Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ địa chất chuyên ngành Thạch học (mã số: 62 44 57 01) với đề tài "Tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận" do nghiên cứu sinh Đinh Xuân Thành thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2012.
Thềm lục địa Nam Trung Bộ từ Quảng Nam đến Bình Thuận là khu vực có ý nghĩa quan trọng về kinh tế biển, khoáng sản, tài nguyên sinh vật, giao thông hàng hải và an ninh quốc phòng. Khu vực này có đặc trưng địa hình đáy biển hẹp, độ dốc lớn, nằm trên các bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng, Phú Khánh và Cửu Long, đồng thời tiềm ẩn nhiều hiện tượng tai biến tự nhiên như xói lở bờ biển, bồi tụ luồng lạch, động đất và sóng thần. Các nghiên cứu tướng đá - cổ địa lý trước đây ở khu vực này chủ yếu dựa trên nguồn dữ liệu phân tán, rời rạc, phạm vi khảo sát thực địa phần lớn chỉ dừng lại ở vùng biển ven bờ có độ sâu dưới 30 m nước. Các thành tạo trầm tích ở đới nước sâu hơn (từ 30 m đến trên 200 m nước) chưa được nghiên cứu một cách đồng bộ. Mặt khác, việc phân chia địa tầng Đệ tứ dưới biển thời gian trước chủ yếu kế thừa tư duy phân vị địa tầng trên lục địa mà chưa áp dụng nhất quán phương pháp địa tầng phân tập (Sequence Stratigraphy) kết hợp đối sánh chặt chẽ giữa tài liệu địa chấn nông phân giải cao với các lỗ khoan bãi triều ven bờ. Do đó, việc xây dựng bức tranh toàn diện về lịch sử tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ trên toàn thềm lục địa Nam Trung Bộ là một yêu cầu khoa học và thực tiễn cấp thiết.
Luận án xác định mục tiêu và hệ thống nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:
-
Mục tiêu nghiên cứu: Làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa các thành tạo trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận trong mối quan hệ với sự dao động mực nước biển và hoạt động kiến tạo.
-
Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu đặc điểm và quy luật phân bố tướng trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận.
- Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận.
- Nghiên cứu tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận trong mối quan hệ với sự dao động mực nước biển và chuyển động kiến tạo.
-
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích Pliocen - Đệ tứ.
- Phạm vi không gian: Vùng thềm lục địa trải dài từ vĩ độ 11°00’B đến 16°00’B và từ kinh độ 107°30’Đ đến 110°00’Đ, thuộc lãnh hải các tỉnh Nam Trung Bộ từ Quảng Nam đến Bình Thuận, với độ sâu đáy biển từ 0 m đến khoảng 100 m nước ở phía nam, 150 m nước ở phía bắc và sâu nhất khoảng 200 m nước ở phần trung tâm.
- Phạm vi thời gian địa chất: Giai đoạn Pliocen - Đệ tứ (từ khoảng 5 triệu năm trước đến nay).
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Lịch sử nghiên cứu địa chất và trầm tích vùng thềm lục địa Nam Trung Bộ được tác giả phân chia thành hai giai đoạn chính:
- Giai đoạn trước năm 1975: Các công trình nghiên cứu thời kỳ này còn tản mạn và mang tính sơ lược. Năm 1937, Saurin công bố các ghi nhận địa chất vùng ven biển; Fontaine (1957) và Wyrski xuất bản các sơ đồ trầm tích đáy biển và các trường cát aluvi cổ tỷ lệ 1:6.000.000. Năm 1959, chuyến điều tra biển NAGA của tàu Viện Hải dương học Scripps (Hoa Kỳ) đã khảo sát tổng hợp vùng biển phía nam Việt Nam từ vĩ độ 5°B đến 16°B, xây dựng bản đồ độ sâu xấp xỉ tỷ lệ 1:2.000.000. Năm 1961, Niino và Emery phân tích kết quả từ NAGA, chỉ ra tính phổ biến của trầm tích aluvi di tích ở Vịnh Bắc Bộ và biểu hiện khoáng vật glauconit ở tầng mặt. Năm 1965, Hải quân Mỹ cung cấp số liệu thành phần vật chất đáy tại 132 trạm khảo sát. Trong hai năm 1973 - 1974, các công ty dầu khí Western Geophysical và GSI đã thu nổ tổng cộng hơn 20.000 km tuyến địa chấn 2D khu vực mạng lưới thưa (từ 20x20 km đến 50x80 km).
- Giai đoạn từ năm 1975 đến năm 2012: Nhiều chương trình biển cấp nhà nước và các đề tài chuyên ngành được triển khai đồng bộ. Các chương trình tổng hợp bao gồm: "Chương trình Điều tra tổng hợp vùng biển Thuận Hải - Minh Hải" (1977 - 1981), "Dải ven bờ" (1981 - 1985), "Chương trình 52-E" (1985 - 1990) do Hồ Đắc Hoài chủ biên xây dựng bản đồ đẳng sâu 1:1.000.000, "KT-01" (1991 - 1995), "KHCN-06" (1996 - 2000), "KC-09" (2000 - 2005) và "KC-09/06-10" (2006 - 2010). Hoạt động thăm dò dầu khí của Technoexport (1985), BHP (1989), BP (1989, 1991) và dự án hợp tác Đan Mạch ENRECA-1 (1990) đã bổ sung nhiều mặt cắt địa chấn và giếng khoan sâu tại các bể Sông Hồng, Phú Khánh và Cửu Long. Các chuyến khảo sát của tàu khoa học Liên Xô (Vulcanolog, Nexmeianov, Vinogrodop, Gagarinski giai đoạn 1990 - 1992), tàu Atlanta của Pháp trong đề án Ponaga (1993) và tàu Sonne của Đức (chuyến khảo sát Sonne-140 năm 1999) đã cung cấp dữ liệu địa chấn nông, trọng lực, từ và mẫu ống phóng trầm tích nước sâu. Đề tài KHCN 06-04 (1998) nghiên cứu ranh giới ngoài thềm lục địa; Đề tài KHCN-06-11 (1995 - 2000) thành lập bản đồ tướng đá - cổ địa lý Pliocen - Đệ tứ 1:1.000.000; các bản đồ chuyên đề Biển Đông của Lê Duy Bách, Đặng Văn Bát, Nguyễn Thế Tiệp, Trần Nghi (2000, 2006); các đề án điều tra vùng biển 0 - 30 m nước của Nguyễn Biểu (1991 - 2000) và Đào Mạnh Tiến (2001 - 2006); các dự án khảo sát vùng biển 30 - 100 m nước của Đào Mạnh Tiến, Trịnh Nguyên Tính (2009 - 2010); đề tài KC09.10 (2009, 2010) áp dụng địa tầng phân tập vào các bể trầm tích Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn.
Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Mặc dù các công trình trước đây đã ghi nhận nhiều đặc điểm địa chất khu vực, các khảo sát dầu khí chủ yếu tập trung vào địa tầng sâu từ Oligocen đến Miocen. Các đề án khảo sát địa chất biển nông thường chỉ giới hạn ở tầng mặt và đới nước nông ven bờ, chưa làm sáng tỏ trầm tích Pliocen dưới sâu. Các nghiên cứu trước đây về Pliocen - Đệ tứ trên thềm lục địa còn thiếu sự liên kết đối sánh chặt chẽ giữa mặt cắt địa chấn phân giải cao với các lỗ khoan bãi triều, dẫn đến việc xác lập ranh giới tập và số lượng chu kỳ trầm tích chưa thống nhất. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách chuẩn hóa mô hình địa tầng phân tập cho thềm lục địa miền Trung, phân chia chi tiết các chu kỳ trầm tích Pliocen - Đệ tứ trên cơ sở tích hợp đồng bộ dữ liệu địa vật lý và địa chất mẫu khoan.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và mô hình phân tích
Luận án dựa trên phương pháp luận trầm tích học hiện đại: các thành tạo trầm tích Pliocen - Đệ tứ thềm lục địa hình thành dưới tác động tổng hợp và đan xen của 5 yếu tố động lực nội sinh và ngoại sinh chính (theo Trần Nghi, 1999):
- Chuyển động kiến tạo địa phương (quy định hình thái đáy bể, cường độ nâng/hạ và nguồn cung cấp vật liệu vụn).
- Địa hình đáy bể trầm tích.
- Dao động mực nước biển tương đối (nhân tố trực tiếp quyết định sự dịch chuyển đường bờ và sự thay đổi môi trường lắng đọng).
- Điều kiện cổ khí hậu (ảnh hưởng đến phương thức phong hóa, loại khoáng vật và trầm tích hữu cơ).
- Chế độ thủy động lực và đặc tính địa hóa môi trường lắng đọng.
Khung phân tích địa tầng phân tập (Sequence Stratigraphy) được xây dựng dựa trên các khái niệm chuẩn hóa quốc tế (Myers 1996; Catuneanu 2006). Mỗi tập trầm tích (Sequence - S) được giới hạn bởi các bề mặt ranh giới tập (Sequence Boundary - SB), bao gồm bề mặt bào mòn biển thấp (Lowstand Erosion Surface - LES) và bề mặt chỉnh hợp tương đương (Correlative Conformity - CC). Trong mỗi tập bao gồm các miền hệ thống trầm tích:
- Miền hệ thống trầm tích biển hạ (Falling Stage Systems Tract - FSST).
- Miền hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand Systems Tract - LST).
- Miền hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive Systems Tract - TST), giới hạn dưới bởi bề mặt biển tiến (TS) hoặc bề mặt bào mòn biển tiến (RS).
- Miền hệ thống trầm tích biển cao (Highstand Systems Tract - HST), nằm trên bề mặt ngập lụt cực đại (Maximum Flooding Surface - MFS).
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật phân tích
Luận án kết hợp đồng bộ các nhóm phương pháp thực tế:
- Phương pháp địa chất trầm tích:
- Phân tích độ hạt: Sử dụng phương pháp rây và pipet (cho mẫu bở rời) và đo đếm trên lát mỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực; tính toán các thông số độ hạt trung bình ($Md$), độ chọn lọc ($So$), độ bất đối xứng ($Sk$).
- Phân tích hình thái hạt vụn: Đo độ mài tròn ($Ro$) và độ cầu ($Sf$) theo thang chuẩn thạch học.
- Phân tích khoáng vật: Phân tích khoáng vật vụn trên lát mỏng thạch học bở rời và kính soi nổi; phân tích khoáng vật sét bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (Rơnghen định lượng).
- Phân tích hóa silicat toàn phần: Xác định hàm lượng các oxit chính ($SiO_2$, $Al_2 O_3$, $FeO$, $Fe_2 O_3$, $CaO$, $Na_2 O$, $K_2 O$, $MgO$).
- Phân tích địa hóa môi trường trầm tích: Đo đạc các chỉ tiêu $pH$, thế oxy hóa khử ($Eh$), hàm lượng carbon hữu cơ ($C_{hc}$), hàm lượng sắt trong pirit ($Fe^{+2}S$), sắt trong siderit ($Fe^{+2}HCl$), sắt dễ tan ($Fe^{+3}HCl$) và tỷ lệ $K_t = \frac{K^+ + Na^+}{Ca^{2+} + Mg^{2+}}$.
| TT |
Loại phân tích / Chỉ tiêu |
Môi trường lục địa |
Môi trường chuyển tiếp |
Môi trường biển |
| 1 |
$Fe^{+2}S / C_{org}$ |
< 0,06 |
0,06 - 0,2 |
> 0,2 |
| 2 |
Hệ số kiềm $K_t$ |
< 0,5 |
0,5 - 1,0 |
> 1,0 |
| 3 |
Độ $pH$ |
< 7,0 |
7,0 |
> 7,0 |
- Phương pháp phân loại trầm tích:
- Phân loại kiểu trầm tích: Áp dụng tam giác phân loại trầm tích của Folk (1954) dựa trên tỷ lệ phần trăm 3 cấp hạt sạn - cát - bùn (phân chia thành 15 kiểu: sét, bột, bùn, cát, cát bùn, sạn sỏi...).
- Phân loại thạch học bở rời: Áp dụng sơ đồ tam giác thành phần hạt vụn của Logvinenco (1974) chia thành 10 trường thạch học (cát đơn khoáng thạch anh/fenspat/mảnh đá; cát ít khoáng; cát đa khoáng ako, ako-litic, grauvac, ako-grauvac).
- Phương pháp định tuổi tuyệt đối:
- Phương pháp đồng vị phóng xạ $^{14}C$: Dựa trên chu kỳ bán rã 5.730 năm của $^{14}C$ để định tuổi các mẫu vỏ sinh vật, than bùn hữu cơ tuổi Pleistocen muộn - Holocen (< 50.000 năm).
- Phương pháp nhiệt phát quang (TL) và huỳnh quang kích thích quang học (OSL): Áp dụng theo kỹ thuật của Bøtter-Jensen (1997) nhằm xác định thời gian chôn vùi của trầm tích doi cát, đê cát ven bờ trong dải tuổi lên đến 150.000 năm.
- Phương pháp địa chấn - địa tầng: Phân tích minh giải các mặt cắt địa chấn phản xạ dựa trên cấu trúc phân lớp, biên độ, tần số, tính liên tục và các kiểu kết thúc phản xạ (chống nóc - toplace, phủ đáy - downlap, gá đáy - onlap, kề áp - toplap, bào mòn - truncation).
Nguồn tư liệu và khối lượng dữ liệu thực tế
Cơ sở dữ liệu của luận án bao gồm khối lượng tư liệu đo đạc và phân tích:
- 2.500 km tuyến địa chấn dầu khí 2D (các tuyến BP89, BP91, BH91, VOR93, Malưgin, GECO93).
- 2.000 km tuyến địa chấn nông phân giải cao (các tuyến đo của Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển, Đề tài KC09.01/06-10, tàu Sonne-140).
- 8 giếng khoan tìm kiếm thăm dò dầu khí (114-KT, 118-CVX-1X, 119-CH-1X, 120-CS-1X, 121-CM-1X, 124-CMT-1X, 127-NT-1X, 01-RUBY-1X).
- 9 lỗ khoan địa chất bãi triều, đồng bằng ven biển và biển nông (BS.1, BS.19, BS.37, LK38-QNG, LK5-BĐ, LK1-PY, LK1-TH, LK2-KH, LK3-NT, LK4-BT).
- Khoảng 1.000 mẫu phân tích độ hạt trầm tích.
- 250 mẫu lát mỏng thạch học bở rời.
- 200 mẫu phân tích Rơnghen định lượng khoáng vật sét.
- 200 mẫu phân tích hóa silicat toàn phần.
- 200 mẫu phân tích chỉ tiêu địa hóa môi trường ($pH$, $Eh$, $C_{hc}$, $K_t$).
- 50 mẫu phân tích tuổi đồng vị carbon phóng xạ $^{14}C$ và các mẫu định tuổi OSL.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Đặc điểm địa chất khu vực
Chương 1 tổng hợp các tiền đề địa chất khu vực vùng thềm lục địa Nam Trung Bộ:
- Địa tầng trước Đệ tứ:
- Giới Arkei: Hệ tầng Kim Sơn ($AR;ks$), chiều dày khoảng 1.900 m, gồm đá phiến thạch anh biotit silimanit, plagiogneis và gneis biotit granat, tuổi đồng vị 1.200 - 1.800 triệu năm.
- Giới Paleozoi: Hệ tầng A Vương ($\epsilon_2 - O_1;av$), chiều dày khoảng 900 m, gồm đá phiến sericit thạch anh, đá phiến hai mica, quarzit xen phiến carbonat.
- Giới Mesozoi: Hệ tầng La Ngà ($J_2;ln$) gồm sét kết, bột kết màu đen chứa Cúc đá; Hệ tầng Nha Trang ($K;nt$), dày khoảng 600 m, gồm andesit, dacit, ryolit và tuf núi lửa.
- Giới Kainozoi (trước Pliocen): Thống Oligocen gồm Hệ tầng Bạch Trĩ ($E_3;bt$) ở phía bắc (cát kết thô xen sét than, dày 100 - 300 m) và Hệ tầng Trà Tân ($E_3^{2-3};tt$) ở phía nam (sét kết giàu hữu cơ sapropel, dày 504 m tại giếng khoan 01-RUBY-1X). Thống Miocen gồm: Miocen dưới (Hệ tầng Sông Hương ở phía bắc dày 100 - 1.230 m; Hệ tầng Bạch Hổ ở phía nam); Miocen giữa (Hệ tầng Tri Tôn gồm đá vôi rạn san hô dày 711 m tại giếng khoan 119-CH-1X; Hệ tầng Côn Sơn gồm cát xen sét); Miocen trên (Hệ tầng Quảng Ngãi dày 500 - 800 m chứa sét bột kết glauconit; Hệ tầng Đồng Nai gồm cát kết bở rời).
- Thống Pliocen: Gồm Hệ tầng Ái Nghĩa ($N_2;an$, dày 210 - 750 m), Hệ tầng Kon Tum ($N_2;kt$, dày 10 - 100 m xen phun trào bazan), Hệ tầng Sông Lũy ($N_2;sl$, dày 5 - 10 m chứa tectit), Hệ tầng Mavieck ($N_2^2;mv$, dày 5 - 10 m chứa mảnh vụn san hô và diatomit) và Hệ tầng Biển Đông ($N_2;bđ$) phát triển rộng rãi trên thềm lục địa với trầm tích sét vôi, cát mịn chứa phong phú trùng lỗ (Globigerinoides obliquus, Globorotalia margaritae).
- Địa tầng Đệ tứ: Trình bày chi tiết các phân vị theo nguồn gốc và tuổi: Pleistocen dưới ($Q_1^1$: trầm tích sông $aQ_1^1$, sông biển $amQ_1^1$, biển $mQ_1^1$ dày khoảng 10 m); Pleistocen giữa phần dưới ($Q_1^{2a}$: $aQ_1^{2a}$, $amQ_1^{2a}$, $mQ_1^{2a}$); Pleistocen giữa phần trên ($Q_1^{2b}$: $aQ_1^{2b}$, $amQ_1^{2b}$, $mQ_1^{2b}$); Phun trào bazan Pleistocen giữa - trên ($B/Q_1^{2-3}$); Pleistocen trên phần dưới ($Q_1^{3a}$: $aQ_1^{3a}$, $amQ_1^{3a}$, $mQ_1^{3a}$); Pleistocen trên phần muộn - Holocen giữa ($Q_1^{3b}-Q_2^2$: $aQ_1^{3b}-Q_2^2$, $amQ_1^{3b}-Q_2^2$, $mQ_1^{3b}-Q_2^2$ đặc trưng bởi các đới sóng cát cổ); Phun trào bazan Holocen ($B/Q_2$ tại đảo Lý Sơn, Cù Lao Bờ Bãi dày 10 - 20 m); Holocen trên ($Q_2^3$: $amQ_2^3$, $mQ_2^3$, $mbQ_2^3$).
- Các phức hệ magma xâm nhập: Phức hệ Đại Lộc ($\gamma\delta D_1;đl$), Vân Canh ($\gamma T_2;vc$), Hải Vân ($\gamma T_3;hv$), Định Quán ($\gamma\delta J_3;đq_2$), Đèo Cả ($\gamma-\gamma\xi K;đc$), Cà Ná ($\gamma K_2;cn$) và Bà Nà ($\gamma K-E;bn$).
- Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo: Mô tả các đơn vị cấu trúc chính: Thềm Đà Nẵng, Phụ bể Huế - Đà Nẵng, Địa hào Quảng Ngãi (trầm tích dày 8 - 9 km), Địa lũy Tri Tôn (dài hơn 500 km), Bể Phú Khánh (gồm phụ bể Tây và phụ bể Đông ngăn cách bởi đới đứt gãy kinh tuyến Hải Nam - Sunda), Đới cắt trượt Tuy Hòa, Thềm Phan Rang và Bể Cửu Long. Hệ thống đứt gãy kinh tuyến và các đứt gãy đồng trầm tích trong Pliocen - Đệ tứ đóng vai trò kiểm soát không gian phân bố trầm tích và hình thái thềm.
Chương 2. Lịch sử nghiên cứu, cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 trình bày có hệ thống lịch sử nghiên cứu địa chất biển miền Trung qua hai giai đoạn (trước và sau năm 1975). Tác giả tổng hợp khối lượng tài liệu thực tế đồ sộ gồm các tuyến địa chấn dầu khí 2D, địa chấn nông phân giải cao, hệ thống 8 giếng khoan dầu khí sâu và 9 lỗ khoan bãi triều, cùng hàng nghìn mẫu phân tích độ hạt, khoáng vật, hóa thạch vi cổ sinh, địa hóa môi trường, tuổi đồng vị $^{14}C$ và OSL.
Chương này luận giải chi tiết phương pháp luận 5 yếu tố động lực nội - ngoại sinh, nguyên lý phân loại trầm tích theo Folk (1954) và Logvinenco (1974), nguyên lý định tuổi tuyệt đối $^{14}C$ và OSL, cùng quy trình phân tích tướng địa chấn và địa tầng phân tập theo các tiêu chuẩn quốc tế.
Chương 3. Đặc điểm tướng trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận
Chương 3 tập trung phân tích độ sâu, bề dày và đặc điểm các tướng trầm tích:
- Độ sâu và bề dày: Đáy Pliocen chìm sâu dần từ ven bờ ra mép thềm và sâu nhất tại các trũng địa hào; bề dày trầm tích Đệ tứ biến đổi mạnh mẽ giữa các đới nâng và đới sụt võng, được kiểm chứng qua các giếng khoan dầu khí (118-CVX-1X, 119-CH-1X, 121-CM-1X, 124-CMT-1X, 127-NT-1X) và hệ thống lỗ khoan bãi triều (LK38-QNG, LK5-BĐ, LK1-TH, LK2-KH, LK3-NT, LK4-BT).
- Tướng trầm tích giai đoạn Pliocen:
- Tướng aluvi lòng sông ($aN_2$): Cát sạn đa khoáng, cấu tạo đào khoét trên băng địa chấn.
- Tướng châu thổ ngập nước ($amN_2^2$): Phản xạ địa chấn dạng xích ma tăng trưởng đặc trưng cho pha biển thoái.
- Tướng biển nông đến biển sâu ($mN_2$): Sét, sét vôi giàu foraminifera thuộc Hệ tầng Biển Đông.
- Tướng trầm tích giai đoạn Đệ tứ:
- Nhóm tướng lục địa (aluvi lòng sông $aQ$): Gồm cuội, sạn, cát đa khoáng lấp đầy các lòng sông cổ bị đào khoét trong các thời kỳ băng hà mực nước biển hạ thấp ($aQ_1^1, aQ_1^{2a}, aQ_1^{2b}, aQ_1^{3a}, aQ_1^{3b}-Q_2^2$).
- Nhóm tướng chuyển tiếp sông biển (châu thổ ngập nước $amQ$): Phân bố phổ biến từ thềm trong ra mép thềm, đặc trưng bởi các tập phản xạ xiên chéo dạng xích ma tăng trưởng hoặc đơn nghiêng ($amQ_1^1, amQ_1^{2a}, amQ_1^{2b}, amQ_1^{3a}, amQ_1^{3b}-Q_2^2, amQ_2^3$).
- Nhóm tướng biển nông ($mQ$): Trầm tích cát bột, cát bùn lẫn vỏ sinh vật, trên địa chấn thể hiện bằng các lớp phản xạ song song, liên tục, biên độ mạnh ($mQ_1^1, mQ_1^{2a}, mQ_1^{2b}, mQ_1^{3a}, mQ_1^{3b}-Q_2^2, mQ_2^3$). Trong đới biển nông ven bờ, trầm tích các thời kỳ biển thoái cổ thường bị phong hóa tạo sét loang lổ chứa kết vón laterit ($mQ_1^{2a}, mQ_1^{3a}$).
- Các thể tướng đặc thù: Hệ thống sóng cát ngầm cổ tuổi $Q_1^{3b}-Q_2^2$ phân bố ở 3 dải độ sâu nước đặc trưng: 100 - 120 m, 50 - 60 m và 25 - 30 m; các phức hệ đê cát ven bờ, doi cát Hòn Gốm (định tuổi OSL) và trầm tích đầm phá - vũng vịnh than bùn ($mbQ_2^3$).
Chương 4. Địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận
Chương 4 thực hiện phân tích và xác lập khung địa tầng phân tập cho khu vực:
- Mô hình phân tập: Phân tích các mô hình địa tầng phân tập hiện có trên thế giới, lựa chọn mô hình dựa trên bề mặt bất chỉnh hợp bào mòn biển thấp (LES) kết hợp chỉnh hợp tương đương (CC) làm ranh giới tập (SB), phù hợp với điều kiện thềm lục địa hẹp, dốc và nguồn cung cấp vật liệu phong phú.
- Phân chia 8 tập trầm tích (Sequence):
- 3 tập trong Pliocen: Tập $S_1$ ($N_2^1$), Tập $S_2$ ($N_2^2$) và Tập $S_3$ ($N_2^3$).
- 5 tập trong Đệ tứ: Tập $S_4$ ($Q_1^1$), Tập $S_5$ ($Q_1^{2a}$), Tập $S_6$ ($Q_1^{2b}$), Tập $S_7$ ($Q_1^{3a}$) và Tập $S_8$ ($Q_1^{3b}-Q_2$).
- Minh giải phân tập trên các mặt cắt thực tế:
- Xác lập ranh giới các tập và các miền hệ thống trầm tích (FSST, LST, TST, HST) trên các tuyến địa chấn dầu khí sâu: BP91-118, BH91-120, VOR-110 liên kết với các giếng khoan 118-CVX-1X, 119-CH-1X, 121-CM-1X.
- Minh giải địa tầng phân tập trên các tuyến địa chấn nông phân giải cao: Tuyến 180708, TU57, MĐC 57-58-59, MĐC 71-73, MĐC 89-90 và trạm khảo sát tàu Sonne-140 (SO-140-35, SO-140-36, SO-140-37, SO-140-54).
- Liên kết đối sánh địa tầng phân tập với các cột địa tầng lỗ khoan bãi triều: LK1-TH, LK2-KH, LK3-NT, LK4-BT, BS37, LK1-PY. Xác định bề mặt bào mòn biển thấp trùng với bề mặt bào mòn biển tiến (LES/RS) tại ranh giới giữa tập $S_7$ và $S_8$.
Chương 5. Tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận
Chương 5 tổng hợp bức tranh tiến hóa trầm tích và cổ địa lý:
- Tương quan dao động mực nước biển: Thiết lập mối liên hệ giữa 8 chu kỳ trầm tích ($N_2^1, N_2^2, N_2^3, Q_1^1, Q_1^{2a}, Q_1^{2b}, Q_1^{3a}, Q_1^{3b}-Q_2$) với các đợt biến đổi khí hậu toàn cầu (các thời kỳ băng hà - gian băng Wurm, Riss, Mindel, Gunz...).
- Lịch sử tiến hóa và cổ địa lý:
- Thành lập các bản đồ tướng đá - cổ địa lý qua các thời kỳ hạ thấp mực nước biển cực tiểu: Pliocen sớm, Pleistocen sớm, Pleistocen muộn phần muộn ($Q_1^{3b}$) và thời kỳ ngập lụt hiện đại ($Q_2^3$).
- Quy luật tiến hóa thềm trong: Trầm tích chuyển dịch từ nhóm tướng aluvi biển hạ/biển thấp ($aFSST/LST$) lên nhóm tướng châu thổ và biển nông biển tiến/biển cao ($am, mTST/HST$).
- Quy luật tiến hóa thềm ngoài: Trầm tích chuyển dịch từ nhóm tướng châu thổ biển thấp ($amLST$) lên nhóm tướng biển nông biển tiến/biển cao ($mTST/HST$).
- Quy luật biến đổi độ hạt: Độ hạt trầm tích có xu hướng mịn dần từ dưới lên trong từng chu kỳ trầm tích riêng biệt; đồng thời trên quy mô tổng thể có xu hướng mịn dần từ chu kỳ 4 ($S_4$) đến chu kỳ 8 ($S_8$) (thể hiện rõ trên cột địa tầng lỗ khoan LK3-NT).
- Mô hình tăng trưởng thềm lục địa: Thềm lục địa phát triển tăng trưởng ra phía biển nhờ quá trình nâng tương đối ở ven bờ, sụt lún kiến tạo ở mép thềm và sườn lục địa kết hợp với nguồn cung cấp trầm tích dồi dào từ lục địa trong các pha biển thoái. Quá trình này đồng thời gây ra sự dịch chuyển của hệ thống hẻm vực ngầm (canion) trên thềm ngoài về phía sườn lục địa.
- Ý nghĩa thực tiễn: Làm sáng tỏ quy luật phân bố các thân sa khoáng chôn vùi (ilmenit, zircon, monazit, thạch anh) gắn liền với các thềm mài mòn - tích tụ cổ và dòng chảy lòng sông cổ bị chôn vùi trong các thời kỳ biển thấp; cung cấp luận cứ đánh giá điều kiện địa kỹ thuật cho xây dựng công trình biển và dự báo xói lở - bồi tụ bờ biển hiện đại.
Kết quả và những đóng góp mới
Những đóng góp mới của luận án
Luận án xác lập 4 điểm mới khoa học chính:
- Phân tích và lựa chọn thành công mô hình địa tầng phân tập phù hợp cho nghiên cứu tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận nói riêng và thềm lục địa Việt Nam nói chung.
- Xác lập trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa nghiên cứu gồm 8 tập địa tầng phân tập ($S_1$ đến $S_8$), tương ứng với 8 chu kỳ tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với 8 chu kỳ dao động mực nước biển tương đối.
- Xác lập quy luật chuyển tướng trầm tích theo không gian và thời gian gắn liền với các miền hệ thống trầm tích: ở thềm trong chuyển từ tướng aluvi biển thấp/biển hạ lên tướng châu thổ và biển nông biển tiến/biển cao; ở thềm ngoài chuyển từ tướng châu thổ biển thấp lên tướng biển nông biển tiến/biển cao.
- Chứng minh chu kỳ trầm tích cuối cùng của Đệ tứ ở thềm lục địa Việt Nam có tuổi Pleistocen muộn, phần muộn - Holocen ($Q_1^{3b}-Q_2$), tương ứng với tập địa tầng phân tập $S_8$.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Cung cấp cơ sở phương pháp luận và mô hình địa tầng phân tập chuẩn xác để nghiên cứu các thành tạo trầm tích Đệ tam muộn - Đệ tứ ở các bể trầm tích biển nông và các đồng bằng ven biển Việt Nam.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả phân vùng tướng đá và định dạng ranh giới tập là tài liệu cơ sở phục vụ công tác quy hoạch, điều tra và tìm kiếm khoáng sản rắn biển (sa khoáng chôn vùi), đánh giá địa chất môi trường, địa kỹ thuật nền móng công trình biển và nghiên cứu tai biến địa chất bờ biển.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Các tài liệu địa chấn nông phân giải cao và mẫu khoan ống phóng chủ yếu tập trung từ đới ven bờ đến độ sâu 100 m nước; vùng sườn thềm và chân thềm lục địa sâu (> 200 m nước) có mật độ điểm khảo sát thưa hơn, một số cấu trúc địa tầng ở khu vực nước sâu chủ yếu dựa trên minh giải địa chấn dầu khí 2D mạng lưới khu vực.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục mở rộng mạng lưới đo đạc địa chấn nông phân giải cao và lấy mẫu ống phóng tầng sâu ở khu vực sườn và chân thềm lục địa; tăng cường mật độ phân tích đồng vị tuyệt đối đa phương pháp (OSL, $^{14}C$) và phân tích vi cổ sinh độ phân giải cao nhằm liên kết chi tiết hơn các phân tập bậc cao trong Holocen.
Giá trị tham khảo
Luận án là công trình nghiên cứu chuyên khảo có giá trị tham khảo cho:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Thạch học, Trầm tích luận, Địa chất biển, Địa tầng học, Địa vật lý và Địa mạo tại các trường đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành.
- Cơ quan quản lý và đơn vị sản xuất: Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, các liên đoàn địa chất, các viện hải dương học và các đơn vị tư vấn thiết kế công trình ven bờ và thềm lục địa.
- Phần nội dung đáng tham khảo: Phương pháp phân loại và nhận diện các miền hệ thống trầm tích trên băng địa chấn nông phân giải cao; bảng chỉ tiêu địa hóa môi trường trầm tích ($pH$, $Eh$, $K_t$, $Fe^{+2}S/C_{org}$); hệ thống 8 tập địa tầng phân tập Pliocen - Đệ tứ và bản đồ cổ địa lý các thời kỳ băng hà cực đại.
Câu hỏi thường gặp
1. Trầm tích Pliocen - Đệ tứ thềm lục địa Nam Trung Bộ được phân chia thành bao nhiêu tập địa tầng phân tập?
Luận án phân chia toàn bộ trầm tích Pliocen - Đệ tứ khu vực nghiên cứu thành 8 tập địa tầng phân tập (sequence), ký hiệu từ $S_1$ đến $S_8$, tương ứng với 8 chu kỳ dao động mực nước biển tương đối. Trong đó có 3 tập thuộc Pliocen: $S_1$ ($N_2^1$), $S_2$ ($N_2^2$), $S_3$ ($N_2^3$); và 5 tập thuộc Đệ tứ: $S_4$ ($Q_1^1$), $S_5$ ($Q_1^{2a}$), $S_6$ ($Q_1^{2b}$), $S_7$ ($Q_1^{3a}$) và $S_8$ ($Q_1^{3b}-Q_2$).
2. Ranh giới giữa các tập trầm tích được xác định bằng những bề mặt địa tầng nào?
Ranh giới giữa các tập trầm tích (SB) được xác định là các bề mặt bất chỉnh hợp bào mòn biển thấp (LES) ở khu vực thềm và bề mặt chỉnh hợp tương đương (CC) tương ứng với thời điểm bắt đầu hình thành bất chỉnh hợp ở khu vực nước sâu hơn. Tại một số vị trí ranh giới tập $S_7$ và $S_8$, bề mặt bào mòn biển thấp trùng với bề mặt bào mòn biển tiến (LES/RS).
3. Quy luật chuyển tướng trầm tích trong mỗi tập diễn ra như thế nào giữa thềm trong và thềm ngoài?
Theo thời gian trong mỗi chu kỳ:
- Tại khu vực thềm trong: Có sự chuyển tướng từ nhóm tướng aluvi biển thấp/biển hạ ($aLST/FSST$) lên nhóm tướng châu thổ và biển nông biển tiến/biển cao ($am, mTST/HST$).
- Tại khu vực thềm ngoài: Có sự chuyển tướng từ nhóm tướng châu thổ biển thấp ($amLST$) lên nhóm tướng biển nông biển tiến/biển cao ($mTST/HST$).
4. Đơn vị tập trầm tích Đệ tứ cuối cùng ($S_8$) có đặc điểm thời gian và dấu hiệu nhận biết gì nổi bật?
Tập trầm tích $S_8$ đại diện cho chu kỳ trầm tích cuối cùng của Đệ tứ tại Việt Nam, có tuổi Pleistocen muộn phần muộn - Holocen ($Q_1^{3b}-Q_2$). Dấu hiệu nhận biết đặc trưng trên đáy biển là các trường sóng cát cổ phát triển ở các đới độ sâu 100 - 120 m, 50 - 60 m và 25 - 30 m nước, đánh dấu các thời kỳ ngưng nghỉ tương đối trong đợt biển tiến Flandrian sau thời kỳ băng hà cuối cùng.
5. Những chỉ tiêu địa hóa nào được sử dụng để phân biệt môi trường lục địa, chuyển tiếp và biển?
Luận án sử dụng 3 chỉ tiêu địa hóa định lượng chính:
- Tỷ lệ $Fe^{+2}S / C_{org}$: Môi trường lục địa < 0,06; chuyển tiếp từ 0,06 đến 0,2; môi trường biển > 0,2.
- Hệ số kiềm $K_t = \frac{K^+ + Na^+}{Ca^{2+} + Mg^{2+}}$: Môi trường lục địa < 0,5; chuyển tiếp từ 0,5 đến 1,0; môi trường biển > 1,0.
- Độ $pH$: Môi trường lục địa < 7,0; chuyển tiếp = 7,0; môi trường biển > 7,0.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Đinh Xuân Thành đã giải quyết một cách có hệ thống lịch sử tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận thông qua việc ứng dụng phương pháp địa tầng phân tập kết hợp trầm tích luận hiện đại. Công trình đã phân chia thành công 8 tập trầm tích tương ứng 8 chu kỳ dao động mực nước biển, đồng thời xác lập quy luật chuyển tướng theo không gian - thời gian giữa đới thềm trong và thềm ngoài. Cơ chế tăng trưởng thềm lục địa được làm sáng tỏ trên cơ sở tương tác giữa hoạt động kiến tạo nâng ven bờ, sụt lún sườn thềm và nguồn cung cấp vật liệu lục địa trong các pha biển thoái. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho công tác nghiên cứu địa tầng, tìm kiếm sa khoáng chôn vùi và đánh giá địa chất công trình biển tại miền Trung Việt Nam.
