Tóm tắt luận văn địa tầng paleozoi trung thượng vùng hạ lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và khoáng sản mangan

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Nguyễn Xuân Anh
ĐỊA TẦNG PALEOZOI TRUNG - THƯỢNG VÙNG
HẠ LANG, MỐI QUAN HỆ VỚI CẤU TRÚC
ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN MANGAN
Chuyên ngành: Cổ sinh và địa tầng
Mã số: 62.44.55.10
TÓM TẮT
LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Hà Nội - 2012
1
2
Công trình được hoàn thành tại: Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Tạ Hòa Phương
PGS.TS. Nguyễn Văn Vượng
Phản biện 1: PGS.TSKH. Nguyễn Địch Dỹ
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Quang Luật
Phản biện 3: PGS. TS. Bùi Minh Tâm
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận
án tiến sĩ họp tại:
Vào hồi: 9 giờ 00 ngày 25 tháng 12 năm 2012
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Hạ Lang là vùng có khoáng sản mangan trầm tích quan trọng, cũng
là một vùng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các hoạt động kiến tạo, làm
cho các tầng đá bị giập vỡ, đứt gãy, uốn nếp. Đôi khi trong các mặt cắt

địa chất một khối lượng địa tầng nào đó bị biến mất. Cho tới nay trong
nghiên cứu phân chia địa tầng vùng này, các dấu hiệu cấu trúc kể trên
chưa được quan tâm đúng mức. Vì thế nghiên cứu lập lại trật tự và
phân chia địa tầng nhằm khôi phục lịch sử địa chất của vùng, cũng là
cơ sở để tìm kiếm các khoáng sản liên quan là nhiệm vụ còn mang tính
thời sự. Đó là lý do để NCS chọn đề tài Luận án là “Địa tầng Paleozoi
trung - thượng vùng Hạ Lang, mối quan hệ với cấu trúc địa chất và
khoáng sản mangan”.
Mục tiêu của luận án
1. Khôi phục trình tự địa tầng Paleozoi trung - thượng (PZ
2-3
) vùng
Hạ Lang trên cơ sở phân tích chi tiết các chuyển động kiến tạo, đặc
điểm biến dạng và các yếu tố cấu trúc địa chất vùng Hạ Lang.
2. Phân chia chi tiết địa tầng các thành tạo trầm tích Paleozoi trung
- thượng.
3. Xác lập các tiền đề tìm kiếm khoáng sản mangan trong vùng.
Nhiệm vụ của luận án
1. Đo vẽ chi tiết các mặt cắt địa chất cắt qua các phân vị địa tầng.
2. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc để tái lập trật tự địa
tầng.
3. Phân chia chi tiết các phân vị thạch địa tầng và sinh địa tầng
trong giai đoạn Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang. Đối sánh địa
tầng trong và ngoài khu vực.
4. Xác lập sơ đồ tướng đá - cổ địa lý vùng Hạ Lang trong kỷ
Devon.
5. Xác lập các tiền đề địa tầng, cấu trúc nhằm định hướng tìm
kiếm quặng mangan trong vùng Hạ Lang.
3
Những luận điểm bảo vệ

1. Trật tự địa tầng nguyên thủy của các thành tạo trầm tích Paleozoi
trung - thượng trong vùng nghiên cứu đã bị thay đổi do các hoạt động
đứt gãy và uốn nếp.
2. Các thành tạo trầm tích Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang
được chia thành 10 hệ tầng: Nà Ngần (D
1
nn); Mia Lé (D
1
ml); Nà Quản
(D
1-2
e nq); Bản Cỏng (D
2
gv bcg); Nà Đắng (D
2
gv-D
3
fr nd); Bằng Ca
(D
3
fr bc); Tốc Tát (D
3
-C
1
tt); Lũng Nậm (C
1
ln); Bắc Sơn (C-P
2
bs) và
Đồng Đăng (P

3
dd). Trong đó xác lập mới hệ tầng Nà Đắng, khôi phục
2 hệ tầng Nà Ngần và Bản Cỏng.
3. Quặng mangan trong vùng Hạ Lang được hình thành liên quan
chặt chẽ với 3 mức địa tầng Frasni, Famen và Tournais. Chúng phân bố
trong một số cấu trúc nếp lõm và phức nếp lõm trong vùng.
Các điểm mới của luận án
1. Đã xây dựng cơ sở khoa học để xác lập mới hệ tầng Nà Đắng.
2. Chứng minh hệ tầng Bản Cỏng tuổi Givet và có vị trí địa tầng
giữa hệ tầng Nà Quản và Nà Đắng.
3. Chứng minh phần thấp nhất của hệ tầng Tốc Tát có tuổi Frasni.
4. Thành lập 3 sơ đồ tướng đá - cổ địa lý ứng với 3 thời kỳ thành
tạo các trầm tích trong kỷ Devon.
5. Xác định 3 giai đoạn hình thành quặng mangan là Frasni, Famen
và Turne.
Các tài liệu xây dựng luận án
1. Các tài liệu nghiên cứu của tác giả từ 2001 đến nay gồm ~500
điểm khảo sát và 12 mặt cắt địa chất chi tiết. Các kết quả phân tích 120
mẫu thạch học; 110 mẫu hóa Mn và 117 mẫu hóa đá vôi; 71 mẫu cổ
sinh; 110 mẫu vi cổ sinh.
2. Các tài liệu địa chất đã công bố.
3. Báo cáo và Bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 200.000 tờ Chinh Si - Long Tân.
4. Báo cáo tổng kết lập Bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ
1: 50.000 nhóm tờ Trùng Khánh do NCS chủ biên.
4
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Sơ đồ địa tầng được xây dựng bởi NCS là đóng góp mới cho việc lập
sơ đồ cấu trúc - kiến tạo vùng nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu mới về địa
tầng Paleozoi trung - thượng trong vùng tạo những tiền đề địa tầng quan
trọng để định hướng tìm kiếm khoáng sản mangan.

- Việc kết hợp phân tích các cấu trúc và biến dạng kiến tạo trong
nghiên cứu địa tầng đã giúp khôi phục chính xác trình tự địa tầng, phác
họa bức tranh về tiến hóa bồn trầm tích khu vực trong Paleozoi giữa -
muộn.
- Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý được xây dựng giúp làm sáng rõ
điều kiện thành tạo của các đá trầm tích và khoáng sản liên quan.
Khối lượng và cấu trúc luận án
Luận án gồm 5 chương, không kể Mở đầu, Kết luận:
Chương 1. Khát quát lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa chất vùng
Hạ Lang
Chương 2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3. Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp và ảnh hưởng của chúng tới
trật tự địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang.
Chương 4. Địa tầng Paleozoi trung - thượng và đặc điểm tướng đá
- cổ địa lý trong kỷ Devon.
Chương 5. Đặc điểm và vị trí địa tầng quặng mangan.
Chương 1. Khát quát lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa chất vùng
Hạ Lang
1.1. Khái quát lịch sử nghiên cứu
1.1.1. Về địa tầng. Đầu thế kỷ 20, các nhà địa chất Pháp bắt đầu
nghiên cứu các trầm tích trong vùng Hạ Lang. Bourret R. (1922) đã
ghi nhận sự có mặt của các đá tuổi Devon và Carbon.
Đovjikov A.E. và nnk. (1965) đã khẳng định thêm sự có mặt của
các trầm tích Devon, Carbon, tuy vậy việc phân chia địa tầng còn sơ
lược và có những nhầm lẫn, như đá vôi Givet xếp nhầm vào Devon
5
thượng, các trầm tích Cambri xếp chung với các trầm tích Devon hạ
trong “loạt” Bồng Sơn v.v
Phạm Đình Long và nnk. (1974) phát hiện thêm nhiều hoá thạch
giúp cho việc phân chia địa tầng chi tiết và chính xác hơn. Tuy nhiên

trong phân chia địa tầng cũng còn những bất hợp lý, ví dụ hệ tầng Bằng
Ca tuổi Frasni được vẽ ngang với đá vôi chứa hoá thạch
Stringocephalus tuổi Givet v.v
Các nghiên cứu chuyên đề về sau này là những đóng góp lớn cho
sự hiểu biết về một khoảng địa tầng hay một nhóm hóa thạch nào đó,
nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu trật tự địa tầng Paleozoi
trung - thượng trong vùng tiến hành đồng thời với phân tích biến dạng
và cấu trúc địa chất. Đây là một trong những nhiệm vụ mà NCS đặt ra
trong quá trình thực hiện luận án của mình.
1.1.2. Về kiến tạo. Từ những năm đầu thế kỷ XX các nhà địa chất
Pháp đã phát hiện và gọi các tấm phủ chờm là các mảng địa di. Từ năm
1954 tới đây vùng được nghiên cứu có hệ thống hơn, đã khắc họa được
những nét cấu trúc địa chất lớn trong vùng. Tuy nhiên việc nghiên cứu
các yếu tố cấu trúc và vai trò của các chuyển động kiến tạo đối với việc
lập lại trật tự địa tầng còn hạn chế.
1.1.3. Về nghiên cứu tướng đá cổ địa lí: Công tác nghiên cứu về
tướng đá cổ địa lý ở Việt Nam nói chung còn rất ít. Mới chỉ có một đề tài
nghiên cứu cổ sinh - địa tầng và tướng đá - cổ địa lý các thành tạo trầm
tích D
3
- C
1
ở Bắc Việt Nam được thực hiện (Phạm Kim Ngân và nnk,
2001). Trong công trình này các tác giả mới chỉ vạch ra những nét sơ
lược về tướng đá - cổ địa lý trong giai đoạn cuối Devon - đầu Carbon.
1.1.4. Về khoáng sản: Trước năm 1945 chủ yếu là người Pháp và
Nhật khai thác mangan trong vùng. Sau năm 1945 đặc biệt sau năm 1954
chủ yếu là các công trình tìm kiếm thăm dò mangan ở các diện lộ hẹp và
chỉ tập trung nghiên cứu mangan trong đá vôi hệ tầng Tốc Tát. Các mức
tầng chứa quặng mangan chưa được quan tâm nghiên cứu.

1.2. Đặc điểm địa chất vùng Hạ Lang
6
Kế thừa những thành tựu nghiên cứu địa tầng từ trước đến nay, sau
khi giải quyết một số vấn đề tồn tại, NCS khái quát đặc điểm địa chất
vùng Hạ Lang như sau:
- Về địa tầng: Các thành tạo trầm tích trong vùng nghiên cứu được
chia thành 18 hệ tầng, theo thứ tự từ dưới lên: Thần Sa (ε
3
ts), Nà Ngần
(D
1
nn), Mia Lé (D
1
ml), Nà Quản (D
1
-D
2
e nq), Bản Cỏng (D
2
gv bcg), Nà
Đắng (D
2
gv-D
3
fr nd), Bằng Ca (D
3
fr bc), Tốc Tát (D
3
-C
1

t tt), Lũng Nậm
(C
1
ln), Bắc Sơn (C-P
2
bs), Đồng Đăng (P
3
dd), Bằng Giang (P
3
-T
1
bg),
Sông Hiến (T
1
sh), Cao Bằng (N
1
cb), trầm tích Pleistocen muộn (aQ
1
3
),
trầm tích Holocen sớm-giữa (aQ
2
1-2
) và các trầm tích Đệ tứ không phân
chia (dpQ, apQ).
- Về magma: Có mặt phức hệ Cao Bằng đặc trưng là sự phân dị từ
đá siêu mafic đến mafic, tuổi Permi muộn - Trias sớm.
- Về cấu trúc - kiến tạo: Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy các
thể địa chất trong vùng có mối quan hệ rất phức tạp. Các hoạt động uốn
nếp và đứt gãy lặp lại nhiều lần, tác động tới hầu hết các đá có mặt

trong vùng.
Về khoáng sản: Đối với mangan, loại khoáng sản chính trong vùng, có
3 mức tầng chứa quặng tuổi từ Devon muộn Frasni đến Carbon sớm,
Tournais, tương ứng với 3 hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát và Lũng Nậm.
Chương 2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp luận
Việc nghiên cứu và phân chia các thành tạo trầm tích trên một mặt
cắt địa chất là xác nhận thành phần thạch học và theo dõi trật tự của các
lớp đá, mối quan hệ giữa các lớp đá, các ranh giới nguyên thủy hay
ranh giới kiến tạo… làm cơ sở để xây dựng lại trình tự địa tầng qua mặt
cắt đó. Ở một vùng rộng lớn hơn ứng với một bồn trầm tích cổ hoặc
một phần của bồn đó, đòi hỏi phải có nhiều mặt cắt cắt qua toàn bộ
diện lộ của các tầng trầm tích làm cơ sở, từ đó có thể đối sánh lập lại
trật tự địa tầng của toàn vùng nghiên cứu.
7
Việc nghiên cứu địa tầng trong các mặt cắt địa chất bắt đầu từ đặc
điểm thạch học. Tiếp theo cần xét đến yếu tố cấu trúc, kiến tạo, màu
sắc, tính phân lớp và thế nằm của đá. Ngoài ra cần chú ý đến các biến
đổi thứ sinh, các hóa thạch chứa trong đá. Trong những điều kiện nhất
định có thể sử dụng các tầng đánh dấu trong phân chia, đối sánh địa
tầng.
Các hóa thạch không những phản ánh môi trường sống mà còn dùng
để xác định tuổi tương đối cho các tầng đá Vì vậy thu thập và phân tích
hóa thạch là khâu quan trọng cho công tác nghiên cứu địa tầng.
Trật tự của các thành tạo trầm tích trong một vùng thường bị các
chuyển động kiến tạo muộn hơn làm biến đổi. Vì thế việc thu thập,
phân tích các biểu hiện cấu trúc, biến dạng do hoạt động kiến tạo gây ra
rất cần thiết trong nghiên cứu địa tầng.
Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý là sự phản ánh điều kiện và môi trường
thành tạo đá trong quá khứ địa chất. Do vậy sơ đồ tướng đá - cổ địa lý

cần được xây dựng trên cơ sở tổng hợp các tài liệu thu thập từ thực địa
với các kết quả phân tích xử lý trong phòng.
2.2. Các phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu địa tầng
- Phương pháp lộ trình thực địa: Đây là phương pháp chủ đạo
trong nghiên cứu địa chất nhằm thu thập các loại tài liệu thực tế.
- Phương pháp đo vẽ mặt cắt địa chất chi tiết: Nhằm thể hiện cấu
trúc địa chất và thành phần thạch học chi tiết theo các tuyến mặt cắt.
- Phương pháp đo xạ mặt cắt: Tiến hành cùng với đo vẽ mặt cắt
chi tiết nhằm ghi nhận cường độ phóng xạ (μR/h) phản ánh đặc tính
của mỗi loại đá và quan hệ giữa chúng.
- Phương pháp gia công và phân tích cổ sinh: Nhằm xác định hóa
thạch và định tuổi tương đối cho các phân vị địa tầng.
- Phương pháp phân tích hoá học: Nhằm xác định hàm lượng các
nguyên tố hoá học trong đá, phụ trợ cho việc phân chia địa tầng.
8
- Phương pháp đo tham số vật lý của đá: Tiến hành đo trong phòng
trên mẫu đá được lấy nhằm xác định các tham số địa vật lý mật độ (δ:
g/cm
3
), độ từ cảm (χ:10
-6
CGS), độ từ dư (Jn:10
-6
CGS), bức xạ tổng
(In:ppm) của đá, phụ trợ cho việc phân chia địa tầng.
- Phương pháp phân tích lát mỏng: Nhằm xác định tên, cấu tạo,
kiến trúc, đặc điểm biến đổi, thành phần (%) các khoáng vật của đá.
2.2.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu về cấu trúc - kiến tạo
- Phương pháp nghiên cứu ngoài trời: Nhằm nhận biết các biểu

hiện của biến dạng dẻo, dòn, các thế hệ phân phiến, uốn nếp làm cơ
sở để luận giải quan hệ của các lớp đá.
- Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Phương pháp này được
tiến hành trên cơ sở tổng hợp phân tích đặc điểm biến dạng, quan hệ
chồng lấn giữa các yếu tố biến dạng để vẽ bản đồ địa chất và khôi phục
trật tự các thành tạo trầm tích của vùng.
2.2.3. Nhóm các phương pháp nghiên cứu tướng đá - cổ địa lý
- Phương pháp lộ trình thực địa: Tiến hành thu thập, mô tả mẫu
ngoài thực địa nhằm phân tích và xử lý thông tin về môi trường cổ.
- Phương pháp phân tích tướng đá. Tiến hành ngoài thực địa và
trong phòng.
- Phương pháp nghiên cứu trong phòng: Biểu diễn các thông tin cổ
địa lý - tướng đá lên bản đồ nền (ranh giới giữa các tướng trầm tích,
ranh giới vùng xâm thực và vùng trầm tích, hướng vận chuyển trầm
tích v.v ).
Chương 3. Đặc điểm đứt gãy, uốn nếp và ảnh hưởng của chúng tới
trật tự địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang
3.1. Đặc điểm đứt gãy, uốn nêp
3.1.1. Đặc điểm đứt gãy
Các đứt gãy trong vùng phát triển mạnh làm phá hủy nhiều thành
tạo địa chất trong vùng. chúng phát triển chủ yếu ở 3 thế hệ chính.
Theo đặc điểm động học, các đứt gãy trong vùng có thể chia ra:
9
- Đứt gãy chờm nghịch: phổ biến trong vùng, không theo một
phương nhất định. Chúng phá hủy cắt xén nhiều lớp hoặc các tập đá
trong vùng. Các đứt gãy có chờm nghịch có phương chủ yếu từ tây bắc
chuyển sang đông nam gồm các đứt gãy Bằng Ca - Hạ Lang, Nà Quản
- Kim Loan - Quảng Uyên - Trà Lĩnh, Bản Gốc - Thông Huề - Nà
Giốc, Trùng Khánh - Nộc Cu.
- Các đứt gãy thuận trượt bằng trái: Gồm đứt gãy Sông Bắc Võng

và đứt gãy Sông Quây Sơn, có mặt trượt nghiêng về hướng tây nam.
- Các số đứt gãy trượt bằng trái và phải: Đứt gãy Cao Bằng - Tiên
Yên là đứt gãy lớn và là đứt gãy có 2 pha trượt bằng trái và phải phát
triển chủ yếu theo phương TB - ĐN và một số đứt gãy trượt bằng phải
phương á kinh tuyến như đứt gãy Trà Lĩnh - Mã Phục và đứt gãy trượt
bằng phải Phúc Sen - Quảng Uyên.
3.1.2. Đặc điểm uốn nếp
Vùng nghiên cứu trải qua nhiều lần bị uốn nếp. Kết quả là đã hình
thành các nếp uốn từ đơn giản đến phức tạp do có sự chồng chéo của
các pha. Phần lớn các đứt gẫy và nếp uốn kể trên liên quan đến 2 pha
tạo núi chính là Indosini và Hymalaya. Các dạng nếp uốn chủ yếu trong
vùng gồm:
- Các nếp uốn đảo: Phát triển khá phổ biến trong vùng, trong diện
phân bố của các trầm tích Paleozoi trung - thượng và các trầm tích trẻ
hơn. Chúng thường có góc vòm hẹp <90
o
,

mặt trục có cùng phương
cắm với 2 cánh.
- Các nếp uốn tương tự hoặc dạng vòm: Thường được bảo tồn tốt
và dễ nhận biết. Các nếp uốn tương tự thường là các nếp uốn đảo hoặc
nằm, có mặt trục từ thẳng đứng tới nghiêng. Sự có mặt của chúng khiến
cho tật tự các lớp đá trong vùng bị đảo lộn. Các nếp uốn dạng vòm
thường phát triển chủ yếu theo phương á kinh tuyến, có vòm rộng cánh
thoải, mặt trục gần thẳng đứng. Trong vùng thể hiện 5 thế hệ uốn nếp:
Các nếp uốn thế hệ 1 chỉ phát triển trong đá hệ tầng Thần Sa, có thể
có tuổi tương đối trước Devon.
10
Các nếp uốn thế hệ 2 là các nếp uốn đảo, phát triển khá mạnh trong

toàn vùng. Các nếp uốn có mặt cả trong các đá có tuổi Trias sớm,
chứng tỏ tuổi của chúng muộn hơn Trias sớm. Chúng thường có góc
vòm hẹp <90
o
,

mặt trục có cùng phương cắm với 2 cánh.
Các nếp uốn thế hệ 3 chúng thường được bảo tồn tốt và dễ nhận
biết và thuộc kiểu nếp uốn tương tự là các nếp uốn đảo hoặc nằm với
góc liên cánh <90
o
hoặc nếp uốn dạng vòm có góc liên cánh >90
o
. Mặt
trục từ thẳng đứng tới nghiêng. Các nếp uốn đảo thế hệ 3 làm cho các
lớp đá trong vùng bị đảo lộn. Các nếp uốn này chỉ gặp phát triển trong
đá có tuổi trước Neogen nên có lẽ có tuổi sớm hơn Kainozoi.
Các nếp uốn thế hệ 4 phát triển chủ yếu theo phương á kinh tuyến,
có mở vòm rộng cánh thoải, mặt trục gần thẳng đứng.
Các nếp uốn thế hệ 5 là các nếp uốn có vòm rộng, cánh tương đối
thoải, mặt trục thẳng đứng kéo dài theo phương đông bắc - tây nam.
3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đứt gãy, uốn nếp đối với trật tự sắp
xếp của các thành tạo trầm tích
3.2.1. Ảnh hưởng của các đứt gãy và uốn nếp
Các đứt gãy chờm nghịch trong vùng nghiên cứu rất phát triển.
Chúng cắt qua nhiều tầng trầm tích và làm biến mất nhiều khối lượng
địa tầng, làm trật tự nguyên thuỷ của các tầng đá bị xáo trộn, xê dịch.
Hướng dịch chuyển tương đối của các đứt gãy này được thể hiện bởi sự
có mặt của hàng loạt dấu hiệu động lực cỡ vừa và nhỏ như các cấu tạo
đường căng kéo, các dải trượt căng dãn không cân xứng, các ban tinh

cà nát có cánh v.v
Sự thành tạo phổ biến của các nếp uốn đi cùng các hệ thống đứt
gãy nghịch/chờm nghịch đã làm cho bề dày biểu kiến của các tầng đá
trong nhiều trường hợp tăng lên đáng kể so với bề dày thực của chúng.
3.2.2. Khôi phục trật tự địa tầng trên cơ sở phân tích đặc cấu trúc tại
một số mặt cắt địa chất
Các đứt gãy địa chất tiến triển cho đến nay đã làm mất đi tính liên
tục của nhiều tầng đá ở các mặt cắt địa chất, làm thay đổi trình tự địa
11
tầng, hoặc làm gia tăng bề dày biểu kiến của các tầng đá trầm tích.
Dưới đây là một số ví dụ điển hình đã được nghiên cứu.
Ở mặt cắt Nộc Cu, ngăn cách giữa hai loại đá vôi phân lớp dày
xám sáng hạt mịn của hệ tầng Bản Cỏng (D
2
gv bcg) và tập đá vôi phân
dải màu xám đen của hệ tầng Tốc Tát (D
3
-C
1
t tt) là một đới minolit dày
khoảng 1m. Đứt gãy ở mặt cắt này đã làm mất đi khối lượng địa tầng từ
cuối Givet đến hết Frasni.
Tại mặt cắt đèo Kênh Khòng, một đứt gãy chờm nghịch đã chuyển
dịch đá vôi dạng khối xám trắng của hệ tầng Bản Cỏng (D
2
gv bcg) lên
ngang mức đá vôi phân dải của hệ tầng Tốc Tát (D
3
-C
1

t tt). Dọc đứt
gãy này có một đới dăm kết kiến tạo dày khoảng 15m.
Ở ngầm Sác Hạ một đứt gãy với biểu hiện là đới dăm kết kiến tạo
dày khoảng 40m cũng tạo nên một sự chuyển dịch tương tự đối với đá
vôi của 2 hệ tầng Bản Cỏng và Tốc Tát.
Tại mặt cắt Bản Thầng - Bản Cra, một đứt gãy đã làm mất đi một
khối lượng của tầng đá vôi phân lớp dày đến dạng khối của hệ tầng
Bản Cỏng (D
2
gvbcg).
Sử dụng các dấu hiệu nhận biết đứt gãy, cụ thể là các biểu hiện của
minolit và dăm kết kiến tạo, cho phép xắp xếp lại các tầng đá theo trật
tự địa tầng nguyên thủy của chúng. Điều này cũng giúp phát hiện
những khối lượng địa tầng bị thiếu hụt trong mặt cắt và đối sánh các
tập đá, các hệ tầng ở những mặt cắt khác nhau.
Tại điểm khảo sát TK.345 đã phát hiện thế nằm đảo: đá phiến chứa
hóa thạch Euryspirifer sp. thuộc hệ tầng Mia Lé (D
1
ml) nằm trên đá vôi
chứa Amphipora loại nhỏ của hệ tầng Nà Quản (D
1
-D
2
e nq).
Ở vùng Nộc Cu đá của hệ tầng Lũng Nậm bị uốn nếp đảo lặp lại
nhiều lần, làm tăng chiều dày của phân vị này một cách đáng kể. Nhờ
nhận định đúng tính chất của uốn nếp đảo, bề dày đá vôi tập 2 của hệ
tầng Lũng Nậm được xác định chỉ còn khoảng 200m (so với khoảng
600m - bề dày biểu kiến trên mặt cắt).
12

Chương 4. Địa tầng Paleozoi trung - thượng và đặc điểm tướng đá -
cổ địa lý trong kỷ Devon
4.1. Xây dựng sơ đồ địa tầng Paleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang
Cho đến nay, nhiều phương án phân chia địa tầng Devon - Permi
đã được đưa ra đối với vùng Hạ Lang (Bourret R. 1922; Đovjikov A.E
và nnk. 1965; Phạm Đình Long và nnk. 1974; Tống Duy Thanh và nnk,
1986, 2005; v.v ) và nhiều phân vị địa tầng đã được xác lập. Tuy
nhiên, bằng thực tế nghiên cứu địa tầng kết hợp phân tích đặc điểm
biến dạng và cấu trúc - kiến tạo của vùng, qua rà soát lại các phân vị
địa tầng có trong vùng, đối sánh với tài liệu địa tầng lân cận và ở Nam
Trung Quốc, NCS đã khôi phục 2 hệ tầng (Nà Ngần và Bản Cỏng), xác
lập mới một hệ tầng (Nà Đắng) và đề xuất sơ đồ địa tầng Paleozoi
trung - thượng có những nét mới.
Trong Sơ đồ phân chia và liên hệ địa tầng Paleozoi trung - thượng
vùng Hạ Lang (Bảng 4.1) của luận án có 8 hệ tầng thuộc 3 loạt: Loạt
13
Bảng 4.1. Sơ đồ phân chia và liên hệ địa tầng Paleozoi trung - thượng
vùng Hạ Lang
Sông Cầu gồm 2 hệ tầng Nà Ngần và Mia Lé; loạt Bản Páp gồm 3
hệ tầng Nà Quản, Bản Cỏng và Nà Đắng; loạt Trùng Khánh gồm 3 hệ
tầng Bằng Ca, Tốc Tát và Lũng Nậm. So với Sơ đồ địa tầng gần đây
nhất của Tong Dzuy Thanh et all. (2006), trong sơ đồ này sử dụng loạt
Bản Páp, gồm 3 hệ tầng - Nà Quản, Bản Cỏng và Nà Đắng, chứ dùng
hệ tầng Bản Páp, còn trong loạt Sông Cầu có 2 hệ tầng là Nà Ngần và
Mia Lé - thay vì 3 hệ tầng Si Ka và Bắc Bun.
4.2. Các phức hệ hóa thạch và đới cổ sinh tuổi Devon - Permi phát
hiện trong vùng Hạ Lang
14
Trong quá trình nghiên cứu địa tầng vùng Hạ Lang, NCS đã thu
thập hóa thạch của nhiều nhóm sinh vật, đã gửi phân tích tại Viện Khoa

học Địa chất và Khoáng sản và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà
Nội. Về mặt sinh địa tầng, các hóa thạch của vùng Hạ Lang được xếp
trong các phức hệ hóa thạch hoặc các đới cổ sinh sau đây:
4.2.1. Phức hệ Howittia wangi và cá cổ, gồm Howittia wangi (Tay
cuộn); và các di tích cá cổ chưa xác định, phân bố trong Devon hạ,
Lochkov. (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Nà Ngần - D
1
nn).
4.2.2. Phức hệ Euryspirifer tonkinensis, gồm Euryspirifer tonkinensis,
Schellwienella lantenoisi (Tay cuộn); Favosites alpinus,
F.hidensiformis (San hô vách đáy)… phân bố trong Devon hạ, Praga.
(Phức hệ này gặp trong hệ tầng Mia Lé - D
1
ml).
4.2.3. Phức hệ Parastriatopora champungensis, gồm Parastriatopora
champungensis, (San hô vách đáy); Atrypa auriculata (Tay cuộn)…
phân bố trong khoảng Devon hạ, Emsi tới Devon trung, Eifel. (Phức hệ
này gặp trong hệ tầng Nà Quản - D
1
-D
2
e nq).
4.2.4. Phức hệ Stringocephalus burtini, gồm Stringocephalus burtini
(Tay cuộn), Crassialveolites crassus (San hô vách đáy); Actinostroma
devonense (Lỗ tầng)… phân bố trong Devon trung, Givet. (Phức hệ này
gặp trong hệ tầng Bản Cỏng - D
2
gv bcg).
4.2.5. Phức hệ Caliapora battessbyi - Amphipora patokensis, gồm
Caliapora battessbyi (San hô vách đáy); Amphipora patokensis, A.

ramosa, (Lỗ tầng); Nanicella uralica (Trùng lỗ); phân bố trong khoảng
Devon trung, Givet - Devon thượng, Frasni. (Phức hệ này gặp trong hệ
tầng Nà Đắng - D
2
gv-D
3
fr nd).
4.2.6. Phức hệ Homoctenus kikiensis, gồm Homoctenus kikiensis;
Styliolina sp. (Vỏ nón); Desquamatia zonataeformis (Tay cuộn) phân
bố trong Devon thượng, Frasni. (Phức hệ này gặp trong hệ tầng Bằng
Ca - D
3
fr bc).
4.2.7. Đới hassi (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis hassi
phân bố trong Devon thượng, Frasni. (Đới này nằm trong hệ tầng Tốc
Tát - D
3
- C
1
tt).
15
4.2.8. Đới rhenana (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis
rhenana phân bố trong Devon thượng, Frasni. (Đới này nằm trong hệ
tầng Tốc Tát - D
3
- C
1
tt).
4.2.9. Đới triangularis (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis
triangularis, phân bố trong Devon thượng, Famen. (Đới này nằm trong

hệ tầng Tốc Tát - D
3
- C
1
tt).
4.2.10. Đới rhomboidea (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis
rhomboidea, phân bố trong Devon thượng, Famen. (Đới này nằm trong
hệ tầng Tốc Tát - D
3
- C
1
tt).
4.2.11. Đới marginifera (Răng nón) có loài chỉ thị đới là Palmatolepis
marginifera, phân bố trong Devon thượng, Famen. (Đới này nằm trong
hệ tầng Tốc Tát - D
3
- C
1
tt).
4.2.12. Phức hệ sigmoidalis, gracilis và gonioclymeniae (Răng nón) là
phức hệ gồm những loài Răng nón phân bố trong Devon thượng,
Famen, phần cao nhất. (Phức hệ này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D
3
- C
1
tt).
4.2.13. Đới Eoendothyra communis - Quasiendothyra kobeitusana
(Trùng lỗ), phân bố trong Devon thượng, Famen, phần cao nhất. (Đới
này nằm trong hệ tầng Tốc Tát - D
3

- C
1
tt).
4.2.14. Đới Chernyshinella - Palaeospiroplectammina phân bố trong
Carbon hạ, Tournais hạ - trung. (Đới này nằm trong hệ tầng Lũng Nậm -
C
1
ln).
4.2.15. Đới Spinoendothyra - Paraendothyra phân bố trong Carbon hạ,
Tournais thượng. (Đới này nằm trong hệ tầng Lũng Nậm - C
1
ln).
4.2.16. Đới Archaediscus có tuổi phân bố trong Carbon hạ, Vise trung-
thượng. (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.17. Đới Millerella - Eostaffella phân bố trong Carbon hạ,
Serpukhovi và một phần của Carbon thượng, Baskiri. (Đới này nằm
trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.18. Đới Profusulinella - Palaeoreichelina phân bố trong Carbon
thượng, Baskiri thượng - Moscovi hạ. (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc
Sơn - C-P
2
bs).
4.2.19. Đới Fusulinella - Fusulina phân bố trong Carbon thượng
Moscovi thượng. (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).

16
4.2.20. Đới Schwagerina phân bố trong Permi hạ, Asseli, gặp ở hầu
hết các khối núi đá vôi Paleozoi thượng ở bán đảo Đông Dương. (Đới
này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.21. Đới Robustoschwagerina phân bố trong Permi hạ, Asseli
thượng và Sakmari. (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.22. Đới Misellina phân bố trong Permi hạ, Kunguri. (Đới này nằm
trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.23. Đới Cancellina phân bố trong Permi trung, Roadi. (Đới này nằm
trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.24. Đới Neoschwagerina phân bố trong Permi trung, Wordi và một
phần Capitan. (Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.25. Đới Lepidolina - Yabeina phân bố trong Permi trung, Capitan.
(Đới này nằm trong hệ tầng Bắc Sơn - C-P
2
bs).
4.2.26. Đới Palaeofusulina phân bố trong Permi thượng, Changshing.
(Hệ tầng Đồng Đăng - P
3
dd).

Nội dung các phức hệ và đới hóa thạch lớn trên đây chủ yếu dựa theo
cách phân chia của Tống Duy Thanh và nnk. (1986, 1988); các đới Răng
nón - Tạ Hòa Phương (2002); các đới Trùng lỗ - Nguyễn Văn Liêm (1985)
và Đoàn Nhật Trưởng (in press).
4.3. Các phân vị địa tầngPaleozoi trung - thượng vùng Hạ Lang
GIỚI PALEOZOI
HỆ DEVON, THỐNG HẠ
Loạt Sông Cầu [Trần Văn Trị và nnk., 1964] gồm 3 hệ tầng là Si
Ka (D
1
sk), Bắc Bun (D
1
bb) và Mia Lé (D
1
ml) ở đới Sông Hiến, hoặc 2
hệ tầng là Nà Ngần (D
1
nn) và Mia Lé (D
1
ml) - vùng Hạ Lang. Đặc
điểm chung của loạt gồm chủ yếu các trầm tích lục nguyên, từ tướng
ven bờ, vũng vịnh chuyển sang trầm tích biển nông. Hợp phần carbonat
xen kẽ với trầm tích lục nguyên trong phần cao của hệ tầng Mia Lé.
- Hệ tầng Nà Ngần (D
1
nn) [Phạm Đình Long và nnk., 1974] có
mặt cắt chuẩn tại bản Nà Ngần. Nằm bất chỉnh hợp góc trên đá phiến
hệ tầng Thần Sa (ε
2-3
ts) là tầng cuội kết cơ sở của hệ tầng Nà Ngần.

17
Hệ tầng chủ yếu gồm các trầm tích lục nguyên, có màu tím gụ đặc
trưng, xen ít màu loang lổ. Cát kết chứa cuội, sạn, chỉ gặp ở phần thấp
nhất của hệ tầng. Cát kết hạt nhỏ đến vừa, bột kết hạt lớn bị ép gặp phổ
biến trong phần giữa của hệ tầng. Sét bột kết, sét kết, đá phiến sét
sericit - chlorit, sét kết chứa vôi bị biến chất yếu, cấu tạo phân phiến,
gặp ở phần cao của hệ tầng. Hệ tầng dày 150-240m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 15-20;
không có từ tính; mật độ 2,50; phóng xạ tổng 21.
Do bề dầy trầm tích không lớn, lại không phân tách được thành 2
hệ tầng Si Ka và Bắc Bun như ở đới Sông Hiến, nên NCS sử dụng lại
tên gọi Nà Ngần như quan niệm ban đầu của Phạm Đình Long (1974).
Hệ tầng chứa Howittia wangi, Howittia sp. (Tay cuộn) và một số di
tích cá cổ, chưa xác định. Hệ tầng được xếp vào Devon hạ, bậc
Lochkov, có quan hệ chuyển tiếp lên hệ tầng Mia Lé.
- Hệ tầng Mia Lé (D
1
ml) [Deprat J. 1915] có mặt cắt chuẩn Lũng
Cú - Ma Lé, huyện Đồng Văn, Hà Giang. Hệ tầng có thành phần chủ
yếu đá phiến sét, sét bột kết, bột kết, cát kết xen ít đá vôi sét silic, đá
phiến sét sericit - chlorit, xen ít lớp mỏng và thấu kính đá vôi vi hạt, đá
vôi sét, đá sét vôi. Bề dày của hệ tầng 120-250m.
Các trầm tích lục nguyên phân bố đều trong hệ tầng, riêng hợp
phần carbonat chỉ có từ phần giữa hệ tầng trở lên. Các loại đá vôi, vôi
sét silic có kiến trúc vi hạt và hạt nhỏ, phân lớp trung bình, cấu tạo định
hướng.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 6-22;
không từ tính, mật độ 2,16-2,77; độ phóng xạ đạt 19.
Hệ tầng chứa phong phú hoá thạch: Euryspirifer tonkinensis,
Dicoelostrophia puntlata, D. Multistriata (Tay cuộn) và Favosites alpinus,

F. hidensiformis (San hô vách đáy), được xếp vào Devon hạ, bậc Praga.
Hệ tầng có quan hệ chỉnh hợp giữa các hệ tầng Nà Ngần và Nà Quản.
HỆ DEVON, THỐNG HẠ - THƯỢNG
18
Loạt Bản Páp [Nguyễn Xuân Bao và nnk., 1970]. Loạt được
chuyển cấp từ hệ tầng cùng tên. “Hệ tầng Bản Páp” có mặt cắt chuẩn
Thượng nguồn sông Mua, huyện Phù Yên, Sơn La, phân bố khá rộng
Bắc Bộ. Trong vùng nghiên cứu, loạt Bản Páp gồm các hệ tầng Nà
Quản (D
1-2
nq), Bản Cỏng (D
2
gv bcg) và Nà Đắng (D
2
gv-D
3
fr nd). Đặc
điểm chung của loạt gồm chủ yếu các trầm tích carbonat - đá vôi màu
xám, xám sẫm với các hợp phần lục nguyên, sét và silic khác nhau.
HỆ DEVON, THỐNG HẠ - TRUNG
- Hệ tầng Nà Quản (D
1-2
e

nq) [Dương Xuân Hảo 1968, Phạm
Đình Long 1974] với mặt cắt chuẩn là Nà Quản - Bằng Ca - Bản
Thoang tại vùng Hạ Lang, Cao Bằng. Hệ tầng gồm chủ yếu trầm tích
carbonat (đá vôi, vôi sét, vôi silic), xen những lớp trầm tích silic, phổ
biến ở Đông Bắc Bộ. Tại mặt cắt chuẩn hệ tầng gồm các loại đá vôi
màu xám sẫm, phân lớp từ mỏng đến dày, chứa hợp phần silic ở các

mức độ khác nhau. Hệ tầng dày 320m.
Hệ tầng chứa phong phú hoá thạch: Favosites stellaris, F. Goldfussi,
F. Robustus, Squameofavosites alveosquamatus, Thamnopora kolodaensis,
Parastriatopora champungensis, Spongophyllum halisitoides (San hô);
Viriatellina dalejensis, V. Irregularis, Nowakia. aff. Cancellata (Vỏ
nón); Atrypa aff. Auriculata, Stropheodonta pattei (Tay cuộn), được
xếp vào Devon hạ, Emsi - Devon trung, Eifel.
Hệ tầng nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Mia Lé và chuyển tiếp lên hệ
tầng Bản Cỏng.
HỆ DEVON, THỐNG TRUNG
- Hệ tầng Bản Cỏng (D
2
gv bcg) [Vaxilevskaia E. D. trong
Đovjikov A. E. và nnk, 1965] được xác lập để mô tả tầng đá vôi xám
trắng phân lớp dày đến dạng khối ở vùng Hạ Lang. Sau này nhiều tác
giả đã không sử dụng phân địa tầng vị này. NCS đề nghị lấy mặt cắt
Lũng Hoài - Sa Tao làm mặt cắt chuẩn chọn (lectostratotyp) cho hệ
tầng. Đặc trưng của hệ tầng là đá vôi hạt mịn màu xám sáng phân lớp
19
dày đến dạng khối, chứa phong phú hoá thạch Stringocephalus loại lớn.
Hệ tầng dày 290-520m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 4-6,
không có từ tính, mật độ 2,7, độ phóng xạ tổng thấp 1.
Trong đá hệ tầng gặp phong phú hoá thạch: Stringocephalus
burtini (Tay cuộn), Dendrostella rhenana, D. aff. vulgaris (San hô bốn
tia); Alveolitella elegantula, Caliapora battersbyi, Thamnopora
nicholsoni, Crassialveolites crassus (San hô vách đáy); Amphipora
ramosa, A. rudis, Actinostroma aff. devonense (Lỗ tầng)… đặc trưng
cho tuổi Givet (D
2

gv).
Hệ tầng có quan hệ chuyển tiếp giữa các hệ tầng Nà Quản và Nà Đắng.
HỆ DEVON, THỐNG TRUNG - THỐNG THƯỢNG
- Hệ tầng Nà Đắng (D
2
gv-D
3
fr nd) [Nguyễn Công Thuận và nnk,
2004] có mặt cắt chuẩn Lũng Hoài - Sa Tao (đoạn từ Huyền Giư đến
Nà Đắng), chủ yếu gồm đá vôi, đá vôi sét, đá vôi silic, đá phiến silic
màu xám sẫm, phân lớp mỏng đến trung bình, chứa phong phú hoá
thạch Lỗ tầng, Tay cuộn tuổi Givet - Frasni. Hệ tầng được phân chia vì
có vị trí địa tầng rõ ràng, phân biệt rõ về thành phần thạch học với hệ
tầng Bản Cỏng nằm dưới và Bằng Ca nằm trên.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ của đá vôi
5-7, silic13, không từ tính, mật độ 2,67; độ phóng xạ tổng thấp 1.
Trong mặt cắt chuẩn, hệ tầng dày 300m, đã phát hiện các hóa thạch
Stachyodes sigularis, S. aff. costulata, Taleastroma pachytextum,
Hermatoporella sp. (Lỗ tầng) và Stringocephalus sp., Gipidula sp.
(Tay cuộn).
Tập hợp hóa thạch kể trên cho phép định tuổi Devon giữa, Givet -
Devon muộn, Frasni. Hệ tầng nằm chuyển tiếp giữa các hệ tầng Bản
Cỏng và Bằng Ca.
HỆ DEVON, THỐNG THƯỢNG, HỆ CARBON THỐNG HẠ
Loạt Trùng Khánh [Tống Duy Thanh, 2000] bao gồm các hệ tầng
Bằng Ca (D
3
fr bc), Tốc Tát (D
3
- C

1
t tt) và hai hệ tầng cùng tuổi - Lũng
20
Nậm (C
1
t-v ln) ở Đông Bắc Bộ và Đa Niêng (C
1
t dn) ở Tây Bắc Bộ. Đặc
điểm chung của loạt này là gồm trầm tích carbonat và silic xen kẽ và
chứa khoáng sản mangan ở những mức độ khác nhau.
HỆ DEVON, THỐNG THƯỢNG
- Hệ tầng Bằng Ca (D
3
fr bc) [Bourret R., 1922] với mặt cắt chuẩn
Bằng Ca - Lũng Thoáng ở huyện Hạ Lang, tỉnh Cao Bằng, phân bố chủ
yếu trong vùng Hạ Lang (Cao Bằng) ở Đông Bắc Bộ. Ở vùng Hạ Lang
hệ tầng chủ yếu gồm đá phiến silic, đá phiến silic-vôi và đá phiến sét, xen
những thấu kính đá vôi. Hệ tầng dày 70-200 m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 5-7;
không có từ tính, mật độ1,53-2,70.
Đá của hệ tầng chứa phong phú hoá thạch: Homoctenus aff.
Kikiensis, Styliolina sp. (Vỏ nón); Tay cuộn: Camarotoechia sp.,
Howellella sp., Pracwageroconcha sp., Desquamatia cf. zonataeformis
(Tay cuộn), Palmatolepis hassi, Hindeodella sp. (Răng nón). Tập hợp
hóa thạch kể trên cho phép định tuổi Devon muộn, Frasni. Hệ tầng nằm
chuyển tiếp giữa các hệ tầng Nà Đắng và Tốc Tát.
HỆ DEVON, THỐNG THƯỢNG, HỆ CARBON THỐNG HẠ
- Hệ tầng Tốc Tát (D
3
-C

1
t tt) [ Phạm Đình Long, 1973] có mặt cắt
đặc trưng (lectostratotyp) là mặt cắt Tốc Tát chứa vỉa quặng mangan ở
vùng Hạ Lang, Cao Bằng. Hệ tầng khá phổ biến tại các vùng Hạ Lang
(Cao Bằng) và các vùng Đồng Văn, Yên Minh (Hà Giang) thuộc Đông
Bắc Bộ. Ở Tây Bắc Bộ, hệ tầng Tốc Tát lộ thành dải hẹp chủ yếu ở vùng
hạ lưu sông Đà. Đá vôi phân dải với các lớp đá vôi sét, đá silic phân lớp
rất mỏng 1-5cm có màu sắc khác nhau chiếm khối lượng lớn nhất và
tập trung ở phần thấp của hệ tầng. Đá vôi phân lớp mỏng tới dày chủ
yếu phân bố ở phần trên của hệ tầng, nơi chứa một vỉa quặng mangan
công nghiệp. Hệ tầng dày 180-330m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ: 4-6,
không có từ tính, mật độ 2,34-2,77, phóng xạ tổng 1-2.
21
Hệ tầng chứa phong phú hóa thạch Răng nón thuộc các đới
Palmatolepis triangularis, Pa. marginifera, Pa. postera và tập hợp Pa.
sigmoidalis - Pa. gonioclymeniae. Ở phần trên cùng của hệ tầng có
Trùng lỗ Chernyshinella glomifomis, Ch. triangularis, Ch. uralica và
Răng nón Siphonodella sinensis (ứng với khoảng ranh giới Devon -
Carbon). Tập hợp hóa thạch cho phép định tuổi Devon muộn, Famen
cho hệ tầng.
Hệ tầng nằm chuyển tiếp giữa các hệ tầng Tốc Tát và Lũng Nậm.
HỆ CARBON THỐNG HẠ
- Hệ tầng Lũng Nậm (C
1
ln) [Đoàn Nhật Trưởng, Tạ Hòa Phương,
1999] gồm đá phiến silic và đá vôi Huệ biển xen kẽ, phân bố trong địa
phận các tỉnh Cao Bằng và Hà Giang ở Đông Bắc Bộ, là hợp phần trên
cùng của loạt Trùng Khánh. Mặt cắt chuẩn của hệ tầng là đoạn tiếp trên hệ
tầng Tốc Tát thuộc mặt cắt Tốc Tát, vùng Trà Lĩnh (Cao Bằng). Phần thấp

hệ tầng gồm đá phiến silic, silic vôi màu xám, bên dưới xen các lớp đá vôi.
Phần cao gồm đá vôi silic màu xám sẫm chứa nhiều đốt thân Huệ biển. Bề
dày khoảng 50m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ tập 1: 8,
tập 2: 6; không từ tính; mật độ tập 2: 2,52, tập 1:2,24; phóng xạ tổng
tập 1:5; tập 2: 1.
Sưu tập hóa thạch phong phú trong hệ tầng gồm: Bisphaera
malevkensis, Parathurammina stellata, P. cushmani, Chernyshinella
crassitheca Paraendothyra verkhojanica, (Trùng lỗ); Pseudopolygnathus
triangulus, Siphonodella sp. (Răng nón) và Dibunophyllum cf. dubium,
Michelinia sp. (San hô bốn tia), cho phép định tuổi Carbon sớm, Tournais
-Vise. Hệ tầng nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Tốc Tát (D
3
-C
1
t tt) và có
quan hệ địa tầng không rõ ràng với hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) nằm trên,
có thể có một gián đoạn địa tầng nhỏ ngăn cách.
HỆ CARBON, HỆ PERMI THỐNG HẠ - TRUNG
22
- Hệ tầng Bắc Sơn (C-P
2
bs) [Nguyễn Văn Liêm, 1978] có thành
phần thạch học chủ yếu đá vôi xám sáng hạt mịn phân lớp dày đến
dạng khối. Hệ tầng phân bố rộng rãi ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ.
Đá vôi của hệ tầng chủ yếu phân lớp dày đến dạng khối, màu xám
sáng. Loại đá vôi chứa các ổ silic phân lớp 15-100cm, hạt mịn chỉ gặp
ở phần thấp của hệ tầng. Bề dày 600-1000m.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 5, không
có từ tính, mật độ khá cao, độ phóng xạ thấp.

Hệ tầng chứa phong phú hóa thạch: Eostaffella sp., Planoendothyra
sp., Glosinilnelina sp., Fusulinella sp., Pseudoendothyra sp., Spinoendothyra
sp., Schubertella obscura, Ozawainella sp., Pseudofusulina sp.,
Neoschwagerina sp. (Trùng lỗ); Syringopora sp., Keycilingollum sp.,
Arachnolasma sp. (San hô). Phức hệ hóa thạch kể trên cho phép xếp hệ
tầng vào Carbon - Permi trung. Hệ tầng nằm không chỉnh hợp giữa các hệ
tầng Lũng Nậm và Đồng Đăng.
HỆ PERMI THỐNG THƯỢNG
Hệ tầng Đồng Đăng (P
3
dd) [Nguyễn Văn Liêm, 1966] có mặt cắt
đặc trưng ở cầu Lạng Nắc, Lạng Sơn. Hệ tầng chủ yếu gồm đá vôi với
tập cuội kết vôi, bauxit, phiến sét lót đáy, phân bố ở Đông Bắc Bộ,
trong pham vi các tỉnh Lạng Sơn, Cao Bằng và Hà Giang.
Trong tập trầm tích lót đáy hệ tầng đáng chú ý là vỉa quặng bauxit
màu xám xanh, nâu đỏ, hạt nhỏ, cấu tạo dạng hạt đậu. Bauxit có nguồn
gốc thấm đọng, là sản phẩm phong hóa tích tụ trên bề mặt bào mòn của
hệ tầng Bắc Sơn.
Đặc tính vật lý các đá của hệ tầng có cường độ phóng xạ 4-6,
không từ tính, mật độ 2,70, phóng xạ tổng 1.
Hệ tầng chứa phong phú hóa thạch: Neoendothyra sp., Dagmarita
sp., Nankinella; Nodosaria, Frondicularia; Pachyphloria,
Codonofustella (Trùng lỗ) có tuổi Permi muộn.
Hệ tầng nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Bắc Sơn. Ranh giới trên
của hệ tầng không quan sát được trong vùng nghiên cứu.
23
4.4. Đặc điểm tướng đá - cổ địa lý vùng Hạ Lang trong kỷ Devon
Trầm tích Devon liên quan đến khoảng sản mangan trong vùng và
cũng là khoảng địa tầng còn nhiều vấn đề cần làm sáng tỏ nên NCS đã
tập trung nghiên cứu nhiều hơn. Những nghiên cứu bước đầu về tướng

đá - cổ địa lý cũng được NCS dành cho kỷ Devon, nhằm vào 3 giai
đoạn sớm, giữa và muộn.
4.4.1. Giai đoạn sớm của Devon ứng với thời kỳ hình thành loạt
Sông Cầu (D
1
l-p): Trước tiên tại vùng nghiên cứu hình thành các trầm
tích lục nguyên hạt thô trong tầng cuội kết cơ sở lót đáy hệ tầng Nà
Ngần. Tiếp theo đã hình thành các trầm tích lục nguyên hạt mịn hơn:
cát, bột, sét. Trong phần thấp của hệ tầng Nà Ngần đã phát hiện những
di tích cá cổ và thực vật với mức bảo tồn xấu chưa được xác định. Tuy
nhiên, đối sánh với hệ tầng Si Ka thuộc cùng mức địa tầng ở bên đới
Sông Hiến giáp kề, nơi đã tìm thấy di tích Cá cổ (Yunnanolepis sp.,
Placodermi, Sarcopterygii), Tay cuộn (Lingula sp.), Giáp xác (Crustacea)
và thực vật (Taeniocrada và những dạng sơ đẳng thuộc Euphyllophyta)
(Trần Văn Trị và nnk, 2008) có thể nhận định trầm tích ở phần thấp hệ
tầng Nà Ngần thuộc tướng vũng vịnh, ven bờ. Những hóa thạch dạng
sơ đẳng của Euphyllophyta thuộc loại thực vật trên cạn sơ đẳng nhất.
Tiếp theo, trong thời gian hình thành phần cao hệ tầng Nà Ngần và hệ
tầng Mia Lé, vùng nghiên cứu có môi trường biển nông, chủ yếu hình
thành trầm tích lục nguyên hạt mịn, xen một hợp phần không lớn trầm
tích carbonat, với sự phát triển phong phú của Tay cuộn (nhóm động
vật đáy) thuộc các phức hệ Howittia wangi và Euryspirifer tonkinensis.
4.4.2. Giai đoạn giữa của Devon ứng với thời kỳ hình thành loạt
Bản Páp (D
1
em- đầu D
3
fr), chủ yếu gồm đá vôi của các hệ tầng Nà
Quản, Bản Cỏng và Nà Đắng. Trong giai đoạn này rất nhiều San hô, Lỗ
tầng, Tay cuộn, Trùng lỗ đã sinh sống trên thềm biển carbonat nước

nông. Chúng thuộc về các phức hệ Parastriatopora champungensis,
Stringocephalus burtini, Caliapora battessbyi - Amphipora patokensis.
4.4.3. Giai đoạn cuối Devon ứng với thời kỳ hình thành các hệ
24
tầng Bằng Ca và Tốc Tát (D
3
fr-D
3
fm, chớm sang C
1
). Dưới đáy biển
chủ yếu hình thành các trầm tích silic, vôi silic, sét silic và vôi, vôi sét
phân lớp mỏng. Trong giai đoạn này vùng nghiên cứu có môi trường
biển sâu là chủ yếu. Điều đó được chứng minh bằng thành phần trầm
tích chứa nhiều silic và đá vôi phân dải kể trên, cùng các di tích động
vật Răng nón và Vỏ nón (là các nhóm sinh vật biển khơi biển) thuộc
các phức hệ Homoctenus kikiensis, sigmoidali - gracilis
-gonioclymeniae và các đới hassi, rhenana, triangularis, rhomboide,
marginifera.
Chương 5. Đặc điểm và vị trí địa tầng quặng mangan
5.1. Các mức địa tầng chứa quặng magan: Qua nghiên cứu chi tiết
các mặt cắt địa chất trong vùng, đặc biệt việc phân tích mẫu cổ sinh lấy
từ tầng đá chứa quặng mangan, bước đầu NCS ghi nhận các lớp và thân
quặng có mặt trong các hệ tầng Bằng Ca, Tốc Tát và Lũng Nậm.
5.1.1. Trong hệ tầng Bằng Ca: Mangan tồn tại ở dạng các vỉa và thấu
kính dày từ vài centimet tới 80cm, tạo thành các hệ lớp xen trong tầng
đá silic, sét silic thuộc ở phần cao của hệ tầng Bằng Ca. Các lớp chứa
mangan nằm dưới ranh giới trên của hệ tầng khoảng 30-70m, có tuổi
Frasni (D
3

fr).
5.1.2. Trong hệ tầng Tốc Tát: Những lớp quặng mangan mỏng (1-
2cm) có hàm lượng thấp nằm ở phần thấp của hệ tầng Tốc Tát. Vỉa
mangan chính dày 0,2-2,6m, trung bình 0,4-0,6m, với hàm lượng
mangan đạt 21,9-54,91% nằm trong phần cao của hệ tầng, trong tập đá
vôi phân lớp mỏng và trung bình. Vỉa quặng này tương đối ổn định
theo đường phương và nằm dưới ranh giới trên của hệ tầng Tốc Tát
khoảng 10-60m, có tuổi Famen (D
3
fm).
5.1.3. Trong hệ tầng Lũng Nậm: Các lớp và thấu kính quặng mangan
dày dưới 10cm, một số đạt 0,5-0,7m, một số nơi tạo các hệ lớp dày 2-
5m trong đá silic, sét silic thuộc thấp của hệ tầng Lũng Nậm và nằm
trên ranh giới dưới của hệ tầng khoảng 5-100m. Hàm lượng mangan
đạt 0,27-54,18(%). Những lớp quặng này có tuổi Tournais - Vize (C
1
t-v).
25