BÀN VỀ TUỔI VÀ BỐI CẢNH ĐỊA CHẤT 
CỦA HỆ TẦNG THIÊN NHẪN Ở  BẮC TRUNG BỘ, VIỆT NAM

                   SHIGEKI HADA1, TRẦN VĂN TRỊ2, ĐOÀN NHẬT TRƯỞNG3

1Viện nghiên cứu Giáo dục đại học, Trường Đại học Tổng hợp Kobe,
 Nada-ku, Kobe 657- 8501, Nhật Bản; 2Tổng hội Địa chất Việt Nam, 6 Phạm
Ngũ Lão, Hà Nội; 3Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Thanh Xuân, Hà Nội

Tóm tắt: Hệ tầng Thiên Nhẫn phân bố ở Bắc Trung Bộ, Việt Nam do Mareichev A.M. và Jamoida A.I. [trong 1] xác lập và xếp tuổi giả định vào Trias sớm-giữa, nhưng không dẫn ra mặt cắt chuẩn.

Mặt cắt chuẩn chọn (lectostratotype) được xác lập từ Yên Vực qua núi Thiên Nhẫn đến Thịnh Hương, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Hệ tầng đặc trưng chủ yếu bằng đá phiến silic, đá phiến sét-silic, đá silic chứa mangan phân lớp mỏng song song, sọc dải, phân nhịp kiểu turbiđit có bề dầy trên 800 m, chứa phong phú Trùng tia (Radiolaria), Răng nón (Conodonta), nhưng bị biến dạng, nứt vỡ từng mảnh. Tuy vậy, có thể xác định một số dạng thuộc các họ Entactiniidae, Albaillellidae có khoảng tuổi Paleozoi giữa-muộn và Ozarkodina (Spathognathodus) sp., đặc biệt là Palmatolepis sp. gần  gũi với P. glabra lepta có tuổi Đevon muộn, có thể là Frasni.

Các đá trầm tích và phức hệ hoá thạch nêu trên phân bố trong bối cảnh địa chất nước sâu, biển khơi trên sườn lục địa và đại dương thuộc bể Paleotethys Việt-Lào nốí liền sang Thái Lan.

Trong những năm gần đây, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam hợp tác với Trường Đại học Tổng hợp Kobe, Nhật Bản, các Công ty CONOCO, UNOCAL, Hoa Kỳ đã thu thập được những tài liệu mới, trong đó có những tài liệu mới về hệ tầng Thiên Nhẫn.

I. MẶT CẮT CHUẨN CHỌN

Hệ tầng Thiên Nhẫn do Mareichev A.M. và Jamoida A.I. xác lập vào năm 1965 [trong 1] theo tên của núi Thiên Nhẫn ở ĐB huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh, xếp tuổi giả định là Trias sớm-giữa, nhưng không dẫn ra mặt cắt chuẩn (stratotype). Hệ tầng này phân bố thành một dải hẹp khoảng 3-6 km kéo dài theo hướng TB-ĐN ở phía tây Thanh Chương, Nam Đàn tỉnh Nghệ An, qua Hương Sơn, Đức Thọ đến Kỳ Anh tỉnh Hà Tĩnh dài trên 150 km với ranh giới hai bên đều là đứt gãy kiến tạo.

Trong những năm gần đây, chúng tôi đã có những khảo sát bổ sung và xác lập mặt cắt chuẩn chọn (lectostratotype) dọc con đường từ Yên Vực (18o34’30” vĩ độ bắc, 105o33’12” kinh độ đông), phía tây đường 15A cũ cắt qua núi Thiên Nhẫn đến Thịnh Hương (18o33’15” vĩ độ bắc, 105o31’45” kinh độ đông), tả ngạn sông Ngàn Phố ở huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Hệ tầng này bị nhiều đứt gãy chia cắt và bị uốn nếp, biến dạng phức tạp, cho nên rất khó phân định các phần thấp nhất và cao nhất của mặt cắt. Tuy nhiên theo thế nằm của đá trầm tích này và thành phần thạch học của chúng có thể sơ bộ chia ra 3 phần như sau:

Phần dưới: Đá phiến sét-silic, đá phiến silic, đá bùn silic phân lớp mỏng, song song, xen kẽ dạng nhịp dày vài centimét đến vài chục centimét, màu xám sáng, trắng đục; khi phong hoá có màu tím nâu, vàng sẫm. Trong phần này, đôi nơi còn gặp các
lớp mỏng (4-7 cm) bột kết, cát kết hạt mịn. Bề dày trên 200 m.

 

Phần giữa: Chủ yếu là đá phiến silic, đá silic xen kẽ dạng nhịp với các lớp đá phiến sét-silic phân lớp rất mỏng, song song, màu xám sẫm, xám sáng, thường bị vỡ thành các mảnh vụn sắc cạnh hoặc tấm mỏng nhỏ. Đặc biệt nhiều nơi còn gặp những lớp dăm kết silic, sét-silic hoặc những biểu hiện mangan và oxyt sắt-mangan. Bề dày khoảng 350 m.

Phần trên: Đá phiến sét-silic màu xám lục xen kẽ dạng nhịp với đá bùn silic, đá silic màu trắng đục, hồng nhạt cấu tạo sọc dải song song. Ngoài ra còn gặp lớp silic-vôi xám sẫm dày 30-40 cm, những biểu hiện mangan và dăm kết silic. Bề dày trên 250 m.

Bề dày tổng cộng của hệ tầng ở mặt cắt này là 800 m.

II. CƠ SỞ CỔ SINH VẬT HỌC

Hoá thạch trong hệ tầng Thiên Nhẫn mới được phát hiện trong những năm gần đây, hầu hết bị biến dạng, tái kết tinh và vỡ ra từng mảnh nhỏ, trong đó Trùng tia rất phổ biến và một ít Răng nón khó có khả năng xác định đến loài; tuy vậy, một số dạng có thể xác định được.

Mẫu 020818 (theo GPS: 18o30’50” vĩ độ bắc, 105o34’10” kinh độ đông) là đá phiến silic thu thập trong vết lộ ở vách phía nam đường 8 từ vùng cầu Linh Cảm đến Châu Sơn, Châu Lĩnh, xã Tùng Ảnh, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, chứa Răng nón: Ozarkodina (Spathognathodus) sp. (Ảnh 1, 2, 3, 4 và 6) có tuổi từ Silur muộn đến Carbon, đặc biệt mẫu 1 giống với Ozarkodina semialternans có tuổi Đevon giữa-muộn. Ảnh 5 là Palmatolepis sp. có nền (platform) rộng, không đối xứng và răng chính bị cong vẫn được bảo tồn và về hình thái; nó giống với Palmatolepis glabra lepta có trong Đevon muộn (Bản ảnh 1). Ngoài ra còn có rất nhiều di tích Trùng tia nhưng bảo tồn rất kém.

Mẫu 020818-8 (theo GPS: 18o30’50” vĩ độ bắc, 105o34’25” kinh độ đông) cách điểm lộ 020818-4 gần 500 m về phía đông và cách đường 8 về phía nam khoảng 300 m, trên vách đá phiến silic ở sườn đồi cũng chứa các di tích Răng nón và đặc biệt rất nhiều di tích Trùng tia, nhưng cũng bảo tồn không tốt không thể xác định được giống, loài (Bản ảnh 2).

Cũng tại đoạn đường này, Công ty CONOCO Inc. Hoa Kỳ hợp tác với Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thu thập mẫu đá silic 12/15/1 ở vách đường (theo GPS: 18o31’ vĩ độ bắc, 105o35’ kinh độ đông) chứa rất phong phú các di tích Trùng tia bảo tồn rất kém, tuy nhiên Stanley A. Kling, California, Hoa Kỳ xác định là thuộc họ Entactiniidae (có khoảng tuổi Đevon đến Permi) và một vài dạng có thể thuộc họ Albaillidae (Mississippi đến Permi) và tuổi có khả năng là Paleozoi giữa-muộn.

III. QUAN HỆ ĐỊA CHẤT

Các ranh giới dưới và trên của hệ tầng Thiên Nhẫn chưa nơi nào quan sát được do tiếp xúc với các hệ tầng xung quanh đều là đứt gãy phá huỷ. Tuy nhiên, theo Jamoida A. I. và Mareichev A.M [trong 1], chỉ có một vài nơi như ở phía tây làng Vũ Liệt có thể giả định rằng có thế nằm bình thường của đá phiến Lađin thuộc hệ tầng Quy Lăng nằm lên trên hệ tầng Thiên Nhẫn. Ngoài ra ở phía bắc và đông điểm cao 497 m, hệ tầng Thiên Nhẫn nằm không chỉnh hợp trên cát kết và đá phiến của hệ tầng Sông Cả (O3-S sc), còn  ở phía nam và tây bắc thị trấn Kỳ Anh bị các thành tạo trầm tích - nguồn núi lửa Jura phủ không chỉnh hợp rõ ràng lên trên.

IV. BỐI CẢNH ĐỊA CHẤT

Thành phần thạch học của hệ tầng này chủ yếu là đá phiến silic phân lớp mỏng, xen kẽ  dạng nhịp với đá phiến sét-silic, đá bùn silic cấu tạo sọc dải, song song, màu xám sẫm, trắng đục, khi phong hoá cho màu đỏ hồng, vàng nhạt, xám lục sặc sỡ và đôi nơi còn gặp những lớp có biểu hiện hyđroxyt mangan xâm nhiễm hoặc dạng kết vón, dạng mắt nhỏ (manganese nodule). Ngoài ra còn gặp những lớp dăm kết silic kiểu xáo trộn trầm tích đồng sinh (sedimentary melange) và lớp mỏng thấu kính đá phiến silic–vôi.

Các đá trầm tích này tạo thành một phức hệ flysh turbiđit chứa Trùng tia và Răng nón trong môi trường nước sâu ở vùng sườn lục địa đến biển khơi đại dương Paleotethys Việt-Lào nối tiếp với Paleotethys nằm giữa các khối Shan-Thái và Đông Dương -Malaya [3]. Chúng hình thành dưới dạng phức hệ lăng trụ bồi kết (accretionary prism) trong quá trình hút chìm xuống dưới vi lục địa Inđosinia.

 

V. TUỔI VÀ ĐỐI SÁNH ĐỊA CHẤT

Hệ tầng Thiên Nhẫn lâu nay vẫn được coi là một tầng câm, cho nên các tác giả đã xếp vào nhiều tuổi khác nhau như Silur-Đevon [2, 8], Trias [7], Carbon [5, 9].

Việc phát hiện các di tích Trùng tia và Răng nón rất phong phú trong hệ tầng này tuy đã bị biến dạng, phá huỷ mạnh, nhưng vẫn có thể xác định được các dạng Ozarkodina (Spathognathodus) sp., O. semialternans. Và đặc biệt là Palmatolepis sp. về hình thái gần gũi với Palmatolepis glabra lepta có tuổi  Đevon muộn, có thể là Frasni.

Về phía tây nam vùng nghiên cứu thuộc huyện Tuyên Hoá, tỉnh Quảng Bình, hệ tầng Ngọc Lâm cũng gồm các đá phiến silic, đá phiến sét–silic phân lớp mỏng, sọc dải chứa các lớp mỏng mangan và các di tích Palmatolepis subrecta, Calvinaria cracowiensis, C. cf. megistanus có tuổi Frasni nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Động Thờ (D2gv-D3fr đt) và nằm dưới hệ tầng Xóm Nha (D3 xn) [6]. Còn ở phía bắc, trên các vùng  làng Cốc, Phùng Giao, Lương Ngọc thuộc tỉnh Thanh Hoá, cũng đã thấy các tập đá phiến silic xen kẽ với đá phiến sét, silic chứa mangan được xếp giả định vào Permi muộn - Trias sớm hoặc Đevon muộn [4]. Với những đặc tính về trầm tích luận và cổ sinh vật nêu trên có thể đối sánh hệ tầng Ngọc Lâm và các tập đá phiến silic chứa mangan ở Thanh Hoá tương đồng với hệ tầng Thiên Nhẫn.

Những tài liệu mới nêu trên là một phần của kết quả hợp tác khoa học giữa Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam với trường Đại học Tổng hợp Kobe, Nhật Bản, các Công ty CONOCO, UNOCAL, Hoa Kỳ. Tập thể tác giả xin chân thành cám ơn.

VĂN LIỆU

1. Đovjikov A. E. (Chủ biên), 1965. Geologija Severnogo Vietnama. Objasnitelnaja zapiska k geologitcheskoi karte Severnogo Vietnama, GGU, Hà Nội, 665 tr.

2. Fromaget J. 1927. Etudes géologiques dans le Nord de l’Indochine centrale. Bull. SGI., XVI/2, Hanoi. 368 p.

3. Hada S., Bunopas S., Ishii K. and Yoshikura S., 1999. Rift-drift history and the amalgamation of Shan-Thai and Indochina/Malaya Blocks. Trong Metcalfe I. (Ed.) Gondwana dispersion and Asian accretion. IGCP 321, Final results volume. A. A. Balkema Publ. Rotterdam. tr. 67-87.

4. Lê Văn Cự (Chủ biên), 1980. Khoáng sản miền Bắc Việt Nam. Tập 1, 170 tr, Tập III, 78 tr. Tổng cục Địa chất, Hà Nội.

5. Nguyễn Văn Hoành (Chủ biên), 1994. Kết quả hiệu đính Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 loạt tờ Trường Sơn. Bản đồ Địa chất, tr. 83-93. Liên đoàn BĐĐC MB, Hà Nội.

6. Phạm Huy Thông, Tạ Hòa Phương, Nguyễn Hữu Hùng, Đoàn Nhật Trưởng, 1999. Một số tài liệu mới về địa tầng Paleozoi trung-thượng vùng Quy Đạt - Lý Hòa và tồn tại cần được tiếp tục nghiên cứu. Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, III : 15-24. Liên đoàn BĐĐCMB, Hà Nội.

7. Trần Tính (Chủ biên), 1996. Địa chất và Khoáng sản tờ Hà Tĩnh - Kỳ Anh tỷ lệ 1: 200.000. Cục ĐCVN, Hà Nội, 86 tr.

8. Trần Văn Trị (Chủ biên), 1977. Địa chất Việt Nam. Phần miền Bắc. Thuyết minh kèm theo bản đồ địa chất tỷ lệ 1:1000.000. Nxb KH & KT, Hà Nội, 355 tr.                             

9. Vũ Khúc (Chủ biên), 2000. Sách tra cứu các phân vị địa chất Việt Nam. Cục ĐC & KSVN, Hà Nội, 430 tr.