Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CỬA SÔNG VEN BIỂN Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về cửa sông ven biển. Trong những công trình nghiên cứu đó khái niệm và định nghĩa về cửa sông ven biển có liên quan chặt chẽ với khái niệm về đới bờ (coastal zone) hay còn gọi là đới tương tác hiện tại giữa biển và lục địa đã được xác lập một cách tương đối [35, 38, 44, 49]. Vùng cửa sông ven biển được xem là vùng thấp nhất của lưu vực sông (LVS), phần lớn là đất bồi tụ lâu năm có thể tạo nên các vùng đồng bằng rộng.Vùng cửa sông ven biển là nơi có sự tương tác giữa nước mặn và nước ngọt hay đó là nơi sông đổ nước ra biển. Đây là nơi thể hiện đầy đủ và rõ rệt nhất các mối tương tác giữa các quyển của Trái đất là: thạch quyển, thủy quyển, khí quyển và sinh quyển.1 Phân loại châu thổ Trong lịch sử phát triển địa chất, phụ thuộc vào mối tương quan giữa tốc độ lắng đọng trầm tích và tốc độ ngập chìm, vùng cửa sông tồn tại như một châu thổ bồi tụ (Constructive delta plain) hay như một châu thổ phá hủy (Destructive delta plain).
Trong Holocen, biển tiến Flandrian cùng với hoạt động tân kiến tạo là quá trình chủ đạo gây ngập chìm tất cả các cửa sông ven biển, trong đó quá trình biển tiến này đóng vai trò chủ đạo. Khi tốc độ dâng của mực nước biển cùng với tốc độ sụt lún kiến tạo cao hơn so với tốc độ lắng đọng trầm tích thì vùng cửa sông tồn tại như một cửa sôngvũng vịnh.Lúc này động lực biển (thủy triều, sóng) đóng vai trò chính, thống trị trong vùng cửa sông.Ngược lại, khi tốc độ lắng đọng trầm tích lớn hơn, thì châu thổ sẽ tiến nhanh ra biển. Dựa vào mối quan hệ giữa nguồn vật liệu trầm tích và sự dao động mực nước biển, có thể phân chia châu thổ thành hai loại như sau: Châu thổ bồi tụ: Được hình thành trong giai đoạn biển thoái (LST – Lowstand system tract và HST – Highstand system tract), khi tốc độ lắng đọng 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trầm tích lớn hơn không gian tích tụ. Trên bề mặt địa hình thường gặp nhiều thân cát có dạng thon dài chân chim (elongate), hình lưỡi xẻng (lobate) phân bố giữa lòng cửa sông và thân cát có dạng lưỡi liềm thành tạo do sóng biển nằm ở phần hạ du châu thổ, nổi cao từ 13 m so với đồng bằng (cửa sông Cửu Long, cửa Ba Lạt, cửa Đáy).
Châu thổ phá hủy: Hình thành trong giai đoạn biển tiến (TST – Trangressive system tract), hình dạng mạng lưới kênh lạch chằng chịt do tác động của sóng và thủy triều. Khối lượng vật liệu trầm tích do sông mang ra không đủ đền bù trầm tích do quá trình biển lấn. Biển lấn đã phá hủy dần hệ châu thổ được tạo lập từ trước. Đối với châu thổ phá hủy mạnh do sóng, trầm tích cửa sông chủ yếu là cát.
Đôi khi hình thành đê cát ven bờ hai bên cửa sông do các trầm tích vật liệu cát đã bị xói lở (cửa sông miền Trung). Với châu thổ phá hủy do triều, chúng bị biến thành các hệ thống kênh lạch xen kẽ giữa các đảo (phần sót lại của châu thổ và hệ thống lạch triều). Các trầm tích hạt mịn và bùn lắng đọng ở các rừng ngập mặn, tạo thành đầm lầy hoặc hình thành các bãi triều làm thoái hóa các thành tạo châu thổ cổ (sông Bạch Đằng). Dựa vào quan hệ giữa các yếu tố dòng chảy sông, sóng và triều, Galloway (1975) đã phân chia cửa sông thành 3 loại: loại chịu tác dụng của dòng chảy sông là chủ yếu (river-domimated deltas); loại chịu tác dụng của dòng chảy sóng (wave-domimated deltas) và loại chịu tác dụng của dòng chảy triều (tidal- domimated deltas) (Hình 1.
Châu thổ do triều thống trị (Tidal-dominated deltas): xảy ratại khu vực cótác động của sóngbị hạn chếvà phạm vithủy triềuthườngvượt quá4 m (chế độ thủy triều mạnh). Ở đây có sự pha trộn giữa nước sông và nước biển, trầm tích được tái phân bố, phân tầng yếu. Trầm tích phân bố theo hướng song song với dòng chảy. Điển hình là cửa sông Fly ở Papua New Guinea.
15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phân loại cửa sông theo Galloway (1975) Châu thổ do sông thống trị (River-dominated deltas): thường ở khu vực có chế độ thủy triều yếu, mức độ chênh lệch thủy triều thấp. Cửa sông ra đến biển thường phân nhánh.Khu vực cửa sông tương đối sâu, nước biển xâm nhập vào sâu trong lục địa (sông Missisipi ở Mỹ). Châu thổ do sóng thống trị (Wave-domimated deltas): xảy ra ở khu vực cửa sông có năng lượng sóng cao.Tại đây tốc độ dòng chảy đột ngột giảm mạnh, có sự xáo trộn giữa nước sông từ lục địa mang ra và ngoài biển.Trầm tích lắng đọng tạo thành các dải cồn cát hoặc bãi biển có đường bờ tương đối thẳng (cửa sông San Fransissco).
Các cửa sông như Danube, Copper, Mahakam,… có sự tương tác của nhiều hơn 1 yếu tố động lực dòng chảy. Việc xác định không gian vùng cửa sông cũng có nhiều quan điểm khác nhau: Không gian của vùng cửa sông được một số tác giả xác định theo độ muối của nước, dao động trong khoảng 1 ‰ đến 4 ‰, hoặc theo thảm thực vật ngập mặn; theo ảnh hưởng của thủy triều hoặc ranh giới các tướng thủy triều trên lục địa. Ranh giới ngoài có thể được xác định đến hết chân châu thổ hoặc hết xuất hiện của trầm tích hiện đại (am). Vì vậy, việc xác định không gian của vùng cửa sông là rất linh động, phụ thuộc vào mục tiêu của từng nhiệm vụ.
16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, thông qua phân tích đặc trưng của châu thổ, so sánh các dạng cửa sông cho thấy khu vực cửa sông Đồng Nai có dạng hình phễu, bị ngập chìm, hầu như không có sự đền bù trầm tích,chịu chi phối mạnh của chế độ thủy triều (tidal- dominated regime).Có thể thấy đây là một châu thổ bịphá hủy (destructive delta plain) điển hình ở Việt Nam.Xếp loại này cũng phù hợp với phân loại của Xamoilov (1952) khi dựa vào đặc trưng hình thái đã xếp cửa sông Đồng Nai thuộc kiểu estuary.2 Khái niệm về tướng trầm tích, môi trường trầm tích và biến động môi trường Theo quan điểm của Rukhin và Teodorovic, tướng là những trầm tích được thành tạo trong một vị trí nhất định có cùng những điều kiện khác với những vùng lân cận [35]. Khái niệm này gồm hai nội dung chính: i)Ởcùng vị trí tức là hình thành trong cùng một môi trường cổ địa lý hay hoàn cảnh lắng đọng trầm tích đặc trưng; ii) Có cùng các điều kiện có nghĩa là ở mỗi vị trí trên có những đặc trưng riêng về thành phần thạch học, cổ sinh và địa hóa. Phân tích khái niệm cho thấy, môi trường trầm tích chính là nơi xảy ra quá trình vận chuyển và lắng đọng các kiểu trầm tích. Ví dụ môi trường lòng sông, môi trường bãi bồi, vũng vịnh, biển nông, đầm lầy ven biển,…Ứng với mỗi môi trường trầm tích là các kiểu trầm tích với những đặc điểm khác nhau về thành phần thạch học, địa hóa, cổ sinh.Có thể xem môi trường trầm tích (sedimentary environment) là một bộ phận hợp thành của tướng trầm tích (lithofacies).Sự chuyển tướng giữa các điều kiện môi trường khác nhau được phân biệt nhờ vào các đặc điểm trên.Đó là mối quan hệ nhân quả, với môi trường trầm tích là nguyên nhân, còn thành phần trầm tích là kết quả.Trong giai đoạn Holocen muộnhiện đại, môi trường trầm tích còn là nơi chứa đựng và tích tụ các vật chất ô nhiễm, đặc biệt là các nguồn từ hoạt động nhân sinh.Như vậy, biến động môi trường trầm tích là biến đổi hình thái địa hình, cũng như tính chất vật lý, hóa học và sinh vật của môi trường lắng đọng trầm tích dẫn đến thay đổi tướng trầm tích; thể hiện bằng các thay đổi kiến trúc, cấu tạo và thành phần trầm tích.
17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Biến đổi hình thái địa hình khu vực cửa sông ven biển liên quan chủ yếu đến quá trình bồi tụ, xói lở, biến đổi lòng dẫn.xảy ra trong giai đoạn địa chất dài hoặc biến đổi cực đoan trong khoảng thời gian ngắn.Đây là những quá trình tự nhiên luôn luôn tồn tại và góp phần tạo ra các cảnh quan ven bờ.Xét trên quy mô toàn cầu hiện nay, xói lở bờ biển là quá trình chiếm ưu thế hơn hẳn so với quá trình bồi tụ.Hoạt động xói lở cửa sông ven biển gây thiệt hại cho cáccộng đồng dân cư và các hệ sinh thái ven biển, dưới 2 hình thức: trực tiếp phá hủy tài sản (nhà cửa, đường giao thông, các cơ sở kinh tế, v.) và chi phí để xây dựng các công trình bảo vệ. + Thay đổi tướng trầm tích, từ phức hệ tướng đầm lầy, tướng đồng bằng châu thổ (nhóm tướng lục địa); tướng vũng vịnh, tướng bãi triều, tướng tiền châu thổ (nhóm tướng chuyển tiếp sôngbiển) đến tướng biển nông ven bờ (nhóm tướng biển) được nghiên cứu dựa vào môi trường thành tạocũng như đặc điểm thạch học, cổ sinh và địa hóa môi trường. Khi điều kiện môi trường thay đổi trên quy mô không gianthời gian địa chất sẽ kéo theo sự biến đổi về tướng. Điều này đã được chứng minh trong nghiên cứu đối sánh các phân vị địa tầng (Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, Nguyễn Địch Dỹ, 2002, 2004, 2007, 2010, 2012).
Trong khi đó, biến động địa hình khu vực cửa sông liên quan đến các quá trình địa mạo bờ (bồi tụxói lở, biến đổi lòng dẫn,.) có thể xảy ra trong giai đoạn địa chất dài hoặc biến đổi cực đoan trong khoảng thời gian ngắn. Chúng có thể được làm tăng lên bởi các hoạt động của con người ngay tại vùng bờ hoặc trên các lưu vực sông lân cận. Các nhân tố gây biến động môi trường trầm tích từ giai đoạn Holocen đến nay gắn liền với dao động mực nước biển sau biển tiến Flandrian, các yếu tố địa chấtkiến tạo (nội sinh); cổ khí hậu, hình thái địa mạo, chế độ thủy triều, dòng chảy ven bờ, nguồn cung cấp trầm tích,. Sự tương tác giữa các quá trình nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.Quá trình nội sinh đã tạo ra các khối sụt, nâng ở các khu vực khác nhau gây biến đổi dòng chảy.Quá trình ngoại sinh, chủ yếu là 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.