phần mở đầu, kết luận và kiến nghị. Tổng quan về các công trình và các phƣơng pháp nghiên cứu cơ chế rửa mặn nƣớc lỗ rỗng. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình rửa mặn nƣớc lỗ rỗng Chƣơng 3. Hiện trạng phân bố mặn nhạt của nƣớc lỗ rỗng trong trầm tích biển tuổi Holocen.
Cơ chế rửa mặn của nƣớc lỗ rỗng trong trầm tích biển tuổi Holocen. Ảnh hƣởng của quá trình rửa mặn nƣớc lỗ rỗng tới tầng chứa nƣớc Pleistocen. 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ RỬA MẶN NƢỚC LỖ RỖNG Chƣơng 1 trình bày tổng quan về các công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc có nội dung liên quan đến cơ chế rửa mặn NLR. Từ kết quả nghiên cứu tổng quan, tác giả sẽ rút ra những vấn đề còn tồn tại để từ đó đƣa ra nội dung và hệ phƣơng pháp nghiên cứu phù hợp.
Khái niệm ”nước lỗ rỗng” với thuật ngữ tiếng Anh là porewater đƣợc các nhà khoa học định nghĩa là ” nước chứa trong các lỗ rỗng giữa các hạt trầm tích”. Trong luận án này, khái niệm nƣớc lỗ rỗng đƣợc sử dụng để chỉ nƣớc chứa trong các trầm tích hạt mịn nhƣ sét, sét pha. Thuật ngữ nƣớc lỗ rỗng luôn đƣợc sử dụng kết hợp với các thuật ngữ chỉ thành phần trầm tích tƣơng ứng chứa chúng nhƣ nƣớc lỗ rỗng trong tầng sét, nƣớc lỗ rỗng trong sét pha cát… Trong khi đó, khái niệm ”nước dưới đất” đƣợc đề cập trong luận án này là để chỉ nƣớc chứa trong tầng chứa nƣớc Holocen và Pleistocen. Tổng quan các công trình nghiên cứu Nghiên cứu về XNM nƣớc dƣới đất nói chung và XNM cổ nói riêng đã đƣợc các nhà khoa học khảo sát và nghiên cứu nhiều nơi trên thế giới [40, 41, 44, 48, 47, 52, 55, 58, 59, 62, 68, 70, 81, 82, 83, 97, 98.
Trong giới hạn nội dung nghiên cứu, luận án đi sâu vào nghiên cứu tổng quan các công trình nghiên cứu về nƣớc mặn tàn dƣ nói chung và rửa mặn nƣớc mặn tàn dƣ nói riêng trên thế giới và các công trình nghiên cứu có nội dung liên quan ở Việt Nam. Các công trình nghiên cứu trên thế giới về rửa mặn nƣớc lỗ rỗng Các công trình nghiên cứu trên thế giới liên quan đến XNM cho thấy rằng, việc khai thác nƣớc ở các khu vực ven biển thƣờng kéo theo nguy cơ XNM cho NDĐ trong các TCN. Bên cạnh đó, cũng có nhiều công trình còn chỉ ra rằng nƣớc mặn tàn dƣ (nƣớc mặn cổ) đƣợc tìm thấy trong các tầng trầm tích biển đƣợc hình thành vào các thời kỳ biển tiến trƣớc đây cũng là nguồn gây nhiễm mặn cho các TCN xung quanh. Nước mặn tàn dư ở đây là phần nước biển còn lại chứa trong các lỗ rỗng sau khi đã trải qua quá trình rửa mặn theo thời gian.
Chính vì vậy, NDĐ ở rất 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhiều khu vực sâu trong lục địa vẫn bị nhiễm mặn, các nhà nghiên cứu gọi đó là xâm nhậm mặn cổ (Paleo- saltwater intrusion). Các công trình nghiên cứu tiêu biểu về rửa mặn nƣớc mặn tàn dƣ trên thế giới phải kể đến gồm các công trình nghiên cứu ở Ixaren [37], Hà Lan [47], Úc [84], Ai Cập (Geirnaert & Laeven 1992), Pakistan (Qadir 1998), Suriname [60], Hy Lạp [70], Tây Ba Nha [73], Nhật Bản [62], Ý [43], Hàn Quốc (Lee 2008), Togo [33], Đức (Magri 2009), Trung Quốc [52, 97], Bỉ [34], Châu Âu [55]. Theo tác giả Arie Issar (1981), tốc độ rửa mặn NLR đóng vai trò quan trọng tới phân bố nƣớc mặn tàn dƣ trong các TCN ở Ixraen. Tài liệu phân tích TPHH của NDĐ ở đây minh chứng rằng NDĐ có nguồn gốc tàn dƣ từ nƣớc biển, tuy nhiên quá trình rửa mặn do nƣớc mƣa đã làm nhạt hóa TCN.
Trong công trình này, tác giả kết hợp sử dụng tài liệu hóa học NDĐ, đồng vị bền và nghiên cứu cấu trúc địa chất TCN để minh chứng cho sự có mặt của nƣớc mặn tàn dƣ trong các TCN. Groen & nnk (2000) đã sử dụng phƣơng pháp đồng vị 37Cl và mô hình khuếch tán để chứng minh nguồn gốc XNM của NDĐ ở vùng ven biển Suriname là do các tầng trầm tích chứa nƣớc mặn tàn dƣ. Kết quả cho thấy rằng XNM NDĐ trong các trầm tích Đệ Tam xảy ra không phải là do XNM hiện đại mà là do quá trình rửa mặn từ tầng sét biển tuổi Holocen bên trên và tầng trầm tích tuổi Kreta bên dƣới gây ra. Trong công trình này, các tác giả đã xây dựng mô hình 1 chiều trong khoảng thời gian 6000-4000 năm và 500-10000 năm cho khu vực cách bờ biển tƣơng ứng 20km và 3km - là thời kỳ chịu ảnh hƣởng của biển tiến toàn cầu.
Kết quả mô hình, tài liệu hóa học NDĐ và tài liệu đồng vị clo cho thấy TCN ở giữa chịu ảnh hƣởng của quá trình khuếch tán muối từ cả 2 tầng trầm tích bên trên và bên dƣới. Lambrakis & Kallergis (2001) đã nghiên cứu về quá trình trao đổi ion và thời gian rửa mặn dƣới điều kiện tự nhiên cho 3 TCN khu vực ven biển ở Hy Lạp. Mô hình rửa mặn cho các TCN sử dụng chƣơng trình PHREEQE và PHREEQM có tính đến ảnh hƣởng của quá trình khai thác nƣớc. Kết quả cho thấy rằng tốc độ rửa mặn TCN phụ thuộc vào khả năng trao đổi ion của trầm tích chứa nƣớc và tốc độ khai thác nƣớc.
Khai thác nƣớc làm suy giảm mực nƣớc kéo theo quá trình XNM từ biển vào dẫn đến làm chậm quá trình rửa mặn. 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hiroshiro & nnk (2006) đã đƣa ra lý giải cho nguồn gốc của nƣớc mặn trong các TCN ở vùng biển Motooka (Nhật Bản) dựa trên kết quả nghiên cứu thủy địa hóa. Số liệu về độ dẫn điện của nƣớc, thế oxy hóa khử, đồng vị bền 2H, 18O, đồng vị phóng xạ 3H và tài liệu định tuổi 14C cho mẫu vỏ sinh vật thu đƣợc ở độ sâu 2m cho thấy rằng tuổi của tầng trầm tích này vào khoảng 2000 năm. Nghiên cứu cho thấy TCN này nằm dƣới mực đáy biển hiện tại và tầng nƣớc mặn ở bên dƣới chƣa pha trộn với tầng nƣớc nhạt bên trên.
Tầng nƣớc mặn bên dƣới này đƣợc xác định là nƣớc mặn tàn dƣ chứ không phải là do quá trình XNM hiện đại gây nên mặc dù NDĐ đƣợc khai thác với lƣu lƣợng rất lớn. Bruno Capaccioni & nnk (2005) đã nghiên cứu cả 2 quá trình XNM hiện đại và quá trình rửa mặn xảy ra cho các TCN ở đồng bằng Catania (Ý). Các kết quả phân tích TPHH của NDĐ cho thấy rằng sự thay đổi MNB địa phƣơng xảy ra trong vài thế kỷ trƣớc đã ảnh hƣởng đến quá trình đạt trạng thái cân bằng của các ion có khả năng trao đổi ion trong cả TCN sâu và nông. Ngoài ra, quá trình rửa mặn đang xảy ra ở TCN sâu cách bờ biển >500m với diện hẹp hơn so với tầng nông bởi khả năng tiếp cận nguồn nƣớc nhạt là thấp hơn so với tầng nông.
Ở tầng nông, loại hình nƣớc biến đổi từ NaCl thành NaHCO3 và hàm lƣợng muối giảm trong khi ở TCN sâu hàm lƣợng muối giảm rất chậm. Tác giả cũng nhấn mạnh vai trò của nguồn nƣớc mƣa đƣợc cấp từ bề mặt có vai trò quan trọng thúc đẩy quá trình rửa mặn xảy ra nhanh hơn. Gossel & nnk (2010) đã sử dụng phƣơng pháp mô hình để nghiên cứu quá trình rửa mặn nƣớc biển cổ chứa trong các tầng trầm tích ở vùng Nubian. Trong công trình này tác giả sử dụng phần mềm FEFLOW để xây dựng mô hình dòng chảy kết hợp dịch chuyển vật chất trong khoảng thời gian 140 nghìn năm.
Trong mô hình dịch chuyển vật chất tác giả có tính đến quá trình phân tán, khuếch tán đồng thời cũng đề cập đến sự khác biệt về khối lƣợng riêng giữa nƣớc mặn và nƣớc nhạt. Beekman & nnk (2011) đã xây dựng mô hình 1 chiều cho mẫu nguyên dạng lấy từ lõi khoan bên dƣới hồ nƣớc ngọt Marken ở Hà Lan. Mô hình mô phỏng quá 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trình dịch chuyển của ion 35Cl- và 37Cl- của NLR chứa trong các tầng trầm tích. Kết quả cho thấy quá trình khuếch tán Cl - từ NLR đã xảy ra trong tầng trầm tích với tốc độ khuếch tán của ion 35Cl- gấp 1,0017 lần so với ion 37Cl-.
Tổng hợp các công trình nghiên cứu cho thấy có thể phân thành các nhóm phƣơng pháp nghiên cứu chủ đạo đƣợc các nhà khoa học sử dụng bao gồm: - Phƣơng pháp địa hóa/thủy địa hóa - Phƣơng pháp đồng vị - Phƣơng pháp địa vật lý - Phƣơng pháp mô hình - Phƣơng pháp cấu trúc địa chất/ĐCTV Rõ ràng, bài toán XNM cho NDĐ nói chung và nƣớc mặn tàn dƣ nói riêng không thể giải quyết bằng một phƣơng pháp đơn lẻ mà phải sử dụng tổ hợp các phƣơng pháp nghiên cứu khác nhau. Các phƣơng pháp đƣợc liệt kê trên đây là tổ hợp phƣơng pháp phù hợp đƣợc sử dụng trong nghiên cứu XNM nói chung và trong nghiên cứu nƣớc mặn tàn dƣ nói riêng. Các công trình nghiên cứu trong nƣớc liên quan Vũ Kim Tuyến (1994) đã sử dụng phƣơng pháp đồng vị nghiên cứu tuổi và nguồn gốc NDĐ trầm tích Đệ Tứ đồng bằng Bắc Bộ. Trong luận án này, tác giả đã sử dụng tài liệu đồng vị bền 18O, 2H kết hợp với đồng vị phóng xạ 3H và số liệu định tuổi 14C để xác định nguồn gốc của NDĐ trong TCN Holocen và Pleistocen và bƣớc đầu đƣa ra nhận định về nguồn gốc của nƣớc mặn trong các trầm tích Đệ Tứ.
Đặng Hữu Ơn (1996) có dự báo khả năng nhiễm mặn đối với NDĐ ở Bà Rịa - Vũng Tàu thông qua việc xác định hệ số rỗng hữu hiệu và dựa trên sơ đồ phễu hạ thấp mực nƣớc khi công trình đƣa vào hoạt động tác giả đã xác định vận tốc dòng thấm trung bình theo hƣớng từ biển vào công trình và từ đó tính thời gian nƣớc mặn xâm nhập vào công trình khai thác. Nguyễn Văn Hoàng (2001) đã xác định lƣu lƣợng thoát nƣớc từ tầng Pleistocen ở vùng đồng bằng Bắc Bộ ra biển bằng việc áp dụng mối tƣơng quan giữa lƣu lƣợng NDĐ thoát ra biển và chiều sâu XNM của nƣớc biển vào TCN. 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Nhƣ Trung & nnk (2004) đã dự báo XNM nƣớc ngầm ở vùng Hải Phòng bằng việc sử dụng tổ hợp phƣơng pháp mô hình hóa điện trở và ĐCTV. Các kết quả thăm dò điện đã cho phép xây dựng lại bức tranh phân bố độ tổng khoáng hóa của TCN Pleistocen và chỉ ra rằng TCN Pleistocen đang bị suy thoái nghiêm trọng.