Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất: Tiến hóa trầm tích Đệ tứ đới bờ Đèo Ngang - Đèo Hải Vân và khoáng sản liên quan

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:180

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất "Tiến hóa trầm tích Đệ tứ đới bờ Đèo Ngang - Đèo Hải Vân và khoáng sản liên quan" trình bày các nội dung chính sau: Đặc điểm điều kiện tự nhiên; Lịch sử nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu; Đặc điểm và điều kiện thành tạo trầm tích Đệ tứ; Địa tầng phân tập và tiến hóa trầm tích Đệ tứ và khoáng sản rắn liên quan.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất: Tiến hóa trầm tích Đệ tứ đới bờ Đèo Ngang - Đèo Hải Vân và khoáng sản liên quan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ----------------------------------------- ĐÀO BÙI DIN TIẾN HÓA TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ ĐỚI BỜ ĐÈO NGANG - ĐÈO HẢI VÂN VÀ KHOÁNG SẢN LIÊN QUAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ Ngành Kỹ thuật Địa chất Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ----------------------------------------- ĐÀO BÙI DIN TIẾN HÓA TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ ĐỚI BỜ ĐÈO NGANG - ĐÈO HẢI VÂN VÀ KHOÁNG SẢN LIÊN QUAN Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số: 9520501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Trần Nghi 2. PGS. TS. Nguyễn Quang Luật Hà Nội - 2024
3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, khách quan và một phần đã được công bố trong các bài báo của NCS đăng trong các Tạp chí Khoa học, phần còn lại chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác./. Tác giả luận án Đào Bùi Din
4 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, NCS đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy: GS.TS. Trần Nghi và PGS.TS. Nguyễn Quang Luật. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn. Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS cũng nhận được những ý kiến đóng góp quý báu, sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô và các nhà khoa học thuộc: Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên - môi trường biển khu vực phía Bắc - Cục Biển và Hải đảo Việt Nam. Liên đoàn Địa chất và Khoáng sản biển - Cục Địa chất Việt Nam. Đồng thời, NCS luôn nhận được sự quan tâm của Lãnh đạo, cán bộ và quý bạn đồng nghiệp Văn phòng Bộ Tài Nguyên và Môi Trường. NCS cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần và tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong suốt thời gian thực hiện luận án. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu sinh Đào Bùi Din
5 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 2 LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 4 MỤC LỤC ................................................................................................................... 5 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ........................................................................... 8 DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... 9 DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. 11 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ................................................. 8 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH - ĐỊA MẠO .................................................................. 8 1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, THỦY VĂN ............................................................... 10 1.2.1. Đặc điểm khí hậu .......................................................................................... 10 1.2.2. Đặc điểm thủy văn ........................................................................................ 11 1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT .................................................................................... 13 1.3.1. Địa tầng......................................................................................................... 13 Trầm tích Pleistocen dưới ....................................................................... 14 Trầm tích Pleistocen giữa, phần dưới ..................................................... 16 Trầm tích Pleistocen giữa, phần trên ...................................................... 17 Trầm tích Pleistocen trên, phần dưới ...................................................... 21 Trầm tích Pleistocen trên, phần trên -Holocen giữa (Q13b- Q22) ............. 24 Trầm tích tuổi Holocen muộn (Q23) ........................................................ 28 1.3.2. Cấu trúc kiến tạo ........................................................................................... 30 CHƯƠNG 2: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..... 33 2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU .................................................................................. 33 2.1.1. Giai đoạn trước năm 1975 ............................................................................ 33 2.1.2. Giai đoạn sau 1975 ....................................................................................... 34 2.1.3. Một số kết quả đạt được ............................................................................... 57 2.1.4. Những tồn tại ................................................................................................ 62 2.2. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................... 64
6 2.2.1. Phương pháp luận ......................................................................................... 64 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu [29, 30, 31] .......................................................... 66 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực địa................................................ 66 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.................................. 67 2.2.3. Hướng tiếp cận ............................................................................................. 84 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ. 89 3.1. PHÂN VÙNG CẤU TRÚC VÀ PHÂN TẦNG CẤU TRÚC TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ ............................................................................................................................. 89 3.1.1. Đới sụt lún yếu tạo 5 thế hệ đồng bằng sông - vũng vịnh (ab-aluvi-bay) nông hẹp hình bán nguyệt ................................................................................................ 96 3.1.2. Đới sụt lún mạnh dạng địa hào tạo hệ thống lagoon (đầm phá) ................. 100 3.1.3. Đới nâng dạng địa luỹ tạo đê cát ven bờ và cồn cát đụn do gió ................. 100 3.1.4. Đới sụt lún mạnh đơn nghiêng ven bờ tạo sườn bờ ngầm.......................... 101 3.2. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CỦA CÁC PHỨC HỆ TƯỚNG TRẦM TÍCH THEO PHÂN ĐỚI CẤU TRÚC ................................ 104 3.2.1. Đới sụt lún tạo đồng bằng sông - vũng vịnh nông ..................................... 104 3.2.2. Đới sụt lún mạnh dạng địa hào ................................................................... 106 3.2.3. Đới nâng dạng địa luỹ ven bờ..................................................................... 107 3.2.4. Đới sụt lún đơn nghiêng ven bờ tạo sườn bờ ngầm có độ sâu từ 0m nước đến đường bờ cổ 30m nước ......................................................................................... 108 CHƯƠNG 4: ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP VÀ TIẾN HÓA TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÀ KHOÁNG SẢN RẮN LIÊN QUAN ...................................................................... 129 4.1. ĐẶC ĐIỂM VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ CÁC PHỨC TẬP VÀ MIỀN HỆ THỐNG TRẦM TÍCH ............................................................................................ 129 4.1.1. Cơ sở xác lập ranh giới các phức tập.......................................................... 129 4.1.2. Đặc điểm các phức tập trầm tích và miền hệ thống ................................... 131 Địa tầng phân tập đới sụt lún tương đối mạnh tạo đồng bằng thấp ven rìa phía Tây ............................................................................................................. 132 Địa tầng phân tập đới sụt lún mạnh dạng địa hào tạo lagoon (đầm phá)
7 ven biển .............................................................................................................. 133 Địa tầng phân tập đới nâng tạo đê cát ven bờ và cát đụn do gió .......... 134 Địa tầng phân tập đới sụt lún đơn nghiêng ven bờ ............................... 136 4.2. ĐẶC ĐIỂM TIẾN HOÁ TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ .............................................. 137 4.2.1. Khái quát..................................................................................................... 137 4.2.2. Tiến hoá thành phần trầm tích của các tướng trầm tích theo 5 chu kỳ và khoáng sản liên quan ............................................................................................ 138 Tướng cát lòng sông biển thấp (SaLST) ............................................... 138 Tướng cát đê cát ven bờ biển tiến ......................................................... 140 Tiến hóa trầm tích liên quan đến khoáng sản ....................................... 142 4.3. ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ KHOÁNG SẢN RẮN ĐỚI BỜ TỪ ĐÈO NGANG ĐẾN ĐÈO HẢI VÂN................................................ 143 4.3.1. Nguồn cung cấp vật liệu ............................................................................. 143 4.3.2. Yếu tố địa mạo, thuỷ văn và hướng gió ..................................................... 144 4.3.3. Yếu tố tân kiến tạo và động thái bờ biển .................................................... 146 4.3.4. Đặc điểm khoáng sản.................................................................................. 146 Khoáng sản đới cồn cát ven biển .......................................................... 146 Khoáng sản đới đường bờ cổ 25-30m nước có tuổi Q13b-Q21 ............... 152 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 158 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................................................... 161 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 162
8 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT HST Miền hệ thống trầm tích biển cao (Highstand systems tract) LST Miền hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand systems tract) TST Miền hệ thống trầm tích biển tiến (Transgresive systems tract) MFS Bề mặt ngập lụt cực đại (Maximum flooding surface) RS Bề mặt bào mòn biển tiến (Ravinement surface) TS Bề mặt biển tiến (Transgresive surface) SB Ranh giới tập (Sequence boundary) CC Chỉnh hợp tương đương (Correlative conformity) Sm Cát bùn (Muddy sand) Ms Bùn cát (Sandy mud) Sq Phức tập (Sequence) kaBP Nghìn năm trước ngày nay (Kilo anna (thousands of years) before present) TKT Tân kiến tạo S Cát M Bùn TB Hướng Tây Bắc ĐN Hướng Đông Nam ĐBSH Đồng bằng Sông Hồng MNB Mực nước biển MKN Mất khi nung
9 DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Ví trí địa lý khu vực nghiên cứu (phi tỷ lệ) ................................................ 8 Hình 1. 2. Bùn sét màu xám xanh nguồn gốc biển, tuổi mQ11 (Trong lỗ khoan LKHB13-1LC, độ sâu 61-62m) ................................................................................. 15 Hình 1. 3. Cát sạn màu xám vàng tuổi amQ12b trong lỗ khoan LKHB12-1 ĐL ở độ sâu 64,4-64,5m .......................................................................................................... 18 Hình 1. 4. Các thành tạo địa chất được giải đoán trên mặt cắt băng địa chấn nông độ phân giải cao tuyến HB11-Tu05 .......................................................................... 20 Hình 1. 5. Bùn sét màu xám đen tuổi bmQ13a (Trong lỗ khoan LKHB13-1LC, độ sâu 40-41m) ..................................................................................................................... 22 Hình 1. 6. Sét bột phong hóa nhẹ (loang lổ) tuổi mQ13a (gặp trong ống phóng tại trạm HB11-T687 - trước cửa Thuận An) ........................................................................... 23 Hình 1. 7. Trầm tích hạt thô trên bãi cạn Thuận An (ảnh sonar tuyến HB11-Tu27) tuổi msQ13b- Q22 ........................................................................................................ 26 Hình 1. 8. Sạn, sỏi nằm trong trầm tích cát sạn tại trạm HB11-T1019 (tuổi msQ13b- Q22 Bãi cạn Thuận An) .............................................................................................. 26 Hình 1. 9. Bùn cát màu xám xanh, tuổi mQ13b-Q22 trong mẫu ống phóng tại trạm HB11-T1190 .............................................................................................................. 27 Hình 1. 10. Trầm tích bùn sét cát màu xám đen lẫn mùn thực vật tuổi bmQ23 trong khu vực Vũng Đầm .................................................................................................... 29 Hình 1. 11. Sơ đồ tân kiến tạo đồng bằng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế ................. 32 Hình 2. 1. Sơ đồ hiện trạng nghiên cứu vùng Đèo Ngang- Hải Vân ........................ 55 Hình 2. 2. Mối quan hệ giữa thềm biển trên đất liền ven biển và đường bờ cổ (thềm biển) dưới thềm lục địa (Trần Nghi, 2002). .............................................................. 65 Hình 2. 3. Sơ đồ biến thiên hình dạng hạt vụn từ khi chưa bị mài tròn (số góc lồi bằng 10) đến bị mài tròn tối đa (số góc lồi bằng 0) .......................................................... 69 Hình 2. 4. Các dạng phản xạ và tướng trầm tích liên quan: .................................... 73 Hình 2. 5. Mô hình địa tầng phân tập theo J.C. Van Wagoner, R.M. Mitchum, K.M. Campipn, V.D. Rahmanian (2003) ............................................................................ 74 Hình 2. 6. Mô hình Địa tầng phân tập của Trần Nghi, 2022 .................................... 76 Hình 2. 7. Biểu đồ phân loại trầm tích của Folk.R, 1954 ......................................... 79 Hình 2. 8. Biểu đồ tam giác biểu diễn mối quan hệ nhân - quả giữa thành phần trầm tích, sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo [31]. ............................... 85 Hình 3. 1 (a,b,c). Mặt cắt địa chất trầm tích phân tầng cấu trúc và phân vùng cấu
10 trúc đới bờ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân từ đất liền ra biển có 4 đới (từ trái sang phải): (Đới I) Đới sụt lún tạo đồng bằng sông - vũng vịnh hình bán nguyệt giáp chân núi Trường Sơn; (Đới II) Đới sụt lún mạnh dạng địa hào tạo lagoon (đầm phá ven biển) cộng sinh với cồn cát; (Đới III) Đới nâng dạng địa luỹ tạo cồn cát ven biển; (Đới IV) Đới sụt lún mạnh đơn nghiêng tạo sườn bờ ngầm biển ven bờ. ................. 92 Hình 3. 2. Cột địa tầng phân tập LK KMS QB1, huyện Quảng Trạch, Quảng Bình 93 Hình 3. 3. Sơ đồ tướng đá - thạch động lực vùng nghiên cứu (a. mảnh 1, b. mảnh 2) (Đào Bùi Din, 2024) .................................................................................................. 95 Hình 3. 4. a - Đồng bằng Quảng Ninh - Lệ Thuỷ, Quảng Bình; b - Bàu Tró -lagoon tàn dư phía Bắc cửa sông Nhật Lệ ............................................................................ 97 Hình 3. 5. Phức tập 1 (Q11 ) gồm 3 miền hệ thống: (1) LST được đặc trưng bởi phức hệ tướng cát bùn aluvi biển thấp (SmaLST); (2) TST được đặc trưng bởi phức hệ tướng bùn cát ven biển và bùn lagoon biển tiến (Mam, mTST); (3)HST được đặc trưng bởi phức hệ tướng bùn cát sông- vũng vịnh biển cao (MsmaHST)(LKHU7) .................. 97 Hình 3. 6. Phức tập 2 (Q12a) gồm 3 miền hệ thống: LST, TST, HST (LKHU7) ........ 98 Hình 3. 7. Phức tập 3: (Q12b) gồm 3 miền hệ thống: LST, TST, HST(LKHU7) ........ 98 Hình 3. 8. Phức tập 4: (Q13a) gồm 3 miền hệ thống: LST, TST, HST (LKHU7) ....... 99 Hình 3. 9. Phức tập 5: (Q13a -Q2) gồm 3 miền hệ thống: LST, TST, HST (LKHU7 .. 99 Hình 3. 10. 3 mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển ven bờ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân có các đặc điểm sau đây: (1) Có 5 tập địa chấn tương ứng với 5 phức tập: Q11, Q12a, Q12b, Q13a, Q13b-Q2; (2) Bề dày trầm tích mỗi phức tập tăng dần từ bờ ra khơi. .................................................................................................................... 102 Hình 3. 11. Mặt cắt địa tầng tuyến HB11-Tu27...................................................... 103 Hình 3. 12a. Phức hệ tướng cát hạt trung, đa khoáng lòng sông biển thấp (SaLSTQ11) gồm: Qm, Qp, R (mảnh đá ryolit, mảnh đá phiến sericit, quarzit. So=2,8; Rotb=0,5. N+;x40; sâu 98,6m LK-KMSQB-1-Quảng Thọ, Quảng Bình................................. 105 Hình 3. 13a. Phức hệ tướng bùn đầm lầy ven biển, biển tiến chu kỳ thứ 2(MbTSTQ12a) ....................................................................................................... 105 Hình 3. 14a. Tướng bùn biển tiến cực đại đới sụt lún mạnh chu kỳ thứ 2 (MmTSTQ12a); sâu 72,8m; N+.x90. (LKKMSQB01). ...................................................................... 106 Hình 3. 15a. Phức hệ tướng cát thạch anh đê cát ven bờ chu kỳ thứ 5 (SmTSTQ22); N+,x90; Q=0,99; So=1,2; Rotb=0,85 (xã Quảng Thọ, Quảng Trạch, Quảng Bình) ........................................................................................................................ 107 Hình 3. 16. A- Một cặp cộng sinh đê cát ven bờ (cồn cát Bảo Ninh) và lagoon (sông Nhật Lệ) Đồng Hới Quảng Bình (Q21-2) .................................................................. 110 Hình 3. 17 (a,b). Ảnh Spot đã chỉ ra 1 đồng bằng cát dạng rẻ quạt bao gồm 1 hệ
11 thống các đê cát thạch anh ven bờ thành tạo trong Holocen sớm giữa (Q22), nằm phía trong lagoon huyện Hải Lăng, Quảng Trị và nằm ở vị trí cuối Tây Bắc của phá Tam Giang - Cầu Hai. Giữa các gờ cát dạng nan quạt là các rãnh nước tàn dư của lạch thoát triều cổ chảy hội tụ về phía Đông Nam cồn cát rồi đổ vào phá Tam Giang-Cầu Hai. .......................................................................................................................... 112 Hình 3. 18. A- Cồn cát Thuận An. Sườn dốc hướng về đất liền (bên trái) ............. 114 Hình 3. 19. Sơ đồ địa chất đới bờ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân (mảnh 1) ........... 127 Hình 3. 20. Sơ đồ địa chất đới bờ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân (mảnh 2) ........... 128 Hình 4. 1. Mặt cắt liên kết băng địa chấn nông độ phân giải cao tuyến HB11-Tu27 với cột địa tầng lỗ khoan LKHB12-2PD ................................................................. 130 Hình 4. 2. Mặt cắt liên kết băng địa chấn nông độ phân giải cao tuyến HB11-Tu05 với cột địa tầng lỗ khoan LKHB12-1ĐL ................................................................. 131 Hình 4. 3. Cảnh quan địa hình - địa mạo đới bờ khu vực Thừa Thiên- Huế gồm 4 đới từ đất liền ra biển (từ trái sang phải): Đới đồng bằng; đới lagoon, đới cồn cát và đới biển ven bờ .............................................................................................................. 133 Hình 4. 4. Mặt cắt cấu trúc 5 chu kỳ địa tầng phân tập, khu vực Thuận An- Thừa Thiên- Huế. .............................................................................................................. 134 Hình 4. 5. A- Phức hệ tướng cát đê cát ven bờ biển tiến phức tập 4 (SmTSTQ13a) bị phong hoá theo phương thức thấm đọng. ............................................................... 135 Hình 4. 6. Cồn cát hình lưỡi liềm quay lưng ra biển; sườn dốc hướng về đất liền (Ảnh Trần Nghi 2019; phía Nam Đồng Hới- Quảng Bình) ............................................. 136 Hình 4. 7. Trầm tích biển - gió Holocen trên, chứa quặng titan - zircon sa khoáng giàu. (Tuyến 720, khu Quảng Ngạn). (Ảnh Nguyễn Văn Quang) ........................... 150 Hình 4. 8. Sơ đồ phân bố khoáng sản khu vực từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân ... 156 Hình 4. 9. Sơ đồ phân bố khoáng sản khu vực từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân (mảnh 2).............................................................................................................................. 157 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Các đặc trưng chế độ thuỷ triều ............................................................... 12 Bảng 1. 2. Độ cao sóng trung bình, cực đại và hướng sóng thịnh hành theo tháng 12 Bảng 1. 3. Bảng phân chia thang địa tầng trầm tích Đệ tứ [39] .............................. 13 Bảng 2. 1. Bảng tổng hợp các thành tạo Đệ tứ từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ..................................................................................................... 35 Bảng 2. 2. Bảng tổng hợp các thành tạo Pleistocen dưới từ Đèo Ngang đến Đèo Hải
12 Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ...................................................................................... 36 Bảng 2. 3. Bảng tổng hợp các thành tạo Pleistocen giữa- trên từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ............................................................................... 37 Bảng 2. 4. Bảng tổng hợp các thành tạo Pleistocen trên từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ...................................................................................... 40 Bảng 2. 5. Bảng tổng hợp các thành tạo Holocen dưới- giữa từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ............................................................................... 43 Bảng 2. 6. Bảng tổng hợp các thành tạo Holocen giữa- trên từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ............................................................................... 48 Bảng 2. 7. Bảng tổng hợp các thành tạo Holocen trên từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ...................................................................................... 52 Bảng 2. 8. Bảng tổng hợp các thành tạo Đệ tứ không phân chia từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân [13, 18, 35, 41, 47, 49] ....................................................................... 54 Bảng 2. 9. Đối sánh thang địa tầng mới và thang địa tầng do Phạm Huy Thông thành lập (2012) khu vực Trị - Thiên .................................................................................. 60 Bảng 2. 10. Bảng đối sánh giữa chu kỳ trầm tích-chu kỳ thay đổi mực nước biển và chu kỳ băng hà .......................................................................................................... 66 Bảng 2. 11. Bảng phân chia cấp độ mài tròn hạt vụn............................................... 70 Bảng 2. 12. Các chỉ tiêu địa hóa đặc trưng cho các môi trường trầm tích khác nhau ........................................................................................................................... 71 Bảng 2. 13. Đối sánh giữa chu kỳ tướng đá - chu kỳ phức tập và chu kỳ thay đổi mược nước biển toàn cầu .................................................................................................... 82 Bảng 2. 14. Mối quan hệ giữa tướng trầm tích, phức tập và các chu kỳ băng hà .... 83 Bảng 3. 1. Bảng tổng hợp các tham số trầm tích Đệ tứ đới bờ hạ lưu sông Gianh 108 Bảng 3. 2. Bảng tổng hợp các tham số trầm tích Đệ tứ đới bờ hạ lưu Sông Thạch Hãn Quảng Trị ................................................................................................................ 113 Bảng 3. 3. Bảng tổng hợp các tham số trầm tích Đệ tứ đới bờ hạ lưu sông Hương Thừa Thiên - Huế .................................................................................................... 113 Bảng 3. 4. Bảng tổng hợp thành phần độ hạt ......................................................... 115 Bảng 3. 5. Bảng tổng hợp khoáng vật theo mẫu lát lỗ khoan LKQB01 xã Quảng Thọ- Quảng Bình ............................................................................................................. 118 Bảng 4. 1. Ranh giới phân tập địa chấn tuyến HB11-Tu05, đối sánh với cột địa tầng lỗ khoan máy LKHB12-1ĐL.................................................................................... 129 Bảng 4. 2. Ranh giới phân tập địa chấn tuyến HB11-Tu27, đối sánh với cột địa tầng
13 lỗ khoan máy LKHB12-2PD ................................................................................... 130 Bảng 4. 3. Bảng tổng hợp các tham số trầm tích đặc trưng cho sự tiến hoá của 2 tướng cát lòng sông (SaLST) và cát đê cát ven bờ (SmTST) theo 5 phức tập ........ 138 Bảng 4. 4. Hàm lượng các khoáng vật phụ trong các thành tạo địa chất .............. 144
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Các thành tạo trầm tích Đệ tứ khu vực đới bờ từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân được phân bố phổ biến, ở nhiều dạng khác nhau. Các thành tạo trầm tích Đệ tứ này đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu, đặc biệt là các công trình đo vẽ lập bản đồ địa chất ở các tỷ lệ 1/500.000, 1/200.000, 1/50.000 của các nhóm tác giả khác nhau. Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu có nhiều nội dung tồn tại, trong quá trình thành và đặt tên hệ tầng ở các nhóm tác giả khác nhau còn chưa có sự thống nhất. Mỗi nhóm tờ bản đồ, hay mỗi chủ biên lại có cách phân chia địa tầng và đặt tên các hệ tầng khác nhau. Tài liệu địa chất trong khu vực nghiên cứu phân chia các hệ tầng và tuổi chưa dựa trên hệ thống cơ sở khoa học thống nhất giữa 3 khu vực: Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế. Xác định về môi trường hay gọi là nguồn gốc: sông (a), sông- biển-đầm lầy (amb) hay biển-đầm lầy (mb) là chưa có cơ sở khoa học. Các tác giả không áp dụng phương pháp phân tích tướng định lượng, dựa trên các tiêu chí chỉ thị môi trường thì chưa đủ cơ sở xác định được các môi trường trầm tích nói trên. Chưa nghiên cứu về địa tầng phân tập nên không thấy được mối quan hệ nhân quả giữa 5 chu kỳ tướng đá và 5 chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu do ảnh hưởng của 5 chu kỳ băng hà và gian băng trong Đệ tứ. Việc gọi tên hệ tầng bằng tên địa phương là nguyên nhân gây phức tạp khi liên kết đối sánh địa tầng. Đến nay nếu theo bảng tổng hợp thang địa tầng của từng miền thì không thể liên kết đối sánh địa tầng 3 miền Bắc-Trung-Nam và càng không liên kết được với trầm tích Đệ tứ dưới thềm lục địa. Việc phân chia này chưa dựa vào một hệ thống lý thuyết mang tính quy luật, khoa học và thống nhất cho toàn vùng nghiên cứu nói riêng cũng như toàn bộ trầm tích Đệ tứ ở Việt Nam. Các tác giả chưa áp dụng phương pháp phân chia trầm tích Đệ tứ theo phương pháp địa tầng phân tập nên đã gây ra rất nhiều bất cập và khó khăn cho việc đối sánh địa tầng và đưa ra nhận định chính xác về môi trường thành tạo trầm tích. Một vấn đề quan trọng trong quá trình nghiên cứu trầm tích là chưa nhận
2 định được mối quan hệ giữa các chu kỳ trầm tích với quá trình thay đổi mực nước biển toàn cầu, các chu kỳ băng hà, gian băng. Hầu hết các công trình chưa đề cập đến vấn đề tiến hóa trầm tích trong vùng nghiên cứu. Chính vì vậy Luận án này sử dụng phương pháp địa tầng phân tập gắn với các chu kỳ trầm tích trong quá trình dao động mực nước biển sẽ làm sáng tỏ được quy luật phân bố trầm tích Đệ tứ và khoáng sản liên quan. Quy luật tiến hóa trầm tích Đệ tứ trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển do ảnh hưởng của 5 chu kỳ băng hà là một lĩnh vực hoàn toàn mới. Quá trình tiến hóa diễn ra theo 5 chu kỳ, chu kỳ sau lặp lại chu kỳ trước nhưng ở trình độ cao hơn và được xác định bởi cộng sinh tướng theo mặt cắt, biến thiên thành phần độ hạt, khoáng vật, địa hóa theo các pha biển thoái và biển tiến. Liên quan đến các chu kỳ trầm tích, quá trình tích tụ khoáng sản gồm sa khoáng và cát xây dựng là các thực thể trầm tích đặc biệt, chúng là tài nguyên có trữ lượng lớn và chất lượng cao rất phổ biến từ các cồn cát ven biển đến đường bờ cổ 25-30m nước. Loại trầm tích này được vận chuyển và tích tụ trong chế độ thủy động lực của sóng mạnh và dòng chảy ven bờ. Cát xây dựng và sa khoáng có tiềm năng lớn là do quá trình làm giàu bằng sự phân dị và tái trầm tích. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tích tụ khoáng sản là cơ chế thủy, thạch động lực của các pha biển tiến đóng vai trò quyết định tạo nên các đê cát ven bờ, các bãi triều cát, các sóng cát có độ mài tròn và chọn lọc tốt. Đây là loại hình khoáng sản có thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh được phận dị ra các vỉa sa khoáng (ilmenit, zircon, monazit, …) do sóng và dòng chảy ven bờ. Được sự đồng ý của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ môn Tìm kiếm thăm dò và cán bộ hướng dẫn, NCS thực hiện đề tài nghiên cứu cấp tiến sỹ với tên đề tài “Tiến hóa trầm tích Đệ tứ đới bờ Đèo Ngang - Đèo Hải Vân và khoáng sản liên quan”. Các nội dung trong trong phạm vi đề tài này sẽ góp phần khắc phục những tồn tại nêu trên, là những vấn đề cấp thiết từ thực tế đặt ra. 2. Mục tiêu của luận án - Làm sáng tỏ quy luật tiến hóa của 5 chu kỳ trầm tích Đệ tứ đới bờ từ Đèo
3 Ngang đến Đèo Hải Vân trong mối quan hệ với 5 chu kỳ biển thoái và biển tiến toàn cầu do ảnh hưởng của 5 chu kỳ băng hà và gian băng; - Chính xác hóa 5 chu kỳ trầm tích tương ứng với 5 phức tập (sequence): Q11, Q12a, Q12b, Q13a, Q13b-Q2; - Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa quy luật phân bố và cơ chế thành tạo các khoáng sản rắn (sa khoáng và vật liệu xây dựng) trong mối quan hệ với các chu kỳ trầm tích. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Trầm tích Đệ tứ khu vực đới bờ từ Đèo Ngang - Đèo Hải Vân và khoáng sản liên quan trong mối quan hệ với sự thay đổi mức nước biển. - Khu vực nghiên cứu từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân, gồm phần đất liền và phần ngập nước, nơi đã bị ảnh hưởng hoạt động của biển trong giai đoạn Holocen muộn (phần đất liền từ một phần đồng bằng Holocen giữa - muộn (Q22-3): các cồn cát ven biển, lagoon (đầm phá), bãi triều ven biển; phần ngập nước từ 0m hải đồ đến độ sâu 30m nước (đường bờ cổ Pleistocen muộn-Holocen Sớm) (Q13b-Q21), nơi tập trung sa khoáng và cát xây dựng với quy mô lớn). 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu làm sáng tỏ thành phần vật chất (thành phần độ hạt, thạch học, khoáng vật và hóa học…) nhằm xác định tướng trầm tích Đệ tứ; - Nghiên cứu đặc điểm và điều kiện thành tạo trầm tích Đệ tứ trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu; - Nghiên cứu địa tầng phân tập và tiến hóa trầm tích Đệ tứ; - Nghiên cứu các loại hình khoáng sản liên quan đến các chu kỳ trầm tích trong Đệ tứ. 5. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Theo chiều vuông góc với đường bờ từ Đèo Ngang tới Đèo Hải Vân trầm tích Đệ tứ đới bờ bị phân hoá thành 4 vùng cấu trúc: (1) vùng đồng bằng thấp Bình-Trị- Thiên ven rìa phía Tây; (2) vùng sụt lún dạng địa hào tạo lagoon Tam Giang-sông
4 Nhật Lệ ven biển; (3) vùng nâng địa luỹ tạo cồn cát ven bờ Bình-Trị-Thiên và (4) vùng sụt lún mạnh đơn nghiêng biển ven bờ tạo sườn bờ ngầm (0-30m nước). Theo phương thẳng đứng có 5 chu kỳ trầm tích tương ứng với 5 phức tập (sequence) có quan hệ nhân quả với 5 chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu. (1) phức tập 1: có tuổi Pleistocen sớm (Q11); (2) phức tập 2: có tuổi Pleistocen giữa phần sớm (Q12a); (3) phức tập 3: có tuổi Pleistocen giữa, phần muộn (Q12b); (4) phức tập 4: có tuổi Pleistocen muộn, phần sớm (Q13a); (5) phức tập 5: có tuổi Pleistocen muộn, phần muộn - Holocen (Q13b-Q2). Luận điểm 2: 5 phức tập của trầm tích Đệ tứ tương ứng với 5 chu kỳ các phức hệ tướng đá. Mỗi phức tập được cấu thành bởi 3 miền hệ thống. Mỗi miền hệ thống được đặc trưng bởi 1 phức hệ tướng đá: (1) miền hệ thống trầm tích biển thấp được đặc trưng bởi phức hệ tướng cát bùn aluvi biển thấp (SmaLST); (2) miền hệ thống trầm tích biển tiến được đặc trưng bởi phức hệ tướng bùn cát ven biển và bùn biển nông vũng vịnh biển tiến (Msab, MbTST); (3) miền hệ thống trầm tích biển cao được đặc trưng bởi phức hệ tướng bùn cát đồng bằng aluvi - vũng vịnh biển cao (MsabHST). Khoáng sản cát thạch anh thuỷ tinh và sa khoáng đạt chất lượng và trữ lượng cao nhất với hệ số trưởng thành đạt cực đại (Mt=1,76) trong chu kỳ thứ 5 (Q13b-Q2). Chúng được phân bố trong phức hệ tướng cát, đê cát ven bờ biển tiến cực đại Holocen giữa (SmTSTQ22). 6. Những điểm mới của luận án - Lần đầu tiên trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ được liên kết với trầm tích Đệ tứ lục địa ven biển ở khu vực đới bờ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân trên cơ sở áp dụng phương pháp địa tầng phân tập. Điều này rất có ý nghĩa đối với việc xác định trầm tích Đệ tứ ở ven biển Việt Nam. - Đới cồn cát khu vực nghiên cứu được hình thành bởi 5 chu kỳ tướng cát phân bố không phủ chồng liên tục lên nhau, mà tướng đê cát ven bờ (m) được hình thành trong giai đoạn biển tiến của chu kỳ sau thường phủ chồng lùi lên sườn các trầm tích cát biển gió (mv) có trước. Các phức hệ tướng cát đụn được thành tạo chủ yếu do tái tạo các thể cát có trước nằm ở vị trí cao hơn mực nước biển trong pha biển thoái
5 (LST) và biển cao (HST), thậm chí có cả trong pha biển tiến (TST) khi địa hình cồn cát đó đã nâng cao ngang tạo thành thềm biển. - Khu vực bờ biển giữa đới cồn cát và đới đơn nghiêng sườn bờ ngầm đang hình thành 2 tướng trầm tích trẻ: (1) tướng cát dưới triều và bãi triều (mQ23) phân bố ở độ sâu 0-10m nước; (2) tướng cát bãi trên triều (bãi biển) có độ cao 0-3m. Cả 2 tướng này hiện đang được thành tạo với xu thế dịch chuyển về phía đất liền do xói lở đường bờ. - Chu kỳ các phức hệ trầm tích bắt đầu từ tướng phức hệ cát bùn aluvi biển thấp (SmaLST) và kết thúc là tướng bùn cát aluvi vũng vịnh biển cao (MsabHST). Mở đầu phức hệ tướng trầm tích aluvi là trầm tích hạt thô và kết thúc là tướng vũng vịnh bãi bồi. 7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án a. Ý nghĩa khoa học - Luận án góp phần làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất, quy luật phân bố tướng trầm tích Đệ tứ đới ven bờ từ Đèo Ngang đến Đèo Hải Vân. - Xác định quy luật tiến hóa của 5 chu kỳ trầm tích Đệ tứ trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu: Q11, Q12a, Q12b, Q13a, Q13b-Q2. - Xác định được quy luật phân bố khoáng sản cát thuỷ tinh và sa khoáng liên quan đến phức hệ tướng cát đê cát ven bờ thuộc miền hệ thống trầm tích biển tiến (SmTST) của mỗi chu kỳ và đạt chất lượng và trữ lượng cao nhất trong phức hệ tướng cát đê cát ven bờ Holocen giữa (SmTSTQ22). b. Ý nghĩa thực tiễn - Nghiên cứu tiến hóa trầm tích Đệ tứ góp phần chính xác hóa địa tầng theo địa tầng phân tập. - Kết quả của quá trình hoạt động địa chất nội sinh và ngoại sinh đã tạo nên 4 đới cấu trúc: (1) đồng bằng thấp ven rìa phía Tây; (2) lagoon (đầm phá) chạy dọc bờ biển; (3) cồn cát chạy dọc bờ cộng sinh với lagoon; (4) sườn bờ ngầm (0-30m nước). - Nghiên cứu đặc điểm tướng trầm tích, địa hình - địa mạo và xu thế biến động của đới bờ là cơ sở khoa học để xây dựng tiền đề tìm kiếm khoáng sản cát thuỷ tinh
6 và sa khoáng trong các phức hệ tướng cát đê cát ven bờ tuổi Holocen giữa (SmTST) và đới bờ cổ độ sâu 25-30m nước tuổi Pleistocen muộn, phần muộn-Holocen sớm (SmTSTQ13b-Q21). 8. Cơ sở tài liệu a. Các công trình đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản Trong vùng nghiên cứu đã được nhiều tập thể tác giả nghiên cứu và thành lập bản đồ địa chất khoáng sản, đặc biệt có một số công trình sau: Đề án "Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản biển nông ven bờ (0-30m nước) Việt Nam, tỷ lệ 1: 500.000", Đề án “Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản, địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất vùng biển Thừa Thiên Huế - Bình Định (0-60m nước), tỷ lệ 1:100.000”, Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Lệ Thủy- Quảng Trị, Đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Nam Đông, Đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 nhóm tờ Quảng Trị, Lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1: 50.000 vùng Đồng Hới- Bình Trị Thiên. b. Các Đề tài nghiên cứu khoa học Chương trình điều tra cơ bản và nghiên cứu ứng dụng công nghệ biển 2001- 2005 (Mã số KC-09), chương trình điều tra cơ bản và nghiên cứu ứng dụng công nghệ biển 2006-2010 (Mã số KC-09), nghiên cứu địa chất tầng nông đến độ sâu 200m nước vùng ven biển và biển miền Trung (từ Thanh Hóa đến Bình Thuận) phục vụ đánh giá sa khoáng, vật liệu xây dựng và quy hoạch sử dụng hợp lý không gian biển Việt Nam, bản đồ tướng đá cổ địa lý Pliocen - Đệ tứ thềm lục địa Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000, Đề tài cấp nhà nước mã số KT-06-11. c. Các tài liệu thu thập - Các lỗ khoan máy, khoan tay: 28 lỗ khoan máy, 32 lỗ khoan tay - Băng địa chấn nông độ phân giải cao: 148 tuyến băng địa chấn - Mẫu phân tích các loại từ mẫu tầng mặt, mẫu lỗ khoan + Mẫu phân tích độ hạt: 2.470 mẫu + Mẫu định lượng khoáng vật: 320 mẫu
7 + Mẫu nhiệt rơnghen: 210 mẫu + Mẫu Silicat: 275 mẫu + Mẫu phân tích hóa học và địa hóa môi trường: 355 mẫu + Mẫu lát mỏng thạch học bở rời: 210 mẫu + Mẫu 14C (mẫu 14C ở Bàu Tró, Quảng Bình trên đê cát trắng Holocen giữa cho 5ka BP) + Mẫu lỗ khoan máy và khoan tay (từ 12 lỗ khoan khu vực Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế) + Các mặt cắt địa chấn nông độ phân giải cao của 3 vùng biển (Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế). 9. Bố cục luận án Mở đầu Chương 1: Đặc điểm điều kiện tự nhiên Chương 2: Lịch sử nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm và điều kiện thành tạo trầm tích Đệ tứ Chương 4: Địa tầng phân tập và tiến hóa trầm tích Đệ tứ và khoáng sản rắn liên quan Kết luận và kiến nghị