TUỔI Ar - Ar CÁC ĐÁ MYLONIT VÀ Ý NGHĨA ĐỊA ĐỘNG LỰC CỦA ĐỚI TRƯỢT CẮT TRÀ BỒNG, TRUNG TRUNG BỘ

VŨ VĂN TÍCH¹, NGUYỄN VĂN VƯỢNG¹, PHAN TRƯỜNG THỊ¹,
HENRI MALUSKI², CLAUDE LEPVRIER³

¹Khoa Địa chất, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội;
²Đại học Montpellier II, Pháp; ³Đại học Paris 6, Pháp

Tóm tắt: Kết quả nghiên cứu thạch - cấu tạo cho thấy đới trượt cắt Trà Bồng là một đới biến dạng sâu quy mô lớn, đóng vai trò như một ranh giới giữa các thành tạo Ngọc Linh và Khâm Đức. Dọc đới trượt cắt, hầu hết các đá bị mylonit hóa và thậm chí siêu mylonit hóa. Các chỉ thị động học quan sát dọc đới trượt cắt phản ảnh hoạt động biến chất - biến dạng xẩy ra trong quá trình trượt bằng phải. Hai mẫu mylonit thành phần granođiorit và điorit đã được phân tích tuổi bằng phương pháp ⁴⁰Ar - ³⁹Ar trên các khoáng vật biotit đồng chuyển động. Kết quả tuổi thu được cho thấy đới trượt cắt Trà Bồng đã trải qua hai pha nhiệt kiến tạo khác nhau. Pha thứ nhất xẩy ra trong khoảng 223 đến 243 tr.n., pha thứ hai xẩy ra trong khoảng 70 đến 100 tr.n. tương ứng với hai pha tạo núi lớn quy mô khu vực là Inđosini và Yenshan.

GIỚI THIỆU

Đới trượt cắt Trà Bồng (Trà Bồng shear zone) lộ ra và kéo dài gần 100 km theo hướng Đ-T, từ thị trấn Khâm Đức qua Trà Bồng và bị che phủ bởi các thành tạo Đệ tứ khi ra phía biển Đông. Bề rộng của đới giới hạn bởi hai đứt gẫy Trà Bồng và Hưng Nhượng, xấp xỉ 8 km tại nơi rộng nhất và thu hẹp dần tại thị trấn Khâm Đức. Tại đây phương cấu trúc chuyển từ Đ-T sang TB-ĐN và chập với đới trượt cắt Pô Kô phương B-N.

Cấu trúc địa chất - kiến tạo lãnh thổ Việt Nam được đặc trưng bởi nhiều đới trượt cắt đi cùng với các hoạt động biến dạng và biến chất. Các đới này định hướng TB-ĐN và chuyển dần thành Đ-T như các đới Sông Mã, Sông Cả, Đại Lộc - Khe Sanh... Dọc theo chúng lộ ra các đá có thành phần thạch học ban đầu khác nhau, bị mylonit hoá thậm chí siêu mylonit hoá. Các hoạt động trượt bằng đi với biến chất - biến dạng xẩy ra chủ yếu liên quan đến chuyển động kiến tạo Inđosini trong khoảng 245 tr.n [3, 5] và tái hoạt động trong các giai đoạn trẻ hơn [6]. Trên bình đồ cấu trúc, đới trượt cắt Trà Bồng (TCTB) có phương cấu trúc song song với đới trượt cắt Đại Lộc - Khe Sanh. Vấn đề đặt ra là liệu đới TCTB có cùng đặc điểm biến chất - biến dạng và tuổi với các đới trượt cắt nêu trên hay không. Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu đặc điểm thạch - cấu tạo, tuổi đồng vị ⁴⁰Ar - ³⁹Ar và ý nghĩa địa động lực của đới TCTB.

I. ĐẶC ĐIỂM THẠCH - CẤU TẠO ĐỚI TRƯỢT CẮT TRÀ BỒNG

Trên bình đồ cấu trúc, đới TCTB kéo dài gần 100 km từ khu vực Khâm Đức, nơi mà nó nối với đới đứt gẫy Sông Pô Kô, rồi chạy theo hướng Đ-T tới thị trấn Trà Bồng, và bị phủ bởi các thành tạo Đệ tứ khi ra tới biển Đông (Hình1). Đới TCTB đóng vai trò ranh giới giữa một bên là các thành tạo của phức hệ Ngọc Linh và một bên là các đá thuộc phức hệ Khâm Đức. Theo bản đồ địa chất [8], về phía bắc của đới lộ chủ yếu các đá biến chất của phức hệ Khâm Đức, đôi chỗ bị phủ bởi các thành tạo trầm tích Mesozoi của bồn Nông Sơn. Các thành tạo magma lộ ra chủ yếu là các đá granit và granođiorit thuộc phức hệ Chu Lai và Bến Giằng - Quế Sơn. Về phía nam chủ yếu là các đá thuộc phức hệ Ngọc Linh của khối Kon Tum, bao gồm các đá phiến gneis đôi chỗ bị migmatit hoá và bị các thành tạo granit Mesozoi xuyên cắt.

Hình1. Sơ đồ địa chất cấu trúc đới TCTB
(đơn giản hoá theo các bản đồ địa chất tỷ lệ 1/200.000)

Chú thích: 1- Đá phiến mica với cấu trúc C/S phức hệ Khâm Đức; 2- Đá phiến gneis phức hệ Ngọc Linh; 3- Đá đá phiến phức hệ Sa Thầy; 4- Đá mylonit đới TCTB; 5- Đá granit; 6- Đá granit bị biến dạng; 7- Đá orthogneis granođiorit, điorit; 8- Đá mafic và siêu mafic; 9- Trầm tích Đệ tứ; 10- Đứt gẫy; 11- Phương cấu trúc biến dạng phân phiến S₁; 12- Chiều cắt phải; 13- Đứt gẫy Trà Bồng; 14- Đứt gẫy Hưng Nhượng; 15- Đứt gẫy Pô Kô; 16- Điểm lấy mẫu.

Đới TCTB được cấu thành từ các đá phiến kết tinh, amphibolit và đá xâm nhập thành phần granođiorit – điorit. Nó được giới hạn bằng hai đứt gẫy lớn, đứt gẫy Trà Bồng ở phía bắc và đứt gẫy Hưng Nhượng ở phía nam. Bề rộng của đới biến đổi từ 8 đến 1-2 km và thu hẹp dần về phía tây khi nó chuyển hướng cấu trúc và chập vào đới trượt cắt Pô Kô (Hình 1). Hầu hết các đá trong đới trượt cắt đều bị biến dạng rất mạnh tạo thành các đá mylonit, thậm chí siêu mylonit. Xuyên cắt các thành tạo biến chất - biến dạng nêu trên là các đá granit thuộc phức hệ Hải Vân.

Nghiên cứu đặc điểm thạch - cấu trúc đã được tiến hành theo các mặt cắt vuông góc với phương cấu trúc của đới tại Trà Bồng, Trà My và Khâm Đức. Kết quả cho thấy hầu hết các đá quarzit, đá phiến mica, đá phiến thạch anh, amphibolit và các đá điorit, granođiorit đều thể hiện mức độ biến dạng rất mạnh dưới dạng đá phiến gneis và mylonit. Các đá này đều có cấu trúc dạng tuyến kéo dài. Các đá mylonit đều có kiến trúc kiến tạo-L (tectonic–L) đặc trưng, hầu như không thể phân biệt được cấu tạo phân lớp hay phân dải của các đá ban đầu. Đặc điểm phân phiến khá đồng nhất dọc theo đới, trong đó cấu tạo phân phiến kết tinh đặc trưng bằng sự luân phiên giữa các lớp giầu mica và giầu thạch anh - felspat. Phương cấu trúc phân phiến dao động trong khoảng 90 – 110^o và mặt đá phiến luôn luôn cắm về phía nam với góc cắm biến đổi từ 70 đến 80^o, đôi chỗ gần như thẳng đứng (Hình 1b). Trên các mặt đá phiến này chứa các khoáng vật silimanit, thạch anh, amphibol kéo dài thành tuyến và định hướng gần như song song với mặt phẳng nằm ngang tạo góc chúc dao động từ 0 đến 10^o (Hình 1b). Đặc điểm cấu trúc này cho thấy chúng hình thành dưới tác động của quá trình trượt bằng. Các chỉ thị thạch động lực (S/C, d, s) nghiên cứu ở các tỉ lệ khác nhau cho thấy hoạt động trượt bằng tương ứng với chiều cắt phải (Hình 1a,b).

Nghiên cứu thạch học cho thấy các đá mylonit có thành phần thạch học khác nhau, chủ yếu gồm các đá quarzit, đá phiến thạch anh - mica, orthogneis điorit, orthogneis granođiorit và amphibolit. Phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật của các đá có thành phần pelit cho thấy, phần lớn chúng đều đặc trưng chủ yếu bằng tổ hợp thạch anh - muscovit - biotit - silimanit dạng sợi + anđalusit. Dưới lát mỏng thạch học, các khoáng vật này đều định hướng. Còn các đá thành phần điorit và granođiorit được tạo nên bằng các khoáng vật như felspat - K có kiến trúc perthit nghịch, horblenđ màu vàng nâu phân đới, clinopyroxen tàn dư, biotit giầu titan. Sự có mặt của muscovit - biotit - silimanit dạng sợi tồn tại cân bằng trong các đá metapelit và sự tồn tại của các khoáng vật nhiệt độ cao trong các đá biến chất nguồn gốc xâm nhập cho thấy các đá mylonit này được thành tạo ở diều kiện nhiệt độ cao. Ngoài ra, sự có mặt của anđalusit minh chứng cho điều kiện áp suất trung bình thấp. Sự có mặt của các tổ hợp này cho thấy các đá bị biến chất - biến dạng trong điều kiện nhiệt độ khá cao và áp suất trung bình thấp thuộc phần thấp của tướng amphibolit.

Như vậy, việc nghiên cứu đặc điểm thạch - cấu trúc cho phép rút ra kết luận sau : đới TCTB đã trải qua quá trình biến chất đặc trưng cho điều kiện áp suất trung bình thấp - nhiệt độ khá cao trong quá trình biến dạng dẻo. Đặc tính động học của đới trượt cắt đặc trưng là chuyển động trượt bằng phải. Để xác định tuổi của quá trình hoạt động kiến tạo này, chúng tôi đã lấy các mẫu mylonit VN.286, VN.284 và phân tích tuổi bằng phương pháp ⁴⁰Ar - ³⁹Ar.

II. ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC MẪU PHÂN TÍCH

Với mục đích xác định tuổi hoạt động của đới TCTB, chúng tôi đã thu thập các mẫu mà sự hình thành chúng liên quan trực tiếp đến quá trình chuyển động. Vì vậy hai mẫu mylonit thành phần điorit và granođiorit (VN.284 và VN.286) đã được lấy trực tiếp trong đới TCTB, trong đó mẫu VN.284 được lấy từ rìa của đới trùng với vị trí của đứt gẫy Trà Bồng, còn mẫu VN.286 lấy ở trung tâm. Hai vị trí khác nhau này sẽ cho phép nghiên cứu sự tiến hoá theo không gian của đới truợt cắt. Vị trí các mẫu được đưa ra trong Hình 1a.

a. Mẫu mylonit VN.284 (15^o15’08’’; 108^o34’34’’) có thành phần granođiorit chứa thạch anh, felspat-K, albit, anđesin, horblenđ, biotit, epiđot, sphen và zircon. Hầu hết các khoáng vật tạo đá này đều bị kéo dài và định hướng, minh chứng cho sự kết tinh trong quá trình biến chất đi cùng biến dạng dẻo.

b. Mẫu mylonit VN.286 có thành phần điorit (15^o14’14”; 108^o37’59”) với cấu trúc mylonit đặc trưng cho sự phá hủy ở nhiệt độ cao minh chứng bằng sự phân dải của thạch anh, albit, biotit giầu Ti, apatit, zicon và oxyt Fe.

Để xác định tuổi hình thành các đá mylonit này chúng tôi đã lấy các khoáng vật biotit đồng chuyển động trong các mẫu trên để phân tích bằng phương pháp ⁴⁰Ar - ³⁹Ar.

II. KẾT QUẢ TUỔI ĐỒNG VỊ ⁴⁰Ar - ³⁹Ar

Các khoáng vật biotit đồng biến chất - biến dạng tách ra từ các mẫu mylonit được gửi đi kích hoạt dưới dòng neutron nhanh tại Canađa. Sau đó được phân tích bằng khối phổ kế khí Ar/Ar - Laser tại Phòng thí nghiệm Địa niên biểu của Đại học Montpellier II, Pháp. Nguyên lý, kỹ thuật và điều kiện phân tích được áp dụng theo Maluski [4]. Kết quả phân tích đưa ra ở bảng 1 và được biểu diễn dưới dạng biểu đồ tuổi mặt bằng (plateau) và biểu đồ đẳng thời ngược (³⁶Ar/⁴⁰Ar – ³⁹Ar/⁴⁰Ar) ở hình 2.

 

Bảng 1. Kết quả phân tích tuổi từ khối phổ kế Ar - Ar Laser

III. THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN

Ưu điểm của phương pháp xác định tuổi đồng vị Ar - Ar là cho phép ghi nhận các sự cố nhiệt kiến tạo từ thấp đến cao trong cùng mẫu phân tích. Thông thường, các Ar sinh ra do quá trình phóng xạ từ K có trong các khoáng vật chứa K được lưu giữ lại trong cấu trúc ô mạng của khoáng vật. Khi khoáng vật bị tác động bởi một sự cố nhiệt kiến tạo, thì tuỳ theo mức độ mà một phần hay tất cả argon sinh ra sẽ được giải phóng ra khỏi cấu trúc ô mạng của nó. Nếu khoáng vật bị tác động bởi một sự cố nhiệt độ thấp thì một phần argon bị mất đi trong các vị trí có mức năng lượng thấp (ở rìa hay các khuyết tật của cấu trúc mạng). Còn các Ar tích luỹ trong các mức năng lượng cao ở trung tâm của ô mạng tinh thể thì chỉ bị mất khi bị tác động của quá trình biến chất ở nhiệt độ đủ cao vượt ngưỡng nhiệt độ đóng của nó. Do vậy, với kỹ thuật đẩy khí từng phần của phương pháp ⁴⁰Ar-³⁹Ar sẽ cho phép phản ảnh các sự kiện khác nhau mà các phương pháp khác không có được.

Kết quả phân tích tuổi ⁴⁰Ar-³⁹Ar cho thấy biotit VN.286 cho tuổi mặt bằng vào 223 tr.n. (Hình 2b). Giá trị này tương ứng với 85% ³⁹Ar được giải phóng ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, phổ tuổi còn cho một giá trị tuổi nhiệt độ thấp tương ứng với hơn 10% ³⁹Ar giải phóng. Kết quả tính được cho các nấc nhiệt độ thấp này là 100 tr.n. (Hình 2b). Biotit VN.284 cho tuổi hơi cổ hơn. Tuổi trung bình tính được tương ứng với 95% ³⁹Ar giải phóng là 243 tr.n. (Hình 2a). Cũng tương tự như mẫu VN.284, phổ tuổi của mẫu này cũng cho thông tin về tuổi ở nhiệt độ thấp thể hiện rất rõ qua mặt bằng tuổi tương ứng với ba nấc tuổi đầu tiên. Ba nấc ban đầu ứng với 5% Ar giải phóng cho giá trị tuổi trung bình là 70 tr.n. (Hình 2a). Do sai số của các nấc hơi lớn nên chúng tôi đã kiểm nghiệm kết quả bằng cách dựng đường đẳng thời trên biểu đồ đẳng thời ngược cho ba nấc đầu tiên này. Kết quả thu được cũng cho giá trị tuổi là xấp xỉ là 68,7 + 6 tr.n. (Hình 2c) ứng với giá trị của tỉ số ³⁶Ar/⁴⁰Ar của argon khí quyển ban đầu là 295,5. Như vậy cả hai cách biểu diễn đều cho giá trị xấp xỉ nhau điều này chứng tỏ các mẫu đã ghi nhận một pha nhiệt độ thấp.

Kết quả phân tích tuổi ³⁶Ar-⁴⁰Ar trên các khoáng vật biotit đồng biến chất của các mẫu đã trình bày ở trên phản ảnh hai mức tuổi ghi nhận hai pha hoạt động kiến tạo khác nhau. Tuổi mặt bằng có được ở mức nhiệt độ cao tương ứng 85 và 95% lượng Ar giải phóng cho thấy hoạt động biến dạng - biến chất của đới tập trung trong khoảng từ 223 đến 243 tr.n. Do nhiệt độ đóng của biotit đối với đồng vị Ar là 350^oC [1], giá trị này tương ứng với điều kiện biến chất - biến dạng hình thành mylonit. Tuổi thu được ứng với quá trình đẩy khí ở nhiệt độ cao này sẽ tương đồng với thời điểm thành tạo các đá mylonit. Giá trị tuổi thành tạo của mylonit tương tự như các tuổi Inđosini đã tìm được trên các đới trượt cắt Sông Mã và Đại Lộc - Khe Sanh trong khu vực. Điều này cho phép khẳng định, các đá granođiorit và điorit đã hình thành ít nhất là trước kiến tạo Inđosini, sau đó bị tác động mạnh mẽ bởi hoạt động trượt bằng phải vào 223 - 243 tr.n. tạo thành các đá mylonit này. Ngoài ra, các phổ tuổi của các mẫu này còn ghi nhận một sự cố nhiệt kiến tạo trẻ hơn trong khoảng từ 70 đến 100 tr.n. Như vậy đới TCTB không chỉ ghi nhận hoạt động biến chất - biến dạng trong quá trình va chạm tạo núi Inđosini mà còn ghi nhận sự tái hoạt động liên quan tới pha tạo núi trẻ hơn.

Từ kết quả nghiên cứu nêu trên có thể rút ra kết luận như sau : đới trượt cắt Trà Bồng có một lịch sử hoạt động kiến tạo phức tạp. Đới ghi nhận hai sự cố nhiệt kiến tạo khác nhau. Đầu tiên là hoạt động biến dạng đi với biến chất trong quá trình tạo núi Inđosini vào 223 - 243 tr.n., tiếp đến là pha tạo núi Yenshan vào 70 - 100 tr.n. Trong giai đoạn 223 – 243 tr.n., đới TCTB là một đới trượt cắt bằng phải tương tự như các đới trượt cắt phương TB - ĐN trong dãy Trường Sơn [2, 6, 7]. Mức độ biến chất đi cùng với chuyển động của đới trượt cắt là khá cao, tương ứng với tướng amphibolit. Điều này chứng tỏ hoạt động biến chất - biến dạng của đới liên quan đến chuyển động lớn của vỏ Trái đất trong khu vực. Sự có mặt của một đới biến dạng quy mô lớn cho thấy đới đóng vai trò ranh giới quan trọng giữa thành tạo Khâm Đức và Ngọc Linh. Tương tự như các đới biến dạng lớn trong dãy Trường Sơn, đới TCTB là một nhánh quan trọng trong bình đồ cấu trúc - kiến tạo vào thời kỳ hoạt động kiến tạo Inđosini. Trong giai đoạn 70 – 100 tr.n., các đá mylonit đã ghi nhận một sự kiện kiến tạo ở nhiệt độ thấp. Pha nhiệt kiến tạo này có lẽ liên quan đến sự gia tăng nhiệt của các hoạt động magma xâm nhập trong pha tạo núi Yenshan.

Lời cảm ơn: Bài báo được hoàn thành với sự hỗ trợ của Chương trình nghiên cứu Khoa học cơ bản mã số 713204. Nhân đây, tác giả xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ quý báu này.

VĂN LIỆU

1. Berger G.W., 1975. ⁴⁰Ar/³⁹Ar step heating of thermally overprinted biotite, horblende and potassium felsdpar from Eldora, Colorado. Earth and planetary Science Letters, 26/3 : 387 - 408.

2. Findlay R.H. and Phan Trong Trinh, 1997. The structural setting of the Song Ma region, Vietnam and the Indochina plate boundary problem. Gondwana Research, 1/1: 11 - 33

3. Lepvrier C., Maluski H., Nguyen Van Vuong, Roques D., Axente V., Rangin C., 1997. Indosinian NW trending shear zones within the Trương Son belt (Vietnam): ⁴⁰Ar/³⁹Ar Triassic ages and Cretaceous to Cenozoic overprints. Tectonophysics, 283 : 105 - 127.

4. Maluski H., 1992. Argon 39 - Argon 40 dating, principles and applications to the minerals from terrestial rocks. In Nuclear methods of dating, E.Roth and B.Poty eds, CEA Paris, 325 - 351.

5. Maluski H., Lepvrier C., Nguyen Van Vuong, Wemmer K., 1997. Overprinting of Indosinian terrains in the Truong Son belt (Central to Northern Vietnam) (abs). European Union of Geosciences, Strasbourg (France), p. 491.

6. Nguyễn Văn Vượng, 1999. Multiphase and coaxial tectonic evolution of Central Việt Nam during Mesozoic and Cenozoic. J. Geology, B/11-12 : 155 - 163. Hà Nội.

7. Nguyen Van Vuong, Ta Trong Thang, Maluski H., Lepvrier C., Nguyen Duc Thang, Pham Dinh Truong, Bui Cong Hoa, 1999. Sông Mã ophiolite of North Việt Nam: An ocean ridge sequence mobilized as right lateral ductile shear zone during Indosinian orogeny. J. Geology, B/13-14 : 150 - 152. Hà Nội.

8. Phan Cự Tiến (Chủ biên), 1989. Bản đồ địa chất Campuchia, Lào và Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000. Tổng cục Địa chất, Hà Nội.

9. Tạ Trọng Thắng, Nguyễn Văn Vượng, 2000. Về tuổi và đặc điểm biến dạng của các đới trượt cắt – biến dạng dẻo Sông Hồng và Sông Mã. TC Các Khoa học về Trái đất, 22/2 : 108 - 112. Hà Nội.