về nguồn gốc vật liệu vụn trong trầm tích bề mặt đáy biển ven bờ nam trung bộ

Về Nguồn Gốc Vật Liệu Vụn Trong Trầm Tích Bề Mặt Đáy Biển Ven Bờ Nam Trung Bộ Nguyễn Tiến Hải 1 , Nguyễn Biểu 2 , Nguyễn Huy Phúc 1 1 Viện Địa chất và Địa vật lý biển, 2 Tổng hội Địa chất Việt Nam Tóm tắt: Trầm tích bề mặt đáy biển ven bờ Nam Trung Bộ (đới nước sâu 50- 1500 m) được cấu thành chủ yếu từ bột, sét (bùn) và cát hạt nhỏ đến vừa. Trong các trầm tích này, thành phần vật liệu vụn chiếm tỷ lệ khá lớn, gồm thạch anh, mảnh đá, khoáng vật nặng, vật liệu núi lửa và vụn sinh vật. Vật liệu vụn có nguồn gốc chủ yếu là tại chỗ, ít hơn có vật liệu từ lục địa Nam Trung Bộ do hệ thống sông trong khu vực đưa ra và vật liệu do gió từ bờ đưa đến. MỞ ĐẦU Thuộc phần phía nam của thềm lục địa miền Trung Việt Nam, nơi nối tiếp với thềm Sunda rộng lớn ở phía nam và tây nam, vùng biển Nam Trung Bộ (Hình 1) là một trong những nơi đang diễn ra mạnh mẽ nhiều họat động kinh tế của Việt Nam, đặc biệt là các hoạt động tìm kiếm, thăm dò dầu khí, đánh bắt hải sản và du lịch. Về mặt tự nhiên, ngoài tác động của khí hậu, thời tiết, vùng biển này còn chịu tác động trực tiếp chủ yếu của động lực biển và các tác động không nhỏ của hệ thống sông, suối Nam Trung Bộ, hệ thống sông Cửu Long và sông Đồng Nai. Kết quả tác động của các động lực sông, biển và địa hình bề mặt đáy biển là các yếu tố chính quyết định bức tranh phân bố trầm tích bề mặt đáy biển ở đây. Trong các vấn đề liên quan đến trầm tích bề mặt của khu vực, vấn đề nguồn cung cấp vật liệu trầm tích chưa được giải quyết thấu đáo. Đa số các nhà nghiên cứu [1, 4, 7…] cho rằng, ngoài vật liệu trầm tích được cung cấp từ biển, số vật liệu còn lại có nguồn gốc từ lục địa. Tuy nhiên, những ý tưởng, quan điểm nêu trên được đưa ra trong điều kiện còn thiếu những minh chứng, dẫn liệu cụ thể; do vậy, tính thuyết phục của chúng chưa cao. Dưới góc độ tiếp cận các kết quả nghiên cứu trực tiếp các mẫu trầm tích bề mặt (0 - 1 m) thu thập trong vùng biển 0 - 1500 m nước thông qua các chuyến khảo sát địa chất - địa vật lý biển (SO–115, 1997 và SO – 140, 1999 của tàu Sonne, Đức; VG – 05, 2004 của tàu Nghiên cứu biển, Việt Nam), những người viết mong muốn cung cấp những thông tin có cơ sở khoa học trong việc luận giải nguồn gốc vật liệu vụn cung cấp cho các trầm tích bề mặt đáy biển Nam Trung Bộ với hy vọng chúng có thể giúp phần nào cho công tác nghiên cứu cổ địa lý, tìm kiếm - thăm dò sa khoáng, động lực biển… I. ĐẶC ĐIỂM TIÊU HÌNH VẬT LIỆU VỤN TRONG TRẦM TÍCH BỀ MẶT ĐÁY BIỂN NAM TRUNG BỘ Theo kết quả của các chuyến khảo sát nêu trên, trầm tích tầng mặt (0 - 1 m) vùng biển nghiên cứu gồm chủ yếu là các trầm tích bột, sét và cát hạt nhỏ. Các trầm tích này có một số đặc điểm sau: Về màu sắc, các mẫu phân tích có màu đơn điệu, thuộc một trong các màu sau: xám, xám hồng, xám sẫm, vàng nhạt và vàng nâu. Màu xám và xám vàng có chủ yếu ở các mẫu cát và cát bột, xám hồng - ở mẫu bột sét, xám sẫm - ở mẫu sét và sét bột. Kích thước vật liệu trầm tích: trong trầm tích, phổ biến là vật liệu bùn (bột, sét) và cát hạt nhỏ, ngoài ra có mặt ít cát hạt vừa và rất ít cát hạt lớn - sạn. 11 o N 108 o E 107 o E E 12 o N 10 o N - 10 - 50 - 50 9 o N - 50 - 100 - 10 0 -50 - 50 - 50 - 10 0 - 200 - 10 0 phan thiÕt vòng tµu - 20 0 - 50 0 -200 109 o E 110 o E - 25 00 - 20 00 - 25 00 - 15 00 - 20 00 9 o N 111 o E 12 o N 11 o N 10 o N 107 o E 8 o N 7 o N 6 o N 108 o E - 50 - 100 - 100 - 50 - 50 0 8 o N 7 o N - 50 - 50 - 50 - 50 - 1500 - 10 00 - 10 00 -1500 - 500 - 500 - 100 110 o E 109 o E 111 o E 6 o N - 15 00 Hình 1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (1/3.500.000) # Vị trí các trạm lấy mẫu Trong các mẫu phân tích (Bảng 1), bùn (kích thước d < 0,1 mm) chiếm hàm lượng từ 2,0 đến 95% (phổ biến 46 - 60%); tiếp đến là cát hạt nhỏ (d: 0,25-0,1mm), hàm lượng dao động trong khoảng 2 - 93,5% (phổ biến 40 - 60%); cát hạt vừa (d: 0,5-0,25 mm) 0,35 - 6,5% và cát sạn (d: 8-0,5 mm) dao động trong khoảng 0,2 - 5,4%. Về độ mài tròn (Ro) của vật liệu vụn, đa số có độ mài tròn kém - trung bình (Ro: 0,2 - 0,4). Riêng vật liệu vụn sinh vật, bị vỡ vụn nhiều (ít vỏ nguyên vẹn) và có độ mài nhẵn cao, trong đó nhiều vỏ Trùng lỗ được vật liệu mịn nhồi lấp vào bên trong. Bảng 1. Kết quả phân tích thành phần vật chất trầm tích theo cấp hạt ở một số mẫu Vật liệu vô cơ (%) Kết vón (%) Vật liệu sinh vật (%) Khoáng vật sét (%) Tro núi lửa (%) Ký hiệu mẫu Cấp hạt (mm) Hàm lượng (%) Thạch anh Mảnh đá Felspat KVN Glauconit Limonit Vôi, silic Sò, ngao, ốc Trùng lỗ đáy Trùng lỗ trôi nổi Vật liệu khác 0,5 - 8 8,6 0,1 0,4 1 2,1 0,5 0,5 0,25 - 0,5 2,4 0,1 + 0,9 0,9 0,5 + 0,1 - 0,25 85,05 60 22,5 0,1 + + 2 0,45 + + + 0,3 - 1 < 0,1 6,28 2,5 1,78 2 0,5 - 8 4,4 0,1 3 1,1 0,2 0,25 - 0,5 7,098,5 0,2 0,1 + 0,1 0,8 0,7 0,5 0,2 0,1 - 0,25 2,4 59 20 5 0,5 2 1 8 3 0,3 - 2 < 0,1 4,8 0,1 0,5 1,5 0,5 - 8 2,04 0,5 0,3 3 0,8 0,2 + 0,25 - 0,5 89,1 0,2 0,01 + 0,1 0,5 0,6 0,5 0,1 0,1 - 0,25 9,0 50 24,4 5 0,5 0,2 1 7 1 0,3 - 3 < 0,1 4,6 4,9 5 0,5 - 8 6,0 0,2 1,8 2,2 0,1 0,3 0,25 - 0,5 50 ít 0,2 0,6 5 0,2 + 0,1 - 0,25 34 43 7 10 - 1 < 0,1 3,5 31 3 0,5 - 8 2,8 + 0,1 0,1 3,2 0,1 0,25 - 0,5 38,2 1 0,1 1,7 + 0,1 - 0,25 56 12 1 22 0,2 3 10 - 2 < 0,1 20 + 26 10 0,5 - 8 0,1 0,4 0,1 0,1 0,25 - 0,5 + 0,1 0,1 0,5 0,1 0,1 - 0,25 6 3 1 5 10 - 3 < 0,1 25 8 50 0,5 - 8 + 0,1 0,5 0,2 0,1 0,25 - 0,5 + 0,1 0,1 0,6 0,1 0,1 - 0,25 0,1 0,1 0,5 1,5 0,1 11 - 1 < 0,1 5 51 21 Độ chọn lọc của vật liệu (trừ tàn tích sinh vật và kết vón) phổ biến là tốt (So: 1,12 - 1,24), số ít có độ chọn lọc trung bình - khá. Trong thành phần khoáng vật của vật liệu vụn (d > 0,1 mm) có mặt các vật liệu vô cơ, gồm thạch anh (Q), mảnh đá (R), khoáng vật nặng (KVN), một số khoáng vật khác, vật liệu núi lửa, kết vón và vật liệu hữu cơ (mảnh vụn sinh vật). Thạch anh chủ yếu ở cấp cát hạt nhỏ, màu đỏ, vàng, vàng sẫm (do nhiễm Fe 2 O 3 ), xám và không màu. Hàm lượng thạch anh dao động từ 0 đến 73% (phổ biến 20-45%). Mảnh đá chiếm hàm lượng trong các mẫu từ 0 đến 24,9% (phổ biến 10-15%). Đặc biệt, ở một số mẫu có mặt các cục cát, cục bột (kích thước đạt tới 1,5 mm). Felspat trong các mẫu có hàm lượng thay đổi từ 0 đến 10% (phổ biến 0-3%). Khoáng vật nặng có mặt rất ít, hàm lượng của chúng dao động trong khoảng 0 - 1% (phổ biến 0-0,1%). Kích thước của KVN chủ yếu ở cấp cát hạt nhỏ - vừa (0,5-0,1 mm), gồm các khoáng vật ilmenit, zircon, tourmalin, epiđot, granat, silimanit, sphen, leucoxen, rutil… Ngoài ra, ở một số mẫu phân tích còn gặp khoáng vật amphibol, mica, magnetit, olivin và biotit. Tro núi lửa (que thuỷ tinh và vật liệu vụn) có mặt khá nhiều trong trầm tích, hàm lượng của chúng thay đổi từ 0 đến 21%. Trong các trầm tích nghiên cứu, hàm lượng kết vón thay đổi 0 - 2,3% gồm glauconit (0-2,2%), limonit (0-1%), vôi silic (0-0,4%) và sắt-magan (gặp ở một vài mẫu). Vụn sinh vật chiếm tỷ lệ khá lớn trong trầm tích (ở nhiều mẫu, chúng là thành phần chủ yếu) hàm lượng của chúng dao động từ 3,1 đến 87,5%. Trong vật liệu vụn sinh vật, động vật biển hai mảnh (sò, ngao) và ốc chiếm hàm lượng 0,1-34,7%, Trùng lỗ 0,4- 33,8% và các sinh vật khác (Trùng roi, Trùng họ đậu, ) 0-79%. Theo kết quả phân tích, vật liệu sét chiếm tỷ lệ khá cao trong trầm tích, hàm lượng của nó dao động từ 1,5 đến 80% (phổ biến 20-35%). Về tuổi của các trầm tích, theo tài liệu cổ sinh, đa số các mẫu có tuổi Holocen sớm- giữa (Q 2 1-2 ) và Holocen giữa-muộn (Q 2 2-3 ), số ít có tuổi Pleistocen giữa (Q 1 2 ) và Pleistocen muộn (Q 1 3 ). Nhận xét về nguồn gốc vật liệu từ các đặc điểm của trầm tích: + Độ mài tròn của vật liệu vụn vô cơ kém, chứng tỏ chúng được vận chuyển đi không xa nguồn cung cấp hoặc lắng đọng trong môi trường yên tĩnh. + Vật liệu cát-sạn có kích thước 1 - 8 mm, (kể cả cục cát hoặc cục bột), chứng tỏ chúng được cung cấp từ nguồn gần. + Khoáng vật nặng trong trầm tích có kích thước chủ yếu cỡ hạt cát nhỏ (0,2 - 0,1 mm), nhưng độ mài tròn kém, do vậy khả năng chúng có nguồn gốc không xa nơi cung cấp. + Vật liệu sinh vật biển (động vật Hai mảnh, ốc,…) bị vỡ vụn nhiều, bị mài mòn, mài nhẵn tốt, đặc biệt vỏ Trùng lỗ có độ mài nhẵn cao, nhiều vỏ được lấp đầy bên trong bởi vật liệu vô cơ (có cả KVN), chứng tỏ chúng được lắng đọng, tích tụ trong môi trường rất động hoặc được tái lắng đọng nhiều lần. + Sự có mặt của vật liệu núi lửa (nhiều nhất từ bề mặt xuống độ sâu 20 cm, trong đó nhiều nhất là vật liệu dạng que) chứng tỏ rất gần nguồn cung cấp. + Độ chọn lọc cao của vật liệu vụn vô cơ cho thấy môi trường chúng lắng đọng, tích tụ khá động. II. TRAO ĐỔI VÀ LUẬN GIẢI NGUỒN GỐC VẬT LIỆU VỤN Từ những nhận xét đặc điểm của vật liệu trầm tích nêu trên, có thể đưa ra một số nhận định về các nguồn có thể cung cấp chúng như sau: + Vật liệu vụn vô cơ trong trầm tích nghiên cứu được cung cấp chủ yếu từ nguồn gần và tại chỗ. Vật liệu vô cơ tại sinh (các kết vón vôi, silic, limonit, sắt – mangan) được tạo nên chủ yếu từ dung dịch keo tại chỗ hoặc từ xa đưa đến. Thạch anh màu đỏ, vàng - vàng sẫm có thể do gió đưa từ lục địa ra. + Vật liệu vụn hữu cơ (tàn tích sinh vật) được cung cấp chủ yếu từ nguồn gần và tại chỗ (tái lắng đọng nhiều lần). + Các khoáng vật epiđot, amphibol, ilmenit và rutil có nguồn gốc chủ yếu từ đá magma bazơ; zircon, sphen, felspat, limonit - từ nguồn đá magma axit; mica và chlorit – chủ yếu từ đá biến chất. Về điều kiện tự nhiên (cảnh quan địa lý, địa chất, thủy văn,…), nét đặc trưng của khu vực duyên hải Nam Trung Bộ và lân cận là phần rìa của đới cấu trúc Đà Lạt. Nơi đây, trong Neogen - Đệ tứ có hoạt động nâng hoặc hạ yếu ở một số nơi (các đồng bằng và vùng trũng ven biển thuộc vùng có hoạt động hạ, còn các khu vực Phan Thiết và Hàm Tân là vùng nâng [8]). Trong khu vực và lân cận có mặt khá nhiều các thành tạo đá magma: gabroiđ Tây Ninh (σJ 3 tn), điorit Định Quán (δ-γδ-γJ 3 đq), granođiorit Đèo Cả (γδ-γ-γξK đc), granit Cà Ná (γK 2 cn), granit Phan Rang (γπE pr), điabas Cù Mông (νπE cm). Các thành tạo magma này có khả năng cung cấp các khoáng vật bền vững như thạch anh, apatit, ilmenit, sphen, zircon, tourmalin, monazit, granat, epiđot, amphibol, Sự thay đổi rõ nét nhất của khu vực là sự dịch chuyển nhiều lần của đường bờ biển do hoạt động biển tiến, biển thoái trong Đệ tứ. Khi biển tiến đạt mức cao nhất, nhìn chung, toàn bộ vùng biển ven bờ hiện nay trở thành biển; còn khi biển thoái, tùy thuộc mức độ hạ thấp của mực nước biển, mà diện tích trên trở thành lục địa rộng hay nhỏ hoặc toàn bộ và do vậy, các cửa sông trong vùng cũng dịch chuyển theo đường bờ. Đối sánh điều kiện tự nhiên và đặc điểm của vật liệu trầm tích và xét trên tổng thể cảnh quan của khu vực, đưa ra nhận định các nguồn chính có thể cung cấp vật liệu vụn cho các trầm tích nghiên cứu là miền núi Tây Nguyên, vật liệu “tại chỗ” và vật liệu từ biển là hợp lý nhất. Ngoài ra, vật liệu vụn của hệ thống sông Cửu Long và Đồng Nai có thể đóng góp một phần không nhiều. Vật liệu vụn từ Tây Nguyên được đưa ra biển chủ yếu bởi các sông trong khu vực. Các vật liệu này chủ yếu lắng đọng tại khu vực các cửa sông, chỉ có một lượng nhỏ vật liệu vụn (bột, cát hạt nhỏ) mới có thể được đưa ra xa hơn – vào biển. Vật liệu vụn do sông tải ra chỉ có thể tăng mạnh và đưa ra xa hơn về phía đông khi dòng chảy sông có tốc độ lớn hoặc trong các thời kỳ biển thoái (khi đó các cửa sông vươn xa theo đường bờ biển về phía đông). Nguồn vật liệu vụn tại chỗ được tạo ra do các quá trình biển phá hủy, xâm thực đới bờ và do phong hóa “tại chỗ” (trong các thời kỳ biển thoái). Nguồn vật liệu này phân bố và được đưa vào biển khá xa (so với nguồn vật liệu từ Tây Nguyên). Theo Uông Đình Khanh và nnk [7], vật liệu tại chỗ ở miền Trung Việt Nam do xói lở, xâm thực bờ biển lớn gấp 3 lần lượng vật liệu do các sông trong khu vực tải ra biển. Một nguồn vật liệu “tại chỗ” đáng kể khác là vật liệu núi lửa do hoạt động phun trào trong khu vực cung cấp (các kết vón sắt - mangan có thể chủ yếu được cung cấp từ nguồn này). Vật liệu vụn của hệ thống sông Cửu Long và sông Đồng Nai chỉ có thể cung cấp cho các trầm tích nghiên cứu loại vật liệu cỡ hạt bột và chủ yếu trong mùa gió tây nam. Trong quá khứ, vào các thời kỳ biển thoái, vật liệu này được đưa ra xa hơn cùng với các cửa sông. Vật liệu biển cung cấp cho khu vực chủ yếu là vật liệu vụn, tàn tích sinh vật (trong đó có một lượng khá lớn được tái lắng đọng nhiều lần) và phần nhỏ là nguồn sinh thành kết vón vôi, silic,… Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ vật liệu do gió tải ra từ lục địa tham gia cấu thành các trầm tích biển trong khu vực. Thay cho kết luận 1) Vật liệu vụn tạo nên các trầm tích bề mặt (0-1,5 m) đáy biển ven bờ Nam Trung Bộ có nguồn cung cấp chủ yếu là nguồn tại chỗ (vật liệu vô cơ) và nguồn biển (vật liệu hữu cơ). Vật liệu (chủ yếu vật liệu bột và cát hạt nhỏ) do các sông tải ra (các sông Nam Trung Bộ và sông Cửu Long) cung cấp không nhiều cho các trầm tích này, hàm lượng vật liệu sông chỉ tăng cao trong các thời kỳ biển thoái. Vật liệu do gió đưa ra từ lục địa chiếm tỷ lệ rất nhỏ và chủ yếu là vật liệu vô cơ có bề mặt được bọc phủ bởi màng mỏng oxit sắt (?) (màu vàng, nâu đỏ). Vật liệu núi lửa do hoạt động của núi lửa trong khu vực cung cấp. 2) Động lực môi trường khu vực sinh thành các trầm tích là khá động và tương đối phức tạp, không đồng nhất. VĂN LIỆU 1. Nguyễn Biểu (Chủ biên), 2000. Đặc điểm trầm tích đáy biển ven bờ (0-30 m nước) Việt Nam, Thuyết minh cho sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt biển ven bờ (0-30 m nước) Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội. 2. Nguyễn Địch Dỹ (Chủ biên), 1995. Địa chất Đệ tứ và đánh giá tiềm năng khoáng sản liên quan. Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu khoa học KT. 01-07. Lưu trữ Bộ KH&CN, Hà Nội. 3. Nguyễn Văn Bách và nnk, 2000. Sự phân tỏa vật liệu phù sa sông Hồng ở vịnh Bắc bộ. TC Các KH về Trái đất, 22/2 : 127-133, Hà Nội. 4. Nguyễn Văn Tạc, 1995. Đặc điểm địa mạo và trầm tích Đệ tứ một phần thềm lục địa Nam Việt Nam. Luận án PTS Địa lý - Địa chất, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. 5. Trần Nghi, Nguyễn Biểu, 1995. Những suy nghĩ về mối quan hệ giữa địa chất Đệ tứ phần đất liền và thềm lục địa Việt Nam. Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, III: 91-94. Nxb KH&KT. Hà Nội. 6. Trần Nghi, Mai Thanh Tân, Doãn Đình Lâm, Mai Xuân Thắng, Hoàng Văn Thức, 2000. Tiến hóa trầm tích và cổ địa lý giai đoạn Pliocen - Đệ tứ lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam. TC Địa chất, A /Phụ trương:19-29. Hà Nội. 7. Uông Đình Khanh, Vũ Văn Phái, 1998. Đặc điểm cửa sông ven biển miền Trung Việt Nam. Các công trình nghiên cứu Viện Địa lý, tr. 26-31. Nxb KH&KT, Hà Nội. 8. Vũ Văn Vĩnh, 1999. Các kiến trúc hình thái Nam Trung Bộ. Luận án PTS Địa lý - Địa chất. Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Hà Nội. . liệu vụn tạo nên các trầm tích bề mặt (0-1,5 m) đáy biển ven bờ Nam Trung Bộ có nguồn cung cấp chủ yếu là nguồn tại chỗ (vật liệu vô cơ) và nguồn biển (vật liệu hữu cơ). Vật liệu (chủ yếu vật liệu. Về Nguồn Gốc Vật Liệu Vụn Trong Trầm Tích Bề Mặt Đáy Biển Ven Bờ Nam Trung Bộ Nguyễn Tiến Hải 1 , Nguyễn Biểu 2 , Nguyễn Huy Phúc 1 1 Viện Địa chất và Địa vật lý biển, 2 Tổng. khoáng, động lực biển I. ĐẶC ĐIỂM TIÊU HÌNH VẬT LIỆU VỤN TRONG TRẦM TÍCH BỀ MẶT ĐÁY BIỂN NAM TRUNG BỘ Theo kết quả của các chuyến khảo sát nêu trên, trầm tích tầng mặt (0 - 1 m) vùng biển nghiên