3.1.2. Paleozoi th­ượng

HỆ DEVON

Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích Devon phổ biến rộng răi, bao gồm các hệ tầng: Rào Chan (D1 rc), Bản Giàng (D1-D2e bg), Mục Băi (D2g mb), Động Thờ (D2g-D3fr đt), Cát Đằng (D3 cđ) và Phong Nha (D3-C1 pn).

Các hệ tầng Rào Chan và Bản Giàng được hợp nhất thành loạt Hoá Sơn.

 

Loạt Hoá Sơn (D1-D2e hs)

Phần thấp nhất của trầm tích Devon trong vùng nghiên cứu chủ yếu bao gồm các trầm tích lục nguyên, thành tạo trong quá tŕnh phát triển bồn trũng đại d­ương và đư­ợc chia thành các hệ tầng Rào Chan (D1 rc) và Bản Giàng (D1-D2e bg). Trong công tŕnh này, chúng tôi hợp nhất hai hệ tầng kể trên thành loạt Hoá Sơn để tiện thể hiện trên bản đồ địa chất tỉ lệ nhỏ của vùng. Hoá Sơn là tên một xă ở phía tây nam thị trấn Quy Đạt, huyện Minh Hoá, nơi lộ ra các trầm tích của loạt.

 

Hệ tầng Rào Chan (D1 rc)

Hệ tầng do Trần Tính (1979) xác lập. Trong vùng nghiên cứu hệ tầng lộ ra ở phía bắc - đông bắc khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng.

Thành phần chủ yếu của hệ tầng là đá phiến sét bị ép phiến mỏng, đá phiến sét vôi xen kẹp đá vôi sét, cát kết vôi và thấu kính đá vôi, đá phiến sét xen các lớp mỏng bột kết, cát kết có vảy sericit. Bề dày hệ tầng đạt khoảng 1500 m. Nh́n chung các trầm tích của hệ tầng có sự chuyển t­ướng theo chiều ngang. Ở mặt cắt Khe Lớp thành phần chủ yếu là cát kết dạng quarzit, đá phiến và đá vôi, trong khi đó ở các mặt cắt khác thành phần lục nguyên hạt mịn chiếm ­ưu thế (ảnh 3.2, 3.3).

 

Ảnh 3..2. Vết lộ PN-15 (X: 17038’12"B; E: 106017’19"Đ)

Đư­ờng 15. Đá phiến sét đen chứa bitum phân lớp mỏng bị phong hoá
thành màu vàng - đen loang lổ, hệ tầng Rào Chan. (Ảnh Trần Nghi, 1999)

Ảnh 3.3. Đá phiến sét chứa bitum màu đen, hệ tầng Rào Chan (D1 rc)

D­ưới kính hiển vi N+ x40. (ảnh Trần Nghi, 1999)

 

Trong hệ tầng đă phát hiện đ­ược các hoá thạch: Dohmophyllum sp., Calceola sp., Alveolites (?) sp. (San hô); Desquamatia vijaica Khod. (Tay cuộn) và Lissocrinus curtus (J.Dubat.) (Huệ biển). Nhờ tập hợp hoá thạch này, hệ tầng Rào Chan đ­ược định tuổi Devon sớm.

Hệ tầng Rào Chan có quan hệ không rơ ràng với các trầm tích cổ hơn nó. Hệ tầng nằm chỉnh hợp d­ưới hệ tầng Bản Giàng.

 

Hệ tầng Bản Giàng (D1-D2e bg)

Hệ tầng do Trần Tính (1979) xác lập. Trong vùng nghiên cứu, hệ tầng lộ ra ở phía bắc khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng.

Hệ tầng bao gồm chủ yếu là cát kết thạch anh màu xám, vàng, rắn chắc, cát kết dạng quarzit, có nơi xen các lớp bột kết, bột kết vôi, đá vôi và phiến sét màu đen. Bề dày chung của hệ tầng gần 1000 m.

Trong hệ tầng, nhất là trong các tập bột kết và phiến sét, đă phát hiện các hoá thạch: Calceola sandalina Lin. (San hô), Hexacrinites (?) humilicarinatus Yelt., Hexacrinites aff. biconcavus Yelt. et Dubat. (Huệ biển), Desquamatia lanceoides Rzons., Atrypa (Atrypa) auriculata Hayasaka (Tay cuộn). Trong các lớp và thấu kính vôi đă phát hiện: ParasTriasopora cf. dobretzovi Dubat., Favosites cf. multiformis Dubat., Gephuropora cf. krekovensis Dubat., Chaetetes magnus Lec., Paraheliolites cf. hanusi Kettn., Heliolites cf. porosus (Goldf.), Spongophyllum halisitoides Eth., Calceola sandalina Lin. (San hô). Tập hợp hoá thạch trên cho phép xếp hệ tầng Bản Giàng vào Devon hạ bậc Emsi - Devon trung bậc Eifel.

Hệ tầng Bản Giàng nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Rào Chan và dư­ới hệ tầng Mục Băi.

 

Hệ tầng Mục Băi (D2g mb)

Hệ tầng Mục Băi do Trần Tính (1979) xác lập, lộ ra ở phía bắc khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng.

Hệ tầng đặc tr­ưng bằng sự xen kẽ giữa các tập đá vôi, sét vôi màu đen, xám sẫm với các tập đá bột kết, đá phiến sét, cát kết thạch anh màu xám vàng. Trong sét vôi đôi nơi có chứa các ổ silic màu đen, c̣n trong cát kết có các ổ đá vôi màu xám xanh.

Tập hợp hoá thạch gặp trong đá của hệ tầng rất phong phú. ở phần thấp nhất của hệ tầng gặp các hoá thạch đặc tr­ưng cho Givet, song cũng có mặt một vài yếu tố Eifel đi kèm nh­: Undispirifer undiferus (Roemer), Atrypa vulgariformis Aleks., Quydatatrypa triangula (Copper), Spinatrypa balchatica Aleks., v.v... Phần trên của hệ tầng chứa các hoá thạch điển h́nh cho Givet nh­: Stringocephalus burtini Defr., Caliapora battersbyi (M.E.H.), Scoliopora denticulata (M.E.H.) cùng với các dạng đặc tr­ng cho Givet muộn nh­: Ambothyris cicer (Eichw.), Kelusia volhynica (Kelus) v.v... Ngoài ra c̣n xuất hiện một số đại biểu Givet- Frasni ở phần cao nhất của hệ tầng như­: Emanuella transversa Grabau, E. samsonoweisi (Kelus). Căn cứ vào tập hợp hoá thạch này, hệ tầng đă đ­ược xếp vào Devon trung, bậc Givet.

Hệ tầng Mục Băi nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Bản Giàng và d­ưới hệ tầng Động Thờ.

 

Hệ tầng Động Thờ (D2g-D3fr đt)

Hệ tầng do A. M. Mareichev và Trần Đức L­ơng xác lập (trong A. E. Đovjikov và nnk, 1965). Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích của hệ tầng lộ ra ở phía đông và phía tây bắc của khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng. Một số diện lộ nhỏ của hệ tầng lộ xen trong khối đá vôi ở phần đông nam vùng.

Hệ tầng chủ yếu gồm cát kết thạch anh hạt vừa, màu xám nhạt, phân lớp vừa và mỏng, xen các lớp bột kết, đá phiến sét chứa vật chất hữu cơ màu đen. Tại một số nơi trong vùng có thể thấy một tập trầm tích lục nguyên silic ở phần trên cùng của mặt cắt hệ tầng. Bề dày hệ tầng dao động trong khoảng 200-500 m.

Trong hệ tầng đă phát hiện nhiều hoá thạch Tay cuộn: Megachonetes sp., Schizophoria cf. ivanovi, Adolfia sp.; Vỏ nón: Styliolina sp., Homoctenus sp.; đặc biệt ở cửa Hói Đá (gần ga Minh Lệ) đă gặp một vết lộ có hoá thạch thực vật đẹp chứa Protolepidodendron sp., Bergeria (Lepidodendropsis) sp. và các bào tử: Apiculatisporites sp., Geminospora sp., Grandispora sp., Favispora cf. rotunda Lu, Gymbosporites magnifica (McGregor). Phức hệ hoá thạch kể trên cho phép xếp hệ tầng Động Thờ vào Devon trung bậc Givet đến Devon th­ượng bậc Frasni.

Hệ tầng Động Thờ nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Mục Băi và chuyển tiếp lên hệ tầng Xóm Nha.

 

Hệ tầng Cát Đằng (D3 cđ)

Hệ tầng do Nguyễn Quang Trung và nnk. (1983) xác lập, lộ thành một số dải hẹp tại phía bắc và phía đông nam của vùng nghiên cứu.

Hệ tầng chủ yếu bao gồm các trầm tích carbonat đa dạng, trong đó các đá vôi sọc dải và đá vôi loang lổ chiếm một khối l­ợng đáng kể, ngoài ra c̣n có đá vôi màu xám, đôi nơi có xen những tập mỏng đá vôi silic hoặc đá phiến silic. Bề dày khoảng 250 m.

Hệ tầng Cát Đằng chứa các hoá thạch dạng lỗ tầng: Stachyodes aff. costulata Lec., S. lagowiensis Gog., Anostylostroma ? crassa Hung và đặc biệt phong phú các vi hoá thạch Răng nón thuộc các đới Palmatolepis rhenana, Pa. linguiformis, Pa. triangularis, Pa. crepida, Pa. marginifera, Pa. trachytera và tập hợp Pa. gracilis - Pa. sigmoidalis có tuổi từ Frasni tới cuối Famen thuộc Devon muộn.

Hệ tầng Cát Đằng nằm chỉnh hợp trên tập đá phiến silic của hệ tầng Động Thờ. Quan hệ trên của hệ tầng với hệ tầng La Khê (C1 lk) chư­a quan sát đư­ợc. Theo tài liệu địa chất khu vực th́ đó là quan hệ bất chỉnh hợp.

Đặc biệt trong vùng nghiên cứu có một mặt cắt địa chất đẹp lộ ra ở cửa hang đá tại s­ườn tây nam của núi đá vôi Xóm Cây Da (trong bản đồ địa h́nh cũ ghi là Xóm Nha), cách thị trấn Quy Đạt khoảng 3 km về phía tây (ảnh 4.4). Tại mặt cắt địa chất này đă phát hiện ranh giới thời địa tầng liên tục giữa hai bậc Frasni và Famen trong Devon thư­ợng dựa trên kết quả nghiên cứu nhóm vi cổ sinh Răng nón (Conodonta). Sự tích đọng trầm tích liên tục cũng nh­ư các đới hoá thạch Răng nón được phát hiện đầy đủ trong khoảng ranh giới kể trên là nét độc đáo của mặt cắt này, khiến ư nghĩa của nó có tầm cỡ quốc tế trong việc nghiên cứu sinh địa tầng Devon thư­ợng. Do vậy khối núi đá vôi kể trên cần được bảo vệ nh­ư một di sản tự nhiên có giá trị khoa học lớn.

Trong mặt cắt Xóm Nha kể trên, Tạ Hoà Ph­ương và Nguyễn Hữu Hùng (1997) đă thu thập tại khoảng ranh giới Frasni/Famen tổng cộng 7 mẫu hoá thạch Dạng lỗ tầng, 2 mẫu Vỏ nón và 69 mẫu đá vôi để gia công Răng nón. Các đới hoá thạch Răng nón được phát hiện liên tục, từ đới Pa. rhenana đến đới Pa. trachytera, trong đó ranh giới Frasni/ Famen đi qua giữa hai đới Pa. linguiformis và Pa. triangularis. (ảnh 3.4,3.5)

 

Ảnh 3.4. Khối đá vôi Xóm Nha (xóm Cây Da, tây Quy Đạt)
(Ảnh Tạ Hoà Phư­ơng, 1996)

 

THỐNG DEVON THƯ­ỢNG - THỐNG CARBON HẠ

 

Các thành tạo Devon thư­ợng - Carbon hạ trong vùng lộ thành những dải hẹp, không thể hiện được trên bản đồ địa chất tỉ lệ nhỏ. Tuy nhiên chính trong khoảng địa tầng này có một phân vị mang tên Phong Nha- tên của vùng thắng cảnh, đồng thời bao gồm khối đá vôi tạo nên cửa động Phong Nha, nên chúng tôi cũng giới thiệu d­ưới đây.

 

Hệ tầng Phong Nha (D3-C1 pn)

Hệ tầng do Lê Hùng (trong Vũ Khúc và nnk, 1984) xác lập. Trong vùng nghiên cứu hệ tầng lộ ra ở vùng cửa động Phong Nha, cửa Hang Tối, dọc theo sông Chày, đoạn đầu của đ­ường 20. Hệ tầng được chia làm ba phần (ảnh 4.6, 4.7, 4.8).

A

B

Ảnh 3.5. Mặt cắt Xóm Nha. A - Phần thấp, chứa đới Răng nón Pa. rhenana;
B - Phần giữa, chứa ranh giới Frasni / Famen (ảnh Tạ Hoà Ph­ơng, 1996)

- Phần dưới: chủ yếu gồm đá vôi màu xám, dạng khối hoặc phân lớp dày (ảnh 3.6). Bề dày khoảng 100 m. Đá vôi này chứa hoá thạch San hô bốn tia, San hô vách đáy, Tay cuộn và Trùng lỗ thuộc phức hệ Cystophrentis - Quasiendothyra, tuổi Famen. Tập đá này đă cấu tạo nên cửa động Phong Nha nổi tiếng và cả cửa Hang Tối ở phía tây nam của Phong Nha. Tại của Hang Tối có một tảng đá to trên đó chứa dày đặc hoá thạch San hô bốn tia trông như­ hoa đá. Đó là các hoá thạch thuộc giống Cystophrentis rất dễ nhận biết. Đá ở cửa động Phong Nha chứa nhiều hoá thạch San hô vách đáy thuộc giống Syringopora, San hô bốn tia (Cystophrentis sp., Fedorowskia phongnhaensis Khoa và Trùng lỗ (Foraminifera): Septatournayella cf. rauserae Lipina, S. potensa Durkina, Septabrunsiina sp., Quasiendothyra cf. radiata Reitlinger.

- Phần giữa: Phần này bắt đầu bằng một số lớp đá vôi màu xám, phân lớp trung b́nh, xen những lớp mỏng đá sét vôi khi bị phong hoá cho màu nâu, gụ (ảnh 3.7). Những lớp này chứa rất nhiều hoá thạch Tay cuộn nhỏ, kích thư­ớc chỉ bằng đầu đũa. Tiếp lên trên là đá vôi, vôi sét, vôi silic màu xám sẫm, phân lớp vừa và mỏng, càng lên phía trên hợp phần silic càng gia tăng. Bề dày 140m. Trong đá vôi có các di tích Trùng lỗ thuộc đới Bisphaera có tuổi Turne (Carbon sớm) như­ Bisphaera malevkensis Birina, B. elegans Vissarionova, Endothyra sp. và một số dạng hoá thạch Chân bụng.

- Phần trên: Trầm tích lục nguyên silic, gồm đá phiến silic, sét-silic, phiến sét màu xám. Bề dày 30m. Trong phần này hiếm di tích cổ sinh. Mới phát hiện hoá thạch Pseudophillipsia sp. (Bọ ba thuỳ) tuổi Carbon sớm.

Ảnh 3.6. Vết lộ PN 17.
Phần thấp hệ tầng Phong Nha
(Ảnh Trần Nghi, 1999)

Ảnh 3.7. Phần giữa hệ tầng Phong Nha (bờ phải sông Chày)
Ảnh Tạ Hoà Ph­ương, 1999

Ảnh 3.8. Phần trên hệ tầng Phong Nha (bờ trái sông Chày)
Ảnh Tạ Hoà Phư­ơng, 1999

Ảnh 3.9. Đá vôi ẩn tinh dạng khối, có hiện t­ượng tái kết tinh không đều.
Các tinh thể calcit lớn h́nh trụ nằm lộn xộn nh­ư các ban tinh trên nền calcit
ẩn tinh. N+, x40 (Vết lộ PN17- cửa Hang Tối, phần thấp hệ tầng Phong Nha)

Ảnh Trần Nghi, 1999

 

THỐNG HẠ CARBON

Phần thấp của hệ Carbon trong vùng nghiên cứu gồm các trầm tích carbonat, lục nguyên xen silic thuộc hệ tầng La Khê.

 

Hệ tầng La Khê (C1 lk)

Hệ tầng có nguồn gốc từ tầng Đá phiến La Khê do J. Fromaget (1927) xác lập và mô tả.

Hệ tầng lộ ra thành các dải hẹp ở trong khối đá vôi Kẻ Bàng, cũng như­ ở ŕa tây bắc và đông nam của nó. Đoàn Nhật Tr­ưởng (1995) đă tách tập đá vôi xám đen nằm ở phần cao của hệ tầng La Khê theo quan niệm của A. M. Mareichev và Trần Đức Lư­ơng (trong Đovjikov và nnk, 1965) để nhập vào hệ tầng đá vôi Bắc Sơn (C-P bs) nằm trên.

Hệ tầng La Khê bao gồm đá phiến sét, bột kết, cát kết, cát kết dạng quarzit, đá phiến sét chứa vật liệu hữu cơ, đá phiến silic màu đen, đá phiến sét vôi, xen những lớp mỏng đá vôi và vôi sét màu xám đen. Bề dày chung của hệ tầng khoảng 200m (ảnh 3.10).

Trầm tích của hệ tầng chứa phong phú hoá thạch Huệ biển: Platycrinus sp., Pentagonocyclicus circumvallatus Yelt., Anthinocrinus ex gr. carbonicus Sisova; Trùng lỗ: Tuberitina sp., Plectogyra (?) sp., Globivalvulina sp., Glomodiscus sp., Uralodiscus sp. và Tay cuộn: Megachonetes cf. zimmermani Pacc., Rugosochonetes cf. hardrensis (Phil.), Plicochonetes ex gr. elegans (Kon.), Chonetes sp..

Phức hệ hoá thạch phong phú kể trên cho phép xếp hệ tầng La Khê vào Carbon hạ, bậc Vise. Theo tài liệu địa chất khu vực, hệ tầng La Khê nằm bất chỉnh hợp trên các hệ tầng cổ hơn và chuyển tiếp lên trầm tích carbonat của hệ tầng Bắc Sơn. Tuy nhiên trong vùng nghiên cứu chúng tôi ch­ưa quan sát được ranh giới bất chỉnh hợp này.

 

HỆ CARBON - HỆ PERMI

Các thành tạo Carbon - Permi chiếm khối l­ợng chủ yếu của khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng, bao gồm hai hệ tầng Bắc Sơn và Khe Giữa.

 

Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs)

Hệ tầng có nội dung và khối l­ượng ứng với phần dư­ới và giữa của loạt Bắc Sơn do Nguyễn Văn Liêm (1978) xác lập và mô tả. Diện phân bố của hệ tầng trải rộng từ Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Tại Bắc Trung Bộ, như­ đă đề cập ở phần trên, hệ tầng Bắc Sơn bao gồm cả phần trên của hệ tầng La Khê theo quan niệm của A. M. Mareichev và Trần Đức Lư­ơng (trong Đovjikov và nnk, 1965).

Hệ tầng Bắc Sơn bao gồm các loại trầm tích carbonat: đá vôi, đá vôi silic, đá vôi sét, đá vôi tái kết tinh, đá vôi trứng cá, đá vôi hữu cơ, đá vôi dạng khối (ảnh 3.10; 3.11).

Bề dày chung của hệ tầng Bắc Sơn dao động trong khoảng 600-1000 m.

Tập hợp hoá thạch Trùng lỗ gặp trong hệ tầng Bắc Sơn rất phong phú, được chia thành 14 sinh đới sau: 1) Đới Dainella - Eoparastaffella, 2) Đới Uralodiscus-Glomodiscus, 3) Đới Endothyranopsis - Pseudoendothyra, 4) Đới Millerella - Eostaffella, 5) Đới Profusulinella, 6) Đới Fusulinella - Fusulina, 7) Đới Obsoletes - Protriticites, 8) Đới Triticites - Daixina, 9) Đới Schwagerina, 10) Đới Robustoschwagerina, 11) Đới Misellina, 12) Đới Cancellina, 13) Đới Neoschwagerina, 14. Đới Lepidolina - Yabeina.

Dựa vào phức hệ hoá thạch Trùng lỗ kể trên, hệ tầng Bắc Sơn được định tuổi Carbon - Permi. Hệ tầng này nằm chỉnh hợp trên hệ tầng La Khê và bị các trầm tích vụn thô của hệ tầng Khe Giữa phủ lên trên tại một số nơi ở Tây Quảng B́nh.

 

Ảnh 3.10. Hang Chày. Ngấn n­ước biển cổ (biển tiến cực đại Holocen trung)
trong đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (Ảnh Trần Nghi, 1999)

Ảnh 3.11. Vết lộ PN 5.
Đ­ường 20. Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn
(Ảnh Tạ Hoà Phư­ơng, 1999)

 

THỐNG PERMI THƯ­ỢNG

Trong vùng nghiên cứu các trầm tích Permi th­ợng lộ thành các dải hẹp trong khối Phong Nha - Kẻ Bàng, chỉ gồm một hệ tầng Khe Giữa.

Hệ tầng Khe Giữa (P2 kg)

Hệ tầng được Lê Hùng (trong Vũ Khúc và nnk 1984) xác lập, phân bố thành một số diện nhỏ rải rác ở phần trung tâm và tây bắc của khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng. Thành phần chủ yếu của hệ tầng là dăm kết vôi, đá vôi, đá vôi sét, vôi silic xen những lớp và ổ silic từ sẫm đến sáng màu. Tŕnh tự địa tầng và hoá thạch từ d­ưới lên trên gồm:

1. Cuội dăm vôi màu xám sáng, xám tro, có các ổ silic, chứa nhiều hoá thạch Trùng lỗ kích th­ớc lớn thuộc các giống Neoschwagerina, Paraschwagerina (trong cuội) và Pachyphloia, Neoendothyra, Nankinella (trong xi măng).

2. Đá vôi dăm, vôi silic, xen những lớp silic màu xám đen, chứa hoá thạch Trùng lỗ: Codonofusiella nana Erk., Nipponitella ussurica M. Maclay, Pachyphloia ovata Lange, Neoendothyra eostaffelloidea Liem.

3. Đá vôi sét, vôi silic màu xám chứa hoá thạch Trùng lỗ: Lasiodiscus aff. tenuis Reich., Pisolina cf. subsphaerica Sheng, Pachyphloia cf. ovata Lange, Nipponitella sp., Parageinitziana sp.

Bề dày của hệ tầng trong vùng khoảng 100 m.

Tập hợp hoá thạch có mặt trong hệ tầng được Lê Hùng xếp tuổi Permi muộn. Hệ tầng Khe Giữa nằm trên đá vôi hệ tầng Bắc Sơn với quan hệ ch­ưa rơ ràng, phía trên bị các trầm tích Creta phủ bất chỉnh hợp lên.