Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích pleistocen muộn - holocen đới bờ khu vực Giao Thủy - Hải Hậu, Nam Định

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cộng sinh tướng và sự thay đổi mực nước biển trong Pleistocen - Holocen muộn đới bờ khu vực Giao Thủy - Hải Hậu, Nam Định; góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân xói lở bờ biển Hải Hậu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích pleistocen muộn - holocen đới bờ khu vực Giao Thủy - Hải Hậu, Nam Định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------------- Nguyễn Hoàng Long NGHIÊN CỨU ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN – HOLOCEN ĐỚI BỜ KHU VỰC GIAO THỦY - HẢI HẬU, NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------------- Nguyễn Hoàng Long NGHIÊN CỨU ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN - HOLOCEN ĐỚI BỜ KHU VỰC GIAO THỦY - HẢI HẬU, NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 8440201.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GVHD: TS. TRẦN THỊ THANH NHÀN Hà Nội - 2019 1
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trước tiên học viên xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội trong suốt thời gian học viên học tập, nghiên cứu tại trường. Học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Trần Thị Thanh Nhàn, người đã trực tiếp hướng dẫn học viên thực hiện và hoàn thành luận văn. Học viên cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các Thầy, Cô Bộ môn Trầm tích và Địa chất biển - Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN. Thầy, Cô đã luôn giúp đỡ học viên trong quá trình học tập và tận tình hướng dẫn học viên tiếp cận và thực hiện các phương pháp trong nghiên cứu trầm tích để học viên có thể sử dụng trong luận văn này. Luận văn đã sử dụng kết quả phân tích mẫu và số liệu từ nhiều đề án, đề tài khác nhau. Học viên xin trân trọng cảm ơn các đề tài: đề tài CA.17.10A (do Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á và Quỹ Giáo dục Cao học Hàn Quốc tài trợ); đề tài KC.09.02/16- 20 do GS. Trần Nghi chủ trì, thuộc chương trình nghiên cứu KH&CN phục vụ quản lý biển, hải đảo và phát triển kinh tế biển, Bộ khoa học và công nghệ; đề án đo vẽ bản đồ Địa chất Đệ Tứ tờ Thái Bình - Nam Định tỷ lệ 1/50.000 (Vũ Nhật Thắng chủ biên) thuộc Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc. Cuối cùng học viên xin cảm ơn gia đình và bạn bè, những người đã luôn ở cạnh, khuyến khích và động viên để học viên có thể hoàn thành luận văn này. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Hoàng Long 2
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................2 DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................5 DANH MỤC BẢNG.................................................................................................7 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................8 MỞ ĐẦU...................................................................................................................9 CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU.11 1.1. VỊ TRÍ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................11 1.2. ĐẶC ĐIỂM THUỶ VĂN VÀ THỦY TRIỀU ................................................11 1.2.1. Đặc điểm thuỷ văn ........................................................................................11 1.2.2. Đặc điểm thủy triều .......................................................................................12 1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU.....................................................................................14 1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ĐỆ TỨ .....................................................................15 1.5. ĐẶC ĐIỂM TÂN KIẾN TẠO .........................................................................26 CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................29 2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ................................................................................29 2.1.1. Phần lục địa ven biển ...................................................................................29 2.1.2. Phần biển nông ven bờ .................................................................................30 2.2. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................31 2.2.1. Hướng tiếp cận ..............................................................................................31 2.2.2. Phương pháp luận và các phương pháp nghiên cứu ....................................32 CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN - HOLOCEN ĐỚI BỜ KHU VỰC GIAO THỦY - HẢI HẬU ................42 3.1. ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH THEO CÁC MIỀN HỆ THỐNG TRẦM TÍCH .................................................................................................................42 3.1.1. Miền hệ thống trầm tích biển thấp tuổi Pleistocen muộn, phần muộn (Q13bLST) .........................................................................................................42 3
3.1.2. Miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST) tuổi Pleistocen muộn, phần muộn - Holocen giữa (Q13b-Q2 TST) ............................................................................48 3.1.3. Miền hệ thống trầm tích biển cao có tuổi từ 5kaBP đến nay (Q22-3HST) ....52 3.2. TIẾN HÓA TRẦM TÍCH PLEITOCEN MUỘN – HOLOCEN ĐỚI BỜ GIAO THỦY – HẢI HẬU TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI SỰ THAY ĐỔI MỰC NƯỚC BIỂN ....................................................................................................57 3.2.1. Sự thay đổi mực nước biển trong Đệ tứ ở trên thế giới và ở Việt Nam .......57 3.2.2. Tiến hóa trầm tích và ranh giới chéo của địa tầng (bất đẳng thời) ...............57 3.2.3. Bề dày trầm tích của các miền hệ thống .......................................................60 KẾT LUẬN .............................................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................64 4
DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Hình 2. Sơ đồ kiến tạo hiện đại khu vực châu thổ Sông Hồng Hình 3. Ranh giới chu kỳ trầm tích (33’) trùng với ranh giới phức tập (sequence) (Trần Nghi, 2012) Hình 4. Mô tả mẫu khoan ngoài thực địa Hình 5. Mô phỏng đường cong tích lũy độ hạt Hình 6. Biểu đồ phân loại trầm tích (Cục địa chất Hoàng gia Anh, 1979) Hình 7. Sơ đồ các tuyến đo địa chấn nông phân giải cao khu vực biển ven bờ châu thổ Sông Hồng (Đề tài KC.09.02-16/20) Hình 8. Trầm tích cát sạn đa khoáng lòng sông, mài tròn, chọn lọc kém, phong phú mảnh đá thạch anh nhiệt dịch có kích thước từ 0.25- 2.2mm; các hạt thạch anh có kích thước bé từ 0.1-0.2mm. LK - NĐ1, độ sâu 70m, N+ x 40 Hình 9. Trầm tích bột pha sét bãi bồi, chọn lọc - mài tròn kém, khu vực nam Định, LK NĐ1, độ sâu 55 - 58m Hình 10. Mặt cắt tướng trầm tích chạy dọc từ Hà Nội đến Nam Định Hình 11. Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao tuyến T12 Hình 12 Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao tuyến T6-CH1 vùng biển Hải Hậu Hình 13. Hệ thống mặt cắt địa địa tầng trầm tích Hình 14. Sơ đồ tướng đá cổ địa lý khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng, giai đoạn biển thoái Pleistocen muộn, tương ứng miền hệ thống trầm tích biển thấp Hình15. Cát thạch anh - litic hạt trung, có độ mài tròn, chọn lọc kém thuộc tướng cát lòng sông biển tiến tuổi từ Pleistocen muộn đến Holocen sớm. Thành phần gồm thạch anh đơn tinh thể (Qm), thạch anh đa 5
tinh thể (Qp), plagiocla, orthocla, mảnh đá quartzite, các vảy muscovite (N+,X40) (at Q13b-Q21) Hình 16. Cát hạt thạch anh litic hạt nhỏ chứa vụn vỏ sinh vật và kết vón laterit tướng cát bãi triều. Cát thuộc miền hệ thống trầm tích biển tiến tuổi Holocen sớm (amt TST Q21), LK NĐ1, độ sâu 42m Hình 17. Tướng sét xám nâu tuổi Holocen sớm (amt TST Q21) trong lỗ khoan CNĐ1 Hinh 18. Tướng sét xám xanh vũng vịnh Holocen giữa biển tiến cực đại (6- 5ka BP) thuộc địa hệ vũng vịnh biển tiến cực đại, tướng sét Hinh 19. Sơ đồ tướng đá cổ địa lý khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng, giai đoạn biển tiến tuổi Pleistocen muộn, phần muộn-Holocen giữa (Q13b-Q2 TST), tương ứng miền hệ thống trầm tích biển tiến Hinh 20. Tướng cát cồn cát cửa sông thuộc LK CNĐ1. Hinh 21. Tướng bột sét bãi bồi đồng bằng châu thổ, LK CNĐ1 Hinh 22. Hệ thống các đường bờ cổ khu vực nghiên cứu và lân cận Hinh 23. Sơ đồ tướng đá cổ địa lý khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng, giai đoạn biển tiến tuổi Holocen muộn, tương ứng miền hệ thống trầm tích biển cao Hinh 24. Tướng cát bãi triều có sóng hoạt động mạnh, bờ biển Hải Hậu Hinh 25. Tướng cát bãi triều có sóng hoạt động mạnh, bờ biển cồn Lu, Giao Thủy Hinh 26. Tướng cát bùn bãi triều và dưới triều tiền châu thổ hiện đại, Hải Hậu, Nam Định Hinh 27. Tướng bùn lagoon cửa sông hiện đại, Vườn quốc gia Xuân Thủy - Nam Định Hinh 28. Mẫu vỏ sò dùng để định tuổi trầm tích tại LK CNĐ1, 560 năm Hinh 29. Sơ đồ khối biểu diễn không gian 3 chiều quan hệ giữa tướng trầm tích và các miền hệ thống trầm tích Pleistocen muộn-Holocen khu vực cửa Ba Lạt Hinh 30. Sơ đồ biểu diễn mặt cắt cấu trúc ĐBSH 6
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thang địa tầng Đệ tứ Bảng 2. Phân cấp độ hạt theo thang phi () (Folk.R, 1954) Bảng 3. Phân loại môi trường trên cơ sở các tham số trầm tích và địa hóa môi trường Bảng 4: Tọa độ các tuyến đo địa chấn nông phân giải cao cắt qua khu vực nghiên cứu Bảng 5. Tổng hợp các tướng và tham số trầm tích theo các miền hệ thống Bảng 6. Bảng tổng hợp bề dày (m) ranh giới tướng trầm tích và các miền hệ thống trầm tích Pleistocen muộn - Holocen khu vực cửa sông Ba Lạt – Hải Hậu 7
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT LK Lỗ khoan PTN Phòng thí nghiệm TB Tây bắc BTB Bắc tây bắc ĐCCT Địa chất công trình HST Miền hệ thống trầm tích biển cao TST Miền hệ thống trầm tích biển tiến LST Miền hệ thống trầm tích biển thấp BP Before present: Năm trước ngày nay 8
MỞ ĐẦU Khu vực đới bờ Giao Thủy – Hải Hậu thuộc tỉnh Nam Định là một bộ phận cấu thành châu thổ Sông Hồng, với phía bắc là cửa sông Ba Lạt, phía Nam là cửa Lạch Giang. Từ Pleistocen muộn khu vực nghiên cứu đã xảy ra những biến động rất lớn về địa tầng, trầm tích, địa mạo của đới bờ, sự thay đổi đường bờ và quá trình dịch chuyển cửa sông. Lịch sử tích tụ trầm tích liên quan chặt chẽ với các pha biển tiến và biển thoái trong Pleistocen muộn đến hiện đại. Tuy đã có một số công trình nghiên cứu về địa tầng, địa chất Đệ Tứ song các công trình vẫn chưa nghiên cứu về địa tầng phân tập, một hướng nghiên cứu mới về trầm tích luận nhằm làm sáng tỏ quy luật tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu. Trước hiện trạng nghiên cứu và hiện trạng đặc điểm trầm tích cũng như sự biến động phức tạp đới bờ hiện đại, học viên đã lựa chọn đề tài luận văn với tiêu đề “Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Pleistocen muộn – Holocen đới bờ khu vực Giao Thủy – Hải Hậu, Nam Định” nhằm phân chia địa tầng phân tập các trầm tích có tuổi từ Pleistocen muộn đến nay trên quan điểm địa tầng phân tập và làm sáng tỏ bản chất của quá trình tiến hóa về thành phần vật chất và quy luật cộng sinh tướng theo không gian và theo thời gian tại khu vực này, đồng thời nghiên cứu cũng có ý nghĩa định lượng và định hướng cho các nghiên cứu tiếp sau về hoạch định chính sách quản lý tổng hợp đới bờ. Từ ý nghĩa đó có thể xây dựng được các tiền đề cho việc phân chia lại các hệ tầng trong Pleistocen muộn - Holocen và giải thích nguyên nhân xói lở bờ biển Nam Định liên quan đến sự chuyển dịch của lòng Sông Hồng từ Nam Định sang Thái Bình. 1. Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu đặc điểm trầm tích, đặc điểm thạch học các đá trầm tích có tuổi Pleistocen muộn - Holocen khu vực Giao Thủy - Hải Hậu, Nam Định.  Nghiên cứu tiến hóa trầm tích liên quan đến sự thay đổi mực nước biển toàn cầu dựa vào phương pháp địa tầng phân tập tại khu vực nghiên cứu trong Pleistocen muộn - Holocen 2. Mục tiêu nghiên cứu  Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cộng sinh tướng và sự thay đổi mực nước biển trong Pleistocen - Holocen muộn đới bờ khu vực Giao Thủy - Hải Hậu, Nam Định  Góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân xói lở bờ biển Hải Hậu 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học 9
Nghiên cứu địa tầng phân tập (sequence stratigraphy) trầm tích Pleistocene muộn - Holocen là nghiên cứu sự tiến hóa của trầm tích và tướng trầm tích trong mối quan hệ với 3 pha thay đổi mực nước biển toàn cầu: 1) Pha biển thoái do ảnh hưởng của băng hà Wurm 2 (50.000-18.000 năm BP); 2) Pha biển tiến Flandrian kéo dài từ Pleistocen muộn đến Holocen giữa (18.000- 5.000 năm BP); 3) Pha biển thoái Holocen giữa - muộn (5.000 năm đến nay) 3.2. Ý nghĩa thực tiễn (1) Tương ứng với mỗi pha thay đổi mực nước biển sẽ có một hệ sinh thái đặc trưng như: đồng bằng aluvi, đồng bằng châu thổ, đầm lầy ven biển và đất ngập nước, vũng vịnh nửa kín, rừng nập mặn và các bãi cư trú của sinh vật...; (2) Nghiên cứu địa tầng phân tập sẽ chỉ ra được nguyên nhân xói lở bờ biển Hải Hậu, từ đó đề xuất giải pháp xử lý một cách khoa học. 4. Bố cục của luận văn: Ngoài Mở đầu, Kết luận, luận văn gồm các phần: Chương 1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên tự nhiên khu vực nghiên cứu Chương 2. Lịch sử và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Pleistocen muộn - Holocen đới bờ khu vực Giao Thủy - Hải Hậu 10
CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. VỊ TRÍ KHU VỰC NGHIÊN CỨU Vùng nghiên cứu (Hình 1) thuộc một phần lãnh thổ và lãnh hải các huyện Hải Hậu, huyện Xuân Thủy tỉnh Nam Định, giới hạn phía Bắc là cửa Ba lạt, giới hạn phía Nam là cửa Lạch Giang, có tọa độ địa lý như sau: 106o6’00” – 106o40’00” Đ; 20o 0’00” – 20o18’00” B Hình 1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 1.2. ĐẶC ĐIỂM THUỶ VĂN VÀ THỦY TRIỀU 1.2.1. Đặc điểm thuỷ văn Khu vực nghiên cứu thuộc lưu vực của hệ thống sông Hồng, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc thành tạo châu thổcô bị chôn vùi và châu thô ngầm hiện đại. Sông 11
Hồng bắt nguồn từ Vân Nam - Trung Quốc vào Việt Nam qua biên giới gần thị xã Lào Cai đến Việt Trì với tên gọi là sông Thao và có thêm hai sông lớn gia nhập là sông Lô và sông Đà. Sông Hồng có năm chi lưu toả khắp đồng bằng đó là sông Đuống, sông Luộc, sông Trà Lý, sông Thái Bình và sông Ninh Cơ. Hằng năm con sông này đổ ra biển 114 tỉ m3 nước và chuyển tải theo gần 100 triệu tấn vật chất lơ lửng, trong đó khu vực khu vực cửa chính, cửa Ba Lạt, đã chiếm gần 45% tổng lưu lượng. Sau khi chảy qua hai tỉnh Thái Bình – Nam Định rồi Sông Hồng đổ ra Biển Đông tại cửa Ba Lạt. Chiều rộng của sông trung bình tại đoạn này là 500-600 m. Khu vực nghiên cứu có một mạng lưới thủy văn dày đặc lại chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của điều kiện khí hậu nên chế độ nước chia ra hai mùa rõ rệt, mùa lũ từ tháng VI đến tháng X chiếm khoảng 75% tổng lượng nước, mùa kiệt từ tháng XI đến tháng V năm sau, chiếm khoảng 25% tổng nước trong năm. Đặc biệt sông Hồng mang một lượng lớn phù sa đổ ra biển nên đường bờ tại cửa Ba Lạt mỗi năm tiến ra biển khoảng 40m [3]. 1.2.2. Đặc điểm thủy triều  Đặc điểm thủy triều Khu vực nghiên cứu có chế độ triều khá đều đặn, tuy nhiên ở phía nam tính nhật triều kém hơn ở phía bắc cửa Ba Lạt. Biên độ triều cực đại dao động từ 1,7m đến 3,5m, chu kỳ dao động 25 giờ và chậm pha 1 giờ đồng hồ so với thủy triều đảo Hòn Dấu. Đặc trưng của các pha dao động triều ở đây là khá đối xứng, đặc biệt trong các ngày con nước lớn chỉ có đôi chút bất thường vào các ngày nước ròng. Thủy triều cũng có đặc tính theo mùa: thủy triều mạnh thường vào tháng IX và kéo dài đến tháng II năm sau, trong khi mùa triều thoái từ tháng III đến tháng VIII hàng năm [5]. Tương quan triều lên và triều xuống cũng thay đổi, xấp xỉ bằng nhau ở phía bắc cửa Ba Lạt, thời gian triều xuống tăng gấp đôi triều lên ở nam cửa Ba Lạt. Thời gian triều xuống càng kéo dài, tốc độ triều xuống càng giảm và cân bằng nghiêng về bồi tụ. Dòng triều trong khu vực có những đặc điểm sau: trong thời gian nước lên dòng triều có hướng thịnh hành đông – tây, thời gian triều xuống có hướng thịnh hành tây - đông. Các dòng chảy triều có vai trò lớn trong việc tái phân bố vật liệu trầm tích, đưa vào lắng đọng tại các bãi bồi châu thổ ngập triều. Hướng thịnh hành lên của thuỷ triều 12
là đông – tây, gặp đường bờ có hướng đông bắc – tây nam tạo các dòng chảy ven bờ có hướng về tây nam hoặc hơi lệch về phía nam vận chuyển theo vật liệu về các phía đó. - Chế độ sóng Chế độ sóng tại khu vực cửa sông Hồng có sự phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ gió và các đặc điểm địa hình khu vực. Từ tháng IX đến tháng II năm sau, hướng thịnh hành chuyển sang Đông Bắc, đôi khi chuyển sang hướng Đông. Độ cao trung bình của sóng biển ven bờ khoảng 0,5 – 1 m, và có thể đạt 3 – 5 m trong các ngày giông bão. Tuy nhiên khi truyền từ ngoài khơi vào, năng lượng cửa sóng bị giảm đáng kể tại các cồn cát bãi triều hoặc triệt tiêu năng lượng tại khu vực rừng ngập mặn. Khu vực cửa sông Ba Lạt là khu vực biển hở nên liên tục đón gió và đón sóng mạnh, tác động trực tiếp từ biển, đặc biệt là sóng bão và sóng của gió mùa đông bắc. Sóng và sóng bão là yếu tố động lực chính đã tạo nên các cồn cát cửa sông cổ (giồng cát) và các cồn cát hiện đại như Cồn Vành, Cồn Lu, Cồn Thoi, Cồn Mờ… Đây là tính đặc thù nhiệt đới trong quá trình vận chuyển, lắng đọng, đặc biệt là tái vận chuyển và tái phân bố trầm tích để có thể tạo nên các thể trầm tích đột biến ở vùng cửa sông Ba Lạt.Ví dụ năm 1973 chỉ một cơn bão cấp 12 đã chuyển dịch cửa sông Ba Lạt từ phía đông bắc sang đông đông nam cắt qua Cồn Vành và hình thành thêm Cồn Lu. - Chế độ dòng chảy Dòng dảy ven bờ tại khu vực cửa sông Hồng thường được tổng hợp từ nhiều yếu tố khác nhau như dòng chảy sông, dòng triều, dòng do gió cũng như phân dị địa hình dọc bờ. Tuy nhiên, yếu tố chủ yếu quyết định dòng tổng hợp là dòng triều trong đó dòng triều xuống bao giờ cũng lớn hơn dòng triều lên do tổng hợp thủy lực. Nhìn chung hướng dòng chảy trong cả năm chủ yếu có hướng bắc – nam, dòng chảy tổng hợp trung bình đạt 20 – 60cm/s, cao nhất đạt 92 cm/s. Tuy nhiên trong từng mùa, từng tháng, do sự thay đổ hướng gió nên dòng chảy có hướng phụ lệch về đông bắc - tây nam. Đây chính là nguồn động lực vận chuyển trầm tích tạo nên quá trình bồi tụ mạnh xảy ra ở phần phía nam cửa Ba Lạt. 13
1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU Lượng mưa: Vùng nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa với một mùa đông lạnh và một mùa hạ ẩm ướt mưa nhiều. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, thời gian này thường có gió mùa đông nam gây mưa nhiều, thỉnh thoảng có áp thấp nhiệt đới bão, trung bình trong mùa có 40 – 70 ngày có mưa với lượng mưa dao động từ 145 – 399mm, tổng lượng mưa trong mùa đạt tới 1200 – 2000mm. Mùa khô kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11 năm sau, trung bình trong mùa có 30 – 50 ngày có mưa, với lượng mưa dao động từ 11,7 – 59,8mm. Tổng lượng mưa trong mùa đạt 180 – 200 mm. Biến trình năm của lượng mưa có một cực đại vào tháng 10 (399mm) và một cực tiểu vào tháng 12 (11,7mm). Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 23,7oC, cao nhất là từ tháng 5 đến tháng 7 với nhiệt độ trung bình là 29,3oC (nhiệt độ có khi lên tới 35 – 37oC), thấp nhất vào tháng 12 đến tháng 2 năm sau vào khoảng 16,7oC, nhiệt độ có khi xuống tới 2 – 3oC. Độ ẩm: Do nằm trong khu vực gió mùa và chịu tác dụng trực tiếp của khí hậu biển cho nên vùng nghiên cứu thường xuyên có độ ẩm cao. Về mùa lạnh thời tiết khô hanh nên độ ẩm giảm đáng kể. Độ ẩm tương đối trung bình năm là 84,5%, chỉ số về ánh sáng cao. Gió: Chế độ hoàn lưu gió ở khu vực nghiên cứu cũng gây ra sự phân hóa khí hậu theo không gian và thời gian. Vào mùa đông, thường chủ yếu vào cuối mùa, vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp của khối không khí cực đới di chuyển qua lục địa, gây ra nhiều đợt rét kéo dài. Hướng gió chính trong thời gian này là Đông Bắc, chiếm tần suất hơn 90% trong tháng, với vận tốc trung bình khoảng 4-6 m/s, lớn nhất có khi đến 8-12 m/s. Còn vào mùa hạ, các khối nhiệt đới biển ảnh hưởng đến thời tiết khu vực nghiên cứu, ảnh hưởng này thường gây ra những nhiễu động thời tiết đặc biệt như áp thấp nhiệt đới và mưa bão kéo dài. Trong mùa này hướng gió thịnh hành là Đông Nam với vận tốc trung bình trong các cơn bão đạt 5-7 m/s, có khi đạt tới 30-40 m/s. Hàng năm có khoảng 2 – 3 cơn bão đổ bộ trực tiếp gây ảnh hưởng đáng kể đến khu vực (chủ yếu vào tháng VII – tháng IX hàng năm). Bão: thường xuất hiện vào thời gian từ tháng 1 đến tháng 5. Quá trình đổ bộ của bão vào đất liền làm cho mực nước biển dâng cao. Tại dải ven bờ sông Hồng mực nước biển dâng cao tối thiểu là 1.5m và tối đa là 2.8m. Tuy bão xuất hiện không thường xuyên 14
nhưng năng lượng gấp nhiều lần các quá trình động lực khác. Một cơn bão lớn có thể xoá nhoà toàn bộ các dạng địa hình được kiến lập cách đó hàng nghìn năm song cũng có thể kiến lập nên một dạng địa hình mới mà hàng nghìn năm sau cũng không kiến lập nên. Ví dụ cơn bão năm 1960 đã cắt đôi cồn chắn trước cửa Ba Lạt tạo ra Cồn Vành và Cồn Thủ và cơn bão năm 1984 đã phá huỷ hầu hết đuôi của Cồn Đen. 1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ĐỆ TỨ Để đảm bảo tính kế thừa và thống nhất với các tài liệu đã có trước, tác giả sử dụng thang địa tầng với ranh giới Đệ tứ ở mức 1.6 triệu năm, và ranh giới Pleistocen và Holocen là 10.000 năm (Bảng 1). Bảng 1.Thang địa tầng Đệ tứ Niên đại tuyệt đối Hệ Thống Phụ thống (năm trước ngày nay) Trên Q23-3 Muộn Q23 Giữa Q23-2 Holocen(Q2) Dưới Q23-1 Giữa Q22 3000 Đệ tứ Không phân chia Sớm Q21 Muộn Q13 Không phân chia 10.000 Pleistocen Q1 Giữa Q12 Không phân chia 300.000 Sớm Q11 Không phân chia 700.000 Neogen Pliocen N2 1.600.000 Thống Pleistocen Phụ thống Pleistocen dưới Hệ tầng Lệ Chi (Q11alc) Hệ tầng Lệ Chi do Ngô Quang Toàn xác lập năm 1989 khi nghiên cứu chi tiết LK4. HN (Lệ Chi - Gia Lâm - Hà Nội). Trầm tích của hệ tầng không lộ trên mặt, chỉ quan sát được trong các lỗ khoan ở độ sâu 45 đến 69,5m với chiều dày thay đổi từ 2,5m đến 24,5m. Theo không gian phân bố, trầm tích có bề dày tăng nhanh về phía Nam, Đông Nam và mỏng dần sang hai cánh Đông Bắc, Tây Nam. Bề dày lớn nhất gặp tại LK.6 - HN, Ái Mộ - Gia Lâm là 24,5 m. Mặt cắt đặc trưng của hệ tầng Lệ Chi quan sát thấy rất rõ nét ở tuyến I - I, trong đó LK4 - HN ở Lệ Chi - Gia Lâm được nghiên cứu chi tiết hơn cả vì ở đây có đầy đủ 15
các tập của tầng từ hạt thô đến hạt mịn thể hiện được rõ nét tính chu kỳ trầm tích aluvi của tầng. Theo thạch học, cổ sinh, trầm tích hệ tầng Lệ Chi được phân ra làm 3 tập từ dưới lên như sau: Tập 1 (77 – 67m): gồm cuội (thạch anh, silic, đá hoa...) sỏi lẫn ít cát, bột sét thuộc tướng lòng miền núi và chuyển tiếp, đá có màu xám nâu, chiều dày 10m. Tập cuội nằm ngay trên trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb). Tập 2 (67 - 63,5m): gồm cát hạt nhỏ, cát bột màu vàng xám, chọn lọc và mài tròn tốt. Trầm tích tập này thuộc tướng lòng và gần lòng sông thành tạo trong môi trường có dòng chảy, phân dị mạnh. Chiều dày trung bình của tập 2 là 3,5m. Tập 3 (63,5 - 63m): gồm bột, sét, cát xám, xám vàng, xám đen (do lẫn mùn thực vật) độ chọn lọc và mài tròn kém. Chiều dày tập 3 là 0,5 m. Trong 3 tập trầm tích thì tập 1 (hạt thô) là đối tượng chứa nước ngầm khá phong phú và có chất lượng tốt. Tại LK 6 - HN, Ái Mộ - Gia Lâm, trầm tích sông thuộc hệ tầng Lệ Chi nằm ở độ sâu 80,5 - 55,5m, chiều dày 24,5m, gồm 3 tập: Tập 1 (80,5 – 60m): cuội sỏi ít cát, bột sét xám nâu, bề dày 20,5m Tập 2 (60 – 57m): cát, bột xám vàng, bề dày 3m. Tập 3 (57 - 55,5m): bột cát, sét màu xám, xám đen có chứa bào tử phấn hoa: Lycopodium, Pteris, Pinus, Cedrus, Ulmus, Tilia, Canabis, Salix, Juglans... và tảo nước ngọt (Centrophyceae) có yếu tố Pleistocen sớm. Hệ tầng Lệ Chi nằm không chỉnh hợp trên trầm tích tuổi Pliocen muộn và nằm không chỉnh hợp dưới hệ tầng Hà Nội (Q12 hn). Hệ tầng Lệ Chi được định tuổi Pleistocen sớm dựa theo mối quan hệ địa tầng và phức hệ bào tử phấn hoa thu thập qua các lỗ khoan vùng Ái Mộ, Lệ Chi. Khí hậu giai đoạn này ôn hoà, khô lạnh với sự có mặt của thực vật ưa lạnh như Salix, Juglan. Giai đoạn cuối khí hậu ấm dần lên. Trầm tích hệ tầng Lệ Chi – nguồn gốc sông – biển (amQ11lc) ở diện tích nghiên cứu không lộ ra trên mặt, chỉ gặp chúng trong các lỗ khoan sâu (LK 53NĐ, LK 30NĐ, LKQ109b, LK 56NĐ, LK 19TB, LK 6TB, LK 30TB…) và thường nằm ở độ sâu từ 71 đến 142 m trở xuống. Qua các lỗ khoan thấy được trầm tích của hệ tầng Lệ Chi nằm phủ không chỉnh hợp lên trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb) và bị trầm tích hạt thô của hệ tầng Hà Nội (Q12hn) phủ lên. Ranh giới giữa hệ tầng Lệ Chi và hệ tầng Vĩnh Bảo cũng chính là ranh giới giữa trầm tích Neogen và Đệ Tứ ở vùng nghiên cứu. 16
Phụ thống Pleistocen giữa - trên Hệ tầng Hà Nội (a,amQ12hn) Hệ tầng Hà Nội do Hoàng Ngọc Kỷ và nnk xác lập năm 1978 khi nghiên cứu địa tầng hệ Đệ tứ tờ Hà Nội tỷ lệ 1: 200.000 qua mặt cắt điển hình LK4 - Thanh Xuân - Hà Nội [7]. Hệ tầng Hà Nội được hình thành trong khoảng thời gian từ 700.000 năm đến hơn 100.000 năm cách ngày nay. Trầm tích chỉ gặp ở hầu hết các lỗ khoan, bề dày lớn nhất ở Nam Thanh Trì đạt tới 34m (LK.1 - HN). Vùng ven rìa đồng bằng, bề dày trầm tích mỏng, chỉ đạt 0,5 - 3,0m. Đặc điểm nổi bật về thành phần thạch học của hệ tầng Hà Nội là khối lượng hạt vụn thô gồm cuội, sỏi sạn chiếm tỷ trọng lớn, do vậy có khả năng chứa nước khá phong phú, nên đây chính là tầng chứa nước quan trọng nhất không những trên địa bàn thành phố Hà Nội mà trong cả đồng bằng Bắc bộ. Về nguồn gốc trầm tích hệ tầng Hà Nội, đó là trầm tích sông - sông lũ với hai kiểu mặt cắt đặc trưng: mặt cắt vùng lộ và mặt cắt vùng phủ. Mặt cắt ở vùng phủ: trầm tích của hệ tầng gặp trong hầu hết các lỗ khoan ở vùng ven rìa và trung tâm đồng bằng. Chúng nằm ở độ sâu từ 35,5m đến 69,5m, nơi dày nhất là 34m tại LK1.HN ở Văn Điển và được chia thành 3 tập từ dưới lên trên như sau: Tập 1: tầng cuội sạch gồm cuội lẫn tảng, sỏi sạn và ít cát bột xen kẽ thuộc tướng lòng sông miền núi. Tập này có chiều dày 10 – 20m, phủ không chỉnh hợp trên trầm tích hệ tầng Lệ Chi và là đối tượng chứa nước ngầm phong phú, có chất lượng tốt. Tập 2: sỏi nhỏ, cát hạt thô, cát bột màu vàng xám thuộc tướng sông miền núi và chuyển tiếp. Thành phần cát chủ yếu là thạch anh, một ít silic, fenfat và một vài khoáng vật nặng. Chiều dày trung bình của tập 15 – 17m Tập 3: bột sét, bột cát xám vàng đặc trưng cho tướng bãi bồi dày trung bình 4m. Trong tập này đôi chỗ gặp các thấu kính sét bột xám xen lẫn mùn thực vật. Trong tập 3 có chứa bào tử phấn hoa, tảo nước ngọt, lợ, mặn có yếu tố Pleistocen giữa - đầu Pleistocen muộn (Q12 - 3a). Về quan hệ trên tập 3 bị phủ bởi trầm tích aluvi hệ tầng Vĩnh Phúc. Bề dày tập 1 – 5m. Ở tuyến II - II từ Hà Đông qua cầu Chương Dương tới Cầu Đuống (LK 5, 6,7,8 - HN), mặt cắt của hệ tầng vắng mặt tập 3 là tập hạt mịn. Sang mặt cắt tuyến III - III chạy từ Tây Tựu qua đầm Vân Trì tới Kim Lũ lại xuất hiện tập 3 với bề dày là 10m (LK.11 - HN). Bề dày của hệ tầng tại trung tâm thành phố Hà Nội khá ổn định, biến đổi trong khoảng 20 - 25m. 17
Tại LK.1 - HN (Văn Điển) và LK.2 - HN (Bát Tràng), ở độ sâu 40 – 41m trong tập hạt mịn gặp phổ phấn gồm: Quercus, Ulmus, Pteris, Carya, Os.munda...Tảo nước ngọt gồm: Aulacosira, A.granulata, Navicula, Hantzschia... thuộc môi trường sông. Tập 1, 2 là tầng chứa nước ngầm phong phú, chất lượng nước tốt, đây là đối tượng cung cấp nước chủ yếu cho thành phố. Về quan hệ trên, trầm tích hệ tầng Hà Nội bị hệ tầng Vĩnh Phúc (aQ13) phủ không chỉnh hợp lên trên. Tại LK.6 - HN (Ái Mộ - Gia Lâm) và nhiều lỗ khoan khác, bề mặt lớp hạt mịn trên cùng của hệ tầng bị phong hoá nhiễm sắt có màu vàng, nâu sậm. Mặt cắt ở vùng lộ: trầm tích hỗn hơp sông - lũ thuộc hệ tầng Hà Nội lộ ra dưới dạng thềm bậc II ở độ cao tuyệt đối 20 – 40m, phân bố ở Vệ Linh, Phú Cường, Minh Trí, Hiền Ninh ( huyện Sóc Sơn) với bề mặt bị bóc mòn, phong hoá mạnh, nằm trực tiếp trên bề mặt phong hoá đá gốc. Nhìn chung kiểu mặt cắt ở vùng lộ có thể phân làm 2 tập từ dưới lên trên như sau: Tập 1: cuội, cuội tảng lẫn sỏi, sạn, cát bột, ít sét màu gạch vàng, vàng nâu. Trong thành phần cuội ở Vệ Linh còn bắt gặp tectit. Bề dày của tập 1 0,3 - 1,5m. Tập 2: gồm cát bột, bột lẫn ít sét màu vàng gạch dày 0,3 - 2,5m. Tập này chứa bào tử phấn hoa gồm: Gleichenia sp., Quercus sp., Larix sp., Cyathea sp., Ginkgo sp., xác định khoảng tuổi Pleistocen giữa - muộn. Bề mặt tập 2 này bị laterit hoá, hình thành nên lớp đá ong cứng chắc dày 0,5 – 1m, có thể khai thác làm gạch đá ong xây dựng. Tuổi của hệ tầng Hà Nội là Pleistocen giữa - muộn phần sớm được xác lập dựa vào bào tử phấn hoa. Tổng hợp các mặt cắt của hệ tầng Hà Nội cho thấy, phần dưới của hệ tầng với thành phần chủ yếu là cuội tảng hỗn tạp là sản phẩm liên quan đến quá trình xâm thực sâu, đào xẻ của sông suối miền núi. Sau đó động lực dòng chảy giảm dần, kích thước hạt vụn giảm, hàm lượng cát tăng. Trong giai đoạn này, quá trình phong hoá vật lý thống trị, khí hậu lạnh hơn so với hiện tại do sự hiện diện một số thực vật ưa lạnh như Tilia, Corylus, Juglans tưong đối khô nhưng có những đợt mưa dữ dội xen kẽ dẫn tới những sản phẩm lũ tích lan tràn trên khắp địa bàn thành phố. Vào cuối giai đoạn này, mức xâm thực cơ sở đuợc nâng cao, hoạt động của sông chuyển sang xâm thực ngang, bồi tụ tạo nên tập hạt mịn trên phần trên cùng của mặt cắt. Phụ thống Pleistocen trên Hệ tầng Vĩnh Phúc (a, amQ13vp) Hệ tầng Vĩnh Phúc do Hoàng Ngọc Kỷ xác lập (1973) khi nghiên cứu trầm tích sét loang lổ ở vùng Vĩnh Phúc [7]. Theo các tác giả trên, hệ tầng Vĩnh Phúc bao gồm 18
phần dưới có nguồn gốc sông - biển (amQ13bvp) và phần trên là trầm tích biển (mQ13bvp). Ngô Quang Toàn và nnk, 1989 trong quá trình đo vẽ địa chất nhóm tờ thành phố Hà Nội tỷ lệ 1: 50.000 đã xác định trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc trong phạm vị thành phố Hà Nội và một số khu vực xung quanh có nguồn gốc sông (chứ không phải nguồn gốc biển như Hoàng Ngọc Kỷ quan niệm) có thể phân ra các tướng: aluvi và tướng hồ - đầm lầy (a, lb Q13vp). Hệ tầng Vĩnh Phúc hình thành trong khoảng thời gian 100.000 - 10.000 năm cách ngày nay. Các trầm tích lộ ra trên diện rộng dưới dạng đồng bằng tích tụ aluvi cổ thuộc huyện Sóc Sơn, Đông Anh, một phần ở Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh (Từ Liêm) với độ cao tuyệt đối của bề mặt biến đổi từ 8 đến 20m. Ven sông Hồng chúng phân bố ở độ sâu 18 - 41,7m, ven bờ sông Đuống từ 2 – 41m. Bề dày lớn nhất gặp ở LK.8 - HN (Gia Lâm) là 38m. Bề dày của hệ tầng có xu hướng tăng dần về phía Nam và Tây Nam. Tại LK.1 - HN (Đông Mỹ - Thanh Trì) không gặp trầm tích này do hoạt động xâm thực của lòng sông Hồng trong giai đoạn đầu Holocen muộn (3000 năm cách ngày nay). Nét đặc trưng của hệ tầng Vĩnh Phúc là bề mặt bị hiện tượng laterit hoá yếu có màu sắc loang lổ dễ nhận biết. Hệ tầng gồm 2 kiểu nguồn gốc là: sông và hồ - đầm lầy thể hiện lịch sử tiến hoá trầm tích của sông. Tổng hợp các dạng tài liệu trong những lỗ khoan sâu, trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc có thể được phân ra làm 3 kiểu nguồn gốc khác nhau sau: trầm tích sông, trầm tích sông – biển, trầm tích biển.  Phụ hệ tầng dưới, nguồn gốc aluvi (aQ13a vp1): Mặt cắt ở vùng lộ: hệ tầng Vĩnh Phúc lộ ra dưới dạng đồng bằng thềm aluvi cổ, trên diện rộng khoảng 300 km2, thuộc các huyện Đông Anh, Sóc Sơn, một phần phía Đông Bắc huyện Từ Liêm. Đồng bằng này không bằng phẳng có độ cao tuyệt đối 8 - 20m, bị chia cắt bởi các rãnh xâm thực. Bề mặt bị phong hoá loang lổ, nhiều nơi cứng chắc. Mặt cắt tại LK.19 - HN (Nội Bài - Sóc Sơn) dày 6,2m từ dưới lên gồm 2 tập: Tập 1 (6,2 - 2,5m): cát, bột sét lẫn vảy mica và mùn thực vật màu xám trắng, đỏ loang lổ, phần dưới lẫn ít sạn, sỏi thạch anh, chứa bào tử phấn của thực vật dương xỉ, hạt trần và hạt kín, không có yếu tố ngập mặn. Bề dày tập 1 là 3,7 m, nằm phủ không chỉnh hợp lên các trầm tích hệ tầng Hà Nội. Tập 2 (2,5 – 0m): sét, bột, cát lẫn sạn sỏi laterit, vẩy mica và mùn thực vật màu sắc loang lổ, có chứa phổ phấn hoa. Dày 2,5m. 19