6. Cơsở tài liệu và cấu trúc luận văn
2.1. Các nhân tố hình thành xâm nhập mặn nướcngầm vùng ven biển Hà Tĩnh
XNM nước ngầm diễn ra tại khu vực ven biển chịu tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo, trộn lẫn nước nhạt và nước mặn là quá trình trung gian của XNM.Có thể tổng hợp khái quát các nhân tố tác động đến quá trình xâm nhập của nước biển vào nước ngầm nhưtrênhình 2.1.
Hình 2.1: Những nhân tố hình thành xâm nhập mặn vùng ven biển 2.1.1. Vị trí địa lý
Phạm vi khu vực nghiên cứu được giới hạn từ 17° 57' 25" ÷ 18° 45' 15" vĩ độ Bắc; 105° 33' ÷ 106° 26' kinh độ Đông. Giới hạn khu vực nghiên cứu được hình thành trên các thành tạo địa chất và địa hình qua mối tương tác lục địa - biển trong thời kỳ Đệ Tứ. Phần phía Bắc mở rộng và hẹp dần vào phía Nam, cụ thể như sau:
- Phía Bắc được giới hạn bởi sông Lam và sông La có chiều dài 47 km (từ xã Đức Châu, huyện Đức Thọ đến xã Xuân Hội, huyện Nghi Xuân);
- Phía Nam chắn bởi Đèo Ngang thuộc nhánh Hoành Sơn của dãy Trường Sơn; - Phía Đông tiếp giáp với biển Đông với đường bờ biển dài 137 km;
- Phía Tây giáp vùng đồi núi thấp.
Với diện tích tự nhiên khoảng 1.900 km2, phân bố trải dài từ Bắc vào Nam trên 8 đơn vị hành chính cấp huyện là Nghi Xuân, TX. Hồng Lĩnh, Đức Thọ, Can Lộc, Thạch Hà, Lộc Hà, Tp. Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh (hình 2.2).
37
Khu vực nghiên cứu có dạng dải kéo dài song song với bờ biển, bề mặt địa hình không bằng phẳng, bị chia cắt bởi các cửa sông ven biển như Cửa Hội, Cửa Sót, Cửa Nhượng và Cửa Khẩu.
38
39
2.1.2. Đặc điểm địa chất
1) Cấu trúc - kiến tạo
Phức hệ tân kiến tạo Paleozoi sớm (O3-S1sc)
Phân bố chủ yếu ở phía Nam thị trấn Kỳ Anh. Ngoài ra còn gặp rải rác ở Nam sông Rác, các đồi nhỏ ở Tây Bắc Thiên Cầm, Cẩm Quang, Rú Hội. Thành phần vật chất gồm các trầm tích lục nguyên thuộc hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc). Chiều dày 2500- 3000m. Đá bị biến chất thuộc mức tướng đá phiến lục, bị uốn nếp mạnh, thế nằm cắm chủ yếu về hướng Tây Nam thành các cánh đơn nghiêng. Thành tạo lục nguyên dạng flysh này được tạo nên trong điều kiện khá bình ổn.
Phức hệ tân kiến tạoMesozoi giữa (T3n - J1-2)
Phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu, ở động Ba Cụp - phía Tây núi Động Đâm. Thành phần vật chấtgồm các thể granitoit phức hệ PhiaBioc và các trầm tích lục nguyên hạt thô màu nâu đỏ, đỏ của hệ tầng Động Trúc (J1-2đt). Các thành tạo kể trên hình thành trong các bồn trũng lục địa, đặc trưng cho quá trình tạo núi.
Phức hệ tân kiến tạoKainozoi (KZ)
Phân bố với diện tích lớn (600km2) ở đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh. Bao gồm các thành tạo lục nguyên tuổi Neogen và trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ, có bề dày từ vài mét đến hàng trăm mét.
-Vùng nâng: Vùng phía Bắc Voi tạo nên địa hình cao, với cấu trúc địa chất đa dạng, diện mạo khác hẳn vùng phía Bắc (Cẩm Xuyên).
- Vùng hạ: Vùng nghiên cứu không có nếp lõm lớn mà chỉ tồn tại 2 bồn trũng trầm tích gồm: Vùng Cẩm Phúc, Cẩm Hà, Cẩm Lộc (Cẩm Xuyên), với độ sâu trầm tích đạt đến 34,3m của các kiểu nguồn gốc khác nhau như sông, sông biển, sông biểu đầm lầy; Vùng Kỳ Lợi gồm trầm tích Đệ tứ cũng đạt đến 25,30m.
Ngoài ra, ở vùng phía Bắc còn tồn tại một số vùng sụt lún địa phương nhỏ như ở xã Cẩm Duệ, Cẩm Hưng, Kỳ Phong và một số vùng nâng địa phương nhỏ như ở xã Thạch Lâm (Thạch Hà), xã Cẩm Quan (Cẩm Xuyên)[26].
Khu vực nghiên cứu có đứt gãy phương á vĩ tuyếntừ phía Nam núi Đỉnh Trương theo hướng Đông qua thị trấn Cẩm Xuyên đến Cửa Nhượng. Chiều dài 30km.
2) Đặc điểm thạch học
Thành phần thạch học quyết định đến dạng tồn tại, mức độ chứa nước cũng như quá trình hình thành trữ lượng và thành phần hóa học của NDĐ nói chung và nước ngầm nói riêng. Các trầm tích thường tạo nên các tầng chứa nước liên tục với mức độ tàng trữ nước khác nhau. NDĐ vận động trong môi trường lỗ hổng của các trầm tích
40
Đệ tứ mang đặc điểm của nước chảy tầng và phần lớn hình thành những tầng chứa nước không có áp lực (tầng trên) và có áp lực cục bộ (tầng dưới) tạo nên một hệ thống thủy lực ngầm liên tục trong toàn vùng. Đó là một thực thể bất đồng nhất, bao gồm những vật liệu thấm và cách nước xen kẽ nhau.
Bảng 2.1: Thành phần độ hạt của đất đá và mức độ chứa nước Thành tạo địa chất Nguồn gốc thành tạo Đất đá chứa nước Kích thước hạt (mm) Độ lỗ hổng (%) Tính chất chứa nước Đệ tứ không phân chia Sườn tích, tàn tích Dăm, sạn, sỏi - 40 - 45 Kém Holocen Biển gió Cát 0,32 35 - 40 Tốt Sông Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình Sông biển Cát, sét, bùn 0,25 25 - 35 Trung bình Pleistocen Biển Cát 0,30 35 - 40 Tốt
Sông biển Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình
Nguồn: [33] Như vậy, thành phần độ hạt của đất đá quyết định tính chứa nước của chúng. Thành phần cát hạt trung đến thô có khả năng chứa nước tốt nhất, hay nói cách khác, các trầm tích cát vùng ven biển là môi trường thuận lợi hình thành nên tầng chứa nước có triển vọng khai thác cũng như quá trình vận động của nước và các chất tan trong nước.
Đặc điểm thạch học khu vực nghiên cứu được mô tả theo các thành tạo địa chất như sau:
Hệ Đệ tứ
Trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu có bề dày khá lớn thuộc nhiều kiểu nguồn gốc khác nhau tạo nên, cụ thể là:
- Trầm tích sông - lũ (apQ11): Tầng trầm tích này không lộ trên bề mặt, chỉ bắt gặp ở vùng Kỳ Anh từ độ sâu 16,4 đến 24,8m, dày 8,4m.
+ Thành phần vật chất gồm : cuội, sỏi, cát, sét, lẫn ít tảng. Cuội sỏi chiếm 60- 70%, kích thước 3-6cm, có khi đến 8-10cm. Độ chọn lọc kém, mài mòn từ kém đến khá tốt.
+ Thành phần khoáng vật cuội sỏi: thạch anh 60-70%, vật chất khác 40%. Phần hạt mịn: cát, bột, sét phong hoá mạnh và có kết vón laterit màu nâu xám. Bề dày trung bình 8,0m.
41
- Trầm tích sông (aQ12-3): Tầng trầm tích này phân bố ở phía Đông Nam thị trấn Kỳ Anh có diện tích khoảng 28km2, độ cao từ 10-17m, là bề mặt chuyển tiếp giữa núi Hoành Sơn và đồng bằng Kỳ Anh.
+ Thành phần thạch học: cuội, sạn, cát, bột sét màu nâu vàng. Có thể chia tầng trầm tích này thành 2 phần:
Phần dưới: cuội sạn lẫn ít tảng và bột sét màu xám vàng.
Phần trên: cát bột sét lẫn ít sạn, có nơi bị phong hoá tạo kết vón laterit. Dày 3,7m.
- Trầm tích sông biển (amQ13): Trầm tích này phân bố rộng ở ven rìa đồng bằng Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Diện lộ 80km2.
+ Thành phần thạch học chính: bột sét lẫn ít sạn sỏi và kết vón laterit màu nâu, nâu vàng, xám trắng. Trầm tích được thành tạo trong môi trường lợ - mặn, tuổi Pleistocen muộn, nguồn gốc sông - biển (amQ13). Trầm tích sông - biển phủ chỉnh hợp lên các trầm tích sông Pleistocen giữa - muộn (aQ12-3), phía trên bị các trầm tích trẻ hơn phủ bất chỉnh hợp. Phần lộ bị phong hoá mạnh, có màu sắc loang lổ và tạo kết vón laterit. Bề dày trung bình: 7,0m
- Trầm tích biển (mQ21-2):Phân bố thành dải lộ trên bề mặt và ven theo bờ biển các xã Kỳ Phương, Kỳ Phú (Kỳ Anh), Cẩm Huy, Cẩm Tiến, Cẩm Sơn, Cẩm Trung (Cẩm Xuyên), Thạch Lưu, Thạch Hương (Thạch Hà) với độ cao 2-3m. Diện lộ 28km2. + Thành phần vật chấtgồm cát hạt mịn đến thô màu xám tro, xám trắng. Bề dày trung bình của trầm tích này qua thống kê của các lỗ khoan là 10,0m.Trầm tích Holocen muộn phân bố chủ yếu ở phần thấp của đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh, chúng liên quan đến các dòng chảy và trầm tích biển hiện đại. Gồm các loại nguồn gốc sau:
- Trầm tích sông (aQ23): Có diện tích hẹp, phân bố dọc theo các sông suối lớn và các nhánh của chúng trên bề mặt đồng bằng, chủ yếu là sông Cửa Sót, Cửa Nhượng và các phụ lưu của chúng. Diện lộ 46km2.
+ Thành phần thạch học chính: cuội, sạn, cát, bột sét màu xám. Bản chất tầng trầm tích này gồm 2 tướng:
Tướng lòng sông: chủ yếu là các trầm tích hạt thô hơn gồm cuội, sỏi, tảng và cát. Độ chọn lọc kém, độ mài mòn từ kém đến trung bình. Thành phần khoáng vật: đa khoáng.
42
- Trầm tích sông - biển (amQ23): Đây là tầng trầm tích lộ hoàn toàn trên bề mặt, phân bố ở đồng bằng ven biển Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Ở đồng bằng Kỳ Anh chúng được khống chế tới độ sâu 10,0m.Diện lộ 20km2.
+ Thành phần thạch học chính gồm cát lẫn bột sét màu xám đen, xám nâu. Ở vùng Cẩm Xuyên, trầm tích sông biển này lộ ở xã Cẩm Phúc, Cẩm Nam.Bề dày trung bình 4,4m.
- Trầm tích biển- gió (mvQ23): Phân bố gần bờ biển hiện đại, có hướng song song với đường bờ, nhiều chỗ nổi cao dạng một con đê chắn sóng từ Cẩm Xuyên vào đến Kỳ Anh. Độ cao từ 5-15m, cá biệt có nơi cao 22,0m (ở phía Bắc xã Kỳ Phương - huyện Kỳ Anh).Chiều rộng từ 300- 500m, nơi rộng nhất ở vùng Cẩm Hoà (Cẩm Xuyên) đến 2.500m.Diện lộ 38km2.
+ Thành phần thạch học gồm cát thạch anh hạt mịn đến trung màu xám vàng, nhiều nơi lẫn mảnh vỏ sò ốc vụn nát. Độ mài tròn, chọn lọc trung bình.Bề dày trung bình của tầng trầm tích này khoảng 11,0m.
- Trầm tích biển hiện đại (mQ23): Phân bố thành dải dọc bờ biển hiện đại, nơi tiếp giáp với trầm tích biển gió, bề rộng thay đổi từ 10-200m tuỳ thuộc vào mực nước thuỷ triều lên xuống. Diện lộ 8km2.
+ Thành phần trầm tích gồm cát thạch anh màu xám. Cát hạt mịn đến thô, độ chọn lọc mài mòn trung bình, chứa các mảnh vỡ ốc biển, có khi còn nguyên cả mảnh. Nhiều nơi quan sát thấy khoáng vật ilmenit màu đen, hạt nhỏ nằm trên bề mặt lớp cát. Bề dày trung bình của tầng trầm tích này 3,9m.
Hệ tầng Yên Mỹ (amQ1
3
ym)
Trong đới trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu còn có mặt của hệ tầng Yên Mỹ (Q13ym), sản phẩm là sỏi, sạn, cát, sét, bột loang lổ dày từ 5 - 30 m được phân bố rộng chiếm diện tích chủ yếu của địa chất đệ tứ, hình thành dải đồng bằng rộng kéo dài xuyên suốt khu vực nghiên cứu.
Hệ tầng Mường Hinh (J3 mh)
Thành tạo Jura không phân chia này phân bố rải rác trong khu vực nghiên cứu, các khối nhỏ tại xã Trung Lương, Đậu Liêu (TX. Hòng Lĩnh), Tân Lộc, Hồng Lộc (Can Lộc), khối lớn kéo dài từ xã Kỳ Hà đến xã Kỳ lợi (Kỳ Anh).Thành phần chủ yếu là đá phun trào axit và tuf. Độ dày 600 -700 m.Sản phẩm có nguồn gốc núi lửa thuộc trầm tích lục địa màu đỏ thuộc phức hệ Bản Muồng pha 1 (J-K bm1), có sản phẩm chủ yếu là granit amphibol dạng porphyr, granophyr xuất hiện rất ít ở khu vực nghiên cứu.
43
Kỷ Triat tạo nền móng của đá gốc và các đồi núi trong lãnh thổ nghiên cứu, hệ thành tạo chủ yếu là đá phu trào thuộc hệ tầng Đồng Trầu gồm: phân hệ tầng dưới(T2ađt1) phân bố rải ráctại xã Kỳ Khang (Kỳ Anh), xã Cẩm Trung (Cẩm Xuyên). Thành phần thạch học chính gồm sét kết, cát kết, bột kết màu nâu, nâu tím, xám nâu, xanh lục. Đá cấu tạo phân lớp vừa, dày đến dạng khối có nơi dạng giả phiến, cứng nhắc, nứt nẻ vừa; phân hệ tầng trên (T2ađt2) phân bố ở vùng núi Dọc, núi Cửa Trường, núi Động Châu và phân bố thành dải ở phía Tây Nam núi Động Choác, Đông Nam núi Đỉnh Trương. Diện lộ tổng cộng khoảng 31km2. Thành phần thạch học gồm ryodacit porphyr bị ép, ryolit porphyr bị ép và tuf của chúng màu xám, xám xanh xen lẫn các lớp cát kết, bột kết, sét kết màu vàng, nâu vàng. Xen lẫn với hệ tầng Đồng Trầu là phức hệ phức hệ Phia Bioc pha1 (aT3npb1) sản phầm là granit sẫm mầu, granit biotit, granodiorit hạt vừa - lớn.
Hệ tầng Sông Cả (O3- S1sc)
Phân bố khá rộng rãi trong vùng, nhất là ở phía Nam thị trấn Kỳ Anh. Ở phía Tây Bắc, phân bố thành dải hẹp ở phía Nam sông Rác và lộ thành các đồi nhỏ như đồi 81m (Cẩm Quang), Rú Hội (thị trấn Cẩm Xuyên), Rú Đụn (Thiên Cầm). Ngoài ra còn thấy ở phần phía Tây Bắc núi Thiên Cầm, nơi tiếp giáp với phức hệ magma PhiaBioc.Diện tích phân bố trên mặt 68km2.Thành phần thạch học gồmđá phiến sét silic, đá phiến sét đen chứa nhiều vật chất hữu cơ, đá phiến thạch anh felspat.Đá có cấu tạo dạng phiến, cứng chắc, giòn, nứt nẻ vừa.Bề dày 580-600m.
3)Các thành tạo magma
Phức hệ PhiaBioc (T3npb)
Lộ ra chủ yếu ở phía Bắc, sát biển, từ núi Rác, núi Voi, Rú Cửa đến núi Vàng, núi Động Cơ đến đuôi núi Thằn Lằn. Ngoài ra còn phân bố ở núi Thiên Cầm và một chỏm nhỏ dạng đồi sót ở xã Cẩm Quang. Ở phía Nam bắt gặp phức hệ này ở phíaTây núi Động Đâm.Tổng diện tích khoảng 44km2.
44
45
2.1.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
Vùng ven biển Hà Tĩnh tồn tại ba tầng chứa nước chính thuộc các trầm tích Đệ tứ là tầng Holocen thượng (qh2), Holocen hạ (qh1) và tầng Pleistocen (qp)[29].
- Tầng chứa nước qh2: phân bố thành dải kéo dài theo bờ biển từ huyện Nghi Xuân đến huyện Kỳ Anh, có chiều rộng từ 1 - 2km đến 5 - 6km, diện phân bố khoảng trên 500km2. Thành phần đất đá chứa nước là cát hạt mịn (nhỏ) đến thô (lớn), chiều dày tầng này tăng dần về phía biển đến độ sâu 25m, trung bình 13m.Đây là tầng chứa nước không áp, mức độ chứa nước từ trung bình đến nghèo (lưu lượng trong khoảng 5 - 0,5l/s), gương nước có xu hướng lặp lại bề mặt địa hình. Mực nước ngầm thường gặp ở độ sâu 4 - 5m, nước vận động ra hai phía, phía Đông thoát ra biển và phía Tây chảy ra hệ thống sông suối địa phương. Động thái nước dưới đất chịu tác động của thủy triều, biên độ có thể đạt tới 0,5m, ngoài ra, chúng còn biến đổi theo mùa, chênh lệch mực nước giữa mùa mưa và mùa khô từ 0,3 - 5,2m.
- Tầng chứa nước qh1: đất đá chứa nước gồm các trầm tích hạt thô có nguồn gốc sông (aQ21-2), biển - đầm - lầy (mbQ21-2), sông - biển (amQ21-2) và biển (mQ21-2), thành phần đa dạng: cát hạt mịn, hạt trung, hạt thô có chứa nhiều di tích hữu cơ, có nơi phần đáy lớp gặp sạn, sỏi. Thường trong các lỗ khoan ở vùng đồng bằng bắt gặp các lớp cát, bùn cát, bùn sét nằm xen kẽ nhau với chiều dày một vài mét đến 5 - 6m. Tuy nhiên, tại phía Đông đường 1A thuộc địa phận các xã Thạch Hội (Thạch Hà), Cẩm Hòa, Cẩm Yên, Cẩm Nam, Cẩm Long, Cẩm Phúc (Cẩm Xuyên) đã phát hiện lớp cát khá dày đạt tới 20m. Tầng chứa nước không lộ trên mặt, bị phủ hoàn toàn bởi các thành phần hạt mịn hơn như sét, sét pha phía trên và nằm trực tiếp trên tầng sét loang lổ bị laterit hoá rất mạnh của hệ tầng Yên Mỹ. Tầng chứa nước phân bố rộng rãi, bắt gặp ở nhiều nơi nhưng phát triển không liên tục mà tạo thành những thấu kính hoặc những dải riêng biệt, có diện tích khác nhau. Vùng trung tâm đồng bằng ở Cẩm Xuyên, Thạch Hà là nơi có có tầng chứa nước qp1 lớn hơn cả và bề dày cũng lớn hơn, phân bố ở độ sâu từ 0,5 - 9,0m, chiều dày trung bình khoảng 20m. Lưu lượng các lỗ khoan trong tầng chứa nước đạt từ dưới 0,5l/s đến 5l/s, được xếp vào loại nghèo nước.Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa (được thấm xuyên qua các lớp cách nước yếu và qua các giếng dân đào) và từ các sông suối, các tầng chứa nước có quan hệ, các nơi tiếp xúc của tầng với