Tổng quan luận án

Đề tài luận án: "Đặc điểm thành phần vật chất và lịch sử phát triển các thành tạo trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam".

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam kéo dài từ Hà Tiên qua mũi Cà Mau tới Gành Hào, thuộc hải phận của ba tỉnh Kiên Giang, Cà Mau và Bạc Liêu. Đây là khu vực có tiềm năng kinh tế biển lớn với ngư trường khai thác hải sản trọng điểm, giữ vị trí then chốt về an ninh quốc phòng với hệ thống đảo tiền tiêu (Phú Quốc, Nam Du, Thổ Chu) và chứa đựng tiềm năng khoáng sản nhiên liệu (dầu lửa, khí đốt, than bùn). Cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu phức tạp, các thành tạo trầm tích Đệ tứ biến đổi nhanh chóng về thành phần vật chất, môi trường thành tạo, cấu trúc và bề dày từ bờ ra khơi cũng như từ phía Hà Tiên đến mũi Cà Mau. Đồng thời, đới duyên hải này đang đối mặt với nhiều tai biến địa chất như xói lở đường bờ, bồi tụ san lấp luồng lạch và cảng biển.

Trước thời điểm luận án thực hiện, phần lục địa ven biển đã được điều tra địa chất - khoáng sản ở tỷ lệ 1/200.000 cùng một số nghiên cứu chuyên đề; phần biển nông ven bờ (0 - 30 m nước) mới chỉ được điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn ở tỷ lệ 1/500.000. Các công trình trước đây còn tồn tại nhiều khoảng trống khoa học:

  • Phân chia địa tầng Đệ tứ chưa có sự thống nhất giữa các tác giả.
  • Chưa có sự liên kết và kết nối đồng bộ giữa các nghiên cứu trầm tích Đệ tứ trên lục địa với dưới biển.
  • Mối quan hệ giữa đặc điểm tiến hóa của các thành tạo trầm tích với sự dao động mực nước biển toàn cầu và các hoạt động tân kiến tạo địa phương hầu như chưa được giải quyết một cách toàn diện.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Làm sáng tỏ thành phần vật chất, điều kiện thành tạo, quy luật phân bố theo thời gian và không gian của các thành tạo trầm tích Đệ tứ cùng các khoáng sản liên quan ở vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam.
  2. Làm sáng tỏ lịch sử hình thành và phát triển của các thành tạo trầm tích Đệ tứ ở vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam trong mối quan hệ với sự dao động của mực nước biển và các hoạt động tân kiến tạo.

Nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất, quy luật phân bố, điều kiện thành tạo của các trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam.
  2. Nghiên cứu đặc điểm tướng đá, thủy, thạch động lực của các trầm tích tầng mặt trong mối quan hệ với sự dao động của mực nước biển.
  3. Nghiên cứu mối quan hệ giữa các chu kỳ trầm tích với sự dao động của mực nước biển và chuyển động tân kiến tạo; khôi phục điều kiện tướng đá - cổ địa lý, từ đó xác lập lại lịch sử phát triển của vùng biển Tây Nam Việt Nam trong kỷ Đệ tứ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích bở rời kỷ Đệ tứ, trầm tích tầng mặt đáy biển và các khoáng sản liên quan (cát thủy tinh, than bùn).
  • Phạm vi không gian: Vùng biển nông ven bờ (độ sâu từ 0 đến 30 m nước) kéo dài hơn 400 km đường bờ biển từ Hà Tiên - Rạch Giá qua mũi Cà Mau tới Gành Hào, diện tích trên 20.000 km², giới hạn bởi tọa độ địa lý từ $8^\circ 10'$ đến $10^\circ 20'$ vĩ độ Bắc và $103^\circ 00'$ đến $105^\circ 30'$ kinh độ Đông.
  • Phạm vi thời gian/địa tầng: Kỷ Đệ tứ (từ Pleistocen sớm đến Holocen muộn - hiện đại), đồng thời phân tích đối sánh nền móng địa chất trước Đệ tứ (từ Paleozoi đến Pliocen).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước năm 1975

  1. Nghiên cứu trên phần lục địa ven biển:
    • Các nhà địa chất người Pháp như M. Lantenois, H. Mansuy, J. Fromaget đã nghiên cứu địa chất cấu trúc tổng thể khu vực Đông Dương.
    • E. Saurin (1957 - 1971) công bố kết quả nghiên cứu các thành tạo trẻ dọc ven biển, các bậc thềm biển ở Việt Nam, đồng thời đưa ra nhận định về sự dao động mực nước biển trong thế Pleistocen và chế độ tân kiến tạo. Ông xác định đồng bằng châu thổ sông Cửu Long hình thành trên bồn trũng Mesozoi sụt lún cuối Neogen, chịu tác động của các đợt biển tiến - thoái kỷ Đệ tứ, và nhận định ranh giới giữa "phù sa cổ" với "phù sa trẻ" là ranh giới giữa Pleistocen và Holocen.
  2. Nghiên cứu vùng biển nông ven bờ:
    • Viện Hải dương học Nha Trang (thập niên 1920) thực hiện các chuyến khảo sát dọc ven biển trên tàu De Lanessen.
    • F. P. Shepard (1943) lập sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt rìa tây Thái Bình Dương tỷ lệ 1/6.000.000, sơ bộ khoanh vùng các kiểu trầm tích mặt và đá gốc. Wyrski công bố bản đồ tương tự cùng thời gian.
    • E. Saurin phát hiện các lớp laterit ở đáy biển Cà Mau.
    • Chương trình khảo sát "NAGA" (1959 - 1961) của Viện Hải dương học Scripps (California, Hoa Kỳ) phối hợp với Thái Lan; trên cơ sở đó H. Niino và K. O. Emery (1961, 1963) lập sơ đồ trầm tích, chỉ ra tính phổ biến của trầm tích di tích aluvi ở thềm lục địa Nam Việt Nam và diện phân bố trầm tích tầng mặt vịnh Thái Lan.
    • W. Kind và Hồ Minh Trung (1967) sử dụng tài liệu từ hàng không của Hải quân Hoa Kỳ để xây dựng sơ đồ kiến tạo và cấu trúc móng, đề cập đến bồn trầm tích Cần Thơ, Cà Mau và đới nâng Sóc Tràng.
    • Các công ty dầu lửa Anh, Mỹ (1969 - 1970, 1973 - 1975) khảo sát địa vật lý thềm lục địa phía Nam, phát hiện các bồn trũng chứa dầu khí.

Các hướng nghiên cứu từ năm 1975 đến nay

  • Các đề án đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 (các nhóm tờ Hà Tiên - Phú Quốc, An Biên - Sóc Trăng, Bạc Liêu - Cà Mau) và tỷ lệ 1/50.000.
  • Đề án "Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn vùng biển nông ven bờ (0 - 30 m nước) Việt Nam tỷ lệ 1/500.000" do TSKH. Nguyễn Biểu làm chủ nhiệm thuộc Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển (triển khai từ năm 1995).
  • Các nghiên cứu phân vùng cấu trúc kiến tạo vỏ lục địa của Nguyễn Xuân Bao và cộng sự (2000), nghiên cứu sinh địa tầng vi cổ sinh (tảo Diatomeae, Discoaster) của Đặng Đức Nga.

Khoảng trống khoa học luận án giải quyết

Luận án kết nối và chuẩn hóa toàn bộ tài liệu địa chất Đệ tứ giữa phần lục địa và thềm biển nông; sử dụng tài liệu định lượng địa chấn nông độ phân giải cao kết hợp phân tích mẫu cột lõi khoan và khoáng vật - địa hóa - vi cổ sinh để thiết lập thang địa tầng chuẩn; xác lập quy luật thạch động lực tầng mặt đáy biển và phục hồi chi tiết lịch sử 6 chu kỳ trầm tích Đệ tứ tương ứng với các pha dao động mực nước biển toàn cầu và hoạt động tân kiến tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

Các thành tạo trầm tích Đệ tứ hình thành dưới sự chi phối đồng thời của ba yếu tố chính:

  • Biến động mực nước biển toàn cầu: Sự đan xen giữa các thời kỳ băng hà (biển thoái) và gian băng (biển tiến) tạo nên tính phân nhịp, các bề mặt bào mòn, phong hóa loang lổ và các tập trầm tích có nguồn gốc khác nhau.
  • Hoạt động tân kiến tạo địa phương: Tạo sự phân hóa thành các vùng nâng và vùng hạ tương đối, quyết định trực tiếp đến không gian tích tụ và bề dày tầng trầm tích.
  • Nguồn cung cấp vật liệu: Quyết định tốc độ lắng đọng, mức độ bù trừ trầm tích, thành phần cấp hạt và tổ hợp khoáng vật.

Hệ thống phân loại trầm tích

Luận án áp dụng biểu đồ tam giác phân loại trầm tích vụn cơ học của Cục Địa chất Hoàng gia Anh (theo Folk, 1954, 1978):

  • Biểu đồ chính gồm 3 hợp phần ở 3 đỉnh: Cuội sạn ($>2\text{ mm}$), Cát ($0{,}063 - 2\text{ mm}$), Bùn (Bột $<0{,}063\text{ mm}$ + Sét $<0{,}004\text{ mm}$), phân chia thành 15 kiểu trầm tích vụn cơ học phản ánh các cấp độ thủy thạch động lực.
  • Biểu đồ phụ được áp dụng khi mẫu không chứa cuội sạn, gồm 3 đỉnh: Cát, Bột, Sét.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  1. Khảo sát ngoài thực địa:
    • Lộ trình địa chất dọc bờ biển, khảo sát vùng cửa sông và cấu tạo bãi triều.
    • Khảo sát trên biển bằng tàu và thuyền theo mạng lưới trạm 5 x 5 km ở độ sâu 0 - 30 m nước; hướng tuyến đo thiết kế vuông góc với đường bờ biển.
    • Lấy mẫu tầng mặt đáy biển bằng cuốc đại dương; lấy mẫu tầng sâu bằng ống phóng trọng lực (chiều dài cột mẫu từ vài chục centimet đến vài mét); khoan tay bãi triều thấp (độ sâu 5 - 7 m) và khoan máy bãi triều.
    • Đo địa chấn nông độ phân giải cao theo mạng lưới tuyến 5 x 10 km và 5 x 15 km.
  2. Phân tích và xử lý trong phòng:
    • Phân tích thành phần độ hạt bằng phương pháp rây ($>0{,}1\text{ mm}$) và phương pháp pipet ($<0{,}1\text{ mm}$); tính toán các thông số độ hạt theo Strask: đường kính trung bình ($Md$), hệ số chọn lọc ($So$), hệ số bất đối xứng ($Sk$).
    • Xác định hình thái hạt vụn: hệ số mài tròn ($Ro$), độ cầu ($Sf$) dưới kính hiển vi hai mắt.
    • Phân tích khoáng vật vụn cơ học: phân tích khoáng vật nặng bằng dung dịch bromoform ($d = 2{,}9\text{ g/cm}^3$); nghiên cứu lát mỏng thạch học bở rời; phân tích định lượng 5 cấp hạt ($0{,}063-0{,}1$; $0{,}1-0{,}25$; $0{,}25-0{,}5$; $0{,}5-1{,}0$; $>1{,}0\text{ mm}$).
    • Phân tích định lượng khoáng vật sét bằng phương pháp Rơnghen (XRD) và phân tích nhiệt vi sai (DTA).
    • Phân tích vi cổ sinh: Foraminifera, Bào tử phấn hoa, Nanofossil, Diatomeae.
    • Định tuổi tuyệt đối bằng đồng vị phóng xạ $^{14}\text{C}$.
    • Phân tích thành phần hóa silicat, cacbonat, và các chỉ tiêu địa hóa môi trường: $pH$, thế oxy hóa khử ($Eh$), cation trao đổi ($Kt$), cacbon hữu cơ ($Chc$), $\text{Fe}^{2+}, \text{S}$ trong pyrit, $\text{Fe}^{2+}$ trong siderit.
    • Địa chấn địa tầng: liên kết pha sóng, bề mặt phản xạ và ranh giới bào mòn để xác định chiều dày và cấu trúc vỉa.
    • Phương pháp phân tích tướng đá - cổ địa lý kết hợp viễn thám và giải đoán cấu trúc tân kiến tạo.

Tổng hợp khối lượng tài liệu thực tế

STT Danh mục tài liệu xử lý Đơn vị tính Khối lượng
1 Khảo sát thu thập tài liệu địa chất, trầm tích Trạm 900
2 Sử dụng và phân tích băng địa chấn nông độ phân giải cao km 5.500
3 Tổng hợp phân tích tài liệu khoan máy Lỗ 15
4 Tổng hợp phân tích tài liệu khoan tay Lỗ 65
5 Tổng hợp phân tích tài liệu ống phóng trọng lực Cột mẫu 300
6 Xử lý kết quả phân tích độ hạt Mẫu 2.500
7 Xử lý kết quả phân tích cổ sinh (Foraminifera, Nanofossil, Bào tử phấn hoa, Diatomeae) Mẫu 2.800
8 Xử lý kết quả phân tích mẫu thạch học bở rời Mẫu 300
9 Xử lý kết quả phân tích mẫu trọng sa Mẫu 400
10 Xử lý kết quả phân tích mẫu Nhiệt vi sai (DTA) và Rơnghen định lượng (XRD) Mẫu 500 (DTA) / 395 (XRD)
11 Xử lý kết quả phân tích $Eh, pH$ Mẫu 500
12 Xử lý kết quả phân tích Cacbonat Mẫu 500
13 Xử lý kết quả phân tích ion trao đổi của sét Mẫu 600
14 Xử lý kết quả phân tích cacbon hữu cơ tổng ($Chc$) Mẫu 600
15 Xử lý phân tích định lượng các nguyên tố $\text{Fe}^{2+}, \text{S}$ (pyrit), $\text{Fe}^{2+}$ (siderit) Mẫu 600
16 Xử lý, sử dụng kết quả phân tích tuổi đồng vị $^{14}\text{C}$ Mẫu 10

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Điều kiện tự nhiên và đặc điểm địa chất trước Đệ tứ

  • Địa lý tự nhiên và khí hậu: Khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, phân hóa hai mùa rõ rệt. Mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) có lượng mưa chiếm ưu thế với tổng lượng mưa đạt 2.081 mm; mùa khô (tháng 12 đến tháng 4 năm sau) tổng lượng mưa chỉ đạt 210 mm. Nhiệt độ trung bình năm 24 - 28°C; độ ẩm tương đối dao động từ 80% đến 90%.
  • Hệ thống dòng chảy: Mạng lưới kênh rạch chằng chịt (Rạch Tàu, Bồ Đề, Đầm Cùng, kênh Vĩnh Tế...) cùng các sông lớn (sông Ông Đốc, Cái Lớn, Cửa Lớn, Bảy Háp). Chế độ dòng chảy chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chế độ thủy triều, chỉ một phần hệ thống kênh thoát lũ miền Tây nhận trực tiếp nước và phù sa từ sông Cửu Long đổ ra biển Tây.
  • Địa hình địa mạo:
    • Đới ven bờ và đảo: Gồm kiểu địa hình đồi núi bóc mòn - xâm thực ven biển (Hà Tiên, Hòn Chông, Kiên Lương) và đồng bằng bồi tụ ven biển (Rạch Giá đến Cà Mau, Bạc Liêu). Kiểu đường bờ chia thành bờ mài mòn đá cứng, bờ bồi tụ và bờ bồi tụ xen kẽ xói lở. Các đảo (Phú Quốc, Hòn Tre, Hòn Rái, Hòn Chuối, Hòn Khoai, quần đảo Nam Du, Thổ Chu) chủ yếu mang kiểu địa hình bóc mòn - xâm thực trên đá cứng.
    • Đáy biển nông ven bờ: Vùng biển phía Tây gồm 2 bậc địa hình (bậc 0 - 15 m nước có bề mặt thoải; bậc 15 - 30/40 m nước có địa hình lồi lõm phức tạp, lưu giữ dấu vết lòng sông và bờ biển cổ). Vùng biển phía Đông phân dị 3 bậc địa hình (0 - 10 m, 10 - 20 m và $>20\text{ m}$ nước).
  • Khí tượng hải văn:
    • Gió và sóng: Mùa đông (tháng 11 đến tháng 4) thịnh hành gió Đông Bắc ở bờ Đông (tốc độ trung bình 3 - 5 m/s, cực đại 11 - 15 m/s) và gió Đông ở bờ Tây (cực đại 14 - 17 m/s); sóng cao trung bình 0,75 - 1,0 m, cực đại 2,5 - 3,5 m. Mùa hè (tháng 5 đến tháng 10) thịnh hành gió Tây Nam và Tây - Tây Nam (tốc độ cực đại 18 - 20 m/s); sóng cực đại đạt 3,0 - 3,5 m.
    • Thủy triều: Bờ Đông (Cà Mau đến Gành Hào) có chế độ bán nhật triều không đều, độ lớn triều 3,0 - 4,0 m kỳ nước cường. Bờ Tây (Cà Mau đến Hà Tiên) có chế độ nhật triều thuần nhất, biên độ triều trung bình khoảng 1,0 m.
    • Dòng chảy ven bờ: Biến đổi theo mùa; mùa đông dòng chảy theo hướng Hà Tiên về Cà Mau (5 - 8 cm/s), mùa hè chảy ngược lại từ Cà Mau về Hà Tiên với tốc độ lớn hơn (10 - 15 cm/s).
  • Địa chất trước Đệ tứ:
    • Địa tầng: Gồm Hệ Devon - Carbon (Hệ tầng Hòn Chông $D\text{-}C,hc$, dày ~700 m); Hệ Permi (Hệ tầng Hà Tiên $P,ht$, đá vôi chứa Foraminifera, dày 280 - 320 m); Hệ Trias (Hệ tầng Hòn Ngang $T,hng$ dày ~500 m, Hệ tầng Minh Hoà $T_2a,mh$ dày $>100\text{ m}$, Hệ tầng Hòn Nghé $T_2l,hn$ dày ~200 m, Hệ tầng Dầu Tiếng $T_3,dt$ dày 300 - 500 m); Hệ Jura (Hệ tầng Đèo Bảo Lộc $J_3,dbl$); Hệ Creta (Hệ tầng Phú Quốc $K_1,pq$ dày $>600\text{ m}$ chứa gỗ silic hóa, Hệ tầng Nha Trang $K,nt$ dày $>100\text{ m}$); Hệ Neogen/Pliocen (Hệ tầng Cần Thơ $N_2,ct$ dày 81,5 m ở lỗ khoan 215A, Hệ tầng Năm Căn $N_2,nc$ dày 90 m ở lỗ khoan 216 và gặp ở lỗ khoan LK95-2 Hàm Ninh, LK98-2 Gành Hào chứa đới tảo Discoaster brouweri).
    • Magma xâm nhập: Phức hệ Hòn Khoai ($\gamma\delta\text{-}\gamma T_3,hk$, tuổi đồng vị 183 - 208 triệu năm); Phức hệ Định Quán ($\delta\text{-}\gamma\delta J_3,dq$, tuổi 153 triệu năm); Phức hệ Đèo Cả ($\delta\text{-}\gamma\text{-}\gamma\xi K,dc$, tuổi 78 - 100 triệu năm); Phức hệ Cù Mông ($\nu\pi\text{-}\text{d}\text{E},cm$, Paleogen).
    • Cấu trúc kiến tạo: Vùng nghiên cứu thuộc Miền vỏ lục địa Nam Việt Nam, gồm Đới Hà Tiên, Đới Phú Quốc, Phụ đới Cà Mau và Di chỉ đới khâu Mesozoi sớm Hòn Chuối. Tồn tại 3 hệ thống đứt gãy chính: Tây Bắc - Đông Nam (đứt gãy Tây Thổ Chu, Hà Tiên - Gành Hào, Bảy Háp - Thổ Chu); phương kinh tuyến (đới đứt gãy Rạch Giá - Năm Căn rộng 18 - 25 km, Tây Nam Du, Hòn Đất - Hòn Khoai); phương Đông Bắc - Tây Nam (đứt gãy Hòn Khoai - Cà Nà). Hoạt động tân kiến tạo chia vùng thành: vùng nâng tương đối ở phía Bắc quần đảo Nam Du (bề dày Đệ tứ $<100\text{ m}$) và vùng hạ tương đối ở phía Nam quần đảo Nam Du (bề dày Đệ tứ $>100\text{ m}$).

Chương 2: Phương pháp luận và hệ phương pháp nghiên cứu

  • Luận giải cơ sở khoa học của phương pháp nghiên cứu phức hệ tướng đá - cổ địa lý dựa trên các mối liên hệ định lượng giữa thành phần vật chất, cấu trúc trầm tích với chế độ thủy thạch động lực và các chu kỳ biến đổi mực nước biển.
  • Xác lập tiêu chuẩn phân loại trầm tích theo Folk và Cục Địa chất Hoàng gia Anh, kết hợp sơ đồ phân tích động lực lắng đọng Passega ($C-M$).
  • Mô tả quy trình thu thập số liệu thực địa và phương pháp luận phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm (thạch học bở rời, Rơnghen định lượng, nhiệt vi sai, địa hóa môi trường, cổ sinh và địa chấn địa tầng).

Chương 3: Đặc điểm trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam

  • Lịch sử nghiên cứu: Phân tích chi tiết các giai đoạn nghiên cứu trước năm 1975 và giai đoạn từ 1975 đến nay.
  • Địa tầng trầm tích Đệ tứ: Xác định ranh giới Neogen - Đệ tứ tại bề mặt bất chỉnh hợp phản xạ địa chấn song song, tương ứng với thời điểm tuyệt chủng của đới tảo Discoaster brouweri. Ranh giới Pleistocen - Holocen được xác lập qua lớp phong hóa loang lổ laterit và sự thay đổi tập hợp cổ sinh vi thể.
  • Đặc điểm thành phần vật chất:
    • Thành phần độ hạt: Trầm tích đáy biển có sự biến thiên lớn từ cuội, sạn, cát đến bùn sét; hệ số chọn lọc ($So$) và hệ số bất đối xứng ($Sk$) thể hiện rõ sự chuyển dịch chế độ động lực lắng đọng.
    • Thành phần khoáng vật vụn cơ học: Khoáng vật nhẹ chủ yếu là thạch anh, mảnh đá, felspat; khoáng vật nặng gồm magnetit, ilmenit, leucoxen, zircon, rutil, tourmalin...
    • Khoáng vật sét: Kaolinit, ilit và smectit; tỷ lệ kaolinit cao phản ánh nguồn gốc phong hóa lục địa nhiệt đới ẩm.
    • Địa hóa môi trường và cổ sinh: Các giá trị $pH, Eh$, hàm lượng $Chc$, tỷ lệ $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}^{3+}$ cùng phức hệ Foraminifera (Ammonia beccarii, Ammonia japonica, Elphidium advenum, Amphistegina lessonii), Diatomeae và Bào tử phấn hoa (Rhizophora, Bruguiera) phân định rõ các môi trường từ lục địa, sông - biển, đầm lầy sú vẹt ven biển đến biển nông ven bờ.
  • Khoáng sản liên quan: Trầm tích cát thủy tinh ven biển và than bùn tuổi Holocen.

Chương 4: Đặc điểm tướng đá - thạch động lực của trầm tích tầng mặt trong mối quan hệ với sự dao động mực nước biển

Luận án xác lập 3 nhóm tướng trầm tích cơ bản của tầng mặt đáy biển:

  1. Nhóm tướng trầm tích ven bờ biển cổ ($Q_2^{1-2}$): Phân bố ở độ sâu 20 - 30 m nước; bao gồm tướng sạn laterit tàn dư bãi triều cổ và cát sạn đê cát ven bờ cổ. Lớp sạn laterit này là sản phẩm phong hóa từ tầng sét bồi Pleistocen muộn, bị sóng biển phá hủy, mài tròn và tái lắng đọng tại chỗ khi mực nước biển dâng lên vào đầu Holocen.
  2. Nhóm tướng trầm tích biển nông ven bờ ($Q_2^{1-2}$): Phân bố ở độ sâu 15 - 20 đến 30 m nước; bao gồm các tướng bùn cát, cát bùn biển nông chứa phong phú tàn tích sinh vật vỏ vôi.
  3. Nhóm tướng trầm tích ven bờ hiện đại ($Q_2^3$): Phân bố ở độ sâu 0 - 20 m nước; bao gồm tướng sét bột ven bờ và bùn cát xa bờ. Nhóm tướng này phát triển theo cơ chế phân dị ngược chiều từ bờ ra ngoài khơi (trầm tích mịn hạt phân bố sát bờ, ra xa bờ hạt thô dần).

Chương 5: Lịch sử phát triển các thành tạo trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam

Tiến hóa trầm tích Đệ tứ trong vùng diễn ra qua 6 chu kỳ trầm tích liên quan trực tiếp đến các chu kỳ biển tiến - biển thoái và hoạt động tân kiến tạo:

  1. Chu kỳ 1 - Giai đoạn Pleistocen sớm ($Q_1^1$): Lắng đọng trầm tích sông, sông - biển hạt thô chuyển dần lên biển nông.
  2. Chu kỳ 2 - Giai đoạn Pleistocen giữa ($Q_1^2$): Giai đoạn biển tiến mở rộng, xen kẽ các đợt bồi tụ sông lũ.
  3. Chu kỳ 3 - Giai đoạn Pleistocen muộn phần sớm ($Q_1^{3a}$): Tích tụ trầm tích đầm lầy, vũng vịnh và biển nông.
  4. Chu kỳ 4 - Giai đoạn Pleistocen muộn phần muộn ($Q_1^{3b}$): Biển thoái mạnh cuối Pleistocen, bề mặt trầm tích bị phơi sấy, phong hóa laterit hóa mạnh tạo nên tầng sét loang lổ.
  5. Chu kỳ 5 - Giai đoạn Holocen sớm - giữa ($Q_2^{1-2}$): Biển tiến Flandrian nhấn chìm thềm lục địa cổ; hình thành đới đường bờ cổ và đầm lầy ven biển ở độ sâu 20 - 30 m nước; tái tạo lớp sạn laterit tàn dư và tích tụ cát bùn biển nông.
  6. Chu kỳ 6 - Giai đoạn Holocen muộn đến nay ($Q_2^3$): Giai đoạn biển thoái tương đối và bồi tụ hiện đại; hình thành dòng vận chuyển bồi tích bùn cát dọc bờ từ hệ thống sông Cửu Long (Biển Đông) vòng qua mũi Cà Mau sang vịnh Thái Lan (Biển Tây), bồi đắp và mở rộng nhanh chóng bán đảo Cà Mau.

Quy luật cộng sinh tướng xuyên suốt 6 chu kỳ: mỗi chu kỳ bắt đầu bằng trầm tích hạt thô đa khoáng môi trường sông, lạch triều và kết thúc bằng sét bột ít khoáng môi trường biển nông, vũng vịnh. Theo không gian (Đông Bắc xuống Tây Nam, Bắc xuống Nam), tướng trầm tích biến đổi tuần tự từ môi trường sông sang sông - biển và biển ven bờ/biển nông.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học (Lý luận)

  1. Xác lập bức tranh định lượng hoàn chỉnh về đặc điểm thạch học, khoáng vật, địa hóa môi trường, vi cổ sinh và tuổi đồng vị của các thành tạo trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam.
  2. Xác lập lịch sử tiến hóa 6 chu kỳ trầm tích Đệ tứ trong mối quan hệ chặt chẽ với sự dao động mực nước biển toàn cầu và các chuyển động tân kiến tạo địa phương.
  3. Phát hiện và xác định ở độ sâu 20 - 30 m nước dấu vết đới đường bờ biển cổ và đầm lầy ven biển cổ hình thành vào đầu thế Holocen.
  4. Làm sáng tỏ nguồn gốc của lớp sạn laterit ở độ sâu 20 - 30 m nước vùng biển Hà Tiên - Cà Mau: là sản phẩm phong hóa từ tầng sét bồi Pleistocen muộn, bị tác động động lực sóng phá hủy, mài tròn và tái lắng đọng tại chỗ vào đầu Holocen.
  5. Xác định quy luật phân dị ngược của trầm tích tầng mặt đáy biển ven bờ Tây Nam trong Holocen muộn (phân dị ngược chiều từ bờ ra khơi).
  6. Chứng minh sự tồn tại liên tục của dòng bồi tích dọc bờ vận chuyển phù sa mịn từ hệ thống sông Cửu Long qua mũi Cà Mau sang vùng biển Tây Nam trong giai đoạn Holocen muộn, làm sáng tỏ cơ chế bồi tụ phát triển của bán đảo Cà Mau.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Cung cấp tài liệu địa chất định lượng phục vụ trực tiếp công tác đo vẽ và thành lập Bản đồ Địa chất biển ven bờ (0 - 30 m nước) Việt Nam tỷ lệ 1/500.000.
  2. Cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho các nghiên cứu chuyên sâu về địa chất công trình biển, địa chất môi trường và đánh giá - dự báo tai biến xói lở, bồi lắng luồng tàu đới ven bờ.
  3. Cung cấp luận cứ khoa học định hướng công tác quy hoạch không gian biển, quản lý đới bờ bền vững và đánh giá tiềm năng khai thác khoáng sản (cát thủy tinh, than bùn) cho các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau và Bạc Liêu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Do giới hạn kỹ thuật và phạm vi điều tra ở tỷ lệ 1/500.000 tại thời điểm thực hiện đề án, độ sâu nghiên cứu của luận án mới chỉ khống chế từ 0 đến 30 m nước; số lượng mẫu phân tích định tuổi tuyệt đối bằng phương pháp $^{14}\text{C}$ còn ở mức khiêm tốn (10 mẫu); mạng lưới địa chấn nông (5 x 10 km, 5 x 15 km) mang tính chất điều tra tổng quan khu vực.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng khảo sát ra ngoài đới nước sâu hơn 30 m nhằm liên kết hoàn chỉnh với bồn trũng Mã Lai - Thổ Chu; tăng cường mật độ mạng lưới đo địa chấn nông phân giải cao tại các khu vực trọng điểm xói lở; bổ sung các phương pháp định tuổi đồng vị phóng xạ hiện đại (OSL, chuỗi U/Th) để chi tiết hóa ranh giới các chu kỳ phụ trong Pleistocen.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên và các nhà khoa học thuộc các chuyên ngành Địa chất trầm tích, Địa chất biển, Địa mạo đới bờ, Địa chất công trình và Môi trường biển.
  • Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Các Viện nghiên cứu chuyên ngành, Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý các khu kinh tế biển tại các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau và Bạc Liêu trong việc xây dựng phương án phòng chống sạt lở bờ biển, quy hoạch luồng hàng hải và khai thác khoáng sản.
  • Nội dung giá trị nhất để tham khảo: Hệ phương pháp tích hợp địa chấn địa tầng với phân tích tướng đá - cổ địa lý; hệ thống bảng biểu định lượng về khoáng vật và địa hóa trầm tích tầng mặt đáy biển Tây Nam; mô hình 6 chu kỳ trầm tích gắn với dao động mực nước biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Trầm tích tầng mặt đáy biển Tây Nam Việt Nam được phân chia thành những nhóm tướng thạch động lực nào và phân bố ở độ sâu bao nhiêu?

Trầm tích tầng mặt đáy biển vùng nghiên cứu gồm 3 nhóm tướng:

  • Nhóm tướng ven bờ biển cổ ($Q_2^{1-2}$): gồm sạn laterit tàn dư bãi triều cổ và cát sạn đê cát ven bờ cổ, phân bố ở độ sâu 20 - 30 m nước.
  • Nhóm tướng biển nông ven bờ ($Q_2^{1-2}$): gồm bùn cát, cát bùn biển nông, phân bố ở độ sâu 15 - 20 đến 30 m nước.
  • Nhóm tướng ven bờ hiện đại ($Q_2^3$): gồm sét bột ven bờ và bùn cát xa bờ, phân bố ở độ sâu 0 - 20 m nước, đặc trưng bởi quy luật phân dị ngược từ bờ ra khơi.

2. Lịch sử tiến hóa trầm tích Đệ tứ vùng biển Tây Nam Việt Nam trải qua bao nhiêu chu kỳ?

Lịch sử tiến hóa trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu trải qua 6 chu kỳ có tính định hướng:

  • Chu kỳ 1: Pleistocen sớm ($Q_1^1$).
  • Chu kỳ 2: Pleistocen giữa ($Q_1^2$).
  • Chu kỳ 3: Pleistocen muộn phần sớm ($Q_1^{3a}$).
  • Chu kỳ 4: Pleistocen muộn phần muộn ($Q_1^{3b}$).
  • Chu kỳ 5: Holocen sớm - giữa ($Q_2^{1-2}$).
  • Chu kỳ 6: Holocen muộn đến nay ($Q_2^3$).

3. Nguồn gốc của các lớp sạn laterit ở độ sâu 20 - 30 m nước đáy biển Hà Tiên - Cà Mau được xác định như thế nào?

Sạn laterit ở độ sâu 20 - 30 m nước đáy biển Hà Tiên - Cà Mau được xác định là sản phẩm phong hóa từ tầng sét bồi tuổi Pleistocen muộn (hình thành trong pha biển thoái). Khi mực nước biển dâng lên trong đợt biển tiến đầu Holocen, sóng biển đã phá hủy, mài tròn và tái lắng đọng lại các kết vón laterit này tại chỗ, tạo nên tướng sạn laterit tàn dư bãi triều cổ.

4. Luận án đã làm rõ cơ chế vận chuyển bồi tích tạo nên bán đảo Cà Mau trong giai đoạn Holocen muộn ra sao?

Luận án chứng minh trong giai đoạn Holocen muộn luôn tồn tại một dòng bồi tích dịch chuyển bùn cát mịn dọc bờ từ hệ thống sông Cửu Long (thuộc Biển Đông) vòng qua mũi Cà Mau sang vùng biển Tây Nam (vịnh Thái Lan). Quá trình này đóng vai trò quyết định trong việc bồi tụ và mở rộng diện tích bán đảo Cà Mau về phía Tây Nam.

5. Khối lượng tài liệu thực tế chính mà tác giả đã xử lý trong luận án là bao nhiêu?

Luận án đã tổng hợp và phân tích khối lượng tài liệu thực tế gồm: 900 trạm khảo sát địa chất đáy biển; 5.500 km tuyến địa chấn nông độ phân giải cao; 15 lỗ khoan máy; 65 lỗ khoan tay; 300 cột mẫu ống phóng trọng lực; 2.500 mẫu phân tích độ hạt; 2.800 mẫu phân tích vi cổ sinh; 500 mẫu DTA và 395 mẫu XRD khoáng vật sét; 500 mẫu $Eh, pH$; 600 mẫu cacbon hữu cơ; 600 mẫu xác định ion trao đổi và 10 mẫu định tuổi bằng đồng vị $^{14}\text{C}$.

Kết luận

Luận án là công trình nghiên cứu địa chất biển chuyên sâu, giải quyết trọn vẹn đặc điểm thành phần vật chất và lịch sử phát triển các thành tạo trầm tích Đệ tứ vùng biển ven bờ Tây Nam Việt Nam (0 - 30 m nước). Bằng việc tích hợp các phương pháp phân tích thạch học, khoáng vật, địa hóa, vi cổ sinh và địa chấn nông độ phân giải cao, tác giả đã xác lập 3 nhóm tướng trầm tích tầng mặt đáy biển và 6 chu kỳ tiến hóa trầm tích có quy luật gắn kết chặt chẽ với các pha dao động mực nước biển toàn cầu cùng hoạt động tân kiến tạo. Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ nguồn gốc lớp sạn laterit đáy biển, cơ chế phân dị ngược và quy luật dòng bồi tích tạo dựng bán đảo Cà Mau trong kỷ Đệ tứ, đóng góp nguồn tư liệu khoa học chuẩn xác phục vụ lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1/500.000, quy hoạch kinh tế biển và phòng chống tai biến đới bờ.