CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. CÁC ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Vị trí địa lý và dân cư khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu của luận án nằm ở phía Bắc (tả ngạn) sông Hồng, thuộc địa bàn các huyện Mê Linh, Đông Anh, huyện Gia Lâm và quận Long Biên, Hà Nội có diện tích 504,61 km2. Khu vực nghiên cứu được xác định như hình 1.
- Phía Bắc giáp huyện Sóc Sơn - Phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Phúc - Phía Đông giáp tỉnh Hưng Yên - Phía Nam giáp quận Hoàng Mai, Hà Nội Hình 1. Sơ đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Dân số: Theo số liệu của Niên giám thống kê năm 2017, [26] cho thấy, tổng dân số của khu vực nghiên cứu là 1.860 người, trung bình mật độ dân số trong khu vực luan an 8 nghiên cứu là 294.000 người/km2 trong đó dân số của huyện Đông Anh là 381.500 người, huyện Gia Lâm là 276.000 người, huyện Mê Linh gồm 142.460 người và quận Long Biên là 291. Dân cư phân bố không đều, tốc độ đô thị hóa phát triển tương đối nhanh, mật độ dân số tập trung tại khu vực nghiên cứu dao động từ 1.592 người/km2 đến 4.880 người/km2 trong đó mật độ dân số tại quận Long Biên khá cao là 4.880 người/km2, thấp nhất là huyện Mê Linh là 1.592 người/km2. Tỷ lệ tăng tự nhiên năm 2017 dao động từ 12,29% đến 15,77%, trong đó tỷ lệ tăng tự nhiên của khu vực nghiên cứu lần lượt: huyện Đông Anh là 12,55%, huyện Gia Lâm là 12,29%, huyện Mê Linh là 15,77% và quận Long Biên là 13,16%.
Đặc điểm địa hình, địa mạo Khu vực nghiên cứu nằm ở rìa phía Bắc của châu thổ sông Hồng với diện tích chủ yếu là đồng bằng châu thổ có độ cao từ 3 -10m. Bề mặt địa hình nhìn chung tương đối bằng phẳng và có xu hướng nghiêng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Phía Bắc của vùng nghiên cứu, nơi các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc lộ ra trên mặt đất, địa hình có xu hướng lượn sóng với những dải đất nhô cao, tạo nên những ruộng cao xen kẽ các chân ruộng trũng có phủ các lớp mỏng các trầm tích hiện đại tuổi Holocen của hệ tầng Thái Bình. Đặc điểm địa chất Khu vực nghiên cứu phân bố ở phần rìa phía Bắc của vùng Đông Bắc châu thổ sông Hồng, không có mặt các thành tạo magma.
Đất đá trong vùng nghiên cứu chủ yếu là các thành tạo trầm tích hiện đại. Địa tầng Theo các kết quả nghiên cứu địa chất đã công bố [21],[31],[34],[35], trong vùng nghiên cứu có mặt các trầm tích Đệ tứ của hệ tầng Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng và hệ tầng Thái Bình. Sự phân bố các phân vị trầm tích được thể hiện hình 1. CÁC TRẦM TÍCH PLEISTOCEN Hệ tầng Hà Nội (a,apQ12-3hn) Hệ tầng Hà Nội nguồn gốc sông, sông - lũ, tuổi Pleitocen trung - thượng, phần dưới.
luan an 9 Hệ tầng Hà Nội hình thành trong khoảng thời gian từ 700.000 năm trước đây. Trầm tích không chỉ gặp ở hầu hết các lỗ khoan mà còn lộ ra trên mặt ở rìa đồng bằng thuộc xã Minh Phú, Minh Trí và đến Vệ Linh…. Sơ đồ Địa chất vùng nghiên cứu (theo tài liệu Bản đồ Địa chất tờ Hà Nội tỷ lệ 1:200.000 của Nguyễn Văn Hoành và nnk, [21],[30],[33] Đặc điểm nổi bật về mặt thành phần thạch học của hệ tầng này là khối lượng hạt vụn thô gồm cuội, sỏi, sạn, cát chiếm tỷ trọng lớn, do vậy khả năng chứa nước khá phong phú, đây chính là tầng chứa nước quan trọng nhất không những trên địa bàn thành phố mà trong cả khu vực đồng bằng Bắc Bộ. Mặt cắt ở vùng phủ của hệ tầng phân làm 3 lớp từ dưới lên trên được mô tả như sau: - Lớp 1: Cuội, tảng (kích thước 7 - 10 cm, đôi khi lớn hơn), sỏi sạn lẫn ít cát bột; thành phần cuội tảng: thạch anh, silic, ít đá phun trào.
Kích thước cuội 2 - 5 cm. - Lớp 2: Sỏi nhỏ, cát hạt thô, cát bột màu vàng, vàng xám; thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, ít silic, felspat và một vài khoáng vật nặng. - Lớp 3: Bột sét, bột cát hạt mịn màu xám vàng, gạch vàng và nâu xám xen kẹp các thấu kính sét bột lẫn mùn thực vật màu xám đen; thành phần khoáng vật sét chủ yếu là kaolinit, hydromica. Bề dày 1 - 5 m, pH = 7,5.
Lớp 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 Hà Nội. luan an 10 Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích này bị hệ tầng Vĩnh Phúc (aQ13vp) phủ không chỉnh hợp lên trên. Tại nhiều lỗ khoan, bề mặt lớp hạt mịn phần trên cùng của hệ tầng bị phong hóa nhiễm sắt có màu vàng, nâu sẫm, [21],[31],[34]. Hệ tầng Vĩnh Phúc (a,lbQ13vp) Hệ tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc sông, hồ - đầm lầy, tuổi Pleistocen thượng.
Hệ tầng Vĩnh Phúc được hình thành trong khoảng thời gian 100.000 năm cách ngày nay. Bề mặt hệ tầng bị phong hóa nên dưới lớp đất trồng mỏng thường là lớp sét cát nhiễm sắt có màu sắc loang lổ và cứng chắc. Trong khu vực nghiên cứu, hệ tầng Vĩnh Phúc lộ ra khá rộng tạo thành dải kéo dài từ xã Kim Hoa, Đại Thịnh, Mê Linh, huyện Mê Linh sang xã Vân Nội, Vân Hà, Liên Hà, Cổ Loa, huyện Đông Anh. Bề dầy các trầm tích này đạt tới hàng chục mét, trong đó phần trên chúng đã bị phong hóa và biến đổi thành phần (bị rửa lũa các phần sét mịn và được bổ sung các vật chất hữu cơ).
Nét đặc trưng nổi bật nhất của hệ tầng là trầm tích lộ trên bề mặt hay bề mặt của hệ tầng ở vùng phủ ven rìa bị laterit hóa yếu tạo nên lớp sét, sét cát màu sắc vàng - đỏ - đỏ nâu - nâu vàng loang lổ. Hệ tầng có 2 kiểu nguồn gốc là sông và hồ - đầm lầy, thể hiện lịch sử tiến hóa trầm tích của sông. Đặc trưng của hệ tầng Vĩnh Phúc, thể hiện chi tiết ở các lớp 1,2,3 và lớp 4: - Lớp 1: cuội sỏi, cát lẫn bột sét màu vàng xám, dày 3 - 10m, cấu tạo phân lớp xiên, đường cong phân bố độ hạt đặc trưng cho tướng lòng sông, hình 1. Phẫu diện của các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc lộ ra tại xã Vân Nội (a) và Cổ Loa (b), huyện Đông Anh - Lớp 2: cát bột lẫn sét, cát vàng cấu tạo phân lớp xiên, cát có thành phần ít khoáng, chủ yếu là thạch anh, ít mảnh đá, thuộc tướng lòng sông và ven lòng, bề dày 33m.
luan an 11 - Lớp 3: sét bột loang lổ xám vàng, xám đen, dày 2 - 10 m. - Lớp 4: bột sét loang lổ, xám vàng, xám nâu đen lẫn mùn thực vật, thấu kính than bùn, dày 1 - 3m, [21],[34]. CÁC TRẦM TÍCH HOLOCEN HẠ - TRUNG Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2 hh) Các trầm tích hệ tầng Hải Hưng được thành tạo trong khoảng thời gian 10.000 năm trước đây. Trong khoảng thời gian này, đồng bằng Bắc Bộ trong đó có địa bàn Hà Nội chịu ảnh hưởng của đợt biển tiến cực đại Flandri.
Đường bờ biển vào giai đoạn biển tiến cực đại đồng thời là giới hạn diện phân bố trầm tích sét xám xanh, dẻo, mịn (đồng nhất về độ hạt) và ổn định về bề dày. Hệ tầng đặc trưng bằng hai kiểu nguồn gốc: trầm tích hồ - đầm lầy trước biển tiến nằm dưới và trầm tích biển với màu xám xanh, mịn dẻo nằm trên. Trong vùng nghiên cứu các trầm tích hệ tầng này không lộ ra trên mặt mà nằm ở độ sâu 1,5 - 20m, bề dày lớn nhất là 13,5m. Thành phần trầm tích này chủ yếu là bột sét, bột cát chứa tàn tích thực vật, lớp mỏng than bùn.
Đặc trưng mặt cắt của hệ tầng, gồm các lớp chi tiết sau: - Lớp 1 (18 - 12,6 m): bột cát, bột sét lẫn nhiều mùn thực vật, màu xám đen nhạt, độ chọn lọc kém đến rất kém, độ pH = 4,5 - 6,5 mang tính môi trường axit và khử đặc trưng cho đầm lầy ven biển. Lớp này phủ không chỉnh hợp lên lớp sét loang lổ của hệ tầng Vĩnh Phúc, dày 5,4m. - Lớp 2 (12,6 - 4,5m): bột sét, bùn lẫn mùn và xác thực vật phân hủy chưa hết, màu xám, xám sẫm. Thành phần hạt mịn hơn.
Bề dày của lớp khoảng 8,1m. Lớp này bị lớp sét màu xám xanh nguồn gốc biển cùng hệ tầng Hải Hưng nằm chỉnh hợp lên trên. HOLOCEN THƯỢNG Hệ tầng Thái Bình (Q22-3tb) Đây là các trầm tích hiện đại được thành tạo sau giai đoạn biển lùi, mực nước biển hạ thấp, vai trò sông Hồng lớn dần trong quá trình hình thành đồng bằng sông Hồng, trong đó có diện mạo thành phố Hà Nội ngày nay. Sông Hồng trong giai đoạn này có quá trình xâm thực ngang chiếm ưu thế.
Trầm tích hiện đại chủ yếu có nguồn gốc sông, phân bố dọc theo hai bên bờ các sông lớn: sông Hồng, sông Đuống, sông Cầu. Hệ thống đê điều ven sông Hồng thiết lập dẫn tới phần trầm tích trong đê bị luan an 12 ngừng bồi đắp phù sa, trong khi đó ngoài đê hàng năm vào mùa lũ, các bãi bồi lại được phủ một lớp mỏng phù sa: cát, bột, sét. Hệ tầng Thái Bình thuộc địa bàn Hà Nội phân ra làm 3 kiểu nguồn gốc khác nhau: a) Trầm tích sông, tướng đá bãi bồi trong đê Trầm tích kiểu nguồn gốc này phổ biến ở Đông Anh và Gia Lâm, ngoài ra còn diện nhỏ dọc theo sông Cầu. Đặc trưng của hệ tầng thể hiện ở 2 lớp sau: - Lớp 1 (26,5 - 9m): cát hạt nhỏ đến vừa, màu xám, xám nâu, xám tro lẫn vảy nhỏ muscovit và cả tàn tích thực vật.
Thành phần độ hạt gồm cát: 94,57%, bột sét: 5,49, nằm phủ không chỉnh hợp lên bề mặt của lớp sét loang lổ của hệ tầng Vĩnh Phúc, bề dày 17,5m, hình 1. Trầm tích cát bãi bồi hiện đại của sông Cà Lồ tại xã Kim Hoa, huyện Mê Linh (a); Trầm tích hiện đại cát bột ven sông Đuống tại Giang Biên, Gia Lâm (b) b) Trầm tích sông, hồ, đầm lầy Diện phân bố loại trầm tích này nhỏ hẹp, rải rác ở huyện Đông Anh, Gia Lâm và nội thành Hà Nội. Đây thực chất là những ao hồ trũng thấp và lòng sông cổ hình móng ngựa đang bị đầm lầy hóa. Trầm tích kiểu nguồn gốc này thành tạo chủ yếu do quá trình đổi dòng của sông Hồng và các sông nhánh, liên quan tới sự hình thành hệ thống đê dẫn tới sông, rạch thoát nước bị đầm lầy hóa dần.