Vài nét về điều kiện thành tạo

Các trầm tích lục nguyên - phun trào của hệ tầng có đặc điểm sau:

- Các trầm tích lục nguyên hạt thô (cát kết, sạn kết)... có thành phần hạt vụn đa dạng, vật liệu núi lửa chiếm tỷ lệ khá cao. Trong bột kết màu xám lục, đôi nơi gặp hoá thạch Chân rìu biển: Costatoria pahangensis.

- Trên biểu đồ phân loại nguồn gốc của hạt vụn theo thành phần khoáng vật (Dickinson và nnk., 1979, 1983) các đá cát kết có nguồn gốc tạo núi và theo kết quả phân tích đặc điểm thạch luận, các điều kiện địa chất, địa động lực thì các đá phun trào được phân bố trong trường đai tạo núi và vòng cung núi lửa, theo Goffvin Ritman. Các đá phun trào ryolit, ryodacit có thành phần SiO₂: 69,42-74,26%, Na₂O/K₂O: 0,17-0,75, thuộc loạt kiềm vôi (CA). Tỷ lệ đồng vị Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ = 0,708 (>0,706) đặc trưng magma nguồn vỏ.

Khoáng hoá liên quan đến các thành tạo của hệ tầng tuy chưa được nghiên cứu đầy đủ, song đã thấy biểu hiện của khoáng hoá thạch anh sulfur vàng trong các đới biến đổi nhiệt dịch.

Trong nhóm tờ, hệ tầng Đồng Đỏ lộ với một diện tích rất nhỏ, ở những chỏm đồi thấp vùng Minh Cầm, lấp đầy trong trũng dạng địa hào rìa đứt gãy Rào Nậy. Mặt cắt lộ rất xấu và không liên tục, có thành phần chủ yếu là bột kết, sét kết xen ít lớp cát kết; đá phong hoá có màu nâu, vàng nhạt, phân lớp mỏng, có thế nằm dốc đứng 20-30⁰  70-90⁰. Trong lớp bột kết (MH.5242) chứa Estherites cf. kawazakii, bề dày 250m.

Do đá bị phong hoá mạnh, mềm bở, cho nên việc thu thập, phân tích các dạng mẫu khá hạn chế.

Sự có mặt dạng hoá thạch Estherites cf. kawazakii thuộc lớp Chân lá; theo GS-TS. Vũ Khúc, nó thường gặp trong tầng chứa than Nori - Reti. Do đó, các trầm tích trên được xếp vào hệ tầng Đồng Đỏ, tuổi Nori - Reti.

Hệ Jura - thống hạ, trung

Kết quả đo vẽ nhóm tờ Minh Hoá xác nhận trật tự mặt cắt khá rõ được bắt đầu từ lớp cuội kết vôi cơ sở phủ không chỉnh hợp góc trên các trầm tích Paleozoi chuyển lên là sự xen kẽ các lớp trầm tích lục nguyên, lục nguyên-carbonat (đá vôi vi hạt, đá vôi có cấu tạo trứng cá) màu xám lục, xám xanh, xám đen và trên cùng là các lớp lục nguyên có vôi màu tím, chứa Chân rìu nước ngọt và chúng lại bị phủ không chỉnh hợp địa tầng bởi lớp cuội kết vôi có màu nâu đỏ, có biểu hiện chứa đồng thuộc hệ tầng Mụ Gịa (J₃-K₁ mg). Đáng lưu ý, các đá của hệ tầng có thế nằm thoải, ngang (5-10⁰) và sự có mặt của các lớp đá vôi (lớp đánh dấu) để thể hiện cấu trúc. Diện lộ của hệ tầng chủ yếu ở phía Tây đứt gãy Đường 12A và phân bố ở độ cao từ 100-700m.

Mặt cắt đặc trưng của hệ tầng được theo dõi tốt dọc theo các suối chảy ra Rào Cái ở khu vực Bãi Dinh, tờ Bãi Dinh + Minh Hoá. Mặt cắt chung của hệ tầng gồm 3 hệ lớp:

- Hệ lớp 1: Cuội kết vôi, cát kết đa khoáng, bột kết và ít lớp mỏng cát kết, đá vôi. Dày 50-100m.

- Hệ lớp 2: bột kết đa khoáng, cát kết, bột kết, sét vôi, đá vôi trứng cá, đá vôi kết hạch. Dày 195-200m.

- Hệ lớp 3: Chủ yếu là bột kết, bột kết chứa vôi, cát kết ít khoáng đến đa khoáng màu tím nâu đỏ, chứa Chân rìu nước ngọt. Dày 155m.

Bề dày chung của hệ tầng 400-450m.

Trong đó, đáng lưu ý là các mặt cắt theo suối nhánh khe Nước Rụng (MH.2369-2372/1), Pa Choang, MH.2257-2260...) lộ khá đầy đủ hoặc một phần hệ tầng, có đặc điểm thạch học và hoá thạch đặc trưng.

Các mặt cắt ở khu vực Bãi Dinh mô tả sau đây được xem là các mặt cắt đặc trưng của hệ tầng Bãi Dinh.

Mặt cắt theo suối nhánh khe Nước Rụng, phía Tây bản Bãi Dinh, gồm 3 hệ lớp:

- Hệ lớp 1: Lộ không đầy đủ (không gặp lớp cuội kết cơ sở), gồm bột kết ít khoáng màu xám lục, đá vôi chứa sét. Dày 50-100m.

- Hệ lớp 2: Bột kết ít khoáng, cát bột kết màu xám, nâu đen xen ít cát kết ít khoáng, cát kết đa khoáng hạt nhỏ, sét kết màu đen chứa vi bào tử Monoletes sp., Triletes sp., Aletes sp., Trên cùng là lớp sét vôi chứa bột. Đá có màu xám lục. Dày 195m.

- Hệ lớp 3: Bột kết đa khoáng hạt không đều, cát bột kết đa khoáng, bột kết ít khoáng. Đá màu tím nhạt, nâu đỏ, phân lớp trung bình đến dày. Trong bột kết chứa phong phú Vi bào tử: Protoquercus sp., Laevigatosporites sp., Lycopodium subrotundum; Davallia aspera; Coniopteris aff. divaricata; Bennettites medius Klukisporites lunatus (MH.2360). Dày 155m.

Bề dày của hệ tầng theo mặt cắt: 400-450m.

Mặt cắt Cao Ai, phía Tây bản Bãi Dinh, gồm 3 hệ lớp:

- Hệ lớp 1: (chỉ gặp phần trên) Bột kết ít khoáng hạt nhỏ, bột kết (giàu vôi) màu nâu đỏ. Dày 50-100m.

- Hệ lớp 2: Dưới là bột kết, cát kết, cát bột kết vôi, bột kết vôi, cát bột kết ít khoáng, cát kết xen ít đá phiến sét-silic chuyển lên là bột kết, sét bột kết, ít cát kết ít khoáng hạt vừa, sét bột kết vôi, đá vôi ẩn tinh, đá vôi kết hạch dạng trứng cá, màu xám, xám lục, xám đen đến nâu đỏ. Dày 200m.

- Hệ lớp 3: Bột kết ít khoáng, cát bột kết, bột kết vôi, màu tím nhạt nâu đỏ. Dày 150m.

Bề dày chung của hệ tầng là 400-450m.

Theo mặt cắt Bãi Dinh lộ hệ lớp 3 của hệ tầng, có đặc điểm tương tự các mặt cắt trên và trong các lớp bột kết chứa Chân rìu nước ngọt: Nakamuranaia sp., Peregrinoconcha sp., (MH.1569).

Theo mặt cắt Pa Choang ở phía Bắc bản Bãi Dinh, chỉ quan sát được phần thấp hệ tầng (hệ lớp 1), được bắt đầu là lớp cuội kết vôi cơ sở của hệ tầng phủ không chỉnh hợp có góc trên các trầm tích lục nguyên hệ tầng Mục Bài (MH.2257). Cuội có thành phần chủ yếu là đá vôi, ít silic, thạch anh, độ mài tròn chọn lựa kém, sắp xếp lộn xộn, kích thước  = 0,5-2cm; xi măng là cát sạn kết vôi... Trong cuội vôi chứa Fusulinida thuộc hệ tầng Bắc Sơn. Tương tự cuội kết vôi này, tuy chưa gặp gốc song gặp lăn ở khu vực đồn biên phòng Cha Lo (MH.6829), ở dọc ranh giới với đá vôi hệ tầng Bắc Sơn thuộc phần phía Tây Bắc của khối đá vôi Kẻ Bàng.

- Cát kết đa khoáng (MH.1561, 1582, 2345...) kiến trúc cát với kiểu xi măng tiếp xúc lấp đầy, cấu tạo khối hoặc định hướng yếu. Hạt vụn 85-97%: thạch anh: 35-85%, plagioclas: 1-47%, felspat kali: 0-7%, mảnh phun trào: 1-3,5%, mảnh quarsit: 1-6%, mảnh silic: 1-7%, mảnh đá phiến: 1-3%, mảnh calcit: 1-3%. Xi măng 3-15%: sét, sericit, chlorit, silic, calcit.

- Cát bột kết đa khoáng (MH. 1555, 2364, 6831...): cả hai loại đá này có kiến trúc, cấu tạo khá giống nhau rất khó phân biệt. Hạt vụn chiếm 70-85% gồm: thạch anh: 28-66%; plagioclas: 25-27,5%, felspat kali (microclin): 0-1%, calcit: 3-10%, mảnh quarsit: 0-1%, mảnh silic, đá phiến, biotit: 1-5%. Xi măng chiếm 15-30% gồm: silic: 0-2%, calcit: 3-25%, sét, sericit, chlorit: 5 -10%.

- Bột kết đa khoáng: kiến trúc bột với kiểu xi măng lấp đầy, cơ sở, cấu tạo khối hoặc định hướng. Hạt vụn chiếm 35-78% gồm: thạch anh: 14-39%, plagioclas: 14-25%, felspat kali: 0-1%, biotit: 1-2%, mảnh đá, silic: 1-2%. Xi măng chiếm 22-65% gồm: sét, sericit, chlorit: 20-60%, calcit: 1-15%, silic: 1-5%.

- Đá vôi ẩn tinh vi hạt: kiến trúc ẩn tinh vi hạt, cấu tạo khối nền, thành phần chủ yếu calcit: 96-98%. Ngoài ra, còn có đá vôi hỗn hợp khác: đá vôi sét, đá vôi chứa bột, đá vôi sét chứa bột.

- Sét kết (MH.2370/1) kiến trúc sét biến, cấu tạo định hướng. Thành phần gồm: sét, sericit, chlorit: 95-97%, thạch anh, plagioclas: 3-5%.

- Các hạt vụn của đá lục nguyên có thành phần chủ yếu đa khoáng, độ mài tròn và chọn lựa kém. Trên biểu đồ phân loại của Rukhin L.B., 1956, cát kết của hệ tầng chủ yếu thuộc các trường cát kết thạch anh felspat, cát kết thạch anh arko.

- Các đá cát kết và carbonat của hệ tầng khá giàu khoáng vật phụ (turmalin, apatit, zircon... và quặng) so với trầm tích Devon.

- Mặt cắt xen đá vôi, vôi sét, trong đó có lớp đá vôi trứng cá, kết hạch.

- Các đá có thế nằm thoải, đôi nơi gần như nằm ngang (5-10⁰) thành phần và bề dày khá ổn định theo đường phương và phân bố ổn định theo mức độ cao từ 100-170m.

Đặc điểm thạch địa hoá:

Kết quả phân tích cát kết (6 mẫu hoá và 6 mẫu hấp thụ nguyên tử) cho thấy:

Các đá cát kết hệ tầng có các ôxyt SiO₂ tương đối thấp 75,2%, còn Al₂O₃, Fe₂O₃, P₂O₅, MgO, MnO, CaO,  Na₂O + K₂O khá cao, tỷ số K₂O/Na₂O < 1. Hàm lượng nhóm nguyên tố tạo quặng (Cu, Pb, Zn, Ni, Cr) cao hơn so với cát kết Devon, trong đó 3 nguyên tố Cu, Pb, Zn có giá trị cao hơn hẳn.

Như vậy, theo đặc điểm thạch địa hoá các đá cát kết hệ tầng Bãi Dinh hoàn toàn khác biệt với cát kết Paleozoi. Trong đó có một số ôxyt có tính trội như cát kết hệ tầng Đồng Trầu và Mụ Giạ.

Do đặc điểm các đá của hệ tầng có thành phần khoáng vật phụ (chứa xạ) và quặng đa dạng, nên cát kết và đá vôi của hệ tầng có đặc trưng giá trị tham số xạ rất cao so với các đá tương ứng của Paleozoi. Đặc trưng tham số trung bình của hệ tầng là: mật độ  (g/cm³): 2,2-2,81, TB: 2,64; cường độ phóng xạ (n.10^-4% U_tđ): 5-50, TB: 31,88.

Trong hệ tầng phát hiện các nhóm hoá thạch sau:

- Vi bào tử (MH.2360, 2378) gồm các dạng Protoquercus sp., Laevigatsporites sp., Lycopodium subrotundum; Davallia aspera; Coniopteris aff. divaricata; Bennetites medius; Klukisporites lunatus,... Dicksonia sp., Podozamites sp... Đây là các dạng bào tử phấn cổ tuổi Jura - Creta (chủ yếu là Jura). Trong đó, Coniopteris thường phân bố trong các trầm tích Jura sớm - giữa ở nhiều nơi trong các hệ tầng ANgo (Tây Huế), Bàn Cờ (Thọ Lâm), Nậm Pô (Điện Biên), Hà Cối (Quảng Ninh). Đáng lưu ý, trong hệ lớp 2 của hệ tầng có lớp sét kết màu đen chứa phong phú bào tử phấn cổ (tuổi Devon) bị ép dẹt và than hoá (MH.2370/1) như Monoletes sp., Triletes sp., Aletes sp., chứng tỏ tập hợp vi bào tử này được tái trầm tích trong Jura; các dạng này có mặt trong hệ tầng Mục Bài (MH.6040/1).

- Chân rìu (MH.1569) gồm 2 dạng: Nakamuranaia sp., Peregrinoconcha sp., là các đại biểu Chân rìu nước ngọt, chủ yếu có mặt trong Jura.

Các dẫn liệu trên là cơ sở để xếp tuổi của hệ tầng vào Jura sớm - giữa (J_1-2).