ĐỊA CHẤT VÀ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM VÀ KẾ CẬN
1. Các thành tạo đá trước Đệ tứ
Các đá kết tinh Tiền Cambri lộ ra tại nhiều nơi ở Trung Bộ Việt Nam và đông nam Trung Quốc, tạo thành móng kết tinh của các khối hoặc địa khu lục địa. Các thành tạo trước Đệ tứ được chia thành 40 phân vị địa tầng có tuổi từ Arkeirozoi đến Neogen phân bố ở dưới đáy biển, các đảo và dải ven bờ.
Hệ tầng Kim Sơn (Arks) (Nguyễn Xuân Bao, Trần Tất Thắng, 1979*) phân bố dọc ven biển và dưới đáy biển từ Sa Huỳnh đến biển Hoài Nhơn (Bình Định). Gồm 2 phần: phần dưới đá phiến thạch anh - biotit - silimanit, plagiogneis và gneis biotit - granat;
phần trên đá phiến thạch anh - biotit - silimanit, đá phiến thạch anh - biotit - silimanit bị mylonit hoá, phiến hoá. Tổng chiều dày 1900m.
Hệ tầng Nậm Cô (PR3 -∈1nc) (Dovjikov A. E., Bùi Phú Mỹ và nnk, 1965*) phân bố ở 2 khu vực là: Lạch Trường - Hòn Nẹ và Mũi Chao (Sầm Sơn). Mặt cắt gồm 2 phần: phần dưới là đá phiến thạch anh 2 mica, silimanit có granat, màu sẫm, phân phiến mỏng. Dày 300m. Phần trên gồm cát kết dạng quarzit màu xám phân lớp dày, xen các tập đá phiến thạch anh mica. Trên băng địa chấn nông mặt bào mòn của hệ tầng khá bằng phẳng. Dày 200m, tuổi Neoproterozoi - Cambri sớm.
Hệ tầng A Vương (∈2-O1av) (Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1978*) phân bố dưới đáy biển ven bờ từ nam Cửa Đại (Hội An) đến bắc Chu Lai. Mặt cắt quan sát được phần trên: đá phiến sericit - thạch anh, đá phiến thạch anh hai mica, đá phiến thạch anh biotit xen lớp mỏng quarzit, đá phiến silic, phiến carbonat - sericit, dày 1.900m. Tuổi dựa vào hoá thạch Graptolit ở các vùng lân cận, Cambri giữa - Ordovic sớm.
Hệ tầng Tấn Mài (O3-Stm) (Trần Văn Trị và nnk, 1977) phân bố thành một dải nhỏ hẹp trên đảo Cái Chiên, đảo Vĩnh Thực và đáy biển xung quanh hai đảo này. Mặt cắt gồm 2 phần, phần dưới là cát kết, bột kết, đá phiến sericit xen các lớp cát kết tuf, đá phiến sét silic và sạn kết màu xám, xám đen, xám vàng. Chiều dày 200m.
Hệ tầng Cô Tô (O3-Sct) (Trần Văn Trị và nnk, 1972*) phân bố ở quần đảo Cô Tô - Thanh Lâm - Lò Chúc San và dưới đáy biển khu vực này. Mặt cắt gồm: phần dưới là cát kết tuf hạt lớn, phân lớp dày, xen thấu kính sạn kết và lớp mỏng sét, bột kết có cấu tạo sọc dải, có tính phân nhịp rõ. Dày 100m, phần trên bột kết, sét kết phân lớp và xen kẽ rất nhịp nhàng với đá phiến silic và cát kết tuf. Có nhiều băng địa chấn nông quanh đảo Cô Tô cho thấy trầm tích hệ tầng tiếp xúc với trầm tích Đệ tứ qua mặt bào mòn phẳng, có nơi tạo nên các khối nhô. Dày 700m. Tuổi dựa vào hoá thạch bút đá (Graptolit).
Hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc) (Nguyễn Văn Hoành và nnk,1978*) phân bố ở ven biển Nghệ An - Thanh Hoá. Thành phần bao gồm phần dưới là đá phiến thạch anh - sericit màu xám lục, xám tro xen cát kết dạng quarzit và bột kết màu xám; phần giữa cát kết hạt nhỏ màu xám, chuyển lên là phiến sét - sericit và cát kết. Phần trên là phiến sét - sericit xen cát kết phân lớp trung bình màu xám tro, phớt lục xen kẽ nhịp nhàng, cấu tạo dạng sọc dải. Chiều dày 300m.
Hệ tầng Long Đại (O3-S1lđ) (Mareichev A. M., Trần Đức Lương, 1965*, Nguyễn Xuân Dương và nnk, 1975*) phân bố ở ven biển và đáy biển ven bờ từ nam Bố Trạch đến Lệ Thuỷ (Quảng Bình). Mặt cắt được mô tả ở vùng Rào Thượng - Lệ Kỳ bao gồm 3 phân hệ tầng, phân hệ tầng dưới gneis biotit - felspat - silimalit, đá phiến thạch anh hai mica có cordierit, cát kết dạng quarzit có chứa carbonat màu xám sáng, cấu tạo phân dải; phân hệ tầng giữa cuội kết thạch anh - sericit, đá phiến thạch anh sericit, bột sét, phiến sét bị sericit hoá cấu tạo sọc dải thanh chứa bút đá; phân hệ tầng trên cát sạn tuf, cát kết thạch anh, sét bột kết, sét kết màu xám tro, xám lục có chứa bút đá. Tuổi được xác định qua các hoá thạch bút đá và Trilobita. Dày tổng cộng 2.000m.
Bốn hệ tầng này có tuổi Ordovic muộn - Silur.
Loạt Sông Cầu (D1sc) (Trần Văn Trị và nnk, 1964*, Tống Duy Thanh, 1979*) phân bố ở các đảo Thượng Mai, Ba Mùn, Phượng Hoàng, Sậu Nam, Thoi Xanh, một phần đảo Trà Bản và dưới đáy biển ở khu vực này. Mặt cắt gồm 2 phần, phần dưới là cuội kết hỗn tạp, cát kết xen bột kết màu tím, nâu vàng; phần trên là bột kết xen cát bột kết, sạn kết thạch anh - silic, cát kết thạch anh, cát kết dạng quarzit và trên cùng là đá phiến sét vôi màu xám đen. Bề mặt bào mòn của hệ tầng trên băng địa chấn nhấp nhô, có nơi tạo nên các gờ cao, tổng chiều dày là 1.200-1.300m, tuổi Devon hạ.
Hệ tầng Dưỡng Động (D1-2dđ) (Nguyễn Quang Hạp, 1967*;
Phạm Văn Quang và nnk, 1969*) phân bố thành một dải kéo dài theo hướng tây bắc - đông nam ở các đảo Trà Bản, Thừa Bóng, Châu Dấp, Lũ Con và ở dưới đáy biển xung quanh khu vực các đảo này. Thành phần gồm cát kết dạng quarzit, cát kết xen bột kết màu xám, cát kết thạch anh phân lớp quarzit dày, bột kết màu xám.
Chiều dày tổng cộng 100-1.300m. Tuổi dựa vào hoá thạch tay cuộn và hoá thạch Atrypa sp, tuổi Devon sớm giữa.
Hệ tầng Đồ Sơn (D2đs) (E. Saurin, 1956*; Tống Duy Thanh và nnk, 1986*; Trần Văn Trị và nnk, 1975*; Hoàng Ngọc Kỷ, Đặng Trần Quân, 1978*) phân bố ở bán đảo Đồ Sơn và đáy biển quanh khu vực này. Thành phần gồm phần dưới cát kết dạng màu nâu đỏ phân lớp dày, bột kết có thấu kính phiến sét. Phần giữa cát kết xám sáng xen bột kết màu nâu đỏ chứa hoá thạch cá cùng thực vật tuổi Giveti - Frasni. Phần trên là bột kết màu nâu đỏ xen cát kết và thấu kính đá phiến sét. Tổng chiều dày 650m.
Hệ tầng Bản Páp (D2bp) (Nguyễn Xuân Bao, 1970*) phân bố rất hạn chế ở đảo Bàn Sen, đông nam Cái Bầu và đáy biển khu vực này. Thành phần gồm phần dưới đá vôi phân lớp mỏng màu xám tái kết tinh, phần giữa đá vôi phân lớp trung bình màu xám tái kết tinh có chứa san hô, phần trên đá vôi phân lớp trung bình đến dày màu xám nhạt, tái kết tinh yếu. Tổng chiều dày 650m. Tuổi 2 hệ tầng này là Devon giữa.
Hệ tầng Đông Thọ (D3frđt) (Mareichev A. M., Trần Đức Lương, 1965*) phân bố ở diện hẹp khu vực đèo Lý Hoà và dưới đáy biển vùng này. Thành phần gồm cát kết thạch anh hạt vừa phân lớp mỏng xen bột kết, đá phiến sét xen bột kết than, sét than có chứa
nhiều hoá đá tay cuộn, một số nơi phát hiện hoá thạch thực vật và hoá thạch cá. Tuổi Devon muộn, Frasni.
Hệ tầng Phố Hàn (D3 - C1ph) (Ngô Quang Toàn, 1992*) phân bố ở đông nam đảo Cát Bà. Mặt cắt gồm phần dưới đá vôi phân lớp dày đến dạng khối màu đen, xám đen chứa nhiều hoá đá, phần giữa đá vôi, vôi silic xen lớp mỏng silic màu xám đen, vôi sét, sét chứa vôi có hoá đá, phần trên silic xen đá phiến có thấu kính đá vôi phân dải, vôi silic chứa hoá đá. Băng địa chấn nông cho thấy bề mặt của đá vôi phản xạ sóng mạnh và cấu tạo dạng nhọn tai mèo. Chiều dày 400-600m, tuổi Devon muộn - Carbon sớm.
Hệ tầng Hòn Chông (D-C1hc) (Phan Doãn Thích, 1991*) phân bố chủ yếu ở vùng biển, ven bờ và các đảo vùng biển tây nam gồm đáy biển phía đông quần đảo Nam Du, đáy biển phía nam Hòn Chông (Hà Tiên). Thành phần mặt cắt gồm phần dưới là cát kết thạch anh hạt vừa và nhỏ phân lớp trung bình, xen đá phiến thạch anh - felspat, bột kết và đá phiến sét, đá phiến silic, dày 600m; phần trên là đá vôi màu xám sẫm, xám đen xen ít bột kết vôi màu phớt đỏ, dày 100m. Tổng chiều dày 700m. Dựa vào tập hợp hoá thạch phong phú xếp vào tuổi Devon - Carbon sớm.
Hệ tầng Cát Bà (C1cb) (Nguyễn Công Lượng và nnk, 1979*) phân bố chủ yếu ở trên đảo Cát Bà. Mặt cắt gồm: phần dưới đá vôi màu xám đen phân lớp dày, đá vôi có chứa silic kẹp lớp mỏng đá phiến cháy, đá vôi xám trắng, đá vôi trứng cá, phần trên đá vôi xám sẫm phân lớp dày đến dạng khối chứa các hoá thạch. Các băng địa chấn đi qua vùng biển quanh đảo này cho thấy bề mặt các khối đá vôi dạng răng cưa khá phức tạp và giữa chúng có các hố đào khoét sâu. Chiều dày 450m, tuổi Carbon sớm.
Hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs) (Nguyễn Công Lượng, 1979*;
Nguyễn Văn Liêm, 1979*) phân bố tập trung chủ yếu ở dưới đáy biển và các đảo thuộc vịnh Hạ Long, Bái Tử Long và đông nam Cát Bà, vùng ven biển Thạch Hà (Hà Tĩnh). Mặt cắt gồm 2 phần, phần dưới đá vôi xám sáng, đá vôi trứng cá phân lớp dày đến dạng khối chứa nhiều hoá đá, phần trên đá vôi xám sáng phân lớp dày đến dạng khối xen lớp mỏng đá vôi silic, silic vôi chứa hoá đá. Mặt cắt địa chấn đi qua đá của hệ tầng có bề mặt bào mòn bằng phẳng. Dày 750m, tuổi Carbon - Permi dựa vào các hoá đá trùng lỗ.
Hệ tầng Hà Tiên (Pht) (Nguyễn Xuân Bao, 1978*) phân bố từ Bãi Ớt đến Chùa Hang (Hà Tiên). Thành phần mặt cắt khá đồng nhất là đá vôi màu xám trắng, tái kết tinh yếu, phân lớp dày, có xen các lớp sét vôi màu xám tro, xám đen, xám hồng, đá phiến vôi xen các lớp đá phiến sét vôi mỏng màu xám đen. Dày 300m. Tuổi dựa vào tập hợp phong phú các hoá thạch trùng lỗ tuổi Permi và quan hệ không chỉnh hợp lên hệ tầng Hòn Chông.
Hệ tầng Bãi Cháy (P2bc) (Nguyễn Văn Liêm, 1967*) phân bố tập trung thành một dải ở ven biển và biển ven bờ từ Cẩm Phả đến Bãi Cháy. Mặt cắt gồm hai phần, phần dưới dăm kết silic xám đen, rắn giòn xen lớp mỏng cát bột kết, phần trên silic xám đen xen các lớp mỏng đá vôi silic có chứa nhiều hoá thạch. Chiều dày 250- 300m. Dựa vào các hoá đá xếp tuổi Permi muộn.
Các thành tạo Paleozoi lộ gần biển phía bắc Hồng Kông (Tan Qixin, …, 1988).
Hệ tầng Hòn Ngang (Thng) (Fontaine H., 1969*) phân bố ở vùng biển và các đảo vịnh Thái Lan. Thành phần gồm ryolit porphyr, porphyr thạch anh, felsic porphyr và tuf của chúng. Xen trong phun trào có các lớp mỏng bột kết, đá phiến sét và phiến silic tuổi Trias. Tài liệu địa chấn nông cho thấy mặt bào mòn của hệ tầng tương đối phẳng, vài nơi có dạng gợn sóng, dày 500m .
Hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt) (A. I. Jamovda, Mareichev A. M., 1965*) phân bố ở 4 khu vực chính, đảo Hòn Mê (Thanh Hoá) và đáy biển vùng lân cận, ven biển và biển Quỳnh Lưu, Cửa Lò (Nghệ An) và vùng biển Đèo Ngang (Hà Tĩnh - Quảng Bình). Mặt cắt có thể chia làm 2 phần khá rõ: phần dưới trầm tích lục nguyên xen lớp mỏng hoặc thấu kính phun trào andezit gồm bột kết, cát kết, cuội kết tuf, đá phiến sét màu đen chứa nhiều hoá đá; phần trên đá vôi màu xám sáng, xám sẫm, xám tro phân lớp mỏng, trung bình đến dạng khối bị tái kết tinh yếu, sét vôi màu nâu đỏ phân lớp mỏng.
Tổng chiều dày 1.100-1.600m, tuổi Trias giữa - Anizi.
Hệ tầng Minh Hoà (T2amh) phân bố trên một diện tích rất nhỏ ở phía bắc hòn Minh Hoà (Hòn Nghệ) và đáy biển sát đảo này.
Thành phần thuần tuý là loại đá vôi dạng khối màu xám tro. Dày 200m, tuổi Trias giữa - Anizi
Hệ tầng Hòn Nghệ (T2hn) (Nguyễn Xuân Bao, Bùi Phú Mỹ, 1979*) phân bố trên một diện tích nhỏ ở bờ tây, tây bắc và đáy biển quanh đảo Hòn Nghệ (Minh Hoà). Thành phần chủ yếu là các trầm tích lục nguyên gồm đá phiến sét màu xám đen, bột kết, cát kết và cuội kết, các hạt cuội chủ yếu là cát kết. Dày 220m, tuổi Trias giữa.
Hệ tầng Đồng Dao (T2đd) (Dovjikov A. E và nnk, 1965*) phân bố tập trung một diện tích rất hạn chế ở biển ven bờ tây nam huyện Kim Sơn (Ninh Bình) và Nga Sơn (Thanh Hoá). Bao gồm các đá:
Phần dưới đá vôi màu xám, xám đen. Phần trên đá vôi màu xám, xám sáng phân lớp dày hoặc dạng khối. Tổng chiều dày 400-600m, tuổi Trias giữa.
Hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg) (Pavlov, Dovjikov A. E, 1965*) phân bố tập trung ở khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả (thuộc vùng Ia).
Dưới đáy biển khu vực này chỉ chiếm một diện tích hạn chế ở ven bờ đảo Cái Bầu. Thành phần bao gồm phân hệ tầng dưới gồm cuội kết, sạn kết thạch anh, đá phiến sét, sét than và các vỉa than đạt hàm lượng công nghiệp, dày 1.500-1.700m. Phân hệ tầng trên gồm chủ yếu là các trầm tích hạt thô cuội kết, sạn kết thạch anh màu xám sáng xen bột kết màu xám đen. Mặt cắt địa chấn nông ở vịnh Hòn Gai, eo biển Cửa Ông cho thấy mặt bào mòn và cấu trúc các sóng không phân biệt với các hệ tầng Hà Cối và Bãi Cháy, dày 600-700m.
Hệ tầng Đồng Đỏ (T3n-rđđ) (Mareichev A. M và nnk, 1965*) phân bố tập trung thành một dải dưới đáy biển ở độ sâu 20m nước vào bờ từ nam cửa Lạch Ghép (Thanh Hoá) đến bắc Cửa Lò (Nghệ An). Mặt cắt gồm 2 phần, phần dưới là cuội kết, sạn kết thạch anh chuyển lên cát kết, dày 700-1.400m. Phần trên là cuội kết, sạn kết cát kết màu đỏ, dày 600-1.600m. Hai hệ tầng có tuổi Trias muộn, bậc Nori - Ret
Hệ tầng Hà Cối (J1-2hc) (Jamoida A. và Phạm Văn Quang, 1965*) phân bố tập trung ở vịnh Hà Cối thuộc vùng biển Quảng Ninh. Thành phần gồm phân hệ tầng dưới cuội kết thạch anh, cát kết thạch anh xen cát kết dạng quarzit màu sáng, bột kết nâu, dày 400m.
Phân hệ tầng trên là bột kết nâu tím, nâu đỏ, xám sáng chứa kết hạch vôi, dày 800m, tuổi Jura sớm - giữa.
Hệ tầng Mường Hinh (Jmh) (Lê Duy Bách và nnk, 1969*) phân bố chủ yếu ở vùng ven biển và biển phía nam tỉnh Hà Tĩnh, gồm phần dưới cuội kết thạch anh xen cát kết, bột kết, lớp mỏng tuf màu nâu đỏ, có các lớp tuf và phun trào ryolit xen kẽ, dày 400m. Phần trên chủ yếu là phun trào axit như dacit porphyr thạch anh, ryolit, đacit porphyr xám xanh cấu tạo khối xen vài lớp tuf. Mặt bào mòn thấy trên băng địa chấn gồ ghề, dày 500m, tuổi Jura.
Hệ tầng La Ngà (J2ln) (Vũ Khúc và nnk, 1983*) phân bố tập trung ở dải ven bờ và dưới đáy biển vịnh Văn Phong thuộc huyện Vạn Ninh và huyện Ninh Hoà (Khánh Hoà). Thành phần mặt cắt gồm sét kết màu đen phân lớp mỏng, sét kết màu đen xen bột kết màu xám phân dải, cát kết, bột kết xen kẽ dạng nhịp, dày 800m, tuổi Jura giữa.
Hệ tầng Đèo Bảo Lộc (J3đbl) (Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1981) chỉ phân bố một diện tích nhỏ hẹp (1km2) ở phần trung tâm Côn Đảo, khu vực dốc Trâu Té. Đá gồm andezit pyroxen màu đen có cấu tạo dòng chảy, kiến trúc porphyr với nền kiến trúc andezit pilotatit ngoài ra còn gặp ít loại đá tuf andezit, dày 100m, tuổi Jura muộn.
Hệ tầng Phú Quốc (K1pq) (Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1978*) phân bố rộng rãi ở đáy biển và quanh đảo cùng tên, ngoài ra còn thấy ở đáy biển quần đảo An Thới, Thổ Chu và 6 khối nhỏ ở tây nam quần đảo Nam Du. Các băng địa chấn nông quanh đảo Phú Quốc, An Thới, Thổ Chu cho thấy bề mặt có nhiều khối nhô, mức độ cản sóng âm cao. Ngoài ra còn gặp trong một số băng ở dạng các khối nhô riêng lẻ ở vùng biển Kiên Giang. Thành phần gồm cát kết, cuội kết, bột kết, tuổi Crêta sớm.
Hệ tầng Nha Trang (Knt) (Belouxov A. P, Nguyễn Đức Thắng và nnk, 1983*) gặp ở các vùng II, III và IV. Mặt cắt chia làm 2 phần, phần dưới andezit, tuf andezit đôi nơi có dăm kết tuf, cấu tạo khối hoặc dòng chảy. Phần trên dacit, ryodacit, ryolit, trachyryolit và tuf của chúng màu xám sáng, xám nâu cấu tạo dòng chảy, dạng khối đặc xít. Trên các băng địa chấn biển Bình Thuận, Khánh Hoà chúng tạo nên các khối nhô phản sóng âm dễ nhầm với các khối granit. Dày 600m, tuổi Creta.
Hệ tầng Yên Châu (Kyc) (Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1969*) phân bố rất hạn chế ở phía bắc Cửa Ghép. Dưới đáy biển ở độ sâu
10m nước trở vào bờ bị các trầm tích Đệ tứ phủ lên. Thành phần gồm cuội kết, cát kết, bột kết màu đỏ, dày 200m, tuổi Creta.
Trầm tích Mesozoi phát triển dọc ven biển Nam Trung Quốc (Tan Q., et al, 1988). Các đá trầm tích, núi lửa, xâm nhập Paleo- Mesozoi đã hình thành qua các quá trình bồi kết, tạo núi hoặc kiến tạo nội mảng, trong đó tổ hợp núi lửa - pluton - trầm tích Jura trung - Creta hình thành trong bối cảnh rìa lục địa tích cực Đông Á trên đới hút chìm Kula, Thái Bình Dương kéo dài từ phía Bắc qua Đông Nam Trung Quốc, Đông Dương nối liền với Sundaland.
Kainozoi. Hệ Đệ Tam
Các bể, nhóm bể trầm tích Kainozoi có đặc trưng bất đối xứng từ rìa nội mảng phân ly ở phần Tây Bắc Biển Đông đến rìa mảng hội tụ ở Đông Nam, và giữa chúng là lòng chảo đại dương tách giãn đáy biển từ Oligocen sớm đến đầu Miocen giữa (32-15,5 triệu năm) tiếp giáp với rìa tích cực dọc đới hút chìm hẻm vực Manila. Tại các bồn tích tụ trầm tích Đệ tam có địa tầng khá phức tạp phụ thuộc vào các bể mà chúng được thành tạo. Đây là đối tượng tìm kiếm dầu khí nên các tài liệu về địa tầng của chúng khá phong phú (Lê Văn Cự,1978*; Đỗ Bạt và nnk, 2003*). Các cột địa tầng cơ bản đã được nghiên cứu tốt ở thềm lục địa Việt Nam (xem phần cấu trúc kiến tạo các bể Kainozoi ở phần dưới). Đến nay, ở các bể Đệ tam vùng biển trước cửa sông Châu, Trung Quốc đã phát hiện các tầng trầm tích Paleocen (E1) thuộc phần đáy mặt cắt Kainozoi (Trần Văn Trị và nnk, 2005).
Theo tài liệu địa chấn, tuổi C14, thành phần thạch học, vi cổ sinh và đối sánh với các vùng biển Trung Quốc (Xue et al, 1995*), Indonesia (Bambang,1996*) địa tầng Đệ tứ thềm lục địa vùng biển nghiên cứu phân chia cho vùng thềm lục địa, ở các vùng nước sâu hơn 200m. Ở hai quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa cũng có thể chia các phân vị này song do chiều dày mỏng.
Trầm tích Đệ tứ thềm lục địa được chia làm 7 hệ tầng tương ứng với 7 chu kỳ dao động mực nước biển và từ dưới lên gồm:
Hệ tầng 1 có ranh giới dưới với trầm tích Neogen với mặt bào mòn và phản xạ R6a khá rõ ở nhiều nơi. Trên đó là trầm tích biển tiến (a) với các phân vị sau đây: