Bộ Khoa học và công nghệ Bảo tàng thiên nhiên Việt Nam Báo cáo hội thảo Di sản địa chát trên cao nguyên Đồng Văn, Hà Giang Tác giả: Nguyễn Hữu Hùng, Vũ Cao Minh Hà Nội, 9-2007 1 Di sản đia chất trên cao nguyên đá vôi Đồng Văn Nguyễn Hữu Hùng, Vũ Cao Minh Tính đa dạng địa chất (Geodiversity) Tính đa dạng địa chất của cao nguyên đá vôi Đồng Văn đợc thể hiện qua những đặc điểm đa dạng về thạch địa tầng, đa dạng về cổ sinh vật minh chứng cho các giai đoạn phát triển và tiến hoá của của lịch sử phát triển vỏ Trái đất trên cao nguyên đá vôi Đồng Văn nói riêng và khu vực Đông Bắc Việt Nam-Nam Trung Quốc nói chung. 1. Đa dạng về thạch địa tầng (lithostratigaphic diversity) Các kết quả nghiên cứu đã xác nhận trên cao nguyên Đồng Văn có mặt của các trầm tích từ kỷ Cambri đến kỷ Trias với 13 phân vị thạch địa tầng đợc xác lập trong các giai đoạn nghiên cứu khác nhau, có tổng bề dày đạt trên 7000m. 1.1. Kỷ Cambri (có niên đại 545-500 triệu năm) Các trầm tích đợc hình thành sớm nhất trên cao nguyên Đồng Văn đợc ghi nhận thuộc kỷ Cambri. Các di tích hoá thạch Bọ ba thuỳ, Tay cuộn không khớp để lại trong các lớp trầm tích cho phép xác nhận chúng thuộc Cambri, thống trung và thợng. -Hệ tầng Chang Phung ( 2-3 cp) Hệ tầng Chang Pung (Série de Chang Poung) do Deprat J. (1915) xác lập. Hệ tầng mang tên gọi đồn biên phòng Chang Pung, nằm sát đờng biên giới giũa Việt Nam- Trung Quốc, thuộc xã Xin Cái, huyện Mèo Vạc (toạ độ X=23 O 17, Y=105 O 25). Mặt cắt chuẩn của hệ tầng theo đờng mòn từ đồn Chang Pung đến bản Seo Thèn Pả, gồm 13 tập: Tập 1. Đá phiến sét, bột kết, dày 60m. Tập 2. Đá vôi trứng cá, đá vôi sét, cát kết vôi, dày 150m. Tập 3. Đá phiến sét, bột kết xen đá vôi trứng cá, dày 90m. Tập 4. Đá phiến sét, bột kết xen các lớp mỏng đá vôi và đá vôi sét, dày 140m. Tập 5. Đá vôi trứng cá xen các dảI mỏng đá phiến sét, dày 150m. Tập 6. Đá phiến sét xen bột kết, dày 70m. Tập 7. Đá vôi vi hạt , đá vôi trứng cá xen đá phiến sét và sét vôi, dày 120m. Tập 8. Đá vôi sét silic, đá a vôi trứng cá xen các lớp đá phiến sét sericit chứa vôi, dày 470m. Tập 9. Đá vôi hoa hoá, đá vôi sét, dày 220m. Tập 10. Đá phiến sét sericit xen bột kết, dày 70m. Tập 11. Đá vôi sét, dày 30m. 2 Tập 12. Đá phiến sét xen các lớp cát kết, dày 40m. Tập 13. Đá vôi, dày 90m. Bề dày chung của hệ tầng trong mặt cắt này 1769m. Mặt cắt tơng tự của hệ tầng còn quan sát đợc từ bờ sông Nho Quế và theo đờng ôtô từ trung tâm xã Lũng Cú đến bảnThèn Ván. Ranh giới dới của hệ tầng không quan sát đợc vì chúng lộ ra trên đất Trung Quốc. Ranh giới trên chuyển tiếp liên tục lên hệ tầng Luxia (O 1 lx). Đã phát hiện đợc 7 đới và phức hệ cổ sinh theo trật tự địa tầng từ dới lên: 1. Damesella- Blackwederia, 2. Drepanura, 3. Pseudagnostus, 4. Billingsella tonkinena, 5. Irvigella- Pagodia, 6. Prosaukia angulata, 7. Calvinella walcoti, 8. Isoteus-Pseudokainella . Các đới và phức hệ cổ sinh này xác nhận hệ tầng Chang Pung có tuổi từ Cambri giữa-đến Cambri muộn. 1.2. Kỷ Ordovic (có niên đại 500-435 triệu năm) Sự có mặt của các trầm tích thuộc kỷ Ordovic, thống hạ đợc xác nhận tại mặt cắt Lũng Cú cũng nh tại mặt cắt từ bản Seo Thèn Pả hớng tây nam xuống bờ sông Nho Quế. -Hệ tầng Luxia (O 1 lx) Hệ tầng Luxia (Série de Loutia)) do Deprat J.(1915) xác lập, có mặt cắt chuẩn theo đờng mòn từ bản Seo Thèn Pả đến bản Bắc Bun, thuộc xã Xin Cái, huyện Mèo Vạc, toạ độ X=23 O 16, Y= 105 O 24; gồm : Tập 1. Cát, bột kết xen đá phiến sét màu xanh lục chứa nhiều vẩy sericit, dày 70m. Tập 2. Đá vôi có cấu tạo trứng cá và bị táI kết tinh yếu, dày 100m. Tập 3. Đá phiến sét, dày 50m. Tập 4. Đá vôi vi hạt, màu xám đen, phân lớp dày, dày 150m. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này 370m. Các trầm tích của hệ tầng cũng lộ trên đờng ôtô Lũng Cú-Đồng Văn, trên các đoạn gần bản Thèn Ván và trên đoạn phía tây bản Xi Mần Kha. Các hoá thạch su tập đợc trong các trầm tích của hệ tầng ở cả hai mặt cắt Seo Thèn Pả-Bắc Bun và mặt cắt Lũng Cú gồm Huệ biển, Tay cuộn thuộc đới Oligorthis, Bọ ba thuỳ Kanella sp., Hystyrolenus sp., Niobella sp., Asaphidae cho tuổi Ordovic sớm. Hệ tầng nằm chuyển tiếp trên hệ tầng Chang Pung và không chỉnh hợp dới hệ tầng Si ka (D 1 sk). 1.3. Kỷ Devon ( có niên đại 410-355 triệu năm) 5 phân vị thạch địa tầng đợc xác lập cho các trầm tích Devon trên cao nguyên đá vôi Đồng Văn, trong đó có 3 phân vị đợc coi là các đơn vị thạch địa tầng chuẩn của hệ Devon ở Việt Nam. 3 -Hệ tầng Si Ka (D 1 sk) Hệ tầng mang tên gọi bản Si Ka, nay là bản Si Kùa, tiếng HMông có nghĩa là bản Cổng trời, ở gần đỉnh đèo Si Kùa, trên đờng ôtô Lũng Cú -Đồng Văn, thuộc xã Lũng Cú, huyện Đồng Văn; đợc Deprat J. (1915) xác lập (Série de Si-ka). Hệ tầng gồm 3 tập trầm tích đặc trng cho tớng lục địa ven bờ. Mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé đợc lựa chọn làm mặt cắt chuẩn của hệ tầng Si Ka (Holostratotyp). Theo đờng ôtô từ UBND xã Lũng Cú về UBND xã Ma Lé, các trầm tích thuộc hệ tầng Si Ka bắt đầu xuất hiện từ đoạn Km3 ( x= 23 0 2110, y= 105 0 1742), phía nam bản Thèn Ván 500m, tại sờn núi bên phải đờng ôtô (Hình 1, 4a). Tập 1. Sạn kết màu tím gụ, gắn kết chắc, cấu tạo khối, bị nén ép. Thành phần hạt vụn chủ yếu là thạch anh, mảnh đá silic, đá quaczit, chiếm từ 35-40%. Ximăng gắn kết chủ yếu là sét bị xerixit hoá, hyđroxit sắt dạng vi dải màu đỏ, chiếm thành phần từ 60- 65%. Bề dày tập 0,5m. Tập 2. Bột kết chứa vôi và sét, màu xám xanh, xám lục, tím gụ, gắn kết tốt, cấu tạo khối. Bề dày 80m. Tập 3. Cát, bột kết màu xám vàng, nâu đỏ, bị phiến hoá mạnh mẽ. Thành phần hạt vụn chiếm 45%; trong đó thạch anh ~ 40%, mảnh đá silic 3-%, một ít felspat, mica, turmalin, zircon, leucocen. Thành phần ximăng 55% trong đó sét, xerixit, chlorit 45%, silic 6-7%, hydroxit sắt 3-4%. Đã phát hiện đợc hai mức chứa hoá thạch trong tập: -Mức thứ nhất ở phần giữa của tập, bột kết màu đỏ nâu chứa dày đặc vỉa xác hoá thạch Thực vật thuỷ sinh Phylophytites ? sp. Mức thứ hai ở gần phần mái của tập, trong bột kết màu xám vàng chứa phong phú di tích Cá cổ thuộc nhóm Yunnanolepisforme và Tay cuộn Lingula. Bề dày tập 200m. Tập 4. Đá phiến sét đen bị ép phiến mạnh mẽ chứa phong phú hoá thạch Cá cổ Yunnanolepisforme, Chuchinolepis, Placodermi; Chân bụng loại kích thớc nhỏ (Cyclonema?); Crustacea; Ostracoda và Thực vật thuỷ sinh. Bề dày 20m. Tập 5. Cát kết màu xám nhạt. Bề dày 5m. Nằm chuyển tiếp lên trên tập 5 là tập đá phiến sét màu tím gụ chứa phong phú hoá thạch Tay cuộn thuộc phức hệ Howittia nakaolingensis đợc coi thuộc tập 1 của hệ tầng Bắc Bun. Bề dày chung của hệ tầng trong mặt cắt này 305,5m Hệ tầng chứa các phức hệ cổ sinh đặc trng cho thời kỳ đầu biển tiến Devon trên toàn lãnh thổ Đông Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc, gồm Lingula; Phylophytites sp., Bytrotrephis aff. antiquata; Yunnanolepis, Beyrichia cho tuổi Lochkov. - Hệ tầng Bắc Bun (D 1 bb) Mặt cắt chuẩn (Holostratotyp): Mặt cắt Bắc Bun (Toạ độ grat x = 114,577, y =25,861; toạ độ địa lý x=23 0 1629,Y= 105 0 2325). Hệ tầng Bắc Bun ứng với Série de Bac-boun do J. Deprat (1915) xác lập ở vùng Đồng Văn, Hà Giang. Tên gọi của hệ tầng từ tên một bản ngời HMông, bên bờ 4 trái sông Nho Quế, cách thị trấn Đồng Văn khoảng 5 km về phía đông bắc (trên BĐĐH 1:50.000, F-48-19-B hiện nay ghi là bản Khai hoang1 thuộc xã Xin Cái, huyện Đồng Mèo Vạc). Theo mô tả ban đầu, phân vị địa tầng này gồm đá phiến sét và cát kết, đá phiến vôi ở phần nền chứa Goniophora sp., Spirifer bacbounensis và các phiến cứng của Cá Ostracodermi, dày 500m; nằm trên loạt Lũng Cố 1 và nằm dới loạt Mia Lé và coi có tuổi Ordovic muộn. Thực ra J. Deprat (1915) đã không phân biệt đợc với các trầm tích của "loạt Si Ka" nằm duới ở mặt cắt này. Tuy nhiên ở mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé, ông đã tách đợc loạt Bắc Bun có vị trí địa tầng nằm trên loạt Si Ka. Cũng cần phải lu ý, trên BĐĐC tờ Yên Minh loạt Bắc Bun đợc ông thể hiện nằm dới loạt Si Ka. Đây là một sự nhầm lẫn đáng tiếc. Nghiên cứu lại của chúng tôi theo một con suối nhỏ chảy từ bản Seo Thèn Pả xuống sông Nho Quế, tại đoạn chảy qua bản Bắc Bun, nơi Deprat J.(1915) chọn làm mặt cắt chuẩn cho Série de Bac-boun, tại đây đá của hệ tầng lộ không đầy đủ, chỉ bắt gặp tập đá phiến sét màu tím gụ chứa Tay cuộn Howittia wangi (Hou) và Hai mảnh vỏ Goniopora cf. spathulata. Bề dày >100m. Mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé, đoạn từ phía bắc đèo Si Kuầ 300m đến km8, đợc coi là mặt cắt phụ chuẩn của hệ tầng Bắc Bun (Hình 2 và 4b). Đá của của hệ tầng lộ khá liên tục nhng bị uốn lợn mạnh mẽ và lặp lại nhiều lần. Trật tự địa tầng của hệ tầng Bắc Bun đợc chúng tôi quan sát ở mặt cắt này nh sau: 1. Đá phiến sét màu xám xanh, màu lục nhạt chứa phú Tay cuộn Howittia nakaolingensis (Hou), Hai mảnh vỏ Mytilarca sp., loại kích thớc lớn; Cá cổ Hunnanolepis tieni P'an et Tzeng. Bề dày 60m. Tập này nằm chuyển tiếp trên tập cát kết của hệ tầng Si Ka. 2. Đá phiến sét vôi, phong hoá có màu đỏ nâu chứa dày đặc Hai mảnh vỏ Goniopora sp., Schizodus sp., Dysodonta sp., Edmondia sp., Mytilarca sp., Sanguinolites nagaolingensis Zhang; Cá cổ: Tonngdzuylepis vietnamensis Janvier et Ta-Phuong. Bề dày 40m. 3. Đá phiến sét màu xám xanh, phong hoá có màu tím gụ chứa Howittia wangi (Hou) và hoá thạch Cá cổ . Bề dày 150m. Bề dày chung của hệ tầng Bắc Bun ở mặt cắt này ~250m. Hệ tầng Bắc Bun chứa các phức hệ cổ sinh Howittia nakaolingensis, Howittia wangi; Goniopora sp., Schizodus sp., Dysodonta sp., Edmondia sp., Mytilarca sp., Sanguinolites nagaolingensis ; Tonngdzuylepis vietnamensis cho tuổi Praga sớm. - Hệ tầng Mia Lé (D 1 ml) Mặt cắt chuẩn (Holostratotyp): Mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé, đoạn từ km 8 đến đồn biên phòng Lũng Cú, xã Ma Lé, huyện Đồng Văn, Hà Giang (x = 23 0 1915, y = 105 0 1726). Hệ tầng Mia Lé đợc coi tơng ứng với khối lợng của Série de Mia Lé. Theo mô tả ban đầu, loạt Mia Lé của J. Deprat (1915) gồm 3 phần: 5 6 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 2 6 0 o K m 3 1 9 0 o D 1 s k B . P o T i K h a O 1 l x O 1 l x D 1 s k H ìn h 1 . M ặ t c ắ t đ ịa c h ấ t K m 3 ( T h è n V á n ) - k m 5 ( P o T i K h a ) 01 0 0 m 1 0 0 m D 1 b b D 1 b b Đ è o S i K ù a 1 8 0 o 1 4 0 o 1 8 0 o 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 01 0 0 m 1 0 0 m D 1 s k D 1 m l D 1 b b H ìn h 2 . M ặ t c ắ t đ ịa c h ấ t Đ è o S i K ù a - k m 8 K m 8 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 1 2 0 0 1 1 0 0 D 1 m l 1 8 0 o Đ ồ n L ũ n g C ú ( M a L é ) 2 1 0 o D 1 - 2 s p D 1 - 2 s p S u ố i M a L é D 3 t t B . M ã X ồ 1 5 0 0 m 1 4 0 0 1 3 0 0 01 0 0 m 1 0 0 m H ìn h 3 . M ặ t c ắ t đ ịa c h ấ t k m 8 - Đ ồ n L ũ n g c ú - b ả n m ã X ồ H ìn h 4 . C ộ t đ ịa t ầ n g c á c h ệ t ầ n g s i k a , b ắ c b u n , m ia l é (M ặ t c ắ t t h è n v á n - đ ồ n l ũ n g c ú - m ã x ồ ) T u ổ i H ệ t ầ n g B ề d à y ( m ) T ậ p H T . B ắ c B u n P R A G A H T . S i K a H T M i a L é L O C H K O V > 1 0 0 > 1 5 0 6 0 4 0 1 5 0 2 3 H o w i t t i a n a k a o l i n g e n s i s S a n g u i n o l i t e s n a g a o l i n g e n s i s H o w i t t i a w a n g i H u n a n o l e p i s t i e n i E u r y s p i r i f e r t o n k i n e n s i s H ì n h 4 b H T . B ắ c B u n H T . M i a L é P R A G A T u ổ i H ệ t ầ n g B ề d à y ( m ) T ậ p H T S i P h a i > 1 0 0> 1 0 0 1 2 2 0 3 0 0 E M S I E u r y s p i r i f e r t o n k i n e n s i s D i c o e l o s t r o p h i a a n n a m i t i c a F a v o s i t e s g o l d f u s s i N o w a k i a z l i c h o v e n s i s H ì n h 4 c C a l c e o l a s a n d a l i n a T u ổ i H ệ t ầ n g B ề d à y ( m ) T ậ p H T . L u t x i a H T . S i K a H T B ắ c B u n O 1 L O C H K O V P R A G A 1 2 3 4 5 > 1 0 0 0 , 5 8 0 2 0 0 2 0 5 > 1 0 0 P s i l o p h y t i t e s ? s p . Y u n n a n o l e p i s H ì n h 4 a . . . . . . . . . . 7 8 9 1. Phần dới gồm đá phiến và cát kết mica, không chứa hoá thạch, dày 250m. 2. Phần giữa là đá phiến sét màu đỏ, vàng; chứa phong phú hoá thạch Tay cuộn Spirifer tonkinensis (=Euryspirifer tonkinensis), Spirifer dongvanensis, Dinorthis annamitica (=Dicoelostrophia annamitica); Bọ ba thuỳ Proetus indosinensis, Gravicalymene maloungkaensis ; Hai mảnh vỏ: Pterinea mieleensis và Rêu động vật: Fenestella sp., dày 250m. 3.Phần trên gồm đá vôi sét xen đá phiến chứa Atrypa reticularis, Spirifer tonkinensis, Spirifer dongvanensis, dày 30m. Bề dày chung 530m. Loạt Mia Lé (Série de Mié-lé) nằm chỉnh hợp giữa Série de Bac-boun và Série de Ma Pi Leun và đợc định tuổi Ordovic muộn - Gothlanđi (Silur) sớm. Trên thực tế việc vạch ranh giới giữa hệ tầng Bắc Bun và hệ tầng Mia Lé ở mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé cũng nh ở các mặt khác dựa trên đặc điểm thạch học là hết sức khó khăn, vì phần cao nhất của hệ tầng Bắc Bun và phần thấp nhất của hệ tầng Mia Lé đều là đá phiến sét xen bột kết chứa các vảy mica, khi phong hoá đều cho màu nâu đỏ. Do vậy, ở đây chúng tôi đề nghị lấy sự xuất hiện đầu tiên của hoá thạch Tay cuộn Euryspirifer tonkinensis làm ranh giới dới cho hệ tầng Mia Lé. Theo đặc điểm cổ sinh, các trầm tích thuộc hệ tầng Mia Lé tại mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé bắt đầu xuất hiện ở đoạn km 8, trên đờng về UBND xã Ma Lé (Hình 3 và 4c). Tập 1. Đá phiến sét màu xám vàng chứa phong phú Tay cuộn: Euryspirifer tonkinensis, Atrypa sp., Dicoelostrophia annamitica, Howellella crispa, Elymospirifer kwangsiensis, Schellwienella cf. douvillei, S. lantenoisi, Athyris ? tiaomachiensis, Parachonetes zeili, Undispirifer aff. pseudoaculiatus, Howittia wangi; San hô Hardophyllum ? brancai, Calceola sadalina; Rêu động vật Fenestella sp.; Bọ ba thuỳ: Proetus indosinensis Mans.; Hai mảnh vỏ: Pterinea cf. docohtoma, P. mieleensis, Posidonia sp Ngoài ra, Tạ Hoà Phơng (2005) còn su tập đợc Cá cổ: Galeaspida gen. et sp. indet., Placodermi gen. et sp. indet. Dày 300m. Tập này nằm chuyển tiếp trên hệ tầng Bắc Bun. Theo phơng tây bắc - đông nam, tại bản Ma Loung Ka, J. Deprat (1915) còn su tập đợc San hô 4 tia: Calceola acuminata Mans.; Bọ ba thuỳ: Gravicalymene maloungkaensis (Mans.) là những loài bản địa rất đặc trng cho các trầm tích của hệ tầng Mia Lé. Tập 2. Đá vôi sét xen đá phiến sét và thấu kính vôi chứa San hô vách đý: Favosites goldfussi, Squameofavosites sp., dày 20m. Nằm chỉnh hợp trên tập 2 là đá vôi xen các lớp mỏng silic chứa Vỏ nón của hệ tầng Si Phai. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này 320m. Trong vùng Đồng Văn, các trầm tích của hệ tầng Mia Lé lộ tốt theo một con suối nhỏ, từ bản Má Lủ đến dới chân đèo Si Phai. Tại mặt cắt này, các trầm tích của hệ tầng lộ đơn nghiêng, hầu nh không bị phủ, cũng có trật tự địa tầng và phức hệ cổ sinh tơng tự nh mặt cắt Lũng Cú - Ma Lé, nhng tập 2 có thành phần sét vôi và đá vôi dày 10