Chương 2: ĐỊa chất và khoáng sảN

1.4. Giai đoạn Carbon - Permi

- Hoạt động macma xâm nhập hình thành khối granit Đồng Hới tuổi Carbon sớm.

- Sự hình thành bồn trũng Carbon - Permi dạng đẳng thước kiểu thềm nội lục (platform) điển hình phía tây Đồng Hới và các kiểu bồn trũng dạng tuyến tàn dư theo hướng TB-ĐN

- Sự xuất hiện những miền xâm thực bóc mòn rộng lớn có tuổi trước Carbon phân bố ở phía đông, đông nam và đông bắc bồn trũng Carbon - Permi Phong Nha - Kẻ Bàng.

Khối Đồng Hới nằm phía tây thị xã cùng tên có diện tích khoảng 300 km². Trong vùng nghiên cứu chỉ còn khoảng 1/4 diện lộ của khối phía tây nam.


Thành phần thạch học bao gồm : diorit thạch anh, granodiorit, granit biotit, granit hai mica, aplit và pegmatit. Trong đó các đá sẫm màu chiếm khối lượng ưu thế. Hiện tượng đồng hoá magma phần mái xảy ra không triệt để tạo nên từng khoảnh đá hỗn nhiễm phổ biến khắp mọi nơi.

- Sự xuất hiện hoạt động macma xâm nhập :

Khối granitoit Đồng Hới xuyên qua trầm tích Ordovic - Silur thuộc hệ tầng Long Đại (O₃-S lđ) và tạo ra đới biến chất tiếp xúc rộng đến 2-3 km. Gần tiếp xúc là đá phiến mica - staurolit, chuyển dần sang đá sừng felspat biotit thạch anh, rồi đến đá phiến sét gần như không bị biến chất.

Khối Đồng Hới xuyên lên trong Carbon sớm tạo nên một nếp lồi dạng vòm, nhân là trầm tích của hệ tầng A Vương.

- Sự hình thành bồn trũng nội lục Devon muộn - Carbon - Permi. Bồn trũng Carbon - Permi được hình thành theo cơ chế chuyển động khối tảng, khống chế bởi ba hệ thống đứt gãy lớn là ĐB-TN chạy sát khối Đồng Hới, TB-ĐN và ĐT. Ba hệ thống đó đã tạo ra 4 bồn trầm tích: bồn Phong Nha - Kẻ Bàng dạng đẳng thước và 3 bồn dạng tuyến có trục chạy theo hướng TB - ĐN có hình cung kéo dài, cung bồn quay về hướng tây nam.

Bối cảnh kiến tạo đã qui định các thành hệ carbonat đặc trưng cho ba kiểu bồn như sau:

- Kiểu bồn chuyển tiếp Devon muộn - Carbon sớm (D₃-C₁)

- Kiểu bồn dạng đẳng thước nông (C-P)

- Kiểu bồn dạng tuyến nông (C-P).

Các hệ tầng mô tả sau đây đã được hình thành trong các kiểu bồn trầm tích kể trên:

Từ dưới lên trên có thể phân biệt 3 tập sau đây :

- Tập 1 : Đá vôi màu xám, dạng khối phân lớp dày kiểu đá vôi platform chứa san hô bốn tia, san hô vách đáy, tay cuộn, trùng lỗ thuộc phức hệ Cystophrentis - Quasiendothyra có tuổi Famen thuộc Devon muộn. Tập đá này cấu thành cửa động Phong Nha và cửa Hang Tối. Tại cửa Hang Tối có một tảng đá to trên đó chứa dày đặc san hô bốn tia (Tetracoralla) thuộc giống Cystophrensis. Còn ở cửa Động Phong Nha đá vôi chứa nhiều san hô vách đáy (Tabulata) thuộc giống Syringopora, san hô bốn tia thuộc các giống Cystophrentis, Fedorowskia và trùng lỗ thuộc các giống Septatournayella, Septabrunsiina, Quasiendothyra.

- Tập 2 : Đá vôi màu xám, phân lớp dày và trung bình xen sét vôi chứa nhiều hoá thạch tay cuộn kích thước nhỏ và trùng lỗ thuộc đới Bisphaera có tuổi Turne (C₁) : Bisphaera malevkensis, B. elegans, Edothyra sp. và một số dạng hoá thạch chân bụng (Gastropoda).

- Tập 3 : Tập lục nguyên xen acgilit và silit dày 30m. Đá phiến silit màu đen vết vỡ phẳng đôi khi vỏ trai, dòn dễ vỡ vụn. Tập này chứa các hoá thạch Trilobita tuổi C₁.

b) Hệ tầng La khê (C₁ lk) bao gồm cát kết, cát bột kết, sét kết, sét than chứa bitum, đá vôi, sét vôi và đá silit dày 300-500m, phân bố thành các dải hẹp trong khối cũng như rìa khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng. Các trầm tích này đặc trưng cho mặt cắt biển tiến từ tướng ven bờ đến biển sâu. Khi bồn sụt lún cực đại, môi trường giàu CO₂, SiO₂ có nguồn gốc phun trào, kiềm yếu và khử phát triển tảo silic, nguyên liệu tạo bitum trong sét vôi.

c) Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) do Nguyễn Văn Liêm (1979) thành lập. Hệ tầng này chiếm hầu hết khối lượng đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng, tạo nên một "hoang mạc" kỳ vĩ từ Phong Nha - Kẻ Bàng đến Trung Lào với một kiểu cấu trúc địa chất độc đáo: tính liên tục đồng nhất và đẳng thước tiêu biểu cho kiểu đá vôi platform (miền nền) ở Việt Nam.

Từ dưới lên hệ tầng bao gồm 3 tập :

- Tập 1 : Đá vôi màu đen, đá vôi chứa cuống huệ biển, đá vôi silit phân lớp trung bình và dày chứa trùng lỗ, san hô bốn tia tuổi carbon hạ bậc Vize (C₁ v).

- Tập 2 : Đá vôi xám, xám sáng cấu tạo trứng cá, đá vôi dolomit phân lớp dày dạng khối chứa hoá thạch trùng lỗ tuổi C₁v - C₂.

- Tập 3 : Đá vôi xám sáng cấu tạo trứng cá phân lớp vừa và dày chứa trùng lỗ, san hô tuổi Permi (P_1-2). Bề dày hệ tầng Bắc Sơn 600-1000m.

Mặt cắt trầm tích phản ánh bồn trầm tích nông dần và mở rộng chiều ngang. Từ môi trường khử yếu trong Carbon sớm chuyển sang môi trường oxy hoá ở Carbon giữa và Permi.

Có diện lộ hẹp dạng đẳng thước phủ rải rác trên khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng, dày 30-120m. Thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám sáng, xám đen phân lớp mỏng đến trung bình. Từ dưới lên trên có thể phân biệt 3 tập như sau :

- Tập 1 : Đá vôi xám sáng, xám tro chứa dăm và ổ silit, chứa hoá thạch trùng lỗ kích thước lớn : Verbeckina verbecki, Parafusulina.

- Tập 2 : Dăm kết vôi, xi măng là vôi hoặc vôi silit.

- Tập 3 : Đá vôi sét phân lớp trung bình màu xám chứa hoá thạch Fusulinida : Nankinalla cf. orientalis, Lasiodiscus aff. teumuis, Pisolina cf. subspherica.

Như vậy hệ tầng Khe Giữa phản ánh một kiểu trầm tích carbonat của một bồn trũng tàn dư vừa mang tính kế thừa của bồn Carbon - Permi sớm vừa bị ảnh hưởng của quá trình nâng lên khối tảng, đá vôi hệ tầng Bắc Sơn bị dăm kết hoá để chuyển sang một giai đoạn phát triển mới - giai đoạn tạo núi sau Carbon - Permi.

- Trong giai đoạn Trias - Jura toàn bộ khu vực Phong Nha - Kẻ Bàng biến thành chế độ lục địa, nâng lên tạo núi dạng khối tảng. Phía bắc khu vực nghiên cứu, từ sông Gianh đến sông Cả lại bị sụt võng tạo nên một bồn trầm tích - phun trào axit kiểu rift ven rìa. Còn lại từ sông Gianh (đứt gãy Rào Nậy) đến đèo Hải Vân trở thành một miền cung cấp vật liêụ cho các biển xung quanh.

- Trong giai đoạn Kreta, trong xu thế chuyển động nâng tạo núi kiểu khối tảng lại xuất hiện nhiều bồn trũng (các khối sụt) trước núi, ven rìa và nội lục dạng đẳng thước, bầu dục, bán liên thông với đại dương ở phía đông và cả phía tây Lào.

Trong khu vực nghiên cứu còn ghi nhận được hai bồn trầm tích Kreta thuộc hệ tầng Mụ Giạ (K mg) ở phía đông nam và phía tây khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng chồng gối bất chỉnh hợp trên khối đá vôi này. Thành phần phức hệ trầm tích từ dưới lên như sau : cuội kết, sạn kết, cát kết ít khoáng, đa khoáng hạt thô xen bột kết và sét kết bị phong hoá thành màu nâu đỏ, nâu tím dày khoảng 700m.

Trầm tích chứa hoá thạch hai mảnh vỏ (Bivalvia): Plicatounio sp., Trigonioides sp. tương tự hoá thạch ở Mường Pha Lan (Lào) có tuổi Kreta. Như vậy trầm tích hệ tầng Mụ Giạ được xem là trẻ nhất ở vùng lộ Phong Nha - Kẻ Bàng nếu không kể trầm tích Đệ Tứ.

1.6. Giai đoạn Kainozoi

1.6.1. Tiến hoá vỏ Trái đất

Giai đoạn Kainozoi là giai đoạn hoạt động kiến tạo mãnh liệt như một bước ngoặt trong lịch sử hình thành Biển Đông, tạo núi lục địa và các bồn trũng trầm tích giữa núi, trước núi, ven rìa (Pullapart) và trên thềm lục địa Việt Nam.

Những thành tạo Kainozoi một phần mang tính chất kế thừa song cơ bản là cuốn hút bình đồ địa chất cổ vào một cơ chế kiến tạo mới để có bức tranh địa hình - địa mạo hiện tại.

Các hệ thống đứt gãy mới bắt đầu hình thành cùng với các hệ thống đứt gãy cũ tái hoạt động đã chia cắt bình đồ kiến trúc cũ thành bình đồ kiến trúc Kainozoi và tiếp tục biến cải đến ngày nay.

Vỏ lục địa bị phá huỷ tạo ra các bồn trầm tích kiểu rift nội lục Đồng Hới, được lấp đầy bởi một phức hệ trầm tích Kainozoi (Neogen và Đệ tứ) có cấu trúc chu kỳ. Bên cạnh đó vùng nâng lên tạo núi cũng diễn ra theo các chu kỳ. Đó là hai hướng chuyển động ngược chiều như một qui luật tất yếu để cân bằng đẳng tĩnh của vỏ Trái đất.

Địa hình hiện nay của Quảng Bình là hệ quả của chuyển động kiến tạo Kainozoi do các quá trình địa mạo diễn ra trong suốt 65 triệu năm trở lại đây và được thể hiện qua sự phân bậc địa hình. Tại khu vực nghiên cứu có thể dễ dàng nhận thấy 5 bề mặt san bằng theo các độ cao khác nhau như sau :

- Bậc địa hình 1600 - 1400m là di tích của bề mặt san bằng cao nhất và cổ nhất . Chúng chỉ phát triển trên các trầm tích lục nguyên màu đỏ tuổi Kreta hệ tầng Mụ Giạ (K mg). Đây là bề mặt san bằng tuổi Paleogen đã được nghiên cứu và công nhận trên toàn Đông Dương, tương ứng với pha tách giãn Biển Đông đầu tiên và sụt lún tạo các bồn trũng Eocen - Oligocen.

- Bậc địa hình 1000 - 800m (ở phía tây) và 700-600m (ở phía đông) là bậc địa hình thứ hai, dấu hiệu san bằng chu kỳ nâng thứ hai trong Kainozoi. Bề mặt địa hình này được phát hiện nhờ các mảnh sót san bằng trên các đỉnh núi lục nguyên ven rìa khối đá vôi và bề mặt đỉnh của đá vôi. Tuổi của bề mặt này được xác định vào Miocen (từ 23 đến 5 triệu năm).

- Bề mặt 600-400m và 300-200m là sản phẩm san bằng của pha kiến tạo nâng trong Pliocen (từ 5 đến 1,6 triệu năm). Bề mặt này tương ứng với bề mặt san bàng Pliocen rất phổ biến đã được công nhận của nhiều tác giả ở Việt Nam . Tuy nhiên bề mặt này chỉ mới được phát hiện ở ven rìa khối đá vôi dưới dạng các núi đá vôi xen lục nguyên có đỉnh tương đối bằng và núi lục nguyên đỉnh tròn cũng như các clif cổ và các hang động cổ bị "treo" ở độ cao tương ứng, dấu hiệu mài mòn, rửa lũa của mực nước bề mặt cổ.

- Các bề mặt san bằng từ 100m trở xuống ở Việt Nam nói chung và vùng Phong Nha - Kẻ Bàng nói riêng đều xếp vào tuổi Đệ tứ (từ 1,6 triệu năm trở lại đây).

Đối sánh với các bậc thềm biển, các clif biển, các bậc thềm sông đã được nghiên cứu ở Việt Nam có thể phân các bậc san bằng và các thế hệ bậc thềm trong mối quan hệ với các chu kỳ gian băng trong Đệ tứ như sau :

- Từ 100-80m : ứng với gian băng Gun - Mindel, cách đây trên 800.000 năm (cuối Pleistocen sớm)

- Từ 80-60m : ứng với gian bằng Mindel - Riss, cách đây trên 300.000 năm (đầu Pleistocen giữa)

- Từ 40-25m và 25-15m: ứng với gian băng Riss - Wurm, cách đây trên 70.000 năm (đầu Pleistocen muộn)

- Từ 15-6m: ứng với biển tiến Flandrian, xảy ra từ 18.000 năm đến 4.000 năm trước đây.

Các mức độ cao của địa hình nói trên là dấu ấn hoạt động của mực nước biển dâng cao, sau đó được nâng tiếp lên do các pha kiến tạo xảy ra theo từng chu kỳ (nhịp) .