1

MỤC LỤC
Trang
Danh mục các hình vẽ và đồ thị…………………………………..…….…..3
Danh mục các ảnh…………………………………………………...........…5
Danh mục các bảng………………………………………………….........…6
Mở đầu………………………………………………………..…………...…8
Chương 1. Tổng quan khu vực nghiên cứu………………………..…...…12
1.1. Khái quát về vị trí, đặc điểm địa lý tự nhiên – kinh tế nhân văn khu vực
nghiên cứu……………………………………………………………...……12
1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất…………………….…………………....….12
1.2.1. Giai đoạn trước năm 1954 …………………….…………………..….13
1.2.2. Giai đoạn sau năm 1954 ………………………….……….……....….13
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu…………………………………16
2.1. Các phương pháp thực địa…………………………………………...….16
2.1.1. Khảo sát thu thập số liệu địa chất……….……………...….…….…....16
2.1.2. Thu thập mẫu…………………………………………………….....…16
2.2. Các phương pháp nghiên cứu trong phòng……………………………..16
2.2.1. Phương pháp gia cơng và phân tích mẫu…………………..……...….16
2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu trong phòng………………....………...….17
Chương 3. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu…………..………..…19
3.1. Địa tầng…………………………………………………………...…….19
3.2. Magma xâm nhập………………....................……………….....………26
3.3. Đặc điểm cấu trúc kiến tạo………………………….................….…….27
3.3.1 Các tổ hợp thạch kiến tạo……………………….....….......…….…….28
3.3.1 Đặc điểm biến dạng….......…..................................................….…….31
3.4. Đặc điểm khoáng sản………….....…………………..........……………35


2

Chương 4. Đặc điểm các thành tạo siêu mafic – mafic khu vực đông và
nam thị xã Cao Bằng……....……….............................................................37
4.1. Đặc điểm các thành tạo magma phun trào……………..……………..37
4.1.1. Đặc điểm phân bố không gian và mối quan hệ với đá vây quanh...….37
4.1.2. Đặc điểm thạch học – khoáng vật...…..................................................41
4.1.3. Đặc điểm địa hoá học ……….......................………………………....44
4.1.4. Đặc điểm đồng vị và tuổi..................................................................…54
4.2. Đặc điểm các thành tạo magma xâm nhập……………...............……56
4.2.1. Đặc điểm phân bố không gian và mối quan hệ với đá vây quanh…....56
4.2.2. Đặc điểm thạch học - khoáng vật ........................................................59
4.2.3. Đặc điểm địa hoá học …………..............................................….……62
4.2.4. Đặc điểm đồng vị và tuổi ..........................................................……...73
Chương 5. Nguồn gốc và vị trí kiến tạo của các thành tạo siêu mafic –
mafic khu vực đông và nam thị xã Cao Bằng............................................74
5.1. Nguồn gốc các thành tạo magma siêu mafic – mafic..............................74
5.2.Vị trí kiến tạo các thành tạo magma siêu mafic – mafic ....................….78
Kết luận…………………………………………………….............…….….80
Danh mục các cơng trình đã cơng bố của tác giả............................................82
Tài liệu tham khảo…………………………………….........…….…….……83


3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
1. Hình 1.1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu...............................................10
2. Hình 4.1. Mặt cát khái quát qua các thành tạo địa chất khu vực thị xã
Cao Bằng (MC.1)..................................................................................11
3. Hình 4.2. Biểu đồ Na2O + K2O – SiO2 phân loại và gọi tên đá phun trào
hệ tầng Bằng Giang........................................................................45

4. Hình 4.3. Biểu đồ Na2O - K2O - CaO phân chia loạt đá phun trào phức
hệ Bằng Giang......................................................................................45
5. Hình 4.4. Biểu đồ AFM phân chia loạt đá phun trào phức hệ Bằng
Giang.....................................................................................................46
6. Hình 4.5. Tương quan giữa CaO/Al2O3 với TiO2 của các đá phun trào
hệ tầng Bằng Giang...............................................................................46
7. Hình 4.6. Quan hệ giữa Nb/Y và Ba của các đá hệ tầng Bằng Giang so
sánh với các thành tạo ở các môi trường kiến tạo khác nhau...............49
8. Hình 4.7. Tương quan giữa La/Yb và Yb của các đá hệ tầng Bằng
Giang so sánh với các thành tạo ở các mơi trường kiến tạo khác
nhau......................................................................................................50
9. Hình 4.8. Hình dạng phân bố các nguyên tố đất hiếm chuẩn hóa về
Chondrit của các mẫu chuẩn thuộc các vùng kiến tạo khác nhau so với
hình dạng phân bố các nguyên tố đất hiếm của các đá phun trào hệ tầng
Bằng Giang...........................................................................................51
10. Hình 4.9. Hình dạng phân bố các nguyên tố vết quy chuẩn theo manti
nguyên thuỷ đối với các mẫu chuẩn so với các đá phun trào hệ tầng
Bằng Giang...........................................................................................52
11. Hình 4.10. Biểu đồ Zr-Nb-Yb phân chia các bazan hệ tầng Bằng
Giang....................................................................................................53


4

12. Hình 4.11. Biểu đồ Th-Hf-Nb phân chia các bazan trong các mơi
trường khác nhau..................................................................................54
13. Hình 4.12. Đường đẳng thời xây dựng trên kết quả phân tích đồng vị
Rb-Sr cho các đá bazan hệ tầng Bằng Giang........................................55
14. Hình 4.13. Biểu đồ (Na2O+K2O)-SiO2 phân loạivà gọi tên đá xâm nhập
phức hệ Cao Bằng........................................................................63

15. Hình 4.14. Biểu đồ Na2O - K2O - CaO phân chia loạt đá magma phức
hệ Cao Bằng.........................................................................................64
16. Hình 4.15. Biểu đồ AFM phân chia loạt đá magma phức hệ Cao
Bằng......................................................................................................65
17. Hình 4.16. Tương quan giữa CaO/Al2O3 với TiO2 của các đá magma
phức hệ Cao Bằng................................................................................65
18. Hình 4.17. Quan hệ giữa Nb/Y và Ba của các đá xâm nhập phức hệ Cao
Bằng so sánh với các thành tạo ở các mơi trường kiến tạo khác nhau...67
19. Hình 4.18. Tương quan giữa La/Yb và Yb của các đá xâm nhập phức hệ
Cao Bằng so sánh với các thành tạo ở các mơi trường kiến tạo khác
nhau.........................................................................................................68
20. Hình 4.19. Hình dạng phân bố các nguyên tố đất hiếm chuẩn hóa về
Chondrit của các mẫu chuẩn thuộc các vùng kiến tạo khác nhau so với
hình dạng phân bố các nguyên tố đất hiếm của các đá xâm nhập phức
hệ Cao Bằng .........................................................................................69
21. Hình 4.20. Hình dạng phân bố các nguyên tố vết quy chuẩn theo manti
nguyên thuỷ đối với các mẫu chuẩn so với các đá xâm nhập phức hệ
Cao Bằng..............................................................................................70
22. Hình 4.21. Biểu đồ Zr-Nb-Yb phân chia các bazan hệ tầng Bằng Giang
trong các môi trường khác nhau................................................72


5

23. Hình 4.22. Biểu đồ Th-Hf-Nb (theo DWood D., 1980) phân chia các
đá magma phức hệ Cao Bằng trong các mơi trường khác nhau..........72
24. Hình 5.1. Quan hệ giữa chỉ số magiê với hàm lượng TiO2 của các đá
khu vực Cao Bằng và các trường bazan thuộc các môi trường khác
nhau.........................................................................................................76
25. Hình 5.2. Mơ hình hình thành vị trí kiến tạo của các thành tạo magma

vùng Cao Bằng.....................................................................................77
26. Hình 5.3. Mơ phỏng giai đoạn phá huỷ bồn trầm tích và trồi trượt đến
vị trí hiện tại dọc ranh giới hai đới hạ Lang và Sông Hiến, khu vực Cao
Bằng.....................................................................................................79


6

DANH MỤC CÁC ẢNH
1. Ảnh 3.1. Đá bột sét kết hệ tầng Sông Hiến trượt chờm lên các đá cuội
kết, cát kết của hệ tầng Cao Bằng.........................................................24
2. Ảnh 3.2. Ranh giới kiến tạo giữa đá phiến sét sericit của hệ tầng Mía
Lé và đá vơi hệ tầng Bắc Sơn................................................................32
3. Ảnh 3.3. Thể melange kiến tạo trong đới trượt chờm nghịch được hình
thành do pha biến dạng thứ 2................................................................33
4. Ảnh 3.4. Vi uốn nếp quan sát trên lát mỏng của đá mylonit................33
5. Ảnh 3.5. Sự xoay chuyển của ban biến tinh cà nát trong nền kiến trúc
mylonit..................................................................................................34
6. Ảnh 4.1. Tập đá phiến silic của bị ép nén dập vỡ................................38

7. Ảnh 4.2. Đá bazan cầu gối được bảo tồn khá tốt tại khu vực Suối Củn
và bazan được hình thành ở đáy biển...................................................39
8. Ảnh 4.3. Cấu tạo dăm kết tự sinh được hình thành do sự dập vỡ các
gối.........................................................................................................40
9. Ảnh 4.4. Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn trượt chờm lên các đá bazan của hệ
tầng Bằng Giang...................................................................................41
10. Ảnh 4.5. Cấu tạo spinifex của đá bazan khu vực nghiên cứu.............42
11. Ảnh 4.6. Đá gabro của phức hệ Cao Bằng bị các đứt gãy cắt qua.....57
12. Ảnh 4.7. Quan hệ kiến tạo giữa đá bazan của hệ tầng Bằng Giang và đá
siêu mafic của phức hệ Cao Bằng ...................................................58

13. Ảnh 4.8. Hiện tượng serpentin hố, tremonit hố được hình thành do
biến chất động lực đá siêu mafic tại một mặt trượt đứt gãy.................59
14. Ảnh 4.9. Đá siêu mafic với các ban tinh olivine bị serpentin hoá........62


7

DANH MỤC CÁC BẢNG
1. Bảng 4.1. Thành phần của các nguyên tố chủ yếu của các đá phun trào
hệ tầng Bằng Giang...............................................................................44

2. Bảng 4.2. Thành phần các nguyên tố vết của các đá phun trào hệ tầng
Bằng Giang............................................................................................47
3. Bảng 4.3. Thành phần các nguyên tố vết của các mẫu đá chuẩn..........48
4. Bảng 4.4. Thành phần của các nguyên tố chủ yếu của các đá magma
phức hệ Cao Bằng................................................................................62
5. Bảng 4.5. Thành phần của các nguyên tố hiếm của các đá magma phức
hệ Cao Bằng.........................................................................................66
6. Bảng 5.1. Hàm lượng (%) TiO2 và chỉ số M# của các đá siêu mafic –
mafic khu vực Cao Bằng..................................................................... 75


8

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các thành tạo siêu mafic - mafic ở khu vực đông và nam thị xã Cao
Bằng đã được rất nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cứu từ những năm đầu
của thế kỷ 20 cho tới ngày nay qua rất nhiều các công trình điều tra địa chất
khống sản từ 1:500.000 tới 1:50.000, các cơng trình nghiên cứu chun đề và

các bài báo khoa học về hoạt động magma kiến tạo [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11,
12, 14, 15, 16, 18, 20, 23]. Do các thành tạo này này có thành phần phức tạp
nên chúng được xếp vào nhiều phức hệ và phân vị địa tầng khác nhau [17].
Gần đây, một số kết quả nghiên cứu mới khẳng định các đá magma xâm nhập
và phun trào trong khu vực có nhiều nguồn gốc khác nhau, đặc biệt là sự phát
hiện các thành tạo bazan cầu gối với các giả thuyết cho rằng chúng có thể có
nguồn gốc đáy đại dương hay cung đảo chưa được xác định chính xác. Trong
nhiều diện phân bố, ranh giới và mối quan hệ của các thành tạo siêu mafic –
mafic với các thành tạo địa chất khác chưa được làm sáng tỏ. Như vậy, bản
chất của các thành tạo magma, đặc biệt là các đá siêu mafic - mafic trong khu
vực và vai trò lịch sử phát triển kiến tạo của chúng chưa được luận giải một
cách tồn diện và có sức thuyết phục.
Xuất phát từ những vấn đề còn tồn tại nêu trên, việc xem xét nghiên
cứu về diện phân bố, đặc điểm biến dạng, mối quan hệ không gian và đặc
điểm thành phần vật chất để làm sáng tỏ nguồn gốc của các đá siêu mafic –
mafic và ý nghĩa kiến tạo của chúng trong bình đồ cấu trúc khu vực là những
vấn đề mang tính cấp thiết, có ý nghĩa quan trọng trong công tác điều tra địa
chất và dự báo sinh khống. Vì vậy, tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu cho
luận văn thạc sỹ là: “Bản chất và ý nghĩa kiến tạo của tổ hợp đá siêu mafic
– mafic khu vực đông và nam thị xã Cao Bằng”.


9

2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài
Mục đích của luận văn là làm rõ diện phân bố, nguồn gốc và điều kiện
thành tạo của các đá siêu mafic - mafic tồn tại ở khu vực phía đơng và nam thị
xã Cao Bằng, từ đó góp phần luận giải bối cảnh kiến tạo và lịch sử tiến hoá
địa chất trong khu vực nghiên cứu.
Để thực hiện được mục đích nêu trên, tác gải đặt ra các nhiệm vụ

nghiên cứu của luận văn là xác định đặc điểm phân bố, hình thái và dạng nằm
của các thành tạo của các đá siêu mafic - mafic và mối quan hệ của chúng với
các các thành tạo địa chất khác vây quanh. Nghiên cứu đặc điểm thành phần
vật chất, luận giải điều kiện thành tạo, từ đó tiến hành luận giải bối cảnh kiến
tạo của các thành tạo siêu mafic - mafic trong bình đồ cấu trúc khu vực.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: các thành tạo siêu mafic – mafic khu vực
đông và nam thị xã Cao Bằng, đặc điểm địa kiến tạo và điều kiện địa động
lực của chúng.
- Phạm vi nghiên cứu: khu vực đơng và nam thị xã Cao Bằng với diện
tích khoảng 256 km2 (Hình 1)
4. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận văn là: nghiên cứu chi tiết về đặc điểm
phân bố, đặc điểm địa hoá, đặc điểm biến dạng và mối quan hệ với đá vây
quanh của các thành tạo siêu mafic – mafic khu vực đông và nam thị xã Cao
Bằng. Từ đó luận giải về điều kiện thành tạo và bối cảnh kiến tạo của các
thành tạo siêu mafic - mafic trong bình đồ cấu trúc khu vực.
5. Các phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp được tiến hành gồm thu thập tài liệu, lộ trình khảo sát
thực địa, thu thập và phân tích các loại mẫu và tổng hợp xử lý, luận giải số


10

liệu từ các kết quả phân tích để xây dựng sơ đồ địa chất và kiến tạo. Các
phương pháp nghiên cứu này sẽ được trình bày cụ thể trong Chương 2 của
luận văn.

Hình 1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu.


6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học của luận văn đó là góp phần xác định chính xác về
đặc điểm phân bố, hình thái, dạng nằm, mối quan hệ không gian và bản chất
của các thành tạo siêu mafic – mafic khu vực nghiên cứu. Từ đó đưa ra những
luận giải thuyết phục về nguồn gốc thành tạo của chúng và khôi phục lại lịch
sử tiến hoá địa chất vùng nghiên cứu.
Ý nghĩa thực tiễn của luận văn là góp phần chính xác hố về các ranh
giới địa chất, xác định rõ hơn về diện phân bố và mối quan hệ của các thành
tạo địa chất trên bản đồ địa chất vùng nghiên cứu. Góp phần định hướng cho
công tác lập bản đồ địa chất và dự báo sinh khoáng khu vực.


11

8. Cơ sở tài liệu của luận văn
Luận văn được hồn thành trên cơ sở tài liệu hiện có của các cơng trình
điều tra địa chất khu vực tỷ lệ 1:50.000 đã và đang thực hiện cùng với các
chuyên đề, các bài báo khoa học đã xuất bản. Đặc biệt là tác giả được sử dụng
kết quả phân tích các loại mẫu trong đề tài nghiên cứu cơ bản của PGS.TS.
Trần Thanh Hải, Bộ môn Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
9. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan khu vực nghiên cứu
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu
Chương 4. Đặc điểm các thành tạo siêu mafic – mafic khu vực nghiên cứu
Chương 5. Nguồn gốc và vị trí kiến tạo của các thể đá siêu mafic – mafic khu
vực nghiên cứu
Kết luận
Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Thanh Hải.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả cũng đã nhận được sự giúp
đỡ của các thầy cô giáo trong Bộ môn Địa chất, Khoa Địa chất, Phòng Đại học
& Sau đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Lãnh đạo Đoàn Địa chất Hà

Nội, Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc và TS. Vũ Quang Lân (chủ nhiệm
đề án đo vẽ và lập Bản đồ Địa chất tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Hà Quảng) đã tạo
điều kiện cho tác giả tham khảo tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS. Trần Thanh Hải,
các thầy cô giáo, các tập thể và cá nhân các nhà khoa học kể trên.


12

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về vị trí, đặc điểm tự nhiên - kinh tế nhân văn khu vực
nghiên cứu
Vùng Cao Bằng có diện tích khoảng 256 km2 thuộc huyện Hoà An và
thị xã Cao Bằng, tỉnh Cao Bằng (Hình 1) được giới hạn bởi các toạ độ:
220 44’ 48’’ - 220 44’ 44’’

vĩ độ bắc

1060 12’ 27’’ - 1060 21’ 48’’

kinh độ đông

Khu vực nghiên cứu có địa hình núi cao trung bình từ 100 - 900m và bị
phân cắt khá mạnh. Hệ thống sơng suối khá phát triển, có sơng Bằng Giang,

sơng Trà Lĩnh là sông lớn chảy qua thị xã Cao Bằng và khu vực nghiên cứu.
Hệ thống suối có Suối Củn và suối nhỏ khác...
Đường giao thông đến khu vực nghiên cứu khá thuận tiện, gồm Quốc
lộ 3 chạy từ Hà Nội - Thái Nguyên - Cao Bằng, Quốc lộ 4A chạy từ Lạng Sơn
đến Cao Bằng, và Quốc lộ 34 nối Cao Bằng tới Hà Giang.
Vùng nghiên cứu có hai mùa rõ rệt trong năm: mùa mưa từ tháng 4 đến
tháng 9 có nhiệt độ trung bình 20-340C, mùa khơ từ tháng 10 đến tháng 3 năm
sau với nhiệt độ trung bình từ 8-150C.
Trong vùng nghiên cứu có nhiều các tộc người khác nhau sinh sống như:
Tày, Kinh, Nùng, H’Mông, Lô Lô, Dao… nhưng phân bố không đồng đều.
Dân cư tập trung chủ yếu ở khu vực thị xã Cao Bằng là nơi trung tâm về văn
hoá, kinh tế và chính trị của tỉnh Cao Bằng. Nhìn chung đặc điểm địa lý tự
nhiên, kinh tế nhân văn thuận lợi cho công tác nghiên cứu và khảo sát địa chất.
1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất
Từ trước đến nay, vùng nghiên cứu đã được rất nhiều nhà địa chất trong
và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Trong những cơng trình nghiên cứu
trước đây tồn tại nhiều quan điểm khác nhau trong việc phân chia và sắp xếp


13

các thành tạo magma trong vùng. Theo thời gian có thể chia lịch sử nghiên
cứu địa chất thành 2 giai đoạn.
1.2.1. Giai đoạn trước năm 1954
Theo Nguyễn Công Thuận (2005) [18], trong giai đoạn này các cơng
trình nghiên cứu chủ yếu là do các tác giả người Pháp tiến hành, trong đó có
các cơng trình sau:
- Bản đồ địa chất tờ Cao Bằng - Hạ Lang tỷ lệ 1:200.000 do Mollard
và Mansuy tiến hành từ năm 1905 đến năm 1907. Bản đồ địa chất Đông
Bắc Bộ tỷ lệ 1: 500.000 do Patte thành lập (1927).

- Bản đồ địa chất Đông Bắc Bắc Bộ, tỷ lệ 1: 300.000 và bản đồ địa chất
tờ Cao Bằng – Hạ Lang tỷ lệ 1:100.000 do Bourret thành lập (1922). Đáng
chú ý nhất trong công trình này là Bourret đã phân chia được địa tầng Devon
dựa trên cơ sở thạch học và cổ sinh. Tuy nhiên, do số liệu nghiên cứu còn hạn
chế mà một số phân vị địa tầng chưa được phân chia chi tiết, việc nghiên cứu
về các đá magma còn rất sơ lược.
- Bản đồ kiến trúc Đông Dương tỷ lệ 1:500.000 (1937) và Bản đồ địa
chất Đông Dương tỷ lệ 1: 2.000.000 (1952) của Fromaget. Đây là các cơng
trình tổng hợp, và hệ thống hóa các vấn đề địa tầng, magma và kiến tạo của các
cơng trình trước đó.
1.2.2. Giai đoạn sau năm 1954 tới nay
Công tác khảo sát địa chất khu vực thực sự được bắt đầu từ năm 19601965 do các nhà địa chất Liên Xô thực hiện.
- Trong cơng trình đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản phần
miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000, Đovjikov (1965) [23] đã xếp các thành
tạo magma phun trào có thành phần mafic và axit vào phần thấp của hệ tầng
Sơng Hiến có tuổi Triat sớm - giữa, phần trên là các thành tạo lục nguyên.
Ông cũng đã phân chia khu vực ra hai đới cấu trúc: Hạ Lang và Sông Hiến.


14

- Năm 1974, Phạm Đình Long (chủ biên) đã thành lập bản đồ địa chất
và khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Chinh Si – Long Tân bao gồm cả khu vực
nghiên cứu. Về magma và kiến tạo vẫn là sự kế thừa quan điểm phân chia của
Đovjikov nhưng tuổi của hệ tầng Sông Hiến được xếp vào Triat giữa [8]
- Các cơng trình bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000
[15], Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 [10] đã có các nghiên cứu
mang tính tổng hợp về các lĩnh vực địa tầng, magma, kiến tạo.
- Nguyễn Thế Cương và nnk (2000) [1] khi thành lập bản đồ địa chất và
khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Cao Bằng – Đơng Khê, đã tách các thành

tạo phun trào có thành phần mafic vùng nghiên cứu khỏi hệ tầng Sông Hiến
và xếp chúng vào hệ tầng Bằng Giang có tuổi Permi muộn - Triat sớm (P3 T1). Các thành tạo magma xâm nhập trong diện tích nghiên cứu được xếp vào
phức hệ Cao Bằng có thành phần có thành phần từ siêu mafic - mafic - axit
gồm 2 pha xâm nhập với thứ tự thành tạo như sau: Pha 1: gabrodiabasdiabas (congadiabas); Pha 2: Peridotit-gabro (gabroverlit - leczolit,
gabronorit olivin. Tác giả này cũng đã xác nhận sự tồn tại của các thể bazan
hình “cầu gối” dọc Quốc lộ 14 (Cao Bằng - Lạng Sơn).
- Nguyễn Công Thuận và nnk (2005) [18] khi thành lập bản đồ địa chất
và khống sản, tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Trùng Khánh đã xác định chính xác
hơn diện phân bố của các đá xâm nhập và phun trào khu vực Cao Bằng so với
các kết quả nghiên cứu có trước.
- Đinh Cao Phong (2005) [14] trong Luận văn thạc sỹ địa chất của
mình đã mơ tả khá chi tiết đặc điểm các thành tạo magma vùng Cao Bằng và
cho rằng chúng được hình thành trong bối cảnh rìa lục địa tích cực.
- Vũ Quang Lân (2010) [11] trong cơng trình đo vẽ hành lập bản đồ địa
chất và khoáng sản, tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Hà Quảng cho rằng các đá bazan
của hệ tầng Bằng Giang và xâm nhập phức hệ Cao Bằng vào tuổi Permi muộn.


15

Các cơng trình nghiên cứu mang tính chun đề gần đây về hoạt động
magma kiến tạo khu vực Cao Bằng gồm:
- Trần Trọng Hoà và nnk (2005) [6], Bùi Minh Tâm và nnk (2010) [20]
đã có các nghiên cứu tổng thể về hoạt động magma lãnh thổ Việt Nam. Trong
đó, các tác giả cho rằng các thành tạo siêu mafic- mafic khu vực nghiên cứu có
nguồn gốc nội lục.
- Trần Thanh Hải và nnk (2007, 2008) [4,5] đã xác nhận sự tồn tại của
các thể bazan cầu gối thuộc hệ tầng Bằng Giang được phân bố dọc đới Hạ
lang - Sơng Hiến và cho rằng chúng có thể là những mảnh sót của một vỏ đại
dương hay cung đảo cổ.

- Nguyễn Hoàng và nnk (2009) [7] nghiên cứu về tuổi, đặc điểm địa
hoá và nguồn gốc các tổ hợp đá magma khu vực Hồ An - Ngun Bình, Cao
Bằng trong đó các tác giả này đã xác nhận tổ hợp đá siêu mafic - mafic khu
vực Cao Bằng có đặc điểm địa hoá gần gũi với magma cung đảo và sống đại
dương, khác biệt khá lớn với magma nội mảng và cho rằng chúng là những
mảnh sót của một vỏ đại dương cổ thuộc đới ophiolit bị đẩy trồi lên nằm cạnh
các thành tạo rìa lục địa như hiện tại.


16

Chương 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện mục tiêu nhiệm vụ của luận văn, tác giả đã tiến hành áp
dụng các phương pháp sau:
2.1. Các phương pháp thực địa
2.1.1. Khảo sát thu thập số liệu địa chất
Công tác khảo sát thực địa thu thập số liệu được tiến hành theo các mặt
cắt dọc theo các đường ơtơ, đường mịn, hoặc dọc theo các suối lộ nhiều đá
gốc. Lộ trình phải được bố trí vng góc hoặc gần vng góc với phương cấu
trúc chung của vùng và phải cắt qua các thành tạo magma siêu maific – mafic
trong khu vực nghiên cứu. Các số liệu thu thập gồm:
- Đặc điểm phân bố, đặc điểm thạch học, dạng nằm của các đá và quan
hệ giữa chúng.
- Xác định các cấu tạo địa chất tại thực địa như uốn nếp, đứt gãy, và các
đặc điểm biến dạng khác, từ đó giải đốn cấu trúc tại thực địa; chụp ảnh, vẽ
hình minh họa.
2.1.2. Thu thập mẫu
Tại thực địa tiến hành lấy các loại mẫu tại vết lộ gồm: thạch học, địa
hóa đá gốc, đồng vị…để phân tích xử lý phục vụ cho cơng tác nghiên cứu về

đặc điểm địa chất, nguồn gốc và cầu tạo các thể đá magma.
2.2. Các phương pháp nghiên cứu trong phịng
2.2.1. Phương pháp gia cơng và phân tích mẫu
2.2.1.1. Phương pháp gia cơng và phân tích mẫu lát mỏng, mài bóng:
các mẫu này được gửi gia cơng và phân tích tại Bộ mơn Địa chất, Trường Đại
học Mỏ - Địa chất. Mẫu lát mỏng được phân tích dưới kính hiển vi phân cực


17

nhằm xác định tên đá, thành phần khoáng vật, đặc điểm cấu tạo của đá và các
yếu tố vi cấu tạo liên quan đến các pha biến dạng, sau đó kết hợp đối sánh với
tài liệu thực tế và các phân tích luận giải khác nhằm xác định trình tự thành
tạo, quy luật biến dạng của các yếu tố địa chất. Mẫu mài láng được phân tích
bằng mắt thường hoặc bằng kính núp để xác định về đặc điểm cấu trúc kiến
tạo và mức độ biến đổi của đá.
2.2.1.1. Phương pháp phân tích mẫu hóa học
Mẫu được gửi phân tích tại Viện Địa chất – Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam, một số được gửi đi phân tích tại Trường Đại học Tasmania –
Úc. Xác định thành phần vật chất của các đá magma được xem xét trên cơ sở
hàm lượng các nguyên tố chính và nguyên tố vết, xây dựng các biểu đồ để
biểu diễn chúng. Việc phân tích được thực hiện bằng hai phương pháp:
- Phương pháp XRF: để xác định hàm lượng (%) nguyên tố chính. Các
thành phần được phân tích gồm: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO,
Na2O, K2O, P2O5.
- Phương pháp ICP-MS: dùng để xác định các nguyên tố hiếm và cho kết
quả có độ chính xác cao, đặc biệt đối với các đồng vị khơng bền. Các ngun tố
vết được phân tích và sử dụng cho luận văn gồm: Cr, Ni, Rb, Sr, Zr, Nb, Cs,
Ba, Hf, Ta, Pb, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,
Th, U.

2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu trong phòng
Tổng hợp các số liệu từ khảo sát thực địa, các ảnh chụp, hình vẽ, các
kết quả phân tích mẫu, các tài liệu tham khảo thu thập được, các phần mềm
ứng dụng để giải quyết các mục tiêu, nhiệm vụ đặt ra của luận văn. Cụ thể là:


18

- Phân loại đá: Sử dụng kết quả phân tích lát mỏng kết hợp với kết quả
phân tích hố học để biểu diễn trên các biểu đồ phân loại và gọi tên đá một
cách chính xác nhất.
- Thành lập các loại bản đồ, sơ đồ, biểu đồ, các mặt cắt địa chất từ kết
quả nghiên cứu thực địa và kết quả phân tích mẫu nhằm biểu diễn chi tiết các
thành tạo địa chất, các yếu tố đứt gãy, các nếp uốn và các đặc điểm biến dạng
khác cũng như khoanh định chính xác lại các ranh giới địa chất và xác định rõ
mối quan hệ giữa chúng để bổ sung cho những luận giải về nguồn gốc thành
tạo một cách thuyết phục sử dụng để xây dựng các biểu đồ để phân loại và gọi
tên đá và xác định các trường magma, các kiểu magma từ đó suy luận nguồn
gốc thành tạo của chúng.
- Xác lập bối cảnh địa động lực thông qua các đặc trưng về thành phần
vật chất của các thành tạo magma và các số liệu về biến dạng kiến tạo để xác
lập bối cảnh kiến tạo, địa động lực của khu vực theo quan điểm kiến tạo mảng.


19

Chương 3
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.1. Địa tầng
Tham gia vào cấu trúc địa chất vùng đông và nam thị xã Cao Bằng có

thành tạo trầm tích, trầm tích - phun trào có tuổi từ Đevon sớm đến Đệ tứ, được
xếp vào các hệ tầng Mia Lé (D1ml), Nà Quản (D1-D2nq), Tốc Tát (D3-C1tt), Bắc
Sơn (C-P2bs), Bằng Giang (P3-T1bg), Sông Hiến (T1sh), Cao Bằng (E2-N12cb)
Nà Cáp (N1nc), trầm tích Pleistocen muộn (aQ13), trầm tích Holocen sớm-giữa
(aQ21-2) và các trầm tích Đệ tứ khơng phân chia (dpQ, apQ) (Bản vẽ số 1).
GIỚI PALEOZOI
HỆ DEVON, THỐNG HẠ
Hệ tầng Mia Lé (D1ml)
Hệ tầng được gọi tên trên cơ sở "Serie de Mia Le" do Deprat xác lập
(1915) [24], theo mặt cắt chuẩn Lũng Cú - Mia Lé, thuộc huyện Đồng Văn,
tỉnh Hà Giang. Bourret (1922) [25] xếp vào “loạt Bồng Sơn” có tuổi Devon
sớm. Đovjikov (1965) [23] cho rằng chúng có tuổi Eifel (D2e). Phạm Đình
Long (1974) [8] cho rằng các thành tạo này thuộc điệp Mía Lé có tuổi Devon
sớm-Devon giữa, bậc Eifel (D1-D2eml). Tống Duy Thanh (1986, 1995) xếp
chúng vào hệ tầng Lược Khiêu có tuổi Devon sớm (D1lk). Trong cơng trình hiệu
đính tờ bản đồ địa chất Chinh Si - Long Tân tỷ lệ 1:200.000 (1994) xếp vào
hệ tầng Mía lé có tuổi Devon sớm [18].
Trong khu vực nghiên cứu lộ ra các đá thuộc tập 2 của hệ tầng (D1ml2)
tạo thành dải hẹp phía đơng nam vùng nghiên cứu với diện tích khoảng 1km2
(Bản vẽ số 1).
Hệ tầng có đặc điểm thạch học gồm: sét kết bị ép xen bột kết, lớp mỏng
đá vôi sét, silic sét chứa bột, ít đá phiến sét, đá phiến sét sericit chlorite, dày


20

55m. Đá màu xám, xám đen, phong hóa có màu xám vàng, chứa phong phú
hóa thạch Tay Cuộn. Chuyển tiếp lên trên là đá vôi xám đen hệ tầng Nà Quản.
Bề dày của tập 2 là 55m.
HỆ DEVON, THỐNG HẠ-TRUNG

Hệ tầng Nà Quản (D1-2nq)
Hệ tầng do Dương Xuân Hảo và Rzonsnickaia xác lập (1968) với tuổi
Emsi – Eifel [2]. Năm 1974, Phạm Đình Long [7] đã đổi tên phân vị này
thành “điệp Nà Quản”.
Nguyễn Công Thuận và nnk (2005) [16] cho rằng hệ tầng có tuổi Emsi
– Eifel, cịn tầng đá vôi màu trắng các tác giả xếp vào hệ tầng Bản Cỏng.
Hệ tầng phân bố với diện tích nhỏ ở phần đông bắc của vùng nghiên
cứu (Bản vẽ số 1).
Thành phần của hệ tầng chủ yếu đá vôi hạt khơng đều màu xám đen,
phân lớp trung bình - dày, có ít lớp sét mỏng màu tím nhạt.
HỆ DEVON, THỐNG THƯỢNG - HỆ CARBON, THỐNG HẠ
Hệ tầng Tốc Tát (D3-C1tt)
Hệ tầng do Phạm Đình Long xác lập năm 1974 [8]. Vũ Quang Lân và
nnk (2009) [11] phát hiện một loạt các hóa thạch Răng nón:
Palmatolepis,triangularis, P.Globra, Ancyrodella nodosa, Polygnathus sp...
từ Fasni muộn đến Turne sớm (chủ yếu là Famen) nên đã xếp các đá này vào
tuổi từ Devon muộn tới Cacbon sớm.
Hệ tầng có diện tích lộ khoảng 0,5 km2 phía đơng bắc vùng nghiên cứu
(Bản vẽ số 1). Hệ tầng lộ ra phần tập 2 (tt2) gồm đá vôi silic, đá vôi phân dải
thô màu xám, đá vôi sét màu xám đen phân lớp trung binh – dày, đá vôi sét
màu xám, đá vôi vi hạt – hạt nhỏ, đá vôi sét màu xám đen phân lớp mỏng.


21

HỆ CARBON - PERMI
Hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs)
Hệ tầng do Nguyễn Văn Liêm (1978) xác lập [9]. Phạm Đình Long
(1974) [7] xếp vào thống Carbon trung đến hệ Permi thống hạ. Nguyễn Công
Thuận (2005) [18] đã xếp các thành tạo này có tuổi Cacbon – Permi giữa. Do đã

phát hiện một loạt các hóa thạch có tuổi từ Cacbon sớm đến Permi giữa có mặt
trong hệ tầng như: Các hóa thạch có tuổi Carbon sớm - giữa: Eostaffella sp.;
Planoendothyra sp.; Glosinilnelina...; Các hóa thạch có tuổi Carbon muộn Permi sớm; Schubertella obscura; Ozawainella sp; Parafusulina exgr. japonica;
Pseudofusulina sp.; ...Permi giữa có Neoschwagerina sp...Vũ Quang Lân (2009)
[11] đã phát hiện một loạt các hóa thạch như: Tay cuộn : Striatifera cf. Striatus
(Phill); Gigantoproductus giganteus (Martin).; Trùng lỗ: Pseudofusulina sp;
Parafusulina Permundaria sp.; Antiquatonia sp.; Profusulinella, Fusulinella,
Fusulina, Triticites...; Cúc đá: Coelogasteroceras cf. Coxi Gordon, Prolecanites
sp.; Etheripencten sichuanensis trong khu vực Hà Quảng. Các hoá thạch này
định tuổi từ Vise đến Permi muộn nên các tác giả đã xếp hệ tầng Bắc Sơn vào
tuổi Cacbon – Permi.
Hệ tầng phân bố ở phía đơng, đơng bắc vùng nghiên cứu với diện tích
10 km2. Thành phần thạch học của hệ tầng khá đồng nhất chủ yếu là đá vôi
màu xám, xám trắng, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối. Hệ tầng được phân
ra làm 2 hệ lớp:
- Phần dưới: lớp thấp nhất của hệ tầng là đá vôi hạt nhỏ màu xám, xám
sáng, phân lớp mỏng, trung bình, chuyển lên đá vơi màu xám trắng, đá vôi
màu xám đen, đá vôi loang lổ phân lớp dày dạng khối.
- Phần trên: chủ yếu đá vôi màu xám trắng, đá vơi sạch màu trắng, đá
vơi dolomit hóa, chứa nhiều di tích Hệu biển có kích thước lớn 1-3cm.
Hệ tầng có quan hệ kiến tạo với hệ tầng Bằng Giang, Sơng Hiến và Mía Lé.


22

HỆ PERMI, THỐNG THƯỢNG
Hệ tầng Bằng Giang (P3bg)
Hệ tầng Bằng Giang do Nguyễn Thế Cương xác lập năm 2000 [1] trên
cơ sở tách các đá phun trào có thành phần bazơ trước đây được xếp vào phần
thấp của hệ tầng Sơng Hiến [23]. Trên diện tích khu vực nghiên cứu, các đá

thuộc hệ tầng chiếm diện tích khoảng 11,5 km2, chúng tạo thành các dải nhỏ
kéo dài theo hướng tây bắc – đông nam (Bản vẽ số 1).
Thành phần gồm: phần dưới là bazan hạnh nhân màu xám xanh với
các hạnh nhân chủ yếu là calcit xen ít picrobazan. Đá có màu xám phớt lục
(dày 6-15m); phần trên là bazan màu xám, xám phớt lục (dày 15-20m).
Chi tiết về đặc điểm thạch học - khoáng vật, đặc điểm thạch địa hoá, đặc
điểm đồng vị của hệ tầng này sẽ được mô tả chi tiết ở Chương 4 của luận văn.
GIỚI MESOZOI
HỆ TRIAS,THỐNG HẠ
Hệ tầng Sông Hiến (T1sh)
Hệ tầng được thành lập trên cơ sở đá phiến Sông Hiến của Bouret
(1922) [25]. Năm 2009, Vũ Quang Lân [11] đã phát hiện một loạt các hóa
thạch: Costatoria costata Zanker có tuổi Olenec trong khu vực Hà Quảng và
do đó đã xếp tuổi của hệ tầng vào Trias sớm.
Trên diện tích vùng nghiên cứu, các đá của hệ tầng Sông Hiến chiếm
tới 1/2 diện tích vùng nghiên cứu (khoảng 31 km2) có thành phần là đá lục
nguyên xen phun trào axit và tuf của chúng (Bản vẽ số 1). Hệ tầng Sông Hiến
được chia làm 2 tập như sau:
- Tập 1 (sh1) gồm sét kết, bột kết, đá phiến sét xen cát kết, đá phiến sét
sericit chlorit, silic, sét silic, thấu kính đá vơi, sét vơi và thấu kính đá phun


23

trào axit gồm ryolit, ryolit porphyr, dacit ryolit, dacit ryolit porphyr, felzit và
tuf của chúng, trong đá có xen thấu kính aglomerat. Trong thấu kính đá vơi bị
dolomit hố có chứa hoá thạch Trùng lỗ: Glomospira sp. Dày 160-290m.
- Tập 2 (sh2) cát kết, bột kết xen sét kết, cát bột kết, sét bột kết, ít đá
phiến sét sericit chlorit, thấu kính đá sét vơi. Dày 120-300m.
GIỚI KAINOZOI

HỆ NEOGEN, THỐNG MIOCEN
Hệ tầng Cao Bằng (E3-N12cb)
Hệ tầng Cao Bằng tương ứng với điệp Cao Bằng (N1cb) do Phạm
Đình Long (1974) xác lập [7]. Trước đó Dovjikov (1965) [19] xếp các thành
tạo này vào hệ Neogen không phân chia. Trịnh Dánh, Trần Đình Nhân (1975)
[18] xếp chúng vào Miocen trung so sánh với mặt cắt Neogen vùng Nà
Dương (N13nd) ở Lạng Sơn với đặc trưng là các trầm tích lục nguyên hạt thô
và nằm chỉnh hợp dưới tầng lục nguyên hạt mịn chứa than nâu thuộc hệ tầng
Na Dương [18].
Vũ Quang Lân và nnk (2009) [11] đã xác lập tuổi của hệ tầng là
Oligocen – Miocen giữa, dựa vào quan hệ phủ không chỉnh hợp lên trên hệ
tầng Sông Hiến và chuyển tiếp lên trên hệ tầng Nà Cáp chứa hóa thạch tuổi
Miocen giữa (N12 ). Ngoài ra việc định tuổi của hệ tầng còn căn cứ vào thời kỳ
bắt đầu xảy ra hoạt động tân kiến tạo trong các bồn trũng giữa núi ở vùng
Đông Bắc Bộ được xác định từ Oligocen (E3).
Trong khu vực nghiên cứu, hệ tầng phân bố ở góc phía tây, tây nam
vùng nghiên cứu dọc 2 bờ sơng Bằng Giang với diện tích khoảng 8 km2 (Bản
vẽ số 1).


24

Thành phần thạch học của hệ tầng gồm cuội kết, cuội sạn kết, cát sạn
kết, sét kết, cát kết, bột kết có tính phân dị dưới hạt thơ, trên hạt mịn. Chiều
dày khoảng 350m.
Quan hệ địa tầng: hệ tầng phủ không chỉnh hợp lên hệ tầng Sông Hiến,
và chuyển tiếp lên hệ tầng Nà Cáp. Đôi nơi, gặp các đá Hệ tầng Sông Hiến
trượt chờm lên các đá cuội kết - cát kết của hệ tầng Cao Bằng (Ảnh 3.1),
trong đó các đá bột sét kết bị vỡ vụn ép dẹt theo mặt trượt của đứt gãy chứng
tỏ có hoạt động biến dạng mạnh mẽ sau khi thành tạo.


Ảnh 3.1: Đá bột sét kết hệ tầng Sông Hiến trượt chờm lên các đá cuội kết, cát kết
của hệ tầng Cao Bằng tại điểm lộ CB.48

Hệ tầng Nà Cáp ( N13nc)
Hệ tầng do Vũ Quang Lân (2009) xác lập trên cơ sở một loạt các hóa
thạch đặt trưng gồm: Laurus sp, Quercus, bonnieri Col, Cinamomum
sheushzeri Heer, Betula af, cuspidens sap và động vật thân mềm: Oxynaia sp,
Anodonta sp, Unio sp, Viviparus sp có tuổi Miocen muộn [11].


25

Trong vùng nghiên cứu hệ tầng phân bố phía tây bắc thị xã Cao Bằng
với diện tích khoảng 7 km2 (Bản vẽ số 1).
Thành phần của hệ tầng chủ yếu: cát kết, cát bột kết xen các lớp cát sạn
kết, bột kết màu xám vàng, nâu vàng xen sét kết, sét than, vỉa than nâu. Trong
sét kết, sét bột kết chứa hóa đá thưa Laurus sp, Quercus, bonnieri Col,
Cinamomum sheushzeri Heer, Betula af, cuspidens sap và động vật thân mềm
gồm Oxynaia sp, Anodonta sp, Unio sp, Viviparus sp.
Hệ tầng có quan hệ chuyển tiếp từ hệ tầng Cao Bằng và bị phủ bởi các
trầm tích Đệ tứ.
HỆ ĐỆ TỨ
THỐNG PLEISTOCEN, PHỤ THỐNG THƯỢNG
Trầm tích sơng (aQ13) có tổng diện tích khoảng 0,5km2, phân bố ở
phường Bằng Giang, thị xã Cao Bằng (Bản vẽ số 1). Bề mặt nghiêng thoải về
phía dịng chảy, thành phần lớp hạt thơ khá đặc trưng với sự có mặt của rất
nhiều đá magma như ryolit, peridotit, gabro, diabas, bazan. Trầm tích sơng
(aQ13) phủ khơng chỉnh hợp trên bề mặt bào mòn các đá của hệ tầng Cao Bằng.
THỐNG HOLOCEN, PHỤ THỐNG HẠ - TRUNG

Trầm tích sơng (aQ21-2): trầm tích này phân bố dọc các sơng Bằng
Giang, một số các suối lớn trong vùng tạo nên các bề mặt thềm bậc I với diện
tích khoảng vài trăm m2. Trầm tích sơng (aQ21-2) phân dị độ hạt theo chiều
đứng làm 2 phần: Phần dưới hạt thô gồm cuội, sỏi, tảng lẫn sạn cát, bột sét.
Phần trên hạt mịn gồm sét, bột lẫn ít cát sạn. Bề dày trầm tích 0,5-7m.
CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ KHƠNG PHÂN CHIA
Trầm tích sơng - lũ tích (apQ): Phân bố rải rác trong vùng ở các suối
nhỏ có dịng chảy khơng thường xun. Bề dày trầm tích từ 1-5m. Thành
phần gồm: sét, bột, lẫn cát, cuội, tảng, dăm, sạn.