Đặc điểm tướng trầm tích và địa tầng phân tập các thành tạo cát đệ tứ ven biển khu vực ninh thuận bình thuận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Văn Tuấn ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP CÁC THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Văn Tuấn ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP CÁC THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 9440201.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Nghi PGS.TS Trần Tân Văn XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN Chủ tịch hội đồng đánh giá Người hướng dẫn khoa học Luận án Tiến sĩ PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ HÀ NỘI - 2020 GS.TS Trần Nghi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Tuấn LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy: GS.TS.NGND Trần Nghi, PGS.TS Trần Tân Văn NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn Trong q trình hồn thành luận án, NCS nhận ý kiến đóng góp quý báu, quan tâm giúp đỡ thầy cô, nhà khoa học cán quan: Bộ môn Trầm tích Địa chất biển, Khoa Địa chất, Phịng Tổ chức Cán bộ, Phịng Sau đại học, Phịng Chính trị Công tác sinh viên, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản; Viện Nghiên cứu Địa mơi trường Thích ứng Biến đổi khí hậu NCS xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành giúp đỡ tận tình thầy cô, nhà khoa học lãnh đạo quan nêu Tác giả Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 17 Mục tiêu luận án 18 Nhiệm vụ luận án 18 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 18 Luận điểm bảo vệ 18 Điểm luận án 19 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 20 Bố cục luận án 20 Chƣơng TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 21 1.1 Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 21 1.1.1 Vị trí vùng nghiên cứu 21 1.1.2 Đặc điểm địa hình - địa mạo 22 1.1.3 Đặc điểm thủy văn 22 1.1.4 Đặc điểm thảm thực vật 23 1.1.5 Đặc điểm khí hậu 23 1.1.6 Đặc điểm hải văn 24 1.2 Đặc điểm địa chất 25 1.2.1 Địa tầng 25 1.2.2 Magma xâm nhập 32 1.2.3 Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo 34 1.3 Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận 35 1.3.1 Giai đoạn trước năm 1975 35 1.3.2 Giai đoạn sau năm 1975 37 1.3.3 Những đóng góp 42 1.3.4 Những tồn cần giải nguyên nhân 43 1.3.5 Những định hướng nghiên cứu 43 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP LUẬN, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ TÀI LIỆU 44 2.1 Phương pháp luận 44 2.1.1.Tiếp cận hệ thống 44 2.1.2 Tiếp cận nhân 44 2.1.3 Tiếp cận tiến hóa 46 2.2 Phương pháp nghiên cứu 46 2.2.1 Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu 46 2.2.2 Nhóm phương pháp phân tích thành phần vật chất xử lý số liệu 47 2.2.3 Phương pháp phân tích tướng trầm tích 49 2.2.4 Phương pháp địa tầng phân tập 51 2.3 Cơ sở tài liệu 56 Chƣơng ĐẶC ĐIỂM TƢỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐIỀU KIỆN THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN 59 3.1 Phân loại cát 59 3.1.1 Phân loạicát theo độ hạt 59 3.1.2 Phân loại cát theo thành phần hạt vụn 61 3.2 Đặc điểm thành phần vật chất cát Đệ Tứ ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận 61 3.2.1 Cát grauvac litic 62 3.2.2 Cát arko litic 65 3.2.3 Cát thạch anh litic 68 3.2.4 Cát thạch anh 73 3.3 Đặc điểm tướng trầm tích quy luật phân bố 79 3.3.1 Tướng trầm tích 79 3.3.2 Đặc điểm tướng trầm tích cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận 80 3.4 Nguồn gốc điều kiện thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận 89 3.4.1 Nguồn gốc vật liệu trầm tích cát 89 3.4.2 Điều kiện thành tạo đê cát 92 3.4.3 Điều kiện thành tạo cồn cát gió 97 3.4.4 Điều kiện thành tạo màu sắc cát đặc điểm cổ khí hậu 98 Chƣơng ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP CÁC THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN 102 4.1 Cơ sở lý luận 102 4.2 Nguyên tắc phân chia ranh giới phức tập miền hệ thống 103 4.2.1 Lựa chọn mơ hình địa tầng phân tập 103 4.2.2 Phân tích địa tầng phân tập 104 4.2.3 Địa tầng phân tập với dao động mực nước biển 106 4.3 Đặc điểm phức tập 110 4.3.1 Phức tập tuổi Pleistocen sớm (1800÷700 kaBP) (Sq1-Q11) 112 4.3.2 Phức tập tuổi Pleistocen giữa, phần sớm (700÷150 kaBP) (Sq2-Q12a) 119 4.3.3 Phức tập tuổi Pleistocen giữa, phần muộn(150÷70 kaBP) (Sq3-Q12b) 123 4.3.4 Phức tập tuổi Pleistocen muộn, phần sớm (70÷30 kaBP) (Sq4-Q13a) 128 4.3.5 Phức tập tuổi Pleistocen muộn, phần muộn-Holocen (30 kaBP đến nay) (Sq5- Q13b-Q2) 131 4.4 Phân chia địa tầng phân tập thành tạo cát Đệ Tứ ven biển khu vực Ninh Thuận- Bình Thuận 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt LST TST HST FSST CC US FS MFS TS RS SB FR HNR LNR LES Sq TL kaBP Tiếng Anh Lowstand systems tract Transgresive systems tract Highstand systems tract Falling stage systems tract Correlative conformity Unconformity surface Flooding surface Maximum flooding surface Transgresive surface Ravinement surface Sequence boundary Forced regression Highstand normal regression Lowstand normal regression Lowstand erosion surface Sequence Thermoluminescence Kilo anna (thousands of years) before present Tiếng Việt Miền hệ thống trầm tích biển thấp Miền hệ thống trầm tích biển tiến Miền hệ thống trầm tích biển cao Miền hệ thống trầm tích biển hạ Chỉnh hợp tương đương Bề mặt bất chỉnh hợp Bề mặt ngập lụt Bề mặt ngập lụt cực đại Bề mặt biển tiến Bề mặt bào mòn biển tiến Ranh giới phức tập Biển thoái cưỡng Biển thối cao Biển thối thấp Bề mặt bào mịn biển thấp Phức tập Nhiệt huỳnh quang Nghìn năm trước ngày Mực nước biển Địa tầng phân tập Đồng Sơng Hồng Nicon dương (2 nicon vng góc) Nicon âm (một nicon) Thạch anh đơn tinh Thạch anh đa tinh Thạch anh Felspat Plagiocla Mảnh đá magma Mảnh đá trầm tích MNB ĐTPT ĐBSH N+ NQm Qp Q F Pl Lv Ls DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng STT Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng phân loại cát theo thang cấp hạt Baturin, 1943 59 Bảng 3.2 Bảng phân loại cát theo thang Φ Folk, 1954 60 Bảng 3.3a Bảng gọi tên cát hàm lượng bột sét ≤ 15% 61 Bảng 3.3b Bảnggọi tên cát hàm lượng bột sét > 15% 61 Bảng 3.4 Bảng thành phần vật chất môi trường thành tạo cát ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận 77 Bảng 3.5 Bảng thống kê số kết phân tích độ hạt cát thuộc mơi trường trầm tích khác 78 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp nhóm tướng trầm tích theo chu kỳ 88 10 Bảng 3.7 11 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết thể mối quan hệ hàm lượng oxit sắt với màu sắc cát 101 Bảng 4.1 Bảng tổng hợp thành phần hóa học, khống vật sét khống vật chứa sắtcủa trầm tích cát ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận theo phức tập 110 Bảng 4.2 Bảng tổng hợp kết phân tích tuổi tuyệt đối (TL) tectit thành tạo cát Đệ Tứ khu vực Ninh Thuận Bình Thuận theo phức tập 111 Bảng 4.3 Bảng tổng hợp đặc điểm thạch học nhóm tướng trầm tích cát Đệ Tứ khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận theo địa tầng phân tập chu kỳ trầm tích 136 12 13 14 Bảng phân chia cấp độ mài tròn hạt vụn Trang Bảng tiêu địa hóa đặc trưng cho mơi trường trầm tích khác Bảng tính tốc độ nâng kiến tạo bậc thềm cát khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận 48 51 95 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình 1.1 Hình 2.1 Hình 2.2 Sơ đồ biến thiên hình dạng hạt vụn từ chưa bị mài trịn (số góc lồi 10) đến bị mài trịn tối đa (số góc lồi 0) 48 Hình 2.3 Các đường cong thay đổi mực nước biển địa phương có biên độ ngắn hình thành nên phân tập 53 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 10 Hình 3.5 11 Hình 3.6 12 Hình 3.7 13 Hình 3.8 14 Hình 3.9 15 Hình 3.10 16 Hình 3.11 Tên hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Mối quan hệ nhân trầm tích vớí thay đổi MNB chuyển động kiến tạo Trang 21 45 Sơ đồ tài liệu thực tế vùng nghiên cứu Biểu đồ phân loại trầm tích bở rời Cục Địa chất Hoàng gia Anh, 1979 58 Biểu đồ phân loại cát theo Pettijohn, 1973 61 Biểu đồ phân loại cát grauvac litic khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận Mảnh plagioclas, mảnh granit granophyr cát grauvac litic, (N+), So = 3,3; Ro = 0,45 Khu vực Suối Tiên Mảnh đá ryolit cát grauvac litic, (N+), So = 5,0; Ro = 0,5 Khu vực Tuy Phong Mảnh đá ryolit, granit, đá phiến sét cát grauvac litic (N+), So = 4,0; Ro = 0,3 Khu vực Phước Dinh, Ninh Thuận Mảnh đá cát grauvac litic (N+), So = 2,3; Ro = 0,5 Khu vực Hòn Rơm, Mũi Né Biểu đồ kết phân tích rơghen cấp hạt bột-sét cát grauvac litic Khu vực Hòn Rơm Biểu đồ phân loại cát arko litic ven biển khu vực Ninh Thuận Bình Thuận; a: theo Cục Địa chất Hoàng Gia Anh; b: theo Pettijohn (1973) Mảnh plagioclas có song tinh đa hợp cát arko litic, hệ số chọn lọc So= 1,8; Ro= 0,43; Q=67% (N+) Khu vực Phước Dinh, Phước Nam, Ninh Thuận Felspat kali song tinh mạng lưới (microclin) cát arko litic, hệ số chọn lọc So= 1,5; Ro= 0,6; Q=75%, (N+) Khu vực Suối Tiên, Bình Thuận 60 63 63 63 64 64 65 66 67 67 (hình 4.50) Chúng gió tạo liên tục bị biến động từ Holocen muộn đến Các cồn cát có tuổi tƣơng ứng với trầm tích cát đồng châu thổ Bắc Bộ Nam Bộ, thuộc miền hệ thống trầm tích biển cao + Tƣơng cát thạch anh biển-gió gặp khu vực Bàu Trắng thành tạo cát thạch anh biển-gió có màu xám trắng hạt mịn đến trung cấu tạo dạng gò đồi lƣợn sóng (hình 4.51) mHST, Q13b-Q2 MFS mTST, Q13b-Q2 TS mvLST, Q13b-Q2 Hình 4.46: Các miền hệ thống phức tập Sq5 (Sq5- Q13b- Q2) Khu vực Tuy Phong (Nguyễn Văn Tuấn, 2017) Hình 4.47: Tƣớng cát thạch anh đê cát ven bờ màu trắng (mTST, Q13b-Q2) Khu vực Suối Tiên (Nguyễn Văn Tuấn, 2017) Hình 4.48: Tƣớng cát thạch anh đê cát ven bờ màu trắng (mTST, Q13b-Q2) Khu vực Tiến Thành (Nguyễn Văn Tuấn, 2017) Hình 4.49: Cát thạch anh có độ mài trịn tốt (Ro=0,8), độ chọn lọc trung bình (So = 1,45), mơi trƣờng đê cát ven bờ (mTST, Q13b-Q2) (x50, N+) Khu vực Tiến Thành (Nguyễn Văn Tuấn) 133 Hình 4.50: Tƣớng cát thạch anh litic biểngió màu vàng (mvHST, Q2) bở rời gió tái tạo Khu vực Phƣớc Dinh, Ninh Thuận (Nguyễn Xuân Khiển, 2017) Hình 4.51: Tƣớng cát thạch anh biển-gió màu trắng (mvLST, Q13b-Q2) Khu vực Bàu Trắng (Nguyễn Văn Tuấn, 2017) 4.4 ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP CÁC THÀNH TẠO CÁT ĐỆ TỨ VEN BIỂN KHU VỰC NINH THUẬN - BÌNH THUẬN Kết phân chia phức tập thành tạo cát ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận (hình 4.13, bảng 4.3) sở mối quan hệ tƣớng trầm tích thay đổi mực nƣớc biển toàn cầu ảnh hƣởng chu kỳ băng hà/gian băng Các chu kỳ trầm tích cát đƣợc chuẩn hóa tuổi địa tầng nhờ khối lƣợng lớn giá trị phân tích tuổi tuyệt đối tất mặt cắt trầm tích cát tiêu biểu Ninh Thuận - Bình Thuận phƣơng pháp nhiệt huỳnh quang thạch anh (TL) phòng thí nghiệm nhiệt huỳnh quang Trƣờng đại học Tổng hợp Wollongong (Australia) (đề tài hợp tác Quốc tế Trƣờng ĐHKHTNĐHQGHN Trƣờng ĐHTH Wollongong Trần Nghi chủ trì, 1997-2001) kết tổng hợp tuổi tectit cơng trình hồn tồn tƣơng đồng với phức tập trầm tích Đệ tứ đồng Sơng Hồng Trần Nghi (2016) 134 Hình 4.52 Các nhóm tƣớng tƣớng trầm tích cát ven biển khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận theo thời kỳ 135 Bảng 4.3: Bảng tổng hợp đặc điểm thạch học nhóm tƣớng trầm tích cát Đệ tứ khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận theo địa tầng phân tập chu kỳ trầm tích Dao động mực nƣơc Tuổi Tƣớng Đặc điểm thạch học Tuổi biển Tectit Địa điểm miền hệ TL (ka) tƣớng trầm tích Biển Biển (ka) thống tiến thối trầm tích Nhóm Phức tập (Sq) Tuổi Miền hệ thống Chu kỳ trầm tích HST Sq5 TST Sq5 Md (mm) So tb Ro tb Qtb (%) 0,22 1,5 0,7 93 0,15÷0,26 1,5÷1,2 0,6÷0,8 95÷98 Q13b- Q2 Bàu Trắng 0,21 1,4 0,6 92 VN45: 28±4 Sân bay Phan Thiết HST 0,19 1,5 0,6 91 VN37: 48±6 Suối Tiên 0,27 1,3 0,8 96 VN18: 52±7 Chí Cơng LST 0,20 1,4 0,7 90 VN30: 62±6 Sông Lũy HST 0,18 1,5 0,6 91 VN15: 85±9 Suối Tiên 0,26 1,3 0,8 96 VN20: 103±11 Chí Cơng LST 0,45 2,7 0,4 93 VN 31: 108±49 Hòn Rơm HST 0,25 1,6 0,6 92 VN14b: >181 Suối Tiên 0,23 1,3 0,7 95 VN14: >204 Suối Tiên TST Sq4 Q13a 70 kaBp TST Sq3 VN44: 14±2 LST 30 kaBp Sq4 mv HST Sq3 Q12b 150 kaBp TST Sq2 Sq2 Q12a 1,3÷2,5 0,7÷0,5 90÷45 J30404: Phan Rang 650 LST 0,18 HST 0,25 1,6 0,5 80 VN101: Hòn Rơm 700 TST 0,24 1,5 0,6 85 J20132: 720 LST