Luận văn thạc sĩ về hóa thạch tay cuộn turne trong hệ tầng Phong Sơn, Thừa Thiên Huế

• Tác giả: Trịnh Thái Hà
• Người hướng dẫn: GS. Tạ Hòa Phương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Địa chất học
• Đề tài: Nghiên cứu hóa thạch Tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn (D3-C1 ps), vùng Phong Xuân, Thừa Thiên - Huế
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ HÓA THẠCH TAY CUỘN TURNE VÙNG PHONG XUÂN, THỪA THIÊN – HUẾ
• 1.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội
• 1.2. Đặc điểm địa chất, kiến tạo
• 1.3. Nghiên cứu Tay cuộn Turne trong nước và trên thế giới
• 1.4. CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Cơ sở tài liệu
• 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. ĐẶC ĐIỂM VÀ Ý NGHĨA TAY CUỘN TURNE VÙNG PHONG XUÂN, THỪA THIÊN – HUẾ
• 1.5.1. Mô tả cổ sinh
• 1.5.1.1. Bộ Strophomenida Öpik, 1934
• 1.5.1.2. Leptagonia analoga Phillips, 1836
• 1.5.1.3. Bộ Productida Sarycheva và Sokolskaya, 1959
• 1.5.1.4. Pustula abbotti Cambell, 1956
• 1.5.1.5. Bộ Orthotetida Waagen, 1884
• 1.5.1.6. Schellwienella burlingtonensis Weller 1914
• 1.5.1.7. Schuchertella pseudoseptata Cambell, 1957
• 1.5.1.8. Bộ Orthida Schuchert & Cooper, 1932
• 1.5.1.9. Rhipidomella michelini L'Eveille, 1835
• 1.5.1.10. Schizophoria resupinata Martin, 1861
• 1.5.1.11. Bộ Spiriferida Waagen, 1883
• 1.5.1.12. Brachythyrina gobbetti Shi & Waterhouse, 1991
• 1.5.1.13. Bộ Spiriferinida Ivanova 1972
• 1.5.2. Ý nghĩa sinh địa tầng
• 1.5.3. Ý nghĩa cổ sinh thái
• 1.5.4. Ý nghĩa cổ địa lý – sinh vật
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về đặc điểm địa chất và hóa thạch tay cuộn Turne tại hệ tầng Phong Sơn Thừa Thiên Huế

Nghiên cứu tập trung vào hóa thạch tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn, thuộc vùng Phong Xuân, Thừa Thiên Huế. Hệ tầng Phong Sơn được xác định có niên đại từ Devon muộn đến Carbon sớm (D3-C1), với các trầm tích chủ yếu là đá vôi, đá phiến sét và cát kết. Hóa thạch tay cuộn Turne được phát hiện trong các tập đá phiến sét đen và đá vôi, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuổi địa tầng và tái tạo môi trường cổ. Nghiên cứu này bổ sung vào hiểu biết về địa tầng và cổ sinh của khu vực, đồng thời làm rõ các đặc điểm hình thái, ý nghĩa sinh địa tầng, cổ sinh thái và cổ địa lý của hóa thạch tay cuộn Turne.

1.1. Đặc điểm tự nhiên và địa chất vùng Phong Xuân

Vùng Phong Xuân thuộc huyện Phong Điền, nằm ở phía bắc tỉnh Thừa Thiên Huế, có địa hình đồi núi trung bình và thấp, độ cao từ 50m đến 550m. Khu vực này được cấu thành từ các đá phiến sét, cát kết, bột kết và đá vôi có tuổi từ Ordovic đến Carbon. Hệ tầng Phong Sơn phân bố thành dải rộng 3-5 km, kéo dài theo hướng tây bắc - đông nam, với các trầm tích chứa hóa thạch tay cuộn Turne được bảo tồn tốt. Địa hình bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông suối, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu địa tầng và hóa thạch.

1.2. Ý nghĩa của hóa thạch tay cuộn Turne trong nghiên cứu địa chất

Hóa thạch tay cuộn Turne đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuổi địa tầng và tái tạo môi trường cổ. Chúng được coi là hàn thử biểu về sự thay đổi khí hậu trong suốt Đại cổ sinh. Nghiên cứu này tập trung vào các bộ Strophomenida, Productida, Spiriferida và Athyridida, giúp làm rõ đặc điểm hình thái và ý nghĩa sinh địa tầng của hóa thạch tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn. Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung vào hiểu biết về địa tầng và cổ sinh của khu vực Bắc Trung Bộ.

II. Phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp truyền thống trong địa chất học và cổ sinh học, bao gồm thu thập mẫu vật, phân tích hình thái và so sánh với các nghiên cứu trước đây. Các mẫu hóa thạch tay cuộn Turne được thu thập từ các tập đá phiến sét đen và đá vôi trong hệ tầng Phong Sơn, sau đó được phân tích chi tiết về hình thái và cấu trúc. Nghiên cứu cũng dựa trên các tài liệu địa chất và cổ sinh đã được công bố trước đây, nhằm xác định hệ thống phân loại và khôi phục lại các đặc điểm cổ sinh thái, cổ môi trường và cổ địa lý của hóa thạch tay cuộn Turne.

2.1. Thu thập và phân tích mẫu vật

Các mẫu hóa thạch tay cuộn Turne được thu thập từ các tập đá phiến sét đen và đá vôi trong hệ tầng Phong Sơn. Quá trình thu thập bao gồm việc xác định vị trí địa tầng chứa hóa thạch, sau đó tiến hành khai quật và bảo quản mẫu vật. Các mẫu được phân tích chi tiết về hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong, sử dụng các phương pháp như kính hiển vi và chụp ảnh kỹ thuật số. Kết quả phân tích được so sánh với các nghiên cứu trước đây để xác định hệ thống phân loại và ý nghĩa địa tầng của hóa thạch tay cuộn Turne.

2.2. Phương pháp phân tích cổ sinh thái và cổ địa lý

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích cổ sinh thái và cổ địa lý để tái tạo môi trường cổ và sự phân bố địa lý của hóa thạch tay cuộn Turne. Các đặc điểm hình thái và cấu trúc của hóa thạch được phân tích để xác định điều kiện môi trường cổ, bao gồm nhiệt độ, độ mặn và độ sâu của biển. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ sự biến đổi khí hậu và môi trường cổ trong khu vực Thừa Thiên Huế trong suốt Đại cổ sinh.

III. Đặc điểm và ý nghĩa của hóa thạch tay cuộn Turne tại hệ tầng Phong Sơn

Nghiên cứu làm rõ các đặc điểm hình thái và ý nghĩa của hóa thạch tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn. Các hóa thạch thuộc các bộ Strophomenida, Productida, Spiriferida và Athyridida được bảo tồn tốt, với các đặc điểm hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong rõ ràng. Nghiên cứu cũng xác định ý nghĩa sinh địa tầng, cổ sinh thái và cổ địa lý của hóa thạch tay cuộn Turne, góp phần bổ sung vào hiểu biết về địa tầng và cổ sinh của khu vực Bắc Trung Bộ.

3.1. Đặc điểm hình thái của hóa thạch tay cuộn Turne

Các hóa thạch tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn được bảo tồn tốt, với các đặc điểm hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong rõ ràng. Nghiên cứu tập trung vào các bộ Strophomenida, Productida, Spiriferida và Athyridida, với các đặc điểm như kích thước, hình dạng vỏ và cấu trúc bờ khớp được mô tả chi tiết. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ đặc điểm hình thái và hệ thống phân loại của hóa thạch tay cuộn Turne trong khu vực.

3.2. Ý nghĩa sinh địa tầng và cổ sinh thái

Hóa thạch tay cuộn Turne đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuổi địa tầng và tái tạo môi trường cổ. Nghiên cứu xác định ý nghĩa sinh địa tầng của hóa thạch tay cuộn Turne trong hệ tầng Phong Sơn, đồng thời làm rõ các đặc điểm cổ sinh thái và cổ địa lý của chúng. Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung vào hiểu biết về địa tầng và cổ sinh của khu vực Bắc Trung Bộ, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng về sự biến đổi khí hậu và môi trường cổ trong suốt Đại cổ sinh.

Tổng quan nghiên cứu

Hóa thạch Tay cuộn Turne là nhóm hóa thạch quan trọng trong nghiên cứu địa tầng và cổ sinh học, đặc biệt trong hệ tầng Phong Sơn (D3-C1 ps) tại vùng Phong Xuân, Thừa Thiên - Huế. Kỳ Turne kéo dài từ 358,9 đến 346,7 triệu năm trước, thuộc kỷ Carbon sớm, được xác định dựa trên sự xuất hiện của hóa thạch răng nón Siphonodella sulcata. Vùng Phong Xuân có diện tích khoảng 953,751 km², địa hình đồi núi trung bình và thấp, với độ cao từ 50m đến 550m, nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa núi cao và ven biển, có địa tầng phức tạp với các hệ tầng Ordovic, Devon và Carbon xen kẽ. Hóa thạch Tay cuộn Turne tại đây được phát hiện trong các đá phiến sét đen, sét vôi xen kẽ đá vôi thuộc phần trên của tập Hiền An và hệ tầng Phong Sơn, với các bộ Strophomenida, Productida, Spiriferida và Athyridida được bảo tồn tốt về hình thái và cấu trúc vỏ.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định hệ thống phân loại hóa thạch Tay cuộn Turne, đồng thời khôi phục đặc điểm cổ sinh thái, cổ môi trường và cổ địa lý của chúng trong hệ tầng Phong Sơn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào toàn bộ hóa thạch Tay cuộn trong các đá trầm tích tuổi Turne tại vùng Phong Xuân. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bổ sung dữ liệu địa tầng và cổ sinh cho khu vực Bắc Trung Bộ, góp phần nâng cao hiểu biết về sự phát triển đa dạng sinh học và biến đổi môi trường trong kỷ Carbon sớm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân loại hiện đại của ngành Tay cuộn, đặc biệt là hệ thống phân loại của Paul A. Selden (1997-2007) với ba phụ ngành chính: Linguliformea, Craniiformea và Rhynchonelliformea. Các khái niệm chính bao gồm:

• Phân loại hóa thạch Tay cuộn: Dựa trên đặc điểm hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong của vỏ, bao gồm các bộ như Strophomenida, Productida, Spiriferida, Athyridida, Orthida, Orthotetida, Schuchertellida.
• Sinh địa tầng: Phân chia các phân vị địa tầng dựa trên sự khác biệt và phân bố của hóa thạch Tay cuộn, giúp xác định tuổi trầm tích và đối sánh địa tầng khu vực.
• Cổ sinh thái: Phân tích đặc điểm hình thái, phương thức sinh sống và các sinh vật đồng hành để luận giải môi trường sống và điều kiện sinh thái của Tay cuộn.
• Cổ địa lý – sinh vật: Nghiên cứu phân bố cổ sinh vật để phục dựng bản đồ cổ địa lý, liên hệ tiến hóa sinh vật với sự biến đổi địa chất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính gồm các mẫu hóa thạch Tay cuộn thu thập tại moong khai thác đá vôi của Công ty Xi măng Đồng Lâm, xã Phong Xuân, với mặt cắt dài 350m thuộc hệ tầng Phong Sơn. Tổng cộng có hơn 80 mẫu thuộc 14 loài, 13 giống, 6 bộ được phân tích. Mẫu vật được lưu trữ tại Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam và Viện Địa chất Hà Nội.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Khảo sát thực địa: Mô tả vết lộ, thu thập mẫu theo lớp trầm tích, xác định vị trí địa tầng chứa hóa thạch.
• Gia công mẫu: Làm sạch, tạo khuôn đúc nhựa để quan sát chi tiết cấu trúc vỏ, chụp ảnh mẫu với các góc độ khác nhau.
• Phân tích hình thái: Quan sát dưới kính hiển vi, đo kích thước chiều dài, rộng, dày, đặc điểm gờ, gai, mấu khớp, vết bám cơ.
• Phân tích sinh địa tầng: Đo vẽ mặt cắt chi tiết, phân tích thành phần hóa thạch theo lớp, đối sánh với các khu vực lân cận.
• Phân tích cổ sinh thái: Dựa trên đặc điểm hình thái và sinh vật đồng hành để suy luận môi trường sống.
• Phân tích cổ địa lý – sinh vật: So sánh phức hệ hóa thạch với các khu vực châu Á, Australia và châu Âu để phục dựng cổ địa lý.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2020, với cỡ mẫu khoảng 80 cá thể, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có hệ thống nhằm đảm bảo tính đại diện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đa dạng loài hóa thạch Tay cuộn: Phân tích 14 loài thuộc 13 giống, 6 bộ, trong đó các bộ Strophomenida, Productida, Spiriferida và Athyridida chiếm ưu thế. Ví dụ, loài Leptagonia analoga có chiều dài vỏ từ 22 đến 35 mm, chiều rộng từ 22 đến 38 mm, mật độ gờ tỏa tia từ 12-15 gờ/5mm. Loài Buxtonia sp. có chiều dài vỏ đến 48 mm, chiều rộng 28 mm, với gờ tỏa tia mật độ 5-8 gờ/5mm.

2. Phân bố địa tầng và địa lý: Hóa thạch Tay cuộn Turne tại Phong Xuân có tuổi từ Famen muộn đến Turne sớm, phù hợp với các phức hệ hóa thạch tương đồng ở Trung Quốc, Australia, châu Âu và Bắc Mỹ. Ví dụ, Leptagonia analoga phân bố rộng từ Bắc Trung Bộ Việt Nam đến các khu vực như Illinois (Mỹ), Alberta (Canada), và Queensland (Australia).

3. Đặc điểm hình thái và cấu trúc vỏ: Các loài Tay cuộn có đặc điểm hình thái đa dạng, từ vỏ phồng, bán nguyệt đến gần hình thang, với các gờ tỏa tia dạng đơn, đôi hoặc chùm xen kẽ. Mẫu Schuchertella pseudoseptata có mật độ gờ tỏa tia 5-7 gờ/5mm, mấu khớp dạng hai thùy, vết bám cơ dạng tứ diện.

4. Ý nghĩa cổ sinh thái và cổ địa lý: Các đặc điểm hình thái và sự phối hợp với các sinh vật đồng hành như Huệ biển, Chân khớp, San hô bốn tia cho thấy môi trường sống biển nông, ấm áp, có sự biến đổi môi trường rõ rệt trong kỷ Carbon sớm. Phục dựng cổ địa lý cho thấy vùng Phong Xuân từng là biển nông ven lục địa, liên kết với các khu vực châu Á và Australia.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng và phong phú của hóa thạch Tay cuộn Turne tại vùng Phong Xuân, phù hợp với các nghiên cứu trước đây ở Bắc Trung Bộ và các khu vực lân cận. Sự phân bố địa tầng và địa lý của các loài Tay cuộn tương đồng với các khu vực khác trên thế giới, khẳng định giá trị sinh địa tầng của hệ tầng Phong Sơn trong việc xác định tuổi trầm tích Carbon sớm.

Đặc điểm hình thái đa dạng phản ánh sự thích nghi của Tay cuộn với các điều kiện môi trường biển nông, có thể chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và địa chất trong kỷ Carbon. Việc kết hợp phân tích sinh địa tầng, cổ sinh thái và cổ địa lý giúp phục dựng môi trường cổ đại và sự phát triển sinh học trong bối cảnh địa chất phức tạp của vùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố kích thước cá thể, bảng thống kê mật độ gờ tỏa tia, và bản đồ phục dựng cổ địa lý, giúp minh họa rõ nét sự đa dạng và phân bố của hóa thạch Tay cuộn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường khảo sát thực địa và thu thập mẫu: Tiến hành mở rộng diện tích khảo sát tại các khu vực lân cận Phong Xuân nhằm bổ sung mẫu vật, nâng cao độ chính xác của phân tích sinh địa tầng và cổ sinh thái. Thời gian thực hiện trong 2 năm tới, do các viện địa chất và bảo tàng chủ trì.

2. Ứng dụng kỹ thuật phân tích hiện đại: Sử dụng công nghệ quét 3D, phân tích vi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử để nghiên cứu chi tiết cấu trúc vỏ và các đặc điểm hình thái nhỏ, giúp phân loại chính xác hơn và phát hiện các đặc điểm tiến hóa. Thời gian triển khai trong 1-2 năm, phối hợp với các trung tâm nghiên cứu quốc tế.

3. Phát triển cơ sở dữ liệu hóa thạch Tay cuộn: Xây dựng hệ thống lưu trữ và quản lý mẫu vật điện tử, kết nối dữ liệu với các cơ sở dữ liệu quốc tế để thuận tiện cho nghiên cứu và đối chiếu. Chủ thể thực hiện là các bảo tàng và viện nghiên cứu trong vòng 3 năm.

4. Đẩy mạnh nghiên cứu liên ngành: Kết hợp nghiên cứu địa chất, cổ sinh học, địa tầng và biến đổi khí hậu để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa sự phát triển sinh học và biến đổi môi trường trong kỷ Carbon. Khuyến nghị các trường đại học và viện nghiên cứu phối hợp thực hiện trong 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu địa chất và cổ sinh học: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về hóa thạch Tay cuộn Turne, giúp nghiên cứu phân loại, sinh địa tầng và phục dựng cổ địa lý.

2. Sinh viên và học viên cao học ngành Địa chất học: Tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu hóa thạch, phân tích hình thái và ứng dụng sinh địa tầng trong nghiên cứu địa chất.

3. Cơ quan quản lý tài nguyên thiên nhiên và bảo tàng: Hỗ trợ trong việc bảo tồn mẫu vật, phát triển bộ sưu tập hóa thạch và phục vụ công tác giáo dục, tuyên truyền khoa học.

4. Chuyên gia phát triển du lịch sinh thái và giáo dục khoa học: Thông tin về đặc điểm địa chất và hóa thạch có thể được sử dụng để xây dựng các tour du lịch khoa học, giáo dục về lịch sử địa chất và đa dạng sinh học cổ đại.

Câu hỏi thường gặp

1. Hóa thạch Tay cuộn Turne có vai trò gì trong nghiên cứu địa tầng?
   Hóa thạch Tay cuộn Turne là chỉ thị sinh học quan trọng giúp xác định tuổi trầm tích Carbon sớm, phân chia các phân vị địa tầng và đối sánh địa tầng giữa các khu vực khác nhau. Ví dụ, sự xuất hiện của Leptagonia analoga giúp xác định tuổi Turne trong hệ tầng Phong Sơn.

2. Phương pháp nào được sử dụng để phân loại hóa thạch Tay cuộn?
   Phân loại dựa trên đặc điểm hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong vỏ, sử dụng hệ thống phân loại hiện đại của Paul A. Selden, kết hợp quan sát dưới kính hiển vi và phân tích vi cấu trúc. Gia công mẫu và tạo khuôn đúc giúp quan sát chi tiết các đặc điểm này.

3. Môi trường sống của hóa thạch Tay cuộn Turne như thế nào?
   Dựa trên đặc điểm hình thái và sinh vật đồng hành, Tay cuộn Turne sống trong môi trường biển nông, ấm áp, có sự đa dạng sinh học cao. Sự phối hợp với các hóa thạch Huệ biển và San hô bốn tia minh chứng cho môi trường này.

4. Tại sao nghiên cứu cổ địa lý – sinh vật lại quan trọng?
   Nghiên cứu này giúp phục dựng bản đồ cổ địa lý, hiểu mối liên hệ giữa sự tiến hóa sinh vật và biến đổi địa chất, từ đó giải thích sự phân bố và đa dạng sinh học trong quá khứ. Ví dụ, hóa thạch Tay cuộn Phong Xuân liên kết với các khu vực châu Á và Australia.

5. Luận văn có thể ứng dụng vào lĩnh vực nào ngoài địa chất?
   Ngoài địa chất và cổ sinh học, luận văn còn hỗ trợ phát triển du lịch sinh thái, giáo dục khoa học, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và phát triển các chương trình đào tạo chuyên ngành liên quan.

Kết luận

• Luận văn đã xác định và phân loại thành công 14 loài hóa thạch Tay cuộn Turne thuộc 13 giống, 6 bộ trong hệ tầng Phong Sơn, vùng Phong Xuân, Thừa Thiên - Huế.
• Nghiên cứu làm rõ đặc điểm hình thái, cấu trúc vỏ và phân bố địa tầng của hóa thạch, góp phần nâng cao hiểu biết về sinh địa tầng Carbon sớm tại Bắc Trung Bộ.
• Phân tích cổ sinh thái và cổ địa lý cho thấy môi trường biển nông, ấm áp, đa dạng sinh học cao trong kỷ Carbon sớm, liên kết với các khu vực châu Á và Australia.
• Đề xuất các giải pháp nghiên cứu mở rộng, ứng dụng kỹ thuật hiện đại và phát triển cơ sở dữ liệu nhằm nâng cao chất lượng nghiên cứu trong tương lai.
• Khuyến khích các nhà nghiên cứu, sinh viên và cơ quan quản lý sử dụng kết quả luận văn để phát triển nghiên cứu liên ngành và ứng dụng thực tiễn.

Tiếp theo, cần triển khai khảo sát mở rộng và áp dụng công nghệ phân tích hiện đại để hoàn thiện hệ thống dữ liệu hóa thạch Tay cuộn. Mời quý độc giả và chuyên gia quan tâm liên hệ để trao đổi và hợp tác nghiên cứu sâu hơn.