Nghiên cứu đặc điểm diatomeae trong trầm tích holocen vùng ven biển châu thổ sông hồng và mối liên hệ của chúng với dao động mực nước biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- An Thị Thùy NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM DIATOMEAE TRONG TRẦM TÍCH HOLOCEN VÙNG VEN BIỂN CHÂU THỔ SÔNG HỒNG VÀ MỐI LIÊN HỆ CỦA CHÚN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

An Thị Thùy

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM DIATOMEAE TRONG TRẦM TÍCH HOLOCEN VÙNG VEN BIỂN CHÂU THỔ SÔNG HỒNG VÀ MỐI LIÊN HỆ CỦA CHÚNG VỚI

DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC BIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

\

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trước tiên học viên xin chân thành cảm ơn

sự giảng dạy nhiệt tình của thầy cô trong Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội trong suốt thời gian học viên học tập, nghiên cứu tại trường

Đặc biệt, học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Thu Cúc,

đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và chu đáo trong quá trình học viên thực hiện và hoàn thành luận văn

Học viên cũng xin chân thành cảm TS Nguyễn Thị Thùy Dương, TS Vũ Văn Lợi, PGS.TS Doãn Đình Lâm, PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ đã nhiệt tình giúp đỡ và

có những góp ý hữu ích cho em trong quá trình hoàn thành luận văn này

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp học viên đã được phép sử dụng dữ liệu, tài liệu (mẫu trầm tích và tài liệu khảo sát thực địa) của đề tài Nafosted mã số 105.03-2015.35 Học viên xin chân thành cảm ơn tới cơ quan chủ trì, cơ quan chủ quản và chủ nhiệm đề tài trên

Trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn tốt nghiệp, học viên đã nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện trong việc sử dụng phòng thí nghiệm của Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Học viên cũng nhận được sự quan tâm và giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Địa chất, các cán bộ của phòng Sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Nhân dịp này học viên xin được bày tỏ lòng cảm

ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, Ban lãnh đạo Khoa Địa chất, Phòng Sau Đại học và các thầy cô Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ học viên hoàn thành bậc học này

Học viên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã tạo mọi điều kiện tốt nhất, bên cạnh động viên cổ vũ để học viên hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

1.1 Tổng quan tài liệu 7

1.2 Khu vực nghiên cứu 10

1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng 10

1.4 Thủy văn và hải văn 11

1.5 Địa hình, địa mạo 12

1.6 Đặc điểm địa chất khu vực 13

1.6.1 Đặc điểm địa tầng khu vực nghiên cứu 13

1.6.2 Đặc điểm tân kiến tạo 16

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Cơ sở tài liệu 18

2.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu 18

2.2.1 Cách tiếp cận 18

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa 18

2.2.3 Phương pháp Diatomeae 19

2.2.4 Phương pháp cổ sinh thái 22

2.2.5 Phương pháp phân tích độ hạt bằng phương pháp rây và pipet 23

2.2.6 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái hạt vụn 24

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM DIATOMEAE TRONG TRẦM TÍCH HOLOCEN VÙNG VEN BIỂN CHÂU THỔ SÔNG HỒNG 26

3.1 Thành phần giống loài 26

3.2 Một số hóa thạch đặc trưng cho vùng nghiên cứu 27

3.3 Đặc điểm sinh thái Diatomeae trong trầm tích Holocen vùng nghiên cứu 31

3.3.1 Nhóm sinh thái Diatomeae biển trôi nổi 31

3.3.2 Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ trôi nổi 33

3.3.3 Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ bám đáy 33

3.3.4 Nhóm sinh thái Diatomeae nước ngọt 35

3.4 Đặc điểm Diatomeae trong trầm tích Holocen vùng nghiên cứu 41

3.4.1 Đặc điểm Diatomeae trong trầm tích lỗ khoan Dương Kinh, Hải Phòng 41

3.4.2 Đặc điểm Diatomeae trong trầm tích lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 45

CHƯƠNG 4: MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC PHỨC HỆ DIATOMEAE VÀ

DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC BIỂN TRONG HOLOCEN 49

4.1 Lỗ khoan Dương Kinh, Hải Phòng 49

4.2 Lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 55

4.3 Mối liên hệ giữa Diatomeae với dao động mực nước biển 58

4.3.1 Giai đoạn biển tiến 59

4.3.2 Giai đoạn biển lùi 61

KẾT LUẬN 64

KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nghiên cứu 10

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của Diatomeae 19

Hình 3.1 Coscinodiscus lineatus Ehrenbergii 29

Hình 3.2 Cyclotella stylorum Brightwel 29

Hình 3.3 Cyclotella striata Grunow 29

Hình 3.4 Paralia sulcata (Ehrenbergii) Cleve 29

Hình 3.5 Nitzschia cocconeiformis (Grunow) 30

Hình 3.6 Diploneis smithii (Brébisson) Cleve 30

Hình 3.7 Eunotia pectinalis (Kutzing) Rabenhorst 30

Hình 3.8 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae biển trôi nổi 32

Hình 3.9 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae đới bờ trôi nổi 34

Hình 3.10 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae đới bờ bám đáy 35

Hình 3.11 Một số hình ảnh Diatomeae nước ngọt 36

Hình 3.12 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm mảnh vỏ và các mức địa tầng chứa Diatomeae trong trầm tích Holocen tại lỗ khoan LKHP (Dương Kinh, Hải Phòng) 44

Hình 3.13 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm mảnh vỏ và các mức địa tầng chứa Diatomeae trong trầm tích Holocen tại lỗ khoan LKDP (Đông Phong, Thái Bình) 48

Hình 4.1 Các tập trầm tích thành tạo trong các môi trường LKHP 50

Hình 4.2 Đặc điểm trầm tích lỗ khoan HP, Dương Kinh, Hải Phòng 51

Hình 4.3 Ảnh lát mỏng LKHP 6.24 - 6.28 53

Hình 4.4 Ảnh lát mỏng mẫu LKHP 3.20 - 3.24 54

Hình 4.5 Đặc điểm trầm tích Holocen lỗ khoan DP, Đông Phong, Thái Bình 55

Hình 4.6 Trầm tích tập DP1, lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 56

Hình 4.7 Trầm tích tập DP2, lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 57

Hình 4.8 Trầm tích tập DP3, lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 57

Hình 4.9 Trầm tích tập DP1 lỗ khoan Đông Phong, Thái Bình 58

Hình 4.10 Đường cong thể hiện sự thay đổi mực nước biển tại Biển Đông Việt Nam trong 20000 năm (Tanabe, nnk, 2006) 59

Hình 4.11 Đường cong mô tả sự thay đổi mực nước biển trong 8000 năm BP 60

Hình 4.12 Biểu đồ thay đổi thành phần Diatomeae 62

MỞ ĐẦU

Sông Hồng bắt nguồn từ miền núi tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, có chiều dài 1200km dọc theo hướng đông nam đổ ra vịnh Bắc Bộ Khối lượng trầm tích lắng đọng khổng lồ đã tạo nên đồng bằng châu thổ Sông Hồng, đây là một trong những đồng bằng lớn nhất khu vực Đông Nam Á chỉ sau đồng bằng Sông Cửu Long, với diện tích 15000 km2

(Doãn Đình Lâm, 2003), được bồi đắp bởi hệ thống sông Hồng

và sông Thái Bình (Doãn Đình Lâm, 2003, Mathers et al 1996; Van Maren và Hoekstra, 2005) Từ 10000 năm trước là thời kỳ mở rộng các trầm tích Holocen, chủ yếu là các trầm tích hạt mịn như bột, sét được tích tụ với độ dày tăng dần từ 20 m lên đến 70m khi đi dần ra phía biển (Haruyama et al 2001; Saito et al 2004; Tanabe et

al 2006) Nhiều nghiên cứu cho thấy sự thay đổi mực nước biển ảnh hưởng đến quá trình lắng đọng trầm tích và phát triển của đồng bằng Sông Hồng (Tanabe et al 2003, Hori K et al 2003)

Diatomeae là nhóm hóa thạch có ý nghĩa trong việc tái tạo môi trường cổ bởi sự phong phú giống loài, khả năng bảo tồn tốt, các tổ hợp định lượng đơn giản (Palmer & Abbot, 1986) Tảo Diatomeae đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi các yếu tố môi trường (điều kiện thủy động lực, nước, độ muối) vì vậy chúng có ích cho việc mô tả các môi trường ven biển cũ, vạch ra một các tương đối đường bờ biển cũ (Millet, L., và nnk, 2007) Diatomeae đặc biệt có ý nghĩa trong các trầm tích Đệ Tứ nói chung đặc biệt là trầm tích Holocen (Mackey và nnk, 2003; Lotter, A F và nnk, 1997)

Lịch sử dao động mực nước biển Holocen vùng ven biển châu thổ sông Hồng đã được nhiều tác giả nghiên cứu bằng các phương pháp khác nhau (Tanabe

et al 2003, 2006; Hori K et al 2004, D D Lam, 2003; Tran Nghi, 1991; N T H Lieu, 2006; N T Duong, 2006, 2011), nhưng chưa có nghiên cứu nào đề cập cụ thể đến đặc điểm tập hợp hóa thạch Diatomeae nhằm xác định sự thay đổi tương đối mực nước biển Holocen trong khu vực này Vì vậy đề tài luận văn được chọn có

tiêu đề “Nghiên cứu đặc điểm Diatomeae trong trầm tích Holocen vùng ven biển

châu thổ Sông Hồng và mối liên hệ của chúng với dao động mực nước biển”

Luận văn này học viên nghiên cứu chi tiết đặc điểm Diatomeae trong trầm tích

Holocen vùng Hải Phòng, Thái Bình và tìm ra ý nghĩa của chúng trong mối liên quan với dao động mực nước biển ở vùng nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu đặc điểm phức hệ hóa thạch Diatomeae trong trầm tích Holocen,

từ đó xác định được mối quan hệ của chúng với sự dao động mực nước biển vùng nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Phức hệ hóa thạch Diatomeae trong trầm tích

Holocen tại lỗ khoan Dương Kinh, Hải Phòng và Đông Phong, Thái Bình

- Phạm vi nghiên cứu: vùng ven biển đồng bằng châu thổ Sông Hồng (Hải Phòng, Thái Bình) Trong đó học viên nghiên cứu chi tiết trầm tích Holocen trong lỗ khoan Dương Kinh, Hải Phòng và lỗ khoan Đông Phong, Đông

Hưng, Thái Bình để làm cơ sở đối sánh với các tài liệu đã được công bố

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

- Phương pháp phân tích Diatomeae

- Phương pháp cổ sinh thái

- Phương pháp phân tích độ hạt

- Phương pháp phân tích hình thái hạt vụn

Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu và tổng hợp, phân tích tài liệu đã công bố ở vùng nghiên cứu

- Thực địa, thu thập mẫu trong các lỗ khoan và trầm tích tầng mặt của vùng nghiên cứu

- Nghiên cứu thành phần hóa thạch và đặc điểm sinh thái của các tập hợp Diatomeae gặp được trong trầm tích Holocen trong LKHP, LKDP

- Nghiên cứu mối liên hệ giữa sự thay đổi mực nước biển với Diatomeae và đặc điểm trầm tích (thành phần độ hạt, hóa thạch đồng hành) ở vùng ven biển đồng bằng châu thổ Sông Hồng

Cấu trúc của luận văn

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm Diatomeae trong trầm tích Holocen vùng ven biển châu thổ Sông Hồng

Chương 4: Mối quan hệ giữa các phức hệ Diatomeae và dao động mực nước biển trong Holocen

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan tài liệu

Diatomeae là một nhóm sinh thái quan trọng do phong phú và tiến hóa nhanh chóng nên Diatomeae được sử dụng rộng rãi trong sinh địa tầng, đặc biệt trong trầm tích biển giàu silic (Hasle, G R., & Syvertsen, E E 1996; Korhola A, 2007.) Diatomeae là nhóm nhạy cảm cao với môi trường, vì thế chúng còn được coi như một nhóm chỉ thị cho cổ khí hậu và cổ địa lý nói chung Phức hệ hóa thạch Diatomeae trong trầm tích có thể cho biết điều kiện thành tạo của trầm tích chứa chúng (Barcena M.A., Abrantes F 1998; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015)

Sự tập trung đông đảo của Diatomeae chứng tỏ môi trường giàu chất dinh dưỡng, nhiều ôxy silic, nitơ, và phosphor Phần lớn Diatomeae thích ứng với nhiệt

độ nhất định của nước nên chúng có thể sử dụng để xác định điều kiện cổ nhiệt độ Hóa thạch Diatomeae còn được sử dụng như một nhân tố chỉ thị cho độ muối, để dự đoán giai đoạn băng hà/gian băng của thời kỳ băng hà và để dựng lại hình ảnh lịch

sử của dòng biển Trong nghiên cứu về đầm hồ, Diatomeae nước ngọt như một công

cụ để khôi phục lại điều kiện của các hồ cổ, đặc biệt là độ pH và độ phì nhiêu Những nhận định trên được thể hiện trong các công trình của Hui Jiang và nnk (2004); Yeu Huang, và nnk (2009), Yongqiang Zong và nnk (2010) và Torok Liliana (2006),

Kể từ thế kỷ XIX Diatomeae đã được sử dụng để nghiên cứu các quá trình ven biển như cổ địa lý, thay đổi mực nước biển, biến đổi khí hậu, kiến tạo Những nghiên cứu này nêu bật ý nghĩa quan trọng của Diatomeae trong nghiên cứu sự thay đổi mực nước biển tương đối và môi trường thành tạo trầm tích, điều kiện lắng đọng

và các quá trình khác ảnh hưởng đến nguồn gốc ven biển Diatomeae đặc biệt có ý nghĩa trong các trầm tích Đệ Tứ nói chung đặc biệt là trầm tích Holocen (Mackey

và nnk, 2003; Lotter, A F và nnk, 1997) Diatomeae có ý nghĩa trong việc tái tạo môi trường cổ bởi sự phong phú giống loài, khả năng bảo tồn tốt, các tổ hợp định lượng đơn giản (Round F E., 1990; Lotter A F và nnk, 2010) Tảo Diatomeae đặc

biệt nhạy cảm với sự thay đổi các yếu tố môi trường (điều kiện thủy động lực, nước,

độ muối) vì vậy chúng có ích cho việc mô tả các môi trường ven biển cũ, vạch ra một các tương đối đường bờ biển cũ (Yeu Huang và nnk, 2009; Lapointe M., (2000) Dựa vào mức độ phong phú, mức độ tập trung của các loài Diatomeae, cũng như các đặc tính sống Diatomeae được phân làm các nhóm đặc trưng cho từng môi trường sống ví dụ Paralia đặc trưng cho môi trường ven bờ (McQuoid M R., Nordberg K., 2003)

Diatomeae được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác để nghiên cứu

về các giai đoạn biển tiến biển thoái, thành lập các đường cong thay đổi mực nước biển ở từng khu vực (Millet, L., 2007; Whiting & McIntire, 1985) Ở từng địa phương có thể xác định được sự dịch chuyển của biển làm thay đổi độ mặn, sóng, thủy triều, mực nước biển, sự xuất hiện cửa bãi triều, những thay đổi đó dẫn đến sự thay đổi môi trường cổ sinh thái Đối với Diatomeae điều kiện môi trường thay đổi

do đó thành phần tổ hợp Diatomeae cũng thay đổi khi môi trường nước đổi từ ngọt sang mặn lợ (Kosugi, 1987)

Diatomeae có ý nghĩa xác định đối với các sự kiện biển tiến, biển thoái nhờ vào sự thay đổi các tổ hợp loài khi điều kiện sống thay đổi thì các tổ hợp này cũng thay đổi (Hui Jiang và nnk (2004); Yeu Huang, và nnk (2009), Yongqiang Zong và nnk (2010) Dựa vào môi trường sống đã có những nghiên cứu trên từng vùng khác nhau như vùng ven biển nước nông có nghiên cứu của Lortie, 1983; sự thay đổi môi trường vũng vịnh (Yongqiang Zong và nnk, 2010) Quá trình thay đổi trầm tích khi mực nước biển thay đổi sẽ tạo thành chuỗi các lớp trầm tích, qua đó có thể ước lượng chiều cao tương đối của mực nước biển Ví dụ như, Yokoyama et al (1996)

đã sử dụng sự thay đổi từ một tổ hợp biển/đầm lầy với tổ hợp Diatomeae nước ngọt trên 50% trong lỗ khoan ở bờ biển phía tây của Kyushu để ước lượng sự tăng tương đối của mực nước biển

Dựa vào đặc điểm môi trường sống mà Diatomeae được chia làm các nhóm sinh thái khác nhau đặc trưng cho từng môi trường sống khác nhau của chúng Nhờ

đó phân định được tổ hợp các loài Diatomeae chỉ thị cho từng môi trường sống khác

nhau Sự thay đổi về tổ hợp của các nhóm sinh thái chỉ thị được môi trường sống và

sự thay đổi mực nước biển tương đối (Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015; Tạ Kim Oanh, Nguyễn Văn Lập, 2000; Kidson C, 1982; Jone V., 2007; )

Trên thế giới đã có rất nhiều những nghiên cứu về dao động mực nước biển trong Holocen sử dụng các phương pháp khác nhau trên các khu vực khác nhau đặc biệt thường tập trung tại các vùng duyên hải, đồng bằng châu thổ, vũng vịnh Một trong các phương pháp thường được sử dụng là nghiên cứu sự tiến hóa trầm tích, địa tầng phân tập, độ hạt, định tuổi C14 để xác định sự thay đổi mực nước biển ví dụ như nghiên cứu của Saifullah K Tanoli, 2014; Tanabe et al 2003, 2006; Hori K et

al 2003; Nguyen Van Lap, nnk, 2010; W.U MuellerT, C Pickett, 2005 A.A Kakroodi el.at 2012; Shahin E el.at 2007 Việc sử dụng các hóa thạch khá phổ biến trong nghiên cứu dao động mực nước biển nói chung, đặc biệt là trong trầm tích Holocen Bennike O., Wagner B., Richter A (2011) đã nghiên cứu sự thay đổi mực nước biển ở Sisimiut dựa vào việc định tuổi hóa thạch hai mảnh vỏ còn lưu trữ trong trầm tích tại vùng nghiên cứu Microfossil (Diatomeae, Foraminifera…) là nhóm hóa thạch dùng để xác định sự dao động mực nước biển tương đối tại các khu vực đồng bằng châu thổ, ven biển, các cửa sông (Kemp C., Horton P., 2009; Horton P., Culver J., el at., 2007; Suguio K el at., 2013)

Ở Việt Nam việc nghiên cứu dao động mực nước biển tập trung chủ yếu ở các đồng bằng châu thổ như đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng dựa vào các phương pháp như trầm tích, địa tầng phân tập, C14 (Tanabe et al 2003, Hori K et al 2004, D D Lam, 2003; Tran Nghi, 1991); sử dụng phương pháp thạch học, khoáng vật học (N T H Lieu, 2006); phương pháp vi cổ sinh như bào tử phấn hoa (N T Duong, 2006, 2011, Proske U và nnk, 2010) Một số công trình đã công bố sử dụng Diatomeae và Foraminifera để xác định dao động mực nước biển, tuy nhiên các nghiên cứu sử dụng Diatomeae mới chỉ tập trung nghiên cứu ở đồng bằng sông Cửu Long (N T T Cuc, 2015; D T Miên và nnk, 2003, T T K Oanh, nnk, 2002)

1.2 Khu vực nghiên cứu

Hiện nay có nhiều thuật ngữ khác nhau dùng để chỉ khu vực ven biển và biển ven bờ (Nguyễn Địch Dỹ, 2010; Trần Nghi, 2016) Trong khuôn khổ của luận văn, học viên sử dụng định nghĩa vùng ven biển: là nơi diễn ra sự chuyển tiếp và tương tác giữa biển và lục địa, bao gồm phần đất liền ven biển và biển ven bờ

Khu vực nghiên cứu là vùng rìa đông bắc châu thổ Sông Hồng, tập trung chủ yếu vào khu vực ven biển thành phố Hải Phòng và phía đông bắc tỉnh Thái Bình

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nghiên cứu (vẽ lại dựa trên nghiên cứu Tanabe nnk, 2003)

1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng

Khu vực nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với hai mùa rõ rệt là mùa đông và mùa hè Mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) lạnh, ít mưa; nhiệt độ trung bình 17 ÷ 18oC, gió mùa đông bắc đi kèm với không khí lạnh, nhiệt độ thấp nhất

trong năm (15oC) vào các tháng 1, 2 Mùa hè (từ tháng 5 đến tháng 9) nóng ấm, mưa nhiều; khí hậu nóng nhất là từ tháng 4 đến tháng 8 (theo Vũ Văn Lợi, 2017)

Khu vực Hải Phòng và Thái Bình chịu ảnh hưởng của gió đông bắc và tây nam: gió mùa đông bắc kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, gió mùa tây năm bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 (theo Vũ Văn Lợi, 2017)

Khu vực nghiên cứu thường xuyên chịu ảnh hưởng của mưa bão; bão thường tập trung vào mùa hè phụ thuộc vào sự di chuyển của các dải hội tụ nhiệt đới Tổng lượng mưa hàng năm 1200- 1400 mm chủ yếu tập trung vào mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 (báo cáo quận Dương Kinh, 2014)

1.4 Thủy văn và hải văn

Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng bởi hai hệ thống nhánh của sông Thái Bình là sông Cấm và sông Lạch Tray, sông Cấm với chiều dài khoảng 7.000m và sông Lạch Tray có chiều dài khoảng 49km với độ sâu trung bình khoảng 5.5m Tổng lượng lũ một ngày khi vào mùa lũ đạt cao nhất 290 x 106

m3, tốc độ dòng chảy nhỏ và tháng 2 và tháng 3 Độ đục lớn nhất xuất hiện vào các con lũ đầu mùa và con

lũ lớn, tháng và tháng 8 có độ đục trung bình nhiều năm của hai sông là khoảng 1000g/m3 (Vũ Nhật Thắng, 2011)

Thuỷ triều đóng vai trò quan trọng trong chế độ động lực chung ở cửa sông đặc biệt vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng - Thái Bình Triều cường thường xuất hiện vào những ngày mặt trăng có độ xích vĩ lớn nhất, dài khoảng 2 - 3 ngày

Kỳ nước kém thường xuất hiện vào những ngày mặt trăng đi qua mặt phẳng xích đạo Trong một chu kỳ triều, mực nước triều dao động với biên độ lớn nhất thường xuất hiện sau ngày mặt trăng có độ xích vĩ lớn nhất khoảng 2 - 3 ngày Trong kỳ nước cường, xu thế biến đổi mực nước của các địa điểm thuộc vùng biển Hải Phòng khá giống nhau Thời điểm triều dâng và thời gian triều rút xấp xỉ nhau Thời gian triều rút lớn hơn thời gian triều lên khoảng 1 - 2 giờ (Nguyễn Quang Minh và nnk, 2013)

1.5 Địa hình, địa mạo

Khu vực lục địa ven biển Hải Phòng: Địa hình thành phố Hải Phòng có tính

phân bậc rõ nét và có xu hướng thấp dần về phía nam với 4 kiểu địa hình chính là: địa hình karst, địa hình đồi núi thấp, địa hình đồi núi sót, địa hình đồng bằng Tại khu vực nghiên cứu kiểu địa hình chính là: địa hình đồng bằng (Doãn Đình Lâm, 2013; Vũ Văn Lợi, 2016) Đồng bằng quận Dương Kinh được bồi đắp từ phù sa của

hệ thống sông Thái Bình, đồng bằng quận Dương Kinh được coi là thuộc phần phía Đông Bắc của đồng bằng châu thổ sông Hồng

Huyện Đông Hưng tỉnh Thái Bình có địa hình đồng bằng không có đồi núi, bao gồm các cánh đồng bằng phẳng, xen kẽ các khu dân cư, mạng lưới sông ngòi chằng chịt, độ cao trung bình của tỉnh không quá 3m so với mực nước biển; được bồi đắp chủ yếu bởi hệ thống sông Hồng, và sông Thái Bình (thaibinh.gov.vn)

Đồng bằng ở khu vực nghiên cứu, chủ yếu là đồng bằng phù sa trẻ, được tạo nên từ trầm tích của các hệ tầng Hải Hưng và hệ tầng Thái Bình (Lê Tiến Dũng và nnk 2015; Vũ Văn Lợi, 2016)

Khu vực biển và biển ven bờ: Hải Phòng có bờ biển dài trên 125 km kể cả bờ biển chung quanh các đảo, bờ biển có hướng một đường cong lõm của bờ vịnh Bắc

Bộ, thấp và khá bằng phẳng, cấu tạo chủ yếu là cát bùn do 5 cửa sông chính đổ ra là: Cửa sông Thái Bình, cửa sông Văn Úc, cửa sông Lạch Tray, cửa sông Bạch Đằng và cửa sông Lạch Huyện Khu vực mũi Đồ Sơn nhô ra như một bán đảo có cấu tạo đá cát kết (sa thạch) tuổi Devon, đỉnh cao nhất đạt 125m, độ dài nhô ra biển 5km theo hướng Tây bắc - Đông nam (Lê Tiến Dũng và nnk, 2015; Nguyễn Đình Nguyên và nnk, 2016)

Địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu đa dạng và phức tạp với ba giai đoạn phát triển đều được bắt đầu và kết thúc bằng những đợt biển lùi trên phạm vi thềm lục địa Bề mặt đáy biển của thềm lục địa tồn tại các bậc địa hình liên quan đến các đường bờ biển cổ trong suốt thời gian Đệ tứ Các bậc địa hình này phân bố ở độ sâu 3-5m; 10-20; 25-30m; 50-60m ứng với thời kỳ biển tiến Flandrian (Lê Tiến Dũng

và nnk, 2015; Nguyễn Đình Nguyên và nnk, 2016)

1.6 Đặc điểm địa chất khu vực

1.6.1 Đặc điểm địa tầng khu vực nghiên cứu

Trong khuôn khổ luận văn học viên tập trung nghiên cứu các trầm tích Holocen Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu có gặp một số dấu vết của trầm tích Pleistocen muộn do vậy học viên sẽ trình bày đặc điểm trầm tích của hệ Đệ Tứ (Q)

có mặt trong vùng nghiên cứu

Tại hội nghị Địa tầng Quốc tế năm 2008, ủy ban Địa tầng Quốc tế (IUGS) thống nhất lấy ranh giới Đệ Tứ là 1,7 triệu năm Bp và ranh giới giữa Pleistocen/Holocen là 11700 năm Bp

1.6.1.1 Thống Pleistocen

Các thành tạo đệ tứ vùng đồng bằng châu thổ Sông Hồng được phân làm 5 phân vị địa tầng ứng với 5 chu kỳ thành tạo trầm tích, trong đó các thành tạo Pleistocen được chia làm 3 phân vị :

Tại vị trí các vùng ven biển thành tạo aluvi chỉ bắt gặp trong các lỗ khoan từ

độ sâu 40-50m đến 65-70m Thành phần chủ yếu là cát lẫn sạn sỏi ở phần dưới, chuyển lên trên là cát bột, bột sét màu vàng đỏ, vàng nâu loang lổ Chiều dày các thành tạo aluvi hệ tầng này dao động từ 5-10m đến 20-25m (Doãn Đình Lâm, 2008; Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1991)

Tại các vùng ven biển, trầm tích sông biển hệ tầng Vĩnh Phúc bắt gặp tại các

lỗ khoan sâu từ 20-25m đến 55-60m với chiều dày thay đổi từ 30-25m đến 35-40m Trầm tích bao gồm cát hạt mịn màu xám, chứa ít bột sét ở phần dưới chuyển lên

trên là trầm tích hạt mịn gồm sét bột, bột- sét, thành phần khoáng vật chủ yếu là caolinit và hydromica (Doãn Đình Lâm, 2008)

Tại các vùng cửa sông ven biển trầm tích có chứa phức hệ cổ sinh và bào tử phấn hoa đặc trưng cho môi trường nước lợ, nước ngọt - lợ Các trầm tích nguồn gốc biển ở đây với độ sâu từ 20-25m đến 55-60m, chiều dày từ 6-8m đến 20-25m Thành phần trầm tích chủ yếu là sét bột, bột sét xám xanh, xám xi măng Tại một số

bề mặt trầm tích Hệ tầng Vĩnh Phúc có mầu sắc loang lổ và chứa kết vón sắt do quá trình phong hóa (Doãn Đình Lâm, 2008)

a Holocen sớm - giữa

Hệ tầng Hải Hưng - nguồn gốc hồ - đầm lầy, biển (lb, m Q2 1 - 2

hh): Bao

gồm các trầm tích đa nguồn gốc sông, hồ - đầm lầy, đầm lầy và biển, châu thổ và

nguồn gốc biển (Doãn Đình Lâm, 2003) Tại các vùng ven biển trầm tích hệ tầng

này có chiều dày từ 15-20 đến 30-35m, còn ở vùng trung tâm đồng bằng chiều dày của hệ tầng này khá mỏng, từ 8-10m đến 12m Hệ tầng còn gồm có 2 phân hệ tầng sau (Doãn Đình Lâm, 2003)

Phân hệ tầng Hải Hưng dưới, trầm tích hồ- đầm lầy (lb Q 2 1-2 hh1): Thành

phần trầm tích hồ- đầm lầy chủ yếu là sét, bột cát chứa tàn tích thực vật, lớp mỏng than bùn (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1991)

Phân hệ tầng Hải Hưng trên, trầm tích biển (m Q 2 1 - 2 hh2): Thành phần của

trầm tích này khá đồng nhất bao gồm sét, sét bột có màu đặc trưng là xám xanh, xám xanh lơ, xanh xám, có một số khu vực có tàn tích thực vật như ở ngã ba Nhổn, Chợ Đăm, Cầu Diễn (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1991)

Với hai kiểu nguồn gốc mô tả ở trên, hệ tầng Hải Hưng phản ánh giai đoạn

mà cả đồng bằng Bắc Bộ từng bước bị ngập chìm dần trong biển Giai đoạn đầu biển tiến dần vào đồng bằng và hình thành nên tầng trầm tích hồ - đầm lầy ven biển trong khoảng thời gian 10.000 - 6.000 năm trước đây Giai đoạn sau, biển tiến mạnh

mà ranh giới đường bờ lấn vào sâu nhất Lúc này cả đồng bằng Bắc bộ là một vịnh biển kín, nông với môi trường thuỷ động lực khá yên tĩnh, môi trường khử thống trị dẫn tới lắng đọng vật liệu sét có xám xanh rất đặc trưng (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1991, 1992)

b Holocen muộn

Hệ tầng Thái Bình, nguồn gốc sông, sông - hồ - đầm lầy (a, alb Q 2 3 tb):

Hệ tầng Thái Bình đã được Hoàng Ngọc Kỷ và đồng nghiệp xác lập năm

1978 khi nghiên cứu mặt cắt của các trầm tích trẻ ở Thái Bình Đây là các trầm tích hiện đại được thành tạo sau khi biển lùi, mực nuớc biển hạ thấp Trầm tích hiện đại chủ yếu có nguồn gốc sông phân bố dọc hai bên bờ các sông, hệ thống đê điều được thiết lập dọc theo các sông kể trên, dẫn tới phần trầm tích trong đê bị ngừng bồi đắp phù sa, trong khi đó ở ngoài đê hàng năm vào mùa lũ, các bãi bồi lại được phủ lớp mỏng phù sa: cát, bột, sét màu mỡ Trên cơ sở đó hệ tầng Thái Bình được tách thành 2 phụ hệ tầng sau (Hoàng Ngọc Kỷ, 1980; Doãn Đình Lâm, 2003)

Phân hệ tầng dưới (Q 2 3 tb1): phân hệ tầng dưới hệ tầng Thái Bình bao gồm

tích tụ sông bãi bồi trong đê và tích tụ sông - hồ - đầm lầy (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1992)

Tích tụ sông, bãi bồi trong đê (aQ 2 3 tb1): Về quan hệ, tích tụ trầm tích sông

phụ hệ tầng Thái Bình dưới nằm phủ lên các thành tạo cổ hơn, tích tụ hệ tầng Hải Hưng, Vĩnh Phúc Trầm tích sông bãi bồi trong đê được hình thành trong quá trình biển lùi dần ra khỏi đồng bằng và hệ thống Sông Hồng đã tải phù sa bồi đắp nên đồng bằng Sông Hồng phát triển dần ra biển.Thành phần trầm tích gồm sét pha, cát pha, sét, cát (Doãn Đình Lâm, 2003; Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, 1992)

Trầm tích sông - hồ - đầm lầy (albQ 2 3 tb1): Có diện phân bố nhỏ hẹp, rải rác,

đây thực chất là các ao, hồ trũng sót hay các lòng sông cổ hình móng ngựa dang bị đầm lầy hóa Trầm tích kiểu nguồn gốc này được thành tạo chủ yếu do quá trình đổi dòng của Sông Hồng, do hoạt động đắp đê ven sông dẫn tới sông, rạch trong đê ứ nước bị đầm lầy hóa dần Thành phần chính của trầm tích này là sét, bột sét, bột cát màu xám, xám tro, xám đen lẫn vật chất hữu cơ, tàn tích thực vật, đôi nơi gặp di tích ốc xoắn hiện đại

Phân hệ tầng trên (aQ 2 3 tb2): Đây là trầm tích sông tướng bãi bồi ven lòng

phân bố ở ngoài đê các sông, trầm tích này ở các sông suối nhánh có thành phần cuội, sỏi, sạn, cát lẫn bột sét màu nâu, vàng xám đôi chỗ trong cát có mảnh vỏ trai,

vỏ hến nước ngọt

1.6.2 Đặc điểm tân kiến tạo

Toàn tỉnh Thái Bình thuộc vùng đồng bằng thấp nằm trong vùng sụt võng Hà Nội Mặc dù đồng bằng được thiết lập trên móng uốn nếp với nền đất đá kết tinh nhưng bị sụt lún vào cuối đại Cổ sinh Các chuyển động lún sụt mạnh nhất vào Mioxen, được lấp đầy các trầm tích dầy 40-60m với thành phần bột, sét, sét bột thuộc tướng bãi bồi sông hoặc hỗn hợp sông biển, hình thành trong điều kiện sóng yếu và dư thừa vật liệu hạt mịn

Hoạt động lún sụt diễn ra cách đây hàng 4-5 nghìn năm với biên độ 4 - 4,5m, khiến cho vùng đồng bằng Thái Bình có độ cao thấp, thấp hơn 3m đều bị ngập trong nước biển, tạo nên một trầm tích mới (thaibinh.gov.vn)

Về mặt kiến tạo khu vực Hải Phòng thuộc vùng chuyển tiếp nằm trong phạm

vi châu thổ Sông Hồng (Trần Đức Thạnh, 1999) Kiến tạo của thành phố Hải Phòng

và khu vực nghiên cứu là nơi chuyển tiếp giữa đới Duyên Hải và đới võng Kainozoi

và đã trải qua nhiều pha kiến tạo kế tiếp nhau, nhất là pha tân kiến tạo liên quan đến chuyển động trượt bằng quy mô lớn của hệ thống đứt gãy Sông Hồng Đới có cơ chế sụt lún mạnh trong Pliocen - Đệ Tứ, đới sụt Hải Phòng có diện tích khá lớn gồm

vùng cửa sông Hối đến sông Văn Úc và sông Thái Bình và có bề mặt móng chìm

dần về phía đứt gãy Sông Lô (Doãn Đình Lâm, 2008) Đới sụt hạ Hải Phòng (hay

vùng cửa sông Bạch Đằng) nằm giữa ba đới nâng thuộc lãnh thổ Hải Phòng và lân cận (đới nâng Kiến An - Đồ Sơn, đới nâng Bắc Thuỷ Nguyên Quảng Yên và đới nâng Cát Bà), trong giai đoạn hiện đại, trên đới sụt hạ Hải Phòng lại xuất hiện khu sụt hạ trung tâm ở vùng cửa sông Bạch Đằng (Nguyễn Quang Hạp, 1967) Các thành tạo địa chất thuộc khu vực Hải Phòng và các vùng lân cận nói chung, vùng ven biển khu vực nghiên cứu nói riêng, bị ba hệ thống đứt gãy phá hủy và làm biến dạng Đó là các hệ đứt gãy định hướng Tây Bắc - Đông Nam (đóng vai trò chính), Đông Bắc - Tây Nam và á vĩ tuyến

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở tài liệu

Trong khuôn khổ luận văn, học viên đã thu thập mẫu trầm tích trong 2 lỗ khoan nguyên dạng tại Dương Kinh, Hải Phòng và Đông Phong, huyện Đông Hưng tỉnh Thái Bình

Tọa độ vị trí lỗ khoan tại Dương Kinh, Hải Phòng (LKHP) như sau: 200 49’

16’’ vĩ độ Bắc; 1060

41’ 54.51’’kinh độ Đông (hình1.1)

Tọa độ lỗ khoan tại xã Đông Phong, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình (LKDP): 20054’41” vĩ độ Bắc; 106043’24,07” kinh độ Đông (hình 1.1)

Đối với lỗ khoan tại Dương Kinh, Hải Phòng (LKHP) thực hiện phân tích

100 mẫu Diatomeae và 74 mẫu độ hạt trải đều trên 23m lỗ khoan

Đối với lỗ khoan tại xã Đông Phong, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình thực hiện phân tích 55 mẫu Diatomeae trải dài trên suốt 18m

Các công trình công bố trên các tạp chí trong và ngoài nước của nhà khoa học trong và ngoài nước

2.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Cách tiếp cận

Một trong những thuộc tính của sinh vật là thích nghi với môi trường Sinh vật là hợp phần hữu sinh của mỗi hệ sinh thái, chúng có quan hệ hỗ tương với các hợp phần vô cơ, tạo nên môi trường sinh thái đặc trưng cho từng giai đoạn phát triển của lịch sử Trái Đất Vì thế, nghiên cứu các dấu hiệu sinh thái của phức hệ Diatomeae và các nhóm cổ sinh liên quan, kết hợp với kết quả phân tích thành phần trầm tích góp phần quan trọng trong việc xác định môi trường trầm tích Holocen vùng nghiên cứu - một trong những nhiệm vụ đặt ra của luận văn

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa nhằm khảo sát đặc điểm địa chất khu vực và đối tượng nghiên cứu Phương pháp này bao gồm một số công đoạn

như: mô tả, lấy mẫu trầm tích định hướng của các mặt cắt chuẩn đại diện cho các kiểu nguồn gốc, tướng đá môi trường trầm tích khác nhau; lấy mẫu vi cổ sinh theo tiêu chuẩn của từng nhóm hóa thạch; khảo sát địa hình, địa mạo vùng nghiên cứu

2.2.3 Phương pháp Diatomeae

a Giới thiệu chung về Diatomeae

Diatomeae (khuê tảo) là 1 loài vi tảo có kích thước từ vài m đến vài trăm

m Diatomeae là một lớp tảo đơn bào nhân chính thức (eukaryotic) thuộc ngành tảo Lông roi lệch (Heterokontophyta), Kingdom Protista Tảo thường có màu từ

vàng đến nâu Tên gọi Diatomeae xuất nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ - diatomos có

nghĩa là chia đôi

Vỏ tế bào Diatomeae có thành phần là silic ngậm nước (SiO2.nH2O) Vỏ mỏng (khoảng 0.08 - 2.25m), có tỷ trọng 2.07 Vỏ của diatoms có cấu trúc như một cái hộp gồm hai mảnh vỏ đậy khít nhau Mảnh vỏ trên to hơn mảnh vỏ dưới 1 ít

để có thể đậy khít vào nhau Dựa vào hình dạng và cấu trúc của mảnh vỏ để phân biệt các loài trong diatomeae (V Jone, 2007 trong A Elias, 2007)

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của Diatomeae (V Jone, 2007 trong A Elias, 2007)

Diatomeae được chia làm 2 nhóm chính: nhóm tảo trung tâm và nhóm tảo lông chim Diatomeae được phân loại dựa trên đặc điểm của cấu trúc khung vỏ Nếu chúng có đối xứng tỏa tia quanh trung tâm vỏ (chủ yếu vỏ hình tròn và hình tam giác) thì gọi là nhóm trung tâm Nếu có đối xứng hai bên dọc theo một trục - gọi là nhóm lông chim, nhóm này chủ yếu có hình elip, hình que, hình tam giác

Diatomeae sống bằng cách quang hợp do cần ánh sáng để quang hợp nên vùng sống của chúng giới hạn ở lớp nước không sâu hơn 100m Diatomeae có thể sống trôi nổi và bám đáy ở cả môi trường nước mặn, lợ và ngọt nơi có ánh sáng và

độ ẩm (Donald R Prothero, 2004; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015)

Hiện nay đã phát hiện được hơn 600 giống Diatomeae đang sống và đã hóa thạch, trong đó 70% sống trong môi trường biển, 17% trong nước ngọt và 13 % có thể sống trong cả hai môi trường biển và nước ngọt (Donald R Prothero, 2004; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015)

Diatomeae là nhóm sinh vật quan trọng, do phong phú và tiến hóa nhanh chóng nên chúng được sử dụng rộng rãi trong sinh địa tầng, đặc biệt trong trầm tích biển giàu silic (Donald R Prothero, 2004; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015) Chúng là nhóm nhạy cảm cao với môi trường, vì thế chúng còn được coi như một nhóm chỉ thị cho cổ khí hậu và cổ địa lý nói chung Sự tập trung đông đảo của Diatomeae chứng tỏ môi trường giàu chất dinh dưỡng, nhiều ôxy silic, nitơ, và phosphor Phần lớn Diatomeae thích ứng với nhiệt độ nhất định của nước nên chúng có thể sử dụng

để xác định điều kiện cổ nhiệt độ Hóa thạch Diatomeae còn được sử dụng như một nhân tố chỉ thị cho độ muối, để dự đoán giai đoạn băng hà/gian băng của thời kỳ băng hà và để dựng lại hình ảnh lịch sử của dòng biển Trong nghiên cứu về đầm

hồ, Diatomeae nước ngọt như một công cụ để khôi phục lại điều kiện của các hồ cổ, đặc biệt là độ pH và độ phì nhiêu

b Cơ sở của phương pháp

Đặc điểm các nhóm sinh thái của Diatom: Sự khác nhau về tỉ lệ phần trong giữa các nhóm trong khu vực nghiên cứu phản ánh trung thực về môi trường thành tạo trầm tích có chứa hóa thạch Diatom

Mật độ hóa thạch Diatomeae trong mẫu trầm tích: Mẫu phân tích giàu Diatomeae thì sẽ có ý nghĩa hơn những mẫu nghèo diatom Chúng phản ánh chất lượng môi trường mà Diatomeae sinh sống

Mức độ chỉ thị môi trường của Diatom: Những loài Diatomeae có số lượng mảnh vỏ nhiều chứng tỏ chúng là những sinh vật tại chỗ, những loài có ít mảnh vỏ hơn thường là sinh vật ngoại lai, có một số loài Diatomeae được coi là những loài chỉ thị môi trường hay có một số loài nước ngọt liên quan đến vật liệu hình thành trầm tích

c Gia công, làm sạch, làm giàu Khuê tảo từ mẫu lấy ngoài thực địa

Các mẫu gia công phải được mô tả và ghi số mẫu gia công tương ứng với số mẫu thực tế vào sổ gia công rồi tiến hành các bước sau:

- Ngâm mẫu trong 24h, chắt bỏ phần lơ lửng (chứa sét) ở trên, nếu mẫu còn

nhiều sét, cho thêm bột pyrophotphat natri, đổ nước tiếp đến đầy bình, khuấy đều

Thực hiện ngâm, rửa mẫu theo khoảng thời gian giảm dần (24h, 12h, 8h, 4h, 1h,…) đến khi mẫu hết sét (lớp nước phần trên trong)

Tiếp tục rửa mẫu, lấy phần mịn ở trên cho vào hộp nhôm hoặc cốc thủy tinh

và đem sấy khô

Bước 2: làm giàu mẫu bằng dung dịch nặng

Dung dịch nặng được dùng để làm giàu Khuê tảo là iotua cadimi và iotua kali (CdI2 + KI) tỷ trọng 2.5

Lấy mẫu đã sấy khô, cho dung dịch nặng kể trên vào khuấy đều sau đó quay

li tâm Mẫu được quay li tâm trong 20 phút, chắt lấy ra phần trên, đổ qua giấy lọc Phần trên là phần chứa Tảo đã được làm giàu

Bước 3: Lọc và rửa mẫu sau li tâm

Dùng nước cất rửa mẫu lấy từ giấy lọc vào bình nhựa (1 lít) Lọc lấy phần cặn ở dưới bình đến khi dung dịch chỉ còn khoảng một ống nghiệm (nước + mẫu)

Quay li tâm mẫu trong ống nghiệm khoảng 10’ Chắt bỏ nước lấy phần dưới Ghi ký hiệu mẫu vào ống nghiệm

d Phân tích vi cổ sinh dưới kính hiển vi sinh vật

a Phân tích Diatomeae trên tiêu bản tạm thời

- Chuẩn bị tiêu bản tạm thời: cho một giọt trầm tích chứa khuê tảo đã được làm giàu lên tấm lam (sau gia công) và nhỏ một vài giọt nước cất, trộn đều, phủ lamen 22 x 22mm

- Tiến hành phân tích theo thứ tự từng hàng ngang, dọc trên tiêu bản Trong quá trình phân tích, cần thống kê các loài đã gặp, tần số gặp mỗi loài và thống kê số lượng mảnh vỏ, thành phần giống loài được xác định dựa vào các tài liệu của Trương Ngọc An, 1993; Jouse, 1977; F E Round, 1990; Hustedt, F.; và 1 số trang web …

- Các mẫu Diatomeae được phân tích, thống kê và tính phần trăm tích lũy cho từng loài gặp trong mẫu so với tương quan tổng số các mảnh vỏ đối với từng mẫu Các kết quả thu được thì được xử lý bằng phần mền excel và biểu đồ C2 (Steve Juggins) để vẽ biểu đồ và luận giải kết quả

2.2.4 Phương pháp cổ sinh thái

Phương pháp cổ sinh thái là phương pháp nghiên cứu mỗi quan hệ giữa sinh vật cổ và môi trường sống của chúng Những thay đổi về điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ muối…) dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của các quần thể sinh vật Do đó nghiên cứu cấu trúc của các tập hợp hóa thạch cho phép làm sáng tỏ các điều kiện môi trường trong quá khứ địa chất, cụ thể là môi trường thành tạo trầm tích xảy ra đồng thời với quá trình tồn tại và phát triển của các tập hợp hóa thạch ấy Nghiên

cứu sự thay đổi liên tục thành phần hóa thạch trong các mặt cắt địa chất cụ thể sẽ cho phép khôi phục lại diễn biến của môi trường theo thời gian Mỗi thay đổi của điều kiện môi trường đều để lại dấu ấn trong cấu trúc của các tập hợp hóa thạch Đó

là cơ sở để phân chia địa tầng các mặt cắt địa chất cụ thể, liên hệ giữa chúng với nhau, và là cơ sở để khôi phục lại môi trường thành tạo các trầm tích nghiên cứu

Đặc điểm cổ sinh thái của hóa thạch được xác lập trên cơ sở sau:

So sánh các hóa thạch nghiên cứu với các dạng còn đang sống hay những dạng hiện đại gần gũi với chúng về huyết thống

Dựa trên cơ sở các nhóm hóa thạch đồng hành khác

Dựa trên cơ sở đặc điểm trầm tích

2.2.5 Phương pháp phân tích độ hạt bằng phương pháp rây và pipet

Mục đích của phương pháp là xác định các thông số như kích thước hạt trung bình (Md), độ chọn lọc (So), hệ số bất đối xứng (Sk)

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp là phân trầm tích thành các cấp hạt khác nhau bằng bộ rây tiêu chuẩn và bằng phương pháp pipet Trong nghiên cứu này, sử dụng thang phân loại Krumbein và Folk Cục Địa chất Hoàng Gia Anh Đối với phương pháp rây, sử dụng với cấp hạt có đường kính D ≥ 0,063 mm; đối với phương pháp pipet, sử dụng với cấp hạt có đường kính D < 0,063 mm Kết quả phân tích độ hạt được biểu diễn dưới dạng đường cong tích lũy trên sơ đồ phân bố cấp hạt logarit Qua đó, xác định được giá trị Q1 (cấp hạt tương ứng 25%), Md (tương ứng cấp hạt chiếm 50%) và Q3 (cấp hạt tương ứng 75%)

- Md (kích thước trung bình): Được tính trên biểu đồ đường cong tích lũy tại giá trị độ hạt ở hàm lượng tích lũy 50% Giá trị Md phản ánh quãng đường di chuyển vật liệu, năng lượng sóng và tốc độ dòng chảy, khoảng cách so với nguồn cung cấp Mối quan hệ này mang tính chất tỷ lệ thuận: Md càng lớn thì động lực

môi trường càng lớn và vật liệu trầm tích càng gần đá gốc; ngược lại Md càng nhỏ thì động lực môi trường càng yếu, vật liệu trầm tích có thể càng xa nguồn cung cấp

- Hệ số chọn lọc So: Phản ánh năng lượng thủy động lực (chủ yếu là sóng và dòng chảy), tính đồng nhất và tính ổn định của môi trường thủy động lực tạo nên các thực thể trầm tích và được xác định theo công thức: So=

- Hệ số bất đối xứng Sk: Đặc trưng cho tính đối xứng của đường cong phân

bố và được xác định bằng công thức Sk=

2.2.6 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái hạt vụn

Hình thái hạt vụn được thể hiện qua hệ số Ro, hệ số Ro thể hiện mức độ mài tròn của hạt vụn, Ro thay đổi từ 0 đến 1, Ro tăng thì độ mài tròn Năm 1999 GS.TS Trần Nghi đã đề nghị phương pháp xác định độ mài tròn hạt vụn Cách tính là đếm các góc lồi của hạt vụn Khi số góc lồi lớn hơn 10: Hạt rất góc cạnh, góc lồi bằng 9 (chưa mài tròn), khi góc lồi bằng 0 thì độ mài tròn đạt lý tưởng hạt rất tròn cạnh Số góc lồi càng tăng thì độ mài tròn càng giảm, khi hạt đạt tới dạng lý tưởng thì Ro = 1 (max) Phương pháp tính độ mài tròn này được xác định trên ảnh chụp lát mỏng là tốt nhất (Trần Nghi, 2003)

Các mẫu có hàm lượng cát lớn (trên 47% là cát) được chọn để quan trắc, do

hệ số Ro chỉ có ý nghĩa với mẫu có hàm lượng cát cao, không có ý nghĩa đối với các mẫu có chứa hàm lượng bột, sét cao (Trần Nghi, 2003) Sau khi đã xác định được số lượng các góc lồi cho mỗi hạt ta tiến hành tính toán các hệ số, cụ thể là:

Hệ số mài tròn của hạt bất kỳ được tính như sau:

Roi = 1- 0.1*Ai

Trong đó: 1 là đơn vị, biểu thị trình độ mài tròn cao nhất của hạt thứ i,

Ai: Số lượng góc lồi chưa bị mài tròn của rìa hạt thứ i

Từ đó hệ số mài tròn của một lát mỏng thạch học sẽ bằng trung bình cộng của các hệ số mài tròn của mỗi hạt (Roi) ta có:

3

1

Q Q

Md Q

Q1 3

Ro = (Ro1 + Ro2 + Ro3 +….+ Ron)/ n

Trong đó: Ro: Là hệ số mài tròn trung bình của lát mỏng thạch học,

Roi: Hệ số mài tròn cảu hạt thứ i,

n: Số hạt quan trắc (Trần Nghi, 2003) (Để đảm bảo, các mẫu đều đƣợc đếm

100 hạt/mẫu)

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM DIATOMEAE TRONG TRẦM TÍCH HOLOCEN VÙNG VEN BIỂN CHÂU THỔ SÔNG HỒNG

3.1 Thành phần giống loài

Trong trầm tích Holocen tại hai lỗ khoan khu vực nghiên cứu, học viên đã xác định được 58 loài thuộc 23 giống Diatomeae khác nhau, trong đó có 27 loài thuộc phụ lớp lông chim (Pennatophyceae) và 31 loài thuộc phụ lớp Diatomeae trung tâm (Centrophyceae) (bảng 3.1) Thành phần giống loài Diatomeae trong trầm tích Holocen khu vực nghiên cứu tương đối đa dạng, tuy nhiên phần trăm tỷ lệ các loài ở mỗi giống là rất khác nhau trong từng mẫu, và từng vùng lại có những đặc

trưng khác nhau, trong đó giống Coscinodiscus xuất hiện tới 12 loài, Campylodiscus

có 7 loài, Thalassiosira, Actinocyclus lần lượt có 5 và 4 loài được tìm thấy;

Cyclotella có 2 loài; với các giống còn lại chỉ tìm thấy 1, 2 loài

Trong số các giống loài được tìm thấy trong trầm tích Holocen vùng ven biển

đồng bằng Sông Hồng, giống Cyclotella chỉ có 2 loài Cyclotella stylorum và Cyclotella striata nhưng tổng số lượng mảnh vỏ cũng như tỷ lệ phần trăm mỗi mảnh

vỏ luôn chiếm tỷ lệ lớn (có mẫu lên tới hơn 100 cá thể/tiêu bản)

Nhìn chung, thành phần Diatomeae trong trầm tích Holocen tại hai lỗ khoan

ở Đông Phong (Thái Bình) và Dương Kinh (Hải Phòng) có sự khác nhau về thành phần giống loài (Bảng 3.1) Có một số loài xuất hiện hầu hết trong các mẫu như

Cyclotella stylorum và Cyclotella striata… ngoài ra những loài khác như Coscinodiscus lineatus, Diploneis smithii, Trachyneis aspera, Actinocyclus ehrenbergii, Eunotia pectinalis… với những đặc tính sinh thái khác nhau có ý nghĩa quan trọng trong việc luận giải môi trường thành tạo trầm tích chứa chúng

Bảng 3.1 Thành phần phân loại Diatomeae trong trầm tích Holocen tại LKHP và

LKDP khu vực ven biển Hải Phòng - Thái Bình

STT Tên Phụ lớp Diatomeae

HP ĐP Lông chim Trung tâm

STT Tên Phụ lớp Diatomeae

HP ĐP Lông chim Trung tâm

3.2 Một số hóa thạch đặc trưng cho

vùng nghiên cứu

Coscinodiscus lineatus Ehrenberg

(Hình 3.1) Là loài tảo trung tâm, sống trôi

nổi Loài tảo này mang tính biển xa, chủ

yếu ngoài đại dương, nhưng phân bố rất

rộng nên các vùng ven bờ cũng thường

thấy (M Lapointe, 2000; Trương Ngọc

An, 1993; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015) Ở

các vùng biển Việt Nam loài tảo này phân

bố rộng khắp, số lượng tương đối nhiều

(Trương Ngọc An, 1993; Nguyễn Thị Thu

Cúc, 2015) Loài này gặp được trong cả lỗ

khoan DP và HP

Cyclotella stylorum Brightwel

(Hình 3.2) và Cyclotella striata Grunow

(Hình 3.3) là 2 loài thuộc giống

Cyclotella, 2 loài này thuộc phụ lớp trung

tâm, sống trôi nổi, chiếm số lượng lớn

nhất về số mảnh vỏ gặp trong các mẫu

trầm tích phu vực nghiên cứu Chúng được

coi là các loài nước lợ, thường phong phú

ở các vùng cửa sông, ven biển (Hui Jiang

và nnk, 2004; Hendey, 1964; Hiroshi Sato

và nnk, 2017; Dongyan Liu và nnk; 2015)

Còn theo Trương Ngọc An (1993) thì

Cyclotella stylorum là loài tảo mang tính

biển ấm ven bờ, rộng nhiệt Chúng xuất

hiện nhiều ở vùng biển ven bờ Trung

Hình 3.1 Coscinodiscus lineatus Ehrenbergii Ảnh thuộc mẫu HP 1.00-

1.02m

Hình 3.2 Cyclotella stylorum Brightwel Ảnh thuộc mẫu

Quốc và Việt Nam Cũng theo Trương Ngọc

An (1993) thì Cyclotella striata là loài thích

nghi với độ rộng muối, cả nơi có độ muối cao

và các vùng nước lợ nên có mặt chủ yếu ở các

vùng biển nông ven bờ Trong 2 lỗ khoan ở

Đông Phong và Hải Phòng, hai loài này có

mặt trong hầu khắp các mẫu chứa hóa thạch;

số lượng mảnh vỏ và tỉ lệ đối với từng mẫu

khác nhau theo từng vị trí phân bố, điều đó

giúp phản ảnh trung thực môi trường thành

tạo trầm tích chứa chúng

Paralia sulcata (Ehrenbergii) Cleve

(Hình 3.4) Là loài có thể thích nghi với kiểu

sống bám đáy và sống trôi nổi trong môi

trường nước ven bờ, thuộc phụ lớp

Diatomeae dạng trung tâm Loài này thường

có mặt phổ biến trong vùng duyên hải, đặc

biệt giàu trong trầm tích hạt min, giàu vật

chất hữu cơ (McQuoid M R., Nordberg K.,

2003; M Lapointe, 2000) Paralia sulcata

được coi là loài tảo chỉ thị cho môi trường

trầm tích ven bờ (M Lapointe, 2000;

McQuoid M R., Nordberg K., 2003) Loài

này gặp được trong cả lỗ khoan DP và HP

Nitzschia cocconeiformis (Grunow): Là

loài tảo thuộc phụ lớp lông chim, thuộc tính

ven bờ rộng muối Loài này phân bố rộng khắp

ở các vùng biển Việt Nam (Trương Ngọc An,

Hình 3.5 Nitzschia cocconeiformis (Grunow) Ảnh thuộc mẫu HP 1.00-1.02m

Hình 3.6 Diploneis smithii

(Brébisson) CleveẢnh thuộc mẫu HP 2.42 -2.44m

Hình 3.7 Eunotia pectinalis (Kutzing) Rabenhorst Ảnh thuộc mẫu HP 2.12 -2.14m

1993) Sự có mặt của Nitzschia cocconeiformis (Grunow) góp phần làm rõ môi trường

thành tạo trầm tích chứa chúng Loài này gặp được trong cả lỗ khoan DP và HP

Diploneis smithii (Brébisson) Cleve (ảnh 3.6): Là loài có thuộc tính ven bờ,

có kiểu sống bám đáy; phân bố dọc bờ biển Việt Nam tuy nhiên số lượng không nhiều (Trương Ngọc An, 1993) Trong lỗ khoan vùng nghiên cứu, loài này có gặp ở một số mẫu nhưng số lượng cá thể gặp được không nhiều

Eunotia pectinalis (Kutzing) Rabenhorst (ảnh 3.7): là loài Diatomeae thuộc

phụ lớp lông chim Đây là loài tảo nước ngọt Sự có mặt của loài này lại có ý nghĩa rất lớn trong việc xác định nguồn gốc trầm tích chứa chúng Trong vùng nghiên cứu, loài này chỉ gặp trong một số mẫu trầm tích phân bố ở khoảng độ sâu từ 0-2m

3.3 Đặc điểm sinh thái Diatomeae

Dựa vào đặc điểm sinh thái - môi trường sống (nước biển, nước lợ, nước ngọt); kiểu sống (trôi nổi, bám đáy) hoặc vùng phân bố (đại dương, gần bờ, duyên hải) của các hóa thạch Diatomeae đã phát hiện và chia chúng thành 4 nhóm sinh thái: Diatomeae biển trôi nổi, Diatomeae đới bờ trôi nổi, Diatomeae đới bờ bám đáy

và Diatomeae nước ngọt (Hendey, 1964; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015; A J M Palmer, W H Abbott, 1986; Trương Ngọc An, 1993; O van de Plassche, 1986; W

R Gehrels, 2007)

3.3.1 Nhóm sinh thái Diatomeae biển trôi nổi

Nhóm sinh thái Diatomeae biển trôi nổi gồm các loài Diatomeae có kiểu sống trôi nổi trong môi trường biển xa bờ (A J M Palmer, W H Abbott, 1986; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015); các loài này sống trong môi trường có độ muối lớn hơn 30‰ (A J M Palmer, W H Abbott, 1986; W R Gehrels, 2007) Trong khu vực nghiên cứu nhóm Diatomeae biển trôi nổi bao gồm 20 loài thuộc 5 giống (trong

đó giống Coscinodiscus có tới 10 loài) (bảng 3.1; bảng 3.2) chủ yếu thuộc phụ lớp

Diatomeae trung tâm (bảng 3.1); là nhóm có số lượng loài lớn nhất trong tổng số mẫu đã được phân tích Nhóm Diatomeae này tuy chiếm số lượng loài lớn nhưng mức độ tập trung thấp; số lượng mảnh vỏ của các loài khác nhau là rất khác nhau

tùy thuộc vào vị trí và thành phần trầm tích trong từng mẫu phân tích Các loài

trong nhóm sinh thái Diatomeae biển trôi nổi gồm: Coscinodiscus asteromphalus, Coscinodiscus lineatus, Actinocyclus divisus, Coscinodiscus marginatus, Coscinodiscus perforatus, Coscinodiscus pseudoincertus, Rhizosolenia styliformis, Thalassiosira excentrica, Thalassiosira pacifica, Triceratium favus…

Hình 3.8 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae biển trôi nổi

1 Coscinodiscus perforatus; 2 Coscinodiscus lineatus; 3 Coscinodiscus asteromphalus;

4 Coscinodiscus pseudoincertus; 5 Rhizosolenia styliformis; 6 Coscinodiscus subtilis; 7 Triceratium favus; 8 Thalassiosira pacifica; 9 Planktoniella sol Ảnh 1 thuộc mẫu HP

2.20-2.22; ảnh 2, 3, 7 thuộc mẫu HP1.00-1.02; ảnh 4, 8, 9 thuộc mẫu HP4.46-4.48; ảnh 5, 6 thuộc mẫu HP2.42-2.44;

3.3.2 Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ trôi nổi

Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ trôi nổi là nhóm phức hệ hóa thạch Diatomeae có kiểu sống trôi nổi trong môi trường nước lợ, duyên hải và biển ven

bờ, nơi độ muối thay đổi từ 2‰ cho đến nhỏ hơn 30‰ (A J M Palmer, W H Abbott, 1986; W R Gehrels, 2007, Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015; Trương Ngọc An, 1993) Nhóm bao gồm 16 loài thuộc 11 giống khác nhau (bảng 3.2); nhóm này có

cả 2 phụ lớp là Diatomeae lông chim và trung tâm Đây là nhóm sinh thái có độ tập

trung cao về số lượng mảnh vỏ trên từng loài Đặc biệt với loài Cyclotella stylorum, Cyclotella striata thuộc giống Cyclotella chúng chiếm ưu thế áp đảo về số lượng các mảnh vỏ so với các hóa thạch khác (trong mẫu LKHP 2.12-2.14, Cyclotella stylorum, Cyclotella striata có hơn 100 mảnh vỏ/tiêu bản); đây là 2 loài có tần xuất

xuất hiện nhiều nhất trong tất cả các mẫu đã tiến hành phân tích Ngoài ra trong

nhóm này còn có các loài khác: Paralia sulcata, Actinocyclus ehrenbergii, Actinocyclus ellipticus, Actinoptychus undulatus, Campyloneis aff notabilis, Campylodiscus undulatus, Campylodiscus daemelianus, Hyalodiscus scoticus, Thalassionema nitzschioides… (hình 3.9)

3.3.3 Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ bám đáy

Nhóm sinh thái Diatomeae đới bờ bám đáy là nhóm các hóa thạch Diatomeae

có kiểu sống bám đáy trong môi trường nước lợ, duyên hải và biển ven bờ (Trương Ngọc An, 1993; Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015)., nơi độ muối thay đổi thường dao động từ 2‰ cho đến nhỏ hơn 30‰ (A J M Palmer, W H Abbott, 1986, W R Gehrels, 2007) Nhóm sinh thái này có 13 loài thuộc 6 giống chủ yếu thuộc phụ lớp Diatomeae lông chim (bảng 3.1) với kiểu sống bám đáy (bảng 3.2) Nhóm sinh thái này bao gồm các loài như Achnanthes brevipes, Diploneis smithii, Diploneis splendida, Nitzschia panduriformis, Nitzschia cocconeiformis, Navicula glacialis, Trachyneis debyi, Trachyneis aspera…

1 2 3

Hình 3.9 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae đới bờ trôi nổi

1 Campylodiscus undulatus, 2 Campylodiscus daemelianus, 3 Campylodiscus echeneis,

4 Coscinodiscus lacustris, 5, 6 Paralia sulcata, 7 Cyclotella striata, 8 Cyclotella stylorum, 9 Actinocyclus ehrenbergii Ảnh 2, 7, 8, 5, 6 thuộc mẫu HP2.42-2.44; ảnh 1, 3, 9

thuộc mẫu HP2.20-2.22

1 2 3 4

Hình 3.10 Một số hóa thạch nhóm Diatomeae đới bờ bám đáy

1, 2 Caloneis formosa; 3, 4 Diplonies smithii; 5 Nitzschia cocconeiformis; 6 Navicula glacialis; 7 Navicula sp.; 8 Diploneis splendida Ảnh 1 thuộc mẫu DP3.24-3.26; ảnh 2,6 thuộc mẫu HP 1.00-1.02; ảnh 3, 4, 5 thuộc mẫu HP 3.70-3.72; ảnh 8 thuộc mẫu DP 12.89- 12.91

3.3.4 Nhóm sinh thái Diatomeae nước ngọt

Nhóm sinh thái Diatomeae nước ngọt là nhóm hóa thạch Diatomeae sống trong môi trường nước ngọt, kiểu sống bám đáy, hoặc sống trôi nổi trong các thủy vực nước ngọt: ao, hồ, sông, suối …, nơi có độ muối nhỏ hơn 2‰ (A J M Palmer,

W H Abbott, 1986; W R Gehrels, 2007) Nhóm sinh thái này chiếm tỉ lệ phần trăm thấp nhất về thành phần loài chiếm hơn 11% trong tổng số loài tìm được ở vùng nghiên cứu với 7 loài của 5 giống thuộc phụ lớp Diatomeae lông chim (bảng 3.1) Sự có mặt của những loài thuộc nhóm sinh thái này phản ánh môi trường thành tạo trầm tích chứa Diatomeae có liên quan đến lục địa, hoặc liên quan đến hoạt

động của sông ở vùng nghiên cứu Trong nhóm bao gồm các loài: Cymbella sp., Caloneis formosa, Eunotia pectinalis, Eunotia sp., Synedra sp., Eunotia clevei

Hình 3.11 Một số hình ảnh Diatomeae nước ngọt

1 Gomphonema sp., 2 Eunotia pectinalis, 3 Eunotia sp., 4 Eunotia clevei; 5 Navicula gastrum Ảnh 1 thuộc mẫu HP 2.42-2.44; ảnh 2, 3,4 thuộc mẫu HP 1.80-1.82

Bảng 3.2 Thành phần phân loại Diatomeae trong môi trường trầm tích Holocen khu vực ven biển Hải Phòng - Thái Bình