Luận án Tiến sĩ Khoa học trái đất: Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:158

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án "Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa" nhằm làm sáng tỏ đặc điểm tướng và lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học trái đất: Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Minh Quảng LỊCH SỬ TIẾN HÓA TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT Hà Nội - 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Minh Quảng LỊCH SỬ TIẾN HÓA TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THANH HÓA Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 9440201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Doãn Đình Lâm 2. TS. Vũ Văn Hà Hà Nội - 2022
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Doãn Đình Lâm và TS. Vũ Văn Hà. Các kết quả trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Minh Quảng
ii LỜI CẢM ƠN Luận án được thực hiện và hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của Thầy giáo hướng dẫn khoa học là PGS.TS. Doãn Đình Lâm và TS. Vũ Văn Hà. NCS xin gửi tới hai Thầy lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Phòng Trầm tích, Ban Lãnh đạo Viện Địa chất, Ban chủ nhiệm Khoa các Khoa học trái đất, Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàm lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho NCS trong quá trình học tập và nghiên cứu. Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học: GS.TS.NGND. Trần Nghi, PGS.TS. Phạm Huy Tiến, GS. TS. Phan Trọng Trịnh, PGS.TSKH. Nguyễn Địch Dỹ, PGS.TS. Nguyễn Xuân Khiển, TS. Nguyễn Xuân Huyên, TS. Lê Thị Nghinh, PGS.TS. Đinh Xuân Thành, PGS.TS. Hoàng Văn Long, TS. Mai Thành Tân, TS. Đinh Văn Thuận, TS. Phan Đông Pha, TS. Bùi Văn Thơm, TS. Nguyễn Trung Thành, TS. Lại Hợp Phòng, TS. Hà Ngọc Anh, TS. Nguyễn Thị Thu Cúc cùng các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ và góp ý sâu sắc trong quá trình thực hiện luận án và tại Hội thảo luận án. Nghiên cứu sinh cảm ơn sự động viên, chia sẽ của người thân và đồng nghiệp! NCS. Nguyễn Minh Quảng
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................... viii DANH MỤC CÁC ẢNH ......................................................................................... xi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................................................7 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ..................................................................7 1.1.1. Nghiên cứu về châu thổ trên thế giới .......................................... 7 1.1.2. Các nghiên cứu về châu thổ ở Việt Nam ................................... 10 1.2. Nghiên cứu về dao động mực nước biển ....................................................13 1.2.1. Trên thế giới .............................................................................. 13 1.2.2. Ở Việt Nam ................................................................................ 14 1.3. Tổng quan nghiên cứu địa tầng phân tập ..................................................17 1.4. Tổng quan nghiên cứu ở vùng đồng bằng Thanh Hóa .............................18 1.5. Cơ sở lý luận .................................................................................................21 1.5.1. Cách tiếp cận ............................................................................. 21 1.5.2. Một số khái niệm ........................................................................ 23 1.6. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................28 1.6.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa .................................. 28 1.6.2. Phương pháp phân tích ảnh viễn thám ...................................... 28 1.6.3. Phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất ......................... 29 1.6.4. Phương pháp phân tích cổ sinh ................................................. 30 1.6.5. Phương pháp địa chấn khúc xạ ................................................. 31 1.6.6. Phương pháp địa chấn - địa tầng .............................................. 32 1.6.7. Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối bằng đồng vị 14 C ............. 34 1.6.8. Phương pháp phân tích tướng trầm tích ................................... 36 1.6.9. Phương pháp địa tầng phân tập....................................................... 36 1.6.10. Phương pháp thành lập bản đồ tướng đá - cổ địa lý ............... 36
iv CHƯƠNG 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC VEN BIỂN THANH HÓA..38 2.1. Đặc điểm khí tượng, thủy - hải văn ...........................................................38 2.1.1. Khí tượng ................................................................................... 38 2.1.2. Hệ thống sông ngòi .................................................................... 38 2.1.3. Hàm lượng cát bùn .................................................................... 39 2.1.4. Chế độ hải văn ........................................................................... 39 2.2. Đặc điểm địa hình - địa mạo khu vực ven biển Thanh Hoá ....................40 2.2.1. Bãi ven lòng ............................................................................... 40 2.2.2. Bãi giữa lòng.............................................................................. 42 2.2.3. Đê ven sông ................................................................................ 42 2.2.4. Đồng bằng bồi tích ..................................................................... 43 2.2.5. Cồn cát ....................................................................................... 43 2.2.7. Bãi biển cát ................................................................................ 44 2.2.8. Đồng bằng lagoon ...................................................................... 45 2.2.9. Đồng bằng cát ............................................................................ 45 2.2.10. Bãi trên triều ............................................................................ 46 2.2.11. Bãi gian triều ........................................................................... 46 2.2.12. Bãi dưới triều ........................................................................... 47 2.2.13. Địa hình đồi núi sót ................................................................. 47 2.3. Hình thái cửa sông .......................................................................................48 2.4. Đặc điểm địa chất .........................................................................................48 2.4.1. Địa tầng ..................................................................................... 48 2.4.1.1. Địa tầng trước Holocen ......................................................... 48 2.4.1.2. Địa tầng Holocen ................................................................... 50 2.4.2. Tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại .............................................. 60 CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THANH HÓA ...............................................................................................66 3.1. Nhóm tướng aluvi bồi lấp thung lũng cắt xẻ .............................................66 3.2. Nhóm tướng estuary - vũng vịnh ................................................................71 3.3. Nhóm tướng châu thổ ..................................................................................79 3.4. Nhóm tướng aluvi ........................................................................................91
v CHƯƠNG 4. LỊCH SỬ TIẾN HÓA TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THANH HÓA ................................................................................................99 4.1. Dao động mực nước biển trong Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa ....99 4.2. Địa tầng phân tập trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa......108 4.3. Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa .......117 4.3.1. Giai đoạn bồi lấp thung lũng cắt xẻ ......................................... 118 4.3.2. Giai đoạn estuary - vũng vịnh .................................................. 119 4.3.3. Giai đoạn châu thổ ................................................................... 120 4.3.4. Giai đoạn aluvi ......................................................................... 122 4.4. Biến động đường bờ Holocen muộn - hiện đại ven biển Thanh Hóa ....123 4.4.1. Biến động đường bờ Holocen muộn - Hiện đại ............................... 123 4.4.2. Xu thế biến động và đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý lãnh thổ..127 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................131 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ....................................................133 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................134
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bp Trước ngày này ĐB Đông Bắc ĐB - TN Đông Bắc - Tây Nam ĐN Đông Nam HST Hệ thống trầm tích biển cao KH&CN Khoa học và Công nghệ KZ Kainozoi LST Hệ thống trầm tích biển thấp MFS Bề mặt ngập lụt cực đại MNB Mực nước biển nnk Những người khác N+ Nicon vuông góc P/H Pleistocen/Holocen SB Ranh giới tập TB-ĐN Tây Bắc - Đông Nam TKT Tân kiến tạo TLCX Thung lũng cắt xẻ TN Tây Nam TS Bề mặt biển tiến TST Hệ thống trầm tích biển tiến
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Bảng thống kê tài liệu, số liệu thực hiện luận án ...........................................5 Bảng 1. 1. Kết quả phân tích tuổi tuyệt đối 14C bằ ng phương pháp AMS ta ̣i phòng thí nghiê ̣m DirectAMS, Hoa Kỳ .....................................................................................35 Bảng 2. 1. Các mốc thời gian thang địa tầng Holocen ..............................................51 Bảng 2. 2. Các mốc thời gian chi tiết thang địa tầng Holocen..................................52 Bảng 3. 1. Đặc điểm thạch học, khoáng vật trầm tích nhóm tướng aluvi bồi lấp thung lũng cắt xẻ .................................................................................................................69 Bảng 3. 2. Đặc điểm cổ sinh và hoá - lý môi trường nhóm tướng aluvi bồi lấp thung lũng cắt xẻ .................................................................................................................70 Bảng 3. 3. Đặc điểm thạch học, khoáng vật trầm tích nhóm tướng estuary - vũng vịnh…77 Bảng 3. 4. Đặc điểm cổ sinh và hoá - lý môi trường nhóm tướng estuary - vũng vịnh…78 Bảng 3. 5. Đặc điểm thạch học, khoáng vật trầm tích nhóm tướng châu thổ ...........88 Bảng 3. 6. Đặc điểm cổ sinh và hoá - lý môi trường nhóm tướng châu thổ .............89 Bảng 3. 7. Đặc điểm thạch học, khoáng vật trầm tích nhóm tướng aluvi .................94 Bảng 3. 8. Đặc điểm cổ sinh và hoá - lý môi trường nhóm tướng aluvi ...................95 Bảng 4. 1. Độ sâu bề mặt Pleistocen muộn khu vực ven biển Thanh Hoá ...............99
viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Sơ đồ vị trí và tài liệu nghiên cứu khu vực ven biển Thanh Hoá ..................3 Hình 1. 1. Sơ đồ phân loại châu thổ theo mức độ ảnh hưởng của động lực ...............8 Hình 1. 2. Sơ đồ phân loại sáu môi trường lắng đọng trầm tích theo động lực…….9 Hình 1. 3. Biểu đồ dao động mực nước biển ở biển Đông Việt Nam .......................14 Hình 1. 4. Biểu đồ dao động mực nước biển từ 20.000 năm Bp trở lại đây (a); Biểu đồ dao động mực nước biển trong Holocen (b) ........................................................14 Hình 1. 5. Biể u đồ dao đô ̣ng mực nước biể n ............................................................16 Hình 1. 6. Sơ đồ các mô hình địa tầng phân tập .......................................................17 Hình 1. 7. Sơ đồ xác định miền hệ thống và ranh giới tập........................................18 Hình 1. 8. Giản đồ mối quan hệ nhân quả giữa chuyển động kiến tạo, sự thay đổi mực nước biển và thành phần vật chất ......................................................................21 Hình 1. 9. Sơ đồ các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển châu thổ.........22 Hình 1. 10. Sơ đồ khối thung lũng cắt xẻ ...................................................................24 Hình 1. 11. Sơ đồ cấu trúc bãi triều ..........................................................................25 Hình 1. 12. Sơ đồ cấu trúc châu thổ ..........................................................................25 Hình 1. 13. Sơ đồ khối cấu trúc uốn khúc sông ..........................................................26 Hình 1. 14. Sơ đồ các bề mặt và các hệ thống trầm tích của một tập .......................28 Hình 1. 16. Đo địa chấn khúc xạ bằng máy đo địa chấn ABEM TerralogPro (A), băng sóng địa chấn khúc xạ tại điểm nổ 0 mét (B) ............................................................32 Hình 1. 17. Các dạng kết thúc phản xạ (theo Myers, 1996 và Catuneanu, 2006).....33 Hình 2. 1. Sơ đồ địa hình - địa mạo khu vực ven biển Thanh Hóa ...........................41 Hình 2. 2. Mặt cắt địa hình uốn khúc trên sông Tào Xuyên ........................................42 Hình 2. 3. Vị trí phân bố bãi giữa lòng trên sông Lèn (A); ngã ba sông Mã và sông Chu (B) và gần cửu sông Mã (C) ..............................................................................42 Hình 2. 4. Mặt cắt địa hình vuông góc với bờ biển...................................................45 Hình 2. 5. Biểu đồ phân loại châu thổ theo mức độ ảnh hưởng của động lực (a); Hình dạng cửa Hới và cửa Lạch Trường (b) ......................................................................48 Hình 2. 6. Sơ đồ đẳng dày trầm tích Holocen dưới - giữa hệ tầng Thiệu Hoá (Q21-2th) khu vực ven biển Thanh Hoá ......................................................................................54 Hình 2. 7. Sơ đồ đẳng dày trầm tích Holocen trên hệ tầng Thái Bình (Q23tb) khu vực ven biển Thanh Hoá ..........................................................................................................56
ix Hình 2. 8. Sơ đồ địa chất khu vực ven biển Thanh Hoá ...........................................58 Hình 2. 9. Mặt cắt địa chất tuyến A - A’ và hệ thống chú giải của sơ đồ địa chất khu vực ven biển Thanh Hoá ...........................................................................................59 Hình 2. 10. Sơ đồ hệ thống đứt gãy sông Mã............................................................60 Hình 2. 11. Sơ đồ tân kiến tạo khu vực Thanh Hóa ..................................................64 Hình 3. 1. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích sét bột đồng bằng ngập lụt tại LKTH6/28,85m (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) ....................................................67 Hình 3. 2. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích sét bãi triều LKTH6/24,85m (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) ............................................................................................72 Hình 3. 3. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích sét bột vũng vịnh tại LKTH6/16,75m (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) ...............................................................................76 Hình 3. 4. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích trũng sau cồn tại điểm khảo sát TH20- 25 (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) ..........................................................................84 Hình 3. 5. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích đồng bằng lagoon tại điểm khảo sát TH20-6 (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) .................................................................85 Hình 3. 6. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen trầm tích bãi gian triều tại điểm khảo sát TH20- 19 (a- mẫu tổng; b- sét định hướng) ..........................................................................87 Hình 3. 7. Các mặt cắt tướng trầm tích theo phương ĐB - TN.................................96 Hình 3. 8. Các mặt cắt tướng trầm tích theo phương TB - ĐN.................................97 Hình 4. 1. Sơ đồ bề mặt trầm tích Pleistocen trên hệ tầng Vĩnh Phúc khu vực ven biển Thanh Hoá .......................................................................................................101 Hình 4. 2. Tướng trầm tích và kết quả tuổi tuyệt đối 14 C tại lỗ khoan LKTH6 và LKTH9 ....................................................................................................................106 Hình 4. 3. Tướng trầm tích và kết tuổi tuyệt đối 14C tại lỗ khoan LKTH1 và LKTH2..107 Hình 4. 4. Sơ đồ biểu diễn chu kỳ biển thoái và biển tiến toàn cầu ........................108 Hình 4. 5. Mô hình ĐTPT, mặt cắt trầm tích Đệ tứ trong các bể Kainozoi đối xứng của một phức tập .....................................................................................................109 Hình 4. 6. Mặt cắt địa chấn khúc xạ và địa tầng phân tập tuyến DVL-21 (qua lỗ khoan LKTH9) ...................................................................................................................111 Hình 4. 7. Mặt cắt Địa tầng phân tập - Tướng trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hoá (tuyến D - D’, E - E’, F - F’) ................................................................111
x Hình 4. 8. Mặt cắt Địa tầng phân tập - tướng trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hoá (tuyến A - A’, B - B’, C - C’) ...............................................................112 Hình 4. 9. Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao tuyến NB-PX95 và địa tầng phân tập khu vực ven biển Thanh Hoá ..................................................................................113 Hình 4. 10. Biểu đồ thay đổi độ hạt trầm tích trong các hệ thống theo chiều sâu lỗ khoan..116 Hình 4. 11. Sơ đồ thang địa tầng Holocen và lịch sử phát triển trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hoá .........................................................................................117 Hình 4. 12. Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý thời kỳ giữa Holocen sớm ........................119 Hình 4. 13. Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý thời kỳ đầu Holocen giữa .........................119 Hình 4. 14. Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý thời kỳ cuối Holocen giữa - đầu Holocen muộn..121 Hình 4. 15. Vị trí các đường bờ cổ khu vực ven biển Thanh Hoá trong Holocen ..121 Hình 4. 16. Sơ đồ diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực cửa sông Lèn .........................124 Hình 4. 17. Sơ đồ diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực cửa Lạch Trường ...................125 Hình 4. 18. Sơ đồ diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực cửa Hới ..................................127
xi DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh 2. 1. Đê ven sông và đồng bằng bồi tích phía sau đê ven sông Tào Xuyên tại xã Thuần Lộc, H. Hậu Lộc.............................................................................................43 Ảnh 2. 2. Cồn cát ven biển H. Quảng Xương ...........................................................44 Ảnh 2. 3. Trũng sau cồn ven biển H. Quảng Xương ...................................................44 Ảnh 2. 4. Bãi biển cát Sầm Sơn ................................................................................45 Ảnh 2. 5. Đồng bằng cát tại xã Hoằng Đồng, H. Hoằng Hoá ...................................46 Ảnh 2. 6. Cánh đồng cói bãi trên triều tại xã Nga Tân, H. Nga Sơn ........................46 Ảnh 2. 7. Rừng ngập mặn ven biển H. Hậu Lộc .......................................................47 Ảnh 2. 8. Bãi dưới triều ven biển H. Hậu Lộc ..........................................................47 Ảnh 3. 1. Cát sạn sỏi tại lấp đầy lòng thung lũng cắt xẻ tại LKTH9/31,9 - 32,0m ..66 Ảnh 3. 2. Trầm tích sét bột đồng bằng ngập lụt tại LKTH6/28,6 - 28,9m ...............68 Ảnh 3. 3. Sét bột xen kẹp các lớp mùn thực vật đầm lầy cửa sông ven biển tại LKTH6/28,0 - 28,3m.................................................................................................68 Ảnh 3. 4. Trầm tích bãi triều tại LKTH5/15,2 - 17,5m (a); LKTH6/25,3 - 25,7 (b) 72 Ảnh 3. 5. Trầm tích cồn cát triều tại LKTH9/23,2 - 23,5m ......................................73 Ảnh 3. 6. Trầm tích sét bột chứa cuội sét nhánh triều, lạch triều tại LKTH6/26,35 - 26,65m (a) và LKTH6/19,40 - 19,61m (b) ...............................................................74 Ảnh 3. 7. Trầm tích bãi triều tại LKTH2/12,0 - 12,3m.............................................75 Ảnh 3. 8. Sét bột vũng vịnh tại LKTH6/15,30 - 15,53m ..........................................76 Ảnh 3. 9. Trầm tích sét, sét bột chân châu thổ tại LKTH6/12,25 - 12,56m..............79 Ảnh 3. 10. Trầm tích cát bột tiền châu thổ tại LKTH6/9,52 - 9,80m .......................80 Ảnh 3. 11. Trầm tích sét bột cát bãi triều tại LKTH2/5,6 - 5,9m (a); tại LKTH9/3,0- 3,3m (b) .....................................................................................................................81 Ảnh 3. 12. Đồng bằng cát tại xã Hoằng Vinh, H. Hoằng Hoá (a); Lát mỏng thạch học bờ rời tại điểm TH20-09 (N+) (b); ký hiệu: Q thạch anh; Mc - mica; R - Mảnh đá 82 Ảnh 3. 13. Trầm tích cồn cát tại LKTH5 (a); LKTH6 (b); cồn cát tại rừng thông huyện Hoằng Hoá TH20-13 (c); Lát mỏng thạch học trầm tích bở rời tại điểm TH20-13 (N+) (d); ký hiệu: Q thạch anh; Mc - mica; R - Mảnh đá ..........................................83 Ảnh 3. 14. Trầm tích sét bột trũng sau cồn tại LKTH2/1,21 - 1,43m .......................84 Ảnh 3. 15. Trầm tích cát lòng sông tại LKTH8/4,9 - 5,2m ......................................91
xii Ảnh 3. 16. Trầm tích cát bột bãi ven lòng tại LKTH6/4,40 - 4,56m (a); Lát mỏng thạch học bờ rời trầm tích cát bột bãi ven lòng tại LKTH6/4,5m (N+) (b); ký hiệu: Q thạch anh; Mc - mica; R - Mảnh đá ..........................................................................92 Ảnh 3. 17. Lát mỏng thạch học bở rời trầm tích tại điểm TH20-18 (a - N+, b - N-); ký hiệu: Q thạch anh; Mc - mica; R - Mảnh đá..............................................................93 Ảnh 3. 18. Trầm tích sét bột đồng bằng bồi tích tại LKTH8/0,3 - 0,6m ..................93 Ảnh 4. 1. Ranh giới tập xác định là bề mặt phong hoá loang lổ tại các lỗ khoan ...110
1 MỞ ĐẦU Đồng bằng châu thổ sông Mã là đồng bằng lớn thứ ba ở Việt Nam (sau đồng bằng châu thổ sông Cửu Long và sông Hồng). Hệ thống sông Mã bắt nguồn từ Điện Biên, chảy qua lãnh thổ Lào vào Việt Nam trên địa phận tỉnh Thanh Hóa. Sông Mã gồm 90 sông nhánh hợp thành và đổ ra biển qua 3 cửa sông là cửa Lèn, cửa Lạch Trường và cửa Hới, trong đó cửa Hới là cửa sông lớn nhất của hệ thống sông Mã. Các thành tạo trầm tích Holocen phân bố rộng khắp diện tích khu vực ven biển Thanh Hóa, với chiều dày trung bình từ 15 đến 20m. Tại khu vực cửa Hới, cửa Lèn trầm tích Holocen có bề dày từ 30 đến 32m. Riêng tại khu vực cửa Lạch Trường bề dày trầm tích Holocen lên đến 41m [1], [2]. Hiểu biết về quy luật phân bố các thành tạo trầm tích Holocen là cần thiết cho quy hoạch và khai thác hợp lý ven biển Thanh Hoá. Khu vực ven biển Thanh Hóa có nhiều bãi biển phát triển mạnh mẽ các dịch vụ du lịch biển như bãi biển Sầm Sơn, Hải Hòa, Hải Thanh, Hải Tiến, … Nhiều cảng biển như cảng Lễ Môn, Quảng Châu, Quảng Nham và cảng Nghi Sơn. Ngoài ra, dọc ven biển Thanh Hóa, các sông và cửa sông lớn phân bố theo ranh giới các huyện, thành phố, hình thành hệ thống giao thông thuỷ rất thuận tiện, các loại hình vận tải đa dạng. Năm 2010, Chính phủ đã phê duyệt dự án xây dựng tuyến đường ven biển từ Móng Cái đến Hà Tiên. Trong đó, đường ven biển thuộc tỉnh Thanh Hóa có chiều dài 107,5km [3]. Khu vực ven biển Thanh Hóa đang chịu nhiều tác động từ các yếu tố tự nhiên và hoạt động nhân sinh làm biến đổi môi trường địa chất bởi các hiện tượng như xói lở bờ sông và bờ biển, xâm nhập mặn, ô nhiễm nguồn nước, sụt lún công trình, nguy cơ ngập lụt do nước biển dâng,... Trong tương lai, khi tuyến đường ven biển Bắc Nam được xây dựng và chính thức vào hoạt động, nhu cầu khai thác các lợi thế vùng là vô cùng lớn. Song hành với lợi thế là các thách thức, nguy cơ đến từ tự nhiên có thể xảy ra và thường bị cường điệu bởi hoạt động nhân sinh. Các lợi thế cũng như tác động bất lợi từ tự nhiên đó liên quan chặt chẽ với địa chất khu vực nói chung và trực tiếp là các thành tạo trầm tích Holocen. Các nghiên cứu về địa chất tiến hành trong khu vực chủ yếu là các công trình đo vẽ bản đồ ở các tỷ lệ khác nhau và mang tính khu vực. Nghiên cứu về địa chất nói chung và trầm tích Holocen nói riêng ở khu vực ven biển Thanh Hóa còn rất hạn chế, nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu.
2 Chính bởi vậy, việc đặt ra nghiên cứu “Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa” là cần thiết và cấp bách nhằm tạo cơ sở khoa học đúng đắn cho định hướng quy hoạch, phát triển bền vững lãnh thổ trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu. Mục tiêu: Làm sáng tỏ đặc điểm tướng và lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu đặc điểm tướng trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa. - Nghiên cứu dao động mực nước biển trong Holocen và địa tầng phân tập trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa. - Thiết lập lịch sử tiến hóa trầm tích khu vực ven biển Thanh Hóa trong giai đoạn Holocen theo không gian, thời gian. - Nghiên cứu biến động đường bờ giai đoạn Holocen muộn - hiện đại khu vực ven biển Thanh Hóa. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là các trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa nằm trong phạm vi từ đường bờ hiện tại, trải dài từ huyện Nga Sơn đến hết huyện Quảng Xương và vào trong đất liền khoảng 15 - 20km (Hình 1). Giới hạn toạ độ khu vực nghiên cứu: - Từ 105° 45' 2" đến 106° 1' 2" kinh độ Đông. - Từ 19° 37' 10" đến 19° 59' 53" vĩ độ Bắc.
3 Hình 1. Sơ đồ vị trí và tài liệu nghiên cứu khu vực ven biển Thanh Hoá
4 Cơ sở tài liệu: Trong quá trình thực hiện luận án, NCS đã trực tiếp thực hiện, xử lý các tài liệu, số liệu (Bảng 1): - Trực tiếp tham gia công tác khoan, mô tả, lấy mẫu, phân tích cấu tạo, xây dựng thiết đồ của 09 lỗ khoan máy (LKTH1, LKTH2, LKTH3, LKTH4, LKTH5, LKTH6, LKTH7, LKTH8, LKTH9) với tổng cộng 213m mẫu lõi khoan nguyên dạng và lấy mẫu phân tích: + LKTH1 và LKTH2: phân tích 66 mẫu độ hạt, 66 mẫu bào tử - phấn hoa, 66 mẫu tảo diatomeaea, 20 mẫu foraminifera, 10 mẫu tuổi tuyệt đối 14C. Thực hiện trong đề tài Độc lập trẻ mã số VAST.ĐLT.08/17-18 [4]. + LHTH3 và LKTH4: phân tích 40 mẫu độ hạt, 20 mẫu bào tử - phấn hoa, 20 mẫu tảo diatomeaea, 20 mẫu foraminifera. Thực hiện trong nhiệm vụ nghiên cứu viên cao cấp mã số NVCC11.05/18-18 [5]. + LKTH5 và LKTH6: phân tích 120 mẫu độ hạt, 40 mẫu bào tử - phấn hoa, 40 mẫu tảo diatomeaea, 40 mẫu foraminifera, 04 mẫu tuổi tuyệt đối 14C. Kinh phí thực hiện được hỗ trợ bởi Dự án điều tra cơ bản mã số UQĐTCB.04/19-20; Đề tài khoa học cơ bản mã số KHCBTĐ.02/20-22; Đề tài cơ sở phòng trầm tích năm 2019 [6]. + LKTH7, LKTH8, LKTH9: phân tích 250 mẫu độ hạt, 60 mẫu bào tử - phấn hoa, 60 mẫu tảo diatomeaea, 60 mẫu foraminifera, 07 mẫu tuổi tuyệt đối 14C. Kinh phí thực hiện được hỗ trợ bởi đề tài khoa học cơ bản mã số KHCBTĐ.02/20-22. - Thực hiện 05 chuyến thực địa khảo sát địa hình, địa mạo, lấy mẫu trầm tích tầng mặt và khoan tay lấy mẫu. - Thực hiện tuyến địa chấn nông phân giải cao tại vùng biển ven bờ ở độ sâu -10m nước và tuyến đo địa chấn khúc xạ cắt qua TLCX ở vị trí LKTH9. - Thu thập, phân tích tổng hợp 107 cột địa tầng lỗ khoan từ các tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản tờ Thanh Hóa - Vinh tỷ lệ 1:200.000 của Đặng Trần Quân (1980) [1]; Điều tra địa chất đô thị thành phố Thanh Hóa tỷ lệ 1:25.000 của Hoàng Văn Khổn (1997) [2]; Lỗ khoan của Trung tâm điều tra tài nguyên và môi trường biển khu vực phía Bắc [7]; Các lỗ khoan xây dựng cầu đường, khu nghỉ dưỡng FLC của Công ty Cổ phần tư vấn Địa kỹ thuật và thiết kế xây dựng G.Tech [8],… - Phân tích dữ liệu bản đồ địa hình UTM năm 1965 và ảnh vệ tinh Landsat MSS, TM, ETM, OLI các năm 1975, 1990, 2001, 2009, 2017 và ảnh vệ tinh Sentinel.
5 Bảng 1. Bảng thống kê tài liệu, số liệu thực hiện luận án Khối STT Tài liệu, số liệu Đơn vị tính lượng 1 Thực hiện khoan máy lấy mẫu nguyên dạng Lỗ khoan 09 2 Phân tích độ hạt Mẫu 531 3 Lát mỏng thạch học bở rời Mẫu 25 4 Bào tử - phấn hoa Mẫu 186 5 Diatomeae Mẫu 186 6 Foraminefera Mẫu 140 7 Hoá - lý môi trường Mẫu 10 8 Khoáng vật sét Mẫu 10 9 Tuổi tuyệt đối 14C Mẫu 21 10 Địa chấn nông phân giải cao vùng ven bờ Km 11,7 11 Tuyến địa chấn khúc xạ cắt qua vị trí LKTH9 Km 1,3 Luận điểm bảo vệ: Luận điểm 1: Lịch sử hình thành và tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa gắn liền với quá trình dao động mực nước biển, trải qua bốn giai đoạn với 23 tướng trầm tích: - Giai đoạn bồi lấp thung lũng cắt xẻ (cuối Pleistocen muộn, phần muộn - giữa Holocen sớm): hình thành các thành tạo thuộc hệ thống trầm tích biển tiến (TST), gồm cát sạn sỏi lòng sông; sét bột đồng bằng ngập lụt và sét bột đầm lầy cửa sông ven biển. - Giai đoạn estuary - vũng vịnh (giữa Holocen sớm - đầu Holocen giữa): hình thành các thành tạo thuộc hệ thống trầm tích biển tiến (TST), gồm sét bột bãi triều vũng vịnh; cồn cát triều; sét bột nhánh triều và lạch triều; sét, bột bãi triều và sét bột vũng vịnh. - Giai đoạn châu thổ (đầu Holocen giữa - Holocen muộn): hình thành các thành tạo thuộc hệ thống trầm tích biển cao (HST), trầm tích gồm sét, sét bột chân châu thổ; bột cát tiền châu thổ; sét bột cát bãi triều; cát bột đồng bằng cát; cát cồn cát; sét bột trũng sau cồn cát; sét bột đồng bằng lagoon; sét bột bãi trên triều; sét bột cát bãi gian triều và cát bột sét bãi dưới triều. - Giai đoạn aluvi (giai đoạn hiện đại): hình thành các thành tạo thuộc hệ thống trầm tích biển cao (HST), gồm cát lòng sông; cát bột đê ven sông; sét bột đồng bằng ngập lụt; cát bột bãi ven lòng và cát bột bãi giữa lòng.
6 Luận điểm 2: Động lực sóng thống trị quá trình hình thành và phát triển khu vực ven biển Thanh Hoá trong giai đoạn Holocen muộn với các đặc trưng về địa hình - địa mạo, hình thái cửa sông và tướng trầm tích. Những điểm mới của luận án: - 12 đơn vị địa hình - địa mạo tích tụ được xác lập theo sự chi phối của động lực sóng, triều và sông. - 23 tướng trầm tích Holocen được xác lập thuộc bốn nhóm tướng gồm: nhóm tướng aluvi lấp đầy thung lũng cắt xẻ, nhóm tướng estuary - vũng vịnh, nhóm tướng châu thổ và nhóm tướng aluvi. - Dao động mực nước biển và tiến hoá trầm tích khu vực ven biển Thanh Hoá trong Holocen được làm sáng tỏ bằng kết quả phân tích tướng trầm tích kết hợp với tuổi tuyệt đối 14C chi tiết ở các lỗ khoan. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp cơ sở lý luận cho nghiên cứu đồng bằng châu thổ do động lực sóng thống trị ở Việt Nam. - Luận án làm sáng tỏ sự phân bố và lịch sử tiến hóa các thành tạo trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa. - Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học để nhận diện và nghiên cứu các dạng thiên tai như xói lở bờ sông và biển, nguy cơ ngập lụt do nước biển dâng, xâm nhập mặn, sụt lún công trình… Từ đó, góp phần định hướng quy hoạch, khai thác các lợi thế vùng ven biển một cách bền vững. Bố cục của luận án: Ngoài phần mở đầu, kết luận, công trình công bố và tài liệu tham khảo. Luận án có cấu trúc gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu, cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu. Chương 2. Điều kiện tự nhiên khu vực ven biển Thanh Hóa. Chương 3. Đặc điểm tướng trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa. Chương 4. Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen khu vực ven biển Thanh Hóa.