Nghiên cứU ĐỊa tầng và trầm tích của cáT ĐỎ khu vực phan thiết và ĐÁnh giá tiềm năng khoáng sản liên quan

II.2. TƯỚNG TRÂM TÍCH

II.2.1. Tướng trầm tích

Các chu kỳ trầm tích được phân chia theo tướng và thạch học, dựa vào tổ hợp cộng sinh tướng bậc thấp (chu kỳ bậc I). Chu kỳ bậc cao (Chu kỳ bậc II) là sự lặp lại của một tập hợp các chu kỳ bậc thấp (Chu kỳ bậc I), tương ứng với các giai đoạn phát triển địa chất do 2 yếu tố cơ bản khống chế đó là chuyển động tân kiến tạo và sự dao động mực nước đại dương. Các trầm tích hệ tầng Phan Thiết được hình thành trong chu kỳ bậc II với 4 chu kỳ bậc I gồm nhiều thời kỳ thành tạo trầm tích. Trên cơ sở phương pháp phân tích tướng – chu kỳ, hệ phương pháp thạch động lực – định hướng (nghiên cứu thạch học, khoáng vật vụn, địa hóa môi trường...) có thể khái quát bức tranh tiến hóa cùng bồn trầm tích vùng nghiên cứu theo các thời kỳ sau:

- Thời kỳ thành tạo các trầm tích Pleistocen sớm

- Thời kỳ thành tạo các trầm tích Pleistocen giữa

- Thời kỳ thành tạo các trầm tích Pleistocen muộn

- Thời kỳ thành tạo các trầm tích Pleistocen muộn – Holocen

Những tham số trầm tích quan trọng được chọn làm tiêu chuẩn để đánh giá là:

- Md (Kích thước trung bình hạt vụn – mm): Không chỉ biểu thị tính chất của quá trình phong hóa vật lý mà còn biểu thị cường độ thủy động lực của quá trình vận chuyển và lắng đọng trầm tích. Vì vậy, Md là dấu hiệu về tính chất phân dị cơ học.

- Di (Số đỉnh đường cong phân bố độ hạt): Đường cong phân bố độ hạt của trầm tích thường tuân theo luật phân bố chuẩn hoặc chuẩn logarit, chúng có thể thay đổi từ 1 đỉnh (môi trường thủy động lực đơn giản, đồng nhất) đến 2 đến 3 hoặc 4 đỉnh ( môi trường thủy động lực phức tạp và thay đổi, xáo trộn)

- Ro (độ mài tròn) đặc trưng cho quãng đường vận chuyển và động lực môi trường trầm tích, thời gian lưu lại trong bể trầm tích.

- Sf (Độ cầu) biểu thị tính chất kết tinh của khoáng vật nguyên thủy; nói cách khách thông số này biểu thị nguồn gốc của mỗi loại hạt vụn

Tỷ lệ phần trăm hạt vụn biểu thị tính triệt để của quá trình phong hóa, được phản ánh bằng chỉ số thuần thục (Matturity) của Petijohn F.J., 1957, độ trưởng thành của trầm tích (Mt) của Trần Nghi (1991), hệ số nhận dạng môi trường (Re) của Nguyễn Văn Vượng (1991)

Phân chia trường hợp thạch học theo giản đồ phân loại trầm tích theo các hợp phần (tỷ lệ phần trăm các cấp hạt sạn-sỏi, cát và tổng bột-sét) của Folk R.L., 1954.

Ngoài ra còn sử dụng tỷ lệ Fe₂O₃/FeO và màu sắc của các loại cát, mức độ bảo tồn của felspat vụn, sự xuất hiện của các tầng phong hóa loang lổ trong trầm tích và các vỏ phóng hóa hóa học, mối quan hệ giữa chu kỳ trầm tích và sự dao động của mực nước đại dương, cổ sinh, các phân chia tướng địa hóa.... Tất cả các tham số, dấu hiệu này dùng để biện luận mối quan hệ giữa cổ địa lý nói chung và cổ khí hậu nói riêng với đặc điểm trầm tích tương ứng.

Các thông số về thành phần vật chất của trầm tích hệ tầng Phan Thiết: Md=0,175mm; Sa=89,4%; Mu=10,6%; Q=81,89%, Fs=1,67%, L=0,06%, tỷ số Al₂O₃/Na₂O rất lớn; Dị thường có dạng 2 đỉnh – chế độ thủy động lực phức tạp. Các thông số trầm tích cho thấy trầm tích thuộc loại các thạch anh, hình thành trong môi trường biển, kiểu tướng đê cát nối đảo. Các di tích tảo nước mặn đặc trưng cho đới biển ven bờ là Coscinodiscaceae, Cyclorella, Stylorum, Thalassiosira, Kozlovii; hệ số cation trao đổi Kt=1,8 ÷3,32 cũng xác nhận kết luận này. Thành phần khoáng vật trong trầm tích của hệ tầng Phan Thiết gồm kaolinit (5÷20%), hydromica (5÷15%), goethit - hematit (5÷10%) và gibsit (0÷10%); tỷ số Fe₂O₃/FeO=1,438/0,124, felspat hầu hết bị bán phong hóa cho thấy phong hóa hóa học chiếm ưu thế só với phong hóa vật lý. Các phân tích tướng địa hóa cho thấy môi trường trầm tích thuộc tướng kiềm oxy hóa (pH=8,82÷9,18 Eh=113÷119mV).

Các thành tạo vũng vịnh ven bờ phát triển phía trong các đê cát, thành phần thạch học gồm: Gr=3,04%, Sa=76,45%, Mu=20,51%, Q=62,36%, Fs=4,71%, L=1,06%. Sự phân dị trong không gian của các thành tạo này khá rõ ràng, các trầm tích thuộc kiểu tướng ven rìa chủ yếu là hạt thô, nhiều mảnh đá, còn các trầm tích kiểu tướng vũng vịnh mịn hơn, hàm lượng bột – sét tăng lên.

Cổ địa lý của thời kỳ này là xuất hiện các đợt biển tiến, địa hình đáy biển thoải, cung bờ lõm vuông góc với các hướng giớ chính, biển Đông có năng lượng sóng mạnh và thường xuyên có sóng bão, nguồn vật liệu cát dồi dào được tích lũy trong các pha biển thoái trước thời kỳ này, các khối núi sót ngoài biển tạo thành các đảo. Các yếu tố này là điều kiện cần và đủ để tạo hệ thống đê cát – lagoon ven bờ. Trong các pha biển tiến, cát được chuyển tải theo phương thức áp sát đáy biển từ thềm lục địa vào bờ theo sóng – triều để tạo nên những đê cát khổng lồ gối vào các đảo sót (chính là những gờ nâng kiến tạo có vai trò như là các bẫy chắn cát). Các đê cát phát triển theo cả chiều rộng và chiều cao. Khoảng giữa các đê cát vừa hình thành và rìa chân các dãy núi hình thành các lagoon nông (bể dày trầm tích không lớn), các lagoon này liên thông với nhau bằng các lạch triều.

II.2.2. Màu sắc của trầm tích

- Ngưng nghỉ giữa các pha biển tiến

- Địa hình cổ dạng gò đồi thoải

- Nước ngầm và nước mặt

- Cổ khí hậu khô nóng xen mưa nhiệt đới

Cả 4 nguyên nhân này đã góp phần tạo ra màu vàng và đỏ của cát ở hệ tầng Phan Thiết như sau:

+ Biển thoái xẩy ra vào các thời kỳ băng hà và cũng tương ứng với các pha nâng kiến tạo trên phần đất liền. Chúng tôi cho rằng trong vùng trầm tích cát Phan Thiết hầu như không có các thực thể trầm tích biển thoái. Trong thời gian này chỉ xảy ra xâm thực bóc mòn và phong hóa các đê cát vừa được thành tạo trong pha biển tiến trước đó. Nghĩa là các đê cát vừa bị chia cắt xâm thực, xói mòn giảm độ cao vừa tạo nên một vỏ phong hóa thấm đọng suốt trong quá trình chúng chưa bị ngập biển trở lại.

+ Chúng ta có thể hình dung địa hình của miền đê cát trong pha kiến tạo nâng, lúc biển rút và biển tiến trở lại như là một kiểu đồi thấp yên ngựa ở vùng trung du, thích hợp cho cơ chế phong hóa thấm đọng. Địa hình cát đỏ hiện nay ở Sông Lũy, Tuy Phong, sân bay Phan Thiết... là kết quả của quá trình nâng kiến tạo mạnh mẽ trong Đệ tứ và đã tạo ra các độ cao phân bậc có quy luật tương ứng với thềm mài mòn tích tụ ở thượng nguồn sông Mao, Gia Le và Mương Mán (hình III.1, III.2). Dựa vào độ cao và tuổi tuyệt đối cát đỏ chúng tôi tính được tốc độ nâng kiến tạo theo công thức sau:

Trong đó: H là độ cao bậc thềm thực (đã hiệu chỉnh);

h là độ cao tuyệt đối hiện tại

T là thời gian thành tạo

h_o là độ cao mực nước biển dâng.

Kết quả cho thấy tốc độ nâng trung bình trong Đệ Tứ ở Phan Thiết là 1,2mm/năm [12].

Theo quy luật là địa hình cát đỏ càng cao thì tuổi càng cổ và ngược lại. Tuy nhiên cần lưu ý để phân biệt địa hình của đê cát biển và địa hình của các đụn cát do gió để không nhầm lẫn độ cao và xác định tuổi của cát. Ví dụ trên thềm 100m ở Sông Lũy xuất hiện nhiều đụn cát 120-150m. Những thể trầm tích biển gió này được thành tạo trẻ hơn và không xác định được tuổi chính xác.

+ Nước ngầm và nước mặt là nguyên nhân trực tiếp tạo nên màu vàng và màu đỏ của cát. Trong khi địa hình đang thấp, gương nước ngầm dao động lên xuống có chu kỳ. Khi nước dâng mùa mưa các hạt keo sắt Fe(OH)₂ hòa tan mạnh không màu được mang đến môi trường cát có chế độ khử. Mùa khô mực nước ngầm hạ thấp, môi trường cát thông thoáng, chế độ oxy hóa thống trị Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃.nH₂O, vỏ sắt này được bồi đắp thêm sau mỗi mùa mưa và dần dần sự luân phiên oxy hóa khử đã chuyển Fe²⁺ ở trạng thái dễ hòa tan không màu thành Fe³⁺ không tan màu vàng hoặc nâu đỏ. Nước mặt đóng vai trò quan trọng thứ hai đối với việc mang nguồn Fe²⁺ đến. Ở vùng địa hình thấp vào mùa mưa địa hình bị ngập lụt, lúc đó nước mặt và nước ngầm liên thông với nhau. Còn vùng địa hình cát đã nâng cao nước mặt là các dòng chảy tạm thời có vai trò vận chuyển Fe²⁺ đến làm thấm ướt các tầng nước mặt, đến mùa khô Fe²⁺→ Fe³⁺ tương tự như ở đới nước ngầm.

+ Cổ khí hậu là yếu tố phong hóa hóa học quan trọng song cổ khí hậu khô – nóng xen mưa nhiệt đới của đặc thù Phan Thiết là nguyên nhân trực tiếp độc nhất vô nhị ở Việt Nam để tạo màu đỏ của cát thạch anh. Mùa hè ở vùng Phan Thiết cát bị đốt nóng dữ đội, lượng nước trong cát và nước trong keo sắt (Fe₂O₃.nH₂O) thấm đọng trong cấp hạt sét (<0,01 mm) và keo sắt bọc ngoài các hạt thạch anh bị bốc hơi triệt để nhưng không được hoàn bù do không khí rất khô không mang đặc tính nhiệt đới ẩm mà là nhiệt đới khô. Đó là bí quyết để limonit – màu vàng (Fe₂O₃.nH₂O) biến thành hematit (Fe₂O₃) màu đỏ rượu vang tồn tại dưới dạng đất và dạng sợi ẩn tinh (bảng II.1). Đến đây chúng ta dễ dàng thừa nhận với nhau rằng màu nguyên thủy của cát tuổi Pleistocen Phan Thiết là màu trắng tuân thủ nguyên lý địa chất cơ bản và màu đỏ lại gắn liền với các giai đoạn phong hóa và đó là những màu thứ sinh.