Mục tiêu của luận án là làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất và tướng trầm tích của các thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận. Phân chia được các phức tập (sequence) và các miền hệ thống dựa trên chu kỳ trầm tích và cộng sinh các nhóm tướng theo không gian và theo thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN VĂN TUẤN
ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP CÁC THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN
KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN
Chuyên ngành: Địa chất học
Mã số: 9440201.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Hà Nội - 2019
Trang 2Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Nghi
Vào hồi giờ ngày tháng năm 20
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Trang 3DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1 Nguyễn Xuân Khiển, Lê Đức Thọ, Nguyễn Văn Tuấn, 2015 Vùng cát
đỏ ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận: một công viên địa chất tiềm năng Tạp chí Địa chất và Khoáng sản, tập 11 (2015) 241-247
2 Dương Thị Thanh Xuyến, Trần Nghi, Nguyễn Đình Thái, Nguyễn Văn Tuấn, 2017 Cơ sở khoa học định hướng quy hoạch tổng thể phát triển
bền vững đới bờ tỉnh Bình Thuận Tạp chí Môi Trường, chuyên đề II (2017), tr 68-71
3 Duong Thi Thanh Xuyen, Nguyen Van Tuan, Tran Nghi, Nguyen Dinh
Thai, Nguyen Thi Tuyen Formation process of coastal ecoregions in relation to quaternary geological activities in Binh Thuan province Tạp chí khoa học và công nghệ biển 3(T.17)/2017, tr.333-341
4 Dương Thị Thanh Xuyến, Trần Nghi, Nguyễn Đình Thái, Đỗ Thị Ngọc
Thúy, Nguyễn Văn Tuấn, 2017 Những mâu thuẫn và xung đột trong
quá trình khai thác tài nguyên du lịch và sa khoáng titan khu vực đới bờ tỉnh Bình Thuận Tạp chí Môi Trường, chuyên đề III (2017), tr 74-78
5 Nguyễn Văn Tuấn, Trần Nghi, Trần Tân Văn, Nguyễn Xuân Khiển,
Nguyễn Thị Tuyến, Trần Thị Thanh Nhàn, 2018 Đặc điểm trầm tích, nguồn gốc và điều kiện cổ địa lý thành tạo các thể trầm tích cát Đệ tứ khu vực đới bờ tỉnh Bình Thuận Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các Khoa học Trái đất và Môi trường, tập 34, số 3 (2018), tr 55-70
6 Nguyen Van Tuan, Tran Nghi, Tran Tan Van, 2019 Địa tầng phân tập
các thành tạo cát đệ tứ ven biển Nam Trung Bộ và ý nghĩa địa tầng Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các Khoa học Trái đất và Môi trường, tập 35,
số 2 (2019), tr 74-90
Trang 4MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận có các thành tạo cát và cồn cát ven biển phân bố với diện tích lớn nhất cả nước Khu vực này chứa đựng những tiềm năng tài nguyên rất có giá trị cả về kinh tế, khoáng sản sa khoáng (titan, zicon, cát thủy tinh ), tiềm năng du lịch (Suối Tiên, cồn cát
đỏ, Bàu Trắng ) và khoa học
Các thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
đã được các nhà địa chất trong và ngoài nước đầu tư nghiên cứu từ những năm trước 1975 cho đến nay, nhằm phục vụ cho những mục đích khác nhau: công trình đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỉ lệ 1:200.000, tỉ lệ 1:50.000, một số công trình nghiên cứu chuyên đề và các dự án đánh giá tiềm năng sa khoáng trong cát
Tuy nhiên những vấn phân chia địa tầng, nguồn gốc, điều kiện thành tạo, cơ chế tạo màu sắc thứ sinh của các thành tạo cát vẫn chưa được làm sáng tỏ và thống nhất giữa các tác giả Đặc biệt nghiên cứu địa tầng phân tập sẽ là cơ sở khoa học cho việc chỉnh sửa bổ sung để chính xác hóa lại thang địa tầng hiện nay đang sử dụng
Từ những lý do nêu trên nghiên cứu sinh đã chọn đề tài luận án là
“Đặc điểm tướng trầm tích và địa tầng phân tập các thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận”
2 Mục tiêu của luận án
- Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất và tướng trầm tích của các thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
- Phân chia được các phức tập (sequence) và các miền hệ thống dựa trên chu kỳ trầm tích và cộng sinh các nhóm tướng theo không gian và theo thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo
3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích cát Đệ Tứ
- Phạm vi nghiên cứu: khu vực ven biển tỉnh Ninh Thuận và tỉnh Bình Thuận
Trang 54 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất, tướng trầm tích và cơ
chế thành tạo các trầm tích cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
- Nghiên cứu đánh giá mối quan hệ giữa tướng trầm tích và các miền
hệ thống (LST, TST, HST) của cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
- Phân chia các đơn vị địa tầng phân tập trầm tích cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
5 Cơ sở tài liệu
- Số liệu do NCS thực hiện:
+ Số liệu thực địa do nghiên cứu sinh thu thập qua 5 đợt thực địa trên toàn bộ khu vực nghiên cứu
+ Kết quả phân tích 300 mẫu độ hạt
+ Kết quả phân tích 300 mẫu lát mỏng thạch học bở rời
+ Kết quả phân tích 60 mẫu phân tích rơnghen định lượng
+ Kết quả phân tích 60 mẫu phân tích hóa silicat
+Kết quả xử lý phân chia các vết lộ, lỗ khoan theo các tướng trầm tích, chu kỳ trầm tích
- Tài liệu đã công bố trong và ngoài nước:
+ Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản các tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000 bao trùm toàn bộ khu vực nghiên cứu
+ Các công bố trong và ngoài nước trên các tạp chí
+ Các đề tài, đề án đã được công bố
6 Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1
Trầm tích cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận gồm 4 nhóm tướng:
Nhóm tướng cát sạn grauvac-litic aluvi (ar)
Nhóm tướng cát arko-litic vũng vịnh ven bờ (m)
Nhóm tướng cát thạch anh đê cát ven bờ (m)
Nhóm tướng cát biển-gió (mv) gồm 2 nhóm tướng
+ Nhóm tướng cát thạch anh biển-gió (mv)
+ Nhóm tướng cát thạch anh-litic biển-gió (mv)
Trang 6Luận điểm 2
- Trầm tích cát ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận có 5 chu kỳ tương ứng với 5 phức tập, bao gồm: Pleistocen sớm (Q1
1); Pleistocen giữa, phần sớm (Q1
2a); Pleistocen giữa, phần muộn (Q1
2b); Pleistocen muộn, phần sớm (Q1
7 Những điểm mới của luận án
- Đã xác định được tính đa dạng về màu sắc của cát Đệ Tứ khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận ứng với các tướng trầm tích:
+ Màu trắng, trắng xám là màu nguyên sinh thuộc nhóm tướng cát đê cát ven bờ và nhóm tướng cát vũng vịnh ven bờ
+ Màu trắng-vàng-đỏ loang lổ thứ sinh thuộc nhóm tướng cát đê cát ven bờ do phong hóa theo phương thức thấm đọng dang dở của nước ngầm hoạt động có chu kỳ luân phiên giữa mùa mưa và mùa khô
+ Màu đỏ rượu vang đồng nhất đặc trương cho nhóm tướng cát gió bị phong hóa thấm đọng triệt để
- Lần đầu tiên xây dựng cột địa tầng phân tập cho các thành tạo cát
Đệ Tứ khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận được cấu thành từ 5 chu
- Đã xây dựng được khung địa tầng phân tập của các thành tạo cát Nam Trung Bộ với 5 phức tập liên quan với 5 chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu
Trang 7Ý nghĩa thực tiễn:
- Hàm lượng phân bố các sa khoáng ilmenit thay đổi theo tướng trầm tích và các miền hệ thống Kết quả nghiên cứu cho thấy một quy luật là hàm lượng tăng cao trong các tướng đê cát ven bờ Vì vậy tướng đê cát ven
bờ là đối tượng tập trung nghiên cứu chi tiết và đánh giá triển vọng sa khoáng
- Kết quả phân chia các phức tập có thể được sử dụng như các hệ tầng trong việc thành lập bản đồ địa chất Đệ Tứtỷ lệ 1:50.000 khu vực các cồn cát ven biển nam Trung Bộ
9 Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu Chương 2: Phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài
liệu
Chương 3: Đặc điểm tướng trầm tích và điều kiện thành tạo cát Đệ
Tứ khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận
Chương 4: Địa tầng phân tập các thành tạo cát Đệ Tứ khu vực ven
biển Ninh Thuận - Bình Thuận
NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH
SỬ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu là vùng ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận có
vị trí tọa độ từ 10034’ đến 11050’ vĩ độ Bắc và từ 107028’ đến 109015’ kinh
độ Đông
Địa hình vùng nghiên cứu là vùng đồng bằng ven biển có bề mặt nghiêng thoải dần ra biển với độ cao tuyệt đối từ vài mét đến gần hai trăm mét, phía tây và là các dãy núi cao của dãy Trường Sơn có độ cao từ 500 m đến 1.000 m, phía đông là đới bờ biển hiện tại với dạng địa hình đồi thấp phân bố rải rác ven bờ có độ cao 100300 m
Trong vùng nghiên cứu có các sông điển hình như: sông Kinh Dinh (Ninh Thuận), sông Luỹ, sông Cái, sông Dinh (Bình Thuận) Các sông trong khu vực thường ngắn và dốc lưu lượng nước lớn vào mùa mưa, mùa khô sông ít nước dòng chảy thấp
Trang 8Thực vật kém phát triển, chủ yếu là các cây bụi
Khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận là nơi có nắng nóng nhiều nhất
cả nước, có nền nhiệt độ cao quanh năm, lượng mưa thấp, lượng bốc hơi cao
1.2 Đặc điểm địa chất vùng
Các thành tạo trầm tích trước Đệ Tứ bao gồm: hệ tầng Trà Mỹ (J2
a-bjtm), hệ tầng Sông Phan (J2j-bt(?)sp), hệ tầng Đèo Bảo Lộc (J3đbl), hệ tầng
Nha Trang (K2nt), hệ tầng Liên Hương (N2lh), sét kết Tiến Thành (N2(?)tt),
phun trào bazan (N2-Q1)
Các thành tạo Đệ Tứ: hệ tầng Tuy Phong(aQ1
Các thành tạo xâm nhập gồm: phức hệ Định Quán (J3-K1đq); phức hệ
Đèo Cả (K2đc); Phức hệ Phan Rang(K2-Ppr)
1.3 Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận
Giai đoạn trước năm 1975
Trước năm 1975 việc nghiên cứu địa chất Đệ Tứ của vùng Ninh Thuận - Bình Thuận chủ yếu của các nhà địa chất Pháp Mức độ nghiên cứu còn rất sơ sài và rời rạc
Giai đoạn sau năm 1975
- Các công trình đo vẽ bản đồ ở các tỷ lệ khác nhau:
Các công trình đo vẽ, thành lập bản đồ địa chất ở các tỷ lệ 1:1.000.000, 1:500.000, 1:200.000 của Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao (1982), Nguyễn Đức Thắng (1989), Hồ Trọng Tý (1990);
Công trình đo vẽ bản đồ địa chất Đệ Tứ tỷ lệ 1:500.000 toàn quốc của Đỗ Tuyết và Nguyễn Đức Tâm (1994);
Công trình thành lập bản đồ vỏ phong hóa và trầm tích Đệ Tứ tỷ lệ 1:1.000.000 toàn quốc của Ngô Quang Toàn (2000);
Công trình thành lập các bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 của các tác giả Hoàng Phương (1998), Nguyễn Văn Cường (2001)
- Nghiên cứu chuyên đề trầm tích:
Nghiên cứu nguồn gốc, cơ chế thành tạo và tuổi cát đỏ Phan Thiết do Colin V.Murray-Wallace, Trần Nghi, Brian John và nnk thực hiện (2002)
Trang 9- Các công trình điều tra, thăm dò khoáng sản:
Điều tra khoáng sản sa khoáng đã được nghiên cứu tương đối chi tiết
và đã có rất nhiều công trình thăm dò được tiến hành của nhiều tác giả: Nguyễn Kim Hoàn (1985), Nguyễn Biểu (1994), Trần Văn Thảo và nnk (2008), Nguyễn Thanh Tùng (2014)
Các kết quả đo vẽ bản đồ và nghiên cứu trầm tích nói trên đã có những đóng góp quan trọng về phân chia địa tầng, dự đoán tuổi thành tạo trầm tích của hệ tầng tương đối chính xác mặc dù chưa có số liệu phân tích tuổi tuyệt đối Đã có giải thích màu đỏ của cát và nguồn gốc vật liệu cát là
từ biển đưa vào Các kết quả điều tra, đánh giá tiềm năng khoáng sản cho thấy các trầm tích cát Đệ Tứ ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận có chứa lượng lớn sa khoáng titan, zicon và đã phần nào cho thấy quy luận phân bố của chúng trong không gian
Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu nói trên chưa nghiên cứu chi tiết thành phần vật chất, tướng trầm tích và địa tầng phân tập trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo
Vì vậy chưa chứng minh được nguồn gốc của cát và màu sắc đa dạng của cát trong nhiều thành tạo cát có tuổi khác nhau
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU VÀ CƠ SỞ TÀI LIỆU 2.1 Phương pháp luận
2.1.1.Tiếp cận hệ thống
Khi nghiên cứu một đơn vị tướng trầm tích không thể xem xét một cách độc lập mà phải đặt chúng trong mối quan hệ với các đơn vị tướng lân cận theo không gian và theo thời gian Do đó trong quá trình nghiên cứu các thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận phải gắn chúng với các thành tạo lagoon, các đồng bằng ven biển và các thành tạo trầm tích trên thềm lục địa khu vực Nam Trung Bộ
2.1.2 Tiếp cận nhân quả
Trong nghiên cứu trầm tích cát ven biển chúng ta cần xem xét mối quan hệ của các thành tạo cát với sự dao động mực nước biển và chuyển động kiến tạo (hình 1) Sự thay đổi mực nước biển (MNĐ) và chuyển động kiến tạo (CĐKT) là nguyên nhân, còn trầm tích là kết quả
Trang 10Hình 1 Mối quan hệ nhân quả giữa trầm tích vớí sự thay đổi MNB và chuyển động kiến tạo
(Trần Nghi, 2002)
2.1.3 Tiếp cận tiến hóa
Tiến hóa trầm tích được thể hiện bởi sự lặp lại các tổ hợp theo chu
kỳ, song chu kỳ sau có trình độ cao hơn chu kỳ trước Tiêu chí để chứng minh sự tiến hóa trầm tích theo chu kỳ là thành phần khoáng vật biến thiên
từ đa khoáng đến đơn khoáng, bề dày chu kỳ giảm dần, tướng trầm tích ngày càng đa dạng
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Nhóm phương pháp phân tích thành phần vật chất và xử lý số liệu:
- Phương pháp phân tíchđộ hạt bằng rây và pipet theo thangΦ:
Φ=-log2d; trong đó d là kích thước hạt (mm)
- Phương pháp xác địnhhệ số mài tròn (Trần Nghi,2002):
Ro=1- 0,1xN;
- Phương pháp phân tích thạch học, khoáng vật bằng lát mỏng thạch học bở rời;
- Phân tích hoá silicat toàn phần, rơnghen và nhiệt vi sai
2.2.2 Phương pháp phân tích tướng trầm tích dựa trên các tham số trầm tích định lượng: Md,So,Ro,Q,
2.2.3 Phương pháp phân tích địa tầng phân tập theo mô hình Trần Nghi (2012)
Hình 2 Các đường cong thay đổi mực nước biển và các miền hệ thống trong địa tầng phân
tập (Trần Nghi, 2012)
Trang 11CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN -
BÌNH THUẬN 3.1 Đặc điểm thành phần vật chất của cát Đệ Tứ ven biển Ninh Thuận
Thành phần hạt vụn chiếm từ 80÷85%: thạch anh 5060%; fenspat
1520% gồm cả plagioclas, fenspat kali; mảnh đá 2035% gồm mảnh đá ryolit, andesit, quarzit, granit, đá phiến sét (hình 3a, 3b)
Cát có độ mài tròn và độ chọn lọc kém (Ro= 0,3÷0,5; So = 1,8÷2,5)
Hình 3a: Biểu đồ phân loại cát sạn
grauvac-litic khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình
Thuận
Hình 3b: Mảnh đá và mảnh fenspat trong cát sạn grauvac-litic, tướng cát aluvi Khu
Cát có độ chọn lọc trung bình, độ mài tròn từ trung bình đến tốt (Ro=0,4÷0,6; So=1,5÷1,8)
Trang 12a b
Hình 4a: Biểu đồ phân loại cát sạn
arko-litickhu vực ven biển Ninh Thuận - Bình
Cát thạch anh-litic phân bố tương đối rộng trong khu vực nghiên cứu
và điển hình cho các thành tạo cát biển-gió
Thành phần hạt vụn chiếm 87÷92%: thạch anh 80÷87%, thường có oxit sắt bao quanh; fenspat 5÷10%; mảnh đá 10÷15% chủ yếu là mảnh đá quarzit, đá phiến giàu thạch anh; khoáng vật nặng ít÷2% Thuộc nhóm cát ít khoáng (hình 5a, 5b)
Cát có độ mài tròn và chọn lọc tương đối tốt đến tốt (Ro=0,5÷0,7;
So=1,3÷1,6)
Hình 5a: Biểu đồ phân loại cát thạch
anh-litic khu vực ven biển Ninh Thuận
- Bình Thuận
Hình 5b: Cát thạch anh-litic (N+), So=1,3; Ro=0,6; Q = 82%, tướng cát biển-gió Khu vực Sân bay Phan Thiết
Trang 133.1.3 Cát thạch anh
Cát thạch anh phân bố rất phổ biến trong khu vực nghiên cứu, điển hình là khu vực Tiến Thành, Hòn Rơm, Mũi Né, Suối Tiên, Sân bay Phan Thiết
Thành phần cấp hạt: cát 93÷100%, bột-sét 0÷7%, Md = 0,25÷ 1,2mm thuộc loại cát hạt trung đến thô
Thành phần hạt vụn: thạch anh 90÷98%; fenspat 1÷4%; mảnh đá 2÷5% chủ yếu là mảnh đá quarzit, đá phiến giàu thạch anh Thuộc nhóm cát đơn khoáng (hình 6a, 6b)
Cát có độ mài tròn và chọn lọc tốt đến rất tốt (Ro=0,6÷0,9;
So=1,2÷1,5)
Hình 6a Biểu đồ phân loại thạch anh
khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình
Thuận
Hình 6b: Cát thạch anh, (N+), So= 1,2; Ro= 0,85; Q = 96%, tướng cát đê cát ven bờ Khu vực Suối Tiên, Mũi Né