Tổng quan nghiên cứu

Nghiên cứu lịch sử tiến hóa trầm tích kỷ Đệ Tứ tại đồng bằng Nha Trang mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc đối với công tác quy hoạch không gian đô thị, quản lý tài nguyên và phòng chống tai biến thiên nhiên. Khu vực nghiên cứu có diện tích khoảng 385 km², trải rộng trên địa phận thành phố Nha Trang và phía đông huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa, được giới hạn trong tọa độ từ 12°9’35” đến 12°18’16” vĩ độ Bắc và từ 108°59’57” đến 109°13’2” kinh độ Đông. Vùng đồng bằng ven biển này có bề mặt tương đối bằng phẳng với độ cao dao động phổ biến từ 3 m đến 6,5 m, được bao bọc bởi các khối núi có độ cao từ 183 m đến 650 m và được che chắn phía ngoài biển bởi hệ thống 19 hòn đảo thuộc vịnh Nha Trang.

Vấn đề cốt lõi được đặt ra là làm sáng tỏ quy luật thành tạo và phân bố không gian của các tập trầm tích bở rời dày từ 15 m đến trên 60 m trong mối liên hệ mật thiết với các chu kỳ dao động mực nước biển toàn cầu và hoạt động phân khối tân kiến tạo địa phương. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác lập thang phân chia địa tầng Đệ Tứ, phân tích chi tiết các tướng trầm tích và khôi phục bức tranh cổ địa lý qua ba giai đoạn tiến hóa chính. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống luận cứ địa chất công trình và địa chất thủy văn thiết thực, phục vụ trực tiếp cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng, bảo vệ 12 km bờ biển du lịch và quản lý an toàn nguồn tài nguyên nước dưới đất trước áp lực đô thị hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng thuyết tướng trầm tích hiện đại do N. Steno khởi xướng và được hoàn thiện bởi Rukhin cùng Teodorovic, xác định tướng trầm tích là thể tổng hòa giữa điều kiện môi trường lắng đọng cổ địa lý và các đặc trưng thành phần thạch học, khoáng vật cũng như hóa thạch sinh vật tương ứng. Đồng thời, định luật tổ hợp tướng Walther được áp dụng làm nguyên lý nền tảng để phân tích quy luật chuyển tiếp không gian và quan hệ chồng lớp thẳng đứng của các phân vị địa tầng khi không có gián đoạn trầm tích.

Khung lý thuyết dao động mực nước biển do băng hà trong kỷ Đệ Tứ theo mô hình của Richard Little được kết hợp với lý thuyết phân chia khối tảng kiến tạo đới Đông Bắc Đà Lạt. Các khái niệm trung tâm bao gồm tướng trầm tích, tổ hợp tướng, sơ đồ tướng đá - cổ địa lý, nhịp trầm tích biển tiến - biển thoái và mô hình số độ cao phục hồi địa hình cổ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được xây dựng từ tập hợp 69 lỗ khoan địa chất công trình và địa chất thủy văn với chiều sâu khoan từ 15 m đến 103 m phân bố trên toàn vùng đồng bằng, tiêu biểu như các lỗ khoan LK01-07-NT, LK28, LK31 và LK29. Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc lấy mẫu tầng thứ đại diện theo chiều sâu mặt cắt thẳng đứng kết hợp với việc khảo sát trực tiếp các điểm lộ địa mạo ngoài thực địa trong đợt khảo sát thực tế vào tháng 3 năm 2014.

Các phương pháp phân tích trong phòng được lựa chọn có chủ đích khoa học rõ ràng:

  • Phân tích cấp hạt bằng phương pháp rây và pipet nhằm xác định các tham số độ hạt trung bình (Md), độ chọn lọc (So) và độ bất đối xứng (Sk), giúp định lượng chính xác năng lượng thủy động lực của môi trường lắng đọng.
  • Phân tích chỉ tiêu địa hóa môi trường dựa trên độ pH, thế oxy hóa khử (Eh), tỷ số sắt pyrit trên cacbon hữu cơ (Fe2+S/Corg) và hệ số cation trao đổi (Kt) để phân định dứt khoát ranh giới giữa môi trường lục địa, chuyển tiếp và biển hở.
  • Phân tích vi cổ sinh xác định các loài Foraminifera và Diatomea chỉ thị độ mặn kết hợp định tuổi đồng vị phóng xạ Cacbon 14 (14C) nhằm xác lập mốc thời gian tuyệt đối.
  • Ứng dụng công nghệ GIS với các phần mềm MapInfo, Surfer, ArcGIS và ảnh viễn thám Landsat TM năm 2010 để bóc tách từng lớp trầm tích và xây dựng mô hình số độ cao DEM phục hồi dòng chảy cổ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập các quy luật tiến hóa trầm tích Đệ Tứ đồng bằng Nha Trang qua những phát hiện định lượng:

  • Xác định sự vắng mặt hoàn toàn của các thành tạo trầm tích Pleistocen sớm và Pleistocen giữa, phản ánh thời kỳ nâng bóc mòn kéo dài trước khi lớp trầm tích biển Pleistocen muộn dày trung bình 4,5 m đến 7,5 m phủ bất chỉnh hợp trực tiếp lên đá gốc trước Đệ Tứ.
  • Phát hiện đợt biển tiến cực đại vào Holocen giữa thông qua kết quả định tuổi đồng vị 14C tại lỗ khoan LK16 đạt 6.400 ± 70 năm trước, hình thành tầng trầm tích sét bột sông - biển và vũng vịnh dày từ 12 m đến 24 m tại lỗ khoan LK201, mở rộng diện tích ngập triều lên hơn 70% bề mặt đồng bằng.
  • Xác định hệ thống doi cát ven biển Holocen muộn thuộc hệ tầng Hòn Chồng có bề rộng phát triển từ vài trăm mét đến 2.000 m, chiều dày từ 4,5 m đến 12 m với mẫu san hô Đồng Đế có tuổi 14C đạt 740 ± 70 năm trước, đóng vai trò đê chắn tự nhiên hình thành vùng đầm lầy sau bãi cát.
  • Phân định cấu trúc bất đối xứng của bồn trầm tích với bề dày Đệ Tứ biến thiên mạnh từ 3 m tại rìa chân núi lên tới 40 m đến 60 m tại các hố sụt tân kiến tạo Phước Hòa và Vĩnh Thạnh dọc hạ lưu Sông Cái.

Thảo luận kết quả

Các kết quả nghiên cứu cho thấy tiến hóa trầm tích đồng bằng Nha Trang chịu sự tương tác kép giữa chuyển động tân kiến tạo dạng khối tảng sụt lún theo phương Đông Bắc - Tây Nam và các pha biển tiến - thoái toàn cầu. Toàn bộ dữ liệu thành phần cấp hạt và địa hóa có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ phân bố độ hạt tích lũy và bảng ma trận đối sánh môi trường trầm tích. Trong đó, môi trường bồi tích lòng sông cổ thể hiện rõ qua cấp hạt cát chiếm 80% đến 90%, giá trị So từ 2,5 đến 3,5 và tỷ số Fe2+S/Corg dưới 0,05; ngược lại, môi trường bãi biển và vũng vịnh biển có hàm lượng cát mịn chọn lọc tốt đạt 98% đến 100%, đi kèm giá trị pH từ 7,2 đến 8,0 và tỷ số Fe2+S/Corg vượt ngưỡng 0,25.

So với các đồng bằng châu thổ mở quy mô lớn như sông Hồng hay sông Cửu Long, đồng bằng Nha Trang mang đặc thù của một bồn trũng ven biển dạng bán khép kín, nơi dòng chảy lũ ngắn dốc từ Sông Cái dài 75 km bị chặn bởi hệ thống doi cát và đảo ngoài vịnh, tạo ra sự đan xen phức tạp giữa tướng sông - đầm lầy và tướng cát sạn bãi biển ven bờ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả nghiên cứu địa tầng và tướng đá cổ địa lý, bốn nhóm giải pháp thực tiễn được đề xuất:

  1. Tích hợp bản đồ đẳng dày trầm tích Đệ Tứ và sơ đồ phân vùng tướng đá vào đồ án quy hoạch tổng thể không gian ngầm đô thị Nha Trang nhằm giảm thiểu 30% rủi ro lún nứt công trình xây dựng tại các khu vực bùn sét đầm lầy dày trên 10 m; giao Sở Xây dựng tỉnh Khánh Hòa chủ trì thực hiện trong giai đoạn 2026 - 2028.
  2. Thiết lập hệ thống 15 trạm quan trắc tự động mực nước và chất lượng nước dưới đất trong các tầng chứa nước cát sạn Pleistocen muộn và Holocen, khống chế biên độ hạ thấp mực nước không vượt quá 2,5 m để bảo vệ 100% giếng khai thác khỏi nguy cơ nhiễm mặn; giao Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước quốc gia triển khai từ năm 2026 đến năm 2030.
  3. Khoanh vùng và ban hành quy chế bảo vệ nghiêm ngặt dải doi cát ven biển Hòn Chồng - Cầu Đá dài 12 km kết hợp phục hồi tối thiểu 50 hecta thảm thực vật đầm lầy ngập mặn ven Sông Tắc nhằm nâng cao khả năng chống xói lở bờ biển; Ủy ban Nhân dân thành phố Nha Trang thực hiện hoàn thành trước năm 2030.
  4. Ban hành quy chuẩn bắt buộc khảo sát vi cổ sinh và phân tích tướng địa tầng đối với 100% hồ sơ cấp phép các công trình cao tầng ven biển và cầu cảng du lịch; Bộ Xây dựng phối hợp các viện nghiên cứu địa chất hoàn thiện khung kỹ thuật vào năm 2027.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho nhiều nhóm chuyên môn:

  • Các nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Địa chất, Địa mạo và Hải dương học: Tiếp cận nguồn dữ liệu chi tiết về cổ địa lý ven biển Nam Trung Bộ và phương pháp luận tích hợp mô hình DEM bóc tách địa tầng với phân tích tướng đá.
  • Kỹ sư địa chất công trình và địa chất thủy văn: Sử dụng bộ thông số thực nghiệm từ 69 lỗ khoan (độ hạt, hệ số chọn lọc, chỉ số địa hóa) để tính toán sức chịu tải nền móng, dự báo hiện tượng cát chảy và định vị các tầng chứa nước ngọt phục vụ cấp nước sinh hoạt.
  • Cơ quan quản lý nhà nước và chuyên viên quy hoạch phát triển đô thị tỉnh Khánh Hòa: Ứng dụng bản đồ đẳng dày và ranh giới các đứt gãy kiến tạo để tối ưu hóa việc phân vùng xây dựng, thiết kế hệ thống thoát lũ hạ lưu Sông Cái và bảo tồn dải cát cảnh quan du lịch.
  • Học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Trái đất: Tham khảo cấu trúc nghiên cứu chuẩn mực, phương pháp xử lý số liệu địa chất tổng hợp và kỹ thuật đối sánh địa tầng theo chu kỳ dao động mực nước biển Đệ Tứ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao đồng bằng Nha Trang vắng mặt các trầm tích thuộc Pleistocen sớm và Pleistocen giữa?
Khu vực nghiên cứu nằm trên khối nâng tân kiến tạo Đông Bắc đới Đà Lạt với biên độ nâng mạnh. Trong giai đoạn Pleistocen sớm đến giữa, quá trình bóc mòn xâm thực chiếm ưu thế tuyệt đối khiến trầm tích không thể tích tụ hoặc bị bào mòn hoàn toàn, tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp trước khi biển tiến Pleistocen muộn diễn ra.

Dấu vết của đợt biển tiến cực đại Holocen giữa tại Nha Trang được ghi nhận như thế nào?
Đợt biển tiến cực đại được xác nhận qua mẫu tuổi đồng vị 14C tại lỗ khoan LK16 đạt 6.400 ± 70 năm trước. Biển tiến đã hình thành tầng sét bột sông - biển và vũng vịnh dày tới 24 m ở lỗ khoan LK201, chứa phong phú các giống loài Foraminifera biển mặn lợ như Operculina và Quinqueloculina.

Hệ tầng doi cát Hòn Chồng hình thành trong điều kiện nào và có ý nghĩa gì đối với địa hình hiện nay?
Doi cát được hình thành trong pha biển thoái Holocen muộn với tuổi san hô đạt 740 ± 70 năm trước, phân bố kéo dài dọc bờ biển với chiều rộng lên đến 2.000 m. Cấu tạo cát hạt trung chọn lọc tốt tạo nên bề mặt địa hình ổn định từ 3 m đến 6,5 m cho trung tâm đô thị Nha Trang.

Ý nghĩa của các chỉ số địa hóa Fe2+S/Corg và Kt trong việc phân biệt môi trường trầm tích là gì?
Tỷ số Fe2+S/Corg phản ánh mức độ khử trong môi trường nước: dưới 0,06 đặc trưng cho trầm tích lục địa nước ngọt, từ 0,06 đến 0,2 chỉ thị vùng chuyển tiếp cửa sông, và trên 0,2 xác định môi trường biển hở. Hệ số cation trao đổi Kt trên 1,0 khẳng định môi trường trầm tích hoàn toàn chịu ảnh hưởng của nước biển.

Phương pháp mô hình số độ cao DEM bóc tách từng lớp trầm tích được thực hiện như thế nào?
Tác giả sử dụng thuật ngữ trừ dần bề dày các tập trầm tích được xác định từ 69 lỗ khoan ra khỏi mô hình DEM hiện tại thông qua phần mềm ArcGIS và Surfer. Quy trình này giúp tái lập chính xác bề mặt địa hình cổ và hướng dòng chảy qua ba giai đoạn Pleistocen muộn, Holocen sớm - giữa và Holocen muộn.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện cấu trúc địa chất Đệ Tứ đồng bằng Nha Trang dựa trên tập dữ liệu chuẩn mực gồm 69 lỗ khoan sâu từ 15 m đến 103 m và hệ thống ảnh viễn thám Landsat TM trên diện tích 385 km².
  • Làm sáng tỏ quy luật gián đoạn địa tầng với sự vắng mặt của trầm tích Pleistocen sớm - giữa và xác lập tầng trầm tích biển Pleistocen muộn dày trung bình 4,5 m đến 7,5 m lót đáy đồng bằng.
  • Xác định chính xác hai mốc phát triển trọng yếu: đợt biển tiến cực đại Holocen giữa đạt đỉnh 6.400 ± 70 năm trước và pha biển thoái Holocen muộn hình thành doi cát đê chắn Hòn Chồng niên đại 740 ± 70 năm trước.
  • Ứng dụng thành công phương pháp viễn thám và GIS để xây dựng chuỗi sơ đồ tướng đá - cổ địa lý và bản đồ đẳng dày, chứng minh ảnh hưởng quyết định của đới đứt gãy sụt lún Đông Bắc - Tây Nam đến quá trình lắng đọng trầm tích.
  • Đề xuất hệ thống khuyến nghị thực tiễn tích hợp cơ sở dữ liệu địa chất vào quy hoạch hạ tầng đô thị, kiểm soát khai thác nước dưới đất và bảo vệ đới bờ biển bền vững.

Công trình là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị cao, đóng góp nền tảng quan trọng vào kho tàng nghiên cứu địa chất Đệ Tứ duyên hải miền Trung. Các cơ quan quản lý và đơn vị nghiên cứu cần tiếp tục ứng dụng các kết quả này vào việc số hóa bản đồ địa chất không gian ba chiều trong giai đoạn 2026 - 2030, mở rộng nghiên cứu sang các bồn trũng lân cận nhằm bảo đảm mục tiêu phát triển kinh tế biển bền vững và chủ động thích ứng với biến đổi khí hậu toàn cầu.