Xem mẫu
- Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 299, 3-4/2107, tr.31-41
ĐỚI TRƯỢT: KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI
VÀ BẢN CHẤT
TRẦN THANH HẢI
Bộ môn Địa chất, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội
Tóm tắt: Thuật ngữ đới trượt1(shear zone) được dùng để mô tả các cấu
tạo địa chất là các mặt hoặc đới dạng tấm có ranh giới song song nhau tồn
tại trong vỏ Trái đất, dọc theo đó tập trung các biến dạng trượt, làm cho
đá ở hai bên cánh của chúng dịch chuyển tương đối theo phương ngược
nhau và song song với ranh giới của đới trượt. đới trượt được thành tạo
trong nhiều môi truờng biến dạng khác nhau và có thể được phân thành 3
loại chủ yếu. đới trượt dòn (hay thường được gọi là đứt gãy) là những cấu
tạo phát triển ở phần trên cùng của vỏ Trái đất, trong môi trường biến
dạng dòn, không biến chất hoặc biến chất yếu; đới trượt dòn-dẻo nằm ở
bên dưới các đới trượt dòn, nơi nhiệt độ và áp suất tăng cao hơn, trong đó
sự dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính liên tục của các thân đá trải
qua chế độ biến dạng dẻo một phần; đới trượt dẻo xảy ra trong phần sâu
của vỏ Trái đất, nơi nhiệt độ và áp suất tăng cao, trong đó đá bị biến dạng
liên tục dạng chảy dẻo. Mỗi loại đới trượt được đặc trưng bởi một tổ hợp
đá, cấu tạo và các đặc điểm động học có thể nhận dạng được ở các tỷ lệ
quan sát khác nhau. Độ sâu của đới chuyển tiếp giữa trạng thái biến dạng
dòn với dòn-dẻo và giữa dòn-dẻo và dẻo thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu
tố hoá-lý khác nhau của môi trường biến dạng, vào thành phần, đặc tính
cơ lý của đá và sự có mặt của các cấu tạo có trước trong thân đá.
I. GIỚI THIỆU đơn giản là những đới có sự biến dạng
Trong thực tế, sự biến dạng của đá dẻo ở mức độ cao. Ngày nay, khái niệm về
thường không có sự phân bố đồng nhất. đứt gãy như là các mặt vỡ hay khe nứt cắt
Một trong những yếu tố phổ biến nhất của qua các thân đá không còn phù hợp. Rất
sự biến dạng không đồng nhất nhiều nghiên cứu về sự biến dạng trượt
(heterogeneous) là sự tập trung biến dạng của đá trong các đai tạo núi (xem [15]) cho
trong các đới có dạng tấm hoặc mặt. Sự thấy sự dịch chuyển thường xảy ra dọc
biến dạng trong các đới biến dạng cao này theo ranh giới giữa các thân đá hoặc các tổ
thường bao gồm cả yếu tố trượt và xoay, hợp thạch kiến tạo có thành phần và đặc
phản ánh sự dịch chuyển tương đối của tính cơ lý khác nhau hơn là cắt ngang qua
các bộ phận của đá vây quanh đới biến thân đá. Hơn thế nữa, nhiều kết quả
dạng. Trước đây, các nhà địa chất [8] phân nghiên cứu gần đây cũng đã tập trung hơn
biệt đứt gãy (fault) và đới trượt (shear vào các biến dạng dẻo trong vỏ Trái đất và
zone) là 2 cấu tạo riêng rẽ để chỉ các đới từ đó đã xác lập được tính quy luật của
biến dạng nói trên, trong đó đứt gãy là các biến dạng trượt ở dưới sâu. Do vậy, trong
mặt hoặc các đới cắt qua, phá huỷ tính liên vài thập kỷ qua, thuật ngữ đới trượt được
tục của thân đá và làm cho các khối đá ở sử dụng phổ biến hơn để chỉ tất cả các
hai bên bị dịch chuyển, còn đới trượt chỉ đới tương đối hẹp với ranh giới gần song
31
Thuật ngữ “đới trượt” sử dụng trong bài báo này bao hàm cả nghĩa “đ ới cắt tr ượt”
1
vẫn được sử dụng trong Tạp chí Địa chất hiện nay (Tác giả).
- song nhau, trong đó tập trung chế độ biến điểm hình thái cũng như bản chất của đới
dạng trượt nằm giữa các thân đá bị biến trượt một cách đầy đủ. Bài báo này sẽ tóm
dạng kém hơn [18-21]. tắt những khái niệm cơ bản về đới trượt
và các yếu tố đặc điểm hình thái cũng như
Các nhà địa chất cũng đã nhận ra vai trò
bản chất hoạt động của chúng, nhằm góp
quan trọng của các đới trượt do chúng là
phần làm sáng tỏ bản chất của một loại
một bộ phận khăng khít của các yếu tố
hình cấu tạo cơ bản của vỏ Trái Đất, phục
cấu trúc cơ bản của vỏ Trái đất ở mọi quy
vụ việc nghiên cứu địa chất và luận giải
mô, từ đới tiếp xúc giữa các rìa mảng tới
cấu trúc - kiến tạo ở Việt Nam.
các ranh giới của các địa khối ngoại lai
trong các đai tạo núi. Chúng có chiều dày II. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI CỦA ĐỚI
từ vài cm tới hàng km, sâu hàng chục km và TRƯỢT
kéo dài tới hàng trăm km hoặc hơn trên mặt 1. Khái niệm về đới trượt
đất. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu về Trong bài báo này, đới trượt (shear zone)
sinh khoáng cho đến nay cũng đã khẳng được hiểu theo định nghĩa nêu trong các
định vai trò đặc biệt của các đới trượt đối văn liệu chuyên khảo tiêu chuẩn được xuất
với sự lưu chuyển dung dịch và tích tụ bản gần đây như của Ramsay and Huber
khoáng sản: rất nhiều tụ khoáng liên quan [21], Marshak and Mitra [14], Barker [1],
tới sự hình thành hoặc được khống chế bởi Hanmer and Passchier [7], và Passchier and
các đới trượt, đặc biệt là các đới trượt hình Trouw [18] để mô tả một dạng cấu tạo
thành ở chế độ biến dạng dòn dẻo [4, 5, địa chất cơ bản của vỏ Trái đất . Theo
11]. những văn liệu này thì đới trượt được hiểu
Như vậy, việc xác định sự tồn tại của là một cấu tạo dạng tấm hình thành do
các đới trượt, hình thái, bản chất và lịch sử sự biến dạng phát triển trong vỏ Trái đất ở
phát triển của chúng có ý nghĩa đặc biệt những độ sâu khác nhau. Chế độ biến
quan trọng, không những trong việc luận dạng ưu thế tạo nên các đới này là biến
giải cấu trúc địa chất và khôi phục lại lịch dạng trượt (shear strain), làm cho đá ở hai
sử biến dạng khu vực, mà còn là cơ sở để bên cánh của đới bị dịch chuyển tương đối
xác lập các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm với nhau theo 2 chiều ngược nhau theo
và dự báo tiềm năng khoáng sản. Ngày nay, phương song song với ranh giới của đới
đặc điểm hình thái và bản chất của các đới (Hình 1). Nhìn chung, các đới trượt thường
trượt cũng như các dấu hiệu chỉ sự dịch là những đới tương đối hẹp, có ranh giới
chuyển của chúng đã được nhiều nhà địa gần song song với nhau, nằm giữa các thân
chất nghiên cứu, nhận dạng và tổng hợp đá bị biến dạng kém hơn và có cấu trúc bên
trong nhiều sách giáo khoa hoặc chuyên trong không đồng nhất. Các đới hoặc mặt
khảo [ví dụ 1, 7, 8, 14, 21]. Thuật ngữ đới trượt không liên tục có thể kết nối với
trượt cũng đã được sử dụng ở Việt Nam nhau tạo ra các đới biến dạng cao vây
trong một số sách tham khảo [12] từ đi ển quanh các khối đá có mức độ biến dạng
địa chất [chẳng hạn 19, 28] và các bài báo thấp hơn. Mặc dù biến dạng kiểu trượt
khoa học. Tuy nhiên, khái niệm đới trượt thuần tuý (pure shear; biến dạng không
cũng như các đặc điểm của chúng vẫn là xoay) có thể đóng vai trò quan trọng trong
những khái niệm tương đối mới mẻ ở đới trượt nhưng cơ chế biến dạng chủ đạo
nước ta và việc gọi tên đới trượt còn thiếu trong các đới trượt là kiểu trượt thường
sự thống nhất (chẳng hạn đới trượt, đới (simple shear): tức là yếu tố trượt và sự
cắt [12, 19], đới trượt cắt [28], đới cắt dịch chuyển song song với ranh giới của
trượt, đới xiết ép...) và chưa có văn liệu đới trượt đóng vai trò chủ đạo.
nào đưa ra một định nghĩa hay mô tả đặc
32
- Sự dịch chuyển trong đới trượt có quy hoặc thấu kính có mức độ biến dạng thấp
mô hết sức khác nhau, từ vi mô tới hàng hơn nhiều [2]. Dựa trên việc nghiên cứu
chục, thậm chí hàng trăm km. Ở quy mô một cách có hệ thống cấu tạo đặc trưng và
khu vực, các đới trượt thường có dạng tấm các sản phẩm có mặt trong các đới trượt,
hoặc dạng mặt và thường có tỷ lệ chiều hiện nay các quy luật về sự hình thành của
dài / chiều dày trên bình đồ lớn hơn 5/1, các đới trượt, các yếu tố động lực liên
mặc dù có sự biến đổi cục bộ theo đường quan tới chúng, các sản phẩm điển hình
phương [21]. Biểu hiện hình thái và quy cũng như các dấu hiệu xác định bản chất
mô của đới trượt tại thực địa phụ thuộc và hướng dịch chuyển của đới trượt đã
vào mức độ xuất lộ của đá ở các độ sâu được thiết lập. Do giới hạn của bài báo mà
khác nhau. Các đới trượt được thành tạo ở các đặc điểm cụ thể về tất cả các yếu tố
những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất, nơi đá nêu trên không cho phép tác giả trình bày
có mức độ biến chất cao hơn, thường có sâu ở đây, người đọc có thể tham khảo các
quy mô lớn hơn nhiều so với các đới trượt văn liệu của Sibson [23], Berthé et al. [3],
hình thành trong chế độ biến chất thấp ở Ramsay and Huber [20], Barker [1], Hanmer
gần mặt đất [6, 23]. and Passchier [7], Passchier and Trouw
(2096) [5] để biết chi tiết hơn.
Trong các đới trượt, cơ chế biến dạng
tích cực phụ thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý 2. Các đới trượt trong các điều kiện
khác nhau, bao gồm điều kiện nhiệt độ, áp biến dạng và biến chất khác nhau
suất thạch tĩnh (lithostatic pressure) và áp Các đới trượt phát triển trong lớp vỏ
suất cục bộ tại vị trí biến dạng, thành hoặc phần trên của manti của Trái đất, nơi
phần và đặc tính chảy dẻo của đá (flow), tập trung cả các phần biến dạng dòn và
thành phần và nhiệt độ của dung dịch biến biến dạng dẻo. Dựa vào đặc tính biến
chất, tốc độ của biến dạng tổng tác động dạng của đá dọc theo chiều sâu của các đới
lên đá, hướng dịch chuyển và lịch sử biến trượt mà đới trượt có thể được phân thành
dạng của đới trượt. Tất cả những yếu tố các loại sau: đới trượt dòn (thường được
đó thường thay đổi một cách có quy luật gọi là đứt gãy hoặc đới đứt gãy), đới trượt
theo độ sâu của vỏ Trái đất. Sự biến dạng dẻo, và trung gian giữa chúng là một đới
tích cực trong các đới trượt trong những chuyển tiếp, được gọi là đới trượt dòn-dẻo
điều kiện khác nhau sẽ tạo nên sự phát trong đó sự trượt diễn ra trong môi trường
triển của các sản phẩm có đặc điểm và bán dòn (hay dòn-dẻo [18, 20], Hình 1).
hình thái khác nhau, thể hiện bởi sự tồn tại
2.1. Đới trượt dòn (brittle shear zone)
các cấu tạo điển hình và các tổ hợp đá
Đới trượt dòn là những đới dạng tấm
hoặc khoáng vật đặc trưng [6, 18, 20, 23].
gồm nhiều mặt vỡ không liên tục thành
Các sản phẩm cơ bản được thành tạo
tạo ở bất cứ nơi nào mà đá bị biến dạng
trong các đới trượt dưới các điều kiện khác
dòn, đi cùng là sự hình thành của các mặt
nhau được tóm tắt ở Hình 2.
vỡ hoặc khe nứt mà dọc theo chúng, đá ở
Đặc điểm hình thái của các cấu tạo một cánh bị dịch chuyển tương đối theo
trong đới trượt, hình thái của các hệ thống hướng ngược với cánh kia (Ảnh 1). Sự hình
đới trượt, và sản phẩm biến dạng của thành các đới trượt dòn thường đi cùng với
chúng thường có biểu hiện giống nhau ở sự dập vỡ và mất đi tính liên tục của thân
bất kỳ khu vực nào của vỏ Trái Đất có đá tại vị trí biến dạng. Tuy nhiên các đá ở
điều kiện biến dạng tương tự. Ở tất cả hai bên cánh của các đới trượt này thường
các quy mô, đặc điểm dễ nhận thấy nhất không có sự thay đổi đáng kể nào về hình
là các đới kế tiếp nhau có trình độ biến
dạng rất cao phân chia các đới dạng thoi
33
- thái và hướng, hay nói cách khác, phục hồi là đới biến dạng không ổn định, trượt dính
được trạng thái trước biến dạng. sinh chấn [22, 25], trong đó sự dịch chuyển
diễn ra dọc theo các mặt đứt gãy hoặc dập
Các đới trượt dòn thường xuất hiện ở
vỡ không liên tục (Ảnh 1A) với tốc độ
phần trên cùng của vỏ Trái Đất ở độ sâu
biến dạng địa chấn tới vài milimét hoặc
thường nhỏ hơn 10 km (Hình 1), nơi mà
mét trên giây, xen kẽ là các giai đoạn
nhiệt độ và áp suất thạch tĩnh tương đối
ngưng nghỉ dài với sự tích luỹ ứng suất
nhỏ. Trong môi trường biến chất thấp
chậm chạp. Điều kiện biến dạng thường
hoặc không đáng kể, sự biến dạng của đá
ở gần mặt đất trong điều kiện không biến
chủ yếu diễn ra dưới hình thức dập vỡ dòn
chất hoặc biến chất ở mức độ rất thấp.
(Ảnh 1A) ở nhiều quy mô khác nhau. Đây
Hình 1. Sơ đồ mô phỏng sự phân bố các đới biến dạng trượt và các sản phẩm
của chúng trong vỏ Trái đất. (A) Sự phân bố của đới trượt ở các độ sâu khác nhau,
lấy ví dụ trong vùng vỏ Trái đất bị ép nén, trong đó (1) đới tr ượt dòn (đ ứt gãy), (2)
đới trượt dòn-dẻo và (3) đới trượt dẻo. (B) Các sản phẩm cơ bản đi cùng với các đới
trượt trong A. Các đới trượt nghiêng (thuận hoặc nghịch) thường có hình thái và s ự
phân bố các sản phẩm tương tự ở các độ sâu khác nhau. (C) Đặc điểm cấu tạo bên
trong của các đới trượt ở các chế độ biến dạng khác nhau trong Hình A: (1) đ ới
trượt dòn thường có sự phát triển của các cấu tạo mặt gồm mặt trượt kiểu Riedel
(các mặt R1, R2) và mặt trượt đồng phương P có quan hệ góc chặt chẽ với hệ thống
ứng suất cực đại (1) và cực tiểu (3); (2) đới trượt dòn-dẻo thể hiện sự phát triển
của các khe nứt dạng bậc lấp đầy bởi các khoáng vật dạng kim-que, trong đó h ướng
của khe nứt trượt và sự định hướng của khoáng vật có quan hệ chặt chẽ với trường
34
- ứng suất; (3) đới trượt dẻo với sự phát triển của hệ thống phiến vuông góc với tr ục
ứng suất cực đại 1 và sự xoay của phiến này vào trung tâm của đới cùng với sự phát
triển của một cấu tạo mặt mới song song với ranh giới của đới (Mô ph ỏng theo [18,
20, 23]).
Trong đới trượt dòn, hàng loạt sản 2.2. Đới trượt dòn-dẻo (brittle-ductile
phẩm khác nhau có thể được thành tạo, shear zone)
trong đó có thể bao gồm 2 loại chính thuộc Những đới trượt trong đó có xảy ra sự
loạt dăm và loạt đá cà nát (cataclasite) [23] dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính
(Hình 2). Sản phẩm thuộc loạt dăm bao liên tục của các thân đá bị biến dạng dẻo
gồm dăm và mùn: những sản phẩm nghiền một phần được gọi là đới trượt dòn-dẻo
vụn không gắn kết, trong khi đó các sản (Ảnh 1B). Sự không liên tục này có thể là
phẩm thuộc loạt đá cà nát bao gồm các sản các đới khe nứt riêng rẽ dọc theo đó sự
phẩm dăm hoặc mùn sắp xếp hỗn độn, dịch chuyển xảy ra, hoặc có thể là một dãy
nhưng được gắn kết chặt chẽ (Hình 2). Đá của các khe nứt dạng cánh gà (en-echelon)
cà nát được thành tạo ở độ sâu lớn hơn nơi do căng giãn (tension gashes). Đới truợt
sự dập vỡ thường đi cùng với sự tiêm dòn-dẻo thường phát triển trong đá ở
nhập của nhiều loại dung dịch, dẫn tới sự những độ sâu nhất định trong vỏ Trái đất,
gắn kết của các mẢnh dăm bởi các hệ bên dưới các đới trượt dòn, nơi nhiệt độ
thống mạch hoặc đám vật chất thứ sinh biến dạng của đá có thể lên tới hơn 300OC
phân dị từ các dung dịch này (phổ biến là và tương ứng với độ sâu tới 15 km tuỳ
thạch anh và calcit). thuộc loại đá và các yếu tố hoá-lý khác [21]
(Hình 1, 2).
35
- Hình 2. Bảng thống kê các sản phẩm trong đới trượt. (A) Bảng phân loại các sản phẩm
thành tạo trong đới trượt, lấy ví dụ đi qua thân đá giàu thạch anh và felspat (granit); (B)
Đồ thị 3 trục độ hạt - mức độ biến chất - thành phần thạch học dùng để phân loại các
“đá đứt gãy” hay sản phẩm biến dạng trong đới trượt; (c) Biểu đồ thể hiện các trường
sản phẩm trong đá sét vôi cho thấy sự mở rộng của các trường mylonit và siêu mylonit so
với các trường tương ứng ở hình (A) đối với đá granit (mô phỏng theo [14, 23]).
A B
D
C
Ảnh 1. Một số ví dụ về đặc điểm hình thái và sản phẩm của các loại đới trượt khác
nhau: (A) Một đới trượt dòn (ở vùng Huổi Sấy, Điện Biên) bao gồm một hệ thống
nhiều mặt trượt cắt qua, làm mất đi tính liên tục và dịch chuyển đá ở hai bên cánh
của chúng; (B) Đới biến dạng dòn-dẻo trong các đá trầm tích của hệ tầng Phú Ngữ
vùng Na Rì, Bắc Kạn: đới trượt có ranh giới rõ ràng, nhưng đá bên trong đ ới đã b ị
biến dạng dẻo; (C) Sản phẩm giả tachylit dưới dạng các mạch tiêm nhập phát triển
trong đá phun trào hệ tầng Viên Nam (vùng Trúc Sơn, Hà Tây); (D) Sản phẩm mylonit
điển hình trong granit phức hệ Đại Lộc (hồ Đông Nghệ, Đà Nẵng).
Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng biến dạng không tạo ra sự dập vỡ đáng kể,
biến dạng trong các đới dòn-dẻo hình hay mất đi tính liên tục của thân đá. Trên
thành dưới mức độ biến dạng ổn định từ thực tế, các sản phẩm đá cà nát và mylonit
vài mm tới vài cm/năm trong môi trường đều có thể thành tạo trong cùng một đới
36
- trượt dòn-dẻo ở quy mô lớn khi đới này rắn chắc) so với các đới trượt dòn hoặc
cắt qua nhiều phần có độ sâu khác nhau dòn-dẻo và đi cùng là quá trình biến chất
của vỏ Trái đất, hoặc có sự thay đổi chế trong điều kiện nhiệt độ biến chất cao
độ nhiệt động trong quá trình biến dạng (Hình 2).
của đá [20, 23] (Hình 1). Các đới trượt dẻo hình thành trong môi
Các loại sản phẩm cơ bản có thể được trường biến dạng ổn định và liên tục, đi
thành tạo trong môi trường của các đới kèm là sự biến chất tương đối cao trong đó
trượt dòn-dẻo là đá cà nát và giả tachylit tính liên tục của thân đá luôn được duy trì.
(pseudotachylite), và đôi nơi là các thể Trong những điều kiện nhất định, sự biến
mylonit bán dẻo (Hình 1, 2). Đá giả tachylit dạng của đá trong các đới trượt dẻo
(Ảnh 1C) hình thành từ sự nóng chảy cục thường dẫn tới sự giảm thể tích đáng kể
bộ của đá dọc theo mặt đứt gãy dưới tác (ép dẹt) theo phương vuông góc với ranh
dụng của nhiệt độ cao hình thành bởi ma giới còn hướng dịch chuyển chung của các
sát trượt [13, 23] hoặc trong một số trường cánh có thể không song song mà tạo thành
hợp, bởi quá trình nghiền nát mạnh mẽ các một góc nhỏ với ranh giới của đới trượt
vật liệu [29] với sự tăng cao của nhiệt độ (Hình 1C). Đi cùng với sự biến dạng là sự
có thể vượt quá 1000OC trong những đới thay đổi cấu trúc bên trong của thân đá: các
dày khoảng vài mm. Đá giả tachylit thường khoáng vật tạo đá bị biến dạng mạnh mẽ
không đi cùng các mạch thạch anh, nhưng bởi sự chảy dẻo của tinh thể khoáng vật
lại tương đối phổ biến trong các đá có độ (crystal plastic flow), trong đó các dòng
lỗ hổng thấp như gabro, gneis hoặc chảy có xu hướng đồng nhất ở phạm vi
amphibolit... Các đá trầm tích có độ rỗng nhỏ, dẫn tới sự thành tạo các sản phẩm
cao thường chứa nhiều dung dịch hơn và điển hình của loạt mylonit [23, 30] (Hình 1,
làm giảm đáng kể ứng suất nén (normal 2; Ảnh 1D) và tạo thành những đới có
stress) lên các mặt bị cọ sát và do đó không chiều dày lớn trong vỏ Trái đất. Các sản
tạo ra lượng nhiệt ma sát cần thiết để tạo phẩm thuộc loạt mylonit nói chung có độ
ra sự nóng chảy cục bộ để hình thành giả hạt nhỏ, phân phiến mạnh mẽ và bao gồm
cả các cấu tạo tuyến kéo dài (stretching
tachylit [17].
lineation) theo phương song song với trục
2.3. Đới trượt dẻo (ductile shear zone)
X của elipsoiđ biến dạng. Các cấu tạo mặt
Đây là loại đới trượt trong đó sự biến
bên ngoài đới tập trung biến dạng cao nhất
dạng là liên tục và cường độ biến dạng
có thể bị lôi cuốn vào trong đới trượt để
trượt biến đổi một cách có hệ thống khi đi
tạo thành các cấu tạo mới (xem [20, 21];
qua chiều rộng của đới. Những kết quả
Hình 1C). Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng cao
quan trọng trong nghiên cứu đới trượt gần
trong quá trình biến dạng hoặc sau khi biến
đây dẫn tới sự thừa nhận cơ chế biến
dạng diễn ra, các sản phẩm mylonit mới
dạng dẻo trong sự thành tạo các đới trượt
được thành tạo có thể bị tái kết tinh.
ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất [20],
Ngược lại, nhiệt độ giảm xuống trong quá
khác với những quan niệm ra đời sớm hơn
trình biến dạng có thể dẫn tới sự hình
chỉ chú trọng tới việc phân tích các khe nứt
thành các sản phẩm có độ hạt nhỏ hơn và
(và do đó chỉ chú ý khía cạnh dòn của đới
không bị biến dạng. Ngoài ra, sự biến dạng
trượt). Biến dạng trong các đới này là
dẻo còn là sự mềm hoá biến dạng (strain
biến dạng dẻo chứ không phải là các dập
softening), liên quan tới sự suy yếu của vật
vỡ dạng dòn. Các đới trượt dẻo thường
chất do hậu quả của sự giảm độ hạt trong
thành tạo ở những độ sâu có mức độ biến
quá trình biến dạng (mylonit hoá), sự thay
chất cao hơn hẳn (thường là lớn hơn 15
đổi các pha khoáng vật, sự phát triển không
km đối với các loại đá có đặc tính cơ lý
37
- đẳng hướng của các cấu tạo mặt và sự tập suất tại chỗ đủ để làm chúng tạo ra các
trung của dung dịch. dòng chảy dẻo, từ đó lan dần vào trong
phần đá vây quanh có độ hạt thô hơn và
Mặc dù có nhiều thông số hoá-lý tác
dẫn tới sự chảy dẻo trong những đới rộng
động tới cơ chế biến dạng trong đới trượt
hơn [17].
dẻo, song về cơ bản các đới trượt trong
điều kiện biến dạng và biến chất cao Với cùng một trường ứng suất nhất
thường có các đặc điểm chung là có quy định thì trong các điều kiện biến chất ở
mô lớn và lộ ra thành các đới có kích thước mức độ trung bình các đới trượt thường có
lớn trên bề mặt Trái Đất. kích thước nhỏ hơn và có ranh giới với đá
vây quanh rõ ràng hơn so với các đới trượt
2.4. Sự chuyển tiếp biến dạng dòn-
dẻo ở chế độ biến chất cao. Sự chảy trong
dẻo
các đới trượt này có thể là đồng nhất ở quy
Sự chuyển tiếp giữa đới có chế độ bán mô lớn và có sự gắn kết chặt chẽ tương tự
dòn (hay dòn-dẻo) và đới chế độ dòn sinh như đối với đới trượt biến chất cao, nhưng
chấn nói trên thường rất rõ nét [22, 25] có thể không đồng nhất ở quy mô nhỏ.
nhưng không hoàn toàn nằm dọc một ranh Một số khoáng vật như thạch anh thường
giới nhất định mà diễn ra dọc theo một đới bị biến dạng tinh thể dẻo trong khi đó một
tương đối hẹp trong vỏ Trái đất. Nhìn số khoáng vật khác như felspat và horblenđ
chung, trong bất cứ một phần nào của thường bị biến dạng chủ yếu dưới dạng vi
thạch quyển, sự chuyển tiếp chế độ biến khe nứt (microfracturing) (xem [17]). Chế
dạng này diễn ra trong một đới có hình thái độ biến dạng này do đó được gọi là chế
phức tạp. Độ sâu của đới chuyển tiếp phụ độ bán dòn (semi-brittle [9, 22]) hay gần
thuộc vào nhiều yếu tố hoá-lý như tốc độ dẻo (quasiplastic [23]). Trong các đá có
biến dạng tổng, građien địa nhiệt, loại đá thành phần đa khoáng thường xuất hiện
và độ hạt của chúng, dung dịch áp suất, sự một sự chuyển tiếp rõ ràng giữa một bên là
định hướng của trường ứng suất, sự định biến dạng tinh thể dẻo và một bên là biến
hướng hay phân lớp của đá và các cấu tạo dạng gần dẻo. Các sản phẩm mylonit phát
khác, thành phần và nhiệt độ của dụng triển trong chế độ dòn-dẻo có một cấu trúc
dịch trong đá, và sự định hướng của trường đặc trưng gồm có 2 bộ phận chính là các
ứng suất địa phương [26]. Sự khác nhau về ban vụn tinh (porphyroclast) và nền, trong
thành phần khoáng vật hoặc sản phẩm đó phần nền bao gồm các vật chất phân
biến dạng trong một lượng đá nhỏ có thể phiến mỏng và hạt mịn, bị tái kết tinh do
chỉ thị đồng thời cả sự biến dạng dòn hoặc động lực, còn các ban vụn tinh là tàn dư
dẻo [18, 20, 23] (Hình 1, 2). chưa bị tái kết tinh của các phần hạt hoặc
mảnh vật chất có độ cứng cao hơn của đá
Đới chuyển tiếp dòn-dẻo thường là
vây quanh. Ngược lại, các sản phẩm
một đới đặc biệt, nơi sự hình thành đứt gãy
mylonit phát triển trong các đới trượt dẻo
sinh chấn thường xen kẹp với các đới
thường có độ hạt mịn hơn, chủ yếu là
mylonit [16, 24] trong đó biến dạng dẻo
phần nền vi hạt, còn các ban vụn tinh có
thường xảy ra trong các đá trước đó bị dập
thể không quan sát thấy và đi cùng là sự
vỡ từ biến dạng dòn, diễn tiến trong một
tạo phiến hoàn hảo.
điều kiện nhiệt độ và áp suất không đổi và
trong một pha biến dạng đơn nhất. Sự xen 4. Mối quan hệ giữa các đới trượt
kẽ giữa các yếu tố biến dạng dòn và biến dòn và dẻo trong các vùng biến dạng
dạng dẻo có lẽ bắt nguồn từ những nơi có cao
mặt sản phẩm giả tachylit có độ hạt mịn
Như đã đề cập ở trên, các đới trượt có
mà các điều kiện biến chất và mức độ ứng
thể tác động vào nhiều loại đá khác nhau,
38
- phân bố trong vỏ Trái đất ở nhiều độ sâu nông hơn. Trừ những đới trượt bằng
khác nhau và phát triển trong những điều (strike-slip), sự phân bố của đá biến dạng
kiện hoá-lý khác nhau. Ngoài ra, tuỳ theo dòn và mylonit trong vết lộ của các đới
hoạt động kiến tạo khu vực mà quá trình trượt lớn thường là không đối xứng. Hiện
biến dạng trong một đới trượt có thể diễn tượng này diễn ra do sự nâng cao thụ động
tiến trong một thời gian ngắn ngủi (biến của mylonit từ những độ sâu lớn hơn do sự
dạng tức thì - instantaneous strain) dưới dịch chuyển liên tục dọc theo các đới này.
một điều kiện nhất định, hoặc liên tục Nếu cánh trụ của đới chủ yếu là mylonit
trong một khoảng thời gian dài (biến dạng thì chứng tỏ dấu hiệu của sự dịch chuyển
tiến triển - progressive strain) đi kèm là sự thuận. Ngược lại, nếu cánh treo hiện diện
thay đổi điều kiện hoá-lý trong thân đá. Vì các sản phẩm mylonit thì chuyển động
vậy, một đới truợt hình thành trong một muộn sẽ là nghịch. Trong trường hợp
pha kiến tạo nhất định có thể có những đơn giản, mối quan hệ này phải phù hợp
biểu hiện hình thái với sản phẩm ban đầu với hướng dịch chuyển xác định từ các
và cuối cùng hết sức khác nhau. Mặt khác, dấu hiệu động lực hoặc các tầng đánh
trong những khu vực có lịch sử địa chất dấu. Trong trường hợp quy luật này
phức tạp, đới trượt khi đã được thành tạo không rõ ràng, đới trượt có thể đã trải qua
thường dễ tái hoạt động bởi các pha kiến một lịch sử hoạt động phức tạp hơn.
tạo muộn hơn. Do đó, một đới trượt có thể Như vậy, việc xác định bản chất, cơ
có một lịch sử bao gồm nhiều giai đoạn chế hoạt động và lịch sử của đới trượt
hoạt động khác nhau, trong đó các vật chất phải dựa trên sự phân tích một cách kỹ
có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác lưỡng các yếu tố hình thái, sản phẩm và
và được vận chuyển lên trên hoặc xuống các chỉ thị động học (kinematic indicators)
sâu trong vỏ Trái đất. Hậu quả là các đá có mặt trong và hai bên đới trượt cũng như
trong các đới trượt chứa những bằng mối quan hệ không gian giữa tất cả các
chứng của một hoặc nhiều giai đoạn phát yếu tố cấu tạo có mặt trong đới trượt.
triển mang tính chồng lấn (overprinting). Vì Nhìn chung, cơ sở để nhận dạng và phân
vậy, nhiều đới trượt lớn trong các vùng chia các đới trượt thường dựa trên các tiêu
biến chất cao thường chứa các bằng chứng chí sau [10]:
của một lịch sử phát triển lâu dài và lặp lại.
1) Các cấu tạo bên trong của đới trượt,
Nếu vùng nghiên cứu bị nâng cao và bào
bao gồm các cấu tạo và kiến trúc có quy
mòn sau khi sự biến dạng dẻo diễn ra, thì
mô khác nhau phát triển bên trong các đới
hậu quả là các cấu tạo liên quan tới biến
trượt và có thể quan sát được trên vết lộ
dạng dòn (giả tachylit hoặc đá cà nát) sẽ
hoặc dưới kính hiển vi.
cắt qua các cấu tạo biến dạng dẻo
(mylonit) trong cùng một đới trượt [30]. 2) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của
đới trượt, bao gồm các đới trượt và tổ hợp
Trong thực tế, rất nhiều đới cà nát và
các các yếu tố cấu trúc hình thái và động
các mạch giả tachylit được tìm thấy bên
học liên quan đến chúng tạo thành một đới
trong hoặc lân cận với các đới mylonit bị
trượt riêng rẽ có thể quan sát được bằng
biến dạng cao hoặc trung bình, với hướng
mắt thường, từ cỡ vết lộ tới quy mô khu
dịch chuyển tương tự của các đới trượt cổ
vực.
hơn. Sự có mặt của chúng được giải thích
là liên quan tới các giai đoạn biến dạng 3) Các đặc điểm hình thái bên ngoài của
muộn trong hoặc sau quá trình nâng cao các đới trượt, bao gồm sự tồn tại của một
của vỏ Trái đất làm cho các đá bị biến tổ hợp các đới trượt riêng rẽ có mối liên hệ
dạng cao ở dưới sâu được đẩy lên các mức với nhau (nối tiếp hoặc cắt nhau), tạo
39
- thành một hệ thống có thể quan sát hoặc VĂN LIỆU
nhận dạng được trên các quy mô chi tiết 1. Barker A. J., 1990. Metamorphic
hoặc khu vực. Textures and Microstructures. Blackie.
IV. KẾT LUẬN 2. Bell T. H., 1985. Deformation
Đới trượt là thuật ngữ mô tả các cấu partitioning and porphyroblast rotation in
trúc cơ bản của vỏ Trái đất, dọc theo đó metamorphic rocks: A radical interpretation.
biến dạng truợt đóng vai trò chủ đạo và J. Metamorphic Geol., 3: 109-118.
làm cho các khối đá ở hai bên cánh của 3. Berthé D., Choukroune P. and
chúng dịch chuyển tương đối với nhau theo Jegouzo P., 1979. Orthogneiss, mylonite
hai chiều ngược nhau. Đới trượt bao hàm and non-coaxial deformation of granites:
cả các đứt gãy theo quan niệm truyền The example of the South Armorican Shear
thống trước đây. Zone. J. of Structural Geology 1: 31-42.
Đới trượt có mặt ở nhiều độ sâu khác 4. Bursnall J. T. (Editor), 1989.
nhau của vỏ Trái đất. Hình thái của chúng, Mineralization and Shear Zones. Geol.
các biểu hiện thực địa cũng như các sản Assoc. Canada, Short course Notes, vol. 6.
phẩm biến dạng trong các đới này phụ
5. Grove D. I, Goldfarb R. J., Robert
thuộc vào rất nhiều yếu tố hoá lý khác
F., Hart C. J. R, 2003. Gold deposits in
nhau. Dựa vào đặc tính biến dạng, các cấu
metamorphic belts: Overview of current
tạo và các sản phẩm hình thành trong đới
understanding, outstanding problems, future
trượt, có thể chia chúng thành các loại
research, and exploration significance.
chính, gồm đới trượt dòn, đới trượt dòn-
Economic Geol., 95: 1-29.
dẻo và đới trượt dẻo. Mỗi loại đới trượt
hình thành trong một khoảng độ sâu nhất 6. Hanmer S. and Connelly J. N., 1986.
định, được đặc trưng bởi các yếu tố cấu Mechanical role of the syntectonic Laloche
tạo và một tổ hợp các sản phẩm biến dạng Batholith in the Great Slave Lake Shear
đặc trưng. Sự chuyển tiếp từ một chế độ Zone, District of Mackenzie. N.W.T.
biến dạng sang chế độ biến dạng mới Current Research, Part B, Geol. Surv.
trong một đới trượt diễn ra một cách từ từ Canada, Paper 86-1B: 811-827.
trong những đới tương đối mỏng của vỏ
7. Hanmer S. and Passchier C., 1991.
Trái đất theo những độ sâu khác nhau.
Shear-sense indicators: A review. Geol.
Các đới trượt có cùng bản chất thường Surv. Can. Paper 90-17.
có biểu hiện hình thái và sản phẩm biến
8. Hobbs B. E., Means W. D., Williams
dạng tương tự nhau ở các vùng khác nhau
P. F., 1976. An Outline of Structural
trong vỏ Trái đất, nếu các điều kiện biến
Geology. John Wiley & Sons.
dạng giống nhau và có thể dễ dàng nhận
dạng và phân biệt dựa trên một tổ hợp các 9. Hobbs B.E., Ord A. and Teyssier,
dấu hiệu về sản phẩm biến dạng và các 1986. Earthquakes in the ductile regimes?
cấu tạo đặc trưng. Việc nhận dạng đúng Pure Appl. Geophys., 125: 309-336.
đắn bản chất các đới trượt không những
10. Hodgson C. J., 1989. The structure
góp phần quan trọng vào việc luận giải
of shear-related, vein-type gold deposits: A
một cách đúng đắn bản chất và lịch sử
review. Ore Geology Rev.
biến dạng của vỏ Trái đất, mà còn có ý
nghĩa quyết định tới việc tìm kiếm và dự
báo quy mô của nhiều loại khoáng sản nội
sinh.
40
- 11. Kirkham R. V, Sinclair W. D., Geology. Volume 2: Folds and Fractures.
Thorpe R. I. and Duke J. M., 1993. Academic Press, London.
Mineral Deposit Modeling. GAC Special 22. Scholz C. H., 1988. The brittle-
Paper 40. Geol. Assoc. Canada. plastic transition and the depth of seismic
12. Lê Như Lai, 2001. Giáo trình Địa faulting. Geol. Rundschau, 77: 320-330.
chất cấu tạo. Nxb Xây dựng, Hà Nội. 23. Sibson R. H., 1977. Fault rocks and
13. Maddock R. H., Grocott J., van Nes fault mechanisms. J. Geol. Soc., London,
M., 1987. Vesicles, amydales and similar 133: 201-223.
structures in fault-generated pseudo- 24. Sibson R. H., 1980. Transient
tachylites. Lithos, 21: 420-432. discontinuities in ductile shear zones. J.
14. Marshak S. and Mitra G., 1988. Struc. Geol., 2: 165-171.
Basic methods of Structural Geology. 25. Sibson R. H., 1982. Fault zone
Prentice Hall. models heat flow and the depth distribution
15. McClay K. R. (Editor), 1992. of earthquakes in the continental crust of the
Thrust Tectonics. Chapman & Hall. United States. Seismol. Soc. Am. Bull., 72:
151-163.
16. Passchier C. W., 1986. Flow in
natural shear zones: The consequences of 26. Sibson R. H., 1983. Continental
spinning flow regimes. Earth and Planetary fault structure and the shallow earthquake
Sci. Letters, 77: 70-80. source. J. Geol. Soc., London, 140: 741-769.
17. Passchier C. W., Myers J. S., 27. Simpson C., 1986. Determination of
Kroner A., 1990. Field Geology of High- movement sense in mylonites. J. Geol. Ed.,
grade Gneiss Terrains. Springer-Verlag. 34: 256-271.
28. Vũ Khúc, 2005. Từ điển Địa chất
18. Passchier C.W. and Trouw R. A. J.,
Anh - Việt. Nxb Khoa học và Kỹ thuật.
1996. Microtectonics. Springer.
Hà Nội.
19. Phan Cự Tiến, 2006. Từ điển
giải thích Khoa học Địa chất Anh - Việt 29. Wenk H. R., 1978. Are
và Việt-Anh. Nxb Văn hoá Thông tin. Hà pseudotachylites products of facture or
Nội. fusion? Geology, 6: 507-511.
20. Ramsay J. G., 1980. Shear zone 30. White S. H., Burrows S. E,
geometry: A review. J. Struc. Geol., 2: 83- Carreras J., Shaw N. D. and Humphreys
89. F. J., 1980. On mylonite in ductile shear
zones. J. Struc. Geol., 2: 175-187.
21. Ramsay J. G. and Huber M., 1987.
The Techniques of Modern Structural
SUMMARY
Shear zone: Concept, morphologic characteristics and nature
Trần Thanh Hải
Shear zone is a general term used to describe narrow zones of planar or tabular structures
in the Earth’s crust with subparallel boundary, along which the shear strain is localized. The
relative undeformed wall rocks on opposite sides of the zone were displaced relatively to one
another in a direction parallel to the plane of the shear zone. Shear zones were formed under
various deformation conditions and can be subdivided into three main types. Brittle shear
41
- zones (faults and fault zones) occur in the upper-most part of the crust, where the rocks
experience brittle deformation with little or no metamorphism. Brittle-ductile shear zones
occur below the brittle zone, where the ductilely deformed rocks within the shear zone were
fractured and dismembered in a moderate pressure and temperature environment. Ductile
shear zones are situated in the deeper part of the crust, where both temperature and pressure
are high with no discontinuity across the ductile shear zone. Shear strain magnitude varies
smoothly across the zone and the fabric of the rocks within the zone was modified by plastic
deformation processes. Each type of shear zones is characterized by shear products, fabric and
kinematic indicators that can be observed at various scales. The depth of the transition
between brittle, brittle-ductile and ductile deformation varies greatly depending on many
physio-chemical factors of the deformation environment, the physical property of the rocks,
as well as the presence of pre-existing structures.
42
nguon tai.lieu . vn