Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẶNG THỊ VINH CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Đặng Thị Vinh CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH Ngành: Khống vật học địa hóa học Mã số: 62440205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng TS Đỗ Văn Nhuận Hà Nội - 2014 i LỜI AM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Nghiên cứu sinh Đặng Thị Vinh ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng cảm ơn kính trọng đến P GS.TS Nguyễn Khắc Giảng, TS Đỗ Văn Nhuận - hai người thầy dìu dắt nghiên cứu sinh đường nghiên cứu khoa học trực tiếp hướng dẫn nghiên cứu sinh làm luận án tiến sĩ địa chấ t Luận án khơng thể hồn thành nghiên cứu sinh không nhận cho phép giúp đỡ Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng sau Đại học, khoa Địa Chất mơn Khống Thạch Các ý kiến góp ý nhà khoa học trường , GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Nguyễn Văn Phổ, PGS.TS Đỗ Đình Tốt, PGS.TS Lê Tiến Dũng , PGS.TS Nguyễn Xuân Khiển, PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ, PGS.TS Phạm Tích Xuân, PGS.TS Nguyễn Trọng Tín, PGS.TS Phạm Huy Tiến, PGS.TS Lê Thanh Mẽ, PGS.TS Nguyễn Văn Bình, TS Phạm Văn Thanh, TS Vũ Quang Lân , TS Qch Đức Tín, TS Hồng Văn Long, TS Phạm Trung Hiếu, TS Vũ Lê Tú Trong trình làm luận án, nghiên cứu sinh nhận nhiều động viên, giúp đỡ từ bạn bè, đồng nghiệp Nghiên cứu sinh xin cảm ơn giúp đỡ chân thành nhiệt tình Luận án hồn thành Bộ mơn Khống Thạch, Khoa Địa chấ t, Trường Đại Mỏ - Địa Chất, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô môn, khoa, trường giúp đỡ động viên nghiên cứu sinh trình hồn thành luận án Cuối cùng, nghiên cứu sinh muốn bày tỏ lòng cảm ơn đến người thân gia đình: bố mẹ, chồng, anh chị em động viên, chia sẻ giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần suốt trình thực nghiên cứu nghiên cứu sinh iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG DANH MỤC ẢNH DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÙNG ………………… 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị tr í địa lý 1.1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu địa hố mơi trường trầm tích tầng mặt 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Tại Việt Nam vùng nghiên cứu 1.3 Đặc điểm địa chất khoáng sản 1.3.1 Địa tầng 1.3.2 Đặc điểm kiến tạo vii x xiii 6 6 11 11 12 16 16 25 1.3.3 Đặc điểm khoáng sản 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Cơ sở lý luận 28 2.1.1 Tiếp cận hệ thống 28 2.1.2 Tiếp cận nhân 29 2.2 Khái qt lịch sử hình thành trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu sở xây dựng hệ phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Khái quát lịch sử hình thành trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu 29 2.2.2 Một số khái niệm, thuật ngữ liên quan 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Lộ trình khảo sát địa chấ t 2.3.2 Nhóm phương pháp nghiên c ứu phòng thí nghiệm ……………… 31 43 43 45 iv CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH 3.1 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen muộn 55 55 3.2 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm - … 3.2.1 Tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn 3.2.2 Tướng sét xám xanh vũng vịnh 57 57 3.3 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn 3.3.1 Tướng bột cát bãi bồi sông 3.3.2 Tướng bùn đầm lầy bãi bồi 60 60 3.3.3 Tướng bột cát đồng châu thổ (amQ ) 3.3.4 Tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa (ambQ 23) 3.3.5 Tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư 3.3.6 Tướng bùn cát bãi triều đ ại (tfQ23) 3.3.7 Tướng cát bột lạch triều (tcQ 23) 3.4 Tiến hố trầm tích Pleistocen muộn - Holocen vùng nghiên cứu 59 62 63 65 67 68 70 3.4.1 Theo thời gian 73 73 3.4.2 Theo không gian 3.5 Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích 76 79 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ MƠI TRƯỜNG CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH TẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH … 4.1 Đặc điểm mơi trường hóa lý trầm tích tầng mặt nước mặt địa 82 bàn tỉnh Ninh Bình … 4.1.1 Đặc điểm hóa lý nước mặt khu vực nghiên cứu 82 82 4.1.2 Đặc điểm hóa lý trầm tích tầng mặt khu vực nghiên cứu 4.1.3 Mối quan hệ kim loại nặng môi trường nước mặt trầm tích 4.2 Hành vi kim loại nặng trầm tích tầng mặt địa bàn tỉnh Ninh Bình 85 4.2.1 Nguyên tố Arsen (As) 4.2.2 Thủy ngân (Hg) 4.2.3 Nguyên tố Crom (Cr) 4.2.4 Nguyên tố Niken (Ni) 91 94 4.2.5 Nguyên tố Cadimi (Cd) 4.2.6 Nguyên tố Đồng (Cu) 4.2.7 Nguyên tố Chì (Pb) 87 89 98 99 100 101 103 v 4.2.8 Nguyên tố Kẽm (Zn) 4.2.9 Nguyên tố Molipden (Mo) 4.3 Đặc điểm địa hố mơi trường c ác kim loại nặng trầm tích tầng mặt 104 địa bàn tỉnh Ninh Bình 4.3.1 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen 4.3.2 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm - 106 106 4.3.3 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn 4.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trầm tích tầng mặt nước mặt địa bàn tỉnh Ninh Bình 109 4.4.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trầm tích tầng mặt nước mặt khu vực đê 4.4.2 Đánh giá mức độ nhiễm trầm tích tầng mặt mơi trường nước mặt khu vực đê 105 107 116 116 120 4.5 Một số ngun nhân gây nhiễm mơi trường trầm tích tầng mặt vùng nghiên cứu 4.5.1 Ngun nhân gây nhiễm cho trầm tích tầng mặt khu vực đê 4.5.2 Nguyên nhân gây nhiễm cho trầm tích tầng mặt khu vực ngồi đê (khu vực bãi triều, cửa sơng ven biển) 122 122 4.6 Các đề xuất khắc phục giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực nghiên cứu 4.6.1 Một số đề xuất xử lý ô nhiễm 4.6.2 Các đề xuất chung nhằm bảo vệ môi trường khu vực …………… 127 KÊT LUẬN KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 130 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC: CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ VÀ ẢNH MINH HỌA 133 141 124 127 128 132 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BN: bắc nam BTPH: Bào tử phấn hoa BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường Cmax: Giá trị lớn Cmin: Giá trị nhỏ Ctb: Giá trị trung bình Cd: coastal dune ĐB - TN: đông bắc - tây nam Đ - ĐB: đông - đông bắc ĐT: đông tây Estuary: Cửa sơng hình phễu thiếu hụt trầm tích HNKH: Hội nghị khoa học ICP - MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer): khối phổ plasma cảm ứng ISQG (Interim marine sediment quality guidenlines): Hướng dẫn tạm thời Đánh giá chất lượng trầm tích Canada KHCN: Khoa học cơng nghệ KHKT: Khoa học kỹ thuật KLN: Kim loại nặng Kt: hệ số cation trao đổi MKN: Mất nung N - TN: nam - tây nam NCS: Nghiên cứu sinh NXB: Nhà xuất nnk: Những người khác QL: Quốc lộ R0: Độ mài tròn S0: Hệ số chọn lọc Sk: Hệ số bất đối xứng TB - ĐN: tây bắc - đông nam TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam Tc: tidal channel Tf: tidal flat TTLT: Thông tin lưu trữ TNDB: Tài nguyên dự báo VCHC: Vật chất hữu vii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1: Bảng phân cấp độ hạt Crumben (1936) 33 Bảng 2.2: Phân loại trầm tích vụn học theo kích thước hạt 34 Bảng 2.3: Bảng phân cấp độ hạt theo thang (Ø) trầm tích bở rời (theo Cục Địa chất Hoàng Gia Anh) 35 Bảng 2.4 Quan hệ khái quát Eh, pH độ linh động số nguyên tố môi trường trầm tích (Jane Plant nnk, 1996) Bảng 2.5: Các nguồn phát thải chủ yếu kim loại nặng [59] Bảng 2.6: Thời gian lắng th ể vẩn làm lắng cấp hạt có đường kính nhỏ 0,05 mm theo phương pháp A.N Sabanhin Bảng 4.1: Các số hóa lý mơi trường nước mặt địa bàn tỉnh Ninh Bình Bảng 4.2 Kết phân tích hàm lượng anion số tiêu khác mẫu nước mặt thuộc khu vực nghiên cứu ……………………… Bảng 4.3: Bảng thống kê hàm lượng kim loại nặng nước mặt khu vực đê địa bàn tỉnh Ninh Bình với QCVN 10:2008 (đơn vị µg/l) Bảng 4.4: Bảng thống kê hàm lượng kim loại nặng nước mặt khu vực đê địa bàn tỉnh Ninh Bình với QCVN 10:2008 (đơn vị µg/l) Bảng 4.5: Kết đo tiêu hóa lý mơi trường trầm tích tầng mặt phân bố địa bàn tỉnh Ninh Bình …………………… Bảng 4.6: Bảng thống kê hàm lượng trung bình kim loại nặng trầm tích tầng mặt khu vực đê địa bà n tỉnh Ninh Bình (đơn vị mg/kg) …… Bảng 4.7: Bảng thống kê hàm lượng kim loại nặng trầm tích tầng mặt khu vực ngồi đê địa bàn tỉnh Ninh Bình (đơn vị mg/kg) …………………… 40 43 48 83 84 85 85 86 87 87 Bảng 4.8: Bảng tổng hợp hàm lượng trung bình kim loại n ặng trầm tích tầng mặt địa bàn tỉnh Ninh Bình …………………………….…… Bảng 4.9: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ - biển ven bờ bị phong hóa loang lổ với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg) … 106 Bảng 4.10: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ - biển ven bờ bị phong hóa loang lổ địa bàn tỉnh Ninh Bình ……………….…… 107 90 viii Bảng 4.11: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng (mg/kg) kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn với QCVN 43:2012/BTNMT ………….…… Bảng 4.12: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn t rên địa 107 bàn tỉnh Ninh Bình …….…… Bảng 4.13: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng (mg/kg) kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn với QCVN 43:2012/BTNMT 108 108 Bảng 4.14: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng trung bình kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sơng với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg-10 mẫu)……………………………………… Bảng 4.15: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt thuộc tướng bột cát bãi bồi sông (n = 10) Bảng 4.16: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng trung bình kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy bãi bồi với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg) ………………………………………………… …… Bảng 4.17: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt 109 109 110 mịn trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy bãi bồi…………… Bảng 4.18: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng (mg/kg) kim loại nặng 111 trầm tích tầng mặt tướng bột cát đồng châu thổ với QCVN 43:2012/BTNMT Bảng 4.19: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt tướng bột cát đồng châu thổ (n = 16) …… 111 111 Bảng 4.20: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng (mg/kg) kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa với QCVN 43:2012/BTNMT (11mẫu) …… 112 Bảng 4.21: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng tỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa 113 Bảng 4.22: Bảng thống kê đối sánh hàm lượng kim loại nặng trầm tích tầng mặt tướng bùn cát bãi triều với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg - mẫu) 113 Bảng 4.23: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng t ỷ lệ cấp hạt mịn trầm tích tầng mặt tướng bùn cát bãi triều ……………… 113 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Đặng Thị Vinh CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH Ngành: Khống vật học địa hóa... ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH 3.1 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen muộn 55 55 3.2 Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen... điểm thành phần khoáng vật, đặc điểm thành phần hoá học (hoá đa lượng hoá vi lượng) trầm tích tầng mặt phân bố địa bàn tỉnh Ninh Bình 3- Nghiên cứu mơi trường hố lý trầm tích tầng mặt nước mặt địa