Nghiên cứu biến động trầm tích và địa hình trong holocen muộn khu vực đới bờ biển từ cửa cung hầu đến cửa định an

Nghiên cứu biến động trầm tích và địa hình trong Holocen muộn khu vực đới bờ biển từ cửa Cung Hầu đến cửa Định An Phạm Thu Thảo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành:

Nghiên cứu biến động trầm tích và địa hình trong Holocen muộn khu vực đới bờ biển từ

cửa Cung Hầu đến cửa Định An

Phạm Thu Thảo

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường

Mã số: 60 85 15 Người hướng dẫn: GS.TS Trần Nghi

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Khái quát về đới bờ; quan điểm tiếp cận; nghiên cứu địa mạo; nhóm

phương pháp địa chất- trầm tích; phương pháp phân tích viễn thám Phân tích mối quan hệ giữa địa hình địa mạo với quá trình tiến hóa trầm tích trong Holocen muộn Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa địa hình và sự thay đổi mực nước biển Nghiên cứu biến động trầm tích và địa hình đới bờ khu vực từ cửa Cung Hầu đến cửa Định An trong Holocen muộn trong mối liên quan với các quá trình địa mạo - trầm tích Trình bày nguyên nhân biến động địa hình đới bờ biển và đưa ra giải pháp định hướng quản

tỉnh Trà Vinh nói riêng và của Việt Nam nói chung

Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu biến động đới bờ trong Holocen muộn khu vực từ cửa

Cung Hầu đến cửa Định An” đưa ra nhằm xác định được lịch sử biến động đới bờ khu vực

nghiên cứu thông qua nghiên cứu địa mạo – địa chất là hết sức quan trọng góp phần xác định quy luật và dự báo biến động của chúng trong tương lai từ đó đề xuất các giải pháp phòng tránh, thích ứng với những tai biến do biến động đới bờ gây nên cũng như lợi dụng quy luật biến động để thực hiện các mục tiêu phát triển kinh tế cũng như định hướng quy hoạch là hết sức cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

Làm sáng tỏ biến động trầm tích và địa hình đới bờ khu vực từ cửa Cung Hầu đến cửa Định An trong Holocen muộn trong mối liên quan với các quá trình địa mạo - trầm tích

3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu trên, luận văn đã tập trung thực hiện các nội dung chủ yếu sau:

- Phân tích mối quan hệ giữa địa hình địa mạo với quá trình tiến hóa trầm tích trong Holocen muộn

- Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa địa hình và sự thay đổi mực nước biển

- Sự thay đổi đường bờ và khu vực cửa sông Tiền, sông Hậu

4 Phạm vi nghiên cứu

Toàn bộ phần đất liền tỉnh Trà Vinh kéo dài ra đến biển ở độ sâu khoảng 25m (đến hết phần địa hình sườn châu thô)

5 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 Các nhân tố ảnh hưởng đến trầm tích và địa hình khu vực nghiên cứu Chương 3 Biến động trầm tích và địa hình đới bờ biển khu vực từ cửa Cung Hầu đến cửa Định An trong Holocen muộn

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỚI BỜ

Đới bờ là nơi nhạy cảm nhất, rất dễ bị tác động bởi những thay đổi từ bên ngoài (thay đổi mực nước biển, tác động của con người, điều kiện địa chất), là nơi tài nguyên thiên nhiên rất đa dạng bao gồm tài nguyên sinh vật và các dạng tài nguyên khác Hiện nay khái niệm về đới bờ chưa thống nhất phạm vi không gian, vì vậy việc định nghĩa và xác định ranh giới cho đới bờ phục vụ cho các mục địch khác nhau, phụ thuộc mục đích sử dụng và nghiên cứu Dưới đây là một số khái niệm đới bờ được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên thế giới và Việt Nam:

Các khái niệm và định nghĩa về đới bờ nêu trên đều được xác lập một cách tương đối Cho đến nay định nghĩa đới bờ phổ biến, được dùng rộng rãi nhất là theo quan điểm của Lymarev V.I: “Đới bờ là một dải tiếp giáp giữa đất liền và biển, không rộng lắm, có bản chất độc đáo, tạo nên một lớp vỏ cảnh quan của trái đất và là nơi xảy ra mối tương tác rất phức tạp giữa thạch quyển, thủy quyển, khí quyển và sinh quyển Đới bờ cũng là hệ tự nhiên mở phức tạp, đa dạng và cũng rất độc đáo thể hiện rõ rệt và đầy đủ nhất mối tác động qua lại lẫn nhau giữa 5 quyển của trái đất: thạch quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển và trí quyển”

Đới bờ giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội vì vậy việc đầu tư thích đáng cho những nghiên cứu về địa chất, địa chất thủy văn, địa chất công trình, thủy thạch động lực, địa chất tai biến, địa mạo, … để phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển

là mối quan tâm hàng đầu của chính phủ nhiều nước như Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ, Hà Lan, Nhật Bản,…

1.2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Một số nghiên cứu về đới bờ trên thế giới:

Năm 1919, Johnson đã tổng hợp nhiều kết quả nghiên cứu ở khu bờ, đã cho ra đời cuốn sách nổi tiếng đầu tiên về hình thái và động lực bờ biển Năm 1946, Zenkovic V.P đưa

ra những luận điểm cơ bản của lý thuyết về nguồn gốc và sự phát triển của các dạng địa hình tích tụ bờ biển với hàng loạt nhân tố mới tạo nên các dạng địa hình tích tụ

Elliott (1986) đã phân chia vùng ven bờ thành các kiểu bờ khác nhau dựa vào động lực sóng, thủy triều và dòng chảy ven bờ

David R.A (1978) cũng đã có những nghiên cứu, phân tích chi tiết về điều kiện sinh thái và quá trình phát triển của vùng đầm lầy cửa sông, ven biển

Hiện nay nghiên cứu về quản lý tổng hợp đới bờ rất phổ biển, bởi đới bờ là nơi nhạy cảm dễ bị tác động của các yếu tố Quản lý tổng hợp đới bờ là một hướng nghiên cứu hướng tới phát triển bền vững đới bờ Một số các tổ chức quốc tế như chương trình: Nghiên cứu

khoa học địa chất khu vực Đông và Đông Nam Á (CCOP), Chương trình hợp tác địa chất quốc tế (IGCP), Clark, 1992, 1996 [16,17]; Harvey, 1999, 2001…

Các nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay có rất nhiều các công trình nghiên cứu về các khu vực ven biển, các vùng cửa sông Đặc biệt ở khu vực Trà Vinh nói riêng và châu thổ sông Mê Kông nói chung có khá nhiều các công trình về địa chất - địa mạo, đây là nguồn tài liệu rất phong phú:

Trong các nghiên cứu vùng châu thổ sông Mê Kông ở vùng Bến Tre, Sóc Trăng, Cà Mau, Nguyễn Văn Lập, Tạ Thị Kim Oanh, Tanabe, Tateishi, Kobayashi, Saito, 2001, 2003,

2004, 2005 [20, 22, 23, 24] đã phác họa lịch sử phát triển địa chất của đồng bằng Nam Bộ trong Holocen

Đinh Văn Thuận, Nguyễn Địch Dỹ (2002, 2004, 2005) [6,7] đã công bố các công trình về những vấn đề địa tầng, cổ địa lý đồng bằng Nam Bộ trong kỷ Đệ tứ Trong luận

án tiến sĩ về đồng bằng Nam Bộ, Đinh Văn Thuận (2005) [13] đã tổng hợp những tư liệu

về cổ sinh, đặc biệt đã xây dựng được những phức hệ sinh thái bào tử phấn hoa, cho phép tái thiết lập môi trường tích tụ trầm tích trong Holocen

Trong đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước "Nghiên cứu biến động cửa sông và môi trường trầm tích Holocen - hiện đại vùng ven bờ châu thổ sông Cửu Long, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội", mã số KC09.06/06-10 do PGS TSKH Nguyễn Địch Dỹ chủ trì [7] đã thu thập, xử lý, phân tích và tổng hợp một số lượng lớn tài liệu, số liệu liên quan đến vùng cửa sông ven biển

Như vậy hầu hết các đề tài, các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu biến động trầm tích trong giai đoạn Pleistocen, Holocen, biến động đường bờ và cửa sông trong khoảng 60 năm gần đây Qua các tư liệu từ các công trình trên, kết hợp với kết quả nghiên cứu và khảo sát thực địa học viên đã kế thừa và tổng hợp lại để làm rõ những biến động địa hình và trầm tích trong Holocen muộn trong mối quan hệ với mực nước biển

1.3 QUAN ĐIỂM TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.1 Quan điểm tiếp cận

1.3.1.1 Tiếp cận hệ thống

Các kiểu trầm tích và các tướng trầm tích có quan hệ với nhau có tính hệ thống Tính

hệ thống có quan hệ nguồn gốc với nhau theo không gian và theo thời gian được gọi là cộng sinh tướng

1.3.1.2 Tiếp cận nhân-quả

Mối quan hệ giữa trầm tích, sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo là

1.2.1.1 Phương pháp phân tích hình thái - động lực

Thực chất đây là phương pháp hình thái-nguồn gốc Giữa hình thái địa hình bờ biển và các nhân tố động lực thành tạo chúng có mối liên quan rất mật thiết với nhau theo quan hệ

nhân - quả

1.2.1.2 Phương pháp phân tích trắc lượng hình thái

Thông qua địa hình đáy thể hiện trên các bản đồ địa hình đáy, các hải đồ tỷ lệ và thời gian khác nhau, các băng đo sâu, phần nào có thể giải thích được nguồn gốc và động lực thành tạo chúng khi kết hợp với đặc điểm phân bố trầm tích tầng mặt

1.2.2 Nhóm phương pháp địa chất - trầm tích

1.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất

- Phân tích độ hạt bằng rây và pipet (đối với trầm tích bở rời), bằng lát mỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực để tính hàm lượng % các cấp hạt (sạn, cát, bột, sét ) từ đó xây dựng các biểu đồ tích luỹ độ hạt, biểu đồ phân bố độ hạt, tính toán các tham số Md, So, Sk, C

để xác định tướng trầm tích, chế độ thuỷ động lực của môi trường

1.2.2.2 Phương pháp phân loại trầm tích

Đối với trầm tích bở rời hoặc gắn kết yếu, sử dụng phân loại trầm tích theo hai mức độ: kiểu trầm tích và thạch học

Kiểu trầm tích được phân loại trên cơ sở hàm lượng phần trăm các cấp hạt sạn, cát, bùn

Phân loại thạch học được áp dụng dựa theo thành phần hạt vụn

1.2.2.3 Phương pháp nhiệt phát quang (TL) và huỳnh quang kích thích (OSL)

Kỹ thuật nhiệt huỳnh quang và huỳnh quang kích thích quang học có thể sử dụng để định tuổi thời gian chôn vùi của trầm tích từ 150 nghìn năm trở lại với độ chính xác khoảng 10% Các phương pháp này cũng có thể sử dụng cho măng đá trong hang động với độ chính xác tương đương nhưng với dải tuổi gấp đôi

1.2.3 Phương pháp phân tích ảnh viễn thám

Các thế hệ ảnh viễn thám (cả ảnh chụp từ máy bay lẫn ảnh chụp từ vệ tinh) là nguồn tài liệu cho phép nhận được những thông tin khá chính xác về địa hình bờ biển ở thời điểm bay chụp

và Đông Nam giáp biển với chiều dài hơn 65 km Trung tâm tỉnh lỵ nằm trên quốc lộ 53, cách thành phố Hồ Chí Minh gần 200 km và cách thành phố Cần Thơ 100 km

2.1.2 Đặc điểm khí hậu, khí tƣợng

Trà Vinh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ven biển, có điều kiện ánh sáng bức xạ dồi dào, nền nhiệt độ cao và ổn định, tuy nhiên, do đặc thù của vùng khí hậu ven biển tỉnh Trà Vinh có một số hạn chế về mặt khí tượng như: gió chướng mạnh, bốc hơi cao, mưa ít Một năm có hai mùa: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

2.1.3 Thủy văn, hải văn

2.1.3.2 Hải văn

1 Chế độ thủy triều

Vùng ven biển từ cửa Định An đến cửa Cung Hầu có chế độ bán nhật triều không đều,

ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống

2 Chế độ sóng

Có hai hệ thống sóng đặc trưng theo từng mùa khác nhau, hệ thống sóng trong mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam Tháng 1 là tháng đặc trưng cho gió mùa Đông Bắc, sóng

tập trung chủ yếu vào hướng Đông Bắc (chiếm 86,69%) Tháng 7 là tháng đặc trưng cho mùa gió Tây Nam, trường sóng tập trung vào các hướng Tây và Tây Nam chiếm 44,11% và 36,41% tổng số trường hợp tương ứng

3 Dòng chảy tầng mặt ven bờ

Dòng chảy tầng mặt khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng mạnh của gió mùa Từ tháng

1 đến tháng 3 dòng chảy có hướng Đông Bắc với tốc độ dòng giảm dần Tháng 4, 5 dòng chảy chuyển hướng từ Đông Bắc sang Tây Nam, vận tốc dòng nhỏ

4 Sự thay đổi mực nước

Dao động có chu kỳ: Chế độ mực nước ở đây được quyết định bởi chế độ thuỷ triều Dao động không có chu kỳ: Các quá trình thuỷ thạch động lực khác nhau có liên quan đến mực nước, như nước dâng do bão, lũ, băng hà và gian băng

2.1.3 Đặc điểm địa chất

2.1.3.1 Địa tầng

1 Phụ thống Holocen giữa - Hệ tầng Hậu Giang (m, am)Q 2 2 hg

Theo Lê Đức An [1] bề dày của hệ tầng Hậu Giang ở Trà Vinh dao động từ 15m đến 30m, gồm các kiểu nguồn gốc sau:

+ Trầm tích biển (mQ22hg)

+ Trầm tích nguồn gốc sông biển hỗn hợp- amQ22hg

2 Thống Holocen, phụ thống Holocen trên - Hệ tầng Cửu Long (a, am, amb, ab, mb, m)

Q 2 3 cl

- Trầm tích Holocen trên - phần dưới ( Q 2 3a )

+Trầm tích biển (mQ23a)

+ Trầm tích sông - biển (amQ23a)

- Trầm tích Holocen trên - phần trên:

+ Trầm tích aluvi (aQ23b)

+ Trầm tích sông - đầm lầy (abQ23b)

+ Trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông - biển (amQ23b)

+ Trầm tích biển - đầm lầy (mbQ23b)

+ Trầm tích sông - biển - đầm lầy (ambQ23b)

+ Trầm tích biển (mQ23b)

2.1.3.2 Đặc điểm kiến tạo, địa động lực

Khu vực nghiên cứu nằm trọn trong khối sụt sông Tiền – sông Hậu, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của đứt gãy sông Hậu và đứt gãy sông Cổ Chiên Hoạt động tân kiến tạo - địa động lực và các đứt gãy này đã tác động lớn đến quá trình lắng đọng trầm tích: các quá trình estuary hóa cửa sông, tăng bề dày trầm tích, động đất…

2.2 YẾU TỐ NHÂN SINH

Dân số ngày càng phát triển, đặc biệt là các khu vực ven biển Các hoạt động của con người như làm đê, kè, khai thác cát, xây dựng nhà ở, các khu công nghiệp, ….đã góp phần không nhỏ thay đổi địa hình khu vực tỉnh Trà Vinh Đặc biệt các hoạt động gần đây như xây dựng luồng (dài 40km từ sông Hậu ra đến cửa biển) cho các tàu biển có trọng tài lớn vào sông Hậu, trong dự án này đoạn kênh Quan Chánh Bố dài 19 km, đoạn kênh Tắt cắt qua đất liền dài 9 km để xây dựng phải nạo vét, đào mới, tác động rất lớn đến địa hình bờ biển Ngoài ra nhà máy nhiệt điện chạy than được khởi công xây dựng từ năm 2010 tại ven biển huyện Duyên Hải (sử dụng cát khu vực bãi triều để xây dựng) cũng ảnh hưởng không nhỏ

3.1.1.1 Đặc điểm trầm tích Holocen muộn phần sớm (Q 2 3a )

Trầm tích Holocen muộn đới ven biển phân bố trên tầng mặt ở độ sâu từ 0- 10m tùy thuộc vào thành phần thạch học và tướng trầm tích

Có 5 kiểu trầm tích cơ bản trong phạm vi nghiên cứu: Cát, cát bột, bột cát, bùn, than bùn

3.1.1.2 Trầm tích Holocen muộn phần muộn (Q 2 3b )

Trầm tích Holocen muộn phần ngập nước thuộc Holocen muộn phần muộn (Q23b) được thành tạo trong môi trường châu thổ ngập nước hiện đại (tiền châu thổ và sườn châu thổ) bao gồm 4 kiểu trầm tích tiêu biểu: Cát, cát bùn, bùn và bùn cát

 NHẬN XÉT:

Quy luật phân bố độ hạt

Theo quy luật phân dị cơ học, nhìn chung trầm tích từ đất liền ra biển có độ hạt giảm dần: cát → cát bùn → bùn cát → bùn

3.1.2 Biến động trầm tích đới bờ trong Holocen muộn

Vật liệu trầm tích được tạo ra do phá hủy kiến tạo và các quá trình phong hóa, sau đó được vận chuyển, phân dị và lắng đọng trong các bồn trũng và khu vực ngập nước Mỗi loại trầm tích đều có môi trường thành tạo riêng, vì vậy nghiên cứu biến động trầm tích cần nghiên cứu đặc điểm trầm tích và môi trường thành tạo, cũng chính là nghiên cứu tướng trầm tích

3.1.2.2 Đặc điểm tướng khu vực nghiên cứu

Dựa vào đặc điểm trầm tích và các kết quả phân tích vi cổ sinh và môi trường lắng đọng trầm tích, khu vực nghiên cứu gồm hai nhóm tướng: nhóm tướng phân bố trên đất liền

và nhóm tướng phân bố dưới phần ngập nước, trong đó có tất cả 16 tướng như sau:

 Các tướng trầm tích có tuổi Holocen muộn phân bố trên đất liền (Q 2 3a )

1 Tướng cát cồn chắn cửa sông cổ (giồng cát) (amSQ 2 3a )

2 Tướng bùn đồng bằng châu thổ (amf/MQ 2 3a )

3 Tướng bùn đầm lầy ven biển cổ (amb/MQ 2 3a )

4 Tướng cát bùn lòng sông cổ tàn dư (amc/mSQ 2 3a )

 Các tướng trầm tích có tuổi Holocen muộn phần muộn phân bố dưới phần ngập

nước (Q 2 3b )

5 Tướng cát bùn lòng cửa sông hiện đại (amc/mSQ 2 3b )

6 Tướng cát cồn cửa sông hiện đại (amc/SQ 2 3b )

7 Tướng bùn đầm lầy ven sông hiện đại (amf/MQ23b)

Nhóm các tướng tiền châu thổ ven bờ bao gồm các tướng: 8 Tướng cát cồn chắn

cửa sông hiện đại (am/SQ23b); 9 Tướng bùn cát lạch triều (amc/mSQ23b); 10 Tướng cát bãi triều có sóng mạnh (amt/SQ23b); 11 Tướng bùn bãi triều lầy hiện đại (amb/MQ23b); 12 Tướng bùn lagun cửa sông (aml/ MQ23b)

Nhóm các tướng phân bố ở phần ngập nước: Bao gồm 4 tướng: 13 Tướng cát bùn

tiền châu thổ hiện đại (ma/mSQ23b); 14 Tướng bùn cát tiền châu thổ hiện đại (ma/sMQ23b);

15 Tướng bùn sườn châu thổ hiện đại (ma/MQ2 ); 16 Tướng cát bùn biển nông ven bờ (m/mSQ23b)

3.1.2.2 Luận giải biến động môi trường trầm tích qua phân tích cộng sinh tướng

Khu vực nghiên cứu có sự cộng sinh tướng từ lục địa ra biển Theo không gian (chiều ngang) sự phân bố các tướng trầm tích tuân theo quy luật cộng sinh tướng và có mối quan hệ chặt chẽ với hướng vận chuyển vật liệu, hướng dịch chuyển đường bờ Trong giai đoạn Holocen muộn, quá trình biển thoái, môi trường châu thổ Trà Vinh bồi tụ ra phía biển, cộng sinh tướng được thể hiện qua sự chuyển tướng từ đất liền ra biển: nhóm tướng bột sét đồng bằng châu thổ → nhóm tướng cát, bùn cát tiền châu thổ → nhóm tướng bùn sườn châu thổ