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

Silur
(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) Silur tiếp nối kỷ (hệ) Ordovic, bắt đầu cách nay 443 triệu năm và kết thúc cách nay
418 triệu năm trước khi chuyển sang kỷ (hệ) Devon; như vậy kỷ Silur dài 25 triệu năm [Bảng 1].
Hệ Silur do R.I. Murchison đề nghi xác lập năm 1835 và gọi tên theo bộ tộc cổ Silures sống ở
xứ Wales (tây nam nước Anh). Ban đầu hệ Silur bao gồm tất cả các thể trầm tìch nằm giữa Cambri
và Devon và gồm hai thống là thống hạ hay Ordovic và thống thượng hay Gotland. Ranh giới trên
của hệ Silur là một đề tài tranh luận suốt trong nhiều thập kỷ của cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20.
Trước hết, ở Anh trầm tìch màu đỏ (“Cát kết đỏ cổ”) chứa hóa thạch cá dường như chỉnh hợp trên
Ludlov, được coi là đỉnh của Silur. Trong khi đó, ở các nơi khác trên thế giới “Cát kết đỏ cổ” bất
chỉnh hợp trên Silur nên được coi là đáy của Devon. Mặt khác, khi thừa nhận “Cát kết đỏ cổ” là
đáy của Devon thí phải chăng đó cũng là ranh
Bảng 1. Phân chia địa tầng của hệ Silur
giới trên của Silur? Đây là điều không rõ và khó
(Ủy ban Địa tầng Quốc tế, 2008)
đối sánh địa tầng với các nơi khác, ví “Cát kết
Hệ
Thống
Bậc
Khởi đầu
Devon
Devon hạ
Lochkov
416
đỏ cổ” nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tìch cổ
Pridoli

418,7
hơn, như vậy có một khoảng khuyết vắng trầm
Ludford
421,3
tìch nằm dưới “Cát kết đỏ cổ”.
Ludlov
Gorsti

422,9

SILUR
Năm 1960, Đại hội Địa chất Quốc tế lần
Homer
426,2
Wenlock
thứ 21 phê duyệt Ordovic là một hệ độc lập
Sheinwood 428,2
Telych
436,0
nằm giữa Cambri và Silur. Khoảng khuyết
Llandovery
Aeron
439,0
vắng trầm tìch vừa nêu trên được làm sáng tỏ
Rhuddan
443,7
nhờ nghiên cứu mặt cắt liên tục giữa Silur và
Ordovic Ordovic thượng Hirnant
445,6
Devon ở ngoại vi thành phố Praga (Cộng hòa

Khởi đầu = Số triệu năm kể từ lúc bắt đầu đến nay.
Czech). Tại đây phân vị địa tầng Pridoli của
Silur nằm chỉnh hợp trên Ludlov và dưới bậc Lochkov của Devon hạ (xem mục từ Devon). Ủy
ban Địa tầng Quốc tế đã thông qua (2008) việc phân chia địa tầng Silur gồm 4 thống và các bậc
của mỗi thống, riêng Pridoli không phân chia thành các bậc (Bảng 1). Kỷ Silur là thời gian hoạt
động tạo núi Caledoni về cơ bản kết thúc.

2. Sinh giới trong Silur
Sau đợt tuyệt chủng ở cuối Ordovic, đến đầu kỷ Silur sinh vật khá đơn điệu, nhưng ngay
sau đó mực nước biển dâng cao, các vùng thềm lục địa rộng, nước ấm tạo điều kiện cho quá
trính phát triển tỏa tia nhanh chóng làm cho sinh giới trở nên phong phú và đa dạng. Nhiều
nhóm sinh vật mới chỉ xuất hiện ở Ordovic, sang Silur trở nên rất phong phú và đa dạng, trong
số đó trước hết phải kể đến San hô và Lỗ tầng; chúng đã nhanh chóng phát triển thành những
dạng tạo ám tiêu. Nhín chung, rất nhiều đại biểu của các nhóm sinh vật đáy đều phát triển trong
Silur như San hô, Lỗ tầng, Tay cuộn, Thân mềm (Chân ríu, Chân bụng, Chân đầu), Động vật
dạng rêu, Bọ ba thùy. Các nhóm Da gai, Trùng lỗ, Acritarch, Chitinozoa, Ostracod cũng tiếp tục
phát triển. Bút đá cũng phong phú, các loại cá cổ đã gặp nhiều hơn so với Ordovic. Trong số
47


những sinh vật trôi nổi phổ biến nhất là Bút đá.
Trong số sinh vật bơi lội đáng chú ý nhất là các đại
biểu của lớp Chân đầu (ngành Thân mềm), Cá không
hàm. Dưới đây là một số nhóm sinh vật đặc trưng.
2.1. Động vật Sợi chích (Cnidaria). Từ kỷ Silur,
động vật Sợi chìch đã vượt qua giai đoạn mở đầu và
bước vào giai đoạn phồn thịnh. Những đại biểu cơ
bản là San hô dạng vách đáy (Tabulata), San hô bốn
tia (Rugosa hay Tetracorallia) đều phong phú cả về
số lượng giống loài và cá thể [H. 1]. Chúng là động

lực để hính thành những ám tiêu thường được gọi
chung là ám tiêu San hô. Bên cạnh ý nghĩa địa tầng,
hóa thạch Sợi chìch còn có ý nghĩa lớn trong xem
xét điều kiện cổ địa lý ví chúng chỉ thìch nghi với
điều kiện biển nông, khì hậu ấm.

1

3

2

4

Hình 1. Lỗ tầng và San hô Silur
1. Hình dạng bộ xương Lỗ tầng (Stromatoporoidea);
2. Tiết diện ngang hình xích vòng tròn và tiết diện dọc
của San hô Halysites regularis; 3. Tiết diện ngang
của quần thể San hô Thecia swinderniana; 4. Tiết
diện ngang của cá thể San hô bốn tí Cystiphyllum
pikense.

Trong Silur San hô vách đáy phát triển rất
phong phú, ngay từ đầu kỷ hầu hết các bộ chủ yếu
của San hô vách đáy đều đã có mặt như Favositida,
Halysitida, Pachyporida v.v... Cùng với San hô bốn tia chúng đã trở thành những nhóm hóa
thạch chỉ đạo quan trọng nhất đối với trầm tìch carbonat. Có thể kể đến một số giống phổ biến
trong Silur như Favosites, Thecia, Multisolenia,
Halysites, Heliolites v.v... San hô bốn tia xuất
hiện từ Ordovic và bắt đầu phong phú từ Silur.

Các giống phổ biến và đặc trưng của Silur có thể
kể
đến
là
Tryplasma,
Cystiphyllum,
Konodophyllym, Goniophyllum v.v...
Lỗ tầng (Stromatoporoidea) trong Silur rất
phát triển, chúng cũng có ý nghĩa trong địa tầng
và gặp ở nhiều nơi cùng với các sinh vật tạo vôi
khác. Xương của nhóm Lỗ tầng đã tạo nên
những khối đá vôi ám tiêu lớn.

3

Hình 2. Bút đá Silur. 1. Monogrraptus priodon; 2. Spirograptus turricultatus; 3. Cyrtograptus murchisoni
3. Cyrtograptus murchisoni

2.2. Bút đá tiếp tục phát triển trong Silur và có vai trò lớn trong địa tầng [H. 2]. Các giống đặc
trưng nhất của Bút đá trong kỷ Silur ta có thể kể đến là Monograptus, Spirograptus, Cyrtograptus,
Retiolites, Rastrites, Pristiograptus. Về cơ bản, Bút đá bị tuyệt chủng vào cuối Silur, tuy một vài
dạng còn gặp trong trầm tìch Denvon hạ. Ở Việt Nam, Bút đá gặp nhiều trong trầm tìch Silur ở
Trung Trung Bộ (hệ tầng Đại Giang) và quần đảo Cô Tô (hệ tầng Cô Tô).
2.3. Bọ ba thùy trong Silur cũng khá phát triển và có ý nghĩa đối với địa tầng, các giống quen
biết là Encrinurus, Phacops, Cheirurus, Dalmanites [H. 3].
2.4. Tay cuộn. Trong số Tay cuộn Silur, vai trò quan trọng thuộc các bộ Pentamerida,
Strophomenida và Atrypida. Các giống đặc trưng gồm Atrypa, Pentamerus, Conchidium,
Strophomena, Leptaena v.v... Các đại biểu của bộ Spiriferida chỉ mới lác đác xuất hiện.
Ngoài những nhóm sinh vật vừa nêu, các đại biểu của ngành Da gai cũng thường gặp, chủ yếu
là những dạng cổ thuộc các bộ Blastoidae và Cystoidae [H.3].

48


2.5. Động vật có xương sống. Cá cổ trong Silur phong phú
hơn so với Ordovic, phần lớn là cá không hàm nhưng cá có hàm
cũng đã có mặt. Đa số hóa thạch Cá cổ được phát hiện trong trầm
tìch tướng biển nông, nhưng một số cũng thuộc tướng vũng vịnh.
Từ giữa Silur đã xuất hiện lần đầu hóa thạch của thực vật bậc
thấp trên cạn nhưng chúng chưa phát triển và chứng liệu về thực
vật trên cạn chủ yếu được phát hiện trong Devon sớm [H. 4].
3. Hoạt động kiến tạo

1

So với các kỷ Ordovic và Devon thí thời gian của Silur ngắn
hơn và cũng là kỷ ngắn nhất của Paleozoi. Tuy vậy, trong kỷ này
cũng đã xẩy ra những biến cố lớn bậc nhất trong Paleozoi, đó là
về cơ bản chuyển động tạo núi Caledoni đã hoàn thành. Lúc đầu,
vào đầu kỷ Avalonia và Baltica gắn vào nhau diễn ra một cách êm
dịu, sau đó sự xô húc giữa Avalonia-Baltica và Laurentia đã diễn
ra mạnh mẽ, đó là pha chình của tạo núi Caledoni – pha ScandiGrampi, tạo nên những dãy núi lớn và hoạt động biến chất dọc
theo đới hút chím ở vùng Đông Bắc Mỹ - bán đảo Greenland và ở
Châu Âu từ Anh qua Bỉ, Ba Lan, bán đảo Scandinavia.

2

3

4

Hình 3. Hoá thạch Bọ ba thùy và Da
gai Silur. 1. Sagenocrinites expanses;
2. Dalmanites caudatus; Phacops fecundus; 4. Cheirurus quenstedi.

Pha tạo núi Scandi-Grampi: Đây là pha tạo núi chủ yếu của
hoạt động tạo núi Caledoni diễn ra trên phạm vi từ Anh qua bán đảo Scandinavia, cách nay khoảng
từ 425 đến 395 triệu năm tức là từ Silur giữa đến Devon sớm. Pha tạo núi này xuất hiện do sự xô
húc giữa Laurentia và Baltica, làm cho đại dương Iapetus bị khép lại, lúc đầu là nhánh bắc, về sau
toàn bộ đại dương này bị biến mất. Muộn hơn so với pha Scandi-Grampi, ở Đông Bắc Mỹ và
Greenland cũng xẩy ra pha tạo núi Acadi do sự
xô húc giữa Laurentia và Avalonia. Hậu quả
chung của tạo núi Caledoni là đại dương Iapetus
biến mất, đồng thời hính thành vùng nổi cao và
các dãy núi nối liền Laurentia và Baltica thành
một lục địa lớn gọi là Laurussia hay cũng gọi là
Euramerica.
Sự xô húc tạo núi Caledoni cũng xẩy ra ở
một số tiểu lục địa khác mà nay thuộc Nam
Portugal (Bồ Đào Nha), Bắc Pháp, Nam Đức
và Czech, ở Trung Á như Kazakhstan và những
vùng kế cận. Hoạt động tạo núi Caledoni cũng
Hình 4. Tái dựng quang cảnh thực vật bậc thấp Baragwanathia trong Silur (Wikipedia, the free encyclopedia)
thể hiện rõ ở ría của Gondwana như Đông
Australia, Hoa Nam và có lẽ cả ở Bắc Bắc Bộ của Việt Nam.
4. Cổ địa lý và khí hậu
Trong Silur trên bề mặt Trái Đất có một lục địa khổng lồ là Gondwana bao gồm các vùng
lục địa nối liền nhau mà nay thuộc Nam Mỹ, Châu Phi, bán đảo Arabia, Ấn Độ và Australia.
Các lục địa lớn khác là Laurentia (Bắc Mỹ và Greenland), Baltica (Bắc Âu và Nga), một lục địa
lớn nữa là Siberia [H. 5]. Ngoài những lục địa lớn vừa nêu có những tiểu lục địa khác như Hoa
49

Bắc, còn Hoa Nam cùng với Myanmar, Thái
Lan, Malaysia và Đông Dương tạo nên tiểu lục
địa Sibumasu. Sau khi hai lục địa Laurentia,
Baltica và tiểu lục địa Avalonia kết nối nhau
thành lục địa Laurussia, một vùng nổi cao thay
thế cho đại dương Iapetus thành một cao
nguyên và núi cao, tạo điều kiện cho về sau
thành tạo “Cát kết đỏ cổ” ở đầu kỷ Devon.
5. Cổ địa lý Silur cách nay 425 triệu năm. Laurentia xô
Biển và đại dương trong Silur gồm một đại Hình
húc với Baltica gây tạo núi Caledoni, nhánh bắc của đại
Iapetus bị khép lại (Wicander R. J. & Monroe S.,
dương lớn gọi là Toàn đại dương hay dương
1993).
Panthalassa chiếm một diện tìch có thể còn lớn hơn Thái Bính Dương hiện nay. Một đại dương
khác là Iapetus ngăn cách hai lục địa Laurentia và Baltica, nhưng về sau đã bị khép lại do tạo
núi Caledoni nên hai lục địa Laurentia, Baltica và tiểu lục địa Avalonia kết nối với nhau. Sau khi
các lục địa này kết nối thành lục địa Laurussia thí giữa Laurussia và Gondwana bị ngăn cách
bằng đại dương Rhea, còn giữa lục địa Siberia và Gondwana là đại dương Tethys cổ (PaleoTethys).

Do chịu ảnh hưởng của băng hà cuối Ordovic nên đầu Silur khì hậu còn khá lạnh, di tìch
tilit (trầm tìch băng hà) thuộc tuổi Wenloc sớm chỉ gặp ở Brazil, nơi gần cực nam khi đó. Nói
chung, trong toàn kỷ Silur có khì hậu ấm, nhiều khi nóng như ở các vùng cổ xìch đạo để thành
tạo trầm tìch bay hơi. Những hệ tầng đá vôi tuổi Silur có thể gặp ở rất nhiều nơi trên thế giới, từ
đó có thể suy ra do khì hậu ấm nên sinh vật tạo vôi, tạo ám tiêu rất phát triển.
5. Silur ở Việt Nam
Trầm tìch Silur ở Việt Nam phân bố ở cả Bắc Bộ và Trung Bộ và gồm cả tướng đá lục
nguyên biển nông và biển sâu, trầm tìch carbonat chứa phong phú hóa thạch San hô cũng gặp ở

Tây Bắc Bộ. Trước hết, trầm tìch thuộc tướng biển sâu chứa hóa thạch Bút đá phổ biến ở Đông
Bắc Bộ, đó là phần trên của các hệ tầng có tuổi Ordovic-Silur, như hệ tầng Cô Tô ở Quảng Ninh
và hệ tầng Phú Ngữ ở Thái Nguyên, Bắc Cạn. Tướng biển sâu cũng gặp ở Trung Bộ, đó là phần
trên của hệ tầng Long Đại ở Quảng Trị, phần trên của hệ tầng Sông Cả và phần dưới của hệ tầng
Tây Trang ở Tây Nghệ An, các hệ tầng này đều chứa hóa thạch Bút đá. Trầm tìch Silur tướng
biển nông chứa hóa thạch Tay cuộn, San hô và Bút đá gặp Quảng Trị (hệ tầng Đại Giang). Trầm
tìch Silur gồm đá vôi chứa hóa thạch San hô và Tay cuộn của hai hệ tầng Sinh Vinh và Bó
Hiềng ở hạ lưu sông Đà (Tây Bắc Bộ) và hệ tầng Kiến An ở Hải Phòng. Hệ tầng Sinh Vinh chủ
yếu là đá vôi chứa hóa thạch San hô có tuổi từ Ordovic muộn đến đầu Silur muộn (Ludlov), còn
các hệ tầng Bó Hiềng và Kiến An gồm đá vôi và đá phiến sét vôi chứa hóa thạch Tay cuộn,
Chân ríu và San hô có tuổi Silur muộn (Ludlov-Pridoli).
Điều đáng chú ý là ở các vùng cực bắc Bắc Bộ (Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Lai Châu)
hoàn toàn vắng mặt trầm tìch Silur và trầm tìch Devon hạ thường nằm trực tiếp trên trầm tìch
Cambri hoặc Ordovic. Điều này cho phép suy luận ảnh hưởng của chuyển động tạo núi Caledoni
có thể lan đến các vùng này nên biển rút và chế độ lục địa được xác lập ở đây.
50