- 1 -

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trầm tích hệ tầng Cô Tô vùng quần đảo Cô Tô, miền Đông Bắc Việt
Nam đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu
về tuổi thành tạo, khối lượng và trật tự địa tầng của chúng. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất theo hướng định lượng chưa được
quan tâm nhiều và đồng bộ, nên việc làm sáng tỏ hơn về cấu tạo turbidit,
luận giải về nguồn cung cấp vật liệu trầm tích, điều kiện thành tạo và môi
trường địa động lực của chúng là một nhiệm vụ cấp thiết hiện nay.
Từ những vấn đề trình bày ở trên, NCS đã lựa chọn luận án nghiên
cứu với tiêu đề: “Đặc điểm thạch luận thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô
(O-Sct) và ý nghĩa địa động lực của chúng”
2. Mục tiêu của luận án
- Làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, cấu tạo, thành phần vật chất (thạch
học, khoáng vật, địa hóa) thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô.
- Xác định mối quan hệ giữa thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô với môi
trường địa động lực sinh thành của chúng.
3. Nhiệm vụ của luận án
- Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm địa chất, cấu tạo của turbidit qua
một số mặt cắt, xây dựng cột địa tầng thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô.
- Nghiên cứu chi tiết các đặc điểm về thành phần vật chất và cơ chế
thành tạo của thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô.
- Xác định nguồn gốc vật liệu trầm tích và môi trường địa động lực
thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô.
4. Phạm vi nghiên cứu
Vùng nghiên cứu thuộc diện tích đảo Cô Tô và Thanh Lân, quần đảo
Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh với toạ độ địa lý: 20056’00” ÷ 21015’00” vĩ độ Bắc
và 107
0

1
ct) có đầy đủ những đặc
điểm cấu tạo/vi cấu tạo điển hình cho mặt cắt turbidit tương ứng chu kỳ
Bouma (1962).
- Theo đặc trưng thạch địa hóa, thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-
S
1
ct) có nguồn cung cấp vật liệu trầm tích phát sinh từ các quá trình tạo núi
hoặc tạo núi tái sinh và được hình thành trong môi trường địa động lực “rìa
mảng hội tụ”
7. Cơ sở tài liệu của luận án
Tài liệu được sử dụng để xây dựng luận án chủ yếu do NCS trực tiếp
tham gia nghiên cứu trong đề án “Địa tầng các trầm tích Phanerozoi ở Đông
Bắc Bộ” và xử lý trên 200 kết quả mẫu thạch học lát mỏng, 30 mẫu thạch
học nguồn gốc, 31 mẫu hóa silicat, 20 mẫu nhiệt, 15 mẫu microsond, 19 mẫu
kích hoạt neutron, 19 mẫu huỳnh quang tia X tại 5 mặt cắt địa chất - trầm
tích ở đảo Cô Tô và đảo Thanh Lân trong đề tài KHCN “Nghiên cứu giá trị
khoa học và thực tiễn các thành tạo turbidit quần đảo Cô Tô, Quảng Ninh”
do NCS làm chủ nhiệm. Ngoài ra, NCS tham khảo các báo cáo Địa chất và
Khoáng sản ở các tỷ lệ khác nhau, các bài báo, công trình khoa học có liên
quan đến luận án được công bố tại hội nghị Quốc tế, các tạp chí chuyên
ngành, sách xuất bản của nhiều tác giả trong nước và thế giới.
Nội dung của luận án đã được NCS công bố trong 03 bài báo ở hội
nghị quốc tế, tạp chí chuyên ngành và 01 đề tài KHCN.
8. Kết cấu của luận án
Luận án có bố cục 5 chương không kể mở đầu và kết luận.
Chương I. Lịch sử nghiên cứu thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô
Chương II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thành tạo

nguồn gốc từ quá trình tạo núi tái sinh và được lắng đọng trong một bồn
trước cung [Nguyễn Xuân Khiển, 2000; Đặng Trần Huyên và nnk 2007]; Tổ
hợp thạch - kiến tạo kiểu “bồn tiền địa”, phản ánh quá trình tạo núi, bào mòn
diễn ra trong giai đoạn Ordovic muộn - Silur sớm ở đông bắc Bắc Bộ tương
tự ở đông nam Trung Quốc. Đó là các trầm tích molas, có cấu tạo nhịp
flysch, turbidit dòng quẩn sụt ngầm,… là sản phẩm của quá trình “tạo núi
nội lục Caledoni” [Trần Văn Trị và Vũ Khúc (đồng chủ biên), 2009].
Hệ tầng Cô Tô chia làm hai tập, mặt cắt chuẩn lần đầu tiên được chỉ
định tại đảo Thanh Lân [Tống Duy Thanh và Vũ Khúc, 2005].
Tóm lại, qua các công trình nghiên cứu nêu trên cho thấy, trầm tích hệ
tầng Cô Tô còn một số vấn đề chưa thống nhất, còn tồn tại sau:
Về thạch địa tầng đã được mô tả và phân chia, song chưa có sự nhất
quán khối lượng của hệ tầng.
Về tuổi thành tạo của chúng đã được xác định bằng hoá thạch Bút đá
(Graptolit) và quan hệ bất chỉnh hợp với các thành tạo trầm tích Devon (D
2
-
3
đs)
ở đảo Trần. Tuy nhiên, chưa thống nhất, chính xác tuổi ở phần thấp của hệ tầng.
Về bối cảnh kiến tạo - môi trường địa động lực sinh thành của hệ tầng
còn nhiều ý kiến, quan điểm khác nhau.
Vấn đề còn tồn tại, tiếp tục cần nghiên cứu đó là thành phần vật chất
định lượng (địa hóa nguyên tố chính, nguyên tố hiếm - vết) bằng các phương
pháp phân tích có độ chính xác cao (hóa silicat, nhiệt, rơnghen, huỳnh quang
tia X, kích hoạt neutoron…). Đặc biệt là kiểu cấu tạo trượt ngầm, các
tảng/hòn sét lớn, góc cạnh - gần nguồn cung cấp trong nhiều lớp cát kết
thuộc hệ tầng Cô Tô, đó thực chất là kiểu cấu tạo gì, kết quả của hoạt động
kiến tạo nào cũng như nguồn gốc vật liệu trầm tích và môi trường địa động
lực của chúng. Do vậy, việc nghiên cứu chi tiết cấu tạo/vi cấu tao, đặc điểm

Gần đây, một số nhà địa chất trong và ngoài nước [Dickinson, 1974;
Faure M et al,. 2009; Chavet J et al., 2010; Trần Văn Trị và Vũ Khúc,
2009; ] đã sử dụng khái niệm “tạo núi nội lục” để luận giải về nguồn gốc và
điều kiện thành tạo của trầm tích nói chung, thành tạo turbidit nói riêng tại
mỗi bồn trầm tích trong bối cảnh kiến tạo “hút chìm nội lục”.
II.2. Phương pháp nghiên cứu
II.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp và xử lý tài liệu
Các tài liệu thu thập được NCS tổng hợp, phân tích và luận giải trên
góc độ của địa chất - trầm tích, kiến tạo qua đó định hướng cho công tác thu
thập tài liệu ngoài trời, nâng cao chất lượng khoa học của luận án.
II.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài trời
Ngoài việc tuân thủ các quy định mô tả địa chất truyền thống, nội
- 5 -

dung chủ yếu của phương pháp là nghiên cứu khảo sát chi tiết các mặt cắt
địa chất - trầm tích trên khu vực nghiên cứu. Mặt cắt được bố trí vuông góc
hoặc gần vuông góc với phương của đá, nhằm quan sát đầy đủ thành phần
thạch học, cấu trúc, cấu tạo/vi cấu tạo, tính chất phân lớp, phân nhịp cũng
như đặc điểm biến đổi của chúng. Thu thập các loại mẫu phân tích, hoá
thạch (nếu có) và ảnh chụp minh hoạ.
II.2.3. Phương pháp nghiên cứu trong phòng
II.2.3.1. Nghiên cứu thành phần vật chất
a. Thành phần thạch học: được xác định chủ yếu dựa vào phân tích
dưới kính hiển vi phân cực. Theo đó những thông tin về thành phần, hàm
lượng của khoáng vật tạo đá, xi măng gắn kết, các khoáng vật phụ, mức độ
biến đổi sẽ được tập trung xác định và lượng hóa. Các đá trong vùng nghiên
cứu được phân nhóm dựa vào phân loại của Svetxôp (1958), được chia
thành: Đá trầm tích vụn cơ học, đá trầm tích vun núi và đá sét. Tên đá được
xác định theo kích thước hạt vụn (sơ đồ phân loại của Rukhin, 1962).
b. Thành phần hóa học: nhóm nguyên tố chính được NCS phân tích

thành phần hóa học nhóm nguyên tố chính: hàm lượng của thành phần nhóm
các nguyên tố chính được tính toán hiệu chỉnh dựa vào mối tương quan giữa
các hàm phân biệt và các tỷ số hàm lượng trước khi định vị chúng trên các
biểu đồ phân định các “bối cảnh kiến tạo”.
b. Phương pháp Bhatia M.R (1986) theo thành phần hóa học nhóm
nguyên tố hiếm, vết: hàm lượng của các nguyên tố hiếm và vết được tính
toán hiệu chỉnh dựa vào mối tương quan giữa các tỷ số hàm lượng và biểu
diễn chúng trên các biểu đồ phân định các “bối cảnh kiến tạo”.
Chương III. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ CẤU TẠO - VI CẤU TẠO
THÀNH TẠO TURBIDIT HỆ TẦNG CÔ TÔ
III.1. Đặc điểm địa chất
III.1.1. Đặc điểm thạch địa tầng
Kết quả nghiên cứu chi tiết các mặt cắt hệ tầng Cô Tô ở đảo Cô Tô và
Thanh Lân và tổng hợp tài liệu hệ tầng được phân định thành hai tập:
*Tập 1: Chủ yếu là đá cát kết đa khoáng hạt thô phân lớp mỏng, chứa
cuội- sạn kết hỗn tạp, thấu kính cuội-sạn kết với kích thước hạt cuội - sạn <
0,5 ÷ 2cm, độ mài tròn, chọn lọc kém. Nằm xen kẹp không đều với các lớp
trên là các lớp mỏng bột kết, sét kết, phiến sét màu xám đen chứa hóa thạch
Graptolit. Chuyển tiếp lên là cát kết đa khoáng hạt mịn-trung, bột kết, sét kết
màu xám, phân lớp song song mỏng. Trên cùng là các đá cát kết hạt mịn, bột
kết, sét kết màu xám tối, phân lớp song song thanh mỏng. Đá có cấu tạo
phân lớp không đều và cấu tạo dạng sọc dải song song mỏng rõ nét. Cấu tạo
dạng nhịp flysch với các lớp hạt thô chiếm ưu thế tuyệt đối. Phần giữa của
tập có xen các thấu kính dạng nêm hay thể tù là cát kết hạt thô, bột kết, sét
kết sọc dải. Tập dày 900 ÷ 950m.
*Tập 2: gồm các lớp cuội-sạn kết hỗn tạp, thành phần là cát kết, bột
kết ít cuội thạch anh kém tròn cạnh. Xi măng cơ sở là cát kết hạt trung đến
hạt thô. Chuyển dần lên là cát kết đa khoáng hạt thô không đều, đôi khi lẫn
sạn và các mảnh vụn đá phun trào axid. Đá có cấu tạo phân lớp dày tới rất
dày. Trên cùng là cát-bột kết, bột kết, sét kết, phân lớp mỏng. Cấu tạo dạng

tuổi bằng phương pháp đồng vị phóng xạ trên khoáng vật illit, glauconit
trong đá sét kết tại các nhịp flysch ở phần thấp địa tầng và trong thành phần
thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô.
III.1.2. Đặc điểm uốn nếp - đứt gãy
Các hoạt động kiến tạo ở khu vực nghiên cứu chủ yếu xảy ra trong và
sau quá trình tạo đá với các nếp uốn, đứt gãy. Nếp uốn có phương tây nam -
đông bắc, đây là một phần của phức nếp uốn hẹp, dạng tuyến và dốc đứng
được thành tạo trong một võng sụt sâu tương ứng kiểu sụt võng nội mảng
đông bắc Bắc Bộ. Hệ thống đứt gãy hoạt động mạnh mẽ, biên độ dịch chuyển
từ vài cm đến vài m, có những vị trí thay đổi cả phương vị góc dốc của đá.
III.2. Đặc điểm cấu tạo - vi cấu tạo
- Cấu tạo phân nhịp flysch: kiểu cấu tạo này rất phổ biến, phân bố ở
hầu khắp các đảo và ở nhiều mức địa tầng khác nhau trong vùng nghiên cứu.
Mỗi nhịp được bắt đầu từ các lớp đá trầm tích kiến trúc hạt thô (tương ứng
cấu tạo Ta, Tb), chuyển dần lên các đá có kiến trúc hạt mịn hơn (đặc trưng
cho cấu tạo Tb, Td) và cuối mỗi nhịp là các lớp mỏng đá bột kết, sét kết cấu
tạo phân dải (điển hình của dạng cấu tạo Td, Te) với sự xen kẹp của các lớp
mỏng sét-silic (Te) giàu oxit/hydroxit sắt màu nâu. Dạng cấu tạo này là dấu
hiệu minh chứng cho quá trình lắng đọng bình ổn trong môi trường xa bờ.
Trong vùng, nhịp trầm tích này được lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi kết
thúc mặt cắt địa tầng.
- Cấu tạo turbidit: Trong vùng nghiên cứu, ngoài dạng cấu tạo nêu
trên, còn đặc biệt có sự hiện diện khá điển hình của cấu tạo turbidit và cấu
tạo lộn xộn. Các kiểu cấu tạo đặc trưng này được hình thành do hậu quả của
các hoạt động địa động lực khu vực, có thể là hoạt động của các đứt gãy
chuyển dạng hoặc đứt gãy song song… Mặt khác, do hoạt động địa động lực
phức tạp đã tạo nên một môi trường lắng đọng hỗn độn, xáo trộn mạnh mẽ
các vật liệu trầm tích ở nhiều mức địa tầng khác nhau, có xu hướng tích tụ
trầm tích nông dần. Minh chứng, đó là cấu tạo dạng hình nêm có thành phần
- 8 -

(0 ÷ 10%) và mảnh đá (mảnh đá phun trào axit, mảnh đá granophyr, mảnh
cát kết, sét kết, mảnh silit-quarzit) chiếm từ 50 đến 60%. Kích thước mảnh
vụn (0,2 ÷ 1,5mm) dạng méo mó - góc cạnh, độ chọn lọc, mài tròn rất kém.
Nền/ximăng gắn kết có dạng lấp đầy-cơ sở, thành phần là cát kết đa khoáng.
2. Các đá cát kết và đá có độ hạt trung gian (cát-sạn kết, cát-bột kết):
Phân bố ở hầu hết các mặt cắt của đảo Thanh Lân và đảo Cô Tô, ở phần thấp
và giữa tập 1 của địa tầng. Thành phần hạt vụn rất đa dạng, bị biến đổi sét
hóa, sericit hóa và chlorit hóa mạnh. Nền gắn kết chủ yếu là khoáng vật sét.
- Cát kết thạch anh: Chiếm số lượng ít ở phía bắc đảo Thanh Lân và
phía bắc đảo Cô Tô. Tại các mặt cắt phía bắc đảo Thanh Lân hàm lượng
- 9 -

thành phần hạt vụn (70 ÷ 80%), ở đảo Cô Tô (50 ÷ 75%). Trong đó, mảnh
vụn thạch anh (50 ÷ 75%), felspat (3 ÷ 4%, cho đến 10%), mảnh đá (1 ÷ 5%)
và được gắn kết bởi xi măng dạng lấp đầy - tiếp xúc và lấp đầy - cơ sở.
- Cát kết kết đa khoáng: Có trong hầu hết các mặt cắt của vùng nghiên
cứu. Thành phần hạt vụn đa dạng (thạch anh, felspat, mảnh đá có thành
phần từ phun trào axit, granophyr, silit-quarzit, đến phiến sét-sericit, phiến
sericit-chlorit), có độ mài tròn, chọn lọc kém-trung bình. Hàm lượng hạt vụn
thường dao động trong khoảng rộng, tại đảo Cô Tô thành phần khoáng vật
tạo đá: thạch anh (25 ÷ 30%), felspat (10 ÷ 15%), mica (0,5 ÷ 3%), mảnh đá
(15 ÷ 30%) còn ở đảo Thanh Lân: thạch anh (40 ÷ 45%), felspat (20 ÷ 25%),
mica (1 ÷ 2%); mảnh đá (10 ÷ 25%). Nền gắn kết dạng lấp đầy - cơ sở.
3. Đá bột kết: có mặt ở hầu hết trong các mặt cắt, dưới dạng các lớp
song song mỏng hoặc xen kẹp trong các thành tạo khác của nhịp flysch. Đá
bị ép phân phiến mạnh, biến đổi sericit hóa với hàm lượng mảnh vụn nhỏ
(<45%), được gắn kết kiểu xi măng cơ sở. Ở đảo Cô Tô, thành phần thạch
anh (50 ÷ 65%) đối với đá bột kết; felspat (ít ÷ 7%), biotit (1 ÷ 2%). Tại đảo
Thanh Lân có thành phần đa khoáng hơn, vụn thạch anh (60 ÷ 65%), felspat
(5 ÷ 15%), biotit và muscovit (1 ÷ 4%) và các mảnh đá silic, ít mảnh đá phun

felspat kali, ít plagioclas thành phần trung tính - axit (19 ÷ 25%); mảnh vụn
đá ryolit, mảnh vụn đá sét-sericit, sét-silic, mảnh vụn đá granophyr bị biến
đổi (13 ÷ 15%), ít muscovit dạng tấm nhỏ kéo dài được gắn kết bởi nền/xi
măng dạng lấp đầy-tiếp xúc, thành phần là sét, sericit, vi vụn thạch anh-silic.
Khoáng vật phụ: zircon, kích thước nhỏ.
3. Cát kết tufit: xuất lộ ở đông nam đảo Cô Tô dưới dạng lớp phát
triển không liên tục hoặc dạng thấu kính trong các tập đá sét kết màu xám
sẫm, xám nâu với cấu tạo phân lớp không đều tại khoảng giữa của tập 1 và
tại đảo Thanh Lân là các lớp khá dày chứa khá nhiều tảng vụn/thấu kính
(cuội-sạn kết) kích thước và hình dạng rất khác nhau thuộc khoảng giữa tập
2. Đá có độ chọn lọc kém, độ mài tròn kém-trung bình. Thành phần hạt vụn
(80 ÷ 85%), gồm các hạt vụn thạch anh (40 ÷ 55%), felspat kali (18 ÷ 20%),
mảnh đá ryolit, bột kết, sét kết, sét-silic (10 ÷ 20%) và ít tấm nhỏ muscovit.
Khoáng vật phụ: turmalin, anatas dạng hạt nhỏ, turmalin và zircon.
Nền/ximăng có dạng lấp đầy - tiếp xúc (15 ÷ 20%), gồm tập hợp khoáng vật
sét, sericit, chlorit, vi vụn thạch anh, felspat và keo hydroxit sắt màu nâu.
4. Cát kết tufogen: phân bố ở khu vực phía tây nam đảo Thanh Lân,
tại khoảng giữa tập 1. Chúng xuất lộ dưới dạng lớp phát triển không liên tục
xen giữa các tập sét kết màu xám, xám nhạt, cấu tạo phân dải mỏng tướng
trầm tích sâu. Thành phần khoáng vật tạo đá (80 ÷ 85%), gồm thạch anh (40
÷ 45%), felspat (15 ÷ 20%) bị biến đổi ở những mức độ khác nhau bởi quá
trình pelit hóa, sericit hóa và các mảnh đá sét - silic, ryolit, silit, các tấm nhỏ
muscovit, vài hạt nhỏ zircon (20 ÷ 25%) được gắn kết bởi tập hợp khoáng
vật sét, sericit, các vi vụn thạch anh, tập hợp keo vô định hình hydroxit sắt ở
dạng lấp đầy-tiếp xúc.
5. Cát-bột kết tufogen: phân bố tại khu vực phía tây nam đảo Thanh
Lân, thuộc phần trung tâm mặt cắt (khoảng giữa địa tầng - tập 1), dưới dạng
lớp phát triển không liên tục (dày 0,8m ÷ 1m) xen giữa các tập sét kết màu
xám, xám nhạt, nâu nhạt với cấu tạo phân dải, phân lớp mỏng tướng biển
sâu. Thành phần khoáng vật tạo đá (80 ÷ 85%) gồm thạch anh (40 ÷ 45%);

thành phần tạo đá gồm các tập hợp sét - sericit, silic và hydroxit sắt tạo các
dải xen nhau không đều đặn, dày (0,4 ÷ 0,5mm).
4. Đá sét giàu vật chất hữu cơ: Thành phần khoáng vật gồm tập hợp
khoáng vật sét dạng vi vảy kéo dài (hydromica) cùng với một lượng nhỏ
sericit dạng vảy nhỏ (80 ÷ 85%), sắp xếp định hướng và tập hợp nhỏ vô định
hình vật chất hữu cơ màu đen xám phân bố không đồng đều (15% ÷ 20%.
Ngoài ra, trong thành phần của đá còn có ít các hạt vụn thạch anh với kích
thước từ 0,02 đến 0,03mm.
5. Đá sét sericit giàu bột thạch anh: Có thành phần khoáng vật chủ
yếu gồm các tập hợp vảy nhỏ/vi vảy sericit-sét-chlorit dạng kéo dài, sắp xếp
định hướng do bị ép và các hạt vụn thạch anh-silic. Ngoài ra, trong thành
phần của đá còn có mặt vật chất hữu cơ màu xám đen, vô định hình, phân bố
dưới dạng xâm tán không đều hoặc các tập hợp nhỏ, dưới dạng dải không
liên tục.
Như vậy, từ kết quả nghiên cứu thành phần thạch học - khoáng vật
cho thấy thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô chịu tác động mạnh mẽ bởi nhiều
pha hoạt động kiến tạo, gây đổ lở sườn lục địa và thềm lục địa, mang vật liệu
tha sinh tích tụ trong bồn trầm tích sâu, với một chế độ thủy thạch động lực
- 12 -

phức tạp. Ngoài các hoạt động thăng trầm thuỷ tĩnh ra, còn chịu ảnh hưởng
nhiều pha hoạt động kiến tạo khác nhau mang tính kịch phát, tạo nên bồn
trầm tích có xu thế nông dần, được lấp đầy các thành tạo trầm tích, trầm tích
nguồn núi lửa thành phần axit.
IV.2. Đặc điểm địa hóa
IV.2.1. Đặc điểm nhóm nguyên tố chính
Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố chính đá cát kết trong
thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô dao động trong khoảng tương đối lớn. Hàm
lượng SiO
2

2
O: 4.15 ÷ 16.39% và Na
2
O: 0 ÷ 0.18%.
Từ kết quả phân tích nhóm nguyên tố chính nêu trên cho thấy, các đá
cát kết, sét kết của thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) giàu các
nguyên tố Si, Al, K và Fe, đồng thời nghèo các nguyên tố Ti, Mg, Mn và Na,
chỉ thị cho môi trường trầm tích trên vỏ lục địa.
2.2. Đặc điểm nhóm nguyên hiếm và vết
Kết quả phân tích hàm lượng (ppm) nhóm nguyên tố hiếm/vết của các
đá sét kết trong thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô dao động trong khoảng
tương đối lớn: La: 27.6ppm ÷ 114.4ppm, trung bình 48.7ppm; Y: 19.8ppm ÷
58.4ppm, trung bình 39.1ppm; Th: 15ppm ÷ 25ppm, trung bình 20ppm; Zr:
82ppm ÷ 471ppm, trung bình 231ppm; Ti: 1412ppm ÷ 6298ppm, trung bình
4455ppm; Sc: 7.56ppm ÷ 17.3ppm, trung bình 14.2ppm; Co: 0.71ppm ÷
20.6ppm, trung bình 5.64ppm… Từ kết quả phân tích này nhận thấy thành
tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) có hàm lượng cao của các nguyên tố La,
Ce, K, U, Th chứng tỏ nguồn vật liệu trầm tích của các thành tạo turbidit
mang tính chất vỏ lục địa khá rõ rệt. Điều này, phù đặc tính địa hóa nhóm
nguyên tố chính nêu trên. Mặt khác, tỷ số Ce/La hầu hết có giá trị > 2 (17/19
mẫu phân tích), chỉ thị điều kiện nghèo oxy ở tướng trầm tích biển sâu (chỉ
tiêu địa hóa trầm tích). Điều đó, chứng tỏ các thành tạo đá sét kết của thành

đồ QmPK cho thấy thành phần đá cát kết giàu các hạt vụn thạch anh, các
mảnh đá trầm tích giàu thạch anh, mảnh đá magma axit v.v. (hình V.1d).
Từ kết quả phân tích thành phần thạch học nêu trên có thể nói rằng
các hạt vụn của các đá cát kết có nguồn gốc từ các đá trầm tích giàu thạch
anh, đá magma và ít hơn là đá biến chất (thể hiện tính đa nguồn của vật liệu
tha sinh), phù hợp với kết quả nghiên cứu đặc điểm thạch học khoáng vật đã
trình bày ở chương IV. Điều này sẽ tiếp tục được khẳng định rõ hơn bằng
biểu đồ hàm phân biệt 1 & 2 của Roser và Korsch (1988) theo kết quả phân
tích hóa silicat của đá cát kết sau đây.
b- Nguồn gốc của các thành phần vụn trong đá cát kết được xác định
theo tương quan giữa tổ hợp hạt vụn có quan hệ trực tiếp với nguồn cung cấp
thể hiện bằng vị trí của chúng trên biểu đồ tương quan giữa nguồn cung cấp
vật liệu dựa trên kết quả hàm lượng (%tr.l) nhóm nguyên tố chính của đá cát
kết trong thành phần turbidit, hệ tầng Cô Tô (bảng IV.3) do Roser và Korsch
đưa ra năm 1988 (hình V.2). Trên các biểu đồ này có thể phân định được các
trường tương quan thành phần về “nguồn cung cấp vật liệu trầm tích” làm cơ
sở cho việc luận giải kiểu bồn trên đó chúng được lắng đọng.
- 14 -

Trờn biu (hỡnh V.2) cỏc im biu din ri vo tt c cỏc trng,
t ngun vt liu t cỏc ỏ magma: mafic, trung tớnh, axit n ngun vt liu
t cỏc ỏ trm tớch giu thch anh. Kt qu ny cho thy, thnh phn ht vn
trong cỏc ỏ cỏt kt ca thnh to turbidit h tng Cụ Tụ (O
3
-S
1
ct) l a
ngun. iu ny, phự hp vi kt qu phõn tớch thch hc - khoỏng vt, biu
phõn chia ỏ cỏt kt theo thnh phn thch hc (Folk, Andrew, Lewis,
1970) ó trỡnh by chng IV v kt qu thach hc ngun gc (Dickinson

Nguồn từ qúa trình
tạo núi tái sinh
Nguồn từ các
cung magma
Qm
F
Lt

Hỡnh V.1b
Nguồn từ các
cung tạo núi
Nguồn từ quá trình
tạo núi do va chạm
Qp
Lv
Ls

Hỡnh V.1c
H-ớng tăng tỷ lệ thành
phần xâm nhập/phun trào
trong nguồn cung magma
H-ớng tăng tính bền
vững của vật liệu có
nguồn gốc từ các
khối lục địa
Qm
P
K

Hỡnh V.1d

-
1,5MgO + 0,616CaO + 0,509Na
2
O - 1,224K
2
O - 9,09;
Hàm phân biệt 2 = 0,445TiO
2
+ 0,07Al
2
O
3
- 0,25Fe
2
O
3(total)
-
1,142MgO + 0,438CaO + 1,4759Na
2
O + 1,42K
2
O - 6,861.
V.1.2. Nguồn gốc vật liệu tha sinh
Kết quả phân tích hóa silicat cho thấy hàm lượng K
2
O luôn vượt trội
hơn hẳn so với hàm lượng Na
2
O, hàm lượng Fe
2

V.2. Ý nghĩa địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô
Các thành tạo trầm tích thuộc hệ tầng Cô Tô nói riêng đã được nhiều
tác giả nghiên cứu và phân chia từ rất sớm. Song bối cảnh kiến tạo hay môi
- 16 -

trường địa động lực sinh thành các thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct)
cũng còn nhiều ý kiến và quan điểm khác nhau.
Những tài liệu nghiên cứu gần đây về thành phần vật chất, đặc điểm
địa hoá, đặc biệt là tuổi đồng vị các thành tạo magma Việt Nam của nhiều
tác giả trong và ngoài nước (Roger et al., 2000; Bùi Minh Tâm, 2008, Trần
Văn Trị và Vũ Khúc, 2009,…) cho thấy: Trong giai đoạn Paleozoi sớm hoạt
động địa chất ở miền đông bắc Việt Nam đã diễn ra trong môi trường địa
động lực “đai tạo núi nội lục” và có cùng lịch sử hoạt động với khối lục địa
Hoa Nam hay đông nam Trung Quốc.
Với đặc tính “Turbidit” là sản phẩm của quá trình lắng đọng nhanh,
đột ngột nhiều nguồn vật liệu trầm tích đổ lở, lộn xộn xuống sườn dốc tại rìa
lục địa trong môi trường biển sâu - biển khơi, theo kiến tạo mảng hiện đại thì
các thành tạo turbidit chủ yếu được sinh thành trong bối cảnh rìa mảng hội
tụ, điển hình nhất là các đới hút chìm (Subduction zones) nơi có một mảng
chúi xuống dưới một mảng liền kề, trong hai bối cảnh khác nhau. Trong bối
cảnh bồn trước cung các trầm tích đổ sập xuống máng nước sâu như trận lở
tuyết tạo nên các dòng turbidit. Các trầm tích tách bóc ra từ vỏ lục địa và vỏ
đại dương bị hút chìm hoặc rơi vào trong trầm tích hỗn độn, hay bị cuốn
chìm xuống dưới sâu vào dòng turbidit. Còn tại bối cảnh bồn sau cung các
trầm tích vụn lục nguyên nguồn núi lửa phun trào trên đáy đại dương hầu
như không chuyển động.

một mẫu thuộc bối cảnh “cung đảo lục địa” và không có mẫu thuộc “cung
đảo đại dương”.

Hình V.3. Biểu đồ phân định các bối cảnh kiến tạo theo
Roser và Korsch, 1988 cho thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô

Hình V.4. Biểu đồ tương quan hàm phân biệt các bối cảnh
kiến theo Bhatia, 1983 cho thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô
Hàm phân biệt I = -0,0447SiO
2
- 0,972TiO
2
+ 0,008Al
2
O
3
-
0,267Fe
2
O
3
+ 0,208FeO - 3,082MnO + 0,140MgO

+
0,195CaO + 0,719Na
2
O - 0,032K
2
O + 7,510 P
2
Hình V.5a
Hình V.5b
Hình V.5. Biểu đồ phân định các bối cảnh kiến tạo theo Bhatia, 1983 cho thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct)
(A) Cung đảo đại dương, (B) Cung đảo lục địa, (C) Rìa lục địa tích cực, (D) Rìa thụ động.
Như vậy, theo thành phần hóa học nhóm nguyên tố chính, thành tạo
turbidit, hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) được thành tạo trong môi trường địa động
lực “rìa mảng hội tụ”. Điều này hoàn toàn phù hợp với các biểu đồ phân định
nguồn cung cấp vật liệu trầm tích theo Dickinson (1979), Roser và Korsch
(1988) đã trình bày ở các phần trước.
V.2.1.2. Theo thành phần hóa học nhóm nguyên tố hiếm - vết
Bằng việc xây dựng nhiều biểu đồ phân định bối cảnh kiến tạo theo
Bhatia M.R, 1986 (hình V.6a, V.6b, V.6c và V.6d) dựa trên 19 kết quả phân
tích hàm lượng (ppm) nhóm nguyên tố hiếm, vết và các tỷ số hàm lượng, có
thể phân định được các trường về “bối cảnh kiến tạo” làm cơ sở luận giải
môi trường địa động lực của chúng.
Trên biểu đồ định bối cảnh kiến tạo theo hàm lượng các nguyên tố
hiếm/vết của các đá sét kết, hệ tầng Cô Tô áp phương pháp Bhatia M.R
(1986) thì có tới 75% số điểm biểu diễn mẫu rơi vào trường “rìa lục địa tích
cực” và “rìa thụ động”, khoảng 20% số mẫu nằm vào trường “cung đảo lục
địa”, không có mẫu nào rơi vào trường “cung đảo đại dương” (hình V.6a);

hiếm/vết với việc sử dụng các biểu đồ phân định bối cảnh kiến tạo (Roser và
- 20 -

Korsch, 1988; Bhatia M.R, 1983, 1986) thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô
(O
3
-S
1
ct) được sinh thành trong bối cảnh kiến tạo - môi trường địa động lực
“rìa lục mảng hội tụ”. Điều này hoàn toàn phù hợp với những kết quả nghiên
cứu về cấu tạo/vi cấu tạo và nguồn cung cấp vật liệu trầm tích đã trình bày ở
các phần trước.
V.2.2. Môi trường địa động lực thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô
theo đặc điểm địa chất - cấu trúc miền Đông Bắc Bắc Bộ
1- Tạo núi Paleozoi sớm ở miền Đông Nam Trung Quốc được luận
giải theo nhiều cách khác nhau. Một số tác giả nghiêng về quan điểm tạo đai
va chạm, còn đa phần cho rằng đó là sản phẩm của quá trình “tạo núi nội
lục”. Nhận định này dựa trên những chứng cứ là sự vắng mặt của ophiolit,
magma cung đảo, phức hệ hút chìm và biến chất áp lực cao, đặc trưng cho
các đới va chạm mảng. Ngược lại, biến dạng bóc tách dẻo, biến chất nhiệt độ
cao, áp suất trung bình - thấp và nóng chảy vỏ (migmatit và granitoid) lại nổi
trội đặc trưng cho “tạo núi nội lục” được kiểm soát bởi quá trình hút chìm
dưới phần bắc của phần nam khối Cathaysia (hình V.7).
Gần đây, Michel Faure và nnk (2009) đã đưa ra mô hình tiến hóa địa
động lực Paleozoi sớm miền Đông Nam Trung Quốc như sau:
a- Trong Neoproterozoi, khoảng 850÷ 800tr.n, rift Hoa Nam (Nanhua)
đã xuất hiện. Sự kiện này đã xảy ra sau khi kết thúc quá trình tạo núi Giang
Nam (Jiangnan) gắn kết các khối Dương tử (Yangtze) và Cathaysia. Phần
trung tâm của rift có độ sâu lớn đủ để tạo nên tầng trầm tích silic nằm trên
dung nham kiềm cầu gối. Đặc trưng địa hóa của các đá núi lửa kiềm hoàn

-S
1
ct) đã trình bày ở trên.
2- Tài liệu nghiên cứu địa chất - cấu trúc miền Đông Bắc Bắc Bộ hiện
nay cho thấy, trong những thành tạo địa chất tuổi Paleozoi sớm không có
mặt những tổ hợp thạch kiến tạo đặc trưng cho môi trường địa động lực - bối
cảnh kiến tạo “tạo núi đồng va chạm lục địa - lục địa” ( syn - collision) như:
ophiolit, basalt kiểu dãy núi giữa đại dương (MORB), magma cung núi lửa
(VA), các đá biến chất áp lực cao (HPM)…; song lại phổ biến các thành tạo
biến chất nhiệt độ cao, áp lực trung bình - thấp, tổ hợp migmatit-granitoid
tương ứng với sự kiến “tạo núi nội lục” [39]. Thành tạo granit-migmatit,
gneiss dạng batholith, granit hai mica dạng phorphyr với các ban tinh felspat
kali dạng mắt, dạng oval phân bố dọc cấu trúc dạng vòm, được xếp vào phức
hệ Sông Chảy có tuổi đồng vị U - Pb trong khoảng 465 ÷ 402tr.n (Roger et
al., 2000, 2001; Yan et al., 2006 trong Bùi Minh Tâm và nnk, 2008), thuộc
kiểu S-granit nguồn gốc vỏ lục địa, được xem như là sản phẩm của quá trình
“tạo núi nội lục”.
Ngoài ra, các biến dạng “Caledoni” vào khoảng Ordovic giữa - muộn
(465 ÷ 445tr.n) được coi là minh chứng quan trọng cho sự kiện tạo núi nội
lục ở Đông Nam Trung Quốc [33, 39], cũng quan sát thấy ở miền Đông Bắc
Bắc Bộ. Đó là các trầm tích biển nông tuổi Ordovic giữa - muộn của tổ hợp
thạch kiến tạo thềm lục địa thụ động nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích
Cambri ở đông Việt Bắc [Hutchison, 1989]; các trầm tích Devon không biến
chất nằm bất chỉnh hợp trên các đá trầm tích biến chất thấp Ordovic muộn -
Silua sớm của hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) ở đảo Trần.
Dựa trên những tài liệu nghiên cứu địa chất - cấu trúc và phân định

ct) - Tấn Mài (O
3
-S
1
tm). Giai đoạn này tương ứng với môi trường địa
động lực “hút chìm nội lục” (intracontinental subduction) hoàn toàn khác
biệt với bối cảnh kiến tạo “hút chìm đại dương” (oceanic subduction).
- Trong giai đoạn Silua - Devon sớm (S - D
1
), hoạt động kiến tạo được
tiếp nối bằng quá trình nóng chảy sâu (anatexis) và sự định vị sau kiến tạo
của granit giàu nhôm, cao kali nguồn gốc nóng chảy vỏ lục địa, có tuổi thành
tạo chủ yếu trong khoảng 445 ÷ 422tr.n tạo nên vòm biến chất Sông Chảy, là
sản phẩm của sự kiện “tạo núi nội lục” (intracontinental orogeny), theo
Faure và nnk (2009) sự sắp xếp của các xâm nhập granitoit miền Nam Trung
Quốc (trong đó có khối sông Chảy), theo hướng Bắc - Nam tương ứng với
đứt gãy sâu thuận lợi cho quá trình nóng chảy.
Như vậy, tiến trình hoạt động kiến tạo Paleozoi sớm miền Đông Bắc
Việt Nam bao gồm các giai đoạn chủ yếu sau:
+ Giai đoạn Cambri - Ordovic sớm: rift nội lục.
+ Giai đoạn Ordovic giữa - Silua sớm: hút chìm nội lục (tạo turbidit
hệ tầng Cô Tô).
+ Giai đoạn Silur - Devon sớm: tạo núi nội lục.
Theo mô hình trên, thành tạo turbidit hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) được
hình thành trong đới hút chìm nội lục diễn ra trong giai đoạn Ordovic giữa -
Silua sớm.

ct) được cấu thành bởi các dạng
đá: cuội kết, sỏi-sạn kết, cát-sạn kết tufit, cát kết đa khoáng hạt thô chứa
cuội-sạn kết hỗn tạp, thấu kính cuội-sạn kết, cát kết, cát kết tuf, cát kết tufit,
cát kết tufogen, cát-bột kết tufogen, bột kết, bột kết tufogen, sét-bột kết, sét
kết và các lớp mỏng đá phiến sét màu xám sẫm đến xám đen có chứa hóa
thạch Bút đá (Graptolit)… gồm 2 tập.
+ Tập 1 chủ yếu các đá cát kết đa khoáng hạt thô chứa cuội, sạn kết
hỗn tạp, thấu kính cuội-sạn kết phân lớp không đều, chuyển dần lên là các
thành tạo hạt mịn dạng sọc dải rõ rệt. Đá có tính chất luân phiên theo chu kỳ,
thể hiện cấu tạo dạng nhịp flysch với các lớp hạt thô chiếm ưu thế tuyệt đối.
+ Tập 2 là các lớp cuội-sạn kết hỗn tạp, cát kết đa khoáng lẫn cuội-sỏi,
cát kết đa khoáng hạt thô phân lớp rất không đều với sự thay đổi tướng đá
đột ngột không theo quy luật, chuyển dần lên là cát kết đa khoáng hạt thô
không đều, cát-bột kết, bột kết, sét kết phân lớp mỏng đến dạng sọc dải rõ
nét. Cấu tạo nhịp flysch lớn, có xu thế giảm dần độ hạt trầm tích theo chiều
lên của địa tầng.
2- Thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) có cấu tạo phân nhịp
dạng flysch với mỗi nhịp được bắt đầu từ các lớp đá trầm tích hạt thô (chủ
yếu là cát-sạn kết, đôi nơi có cuội) chuyển dần lên các đá hạt mịn hơn (cát-
bột kết, bột kết, bột-sét kết) và cuối cùng là các lớp mỏng đá sét, sét-silic.
Trong các mặt cắt có sự hiện diện cấu tạo turbidit (cấu tạo rối) khá
điển hình. Từ đó cho thấy, các thành tạo trầm tích ở khu vực nghiên cứu có
đầy đủ các dạng cấu tạo (Ta, Tb, Tc, Td, Te) tương ứng với mặt cắt đầy đủ
của turbidit theo dãy chu kỳ Bouma A.H (1962), được lắng đọng rất nhanh,
đột ngột và được vận chuyển vật liệu theo nhiều hướng khác nhau trong
cùng không gian, thời gian.

tầng Cô Tô (O
3
-S
1
ct) được sinh thành trong môi trường địa động lực “ rìa lục
địa tích cực” và có thể liên quan với sự kiện “hút chìm nội mảng” xẩy ra
trong giai đoạn Ocđovic muộn - Silua sớm (O
3
-S
1
) ở miền Đông bắc Bắc bộ
Việt Nam, tiếp cận với mô hình “tiến hóa địa động Paleozoi sớm miền Đông
nam Trung Quốc” (Faure M., 2009).
2. Những tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu
1- Tướng đá cổ địa lý và tiến trình phát triển của bồn trầm tích.
2- Nguồn gốc vật liệu trầm tích và hướng vận chuyển của chúng.
3- Sự tồn tại của turbidit trong quần đảo Cô Tô và các vùng kế cận.
4- Môi trường địa động lực - bối cảnh kiến tạo sinh thành turbidit hệ
tầng Cô Tô hiện còn nhiều ý kiến khác nhau. Điều đó, một mặt liên quan với
mô hình kiến tạo khu vực Đông bắc Bắc Bộ Việt Nam đang trên đường hoàn
thiện, mặt khác nghiên cứu địa động lực nói chung và trầm tích luận nói
riêng còn nhiều hạn chế. Vấn đề này cần được tiếp tục nghiên cứu trong các
công trình khoa học tiếp sau.
5- Để chính xác khoảng tuổi thành tạo trầm tích hệ tầng Cô Tô hơn,
cần phải xác định tuổi bằng các phương pháp xác định tuổi đồng vị phóng xạ
trên khoáng vật illit, glauconit có trong các đá sét trong cấu tạo turbidit hệ
tầng Cô Tô.