chung, cơ sở để nhận dạng và phân Vì vậy, nhiều đới trượt lớn trong các vùng chia các đới trượt thường dựa trên các tiêu biến chất cao thường chứa các bằng chứng chí sau [10]: của một lịch sử phát triển lâu dài và lặp lại. 1) Các cấu tạo bên trong của đới trượt, Nếu vùng nghiên cứu bị nâng cao và bào bao gồm các cấu tạo và kiến trúc có quy mòn sau khi sự biến dạng dẻo diễn ra, thì mô khác nhau phát triển bên trong các đới hậu quả là các cấu tạo liên quan tới biến trượt và có thể quan sát được trên vết lộ dạng dòn (giả tachylit hoặc đá cà nát) sẽ hoặc dưới kính hiển vi. cắt qua các cấu tạo biến dạng dẻo (mylonit) trong cùng một đới trượt [30]. 2) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của đới trượt, bao gồm các đới trượt và tổ hợp Trong thực tế, rất nhiều đới cà nát và các các yếu tố cấu trúc hình thái và động các mạch giả tachylit được tìm thấy bên học liên quan đến chúng tạo thành một đới trong hoặc lân cận với các đới mylonit bị trượt riêng rẽ có thể quan sát được bằng biến dạng cao hoặc trung bình, với hướng mắt thường, từ cỡ vết lộ tới quy mô khu dịch chuyển tương tự của các đới trượt cổ vực. hơn. Sự có mặt của chúng được giải thích là liên quan tới các giai đoạn biến dạng 3) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của muộn trong hoặc sau quá trình nâng cao các đới trượt, bao gồm sự tồn tại của một của vỏ Trái đất làm cho các đá bị biến tổ hợp các đới trượt riêng rẽ có mối liên hệ dạng cao ở dưới sâu được đẩy lên các mức với nhau (nối tiếp hoặc cắt nhau), tạo 39
thành một hệ thống có thể quan sát hoặc VĂN LIỆU nhận dạng được trên các quy mô chi tiết 1. Barker A. J., 1990. Metamorphic hoặc khu vực. Textures and Microstructures. Blackie. IV. KẾT LUẬN 2. Bell T. H., 1985. Deformation Đới trượt là thuật ngữ mô tả các cấu partitioning and porphyroblast rotation in trúc cơ bản của vỏ Trái đất, dọc theo đó metamorphic rocks: A radical interpretation. biến dạng truợt đóng vai trò chủ đạo và J. Metamorphic Geol., 3: 109-118. làm cho các khối đá ở hai bên cánh của 3. Berthé D., Choukroune P. and chúng dịch chuyển tương đối với nhau theo Jegouzo P., 1979. Orthogneiss, mylonite hai chiều ngược nhau. Đới trượt bao hàm and non-coaxial deformation of granites: cả các đứt gãy theo quan niệm truyền The example of the South Armorican Shear thống trước đây. Zone. J. of Structural Geology 1: 31-42. Đới trượt có mặt ở nhiều độ sâu khác 4. Bursnall J. T. (Editor), 1989. nhau của vỏ Trái đất. Hình thái của chúng, Mineralization and Shear Zones. Geol. các biểu hiện thực địa cũng như các sản Assoc. Canada, Short course Notes, vol. 6. phẩm biến dạng trong các đới này phụ 5. Grove D. I, Goldfarb R. J., Robert thuộc vào rất nhiều yếu tố hoá lý khác F., Hart C. J. R, 2003. Gold deposits in nhau. Dựa vào đặc tính biến dạng, các cấu metamorphic belts: Overview of current tạo và các sản phẩm hình thành trong đới understanding, outstanding problems, future trượt, có thể chia chúng thành các loại research, and exploration significance. chính, gồm đới trượt dòn, đới trượt dòn- Economic Geol., 95: 1-29. dẻo và đới trượt dẻo. Mỗi loại đới trượt hình thành trong một khoảng độ sâu nhất 6. Hanmer S. and Connelly J. N., 1986. định, được đặc trưng bởi các yếu tố cấu Mechanical role of the syntectonic Laloche tạo và một tổ hợp các sản phẩm biến dạng Batholith in the Great Slave Lake Shear đặc trưng. Sự chuyển tiếp từ một chế độ Zone, District of Mackenzie. N.W.T. biến dạng sang chế độ biến dạng mới Current Research, Part B, Geol. Surv. trong một đới trượt diễn ra một cách từ từ Canada, Paper 86-1B: 811-827. trong những đới tương đối mỏng của vỏ 7. Hanmer S. and Passchier C., 1991. Trái đất theo những độ sâu khác nhau. Shear-sense indicators: A review. Geol. Các đới trượt có cùng bản chất thường Surv. Can. Paper 90-17. có biểu hiện hình thái và sản phẩm biến 8. Hobbs B. E., Means W. D., Williams dạng tương tự nhau ở các vùng khác nhau P. F., 1976. An Outline of Structural trong vỏ Trái đất, nếu các điều kiện biến Geology. John Wiley & Sons. dạng giống nhau và có thể dễ dàng nhận dạng và phân biệt dựa trên một tổ hợp các 9. Hobbs B.E., Ord A. and Teyssier, dấu hiệu về sản phẩm biến dạng và các 1986. Earthquakes in the ductile regimes? cấu tạo đặc trưng. Việc nhận dạng đúng Pure Appl. Geophys., 125: 309-336. đắn bản chất các đới trượt không những 10. Hodgson C. J., 1989. The structure góp phần quan trọng vào việc luận giải of shear-related, vein-type gold deposits: A một cách đúng đắn bản chất và lịch sử review. Ore Geology Rev. biến dạng của vỏ Trái đất, mà còn có ý nghĩa quyết định tới việc tìm kiếm và dự báo quy mô của nhiều loại khoáng sản nội sinh. 40
11. Kirkham R. V, Sinclair W. D., Geology. Volume 2: Folds and Fractures. Thorpe R. I. and Duke J. M., 1993. Academic Press, London. Mineral Deposit Modeling. GAC Special 22. Scholz C. H., 1988. The brittle- Paper 40. Geol. Assoc. Canada. plastic transition and the depth of seismic 12. Lê Như Lai, 2001. Giáo trình Địa faulting. Geol. Rundschau, 77: 320-330. chất cấu tạo. Nxb Xây dựng, Hà Nội. 23. Sibson R. H., 1977. Fault rocks and 13. Maddock R. H., Grocott J., van Nes fault mechanisms. J. Geol. Soc., London, M., 1987. Vesicles, amydales and similar 133: 201-223. structures in fault-generated pseudo- 24. Sibson R. H., 1980. Transient tachylites. Lithos, 21: 420-432. discontinuities in ductile shear zones. J. 14. Marshak S. and Mitra G., 1988. Struc. Geol., 2: 165-171. Basic methods of Structural Geology. 25. Sibson R. H., 1982. Fault zone Prentice Hall. models heat flow and the depth distribution 15. McClay K. R. (Editor), 1992. of earthquakes in the continental crust of the Thrust Tectonics. Chapman & Hall. United States. Seismol. Soc. Am. Bull., 72: 151-163. 16. Passchier C. W., 1986. Flow in natural shear zones: The consequences of 26. Sibson R. H., 1983. Continental spinning flow regimes. Earth and Planetary fault structure and the shallow earthquake Sci. Letters, 77: 70-80. source. J. Geol. Soc., London, 140: 741-769. 17. Passchier C. W., Myers J. S., 27. Simpson C., 1986. Determination of Kroner A., 1990. Field Geology of High- movement sense in mylonites. J. Geol. Ed., grade Gneiss Terrains. Springer-Verlag. 34: 256-271. 28. Vũ Khúc, 2005. Từ điển Địa chất 18. Passchier C.W. and Trouw R. A. J., Anh - Việt. Nxb Khoa học và Kỹ thuật. 1996. Microtectonics. Springer. Hà Nội. 19. Phan Cự Tiến, 2006. Từ điển giải thích Khoa học Địa chất Anh - Việt 29. Wenk H. R., 1978. Are và Việt-Anh. Nxb Văn hoá Thông tin. Hà pseudotachylites products of facture or Nội. fusion? Geology, 6: 507-511. 20. Ramsay J. G., 1980. Shear zone 30. White S. H., Burrows S. E, geometry: A review. J. Struc. Geol., 2: 83- Carreras J., Shaw N. D. and Humphreys 89. F. J., 1980. On mylonite in ductile shear zones. J. Struc. Geol., 2: 175-187. 21. Ramsay J. G. and Huber M., 1987. The Techniques of Modern Structural SUMMARY Shear zone: Concept, morphologic characteristics and nature Trần Thanh Hải Shear zone is a general term used to describe narrow zones of planar or tabular structures in the Earth’s crust with subparallel boundary, along which the shear strain is localized. The relative undeformed wall rocks on opposite sides of the zone were displaced relatively to one another in a direction parallel to the plane of the shear zone. Shear zones were formed under various deformation conditions and can be subdivided into three main types. Brittle shear 41
zones (faults and fault zones) occur in the upper-most part of the crust, where the rocks experience brittle deformation with little or no metamorphism. Brittle-ductile shear zones occur below the brittle zone, where the ductilely deformed rocks within the shear zone were fractured and dismembered in a moderate pressure and temperature environment. Ductile shear zones are situated in the deeper part of the crust, where both temperature and pressure are high with no discontinuity across the ductile shear zone. Shear strain magnitude varies smoothly across the zone and the fabric of the rocks within the zone was modified by plastic deformation processes. Each type of shear zones is characterized by shear products, fabric and kinematic indicators that can be observed at various scales. The depth of the transition between brittle, brittle-ductile and ductile deformation varies greatly depending on many physio-chemical factors of the deformation environment, the physical property of the rocks, as well as the presence of pre-existing structures. 42