0
Đặc điểm và lịch sử phát triển các
thành tạo trầm tích đệ tứ đới biển
nông vùng Bắc Trung Bộ Việt Nam /
La Thế Phúc
Người hướng dẫn khoa học:
TSKH. Nguyễn Biểu
GS.TS.Trần Nghi
Phản biện 1:
PGS.TS. Phạm Huy Tiến
Phản biện 2:
PGS.TSKH. Đặng Văn Bát
Phản biện 3:
TSKH. Phan Trung Điền
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà
nước họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc
gia Hà Nội vào hồi 9 giờ 00 ngày 12 tháng 9 năm 2002.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc Gia Việt Nam.
1
- Thư viện Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.
2
GIỚI THIỆU CHUNG LUẬN ÁN
I- Tính cấp thiết của đề tài:
Trầm tích Đệ tứ biển nông ven bờ Bắc Trung Bộ (BTB) có chiều
dày thay đổi từ 0 - 200m, phân bố ở hai đới cấu trúc Kainozoi: đơn
nghiêng Thanh - Nghệ - Tĩnh và phụ bồn Bình - Trị - Thiên. Thành
phần vật chất, qui luật phân bố, lịch sử phát triển địa chất, địa tầng
Đệ tứ và khoáng sản có liên quan với chúng còn nhiều vấn đề chưa
sáng tỏ. Vùng biển nghiên cứu thuộc vùng nội thuỷ nên có ý nghĩa
đặc biệt quan trọng về kinh tế và quốc phòng. Dọc đới duyên hải từ
Nga Sơn đến Đèo Hải Vân có nhiều điểm dân cư, du lịch hấp dẫn.
Tại đây đã và đang xảy ra các tai biến địa chất (sạt lở, bồi tụ...) và ô
nhiễm môi trường. Hầu như các hoạt động của con người và tác động
của thiên nhiên đều xảy ra trong tầng trầm tích Đệ tứ. Hiện nay và
trong tương lai sẽ có nhiều dự án đầu tư phát triển kinh tế biển ở khu
vực. Cho nên các nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực địa chất là
cần thiết, nhằm đáp ứng nhu cầu qui hoạch tổng thể, khai thác nguồn
lợi thiên nhiên biển một cách hợp lí, phục vụ công cuộc xây dựng và
phát triển bền vững kinh tế và quản lí tổng hợp đới duyên hải BTB.
Vì vậy NCS đã chọn đề tài nghiên cứu của luận án là: “Đặc điểm và
lịch sử phát triển các thành tạo trầm tích Đệ tứ đới biển nông vùng
Bắc Trung Bộ”.
II- Mục tiêu và nhiệm vụ:
1- Mục tiêu:
- Làm sáng tỏ đặc điểm địa tầng, thành phần vật chất và qui luật
phân bố trầm tích Đệ tứ theo không gian và thời gian.
- Làm sáng tỏ quá trình thành tạo và phát triển trầm tích trong
giai đoạn Đệ tứ đới biển ven bờ vùng nghiên cứu.
- Làm sáng tỏ điều kiện thành tạo, đặc điểm phân bố của sa
3
khoáng trong trầm tích Đệ tứ biển nông BTB.
2- Nhiệm vụ:
- Nghiên cứu cấu trúc lớp phủ Đệ tứ theo các tài liệu địa chấn và
khoan.
- Xác định thành phần vật chất, đặc điểm môi trường thành tạo
trầm tích Đệ tứ.
- Nghiên cứu đặc điểm phân bố, lịch sử tiến hoá các thành tạo
trầm tích Đệ tứ.
- Nghiên cứu điều kiện thành tạo và đặc điểm phân bố sa khoáng
liên quan tới trầm tích Đệ tứ biển nông ven bờ BTB.
III- Những luận điểm bảo vệ:
- Luận điểm 1: Trầm tích tầng mặt biển nông BTB bao gồm hai
thực thể trầm tích phát triển kế thừa nhau: trầm tích Pleistocen muộn
phân bố ở độ sâu > 20m nước, có thành phần chủ yếu là bột sét bị
phong hoá loang lổ; trầm tích Holocen phân bố thành hai đới ở độ
sâu 30 - 20m và 20 - 0m, có đặc điểm phân dị khác nhau.
- Luận điểm 2: Trầm tích Đệ tứ biển nông ven bờ BTB phát
triển qua 6 giai đoạn tương ứng với 6 chu kì trầm tích. Khởi đầu của
mỗi giai đoạn là trầm tích hạt thô (cuội sạn aluvi, proluvi, bãi triều);
sau đó là trầm tích hạt mịn hơn (cát bột sét biển nông); kết thúc là
trầm tích hạt mịn (sét, bột sét biển và châu thổ) và thường bị laterit
hoá khi biển lùi ra xa.
IV- Những điểm mới của luận án:
- Lần đầu tiên áp dụng phương pháp địa chấn địa tầng trong
nghiên cứu trầm tích Đệ tứ đáy biển BTB, đã xác lập và phân chia
mặt cắt trầm tích Đệ tứ đáy biển thành 6 tầng tương ứng với các phân
vị địa tầng chính là QI , QII
1, QII
2, QIII
1, QIII
2 và QIV.
- Bước đầu phân chia (chi tiết) hoạt động phun trào bazan Đệ tứ
4
đáy biển Vĩnh Linh - Cồn Cỏ trên cơ sở tài liệu địa chấn.
- Xác lập bức tranh tiến hoá trầm tích Đệ tứ trong mối liên quan
với dao động mực nước biển và luận giải nguồn cung cấp vật liệu
trầm tích biển nông BTB.
- Xác lập được đặc điểm phân bố sa khoáng phục vụ công tác
tìm kiếm đánh giá khoáng sản đáy biển nông BTB.
V- Cơ sở tài liệu:
Tài liệu phục vụ cho luận án gồm:
- Tài liệu của chính bản thân tác giả trực tiếp thu thập, khảo sát
trên biển và dọc đới ven biển vùng nghiên cứu trong các năm 1993,
1994 và 2001 từ Nga Sơn đến Đèo Hải Vân (Thừa Thiên - Huế)
thuộc đề án: “Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn đới biển
nông ven bờ Việt Nam tỷ lệ 1/500.000” và đề tài “Tìm kiếm sa
khoáng quặng thiếc biển nông BTB” hợp tác với công ty TIMAH
(Indonesia) do Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển chủ trì. Tác giả
đã phân tích khoảng 3.000 kilômét tuyến địa chấn nông độ phân dải
cao và thu thập 1.500 kilômét tuyến địa chấn sâu; xử lí kết quả 3.650
mẫu phân tích trọng sa để lập bản đồ vành trọng sa; tham khảo - xử lí
- tổng hợp các loại mẫu phân tích gồm: 3.400 mẫu độ hạt, 500 mẫu
thạch học bở rời, 1.390 mẫu vi cổ sinh, 160 mẫu rơngen, 160 mẫu
nhiệt, 27 mẫu rơngen định lượng, 350 mẫu hoá silicat, 400 mẫu pH,
400 mẫu Eh, 400 mẫu ion trao đổi, 350 mẫu Fe2+, Fe3+, S trong pyrit
và siderit, 250 mẫu phân tích vật chất hữu cơ và 10 mẫu C14.
- Tài liệu do tác giả thu thập - tổng hợp trong quá trình tham gia
đề tài cấp Nhà nước KHCN 06 - 11- 02: “Thành lập bản đồ địa chất
Pliocen - Đệ tứ thềm lục địa Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000” và KHCN
06 - 11 - 03: “Thành lập bản đồ tướng đá cổ địa lí thềm lục địa Việt
Nam tỷ lệ 1/1.000.000”.
5
- Tham khảo sử dụng kết quả các tờ bản đồ địa chất ven biển tỷ
lệ 1/500.000, 1/200.000 và 1/50.000 của các tác giả: Trần Đức Lương
Đặng Trần Quân, Trần Tính, Nguyễn Quang Trung, Nguyễn Xuân
Dương, Nguyễn Văn Trang, Vũ Mạnh Điển, Phạm Huy Thông v.v ...
- Sử dụng thiết đồ 24 lỗ khoan ven biển và bãi triều, 30 lỗ khoan
biển nông, các lỗ khoan dầu khí đáy biển khu vực BTB và kế cận.
- Tham khảo các công trình nghiên cứu chuyên đề về địa chất -
địa mạo, địa vật lí, trầm tích... đới ven biển, đáy biển vùng nghiên
cứu và Vịnh Bắc Bộ (gồm các luận án tiến sĩ, các bài báo khoa
học...).
VI- Ý nghĩa của luận án:
- Đóng góp cho công tác nghiên cứu trầm tích Đệ tứ, phân chia
địa tầng Đệ tứ và bảo vệ môi trường đới duyên hải vùng biển BTB.
- Xác định tiền đề, dấu hiệu và đặc điểm sa khoáng đáy biển
nông BTB phục vụ công tác tìm kiếm đánh giá khoáng sản.
- Góp phần xây dựng các tiền đề về trầm tích để nghiên cứu các
vấn đề: xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông - cảng, xây dựng các công
trình trên biển..., phục vụ các dự án phát triển kinh tế trong khu vực.
VII- Cấu trúc luận án:
Luận án gồm 5 chương với 160 trang đánh máy, kèm theo 66
hình vẽ, 38 ảnh và 15 biểu bảng minh hoạ.
Bố cục luận án:
Mở đầu.
Chương 1: Lịch sử nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu.
Chương 2: Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu và kế cận.
Chương 3: Đặc điểm các thành tạo trầm tích Đệ tứ biển
nôngBTB.
Chương 4: Lịch sử phát triển trầm tích Đệ tứ biển nông BTB.
6
Chương 5: Đặc điểm sa khoáng biển nông BTB.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả luôn luôn nhận được sự
chỉ bảo tận tình của hai thầy giáo hướng dẫn: TSKH. Nguyễn Biểu và
GS.TS. Trần Nghi. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các
thầy giáo hướng dẫn đã góp phần vô cùng quan trọng cho sự thành
công của luận án. Đồng thời, tác giả còn nhận được sự giúp đỡ, tạo
điều kiện của ban Giám đốc Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển,
Phòng Đào tạo sau đại học trường ĐHKHTN; sự giúp đỡ, đóng góp
những ý kiến quí báu của các thầy cô trong và ngoài Khoa Địa chất
và của các bạn đồng nghiệp. Nhân đây tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn
chân thành đối với những sự giúp đỡ quí báu đó.
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1
LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1- Lịch sử nghiên cứu:
1.1.1- Các công trình nghiên cứu địa chất Đệ tứ ven biển BTB:
Trước năm 1975, việc nghiên cứu địa chất Đệ tứ được tiến hành
bởi các nhà địa chất người Pháp: E. Patte (1924), A. LaCroix (1932,
1933, 1934), E. Saurin (1935, 1937)... . Các thành tạo Đệ tứ mới chỉ
được phân biệt 2 loại aluvi cổ và trẻ; thềm biển và tectit; bazan đã
được chia thành 2 nhóm: bazan nghèo olivin (a) và bazan giàu olivin
(b). Bazan ở Vĩnh Linh được xếp vào loại a và có tuổi N2 - Q.
Sau năm 1975, các nghiên cứu về địa chất Đệ tứ được thể hiện
qua các công trình đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau, các
công trình nghiên cứu chuyên đề về địa chất Đệ tứ và sa khoáng ven
7
biển... và hàng loạt các bài báo chuyên khảo về trầm tích, cổ sinh, địa
tầng Đệ tứ vùng BTB. Sau năm 1990, trầm tích Đệ tứ được nghiên
cứu ngày càng chi tiết trong mối liên quan với dao động mực nước
biển.
1.1.2- Các công trình nghiên cứu trầm tích Đệ tứ đáy biển BTB:
Năm 1949, Shepard đã phát hiện các trường cát di tích cổ trên
đáy biển Việt Nam. Năm 1961 - 1963 Emery K.O., NiNo H. đã phát
hiện tính phổ biến của trầm tích di tích ở vùng biển nghiên cứu.
Năm 1959 -1963 Đoàn khảo sát liên hiệp Việt -Trung đã khoanh
định được các trường trầm tích vụn thô, các trường bột sét và các
trường khoáng vật nặng... ở Vịnh Bắc Bộ.
Năm 1985 tài liệu Atlas quốc gia về địa chất thềm lục địa và
Biển Đông (Việt Nam) đã được Nguyễn Giao tổng hợp.
Năm 1993, 1994 thực hiện đề án “Điều tra địa chất và khoáng
sản rắn biển nông ven bờ (độ sâu 0 - 30m nước) Việt Nam, tỷ lệ
1/500.000" do TSKH. Nguyễn Biểu làm chủ nhiệm, đới biển nông
ven bờ BTB đã được khảo sát đo đạc và lấy mẫu hệ thống. Địa tầng
Đệ tứ được phân chia trên cơ sở nghiên cứu thạch địa tầng, cổ sinh
địa tầng, địa chấn địa tầng. Bản đồ trầm tích tầng mặt đã được thành
lập theo phân loại của Cục Địa chất Hoàng gia Anh, gồm 15 trường.
Đây là bản đồ trầm tích tầng mặt đầu tiên được thành lập cho vùng
nghiên cứu, có mức độ tin cậy cao. Tuy vậy, các vấn đề về điều kiện
thành tạo, nguồn gốc trầm tích và lịch sử phát triển trầm tích Đệ tứ
vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Năm 1996 tàu Bogorov -38 khảo sát 8 trạm và năm 1999 tàu
MV Seafdec khảo sát lấy mẫu 4 trạm thuộc đới biển nông BTB.
Ngoài ra còn có các luận án tiến sĩ của các tác giả Vũ Văn Phái,
Nguyễn Thế Tiệp... và các bài báo viết về địa chất, địa mạo, trầm tích
8
thềm lục địa phía bắc có liên quan tới diện tích đới biển nông BTB
của các tác giả trong và ngoài nước.
Tóm lại, qua các tài liệu thu thập và tham khảo được trong vùng
nghiên cứu cho thấy: các vấn đề về trầm tích luận cũng như quá trình
tiến hoá trầm tích Đệ tứ BTB chỉ mới được nghiên cứu bước đầu.
1.2- Các phương pháp nghiên cứu:
1.2.1- Phương pháp luận:
Luận án sử dụng cách phân loại đá trầm tích của Svetxôp M.S.
(1972), cách phân loại nhóm đá trầm tích vụn theo Debeney (1979).
Kỷ Đệ tứ còn được gọi là kỷ băng hà, đóng băng làm cho mực
nước biển hạ xuống, tan băng làm cho mực nước biển dâng cao. Sự
dao động mực nước biển đã chi phối quá trình thành tạo trầm tích
biển trên qui mô lớn. Hoạt động kiến tạo chi phối dao động mực
nước biển và đặc điểm trầm tích trên qui mô nhỏ. Tư tưởng chủ đạo
để nghiên cứu qui mô hình thành và quá trình tiến hoá trầm tích Đệ
tứ Việt Nam là xuất phát từ mối quan hệ nhân - quả, trong đó các quá
trình nội - ngoại sinh là nguyên nhân, trầm tích là kết quả. Quá trình
nội sinh bao gồm các hoạt động magma, kiến tạo... là nguyên nhân
bao trùm. Các quá trình ngoại sinh là nguyên nhân trực tiếp chi phối
mọi đặc điểm trầm tích.
Các nhà địa chất Liên Xô (cũ), Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung
Quốc, Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Philipin... đã đưa ra các thời kì
biển tiến và biển lùi để phân chia địa tầng Đệ tứ trong mối liên quan
với dao động mực nước biển, có so sánh với các thời kì băng hà toàn
cầu. Về mặt vĩ mô, vùng nghiên cứu là một phần của Vịnh Bắc Bộ,
chịu chi phối của dao động mực nước biển toàn cầu (hoạt động của
các chu kì băng hà). Về mặt vi mô, nó chịu ảnh hưởng của khí hậu
nhiệt đới gió mùa, hoạt động của các con sông (sông Mã, sông Cả,
9
sông Gianh, sông Hương...) và hoạt động phân dị tân kiến tạo trong
vùng. Dao động mực nước biển và hoạt động tân kiến tạo là hai
nguyên nhân chủ yếu chi phối bức tranh phân dị trầm tích, tướng
trầm tích. Nếu biển tiến dần thì trầm tích có môi trường thành tạo
chuyển dần từ lục địa sang biển (từ sông ® sông-biển ® biển). Nếu
biển lùi dần thì môi trường trầm tích chuyển dần từ biển sang lục địa
(biển ® biển - sông ® sông). Khi biển lùi ra xa, trầm tích tầng mặt
được phơi ra trên cạn và bị phong hoá laterit do khí hậu nhiệt đới gió
mùa. Khi biển dừng, trầm tích lục sinh có điều kiện phân dị lâu dài,
độ mài tròn - chọn lọc tốt, xuất hiện nhiều tích tụ khoáng vật nặng; tổ
hợp cộng sinh tướng đặc trưng là các đê cát - cồn cát ven biển xen
các bột sét lagoon - vũng vịnh.
1.2.2- Các phương pháp nghiên cứu:
Để giải quyết được các nhiệm vụ đặt ra, tác giả đã sử dụng tổ
hợp các phương pháp nghiên cứu chính sau: phương pháp địa chất,
địa chấn địa tầng, phương pháp nghiên cứu độ hạt, phương pháp
nghiên cứu thành phần khoáng vật, vi sinh vật (bằng kính thạch học,
kính trọng sa, máy phân tích nhiệt, rơngen...), nghiên cứu thành phần
hoá học và chỉ tiêu địa hoá môi trường (bằng các phân tích hoá, ion
trao đổi...), nghiên cứu tuổi trầm tích (bằng các phân tích vi cổ sinh,
so sánh tương tự và C14), nghiên cứu tướng đá - cổ địa lí, tướng đá -
chu kì và phương pháp hiện tại luận.
CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KẾ CẬN
2.1- Các đá cổ trước Đệ tứ khu vực BTB:
2.1.1- Địa tầng:
- Giới Proterozoi: gồm các đá biến chất cổ thuộc hệ tầng Nậm
Cô tuổi Proterozoi muộn - Cambri sớm (PR3- C1 nc) ở Lạch Trường