Magazine of Geodesy Cartography
Vol 10, No 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
Tp chí Trắc địa - Bản đồ
Tp 10, S 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
34
Nghiên cu mi quan h gia địa tng phân tập, tướng đá với các tng chứa nước và
cách nước trong trầm tích Đệ T ti khu vực Thái Bình, Nam Định thuc h lưu
châu th Sông Hng
Phm Th Thu Hng1*, Phm Tun Huy2, Trn Nghi3, Nguyn Xuân Tùng1,
Nguyn Th Phương Thảo4, Bùi Th Bo Anh1, Nguyn Th Nhân1
1Viện Địa cht và Địa Vt lý bin-VAST, Hà Ni, Vit Nam
2Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam
3Trường Đại hc Khoa hc T nhiên, Đại hc Quc gia Hà Ni, Vit Nam
4Vin Khoa học Địa cht và Khoáng sn, Hà Ni, Vit Nam
Email tác gi liên h: thuhangtp0105@gmail.com
https://doi.org/10.5281/zenodo.13853740
Tóm tt
Tng chứa nước Pleistocen khu vực Thái Bình, Nam Định liên quan đến 5 phc h ng cát lòng sông thuc
min h thng trm tích bin thp (LST) và 5 phc h ng cn cát ca sông bin cao (HST) có tui t Pleistocen sm
đến Pleistocen mun phn mun: (1) (SaLSTQ11); (2) (SaLSTQ12a + SamHSTQ11); (3) (SaLSTQ12b +
SamHSTQ12a); (4) (SaLSTQ13a + SamHSTQ12b); (5) (SaLSTQ13b + SamHSTQ13a). Ph trên 5 tng chứa nước này
5 tầng cách nước gm 5 phc h ng bùn bin nông-vũng vịnh bin tiến: (1) MmTSTQ11; (2) MmTSTQ12a; (3)
MmTSTQ12b; (4) MmTSTQ13a; (5) MmTSTQ21-2. Quá trình nhim mặn đã đang diễn ra đi vi tng chứa nước
Pleistocen khu vực Nam Định Thái Bình là do quá trình thm thu của nước khí tượng qua các phc h ng bùn
bin nông-vũng vịnh đóng vai trò tầng cách nước cha tiềm tàng nước mn pha trn vi tng chứa nước nht nguyên
thu ca phc h ng cát lòng sông bin thp.
T khóa: Địa tng, Pleistocen, trm tích.
Ngày nhn bài: 10/09/2024
Ngày sa li: 17/09/2024
Ngày chp nhận đăng: 19/09/2024
Ngày xut bn: 30/09/2024
Researching of relationship between sequence stratigraphy, lithofacies and aquifer
and aquifuge of Quaternary sediments in Thai Binh and Nam Dinh area
Pham Thi Thu Hang1*, Pham Tuan Huy2, Tran Nghi3, Nguyen Xuan Tung1,
Nguyen Thi Phuong Thao4, Bui Thi Bao Anh1, Nguyen Thi Nhan1
1Institute of Marine geology and Geophysics, Hanoi, Vietnam
2Vietnam Academy of Science and Technology
3VNU University of Science, Hanoi, Vietnam
4The Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources, Hanoi, Vietnam
Corresponding Author Email: thuhangtp0105@gmail.com
Abstract
The Pleistocene aquifer in Thai Binh and Nam Dinh area is related to 5 riverbed sand facies complexes belonging
to the lowstand systems tract and 5 highstand river mouth sandy bar sand facies complex with ages ranging from Early
Pleistocene to late late Pleistocene: (1) (SaLSTQ11); (2) (SaLSTQ12a+SamHSTQ11); (3)
(SaLSTQ12b+SamHSTQ12a); (4) (SaLSTQ13a+SamHSTQ12b; (5) (SaSTQ13b+SamHSTQ13a). Overlaying these 5
aquifers are 5 aquifuges including 5 transgessive systems tract shallow marine-bay mud facies complexes: (1)
MmTSTQ11; (2) MmTSTQ12a; (3) MmTSTQ12b; (4) MmTSTQ13a; (5) MmTSTQ21-2. The process salinization of has
been occurring in the Pleistocene aquifer in Nam Dinh and Thai Binh areas due to the permeation of meteorological
water through shallow sea-bay marine mud facies complexes that act as aquitard layer. Residual salt water from
aquitards mixed with the primitive freshwater aquifer of the lowstand systems tract river bed sand facies complex.
Keywords: Stratigraphy, Pleistocen, Sediment.
Submission received: 10/09/2024
Accepted: 19/09/2024
Published: 30/09/2024
1. M đầu
Khu vực Thái Bình, Nam Định (hình 1) thuộc đồng bng h lưu châu thổ Sông Hồng. Địa
chất Đ T khu vực này đã nhiu tác gi trong nước và c ngoài nghiên cu vi nhiu mc
tiêu và nhim v khác nhau. Tuy nhiên, các tác gi thường nghiên cu tách bit gia trm tích lun
và địa cht thủy văn. Nội dung bài báo này tp trung phân tích mi quan h giữa địa tng phân tp,
ớng đá trầm tích ca tng chứa nước cách ớc; đồng thi gii thích nguyên nhân gây nhim
mn tng chứa nước Pleistocen. Để thc hiện được mc tiêu nhim v nói trên tác gi bài báo
này phi tiếp cận theo tư tưởng kết qu nghiên cu v địa tng phân tp, chu k trm tích biến
động các địa h sinh thái ca Trn Nghi (2018, 2022) [15],[16]. Ln đầu tiên trong phương án thành
lp bản đồ địa chất Đệ T t l 1/200.000 t Thái Bình -Nam Định Hoàng Ngc K (1973-1978)
Magazine of Geodesy Cartography
Vol 10, No 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
Tp chí Trắc địa - Bản đồ
Tp 10, S 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
35
[1],[2] đã phân chia địa tầng Đệ T thành 5 h tng: (1) h tng Hải Dương có tui Pleistocene sm
(kí hiu là QIhd),; (2) h tng Hà Ni có tui là Pleistocene gia-mun (kí hiu là QII-III1hn); (4) h
tầng Vĩnh Phúc có tuổi Pleistocen mun (kí hiu là QIII2vp); (4) h tng Hải Hưng có tuổi Holocen
sm-gia (kí hiu là QIV1-2hh) và (5) h tng Thái Bình có tui Holocen mun (kí hiu QIV3tb) (K
H.N.,1973,1978). Ngô Quang Toàn, Nhật Thng; [[19],[20]] trong công tác thành lp bản đồ địa
chất Đệ T t l 1/50000 các t Ni, Ph Cận, Hưng Yên-Ph Thái Bình-Nam Định đã
thành lp cột địa tầng Đệ T cơ bản ging vi cột địa tầng Đệ T ca Hoàng Ngc K. Tuy nhiên,
các tác gi đã thay hệ tng Hải Dương bằng h tng L Chi cùng tui Pleistocen sm và chuyn đổi
hiu ch s La thành ch s Latin như sau: Q11lc, Q12-3hn, Q13bvp, Q21-2hh,Q23tb. Các nhà
địa cht thủy văn sử dng thang địa tầng này để phân chia trm tích chứa nước thành 3 tng: (1)
tng chứa nước qh2 (Holocene trên), (2) tng chứa nước qh1 (Holocen dưới) và tng chứa nước qp
(Pleistocen). Đồng thi chia trầm tích cách nước ra 2 tng: (1) tầng cách nước Holocen gia (Q22)
và (2) tầng cách nước Pleistocen mun (Q13a) [3].
Theo Trần Nghi (2005, 2010, 2017) thang địa tầng Đệ T đồng bng Sông Hng ca c tác
gi trên những điểm chưa hợp là: (1) 5 h tng được chia ra không da trên tui quy lut
thành to ch da vào nhng du hiu trực giác định tính quan sát bng mắt thường
[7],[8],[9],[10],[11]. Ví d, gi h tng Hà Ni (Q12-3hn) ch da vào thành phn cui sn ca lòng
sông mà b sót tướng bt sét bãi bi ph trên to nên mt phc h ng cát bùn aluvi hoàn chnh.
Đồng thi, dựa vào đâu định tui cho h tng Ni là Q12-3?. Ranh gii gia Pleistocen gia
Pleistocen mun 125ka BP vy ch s 3 tc h tng Nội kéo dài đến Pleistocen muộn nhưng
không biết là đến năm nào khi không h có s liu v tui tuyệt đối. Tác gi gi h tng Vĩnh Phúc
(Q13bvp) là da vào tầng “sét loang lổ”. Ở đây có 2 nhầm ln: (1) Tng loang l này là bt sét châu
th ch không phải là “sét biển tiến Vĩnh Phúc”. Tập bin tiến ca h tng này nm gia h tng và
thuộc tướng bùn bin nông-vũng vịnh (MmTSTQ13a); (2) Nhm ln th 2 là màu vàng - đỏ loang l
ca tng bt sét châu th này được hình thành trong cui pha bin thoái ca băng hà Wurm 2 (50-
18ka BP) ch không phi thuc h tầng Vĩnh Phúc. ng bt sét châu th được thành to trong
pha bin cao (HST) thuc h tầng Vĩnh Phúc (Q13avp). Tiếp đến trong pha bin thoái Pleistocen
mun, phn mun (Q13b) chúng b phơi lộ ra trên lục địa và b phong hoá theo phương thc thm
đọng biến thành màu loang l vàng-đỏ; (3) Các tác gi đã bỏ sót mt phc h ng cát bùn
aluvi bin thp Pleistocen mun, phn mun (SmLSTQ13b). Phc h ng này nằm dưới phc h
ng bùn xám xanh bin nông-vũng vịnh thuc min h thng trm tích bin tiến tui Holocen
sm-gia (MmTSTQ21-2) Hoàng Ngc K gi h tng Hải Hưng (Q21-2hh); (3) Các tác gi phân
chia mt h tng th 5 tr nht là h tng Thái bình bao gm trm tích châu th Sông Hng và trm
tích aluvi hiện đại tuổi 3ka BP. Điều này li xut hin mt s bt hp na ti sao li ly
3kaBP làm ranh gii ca h tng? ranh gii này thc tế không th tìm thy trong cột địa tng
trầm tích Holocen. Như vậy, vic phân chia h tng Hải Hưng có b dày t 3-15m với 7 ngàn năm
tui h tng Thái Bình b dày 2-10m với 3 ngàn năm tui mt s quyết đoán không dựa
vào một cơ sở khoa hc nào và không h cân xng vi các h tng L Chi có tui 1,2 triệu năm, có
b dày trung bình 50m; h tng Ni tuổi 575 ngàn năm độ dày trung bình 60m; (4) Trong
cột địa tng một điều bt hp v thi gian: ranh gii gia Pleistocen mun Holocen 10
ngàn năm tức ranh gii gia h tầng Vĩnh Phúc và h tng Hải Hưng (Q13bvp/Q21-2hh). Vy câu
hỏi đặt ra ti sao trong cột địa tng li mất đi một khối lượng trm tích t 18 ngàn năm đến 10
ngàn năm? Nguyên nhân của sai sót này là do các tác gi không da vào tiến hoá chu k trm tích
địa tng phân tp trong mi quan h vi 5 chu k thay đổi mực nước bin toàn cu do ảnh hưởng
ca 5 chu k băng (Gun/G-M; Mindel/M-R;Riss/R-W1; Wurm1/W1-W2; W2/Bin tiến
Flandrian).
Việc xác định tui ca các tng chứa nước và cách nước ch da vào tui của địa tng trm
tích. Tuy nhiên, tui của đa tng trầm tích được xác định ch dựa trên phương pháp đối sánh các
chu k trm tích vi tui các chu k băng hà. vy, nhng khiếm khuyết của thang địa tầng Đ
T do các nhà Địa chất Đệ T trước đây lập ra đã làm cho các nhà địa cht thủy văn bị xác định sai
tuổi và môi trường trm tích ca các tng cha nước và cách nước. Ví d, các nhà địa cht thủy văn
Magazine of Geodesy Cartography
Vol 10, No 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
Tp chí Trắc địa - Bản đồ
Tp 10, S 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
36
đã chia ra 3 tầng chứa nước là tng chứa nước Pleistocen (qp), tng chứa nước Holocen dưới (qh1)
và tng chứa nước Holocen trên (qh2). Do thiếu thông tin v nghiên cu lch s tiến hoá trm tích
trong mi quan h vi s thay đổi mực nước bin toàn cu nên tng chứa c Pleistocen mun,
phn mun (Q13b) thuc min h thng trm tích bin thp ca phc tp th 5 thì lại đưa sang tng
chứa nước Holocen dưới (qh1). Ni dung bài báo này s đề cập đến nguyên nhân nhim mn ca
tng chứa nước Pleistocen không phải là do nước bin hiện đại mà do quá trình thm thấu nước khí
ng qua các phc h ng bùn cát bãi triu và vũng vịnh.
Hình 1. Sơ đồ v trí khu vc nghiên cu Thái Bình
Nam Định và các v trí l khoan
Hình 2.Bản đồ cu trúc đa chất Đệ T đứt gãy khu
vc h lưu châu th Sông Hồng (Phùng Văn Phách và
nnk, 2007; Trn Nghi có b sung sa cha, 2022)
2. Bi cảnh địa cht khu vc h lưu châu thổ Sông Hng
2.1. H thống đứt gãy
H thống đứt gãy phương tây bắc đông nam gồm 6 đứt gãy th chia làm 3 cp: (1) cp
đứt gãy th nhất là đứt gãy Thái Bình và đứt gãy Vĩnh Ninh. Ban đầu cặp đứt gãy thun hình thành
đối xứng hướng tâm tạo nên địa hào trung tâm. Đến pha nghịch đảo kiến tạo đứt gãy thun tái hot
động và chuyển thành đứt gãy nghch. Hin tại trên bình đ cu trúc còn nhn rõ 2 loại đứt gãy nói
trên: đứt gãy thuận hướng tâm đối xứng là đứt gãy Sông Chy-Sông Lô; đt gãy nghchcp đt
gãy trung tâm: Thái Bình-Vĩnh Ninh (hình 2).
H thống đứt gãy theo phương đông bắc tây nam gồm 2 đứt gãy: đứt gãy Ninh Bình- Kiến
An và đứt gãy Thy Anh-Đồ Sơn. Đây là các đứt gãy sau trầm tích được thành to do hiu ng ca
quá trình nén ép ngang. Kết qu hoạt động ca 2 h thống đứt gãy nói trên vào cui Miocen mun
đã đóng vai trò phi hp cùng h thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam chia cắt Min Võng
Ni thành các khi nâng và khi st dng hình thang và hình t giác [21].
2.2. Cấu trúc địa chất Đệ T
a) Phân vùng cu trúc
Theo không gian trong Đệ T th phân ra 3 vùng cấu trúc theo phương tây bc - đông
nam: (1) Vùng sụt lún tương đối mạnh (Nam Định) b dày trầm tích Đ T đạt ti 200m, riêng
trong Holocen đạt 60m; (2) Vùng sụt lún tương đối yếu (Thái Bình) b dày trầm tích Đệ T trung
bình đạt 130m; (3) Vùng st lún yếu (Ninh Bình) có b dày trầm tích Đệ T trung bình đạt 70m và
(4) Vùng nâng tương đối trước ca Ba Lt có cấu trúc theo phương Đông Bắc - Tây Nam [12],[21].
b) Phân tng cu trúc:
Theo phương thẳng đứng trầm tích Đ T 5 phân tng cấu trúc tương ng vi 5 chu k
trầm tích: (1) Pleistocen dưới (Q11); (2) Pleistocen gia, phn dưới (Q12a); (3) Pleistocen gia, phn
trên (Q12b); (4) Pleistocen trên, phần dưới (Q13a); (5) Pleistocen trên, phn trên-Holocen (Q13b-Q2)
(hình 2) [13,22].
Magazine of Geodesy Cartography
Vol 10, No 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
Tp chí Trắc địa - Bản đồ
Tp 10, S 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
37
3. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
3.1. Cơ sở tài liu
Phân tích và xử lý mẫu của 15 lỗ khoan về địa chất Đệ Tứ và 16 lỗ khoan địa chất thủy văn
(bảng 1)
Bng 1. Bng thng kê s ng và các ch tiêu phân tích cho các mu địa chất và địa cht thủy văn
Các chỉ tiêu phân tích
Số lượng
Mục tiêu sử dụng
Phân tích độ hạt (Md, So, Sk)
1000
Phân tích tướng, địa tầng phân tập chế độ thủy thạch động
lực môi trường trầm tích
Hệ số mài tròn hạt vụn (Ro)
100
Xác định quãng đường vận chuyển và môi trường lắng đọng
trầm tích
Các tham số địa hóa môi trường: pH,
Eh, Kt
100
Xác định môi trường trầm tích: lục địa, chuyển tiếp và biển
Tổng hàm lượng khoáng hóa (TDS)
29
Phục vụ phân vùng nước nhạt và nước mặn
Lưu lượng nước ngầm
29
Phân tích tương quan với hàm lượng cát cuội sạn (S)
3.2. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Hướng tiếp cn:
Tiếp cn theo mi quan h nhân qu giữa tướng trm tích, s thay đổi mực nước bin toàn
cu và chuyển động kiến to (hình 3).
Hình 3. Mi quan h nhân-qu gia thành phn trm
tích-s thay đi mực nước bin và chuyển động kiến to
(Trn Nghi, 2002)
Hình 4. Mô hình địa tâng phân tp ca Tràn Nghi (2017)
Biểu đồ tam giác ch ra mi quan h nhân-qu gia thành phn trm tích, s thay đổi mc
nước bin và chuyển động kiến tạo trong đó chuyển động kiến to và s thay đổi mực nước bin là
nguyên nhân còn trm tích là kết qu:
TT = F(MNB, KT)
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu
a) Mô hình địa tng phân tp ca Trn Nghi (2018)
Sau khi nghiên cứu để áp dụng các hình địa tng phân tp ca Emery nnk (1996),
Wagoner và nnk (2003) và Catuneanu (2006) trong việc phân chia địa tầng Đệ T các đồng bng
ven bin và thm lục địa Vit Nam Trần Nghi đã phát hin ra nhng thiếu sót ca các mô hình nói
trên nên không áp dụng để gii quyết các mc tiêu ca thc tiễn đặt ra [16,17,18]. do rất đơn
gin là các tác gi thiếu tiếp cn v phân tích tướng đá và chu k trm tích trong mi quan h vi
s thay đổi mực nước bin toàn cu do ảnh hưởng ca 5 chu k băng hà /gian băng. Vì vậy, Trn
Nghi đã tiếp cn t phân tích tướng đá và chu kỳ trm tích tc t trực quan sinh động đến duy
trừu tượng theo nguyên lý triết học nên đã xây dựng được hình địa tng phân tp theo chu k
ớng đá và đưa ra một định nghĩa về địa tng phân tập như sau:
“Đa tng phân tp là s sp xếp có quy lut của tướng trầm tích trong khung địa tng theo
không gian thi gian có tính chu k tương ng vi chu k phc tp (sequences) trong mi quan
h vi s thay đổi mực nước bin toàn cu và chuyển động kiến tạo”.
Ni hàm ca mô hình Trn Nghi là:
1) Các phc tp có tính chu k.
Magazine of Geodesy Cartography
Vol 10, No 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
Tp chí Trắc địa - Bản đồ
Tp 10, S 03 (9/2024), ISSN: 2615-9481
38
2) Ranh gii các chu k lấy theo đường 33’ nghĩa là tại v trí trung bình gia mực nước bin
cc tiu (min) và cực đại (max) ca mt chu k thay đổi mực nước bin toàn cu.
3) Mi phc tp có 3 min h thng trm tích (LST, TST, HST) và mi min h thng trm
tích được đặc trưng bởi mt t hp cng sinh các phc h ớng đá:
- Min h thng trm tích bin thấp (LST) được bắt đầu t MNB v trí trung bình đến cc
tiểu; được đặc trưng bi các phc h ớng đá biển thp: phc h ng cát bùn aluvi bin thp
(SmaLST); phc h ng bùn cát sông-bin bin thp (MsamLST) và phc h ng bùn bin nông
bin thp (MmLST);
- Min h thng trm tích bin tiến (TST) được bắt đầu t MNB cc tiểu đến MNB cực đại;
được đặc trưng bởi các phc h ớng đá biển tiến: phc h ng bùn cát bin-sông bin tiến
(MsmaTST); phc h ng bùn bin nông-vũng vịnh bin tiến (MmbTST);
- Min h thng trm tích biển cao (HST) được bắt đầu t MNB cc đại đến MNB trung
bình; được đặc trưng bởi các phc h ớng đá biển cao: phc h ng bùn cát châu th bin cao
(MsamHST); phc h ng bùn bin nông bin cao (MmHST).
b) Phương pháp phân tích độ ht theo thang phi:
Φ = -log2d (Krumbein W.C, 1936)
Các tham s độ hạt được tính toán t đường cong tích lũy [14]:
Md (mm) - Kích thước trung bình các cp ht: Md = Q50;
So - H s chn lc: So = √Q25/Q75. So ≥ 1. Khi So = 1-1,58: trầm tích độ chn lc tt;
So =1,58-2,12: chn lc trung bình; So>2,12: chn lc kém;
Sk- H s bất đối xng: (Q25.Q75)/Md2, trong đó: Q25 Q75 hàm lượng % tích lũy của
các cp ht ti 25% và 75% theo trc tung. Khi Sk<1: đỉnh đường cong phân b độ ht lch v phía
ht lớn. Ngược lại khi Sk >1: đỉnh đường cong lc v phía ht nh.
c) Phương pháp lập các công thức tướng đá theo các miền h thng trm tích [15].
Công thức tướng đá theo các miền h thng gồm 3 đại ng: kiu trm tích (S, M), môi
trường trm tích (a, am, m, ma) và min h thng (LST, TST, HST):
Kiu trầm tích được xác định da vào t l ca ch s cát (S) bùn (M) được tính t kết
qu phân tích độ ht. Ranh gii gia cát và bùn là 0,063mm, t đó ch s cát và bùn được tính theo
công thc: S=1-M.
S biến thiên t 0 (min) đến 1(max); M cũng biến thiên t 0 (min) đến 1(max).
Theo công thc trên cho thấy: khi S=0 thì M=1; ngược li khi S=1 thì M=0.
Tu theo t l hàm ng giữat bùn để đưa ký hiu ca chúng vào công thc cho chính
xác:
Khi S 0,90: thì kiểu trầm tích cát (S) đặc trưng cho tướng cát đê cát ven bờ bin tiến
(SmTST), tướng cát cn cát bin -gió (SmvLST; SmvHST)
Khi M≥0,90: thì kiểu trầm tích bùn (M) đặc trưng cho tướng bùn bin nông bin tiến
(MmTST)
Khi 0,5<S<0,9 thì kiu trm tích là cát bùn (Sm) đặc trưng cho tướng cát bùn aluvi bin thp
(SmaLST).
Khi 0,5<M<0,9 thì kiu trm tích là bùn cát (Ms) đặc trưng cho tướng bùn cát châu th bin
cao (MsamHST)
d) Phương pháp phân tích các ch tiêu địa hóa môi trường: pH, Eh, Kt [15].
(1) pH: ch s axit-kim ca trm ch sét (pH): pH=-lg [H+]. Khi pH<7: môi trường lc
địa; pH=7: môi trường chuyn tiếp; pH>7 môi trường kim.
(2) Eh: là ch s thế năng oxi hóa-kh ca trm tích sét (Eh) (mv). Khi Eh <0 là môi trường
khử; Khi Eh>>0 là môi trường oxi hoá.
(3) Kt: ch s cation trao đi; Kt = (K+ + Na+)/(Ca+2+Mg+2); Th nguyên ca Kt
mgd/100g mẫu. Khi Kt <0.5: Môi trưng lục địa; Kt=0,5-1,0: Môi trường chuyn tiếp; Kt>1: Môi
trường bin.
e) Phương pháp xác định tổng hàm lượng cht rn hòa tan (TDS)