Các giai đoạn lịch sử phát triển trái đất: Kỷ Cambri

Cambri
(Kỷ – Hệ)
Tống Duy Thanh. Khoa Địa chất
Trường ĐHKHTN (Đại học Quốc gia Hà Nội).
334 Nguyễn Trãi. Thanh Xuân. Hà Nội.

1. Giới thiệu
Kỷ (Hệ) Cambri là kỷ (hệ) đầu tiên của
nguyên đại (giới) Paleozoi, kéo dài khoảng 54
Bảng 1. Phân chia địa tầng Cambri ở một số khu vực lớn
triệu năm, bắt đầu từ cách nay 542 ± 0,3 triệu
Trung
AusBắc Mỹ
Nga
Quốc
tralia
năm và kết thúc cách nay 488,3 ± 1,7 triệu
AyusokIbexi (part)
Idame
năm. Hệ Cambri do nhà địa chất người Anh
kan
Cambri
Sunwapta
Saki
Mindyal
thượng
A. Sedgwick xác lập năm 1836, tên hệ gọi của
(Furong)
Stepto
Aksay
Paynton

hệ theo địa danh xứ Wales (tiếng Latin là
Batyrbay
Marjum
Maozhang
Maya
Boomerang
Cambria) ở Tây Nam nước Anh, nơi có mặt
Zuzhuang
Delamar
Amga
Undilli
Cambri
cắt của hệ được nghiên cứu đầu tiên. Cambri
Zhungxi
Floria
trung
Templeton
được chia thành 3 thống, hiện nay việc phân
Dyeran
Ordi
chia các bậc của hệ này chưa có sự thống nhất
Longwangmi
Toyon
Montezutrên thế giới mà chỉ có sự phân chia ở một số
Changlangpu
Botom
man
khu vực có trầm tìch Cambri phổ biến và
Atdaban
Cambri Qungzusi

được nghiên cứu tốt [Bảng 1]. Ủy ban Địa
hạ
Meishuchu
Tommot
Nematầng Quốc tế (2008) cũng chỉ mới có một sơ
kitđồ dự thảo [Bảng 2], trong đó Cambri có 4 thống, nhưng chỉ thống trên cùng và dưới
cùng có tên,
Daldyn
phần lớn các bậc cũng chưa có tên. Trong số 10 bậc dự kiến, chỉ mới 4 bậc có tên, các bậc khác đều
mang số hiệu.
Bảng 2. Sơ đồ dự kiến của UBĐT Quốc tế phân chia địa tầng Cambri (2008)
Hệ

Thống

Bậc

Ordovic

Ordovic sớm

Tremadoc
Cambri 10
Cambri 9
Paiban
Guzhang
Drum
Cambri 5
Cambri 4
Cambri 3

Cambri 2

C A M B R I

Furong
Thống 3 “Cambri
trung”
Thống 2
Terreneuve

Fortun

Tên tạm thời
Dolgelli
Maentwrog
Menev
Amgan muộn
Amgan sớm
Botomian (gồm cả Toyon)
Atdaban
Tommot
Nemakit-Daldyn, hoặc Manikaya

Vendia

Tuổi
(triệu năm)
488
~ 492?
~ 496?

499
~ 503
~ 507
~ 510?
~ 517?
~ 521?
~ 528?

Thời đoạn
(triệu năm)
9
4?
~ 4?
~ 3
~4
~4
~ 3?
~ 7?
~ 4?
~ 7?

542

~ 14

~ 630

~ 88

Sự phát triển và phong phú động vật biển ở mức độ tiến hóa khá cao là điều đáng chú ý đầu

tiên của kỷ Cambri. Sát trước Cambri, động vật còn thưa thớt và nguyên thủy (hệ động vật
Ediacara), nhưng ngay từ đầu Cambri sinh vật biển đã hầu như có đủ đại biểu của các ngành
động vật không xương sống ở biển. Sự kiện phát triển phong phú, tiến hóa và đa dạng nhanh
chóng như vậy của động vật biển ngay trong một thời gian không dài của đầu kỷ Cambri khiến
các nhà khoa học ngạc nhiên và đã gọi đây là sự bùng nổ Cambri của sinh giới [H. 1].
34


2. Sinh giới trong Cambri
Nếu ở Neoproterozoi mới chỉ gặp hóa thạch dạng sinh
vật còn nguyên thuỷ và cũng còn thưa thớt, chủ yếu là động
vật có cơ thể đối xứng tỏa tia (xem Neoproterozoi) thí ngay
ở những lớp thấp của trầm tìch Cambri hóa thạch động vật
đã khá phong phú, đa dạng và ở mức tiến hóa khá cao, điển
hính là động vật có cấu tạo cơ thể đối xứng hai bên. Chịu
ảnh hưởng của những biến động về điều kiện địa lý tự nhiên
bắt nguồn từ sự mở ra và đóng lại của các đại dương, sự di
chuyển của các lục địa mà sinh giới từng thời kỳ biến đổi để
thìch nghi hay bị tuyệt chủng.

Hình 1. Sự “bùng nổ” sinh giới trong Cambri.
Số lượng các bộ của sinh vật xuất hiện trong
Cambri nhiều gấp bội so với trước đó.

Ngay từ đầu kỷ Cambri đã có nhiều di tìch sinh vật,
tuy còn mang tình chất rất cổ xưa và kỳ lạ, nhưng cũng đã ở vị trì khá cao trong lịch sử tiến hóa
sinh giới, mà phần lớn không còn gặp trong đá của các kỷ sau. Trong đá Cambri đã gặp đại diện
của vi sinh vật và các ngành Mang lỗ (Porifera), Sợi chìch (Cnidaria), Tay cuộn, Chân khớp, Giun,
Động vật có dây sống, tức là có mặt đại biểu gần như đầy đủ các ngành động vật. Điều đó chứng
tỏ sinh vật trong Cambri không phải là những sinh vật nguyên thuỷ nhất, đơn giản nhất của hệ

thống phát triển và tiến hóa sinh vật. Thực vật trong kỷ Cambri chủ yếu là các
dạng tảo thủy sinh. Nhín chung, sinh giới Cambri đều còn mang tình chất cổ
xưa và phần lớn không còn tiếp tục sống trong các giai đoạn lịch sử sau đó.
2.1. Một số nhóm sinh vật chủ yếu
2.1.1. Bọ ba thùy (Trilobita). Bọ ba thùy là một lớp lớn của ngành Chân
khớp, hóa thạch của lớp này có mặt trong các đá trầm tìch Paleozoi từ Cambri
2. Hoá thạch
đến Permi. Ngay từ đầu Cambri, Bọ ba thùy đã phát triển phong phú cả về số Hình
Bọ ba thùy Cambri
lượng giống loài cũng như số lượng cá thể. Hóa thạch của chúng thường hay gặp
trong các đá sét cát kết, sét vôi và đôi khi cũng gặp trong đá vôi. Bọ ba thùy đóng vai trò ưu trội
trong sinh giới Cambri, theo những tài liệu về cổ sinh học hiện biết thí Bọ ba thùy chiếm đến 60%
toàn bộ hóa thạch sinh vật biển Cambri, như vậy cũng có nghĩa là chúng chiếm phần chủ yếu của
sinh giới, ví lúc đó trên cạn có lẽ chỉ mới có các
loại vi khuẩn. Chúng chỉ phồn thịnh trong Cambri,
Ordovic và Silur, từ Devon bị giảm sút và bị tuyệt
diệt vào cuối Permi.
Cấu tạo cơ thể của Bọ ba thùy gồm ba phần
cả theo chiều dọc và chiều ngang [H. 2]. Theo
chiều dọc, thân Bọ ba thùy gồm khiên đầu, khiên
ngực (phần giữa) và khiên đuôi. Theo chiều
ngang, thân gồm phần giữa và hai bên là phần
sườn mang hệ thống chân của con vật.
Cùng với Bọ ba thùy còn có dạng nguyên
thủy kỳ quái của ngành Chân khớp tương tự như
Bọ ba thùy nhưng có đến 5 ổ mắt như các giống
Laggania, Aysheaia [H. 3].

Hình 3. Tái dựng quang cảnh sinh vật biển Cambri giữa.
Trên cùng: con Laggania bắt con mồi Bọ ba thùy. Ở đáy biển

từ trái đến giữa hình là các loại giun đốt nguyên thủy Wiwaxia
và 3 cá thể Hallucigenia, chúng có dãy gai tự vệ. Phía đáy biển
bên phải là con Aysheaia và một loại Chân khớp nguyên thủy
Opabina – một dạng họ hàng của Laggania – có 5 ổ mắt. Nằm
trực tiếp trên đáy biển là dạng hậu khẩu Dinomischus (màu
vàng) và nhóm hải miên cổ Vauxia (ở phía tận cùng bên phải).
( />
2.1.2. Dạng Chén cổ (Archaeocyatha). Dạng
35


Chén cổ là một động vật cũng kỳ lạ như Bọ ba thùy ví chúng chỉ
có trong kỷ Cambri. Đó là loại sinh vật biển, đơn thể hoặc quần
thể; bộ xương bằng chất carbonat có hính dạng như một cái chén
hay cái cốc [H. 4]. Hóa thạch Dạng Chén cổ thường gặp trong
trầm tìch carbonat tướng biển nông và cũng hay gặp cùng di tìch
của tảo. Hầu như không gặp hóa thạch Dạng Chén cổ cùng với Bọ
ba thùy, do hai nhóm sinh vật thìch ứng với hai môi trường sống
khác nhau. Dạng Chén cổ sống trong biển cạn có đáy biển đá, còn
Bọ ba thùy sống ở đáy biển bùn. Một số ìt đại biểu của Dạng Chén
cổ còn tồn tại đến kỷ Ordovic, nhưng vai trò thực sự của chúng
chủ yếu là ở Cambri sớm, một phần ở Cambri giữa.

Hình 4. Hoá thạch Dạng Chén cổ.
Bên trái là dạng đơn thể, bên phải –
dạng quần thể.

Dạng Chén cổ phát triển phong phú trong các đá trầm tìch Cambri ở Sibiri, Trung Quốc và
Australia. Tại Australia, Dạng Chén cổ đã trở thành hóa thạch tạo đá, có những lớp đá vôi chỉ do
xương của Dạng Chén cổ tạo thành. Nhờ vào việc nghiên cứu Dạng Chén cổ mà địa tầng của

nhiều trầm tìch Cambri ở Sibiri và Australia đã được phân chia tỉ mỉ.
2.1.3. Bút đá (Graptolithina). Bút đá thuộc ngành động vật Nửa dây sống (Hemichordata)
xuất hiện từ Cambri, nhưng còn rất thưa thớt với giống Dictyonema [H.
5], sang Ordovic chúng trở nên rất phong phú và còn tiếp tục phát triển
sang Silur. Hóa thạch Bút đá thường phong phú và được bảo tồn tốt
trong các đá trầm tìch hạt mịn thuộc tướng nước sâu.
2.1.4. Tay cuộn (Brachiopoda). Tay cuộn Cambri chiếm đến 30%
tổng số hóa thạch hiện biết, đứng hàng thứ hai trong thế giới sinh vật ở Hình 5. Bút đá Dictyonema
kỷ này. Tay cuộn trong kỷ Cambri thuộc lớp Không khớp, còn đại biểu
của lớp Có khớp đến cuối Cambri mới xuất hiện và tiến hóa, phát triển phong phú ở các kỷ
sau. Ở Việt Nam cũng đã gặp Tay cuộn không khớp tuổi Cambri như Obolus [H. 6],
Trematobolus và Lingulella ở Việt Bắc và Bắc Trung Bộ.
2.1.5. Thân mềm (Mollusca). Hóa thạch Chân ríu
(Pelecypoda) đã gặp trong trầm tìch Cambri, nhưng chưa có
vai trò lớn; các đại biểu của lớp Chân đầu (như Nautiloidea)
cũng chưa phát triển, nhưng giống Volborthella vỏ thẳng
cũng đã gặp trong trầm tìch Cambri.

Hình 6. Tay cuộn Obolus trong Cambri

Hóa thạch của những động vật có xương sống cũng đã
được phát hiện từ trầm tìch Cambri, song cá không hàm chỉ mới phát triển trong đá của các kỷ
sau đó.
2.1.6. Thực vật trong kỷ Cambri và Ordovic chỉ là những thực vật bậc thấp – Tản thực vật,
gồm các loại tảo sống ở môi trường nước, chưa có cấu tạo mô dẫn truyền. Ở Việt Nam cũng gặp
hóa thạch tảo, như tảo xanh lơ trong trầm tìch Cambri ở Hà Giang.
2.2. Tiến hóa và sự tuyệt chủng trong sinh giới
Một trong những vấn đề lớn của lịch sử tiến hóa sinh vật là sự xuất hiện đột ngột nhiều
nhóm sinh vật ở đầu Cambri. Mặc dù nhiều dạng hóa thạch đã được phát hiện ở Neoproterozoi,
nhất là hệ động vật Ediacara, nhưng mối liên hệ giữa chúng với hệ động vật đa dạng ở Cambri

vẫn là vấn đề chưa sáng tỏ.
36


Cùng với biển tiến đầu Cambri, đã xuất hiện một thế giới sinh vật không xương sống ở biển
gồm đại biểu của nhiều ngành, nhiều lớp. Lúc đầu chúng chỉ mới có mặt hạn chế trong một số
biển, nhưng qua thời gian chúng phát triển và đa dạng hóa, đồng thời nhanh chóng phát tán rộng
rãi trên Trái Đất.
Một trong các yếu tố quan trọng thúc đẩy sự đa dạng hóa sinh giới ở đầu Cambri là vào cuối
Neoproterozoi siêu lục địa Pannotia vỡ ra thành nhiều lục địa phân bố gần dọc theo xìch đạo cổ,
làm các biển phân cách với nhau. Điều này thúc đẩy sự đa dạng hóa nhanh chóng của sinh giới
Paleozoi sớm. Trong điều kiện khì hậu ấm của vùng xìch đạo và cận xìch đạo, một nhóm sẽ phát
tán, di cư đến các vùng biển nông và trong quá trính đó chúng tiến hóa, nhiều giống loài mới xuất
hiện rồi lại phát tán trở lại nơi chúng xuất nguồn. Quá trính cứ tiếp diễn và thông qua các biển
thông thương nhau, sinh giới nhanh chóng phong phú cả về sinh khối và đa dạng về giống loài.
Sự phát triển tỏa tia của Bọ ba thùy là điển hính của sự tiến hóa động vật trong Cambri. Bọ
ba thùy đã xuất hiện khá nhiều trong các trầm tìch Cambri hạ, lúc đầu là các dạng có vỏ kitin
nhưng không lâu ngay trong Cambri sớm xuất hiện các dạng có vỏ giàu chất vôi, nên dễ dàng
được bảo tồn trong các lớp trầm tìch. Chúng tiến hóa rất nhanh chóng và phát triển phong phú
đến mức chiếm tới hơn 60% tổng số hóa thạch Cambri và ở nhiều nơi hóa thạch Bọ ba thùy
thậm chì chiếm đến 90% số lượng hóa thạch Cambri.
Trong lịch sử địa chất, hiện tượng tuyệt chủng hàng loạt đã diễn ra nhiều đợt, ngay từ cuối
Neoproterozoi đã có thể quan sát được hiện tượng này, nhưng những lần đầu tiên sự tuyệt chủng
hàng loạt rõ nét của sinh giới đã thể hiện trong Cambri.
Trong kỷ Cambri đã diễn ra một số đợt Bọ ba thùy bị tuyệt chủng và đến cuối kỷ có đến
90% số giống loài Bọ ba thùy đã biến mất. Ví Bọ ba thùy chiếm đến 60% số lượng hóa thạch
Cambri và ở nhiều nơi thậm chì chúng chiếm đến 90% hóa thạch của kỷ này, nên sự tuyệt chủng
hàng loạt của Bọ ba thùy cũng có thể coi là sự tuyệt chủng hàng loạt của sinh giới của Cambri.
Nếu tình toàn bộ sự tuyệt chủng của đa số Bọ ba thùy, gần toàn bộ Chén cổ và sự mất đi của một
số động vật khác thí có đến hơn 90% giống loài sinh vật Cambri không còn gặp trong kỷ

Ordovic sau đó nữa.
3. Cổ địa lý và kiến tạo
Sau sự tan vỡ của siêu lục địa Pannotia ở cuối Neoproterozoi, đến đầu Cambri trên bề mặt
Trái Đất hính thành những lục địa khác nhau. Lớn nhất là lục địa Gondwana nằm ở bán cầu
nam, gần Nam Cực (ứng với Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ và Australia hiện nay, nhưng khi đó
nối liền nhau). Các lục địa lớn tiếp theo, từ tây sang đông gồm Laurentia (ứng với Bắc Mỹ và
Greenland hiện nay), Baltica (ứng với Bắc Âu và Nga hiện nay) và Siberia [H. 7]. Ngoài ra còn
một số khối nhỏ bị ngập biển ở Châu Á ngày
nay như Kazakhstan, Hoa Bắc, Thái Lan, Malaysia, Đông Dương. Ba lục địa Laurentia, Baltica và Siberia đều hoặc nằm ở gần xìch đạo lúc
đó hoặc ở phìa bán cầu nam, phân cách với lục
địa Gondwana bằng đại dương Iapetus, bao
quanh tất cả các lục địa này là một đại dương
chung gọi là Toàn Đại Dương hay Panthalassa
[H. 7].
Hình 7. Sơ đồ cổ địa lý thế giới trong Cambri

37


Từ đây các mảng lục địa lại bắt đầu di chuyển theo cơ chế hội tụ và tách dãn. Các lục địa di
chuyển theo cơ chế hội tụ sẽ xô húc nhau và tạo nên chuyển động tạo núi, mà sớm nhất là tạo
núi Toàn Phi (Pan-Africa) diễn ra ở ría bắc của Gondwana vào cuối Neoproterozoi - đầu Cambri
và tạo núi Salair diễn ra trong Cambri muộn ở ría mảng lục địa Siberia và Mông Cổ.
Trong Cambri đã diễn ra biển tiến lớn, thể hiện rõ nét ở Laurentia và Siberia cũng như Baltica. Phân tìch thành phần trầm tìch cũng cho thấy nền nhiệt bị hạ nhanh có lẽ do chịu ảnh
hưởng của sự tan vỡ của siêu lục địa Pannotia. Nước biển giàu oxy tràn vào đất liền, tạo nên
vùng thềm lục địa giàu dưỡng chất dẫn đến sự hính thành phosphat thứ sinh. Trong những khu
vực gần xìch đạo, đặc biệt là ở Gondwana, thềm carbonat Neoproterozoi muộn bị chím do quá
trính ngập biển nhanh dẫn đến sự trầm đọng phosphorit và đá phiến sét đen, còn trầm tìch bay
hơi chỉ gặp ở những bồn nội lục. Không có chứng tìch của băng hà, sự biển tiến có lẽ liên quan
đến tốc độ tách dãn nhanh của đáy biển.

Phần lớn biển thuộc dạng biển nông, nhất là những vùng ven lục địa. Biển tiến lớn diễn ra ở
Cambri giữa và Cambri muộn, tạo nên những vùng biển nông mới và là môi trường thuận lợi
cho phát triển các khu hệ động vật không xương sống. Trầm tìch của những vùng biển nông này
có thể gặp ở nhiều lục địa ngày nay, trừ Gondwana, Đông Siberia và Kazakhstania, khi đó là núi
và cao nguyên.
Kết quả nghiên cứu trực tiếp các bao thể lỏng cũng như gián tiếp những kết tủa hữu cơ và
vô cơ cho thấy thành phần nước biển Cambri có tỷ lệ Mg/Ca khá thấp. Điều này phù hợp với
thành phần carbonat calci của xương động vật bị khoáng hóa là calcit hơn là aragonit. Giai đoạn
chuyển tiếp Neoproterozoi sang Phanerozoi ứng với sự đổi thay từ “biển aragonit” sang “biển
calcit”, cũng trùng với sự chuyển từ chế độ khì hậu lạnh sang ấm và thay đổi từ thành phần
MgSO4 sang KCl trong trầm tìch bay hơi. Sự tách dãn nhanh đáy biển kèm theo sự phá vỡ siêu
lục địa Pannotia có lẽ dẫn đến sự thay đổi trong sự trào dâng nước biển, gây nên sự nâng mực
nước biển toàn cầu và tăng cường hoạt động núi lửa trên toàn địa cầu.
Khì hậu trong Cambri chủ yếu là ấm, ôn hòa và ẩm. Do không có những khối lục địa lớn
nằm ở vị trì địa cực nên các dòng biển chảy tự do và ví vậy không có những khối băng lớn, do
đó nhiệt độ Trái Đất ôn hòa. Thực vậy, Cambri là khoảng thời gian có khì hậu ôn hòa, nằm giữa
hai kỳ băng lớn trong lịch sử địa chất là băng hà cuối Neoproterozoi và băng hà cuối Ordovic.
Những kết quả phân tìch các chứng liệu cổ sinh và trầm tìch còn cho thấy một điều khá thú
vị là do sự giảm tốc độ quay của Trái Đất nên số ngày trong năm của Cambri nhiều hơn hiện
nay (năm Cambri có thể gồm đến 420 ngày) và số giờ trong mỗi ngày cũng ìt hơn 24 giờ.
4. Cambri ở Việt Nam
Trầm tìch Cambri ở Việt Nam khá phổ biến ở Bắc Bộ và Trung Bộ, khởi đầu chu kỳ trầm
tìch đầu tiên của Paleozoi. Trầm tìch tuổi Cambri sớm chỉ gặp ở Tây Bắc Bộ, đó là trầm tìch lục
nguyên chứa phosphorit ở nơi mà ta quen gọi là “mỏ apatit” Cam Đường (Lào Cai).
Trầm tìch Cambri trung và Cambri thượng gồm hai loại, loại trầm tìch carbonat chứa phong
phú hóa thạch Bọ ba thùy ở Hà Giang (hệ tầng Hà Giang và hệ tầng Chang Pung), ở Thanh Hóa
và Tây Bắc Bộ (hệ tầng Hàm Rồng). Trầm tìch Cambri tướng lục nguyên gặp ở Đông Bắc Bộ
như Thái Nguyên, Cao Bằng (hệ tầng Thần Sa) và hạ lưu sông Đà (hệ tầng Sông Mã và hệ tầng
Bến Khế). Trầm tìch Cambri tướng lục nguyên còn gặp ở Trung Trung Bộ (hệ tầng A Vương).
Những dẫn liệu về sự phong phú trầm tìch carbonat và hóa thạch sinh vật đáy cũng như sự có

mặt trầm tìch phosphorit cho thấy phần lớn lãnh thổ Việt Nam trong Cambri thuộc vùng biển có
khì hậu ấm của khu vực nhiệt đới.
38


Tài liệu đọc thêm
1. Condie K. C. & Sloan R. E, 1998. Origin and Evolution of Earth. Principles of Historical Geology. Printice-Hall,
Inc. 498 pgs.
2. Hughes N. C., Heim N. A. Cambrian. In Selley R.C, Cocks L.R.M., Plimer I.R. (Editors), 2005. Encyclopedia of
Geology. Volume 4. Elsevier. Academic Press.
3. Phạm Kim Ngân, Lương Hồng Hược, Trần Văn Trị, Trần Hữu Dần, 2008. Hệ Cambri ở Việt Nam. NXB Khoa
học và Kỹ thuật. Hà Nội. 216 tr.
4. Stanley S. M., 2009. Earth System History. 3 nd Edition. W.H. Freeman & Company. New York. 551 pgs.
5. Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (Chủ biên), 2005. Các phân vị địa tầng Việt Nam. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
504 tr.
6. Tống Duy Thanh, 2008. Lịch sử Tiến hóa Trái Đất (Địa sử). NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Hà Nội. Tái bản
2009 (Chỉnh sửa, bổ sung và cập nhật tài liệu mới). 340 tr.
7. Trần Văn Trị, Vũ Khúc (Đồng chủ biên), 2009. Địa chất và Tài nguyên Việt Nam. NXB Khoa học Tự nhiên và Công
nghệ. Hà Nội. 589 tr..
8. Wicander R. J. & Monroe S., 1993. Historical Geology. West Publishing Compagny. Minneapolis, St New York,
Los Angeles. San Francisco. 640 pgs.
9. The Cambrian in Free Encyclopedia. Wikipedia, http:// Google.com.
10. Хаин Β. Ε., Коровковский Н.В., Ясамнов Н. А., 1997. Историческая геология. Издат. Московского
Университета. Москва. 448 стр.

39