Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Ảnh hưởng của một số quá trình địa chất môi trường đến môi trường đất khu vực cửa sông Mã, Thanh Hóa

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án có mục đích nhằm xác lập mối liên hệ giữa một số quá trình ĐCMT với những biến động về sử dụng đất VCS Mã, từ đó phân tích rủi ro, thách thức gắn với quy hoạch, phát triển. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Ảnh hưởng của một số quá trình địa chất môi trường đến môi trường đất khu vực cửa sông Mã, Thanh Hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- LƢU ĐỨC DŨNG ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT MÔI TRƢỜNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG ĐẤT KHU VỰC CỬA SÔNG MÃ, THANH HÓA Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62440303 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI, 2017
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Đình Hòe 2. PGS.TS. Trương Mạnh Tiến Phản biện: Phản biện: Phản biện: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ cấp Đại học Quốc gia, họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên vào hồi ........., ngày .... tháng .....năm ......... 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.
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Vùng cửa sông (VCS) Mã nằm trọn trong tỉnh Thanh Hóa, có diện tích rộng khoảng 700 km2. Đây là khu vực cửa sông tương đối đặc biệt, với cấu trúc địa chất phức tạp và lịch sử biến động lâu dài. Các quá trình địa chất nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh đã và đang tác động khá mạnh mẽ đến biến động sử dụng đất trong khu vực, ảnh hưởng tới một lượng lớn cư dân. Chỉ quan sát biểu hiện đơn lẻ biến động môi trường địa chất (MTĐC) khó để hiểu đầy đủ những thay đổi sử dụng đất khu vực. Trên thực tế, biến động trong kỷ Đệ tứ, đặc biệt từ đầu Công nguyên đến nay đã tác động mạnh mẽ tới sử dụng đất VCS Mã. Hiện nay, phần lãnh thổ phía bắc sông Lạch Trường khi không còn được bổ sung phù sa đã dẫn tới bờ biển bị xói lở, đất bị nhiễm mặn, khiến cư dân phải dần dần chuyển dịch sản xuất nông nghiệp từ trồng lúa sang nuôi trồng thuỷ sản. Trong khi đó, phần phía Nam sông Lạch Trường lại tiếp nhận phần lớn phù sa, theo thời gian đang trong quá trình tiếp tục bồi đắp về phía biển. Khi được quy hoạch trở thành trung tâm kinh tế, chính trị lớn nhất của tỉnh Thanh Hóa trong tương lai, VCS Mã đối mặt với những rủi ro và thách thức về thay đổi địa hình, biến đổi về địa chất công trình, khó khăn về cấp thoát nước, phát huy giá trị của cảnh quan thiên nhiên, đất đô thị và văn hóa. Nhìn chung, các đặc điểm MTĐC gắn với sử dụng đất, và các nguy cơ liên quan tới xâm nhập mặn, biến đổi địa hình địa mạo, nước biển dâng do biến đổi khí hậu của VCS Mã chưa được hiểu một cách đầy đủ. Các quá trình địa chất môi trường (ĐCMT) vừa tồn tại riêng rẽ, vừa có mối quan hệ nhân quả và tương tác nhau theo thời gian và không gian. Cho tới nay, dù đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về MTĐC tại VCS Mã, chúng đa phần chỉ tập trung vào một vài đặc điểm địa chất nhất định, hoặc chỉ đánh giá khía cạnh nào đó của sử dụng đất; trong khi mối quan hệ giữa các đặc điểm MĐCT VCS Mã với sử dụng đất chưa được làm rõ. Từ đó dẫn tới yêu cầu cấp thiết về một nghiên cứu nhằm đánh giá một cách đầy đủ hơn ảnh hưởng của các quá trình ĐCMT tới sử dụng đất VCS Mã, Thanh Hóa. 1
Mục tiêu nghiên cứu Luận án có mục đích nhằm xác lập mối liên hệ giữa một số quá trình ĐCMT với những biến động về sử dụng đất VCS Mã, từ đó phân tích rủi ro, thách thức gắn với quy hoạch, phát triển. Các mục tiêu luận án như sau: i. Đánh giá những đặc điểm MTĐC chính và nổi bật của VCS Mã từ các nguồn tư liệu khoa học, lịch sử, bản đồ và khảo sát mới. Từ đó, phân tích và lý giải sự hình thành đồng bằng sông Mã gắn với biến động sử dụng đất. ii. Đánh giá một số nguy cơ tác động tới đặc điểm sử dụng đất hiện tại và trong tương lai từ phân tích các dữ liệu vệ tinh, quan trắc và mô hình hóa. Trên cơ sở đó, thảo luận phương hướng sử dụng hợp lý đất VCS Mã nói chung và quy hoạch thành phố Thanh Hóa nói riêng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Thứ nhất, luận án đã giúp tái hiện một bức tranh về cấu trúc MTĐC phức tạp trong tác động tới biến động sử dụng đất VCS Mã. Thứ hai, luận án đã chỉ ra VCS Mã đang đối diện nhiều nguy cơ về sử dụng đất gắn với ĐCMT, đặc biệt là: biến đổi đường bờ, xâm nhập mặn, nước biển dâng do biến đổi khí hậu, sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước. Ý nghĩa thực tiễn: Những kết quả thu được là cơ sở khoa học giúp cho các nhà quy hoạch hoạch định được các phương án tổ chức lãnh thổ, triển khai các dự án khả thi trong tương lai, từ đó xây dựng các phương án phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại theo định hướng phát triển bền vững VCS Mã. Những đóng góp mới 1. Qua phân tích một số dữ liệu về kiến tạo hiện đại, trầm tích, địa hình địa mạo kết hợp với tư liệu lịch sử, luận án đã củng cố thêm nhận định: VCS Mã có đặc điểm và cấu trúc MTĐC phức tạp. Các yếu tố nội sinh gắn với đứt gãy và chuyển động khối tảng giữ vai trò chủ đạo, tạo nên đặc trưng của VCS hình thành do đứt gãy. 2. Qua tư liệu ĐCMT kết hợp với lịch sử về biến động địa hình, thay đổi dòng chảy, cùng sự phát triển và hoạt động sống của dân cư hai bên lưu vực sông Mã, luận án đã cho thấy: không chỉ có cấu trúc phức tạp, VCS Mã đã có những biến động mạnh mẽ về sử dụng đất dưới tác động của các quá trình ĐCMT trong tiến trình lịch sử. Cụ thể, luận án đã chỉ ra rằng: vai trò chi lưu chính của sông Mã đã chuyển từ cửa Lạch Trường sang cửa Lạch 2
Trào, và quá trình biến đổi xảy ra cùng với sự hợp lưu của sông Chu với sông Mã đi liền với mất nước hoàn toàn trên sông Âu. Vùng đất phía Bắc cửa Lạch Trường đã mất vai trò tiếp nhận chủ yếu nước và phù sa sông Mã để chuyển sang cho vùng đất phía Nam cửa Lạch Trường, khiến vùng này trở nên bị xói lở và nhiễm mặn. Quá trình chuyển đổi vai trò đó bắt đầu từ đầu thế kỷ 13, kết thúc vào đầu thế kỷ 18. 3. Qua các phân tích sử dụng quan trắc hiện đại kết hợp với mô hình số trị, luận án đã chỉ ra: VCS Mã đang chịu rất nhiều rủi ro gắn với các tai biến ĐCMT. Cụ thể, luận án đã mô tả quá trình biến động đường bờ của VCS Mã trong giai đoạn 1989 đến 2015 nhờ ảnh vệ tinh. Luận án cũng phân tích quy mô ảnh hưởng của hiện tượng xâm nhập mặn lên các lưu vực dọc sông Mã trong giai đoạn 1990 đến 2012 nhờ các quan trắc độ mặn. Từ kết quả mô hình hải dương-khí hậu, luận án đã thử tính toán quy mô và tác động của nguy cơ ngập lụt do nước biển dâng giai đoạn từ 2010 đến 2099 theo các kịch bản biến đổi khí hậu. 4. Qua việc phân tích đặc điểm MTĐC VCS Mã và quy hoạch phát triển thành phố Thanh Hóa 2025 và tầm nhìn 2035, luận án đã chỉ ra các thách thức về địa hình, cảnh quan và môi trường trong sử dụng đất VCS Mã dưới góc độ ĐCMT; đồng thời thảo luận phương hướng sử dụng hợp lý. CHƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN-XÃ HỘI VÀ TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÙNG CỬA SÔNG MÃ 1.1. Khái quát đặc điểm tự nhiên-xã hội VCS Mã 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên VCS Mã có địa hình đa dạng và không đồng nhất, từ đồi núi thấp ở phía tây bắc đến đồng bằng có phù sa cổ xen lẫn phù sa mới bồi đắp kéo dài đến các bãi bồi và cồn cát ven biển hiện nay. Địa hình khu vực thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông. Khu vực ven biển tương đối bằng phẳng với độ cao trung bình từ 3-6 mét; xen lẫn các vùng trũng khó thoát nước. Chế độ nhiệt của VCS Mã mang đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới của tỉnh Thanh Hóa: nhiệt độ trung bình cao và biên độ nhiệt trong một ngày lớn. Nơi đây chịu ảnh hưởng của hai loại gió chính là gió mùa đông bắc và gió phơn tây nam. Lượng mưa khu vực tương đối cao, nhưng biến 3
động phức tạp không theo chu kỳ cả về không gian và thời gian. Hệ thống thủy văn chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ dòng chảy sông Mã và dòng triều từ các cửa biển. Độ mặn ảnh hưởng lớn do nước biển xâm nhập theo đường bờ biển tương đối dài và qua ba cửa sông. Nguồn nước mặt ở khu vực VCS Mã dồi dào, với lưu lượng đổ ra biển 16,1 tỷ m3. Hệ thống thủy văn sông Mã phát triển đi liền với các hệ thống sông nhánh, bao gồm cả hệ thống sông đào và kênh tưới tiêu nhân tạo hình thành từ thời nhà Tiền Lê. 1.1.2. Đặc điểm xã hội VCS Mã là khu vực đông dân của tỉnh Thanh Hóa. Các huyện thuộc VCS Mã tỉnh Thanh Hóa có tổng diện tích tự nhiên chỉ chiếm 6% diện tích toàn tỉnh; nhưng là nơi cư trú của xấp xỉ 30% dân số toàn tỉnh. Mật độ dân cư rất cao, trong khoảng 1.099 - 3.242 người/km2, trung bình đạt 1.804 người/km2. Dân cư phân bố ở ven biển và cửa sông, thuận lợi với các hoạt động: canh tác nông nghiệp và đánh bắt, nuôi trồng thủy sản, du lịch, dịch vụ cảng và công nghiệp. Riêng nuôi trồng thủy sản, sản lượng VCS Mã chiếm trên 3/5 của cả tỉnh. Giá trị sản xuất công nghiệp đạt chừng 76 ngàn tỷ đồng năm 2015 và liên tục tăng. Tựu chung lại, có thể thấy VCS Mã là một khu vực tập trung đông dân cư, nơi diễn ra nhiều kinh tế sôi động. Trong khi đó, điều kiện tự nhiên VCS Mã tương đối phức tạp, và có tác động rõ rệt đến sự phát triển kinh tế- xã hội khu vực. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên tới môi trường đất và nước VCS Mã là một chủ đề nghiên cứu tương đối khó khăn, đòi hỏi một cách tiếp cận đa chiều, tổng hợp. 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu về ĐCMT gắn với sử dụng đất VCS Mã 1.2.1. Khái quát nghiên cứu về ảnh hưởng của các quá trình ĐCMT tới sử dụng đất Là một lĩnh vực liên ngành, giao thoa giữa các khoa học trái đất, môi trường và tự nhiên khác, ĐCMT từ lâu đã là một đối tượng nghiên cứu rất được quan tâm ở Việt Nam. Trong giai đoạn trước năm 1975, các nghiên cứu tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào cấu trúc địa chất phục vụ cho mục đích khai thác khoáng sản, được thực hiện bởi các nhà địa chất người Pháp. Giai đoạn 1975-1990, ĐCMT và địa chất tai biến đã dần thu hút được sự 4
quan tâm và trở thành đối tượng nghiên cứu của một số dự án, chương trình và đề tài cấp Nhà nước như 16 đề tài thuộc “Chương trình biển Thuận Hải - Minh Hải", 11 đề tài thuộc “Chương trình biển 48-06 (1981-1985)", 15 đề tài thuộc “Chương trình biển 48B (1986- 1990)". Tuy vậy, các nghiên cứu về ĐCMT trong thời gian này còn khá ít, phần lớn là các tài liệu đơn lẻ, nghiên cứu một số khía cạnh riêng về MTĐC biển. Từ năm 1990 đến nay, các nghiên cứu về ĐCMT phong phú cả về số lượng lẫn chủ đề, một trong những hướng trọng tâm là phân tích đặc điểm MTĐC vùng nước nông ven bờ, chất lượng, tiềm năng, mức ô nhiễm nước, trầm tích cũng như các giải pháp quản lý sử dụng đới duyên hải trên cơ sở ĐCMT. Lĩnh vực ĐCMT gắn với sử dụng đất đã được các học giả trong và ngoài nước nghiên cứu từ khá lâu. Trên thế giới, nhiều công trình đã được thực hiện để nghiên cứu, ứng dụng ĐCMT phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên và phát triển bền vững. Liên quan đến sử dụng đất, các nghiên cứu bắt đầu được phát triển mạnh từ sau những năm 1990; trong đó có thể các nghiên cứu của: Tan và Komoo (1990) cho Kuala Lumpur, Malaysia; Dai và cộng sự (1994) về Tongchuan, tỉnh Shaanxi, Trung Quốc; UNESCO (1998) tại Bandung, Indonesia; Cục Khảo sát Địa chất Anh cho các thành phố: Manchester, Swansea, Glasgow; hay Davies (2016) về các thành phố Cairo, Lagos, Kinshasa ở Châu Phi. Tại Việt Nam, các nghiên cứu trong nước về ĐCMT gắn với sử dụng đất quan tâm nhiều hơn cả đến địa chất đô thị. Có thể kể đến các công trình nghiên cứu về Đà Nẵng - Hội An, Hạ Long (tỉnh Quảng Ninh), Huế, Đông Hà (tỉnh Quảng Trị), Đồng Hới (tỉnh Quảng Bình) (Vương Hồ Bính, 1994, 1995, 1997; Nguyễn Đình Uy, 1995). Các nghiên cứu này và một số nghiên cứu khác ra đời sau tập trung khảo sát đặc điểm địa chất gắn với đô thị (địa tầng, địa mạo, địa động lực, địa chất thủy văn, địa chất công trình, địa vật lý, địa hóa), từ đó cung cấp cho nhà quản lý các tài liệu cơ bản phục vụ cho công tác lập quy hoạch không gian, phát triển hạ tầng, cấp thoát nước, xây dựng, quản lý đô thị. Nhìn chung, các nghiên cứu về ĐCMT gắn với sử dụng đất trong và ngoài nước thường dừng lại ở việc đánh giá một số khía cạnh riêng của sử dụng đất. Ảnh hưởng của tổng hợp các quá trình ĐCMT tới sử dụng đất chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức và đầy đủ. 5
1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về ĐCMT tại VCS Mã Các nghiên cứu ban đầu về VCS Mã trong thời gian này đa phần được thực hiện bởi một số nhà địa chất và địa lý người Pháp. Tuy nhiên, chúng chỉ mô tả định tính về sự hình thành dải đồng bằng duyên hải Bắc Trung Bộ, được xây dựng phục vụ cho việc cai trị của người Pháp; chưa có nhiều thông tin, dữ liệu chính xác về địa chất và môi trường. Trên các tạp chí quốc tế, Nguyễn Hồng Phương (1991) đã chỉ ra VCS Mã là một trong những khu vực có nguy cơ xảy ra động đất cao nhất cả nước, với cường độ M=7.0 trong chu kỳ 123 năm, nhưng nguyên nhân vẫn chưa được giải thích cặn kẽ. Cùng năm đó, Trần Nghi và cộng sự đã cho thấy VCS Mã trước kia đã bị nước biển dâng ngập. Findlay và Trịnh (1997) và Findlay (1997) đã lập luận rằng, đứt gãy sông Mã là một phần của các một hệ thống đứt gãy khu vực có phương tây bắc, theo đó phức nếp lồi Sông Mã không phải là một phần của đới hút chìm thuộc pha tạo núi Indosini mà là sản phầm của quá trình hậu va chạm sau Kreta. Trung và cộng sự (2006) đã đi sâu phân tích thành tạo ophiolit Hòn Vắng trong vùng đứt gãy sông Mã, từ đó kết luận thành tạo ophiolit Sông Mã là phần tàn dư của vỏ đại dương Paleotethys nằm giữa hai địa khối Đông Dương và Nam Trung Hoa, sau đó tiếp tuc được Lai và cộng sự (2014) xác nhận. Lepvirier và cộng sự (2008) sau đó chỉ ra quá trình va chạm này bắt nguồn từ sự dịch chuyển hội tụ liên tục theo hướng tây nam của mảng Đông Dương, với ranh giới tại đới khâu Sông Mã và đới khâu Po Ko. Các nghiên cứu về sau về định tuổi U/Pb and Sm/Nd đá ophiolit lấy từ đới khâu Sông Mã của Nguyễn Văn Vượng và cộng sự (2013), về đới ophiolit nói chung của Faure và cộng sự (2013), về phức hệ granite Điện Biên Phủ của Roger và cộng sự (2013), về ophiolit thu được từ dãy núi Aoshailan của Lai và cộng sự (2014), về đai uốn nếp Trường Sơn của Shi và cộng sự (2015) đã cung cấp thêm những bằng chứng mới về tuổi thành tạo của vỏ đại dương Sông Mã trong Paleozoi muộn vả ảnh hương trong tạo núi Indossini, qua đó nhấn mạnh tầm quan trọng của đới khâu sông Mã với vai trò là ranh giới giữa hai địa mảng Nam Trung Hoa và Đông Dương. Tựu chung lại, có thể thấy các công bố quốc tế đều nhận định sông Mã là nơi tiềm ẩn những đặc điểm MTĐC rất phức tạp. Đặc điểm địa chất của sông Mã gắn liền với các quá trình ĐCMT bắt nguồn từ hàng triệu năm 6
trước và tiếp tục diễn tiến hiện nay. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đã công bố trên các tạp chí quốc tế đều tập trung vào khía cạnh địa chất, trong đó thậm chí ít những kết quả về kiến tạo hiện đại trong Kainozoi. Những khía cạnh liên quan đến sử dụng đất, và các tai biến môi trường khu vực chưa được nghiên cứu đầy đủ, nếu như không muốn nói là rất ít ỏi. Trong các công trình nghiên cứu và báo cáo xuất bản ở trong nuóc, một số nhà địa chất, địa lý Việt Nam như Nguyễn Đức Tâm, Trần Hương Văn đã bắt đầu nghiên cứu về địa chất và động vật kỷ Đệ tứ đồng bằng miền Trung, song cũng không nhiều dữ liệu về ĐCMT. Trong giai đoạn từ 1975 đến 1990, đã có một số công trình nghiên cứu quan trọng về ĐCMT VCS Mã, bao gồm: “Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Sầm Sơn”; “Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Hàm Rồng”; “Báo cáo Địa chất Đệ tứ tờ Ninh Bình tỷ lệ 1:200.000”; “Báo cáo địa chất Đệ tứ tờ Thanh Hóa - Vinh tỷ lệ 1:200.000”; và “Báo cáo địa chất thủy văn và địa chất công trình tờ Thanh Hóa - Vinh”. Chúng được xây dựng chủ yếu nhằm đánh giá khả năng khai thác nước ngầm. Từ năm 1990 đến nay, các công trình nghiên cứu tại VCS Mã nhiều lên. như các nghiên cứu “Những nền văn hóa cổ đôi bờ sông Mã” của Phạm Văn Đấu và Phạm Hoàng Mạnh Hà năm 2006; Dự án “Nghiên cứu và lập bản đồ ĐCMT biển nông ven bờ (0-30m nước) Đèo Ngang - Nga Sơn, tỉ lệ 1:500.000” của Mai Trọng Nhuận, Trương Quang Hải năm 1994; “Bản đồ Địa chất và Khoáng sản tờ Thanh Hoá” được Lê Duy Bách và Đặng Trần Quân thành lập năm 1995; Báo cáo “Địa chất khoáng sản đô thị Thanh Hoá, báo cáo địa mạo - tân kiến tạo đô thị Thanh Hoá - Vinh” do Nguyễn Đình Hòe và La Văn Xuân thực hiện năm 1996; Báo cáo “Điều tra địa chất đô thị Thành phố Thanh Hóa” do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam công bố năm 1997; Luận án tiến sĩ kỹ thuật “Quản lý, khai thác sử dụng, bảo vệ tài nguyên và môi trường nước lưu vực sông Mã” của tiến sĩ Hoàng Ngọc Quang năm 2001; Dự án “Quy hoạch bảo vệ môi trường tỉnh Thanh Hóa đến 2020” năm 2009; Dự án “Nạo vét sông Lạch Trường, đoạn từ cầu Tào đến cửa Lạch Sung, tỉnh Thanh Hóa” năm 2010; Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng, dự báo nguy cơ sụt lún đất và đề xuất các giải pháp phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại do sụt lún đất ở tỉnh Thanh Hóa” năm 2011; Dự án “Quy hoạch tổng thể thuỷ lợi tỉnh Thanh Hoá đến năm 2020 và định 7
hướng đến năm 2030” năm 2012; Dự án “Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên và môi trường biển tỉnh Thanh Hóa. Tập 1 - Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa” năm 2013; Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiếu ảnh hưởng của dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã” năm 2014; Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của hồ thượng nguồn đến biến động lòng dẫn hạ du, cửa sông ven biển hệ thống sông Mã và đề xuất giải pháp hạn chế tác động bất lợi nhằm phát triển bền vững” năm 2015. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về cửa sông Mã khá phong phú, nhưng các công trình trên có đề cập đến đặc điểm địa chất của VCS Mã song lại chưa làm rõ được các quá trình địa chất ảnh hưởng như thế nào tới sử dụng đất khu vực này. Một nghiên cứu nhằm đánh giá tổng hợp, đa chiều tác động của đặc điểm và tác động của các quá trình ĐCMT tới biến động sử dụng đất VCS Mã chưa được thực hiện. CHƢƠNG 2. CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP LUẬN 2.1. Hƣớng tiếp cập và triển khai nghiên cứu 2.1.1. Cách tiếp cận Luận án được thực hiện trên sự kết hợp từ hướng tiếp cận liên ngành và theo quan điểm phát triển gắn với các yếu tố bền vững. Nghiên cứu ảnh hưởng của ĐCMT dưới góc độ sử dụng đất trong luận án được triển khai theo hai hướng: đi sâu vào đặc điểm và biến động ĐCMT VCS Mã dưới góc nhìn về quá khứ và đánh giá nguy cơ và tác động đến sử dụng đất hiện nay và trong tương lai. 2.1.2. Cách hiểu về sử dụng đất Trong luận án, khái niệm sử dụng đất đối với các giai đoạn lịch sử từ 4.000 năm trước đến khi xuất hiện tư liệu về bản đồ đất được hiểu là các hoạt động của con người trên những khu vực đất liền mới nổi lên trên mực nước biển, bao gồm: định cư và canh tác nông nghiệp. Đối với giai đoạn hiện nay, khái niệm này được diễn giải dưới góc độ hiện trạng và quy hoạch 8
đất phục vụ các mục đích kinh tế xã hội, như: đất đô thị, đất ở nông thôn, đất nông nghiệp, đất công nghiệp, đất giao thông. 2.1.3. Quy trình triển khai nghiên cứu Quy trình nghiên cứu được tóm lược theo khung logic với hai hướng tiếp cận tổng hợp gồm tự nhiên và xã hội, mỗi nội dung tương ứng với đề mục trong chương chính tiếp theo của luận án. 2.2. Nguồn dữ liệu  Thống kê, mô tả về tự nhiên, kinh tế xã hội; các nguồn sử liệu và nghiên cứu văn hóa liên quan tới biến động môi trường đất VCS Mã; bài báo khoa học trong nước và quốc tế, báo cáo về ĐCMT.  Dữ liệu khảo sát thực địa trong những năm 2012, 2015 và 2016 với 16 mẫu trầm tích, khoan và các ảnh chụp tai biến môi trường. Mẫu trầm tích được phân tích phóng xạ và kích hoạt ánh sáng để định tuổi.  Dữ liệu mẫu và thiết đồ lỗ khoan từ tài liệu lưu trữ, đo đạc của đoàn 2F và các lỗ khoan nước của Trung tâm Điều tra và Quy hoạch Tài nguyên Nước; bản đồ và các báo cáo đề tài KC.08-32/11-15, BĐKH.42.  Dữ liệu quan sát từ vệ tinh Landsat giúp đánh giá biến dạng đường bờ trong giai đoạn từ năm 1989 đến 2015. Nền là các bản đồ địa hình DEM tỷ lệ 1:10.000, 1:5.000 hoặc 1:2.000 (tùy vị trí).  Dữ liệu quan trắc mặn từ 1990 đến 2012 tại hai trạm thuộc mạng lưới quan trắc quốc gia Hoàng Tân (trên sông Mã) và Ngọc Trà (trên sông Yên); bổ sung thêm bộ dữ liệu quan trắc và khảo sát mặn hàng năm do tỉnh Thanh hóa thực hiện tại 15 điểm trên hệ thống sông Mã, sông Yên.  Dữ liệu mực nước trích xuất cho VCS Mã từ mô hình Storm Surge & Tide (SST) phát triển tại Đại học Quốc gia Singapore dự báo cho giai đoạn 2010-2099, thể hiện nguy cơ nước biển dâng (2011-2099) với các kịch bản khí hậu: A1B (thấp), A2 (trung bình) và A1FI (cao). 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp Các tài liệu liên quan đến cấu trúc địa chất, địa tầng, kiến tạo, tân kiến tạo, địa mạo, hiện trạng sử dụng đất, thảm thực vật, hệ thống thuỷ văn, điều kiện kinh tế xã hội, các tài liệu khảo cổ và lịch sử của VCS Mã được cung cấp bởi 9
các Ủy ban Nhân dân (UBND) thành phố Thanh Hóa, Hậu Lộc, Hoằng Hóa; các Sở: Tài nguyên và Môi trường, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn; Chi cục Thống kê tỉnh. Ngoài ra, luận án khai thác báo cáo từ: Thư viện Quốc gia Việt Nam; Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam; Viện Địa chất, Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường; Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; và một số nơi khác. 2.3.2. Phương pháp khảo sát ĐCMT Tái hiện các quá trình ĐCMT và ảnh hưởng của chúng tới MTĐC thông qua các bước: nhận dạng thành phần vật chất, phân chia cấu tạo theo quan hệ tương đối, xác định các mối quan hệ giữa các cấu tạo, xác định mối quan hệ với các tai biến có liên quan. 2.3.3. Các phương pháp thu thập mẫu Nguồn thứ nhất dựa trên 03 mẫu khảo sát độc lập thu được từ các lớp giàu vật chất hữu cơ (mùn thực vật) nhằm xác định tuổi của lớp trầm tích - thông qua phân tích đồng vị phóng xạ. Nguồn thứ hai là các mẫu OSL (Optically Stimulated Dating – định tuổi kích hoạt ánh sáng), được thu thập với mục đích định tuổi các bậc thềm, nơi không thể thu thập được các mẫu định tuổi đồng vị phóng xạ. 2.3.4. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám Phương pháp phân tích ảnh viễn thám (GIS) được áp dụng, thông qua các bước: tổng hợp màu đa phổ, xử lý ảnh số, phân tích bằng mắt thường và xử lý thông tin. Ảnh được thu thập tại nhiều thời điểm khác nhau cho cùng một vùng quan tâm (ROI) nhằm xác định sự biến dạng địa hình theo thời gian. Từ đó giúp đánh giá các hiện tượng xói lở, bồi tụ, thay đổi đường bờ, xác định các dấu hiệu đứt gãy, kiến trúc nâng hạ, biến hình lòng sông, các bậc thềm và giải đoán cấu trúc địa chất. 2.3.5. Phương pháp xây dựng mô hình số dộ cao Mô hình số độ cao (DEMs) được sử dụng để phân tích sự thay đổi các yếu tố địa mạo trong không gian 3 chiều. DEMs được xây dựng từ bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 khu vực nghiên cứu. Từ bản đồ địa hình dạng số, lớp địa hình được chiết tách sang 2 lớp dữ liệu véc-tơ. 10
2.3.6. Phương pháp phân tích bề dày trầm tích Thông qua việc xác định thế nằm, sự thay đổi chiều dày của các lớp đất đá, có thể xác định được quy luật vận động nâng - hạ của các khối địa chất khác nhau. Phương pháp được áp dụng trong phân tích dữ liệu từ 17 lỗ khoan sâu và khoan tay của đoàn 2F và lỗ khoan nước, từ đó giúp xác định quy luật phân bố, bề dày trầm tích của khu vực nghiên cứu. 2.3.7. Phương pháp địa mạo kiến tạo Quan sát các biểu hiện hình thái bề mặt có thể tìm ra nguyên nhân hoặc bản chất các hiện tượng địa chất đã tạo nên chúng: sự định hướng sông suối, sự thay đổi đột ngột của dòng chảy, sự thay đổi đột ngột của bậc địa hình... Phương pháp này được kết hợp giải đoán ảnh vệ tinh, khảo sát thực địa và luận giải địa mạo tại thực địa. 2.3.8. Phương pháp mô hình hóa và tính toán mực nước biển cực đại Luận án áp dụng thử tính toán chi tiết sự thay đổi mực nước biển cao nhất (cực đại) hàng năm tại cửa sông Mã theo một số kịch bản do Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu đề xuất. Để xây dựng bản đồ ngập lụt, nghiên cứu đã sử dụng công cụ ArcGIS và bộ số liệu DEM với độ phân giải 10 x 10 m2, qua đó đánh giá được nguy cơ do biến đổi khí hậu. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm MTĐC VCS Mã và đặc trƣng đứt gãy 3.1.1. Cấu trúc MTĐC VCS Mã Cấu trúc MTĐC VCS Ma gồm hai phương: thẳng dứng và ngang. Cấu trúc thăng đứng được mô tả từ dưới lên và được chia thành hai các đơn vị ĐCMT: nhóm có thành phần là các loại đá gốc khác nhau (sau đây gọi là tầng đá gốc) và nhóm có thành phần là trầm tích bở rời. Cấu trúc ngang là tập hợp sự phân bố các cấu trúc thẳng đứng theo chiều ngang, căn cứ vào đặc điểm địa hình hoặc các hành động phát triển. Các đơn vị địa chất môi trường được thể hiện trên bản đồ bằng nền màu, kèm theo ký hiệu bằng chữ thể hiện địa hình và nguồn gốc (Hình 3.1). 11
Hình 3.1. Sơ đồ ĐCMT khu vực cửa sông Mã, Thanh Hóa Tầng đá gốc tại VCS Mã có thể phân chia thành 04 loại khác nhau dựa theo thành phần thạch học và địa hình. Tầng đất đá bở rời VCS Mã bao gồm chủ yếu là trầm tích Đệ tứ có 09 nhóm thành phần, nguồn gốc và địa hình khác nhau. Nằm trong khu vực phức tạp với hệ thống đứt gãy phát triển theo các phương tây bắc - đông nam, đông bắc - tây nam và á kinh tuyến, hoạt động 12
tân kiến tạo của VCS Mã bị phân cắt thành 06 vùng nâng - hạ riêng biệt: (1) Vùng nâng trung bình phía tây bắc; (2) Vùng hạ trung bình phía bắc; (3) Vùng hạ yếu phía tây; (4) Vùng hạ trong Đệ tứ phía tây nam; (5) Vùng nâng yếu phía tây nam; và (6) Vùng hạ mạnh ở phía đông. Ngoài ra, còn thấy xuất hiện một số khôi nâng nhỏ, như khối nâng trồi núi Lạch Trường và khối nhô trên nền sụt hạ kiến tạo núi Trường Lệ. 3.1.2. Biến động môi trường đất khu vực nghiên cứu qua các tư liệu khoa học và lịch sử Sự hình thành đồng bằng sông Mã Giai đoạn cuối Holocen, các quá trình biển tiến, biển thoái diễn ra liên tục. Đến khoảng 6.000 năm trước, mực nước biển dâng đến độ cao cực đại khoảng 4,0 - 5,0 m so với hiện nay. Trong khoảng 1.500 năm sau đó, mực nước biển tương đối ổn định để tạo nên tầng trầm tích của hệ tầng Hải Hưng ở đồng bằng Bắc Bộ và hệ tầng Thiệu Hóa ở đồng bằng Thanh Hóa có tuổi Holocen sớm-giữa (Q21-2). Tác giả đã tiến hành xây dựng bản đồ số độ cao của khu vực nghiên cứu kết hợp với bản đồ địa mạo, các di tích lịch sử đã được công bố, các mặt cắt địa chất để tái hiện sơ đồ mô tả đường bờ cổ VCS Mã (Hình 3.3, đường màu xanh). Theo đường bờ cổ đã xác định, vào thời điểm đó, sông Mã chỉ có 02 cửa chính là cửa sông Lèn và sông Lạch Trường. Khi mực biển tiếp tục hạ thấp, biển dần dần rút ra khỏi đồng bằng, kéo theo lượng nước của sông Mã đổ ra mạnh, đi kèm với thủy triều ở khu vực dạng trung bình, dẫn tới việc hình thành các val ngầm ven bờ ở phía ngoài cửa sông (có tuổi Q22- 3 hệ tầng Thái Bình). Các val ngầm dần phát triển chủ yếu về phía Bắc. Phía ngoài cửa sông Lạch Trường vào thời điểm đó là khối nâng Hoằng Trường, nên trầm tích chủ yếu phát triển dọc theo hướng này. Từ đó dần hình thành hệ thống doi cát, ngày nay là các xã: Đa Lộc, Hưng Lộc, Minh Lộc, Phú Lộc của huyện Hậu Lộc. Các doi cát này dần nổi cao thành các bar dọc bờ. 13
Hình 3.3. Sơ đồ mô tả đường bờ cổ (4.000 năm) VCS Mã Một điểm hết sức quan trọng trong quá trình phát triển đồng bằng sông Mã, đó chính là quá trình thay đổi các dòng sông nơi đây. Sự thay đổi đáng kể của các dòng sông liên quan đến hạ lưu sông Mã trong giai đoạn lịch sử từ thế kỷ 13 đến thế kỷ 18, bắt đầu từ việc sông Chu nhập vào sông Mã ở ngã ba Dầu, đến việc sông Mã mở thông cửa qua Hàm Rồng - Núi Ngọc; kéo theo việc mất nước từ từ các nhánh hạ lưu sông Âu và sông Lạch Trường. Cửa Lạch Trường từ vai trò là cửa sông chính của sông Mã đã chuyển dần vai trò cho cửa Lạch Trào. Phù sa sông Mã và sông Chu đã chuyển dần từ vùng đồng bằng phía Bắc sông Lạch Trường thuộc các huyện Hậu Lộc, Nga Sơn và một số xã phía Bắc sông Lạch Trường thuộc Hoàng Hóa sang vùng đồng bằng phía Nam sông Lạch Trường thuộc các huyện Hoàng Hóa và Quảng Xương. Lớp đất trên mặt của vùng đồng bằng phía bắc sông Lạch Trường thuộc Hậu Lộc - Hoàng Hóa - Nga Sơn nhìn chung bị mất dần cơ hội bổ sung phù sa. Thay thế cho nó, vùng đất trũng nằm cạnh dòng chính sông Mã chạy ra cửa Lạch Trào (thuộc huyện Hoàng Hóa và huyện Quảng Xương) được tập trung phù sa để dần nổi cao hơn mực nước biển, trở thành nơi tiến ra biển của cư dân Thanh Hóa. 14
Biến động các dòng sông thuộc VCS Mã Biến động dòng chảy sông Chu được Nguyễn Đình Thực cho rằng: sông Lường vào mùa lũ, do lượng nước ở thượng nguồn đổ về lớn, nước tiêu ra biển bằng nhiều nhánh sông nhỏ nhưng vòng vèo, việc nạo vét không được chú trọng nên có thể vào một đợt lũ nào đó bị ứ lại, dòng sông chuyển theo một đường thẳng hơn qua Hậu Hiền, qua Núi Đọ gặp sông Bằng Trình rồi đổ vào sông Mã qua sông Ngu (Lạch Trường). Qua các bằng chứng gồm tư liệu lịch sử mô tả các trận đánh quân xâm lược phương Bắc và địa lý về khoảng cách giữa 2 bờ đê, Lạch Trường trước kia là dòng chính của sông Mã, nhưng hiện nay đã mất vai trò này. Biến động dòng chảy sông Lạch Trào (dòng chính sông Mã ngày nay): quá trình sông Mã mở thông cửa qua cầu Hàm Rồng có thể bắt đầu vào đầu Thế kỷ 14, nhưng trở thành dòng chính nằm vào khoảng cuối thế kỷ 17 và đầu thế kỷ 18. Khu vực phía tây bắc là đới nâng khối tảng, nên nhiều khả năng khi quá trình nâng khối tảng liên tục, lượng nước về sông Lèn và sông Lạch Trường thông qua sông Âu suy giảm, lượng nước theo đó dồn về sông Lạch Trường đoạn cua sông Lèn ngày nay. Cộng thêm khi sông Lường trổ đường ra gặp sông Mã, lượng nước sông Mã càng lớn hơn. Hai ngách cũ của sông Mã là sông Lèn và sông Ngu (Lạch Trường) đoạn sông Cầu Tào không tiêu nước kịp, nhất là trong các đợt lũ nên trong những đợt lũ, khi thế nước mạnh lên gấp bội đổ vào khoảng đất chật hẹp giữa núi Hàm Rồng và Núi Ngọc, dần dà trổ được một đường tràn xuống xuôi, gặp sông Hải Hán đổ ra biển, dần dần tạo ra một ngách mới, ngách Lạch Trào. Dòng sông Âu xưa có lẽ rất sâu và rộng do vết tích hai bờ đê có chỗ rộng tới 1 km với nhiều di tích lịch sử như đền và mộ Bà Triệu, khu vực Duy Tinh - Chợ Phủ từng lả tỉnh lị của Thanh Hóa trên 200 năm. Sự mất nước và cạn kiệt của dòng sông Âu vào thế kỷ 13 đã làm mất vai trò thủ phủ tỉnh Thanh Hóa của khu vực Duy Tinh - Chợ Phủ và sự mất nước gần như hoàn toàn của sông Âu vào những năm 70 của thế kỷ 20 sau khi đê xã Hoàng Khánh, huyện Hoàng Hóa chặn dòng nước từ sông Mã vào đây. Xu hướng biến động môi trường và sử dụng đất VCS Mã về bản chất kế thừa các xu hướng biến động tự nhiên của MTĐC của khu vực trong các thế kỷ gần đây, nhưng được gia cường bởi các tác động nhân sinh ngày càng mạnh mẽ hơn. 15
3.1.3. Các động lực môi trƣờng địa chất vùng cửa sông Mã Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng động lực nội sinh tại khu vực chủ yếu do sự dịch chuyển kiến tạo. Các vận động kiến tạo thường do thay đổi sự cân bằng về lực xuất phát từ các tác động ép nén hoặc căng giãn khu vực do dịch chuyển của các địa khối. Quá trình này dẫn tới sự biến dạng của vỏ Trái đất, và là nguyên nhân gây ra các hiện tượng như nâng - hạ kiến tạo do tích lũy ứng suất của các khối đá, sự tịnh tiến của các địa khối. Chúng là nguyên nhân hình thành các tai biến, bao gồm: sụt lún, trượt đất, xâm thực, xói mòn, thay đổi dòng chảy, ngập lụt, biến đổi nước ngầm, xâm nhập mặn, hay thậm chí là cả động đất, sóng thần. Động lực ngoại sinh lấy năng lượng từ các quá trình khí quyển, thủy quyển và sinh quyển, từ đó gây ra các quá trình phong hóa, rửa trôi, thay đổi đặc điểm trầm tích, chế độ thủy động lực của dòng nước mặt và thủy triều, xâm nhập mặn, phá hủy đường bờ, sụp lở đất đá,… Có thể nói, yếu tố này đóng vai trò chủ đạo trong hình thành tầng phủ đất đá bở rời cũng như san bằng địa hình. Số liệu và nguồn tư liệu thu thập được ở VCS Mã cho thấy nổi lên 03 loại chính: quá trình phong hoá trên đá gốc, quá trình hoạt động của sông và quá trình hoạt động của biển. Các hoạt động nhân sinh cũng có thể gián tiếp hoặc trực tiếp hình thành tai biến thông qua việc phá vỡ sự cân bằng tự nhiên. Động lực nhân sinh ở VCS Mã có thể quan sát được, hình thành từ các hoạt động của cư dân để đáp ứng nhu cầu phát triển: đô thị hóa, hoạt động nắn dòng sông, xây dựng đê sông, hoạt động quai đê lấn biển, xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển, hoạt động sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, khai thác cát ở lòng sông, xây dựng hồ chứa ở thượng nguồn. 3.1.4. Đặc trưng đứt gãy VCS Mã Sơ đồ địa chất VCS Mã, Thanh Hóa được xây dựng bằng cách trích xuất một phần bản đồ nền địa chất Thanh Hóa tỷ lệ 1:50.000 vả bổ sung các dữ liệu mới thu thập với các hệ thống mặt cắt địa chất. Qua phân tích sơ đồ địa chất và các mặt cắt địa chất được xây dựng, có thể nhận thấy rằng VCS Mã được đặc trưng bởi các thành tạo địa chất chủ yếu là các thành tạo địa chất Đệ tứ (chiếm đến 90% diện tích vùng nghiên cứu). 16
Trầm tích Đệ tứ ở đây có sự gắn kết yếu, chủ yếu là trầm tích biển, sông và sông - biển. Đá gốc trong vùng nghiên cứu lộ ra rất ít, thành phần chủ yếu là đá vôi, phổ biến ở một số điểm ở phía tây khu vực. Hình 3.5. Sơ đồ địa chất khu vực cửa sông Mã, Thanh Hóa 17
Về đặc điểm kiến tạo, VCS Mã có cấu trúc phức tạp, hệ thống đứt gãy phát triển theo nhiều pha, hình thành rất nhiều khối địa chất nâng, hạ khác nhau. Hệ thống đứt gãy ở đây rất phát triển với 03 phương chính: tây bắc- đông nam, đông bắc-tây nam và á kinh tuyến. Để chứng minh cửa sông Mã - cửa sông đứt gãy là một cửa sông mới ở Việt Nam, đã tiến hành so sánh, phân tích những điểm giống và khác nhau giữa VCS delta thông thường và VCS Mã theo các đặc trưng về trầm tích, đặc trưng về đứt gãy và vận động khối, các đặc trưng về thủy văn và đặc trưng về tai biến được trình bày tóm tắt trên Bảng 3.3. Phân tích sâu hơn cho thấy, các chi lưu này đều có hướng song song với nhau và giao cắt với dòng chính của sông Mã theo phương gần như vuông góc, trùng khớp với các hệ nhánh của hệ thống đứt gãy sông Mã. Thông thường, để tiếp nhận nguồn nước từ dòng chính, các chi lưu phải tạo với dòng chính một góc nhọn. Song ở đây, các chi lưu của hệ thống sông Mã lại tạo với dòng chính một góc gần như vuông do đặc điểm MTĐC. Hệ quả là nguồn nước chảy vào các dòng sông nhánh này ngày càng giảm dần. Phân bố nước có xu hướng dịch chuyển nhiều hơn xuống phía nam. Từ đặc điểm nêu trên, có thể khẳng định khu vực nghiên cứu là một VCS ít gặp: đứt gãy – nơi hoạt động bị các hệ thống đứt gãy chi phối. Bảng 3.3. Bảng so sánh các đặc trưng VCS delta thường và VCS Mã. Đặc điểm VCS delta thường VCS Mã (đứt gãy) Hình dạng mạng Có một dòng chính, Ngoài dòng chính, các chi lưu lưới thuỷ văn có hiện tượng phân bị phân nhánh, nằm về một VCS nhánh dạng cành cây phía của dòng chính về hai phía Quan hệ giữa Các nhánh chi lưu tạo Các nhánh chi lưu tạo với dòng chính và với dòng chính một dòng chính một góc tù hoặc dòng nhánh góc nhọn gần như vuông góc, trùng với các hệ thống đứt gãy nhánh Hệ thống đứt Thể hiện không rõ Thể hiện rõ ngay ở trên bề gãy sâu ràng trên bề mặt mặt, đồng thời tạo ra mạng lưới thủy văn dị thường 18