Những lợi thế về tài nguyên thiên nhiên hay những tác động tiêu cực do thiên nhiên gây ra có liên quan trực tiếp tới môi trường trầm tích Holoxen, do vậy nghiên cứu môi trường trầm tích
Trang 1VŨ VĂN HÀ
ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỊA CHẤT HOLOXEN VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN CỦA HỆ THỐNG SÔNG CỬU LONG
Chuyên ngành: Địa chất học
Mã số: 62 44 02 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
HÀ NỘI – 2015
Trang 2Luận án được hoàn thành tại: Khoa Các khoa học về Trái đất, Học Viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ
2 TS Đinh Văn Thuận
Phản biện 1: PGS.TS Phạm Huy Tiến
Phản biện 2: GS.TSKH Đặng Văn Bát
Phản biện 3: TS Uông Đình Khanh
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Học Viện chấm luận án tiến sĩ họp
tại:……… vào hồi:……giờ ngày tháng năm 2015
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Viện Địa chất
Trang 3MỞ ĐẦU
Sông Cửu Long là phần hạ lưu của sông Mekong chảy trên lãnh thổ Việt Nam Sông Mekong là một trong những con sông lớn nhất thế giới, bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy qua Lào, Myanma, Thái Lan, Campuchia và đổ ra biển Đông ở Việt Nam
Trong giai đoạn Holoxen – hiện đại, quá trình bồi đắp của sông Cửu Long đã hình thành nên châu thổ sông Cửu Long, châu thổ có diện tích lớn nhất nước ta chứa đựng nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú như thủy hải sản, nông sản và tài nguyên khoáng sản Châu thổ sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất nước ta, Vùng đồng bằng sông Cửu Long cũng là một trong những trung tâm kinh tế lớn của cả nước, tập chung nhiều thành phố lớn, có mạng lưới giao thông phát triển cả về đường bộ và đường thủy, nơi giao thương của các nước trong khu vực và quốc tế
Bên cạnh sự ưu đãi về tài nguyên vị thế, vùng nghiên cứu cũng chịu nhiều tác động do thiên nhiên gây ra như lũ lụt, hạn hán, … đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu như hiện nay
Những lợi thế về tài nguyên thiên nhiên hay những tác động tiêu cực do thiên nhiên gây ra có liên quan trực tiếp tới môi trường trầm tích Holoxen, do vậy nghiên cứu môi trường trầm tích Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long thực sự cần thiết cho việc định hướng việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên
và phòng chống thiên tai
1 Mục tiêu của luận án: Làm sáng tỏ môi trường trầm tích Holoxen
và thiết lập các giai đoạn phát triển địa chất trong Holoxen vùng nghiên cứu
2 Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Chính xác hóa các phân vị địa tầng Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
Trang 4- Phân chia tướng trầm tích Holoxen xác lập điều kiện môi trường trầm tích Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
- Thiết lập lịch sử phát triển địa chất Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu là các trầm tích Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long trong phạm vi 15-20
km từ bờ biển vào đất liền (hình 1)
Hình 1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu
Trang 54 Cơ sở tài liệu:
+ Tài liệu khảo sát thực địa
Trong quá trình thực hiện các đề tài liên quan đến luận án, NCS
đã tiến hành 02 đợt thực địa tại vùng nghiên cứu của luận án thuộc
đề tài cấp nhà nước mã số KC09.06/06-10 và đề nghiên cứu cơ bản
mã số 105.99-2010.17:
+ Số liệu, tài liệu
Là thành viên chính của đề tài KC09.06/06-10, NCS đã trực tiếp xử lý các tài liệu, số liệu của đề tài và trực tiếp viết các báo cáo chuyên đề về địa tầng, chuyên đề tướng trầm tích và tham gia viết báo cáo tổng kết của đề tài
- Thu thập và xử lý: 300 mẫu độ hạt; 20 mẫu khoáng vật sét;
150 mẫu vi cổ sinh; 150 mẫu bào tử phấn hoa; 70 mẫu tảo Diatomeae; 150 mẫu foraminifera và 30 mẫu tuổi tuyệt đối phân tích bằng phương pháp 14C thuộc đề tài KC09/06-06.10
- Trực tiếp mô tả, lấy mẫu và phân tích cấu tạo 300m khoan của
5 lỗ khoan vùng nghiên cứu
- Mẫu do NCS phân tích bổ sung gồm: 70 mẫu độ hạt, 50 mẫu khoáng vật sét bằng phương pháp nhiệt - rơnghen, 40 mẫu lát mỏng thạch học, 50 mẫu địa hóa môi trường, 30 mẫu bào tử phấn hoa và 20 mẫu tảo Diatomeae
5 Luận điểm bảo vệ:
Luận điểm 1: Môi trường trầm tích Holoxen vùng nghiên cứu được
phản ánh qua 20 tướng trầm tích thuộc ba nhóm tướng đặc trưng cho môi trường trầm tích châu thổ và trước khi hình thành châu thổ:
- Nhóm tướng bồi lấp thung lũng cắt xẻ gồm 5 tướng trầm tích
- Nhóm tướng estuary – vũng vịnh gồm 6 tướng trầm tích
- Nhóm tướng châu thổ gồm 9 tướng trầm tích
Trang 6Luận điểm 2: Lịch sử phát triển địa chất Holoxen vùng cửa sông
ven biển hệ thống sông Cửu Long trải qua ba giai đoạn phát triển địa chất (1) Giai đoạn bồi lấp thung lũng cắt xẻ diễn ra vào cuối Pleistoxen muộn -Holoxen sớm, (2) giai đoạn estuary - vũng vịnh diễn ra trong Holoxen giữa, (3) giai đoạn châu thổ diễn ra trong Holoxen giữa – muộn
6 Những điểm mới của luận án
- Một số kiểu nguồn gốc trầm tích mới được xác định gồm: trầm tích nguồn gốc sông-đầm lầy thuộc hệ tầng Bình Đại; trầm tích nguồn gốc sông-biển-đầm lầy thuộc hệ tầng Hậu Giang
- Xác định 20 tướng trầm tích thuộc ba nhóm tướng (nhóm tướng bồi lấp thung lũng cắt xẻ, nhóm tướng estuary vũng vịnh và nhóm tướng châu thổ) đặc trưng cho môi trường trầm tích Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
- Xác lập 3 giai đoạn phát triển địa chất trong Holoxen vùng cửa sông ven biển hệ thống sông Cửu Long
7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
+ Ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận án làm sáng tỏ môi
trường trầm tích và lịch sử phát triển địa chất Holoxen và góp phần hoàn thiện địa tầng Holoxen vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
+ Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của luận án là bộ dữ liệu cơ sở cho
những nghiên cứu về tai biến thiên nhiên vùng cửa sông ven biển, định
hướng cho việc quy hoạch và khai thác tài nguyên khoáng sản
8 Bố cục của luận án
Luận án gồm 131 trang nội dung, 25 hình vẽ, 8 bảng biểu, 19 ảnh minh họa và được cấu trúc thành 4 chương (không kể mở đầu và kết luận)
Trang 7- Chương 1: Lịch sử nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
- Chương 2: Đặc điểm địa mạo – địa chất vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
- Chương 3: Đặc điểm tướng trầm tích vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
- Chương 4: Lịch sử phát triển địa chất vùng cửa sông ven biển của hệ thống sông Cửu Long
CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 1 Lịch sử nghiên cứu
Trước năm 1975 việc tiến hành đo vẽ bản đồ địa chất nói chung
và các công trình nghiên cứu về địa chất Đệ tứ nói riêng, ít được thực hiện Giai đoạn này công tác địa chất ở nước ta chủ yếu do người Pháp tiến hành Trong số các công trình đi sâu về địa chất Đệ tứ phải
kể đến công trình của Saurin E (1937), ông đã đưa ra khái niệm về
“phù sa cổ” và “phù sa trẻ” để phân chia các thành tạo bở rời Kainozoi ở phần nam Đông Dương và ý nghĩa khoa học của nó được thừa nhận ở chỗ đã xác định được giữa phù sa cổ và phù sa trẻ là ranh giới giữa Pleistoxen và Holoxen
Trong giai đoạn này còn có một số công trình của các nhà địa chất Việt Nam như các nghiên cứu về trầm tích ở lưu vực sông Đồng Nai của Trần Kim Thạch (1970), về kiến tạo của Trần Kim Thạch, Đinh Thị Kim Phụng (1972) Liên quan đến việc đo vẽ bản đồ địa chất đồng bằng Nam Bộ có công trình “Bản đồ địa chất 1:25 000 các
tờ Phú Cường, Biên Hoà, Thủ Đức, Sài Gòn và Nhà Bè của Fontaine
H và Hoàng Thị Thân (1971), trong công trình này các tác giả có đề
Trang 8cập đến hai thành tạo phù sa cổ và trẻ tương tự như cách phân chia của Saurin E
Sau năm 1975, ngành địa chất Việt Nam tiến hành công tác đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản phần Miền Nam Việt Nam ở các tỷ lệ khác nhau Tiêu biểu là bản đồ địa chất-khoáng sản, tỷ lệ 1/500.000 Miền Nam do Nguyễn Xuân Bao, Trần Đức Lương chủ biên (1981); bản đồ địa chất -khoáng sản nhóm tờ ĐBNB tỷ lệ 1/200.000 do Nguyễn Ngọc Hoa chủ biên (1990-1991), loạt bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 (hiệu đính) trong đó có diện tích vùng ĐBNB do Nguyễn Xuân Bao chủ biên (1994)
Ngoài những kết quả đo vẽ địa chất còn có các đề tài khoa học công nghệ các cấp, các luận án, đề án, chuyên đề nghiên cứu cũng đề cập và tập trung nghiên cứu địa tầng Holoxen thuộc vùng đồng bằng Nam Bộ của các tác giả như Nguyễn Địch Dỹ, Nguyễn Đức Tâm, Đỗ Tuyết, Ngô Quang Toàn, Đinh Văn Thuận, Nguyễn Ngọc, Nguyễn Hữu Cử, Trần Nghi, Lê Đức An, Nguyễn Ngọc Hoa, Hà Quang Hải, Nguyễn Huy Dũng, Nguyễn Thị Thu Cúc …và các nhà khoa học đến
từ Nhật Bản, Hoa Kỳ, CHLB Đức…
Những nghiên cứu đã thực hiện chủ yếu đi vào nghiên cứu địa tầng và đo vẽ địa chất Những nghiên cứu về môi trường trầm tích cũng đã được đề cập nhưng mới chỉ tập chung vào phân tích cổ sinh
để luận giải môi trường Do vậy để luận giải môi trường trầm tích một cách chi tiết và tỉ mỉ cần tiếp cận theo hướng phân tích tổng hợp các đặc điểm về trầm tích như đặc điểm môi trường địa hóa, khoáng vật, thạch học, cổ sinh…đó cũng là nội dung mà luận án thực hiện để giải quyết mục tiêu đề ra của đề tài luận án
Trang 91 2 Hệ phương pháp nghiên cứu
Mỗi một cách tiếp cận khác nhau sẽ cho những kết quả nghiên cứu về môi trường khác nhau Do vậy, để nghiên cứu một cách đầy
đủ về môi trường trầm tích, đặc biệt là môi trường trầm tích trong quá khứ cần nghiên cứu một cách tổng hợp, tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau Reading H.G (1996) cho rằng xác định môi trường trầm tích trong quá khứ cần áp dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu về tướng trầm tích (lithofacies) và tổ hợp tướng trầm tích (facies associations)
Theo Rukhin (1962), khái niệm tướng trầm tích bao hàm “đặc điểm trầm tích” và “điều kiện thành tạo trầm tích”
Từ những khái niệm về môi trường trầm tích và tướng trầm tích cho thấy rằng, phân tích tướng trầm tích để làm sáng tỏ môi trường trầm tích trong quá khứ là cách tiếp cận khá đầy đủ Để thực hiện mục tiêu và nhiệm vụ của luận án, NCS sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích cấu tạo
- Phương pháp phân tích thành phần độ hạt
- Phương pháp phân tích thạch học
- Phương pháp phân tích cổ sinh
- Phương pháp phân tích hóa – lý môi trường
- Phương pháp phân tích thành phần khoáng vật sét
Trang 10- Phương pháp phân tích tuổi tuyệt đối
- Phương pháp thành lập bản đồ tướng đá – cổ địa lý
- Phương pháp phân tích tổng hợp
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO – ĐỊA CHẤT VÙNG CỬA
SÔNG VEN BIỂN HỆ THỐNG SÔNG CỬU LONG
2 1 Đặc điểm địa mạo
2.1.1 Địa hình nguồn gốc sông
Địa hình nguồn gốc sông bao gồm sông và các cù lao dọc sông Các cù lao nằm giữa lòng sông thuộc một phần của địa hình sông Đặc trưng vùng đồng bằng ven biển là địa hình sông phân bố với mật độ dày, kích thước lòng sông khá rộng, giữa lòng sông thường có các cù lao dọc sông với diện tích từ vài đến vài chục km2
2.1.2 Địa hình nguồn gốc sông - biển hỗn hợp
a Địa hình đồng bằng được thành tạo do sông và thủy triều
chi ếm ưu thế
Địa hình đồng bằng do sông và thủy triều chiếm ưu thế phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, hình thành dưới dạng các dải đồng bằng thấp Trên đồng bằng phân bố nhiều hệ thống giồng cát, giữa các giồng cát là các dạng địa hình trũng chịu tác động của sông và thủy triều
b Bãi bi ển được thành tạo do sông, thủy triều chiếm ưu thế
Bãi biển được thành tạo do sông và thủy triều chiếm ưu thế phân bố ở phần đuôi các cù lao lớn như Cù Lao Dung và cù lao Hòa Minh bề rộng của bài từ 7,3 đến 9,5 km, độ dốc 0,2 - 0,3‰
2.1.3 Địa hình nguồn gốc biển
a Bãi bi ển được thành tạo do sóng, thủy triều chiếm ưu thế
Trong vùng nghiên cứu bãi biển được thành tạo do sóng, thủy triều chiếm ưu thế tạo thành các dải rộng 1-6,5km kề liền về phía
Trang 11đông nam đường bờ hiện đại nối các cửa sông Chúng thường có dạng cong lồi về phía biển, song song hoặc gần song song với các giồng cát trên đồng bằng Mặt bờ nơi chúng phân bố tính đến độ sâu
2 m rộng 4,2-12 km, trung bình 7,2 km; dốc 0,2 - 0,5‰
b Địa hình giồng cát được thành tạo do sóng chiếm ưu thế
Địa hình các giồng cát được hình thành trong giai đoạn biển lùi Holoxen, chúng có hình dạng đơn hoặc phân nhánh, chiều dài từ một vài km đến 28 km, chiều rộng thông thường từ 0,4km đến 1km, độ cao của giồng phổ biến 1,5-3,5 m, cong lồi về phía đông nam Các giồng này thường được cấu tạo chủ yếu là cát có chiều dày một vài mét đến 15m
2 2 Đặc điểm địa chất
2.2.1 Địa tầng
2.2.1.1 Địa tầng trước Holoxen
Các thành tạo trước Holoxen vùng nghiên cứu bao gồm các phân vị hệ tầng sau: Hệ tầng Ðray Linh (J1đl), hệ tầng Long Bình
(J3lb), hệ tầng Bến Tre (N12-3
bt), hệ tầng Phụng Hiệp (N13
ph), hệ tầng Cần Thơ (N2 ct), hệ tầng Năm Căn (N2 nc), hệ tầng Bình Minh (aQ12bm), hệ tầng Đất Quốc (aQ13đc), hệ tầng Mỹ Tho (amQ13 mt),
hệ tầng Long Toàn (mQ12-3lt), hệ tầng Thủy Đông (amQ12-3t đg), hệ
tầng Thủ Đức (aQ12-3
tđ), hệ tầng mộc hóa (amQ23
mh), hệ tầng Củ Chi (aQ23cc) và hệ tầng Long Mỹ (mQ13lm)
2.2.1.2 Địa tầng Holoxen
+ Hệ tầng Bình Đại (a, amb, am Q 2 1 bđ):
Trầm tích hệ tầng Bình Đại gồm 3 kiểu nguồn gốc (nguồn gốc sông, sông đầm lầy và sông biển) trong đó trầm tích nguồn gốc sông - đầm lầy được xác định mới dựa trên tập hợp bào tử phấn hoa đặc trưng cho môi trường sông-đầm lầy Thành phần trầm tích bao gồm sạn sỏi,
Trang 12cát trung – mịn và bột sét, phân lớp ngang đến xiên chéo Phân bố ở độ sâu từ 65,3m đến 44m Bề dày dao động từ 10 m đến 21 m.Tuổi của
hệ tầng Bình Đại xếp vào Holoxen sớm Hệ tầng Bình Đại phủ bất chỉnh hợp trên trầm tích hệ tầng Long Mỹ có tuổi Pleistoxen muộn và
bị các trầm tích hệ tầng Hậu Giang tuổi Holoxen giữa phủ lên trên
+ Hệ tầng Hậu Giang (amb, mb, ma, m)Q 2 2 hg
Hệ tầng Hậu Giang vùng nghiên cứu có 4 kiểu nguồn gốc gồm: sông-biển-đầm lầy, biển-đầm lầy, biển-sông và biển (amb, mb, ma, m), trong đó trầm tích nguồn gốc sông-biển-đầm lầy được xác định mới dựa trên kết quả phân tích tập hợp vi cổ sinh Thành phần trầm tích chủ yếu là bột sét màu xám đen đến xám xanh, phân bố ở độ sâu 44m đến 11,06m Bề dày trầm tích từ 10 – 30m Trầm tích của Hệ tầng Hậu Giang tuổi Holoxen giữa, nằm phủ chỉnh hợp trên hệ tầng Bình Đại (Q21
b )trong thung lũng cắt xẻ tại Bến Tre và phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Long Mỹ (Q1lm) đối với ngoài thung lũng cắt xẻ
+ Hệ tầng Cửu Long (m, am, mb, amb, ab, a) Q 2 3 cl
Trầm tích hệ tầng Cửu Long có 6 kiểu nguồn gốc bao gồm: biển, sông – biển, biển – đầm lầy, sông-biển-đầm lầy, sông-đầm lầy
và sông Thành phần chủ yếu là cát, bột, sét phân bố ở độ sâu từ 11,6m đến 0m, tuổi Holoxen muộn, nằm phủ chỉnh hợp trên trầm tích của hệ tầng Hậu Giang (Q2hg)
2.2.2 Kiến tạo
Vùng nghiên cứu chiếm một diện tích nhỏ ở cánh tây bắc của bồn trũng Cửu Long có tầng móng là các thành tạo Kainozoi, tầng phủ bao gồm các thành tạo Kainozoi có bề dày trên 2.000m
2.2.2.1 Các hệ thống đứt gãy và cơ chế hoạt động
Vùng nghiên cứu nằm trong phạm vi khống chế của 3 đứt gãy sâu: đứt Thuận Hải - Minh Hải, đứt gãy sông Hậu và đứt gãy Sông
Trang 13Sài Gòn.Ba đứt gãy này hoạt động mạnh trong Kainozoi và đã chia khu vực ra 3 khối kiến trúc: khối nâng Đồng Nai - Vũng Tàu, khối sụt Sông Hậu - Sông Tiền và khối nâng sụt Đông Nam
2.2.2.2 Tân kiến tạo-địa động lực vùng nghiên cứu
Vùng nghiên cứu được khống chế bởi các hệ thống đứt gãy sâu
và bị phân cắt thành các khối bởi các đứt gãy bậc cao hơn
Trên cơ sở phân tích đặc điểm địa hình ven bờ phát triển các cửa sông hình phễu, bề dày trầm tích KZ và trầm tích Holoxen khoanh định được trải dọc bờ là nơi đang diễn ra vận động sụt lún hiện đại Mặt khác, cũng trên cơ sở phân tích sự biến đổi bề dầy trầm tích Đệ
tứ và sự phân bố, diện lộ các trầm tích Pleistoxen muộn trên đáy biển, đã khoanh định được hai vùng nâng hạ hiện đại
CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH HOLOXEN
VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN CỦA HỆ THỐNG SÔNG CỬU LONG
3 1 Cơ sở lý luận
3.1.1 Khái niệm về châu thổ (Delta)
Châu thổ (Delta) là phần nhô ra hình thành tại nơi sông đổ vào đại dương, biển, hồ hay vũng vịnh và vật liệu được cung cấp nhanh hơn so với việc chúng bị phân tán bởi các quá trình động lực của biển Elliot (1986)
3.1.2 Khái niệm về estuary
Theo Pritchard “estuary là một thuỷ vực nửa kín ven bờ, thông
v ới biển khơi mà trong đó nước biển bị pha loãng một cách đáng kể
b ởi nước ngọt mang đến từ lục địa ”
Estuary hình thành tại vùng cửa sông khi tốc độ hạ lún kiến tạo
và tốc độ dâng của mực nước biển cao hơn hẳn so với tốc độ lắng đọng trầm tích
