Tính phân lớp của đá trầm tích

1
Modul 6: Cơ sở địa chất cấu tạo
1. Lớp, tính phân lớp và cấu trúc mặt phân lớp
1.1. Lớp và tính phân lớp
Một khối lượng trầm tích tương đối đồng nhất và được giới hạn bởi những bề
mặt song song hay gần song song gọi là một lớp. Người ta cũng dùng thuật ngữ "vỉa"
để chỉ các lớp khoáng sản, ví dụ vỉa than, vỉa phosphorit v.v
Tính đồng nhất của mỗi lớp được thể hiện trong thành phần, màu sắc, các dấu
hiệu cấu tạo và hoá thạch. Sự xen kẽ nhau của các lớp được gọi là tính phân lớp; đó
là một trong những đặc tính quan trọng và đặc trưng nhất của đá trầm tích và là cơ
sở để nghiên cứu các đá trầm tích, địa tầng, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình,
địa mạo v.v Tính phân lớp cho phép ta đối chiếu và so sánh các mặt cắt địa tầng,
xác định hướng và cự ly dịch chuyển của các chuyển động kiến tạo thẳng đứng, tiến
hành tìm kiếm và theo dõi các tầng quặng, các vỉa dầu mỏ, nước ngầm v.v , Do có
tính phân lớp mà khi các đá trầm tích bị biến dạng sẽ xuất hiện các nếp uốn, vì vậy
tính phân lớp là cơ sở để nghiên cứu các cấu tạo uốn nếp.
Mặt giới hạn giữa các lớp hoặc vỉa gọi là mặt lớp, thường không tuyệt đối
phẳng và song song nhau mà có thể
gồ ghề và có độ cong nhất định. Mặt
trên của lớp (vỉa) gọi là mái, mặt dưới
gọi là tường hoặc đáy (Hình 1), sự
chuyển tiếp từ lớp này sang lớp khác
có thể đột ngột hoặc từ từ. Trong
trường hợp chuyển tiếp từ từ thì ranh
giới giữa các lớp kề nhau được vạch
ra một cách ước lệ theo bề mặt mà
trên đó xẩy ra sự thay đổi thành phần
đá. Đặc điểm thay đổi từ lớp này sang
lớp khác cho chúng ta suy luận về những biến đổi xẩy ra khi lắng đọng trầm tích.
Khoảng cách giữa mái và tường là bề dày của lớp, người ta phân biệt hai loại
bề dày là bề dày thật và bề dày biểu kiến. Bề dày thật là khoảng cách ngắn nhất

giữa mái và tường, còn bề dày biểu kiến là khoảng cách bất kỳ giữa mái và tường
quan sát được trong tự nhiên (Hình 1).
a
a
b
b
c
c
Têng
M¸i

Hình 1. Các yếu tố của lớp, bề dày lớp
a-a: bề dày thật; b-b, c-c: bề dày biểu kiến;
d-d, e-e: bề dày thiếu
2
Phân lớp xiên là loại phân lớp có bề mặt phân lớp vừa phẳng lại vừa cong,
chúng cắt nhau theo những góc khác nhau và ở bên trong mỗi lớp lại có sự phân
lớp nhỏ hơn. Dạng phân lớp này được hình thành trong môi trường chuyển động
theo một hướng. Ví dụ ở các dòng sông, dòng nước biển hoặc sự chuyển động của
không khí. Tuỳ thuộc điều kiện thành tạo, người ta phân ra một số loại phân lớp
xiên khác nhau (Hình 3.5).
Trong các dòng chảy của sông, sự phân lớp xiên thường nghiêng về phía nước
chảy. Tính phân lớp xiên ở các tam giác châu thường có kích thước lớn. ở đây sự phân
lớp xiên có đặc điểm là càng xuống gần đáy của lớp càng thoải; ở mái tính phân lớp
xiên biến mất và xuất hiện các vật liệu thô hơn. Thường phần trên của các tập phân lớp
xiên bị bào mòn và hình như chúng bị cắt bởi đáy của các lớp nằm trên.
Trong trầm tích biển tính phân lớp xiên có kích thước lớn và góc nghiêng tương
đối nhỏ. ở những vùng nước nông, trong đới tác động của sóng, tính phân lớp xiên rất
đa dạng, rất mỏng, định hướng theo các hướng khác nhau tương ứng với hướng chuyển
động của sóng trong thời gian tích tụ trầm tích. Chúng ta sẽ dễ dàng mắc sai lầm khi

tính bề dày các lớp nếu không chú ý đến tính phân lớp xiên của lớp.
Tính phân lớp xiên do gió thường rất phức tạp, không đều đặn, có hướng khác
nhau và bề dày thường biến đổi.
Tính phân lớp dạng thấu kính thể hiện ở sự thay đổi bề dày của lớp, các lớp
thường có dạng thấu kính, bị vát nhọn và tách thành từng phần. Khi sự vát nhọn đột
ngột thì mặt thớ lớp của các thấu kính thường bị uốn cong.
Tính phân lớp dạng thấu kính được thành tạo trong điều kiện dòng nước hoặc
luồng gió thay đổi một cách nhanh chóng, ví dụ ở các dòng chảy của sông hay các dải
biển có thuỷ triều lên xuống. Sự thành tạo tính phân lớp dạng thấu kính thường liên
quan với sự bào mòn vật liệu trầm tích được thành tạo trước và đáy nước không bằng
phẳng. Phân lớp dạng thấu kính với kích thước nhỏ có thể được thành tạo trong các
biển yên tĩnh khi vật liệu hạt thô vận chuyển đến biển có chu kỳ. Sự vát nhọn của các
lớp thường xảy ra khi có sự thay đổi thành phần trầm tích được tích tụ hoặc do sự bào
mòn về sau của các trầm tích đã được tích tụ trước kia.
Bề dày của lớp phản ảnh cường độ chuyển động của môi trường tích tụ trầm
tích và số lượng vật liệu được đưa đến khu vực trầm tích. Tuỳ thuộc vào bề dày
người ta chia ra 4 loại phân lớp: phân lớp thô - bề dày của lớp từ hàng chục cm đến
hàng chục mét, phân lớp nhỏ - bề dày của lớp từ 1 - 10 cm, phân lớp mỏng - bề dày
của lớp vài milimét, vi phân lớp - chỉ nhìn thấy được dưới kính hiển vi.
3
1.2. Cấu trúc của mặt phân lớp
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc mặt phân lớp giúp ta hiểu rõ được nguồn gốc và
điều kiện thế nằm của các hệ tầng trầm tích. Những đặc điểm cấu trúc đó là dấu vết
gợn, khe nứt nguyên sinh, dấu vết hoạt động của sinh vật, dấu vết giọt mưa, các tinh
thể nước đá v.v Dấu vết gợn thường chỉ thể hiện ở mặt trên của lớp, tuỳ theo điều
kiện thành tạo mà người ta phân biệt vết gợn gió, vết gợn dòng chảy, vết gợn sóng.
- Vết gợn gió có kích thước tương đối lớn và các gờ sắp xếp thành dạng vòng
cung trên bình đồ, trầm tích hạt thô tập trung trên các đỉnh gờ.
- Vết gợn dòng chảy, các gờ có kích thước nhỏ hơn nhưng đỉnh biểu hiện rõ rệt
hơn. Các gờ có thể định hướng ngang hoặc dọc theo hướng dòng chảy và chúng sắp

xếp theo kiểu lợp ngói trên bình đồ.
- Vết gợn sóng có kích thước nhỏ nhất, các gờ phân bố không đối xứng và cánh
hướng về phía bờ dốc hơn, trầm tích thô được tích tụ ở chỗ lõm giữa hai gờ.
Khe nứt nguyên sinh cũng có nguồn gốc khác nhau nhưng phần lớn được hình
thành do quá trình khô cứng, các khe nứt này được các vật liệu khác lấp đầy, tạo
nên những đường gờ và đường viền trên bề mặt lớp.
Khe nứt ngầm dưới nước xuất hiện do sự keo đặc lại và bùn ở đáy co thể tích,
tạo nên các nhóm khe nứt hình sao từ phần giữa của lớp toả ra.
Trên bề mặt phân lớp thường thấy dấu vết hoạt động của sinh vật, những dấu vết
này bắt đầu xuất hiện từ các loại đá khá cổ, gọi là vết chữ cổ vì có dạng loằng ngoằng
như chữ cổ (hieroglyph). Chúng thường gặp ở mặt dưới của các lớp cát kết và đá
carbonat trong các hệ tầng flysh. Đó chủ yếu là vết giun bò, vết trườn của sinh vật và
các rãnh xói mòn phát triển trên mặt trầm tích bùn chưa đông cứng. Khi tích tụ các lớp
cát kết và carbonat tiếp sau thì các vết lõm được in lại trên mặt đáy của lớp ở dạng các
rãnh và các đường gờ gồ ghề có kích thước và hình dạng khác nhau. Vết chữ cổ giống
như những bản đúc theo khuôn ở bề mặt của lớp dưới khi còn là trầm tích bùn. Về sau
do những chuyển động biến dạng, những "khuôn" ở bề mặt lớp dưới dễ dàng bị phá
huỷ vì có nguồn gốc là bùn mịn, trong khi đó những bản được đúc lại ở mặt dưới lớp
trên là thành phần đá thô cứng nên được bảo tồn. Như vậy, vết chữ cổ chỉ có ở dưới các
lớp thô, khác với những gồ ghề nguyên sinh của mặt lớp.
Một tính chất quan trọng nữa của đá trầm tích là sự định hướng của hạt vụn, điều
này giúp ta biết được hướng vận chuyển vật liệu trong thời gian lắng đọng trầm tích.
Trong cuội kết và sỏi kết của sông các hạt cuội và sỏi thường nghiêng theo hướng
ngược với chiều nước chảy, nghĩa là ngược với hướng phân lớp xiên chéo. Trong khi
4
đó, ở cửa sông mở ra biển thì hướng nghiêng của cuội cũng như sỏi và tính phân lớp
xiên chéo thường trùng với hướng dòng chảy.
1.3. Thế nằm nguyên sinh và thế nằm biến dạng của lớp
Trầm tích được tích tụ ở đáy biển hoặc các bồn nước nội địa hay các miền đồng
bằng ven bờ, bề mặt tích tụ trầm tích thường có độ nghiêng nhỏ dưới 1

o
, cá biệt mới có
những trường hợp góc nghiêng lớn hơn. Do đó, phần lớn đá trầm tích khi mới hình
thành có thế nằm ngang hoặc gần như ngang. Quá trình trầm tích lâu dài và liên tục đã
san bằng dần đáy bồn trầm tích và làm cho nó ngày càng bằng phẳng hơn.
Độ nghiêng của thế nằm nguyên sinh rất ít khi đạt 10
o
và chỉ xuất hiện ở những
nơi trầm tích lắng đọng trên sườn dốc của các khối nhô ngầm dưới nước. Góc
nghiêng nguyên sinh được thành tạo do kết quả của các chuyển động thẳng đứng
không đều đặn xẩy ra đồng thời với quá trình tích tụ trầm tích. Sự sai lệch của bề mặt
phân lớp so với phương nằm ngang rất hay gặp do tốc độ và lượng trầm tích được
tích tụ khác nhau trong các khu vực của đáy bồn. Khi đó bề dày của các lớp được
thành tạo không đồng nhất và cuối cùng làm cho bề mặt phân lớp có độ nghiêng lớn.
Thế nằm nghiêng nguyên sinh cũng còn do sự đông cứng không đồng đều của trầm
tích khi thành đá và sự gồ ghề của mặt bất chỉnh hợp. Thế nằm nguyên sinh của đá
trầm tích ít khi được bảo tồn mà bị biến đổi do chuyển động kiến tạo về sau, đá bị
nghiêng đi, bị uốn nếp và bị đứt gãy. Các thế nằm sau này của các đá gọi là thế nằm
biến dạng.