Tài liệu địa chất - Đới trượt - Khái niệm, đặc điểm hình thái và bản chất pot - Pdf 18

Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 299, 3-4/2107, tr.31-41
ĐỚI TRƯỢT: KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI
VÀ BẢN CHẤT
TRẦN THANH HẢI
Bộ môn Địa chất, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội
Tóm tắt: Thuật ngữ đới trượt
1
(shear zone) được dùng để mô tả các cấu tạo
địa chất là các mặt hoặc đới dạng tấm có ranh giới song song nhau tồn tại
trong vỏ Trái đất, dọc theo đó tập trung các biến dạng trượt, làm cho đá ở
hai bên cánh của chúng dịch chuyển tương đối theo phương ngược nhau và
song song với ranh giới của đới trượt. đới trượt được thành tạo trong nhiều
môi truờng biến dạng khác nhau và có thể được phân thành 3 loại chủ yếu.
đới trượt dòn (hay thường được gọi là đứt gãy) là những cấu tạo phát triển ở
phần trên cùng của vỏ Trái đất, trong môi trường biến dạng dòn, không biến
chất hoặc biến chất yếu; đới trượt dòn-dẻo nằm ở bên dưới các đới trượt dòn,
nơi nhiệt độ và áp suất tăng cao hơn, trong đó sự dập vỡ hoặc dịch chuyển
làm mất đi tính liên tục của các thân đá trải qua chế độ biến dạng dẻo một
phần; đới trượt dẻo xảy ra trong phần sâu của vỏ Trái đất, nơi nhiệt độ và áp
suất tăng cao, trong đó đá bị biến dạng liên tục dạng chảy dẻo. Mỗi loại đới
trượt được đặc trưng bởi một tổ hợp đá, cấu tạo và các đặc điểm động học có
thể nhận dạng được ở các tỷ lệ quan sát khác nhau. Độ sâu của đới chuyển
tiếp giữa trạng thái biến dạng dòn với dòn-dẻo và giữa dòn-dẻo và dẻo thay
đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý khác nhau của môi trường biến dạng,
vào thành phần, đặc tính cơ lý của đá và sự có mặt của các cấu tạo có trước
trong thân đá.
I. GIỚI THIỆU
Trong thực tế, sự biến dạng của đá
thường không có sự phân bố đồng nhất. Một
trong những yếu tố phổ biến nhất của sự
biến dạng không đồng nhất (heterogeneous)

31
1
Thuật ngữ “đới trượt” sử dụng trong bài báo này bao hàm cả nghĩa “đới cắt trượt” vẫn
được sử dụng trong Tạp chí Địa chất hiện nay (Tác giả).
dạng trượt nằm giữa các thân đá bị biến dạng
kém hơn [18-21].
Các nhà địa chất cũng đã nhận ra vai trò
quan trọng của các đới trượt do chúng là một
bộ phận khăng khít của các yếu tố cấu trúc
cơ bản của vỏ Trái đất ở mọi quy mô, từ đới
tiếp xúc giữa các rìa mảng tới các ranh giới
của các địa khối ngoại lai trong các đai tạo
núi. Chúng có chiều dày từ vài cm tới hàng
km, sâu hàng chục km và kéo dài tới hàng
trăm km hoặc hơn trên mặt đất. Ngoài ra,
các kết quả nghiên cứu về sinh khoáng cho
đến nay cũng đã khẳng định vai trò đặc biệt
của các đới trượt đối với sự lưu chuyển dung
dịch và tích tụ khoáng sản: rất nhiều tụ
khoáng liên quan tới sự hình thành hoặc
được khống chế bởi các đới trượt, đặc biệt là
các đới trượt hình thành ở chế độ biến dạng
dòn dẻo [4, 5, 11].
Như vậy, việc xác định sự tồn tại của các
đới trượt, hình thái, bản chất và lịch sử phát
triển của chúng có ý nghĩa đặc biệt quan
trọng, không những trong việc luận giải cấu
trúc địa chất và khôi phục lại lịch sử biến
dạng khu vực, mà còn là cơ sở để xác lập
các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm và dự báo

được hiểu theo định nghĩa nêu trong các văn
liệu chuyên khảo tiêu chuẩn được xuất bản
gần đây như của Ramsay and Huber [21],
Marshak and Mitra [14], Barker [1], Hanmer
and Passchier [7], và Passchier and Trouw
[18] để mô tả một dạng cấu tạo địa chất cơ
bản của vỏ Trái đất. Theo những văn liệu
này thì đới trượt được hiểu là một cấu tạo
dạng tấm hình thành do sự biến dạng phát
triển trong vỏ Trái đất ở những độ sâu khác
nhau. Chế độ biến dạng ưu thế tạo nên các
đới này là biến dạng trượt (shear strain), làm
cho đá ở hai bên cánh của đới bị dịch chuyển
tương đối với nhau theo 2 chiều ngược nhau
theo phương song song với ranh giới của đới
(Hình 1). Nhìn chung, các đới trượt thường
là những đới tương đối hẹp, có ranh giới gần
song song với nhau, nằm giữa các thân đá bị
biến dạng kém hơn và có cấu trúc bên trong
không đồng nhất. Các đới hoặc mặt trượt
không liên tục có thể kết nối với nhau tạo ra
các đới biến dạng cao vây quanh các khối đá
có mức độ biến dạng thấp hơn. Mặc dù biến
dạng kiểu trượt thuần tuý (pure shear; biến
dạng không xoay) có thể đóng vai trò quan
trọng trong đới trượt nhưng cơ chế biến dạng
chủ đạo trong các đới trượt là kiểu trượt
thường (simple shear): tức là yếu tố trượt và
sự dịch chuyển song song với ranh giới của
đới trượt đóng vai trò chủ đạo.

và hình thái khác nhau, thể hiện bởi sự tồn
tại các cấu tạo điển hình và các tổ hợp đá
hoặc khoáng vật đặc trưng [6, 18, 20, 23].
Các sản phẩm cơ bản được thành tạo trong
các đới trượt dưới các điều kiện khác nhau
được tóm tắt ở Hình 2.
Đặc điểm hình thái của các cấu tạo trong
đới trượt, hình thái của các hệ thống đới
trượt, và sản phẩm biến dạng của chúng
thường có biểu hiện giống nhau ở bất kỳ khu
vực nào của vỏ Trái Đất có điều kiện biến
dạng tương tự. Ở tất cả các quy mô, đặc
điểm dễ nhận thấy nhất là các đới kế tiếp
nhau có trình độ biến dạng rất cao phân chia
các đới dạng thoi hoặc thấu kính có mức độ
biến dạng thấp hơn nhiều [2]. Dựa trên việc
nghiên cứu một cách có hệ thống cấu tạo đặc
trưng và các sản phẩm có mặt trong các đới
trượt, hiện nay các quy luật về sự hình thành
của các đới trượt, các yếu tố động lực liên
quan tới chúng, các sản phẩm điển hình cũng
như các dấu hiệu xác định bản chất và
hướng dịch chuyển của đới trượt đã được
thiết lập. Do giới hạn của bài báo mà các đặc
điểm cụ thể về tất cả các yếu tố nêu trên
không cho phép tác giả trình bày sâu ở đây,
người đọc có thể tham khảo các văn liệu của
Sibson [23], Berthé et al. [3], Ramsay and
Huber [20], Barker [1], Hanmer and
Passchier [7], Passchier and Trouw (2096)

Các đới trượt dòn thường xuất hiện ở
phần trên cùng của vỏ Trái Đất ở độ sâu
thường nhỏ hơn 10 km (Hình 1), nơi mà
nhiệt độ và áp suất thạch tĩnh tương đối nhỏ.
Trong môi trường biến chất thấp hoặc không
đáng kể, sự biến dạng của đá chủ yếu diễn ra
dưới hình thức dập vỡ dòn (Ảnh 1A) ở nhiều
33
quy mô khác nhau. Đây là đới biến dạng
không ổn định, trượt dính sinh chấn [22, 25],
trong đó sự dịch chuyển diễn ra dọc theo các
mặt đứt gãy hoặc dập vỡ không liên tục
(Ảnh 1A) với tốc độ biến dạng địa chấn tới
vài milimét hoặc mét trên giây, xen kẽ là các
giai đoạn ngưng nghỉ dài với sự tích luỹ ứng
suất chậm chạp. Điều kiện biến dạng thường
ở gần mặt đất trong điều kiện không biến
chất hoặc biến chất ở mức độ rất thấp.
Hình 1. Sơ đồ mô phỏng sự phân bố các đới biến dạng trượt và các sản phẩm
của chúng trong vỏ Trái đất. (A) Sự phân bố của đới trượt ở các độ sâu khác nhau, lấy
ví dụ trong vùng vỏ Trái đất bị ép nén, trong đó (1) đới trượt dòn (đứt gãy), (2) đới
trượt dòn-dẻo và (3) đới trượt dẻo. (B) Các sản phẩm cơ bản đi cùng với các đới trượt
trong A. Các đới trượt nghiêng (thuận hoặc nghịch) thường có hình thái và sự phân bố
các sản phẩm tương tự ở các độ sâu khác nhau. (C) Đặc điểm cấu tạo bên trong của
các đới trượt ở các chế độ biến dạng khác nhau trong Hình A: (1) đới trượt dòn thường
có sự phát triển của các cấu tạo mặt gồm mặt trượt kiểu Riedel (các mặt R
1
, R
2
) và mặt

2.2. Đới trượt dòn-dẻo (brittle-ductile
shear zone)
Những đới trượt trong đó có xảy ra sự
dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính liên
tục của các thân đá bị biến dạng dẻo một
phần được gọi là đới trượt dòn-dẻo (Ảnh
1B). Sự không liên tục này có thể là các đới
khe nứt riêng rẽ dọc theo đó sự dịch chuyển
xảy ra, hoặc có thể là một dãy của các khe
nứt dạng cánh gà (en-echelon) do căng giãn
(tension gashes). Đới truợt dòn-dẻo thường
phát triển trong đá ở những độ sâu nhất định
trong vỏ Trái đất, bên dưới các đới trượt
dòn, nơi nhiệt độ biến dạng của đá có thể lên
tới hơn 300
O
C và tương ứng với độ sâu tới
15 km tuỳ thuộc loại đá và các yếu tố hoá-lý
khác [21] (Hình 1, 2).
Hình 2. Bảng thống kê các sản phẩm trong đới trượt. (A) Bảng phân loại các sản phẩm thành
tạo trong đới trượt, lấy ví dụ đi qua thân đá giàu thạch anh và felspat (granit); (B) Đồ thị 3
trục độ hạt - mức độ biến chất - thành phần thạch học dùng để phân loại các “đá đứt gãy”
35
hay sản phẩm biến dạng trong đới trượt; (c) Biểu đồ thể hiện các trường sản phẩm trong đá
sét vôi cho thấy sự mở rộng của các trường mylonit và siêu mylonit so với các trường tương
ứng ở hình (A) đối với đá granit (mô phỏng theo [14, 23]).
Ảnh 1. Một số ví dụ về đặc điểm hình thái và sản phẩm của các loại đới trượt khác
nhau: (A) Một đới trượt dòn (ở vùng Huổi Sấy, Điện Biên) bao gồm một hệ thống nhiều
mặt trượt cắt qua, làm mất đi tính liên tục và dịch chuyển đá ở hai bên cánh của chúng;
(B) Đới biến dạng dòn-dẻo trong các đá trầm tích của hệ tầng Phú Ngữ vùng Na Rì,

bởi quá trình nghiền nát mạnh mẽ các vật
liệu [29] với sự tăng cao của nhiệt độ có thể
vượt quá 1000
O
C trong những đới dày
khoảng vài mm. Đá giả tachylit thường
không đi cùng các mạch thạch anh, nhưng
lại tương đối phổ biến trong các đá có độ lỗ
hổng thấp như gabro, gneis hoặc
amphibolit Các đá trầm tích có độ rỗng cao
thường chứa nhiều dung dịch hơn và làm
giảm đáng kể ứng suất nén (normal stress)
lên các mặt bị cọ sát và do đó không tạo ra
lượng nhiệt ma sát cần thiết để tạo ra sự
nóng chảy cục bộ để hình thành giả tachylit
[17].
2.3. Đới trượt dẻo (ductile shear zone)
Đây là loại đới trượt trong đó sự biến
dạng là liên tục và cường độ biến dạng trượt
biến đổi một cách có hệ thống khi đi qua
chiều rộng của đới. Những kết quả quan
trọng trong nghiên cứu đới trượt gần đây dẫn
tới sự thừa nhận cơ chế biến dạng dẻo trong
sự thành tạo các đới trượt ở những độ sâu
lớn trong vỏ Trái đất [20], khác với những
quan niệm ra đời sớm hơn chỉ chú trọng tới
việc phân tích các khe nứt (và do đó chỉ chú
ý khía cạnh dòn của đới trượt). Biến dạng
trong các đới này là biến dạng dẻo chứ
không phải là các dập vỡ dạng dòn. Các đới

theo phương song song với trục X của
elipsoiđ biến dạng. Các cấu tạo mặt bên
ngoài đới tập trung biến dạng cao nhất có thể
bị lôi cuốn vào trong đới trượt để tạo thành
các cấu tạo mới (xem [20, 21]; Hình 1C).
Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng cao trong quá
trình biến dạng hoặc sau khi biến dạng diễn
ra, các sản phẩm mylonit mới được thành
tạo có thể bị tái kết tinh. Ngược lại, nhiệt độ
giảm xuống trong quá trình biến dạng có thể
dẫn tới sự hình thành các sản phẩm có độ hạt
nhỏ hơn và không bị biến dạng. Ngoài ra, sự
biến dạng dẻo còn là sự mềm hoá biến dạng
(strain softening), liên quan tới sự suy yếu
của vật chất do hậu quả của sự giảm độ hạt
trong quá trình biến dạng (mylonit hoá), sự
thay đổi các pha khoáng vật, sự phát triển
không đẳng hướng của các cấu tạo mặt và sự
tập trung của dung dịch.
Mặc dù có nhiều thông số hoá-lý tác
động tới cơ chế biến dạng trong đới trượt
dẻo, song về cơ bản các đới trượt trong điều
kiện biến dạng và biến chất cao thường có
các đặc điểm chung là có quy mô lớn và lộ
ra thành các đới có kích thước lớn trên bề
mặt Trái Đất.
2.4. Sự chuyển tiếp biến dạng dòn-dẻo
Sự chuyển tiếp giữa đới có chế độ bán
dòn (hay dòn-dẻo) và đới chế độ dòn sinh
chấn nói trên thường rất rõ nét [22, 25]

chất và mức độ ứng suất tại chỗ đủ để làm
chúng tạo ra các dòng chảy dẻo, từ đó lan
dần vào trong phần đá vây quanh có độ hạt
thô hơn và dẫn tới sự chảy dẻo trong những
đới rộng hơn [17].
Với cùng một trường ứng suất nhất định
thì trong các điều kiện biến chất ở mức độ
trung bình các đới trượt thường có kích
thước nhỏ hơn và có ranh giới với đá vây
quanh rõ ràng hơn so với các đới trượt dẻo ở
chế độ biến chất cao. Sự chảy trong các đới
trượt này có thể là đồng nhất ở quy mô lớn
và có sự gắn kết chặt chẽ tương tự như đối
với đới trượt biến chất cao, nhưng có thể
không đồng nhất ở quy mô nhỏ. Một số
khoáng vật như thạch anh thường bị biến
dạng tinh thể dẻo trong khi đó một số
khoáng vật khác như felspat và horblenđ
thường bị biến dạng chủ yếu dưới dạng vi
khe nứt (microfracturing) (xem [17]). Chế
độ biến dạng này do đó được gọi là chế độ
bán dòn (semi-brittle [9, 22]) hay gần dẻo
(quasiplastic [23]). Trong các đá có thành
phần đa khoáng thường xuất hiện một sự
chuyển tiếp rõ ràng giữa một bên là biến
dạng tinh thể dẻo và một bên là biến dạng
gần dẻo. Các sản phẩm mylonit phát triển
trong chế độ dòn-dẻo có một cấu trúc đặc
trưng gồm có 2 bộ phận chính là các ban vụn
tinh (porphyroclast) và nền, trong đó phần

thành tạo thường dễ tái hoạt động bởi các
pha kiến tạo muộn hơn. Do đó, một đới trượt
có thể có một lịch sử bao gồm nhiều giai
đoạn hoạt động khác nhau, trong đó các vật
chất có thể chuyển từ dạng này sang dạng
khác và được vận chuyển lên trên hoặc
xuống sâu trong vỏ Trái đất. Hậu quả là các
38
đá trong các đới trượt chứa những bằng
chứng của một hoặc nhiều giai đoạn phát
triển mang tính chồng lấn (overprinting). Vì
vậy, nhiều đới trượt lớn trong các vùng biến
chất cao thường chứa các bằng chứng của
một lịch sử phát triển lâu dài và lặp lại. Nếu
vùng nghiên cứu bị nâng cao và bào mòn
sau khi sự biến dạng dẻo diễn ra, thì hậu quả
là các cấu tạo liên quan tới biến dạng dòn
(giả tachylit hoặc đá cà nát) sẽ cắt qua các
cấu tạo biến dạng dẻo (mylonit) trong cùng
một đới trượt [30].
Trong thực tế, rất nhiều đới cà nát và các
mạch giả tachylit được tìm thấy bên trong
hoặc lân cận với các đới mylonit bị biến
dạng cao hoặc trung bình, với hướng dịch
chuyển tương tự của các đới trượt cổ hơn.
Sự có mặt của chúng được giải thích là liên
quan tới các giai đoạn biến dạng muộn trong
hoặc sau quá trình nâng cao của vỏ Trái đất
làm cho các đá bị biến dạng cao ở dưới sâu
được đẩy lên các mức nông hơn. Trừ những

và có thể quan sát được trên vết lộ hoặc dưới
kính hiển vi.
2) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của
đới trượt, bao gồm các đới trượt và tổ hợp
các các yếu tố cấu trúc hình thái và động học
liên quan đến chúng tạo thành một đới trượt
riêng rẽ có thể quan sát được bằng mắt
thường, từ cỡ vết lộ tới quy mô khu vực.
3) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của
các đới trượt, bao gồm sự tồn tại của một tổ
hợp các đới trượt riêng rẽ có mối liên hệ với
nhau (nối tiếp hoặc cắt nhau), tạo thành một
hệ thống có thể quan sát hoặc nhận dạng
được trên các quy mô chi tiết hoặc khu vực.
IV. KẾT LUẬN
Đới trượt là thuật ngữ mô tả các cấu trúc
cơ bản của vỏ Trái đất, dọc theo đó biến
dạng truợt đóng vai trò chủ đạo và làm cho
các khối đá ở hai bên cánh của chúng dịch
chuyển tương đối với nhau theo hai chiều
ngược nhau. Đới trượt bao hàm cả các đứt
gãy theo quan niệm truyền thống trước đây.
Đới trượt có mặt ở nhiều độ sâu khác
nhau của vỏ Trái đất. Hình thái của chúng,
các biểu hiện thực địa cũng như các sản
phẩm biến dạng trong các đới này phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố hoá lý khác nhau. Dựa
vào đặc tính biến dạng, các cấu tạo và các
sản phẩm hình thành trong đới trượt, có thể
chia chúng thành các loại chính, gồm đới

J. Metamorphic Geol., 3: 109-118.
3. Berthé D., Choukroune P. and
Jegouzo P., 1979. Orthogneiss, mylonite
and non-coaxial deformation of granites:
The example of the South Armorican Shear
Zone. J. of Structural Geology 1: 31-42.
4. Bursnall J. T. (Editor), 1989.
Mineralization and Shear Zones. Geol.
Assoc. Canada, Short course Notes, vol. 6.
5. Grove D. I, Goldfarb R. J., Robert
F., Hart C. J. R, 2003. Gold deposits in
metamorphic belts: Overview of current
understanding, outstanding problems, future
research, and exploration significance.
Economic Geol., 95: 1-29.
6. Hanmer S. and Connelly J. N., 1986.
Mechanical role of the syntectonic Laloche
Batholith in the Great Slave Lake Shear
Zone, District of Mackenzie. N.W.T.
Current Research, Part B, Geol. Surv.
Canada, Paper 86-1B: 811-827.
7. Hanmer S. and Passchier C., 1991.
Shear-sense indicators: A review. Geol.
Surv. Can. Paper 90-17.
8. Hobbs B. E., Means W. D.,
Williams P. F., 1976. An Outline of
Structural Geology. John Wiley & Sons.
9. Hobbs B.E., Ord A. and Teyssier,
1986. Earthquakes in the ductile regimes?
Pure Appl. Geophys., 125: 309-336.

Nội.
40
20. Ramsay J. G., 1980. Shear zone
geometry: A review. J. Struc. Geol., 2: 83-
89.
21. Ramsay J. G. and Huber M., 1987.
The Techniques of Modern Structural
Geology. Volume 2: Folds and Fractures.
Academic Press, London.
22. Scholz C. H., 1988. The brittle-
plastic transition and the depth of seismic
faulting. Geol. Rundschau, 77: 320-330.
23. Sibson R. H., 1977. Fault rocks and
fault mechanisms. J. Geol. Soc., London,
133: 201-223.
24. Sibson R. H., 1980. Transient
discontinuities in ductile shear zones. J.
Struc. Geol., 2: 165-171.
25. Sibson R. H., 1982. Fault zone
models heat flow and the depth distribution
of earthquakes in the continental crust of the
United States. Seismol. Soc. Am. Bull., 72:
151-163.
26. Sibson R. H., 1983. Continental
fault structure and the shallow earthquake
source. J. Geol. Soc., London, 140: 741-769.
27. Simpson C., 1986. Determination of
movement sense in mylonites. J. Geol. Ed.,
34: 256-271.
28. Vũ Khúc, 2005. Từ điển Địa chất


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status