Khái niệm estuary lần đầu tiên được Posen O đưa ra năm 1886 khi nghiên cứu khu vực cửa sông có dạng hình phễu, triều hoạt động mạnh. Những năm gần đây khái niệm này được mở rộng hơn với định nghĩa của Pritchard(1967) [53]. Theo Pritchard “estuary là một thuỷ vực nửa kín ven bờ, thông với biển khơi mà trong đó nước biển bị pha loãng một cách đáng kể bởi nước ngọt mang đến từ lục địa ”.
Estuary hình thành tại vùng cửa sông khi tốc độ hạ lún kiến tạo và tốc
độ dâng của mực nước biển cao hơn hẳn so với tốc độ lắng đọng trầm tích. Estuary phát triển ở những thung lũng sông bị ngập chìm trong các đợt biển tiến vào lục địa và đạt cực thịnh tại những vùng có biên độ triều lớn (thường là 3-4m). Sự tồn tại của estuary phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ ngập chìm của bồn trầm tích và tốc độ lắng đọng trầm tích. Khi tốc độ ngập chìm vượt tốc độ
lắng đọng thì vùng cửa sông tồn tại chếđộ estuary. Lúc này vùng cửa sông trở
thành vùng nhận vật liệu cả từ lục địa và cả từ biển đưa tới do các dòng chảy
đưa vào. Ngược lại khi tốc độ lắng đọng trầm tích vượt trội so với tốc độ ngập chìm thì vùng cửa sông tồn tại chế độ châu thổ. Lúc này vùng cửa sông trở
thành vùng chuyển vật liệu ra biển. Lượng vật liệu đưa ra biển dồi dào tới mức mà các quá trình sóng, thuỷ triều không thể phân tán kịp và vật liệu lắng
đọng ngay tại vùng bờ, châu thổ ngày càng tiến ra biển [23].
Các vật liệu mịn được lắng đọng trong vùng estuary-vũng vịnh bởi các phương thức khác nhau.Vật liệu đưa từ sông tới được lắng đọng do quá trình giao điểm triều (tidal current nodes), do sự giảm động năng của dòng chảy, hay do quá trình keo tụ và do hoạt động sống của các sinh vật trong estuary.
Các vật liệu mang đến từ biển khơi được lắng đọng do tính bất đối xứng của triều, do hiệu ứng xói chậm (scour lag effect). Các thành tạo estuary chứa một lượng di tích động vật nước ngọt-lợ và nước mặn, với xu thế áp đảo của động vật nước lợ.
3.1.3.Khái niệm về thung lũng cắt xẻ
Thung lũng cắt xẻ bao gồm thung lũng bóc mòn (erosional valley), hình thành do quá trình hoạt động đào xẻ của sông trong giai đoạn hạ thấp mực nước biển và các thành tạo lấp đầy thung lũng. Thung lũng cắt xẻ thường có kích thước lớn hơn rất nhiều so với lòng sông bình thường. Một điều quan trọng trong việc xác định thung lũng cắt xẻ là bề mặt bóc mòn của đáy thung lũng cắt xẻ phải mang tính phổ biến trong toàn khu vực [40]. Ngoài ra, các trầm tích lót đáy của thung lũng cắt xẻ cũng phải thể hiện rõ sự thay đổi đột ngột về tướng trầm tích của các trầm tích lót đáy với các trầm tích nằm bên dưới bề mặt bóc mòn. Thông thường các thành tạo trầm tích thung lũng cắt xẻ
bao gồm các thành tạo aluvi, estuary, châu thổ và các trầm tích biển. Về
phương diện địa mạo, phân biệt hai loại thung lũng cắt xẻ: hệ thống thung lũng cắt xẻ miền núi (piedmont incised-valley system) và hệ thống thung lũng cắt xẻ
miền đồng bằng ven biển (coastal incised-valley system) (Zaitlin, 1994) [68].
3.1.4.Định nghĩa về tướng trầm tích.
Thuật ngữ "Tướng" (facies) lần đầu tiên đã được Steno N (Đan Mạch)
đưa vào trong văn liệu địa chất năm 1669 sau đó nhà bác học Thuỵ Sĩ Gresli A. (1840) phát triển khái niệm tướng với nhận thức giản đơn "Tướng trầm tích là các trầm tích cùng một tuổi nhưng thành tạo ở những nơi khác nhau trên vỏ Trái đất". Khái niệm này tiếp tục được các nhà khoa học tổng hợp và hoàn chỉnh từ những quan niệm khác nhau [32].
- Quan niệm tướng là địa tầng: Đại biểu cho quan niệm này là R.Murơ
nhiều nhà khoa học phản bác và cho rằng không hợp lý bởi vì một phân vịđịa tầng thường bao gồm nhiều loại đá được thành tạo trong các điều kiện môi trường trầm tích.
- Quan niệm tướng là thạch học và cổ sinh vật: Đại biểu là Krumbein (Mỹ) và Belauxop (Liên Xô cũ). Các tác giả cho rằng sự biến đổi về thạch học và cổ sinh vật học tức là biến đổi tướng.
- Quan niệm tướng là điều kiện địa lý tự nhiên hoặc môi trường trầm tích: Đại biểu là Nalipkin, Jemchunhicop (Liên Xô cũ) và Pettijohn (Mỹ). Quan niệm này cũng đã phản ánh được những nét cơ bản về “Tướng”.
- Quan niệm tướng là tổng hợp về điều kiện sinh thành và những đặc trưng về đá trầm tích. Đại biểu cho quan điểm này là Rukhin và Teodorovic. Thực chất các tác giảđã bổ sung cụ thể hoá và hoàn thiện khái niệm tướng do nhóm Nalipkin đề nghị. Rukhin cho rằng tướng là “những trầm tích hình thành trên một diện tích nhất định, trong những điều kiện như nhau, khác với những điều kiện thống trị trong các vùng xung quanh” [59].
3.1.5.Tổ hợp tướng trầm tích.
Tổ hợp tướng (Facies association) là nhóm các tướng đi cùng nhau và có mối liên quan với nhau về mặt nguồn gốc hay môi trường thành tạo. Tổ
hợp tướng giúp cho việc giải đoán môi trường thành tạo trầm tích một cách thuận lợi và hiệu quả cũng như trong việc xác lập quy luật phân bố trầm tích theo không gian và thời gian [23].
3.1.6.Định luật Walther
Năm 1894 nhà địa chất học Walther (Áo) đã đưa ra định luật tổ hợp tướng như sau: “Các trầm tích khác nhau của cùng một tướng và cũng tương tự các đá của các tướng khác nhau được hình thành cạnh nhau trong không gian nhưng trong mặt cắt thì chúng nằm chồng lên nhau”. Định luật này chỉ
ra rằng các tướng trầm tích trong một trật tựđịa tầng thẳng đứng (không gián
đoạn trầm tích) được hình thành trong các môi trường kề cạnh nhau theo không gian [23].
Những cơ sở lý luận về châu thổ, về estuary, tướng trầm tích và tổ hợp tướng được vận dụng trong quá trình phân chia tướng trầm tích trong các lỗ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
khoan vùng nghiên cứu. Kết quả phân tích tướng trầm tích xác định được 3 nhóm tướng theo thứ tự thời gian hình thành gồm: Nhóm tướng bồi lấp thung lũng cắt xẻ đặc trưng bởi sự thống trị của sông; nhóm tướng estuary vũng vịnh đặc trưng cho các trầm tích biển tiến và nhóm tướng châu thổ đặc trưng cho giai đoạn phát triển châu thổ.
3.2. Nhóm tướng bồi lấp thung lũng cắt xẻ
3.2.1.Tướng cát sạn sỏi lòng sông
Biển tiến Flandrian diễn ra từ cuối Pleistoxen muộn đến Holoxen giữa. Vào giai đoạn Holoxen sớm mực nước biển được dâng cao dần, hoạt động xâm thực dọc cũng giảm dần và hoạt động xâm thực ngang dần dần chiếm ưu thế, thung lũng cắt xẻ chuyển dần sang chế độ bồi lấp. Các tập trầm tích lót
đáy thung lũng cắt xẻ có thành phần chủ yếu là trầm tích hạt thô (cát, sạn sỏi),
đặc trưng cho tướng lòng sông.
Tướng cát sạn sỏi lòng sông bắt gặp trong lỗ khoan LKBT2 phân bố ở độ sâu 50,6 – 65,3m (Hình 3.5) nằm trực tiếp trên bề mặt bào mòn của các trầm tích cổ hơn có tuổi Pleistoxen thuộc hệ tầng Long Mỹ. Thành phần trầm tích của tướng cát sạn sỏi lòng sông gồm sạn sỏi có kích thước 2-5mm chiếm 15-20%, cát chiếm từ 75% đến 80%, bột chiếm 4-5%, kích thước hạt trung bình (Md) dao động từ 0,2 đến 0,92mm, trầm tích có độ chọn lọc kém, giá trị
So từ 1,91 đến 2,46, Sk có giá trị 0,53-1,09. Kết quả phân tích mẫu lát mỏng thạch học cho thấy, thạch anh chiếm từ 60% đến 80%, hàm lượng feldspat từ
8% đến 10%, mảnh đá chiếm từ 15% đến 30% (Bảng 3.1). Trong trầm tích
đôi chỗ có chứa mùn thực vật màu đen hoặc các mảnh vỏ sò ốc nước ngọt như, Antimelania siamensis, Viviparus ratlei. Trầm tích có cấu tạo phân lớp xiên và có độ hạt mịn dần từ dưới lên trên.
Mẫu lát mỏng thạch học tại LKBT2, độ sâu: 64,5-64,7m; độ chọn lọc kém, mài tròn trung bình; ký hiệu Q - thạch anh, Qz - mảnh đá quazit.
Ảnh 3.1. Trầm tích cát sạn sỏi lòng sông trong lỗ khoan LKBT2
3.2.2.Tướng bột cát đê tự nhiên
Đê tự nhiên (levee) được hình thành hai bên lòng sông, có địa hình cao hơn lòng sông khoảng 0,5 – 0,8 m, tạo thành lòng dẫn của sông. Khi mùa lũ, nước chảy tràn hai bờ sông thì năng lượng dòng chảy giảm đột ngột, những vật liệu tương đối thô như cát, cát bột sẽ được lắng đọng ngay gần bờ sông, tạo nên hai gờ gọi là đê tự nhiên.
Trầm tích đê tự nhiên gặp trong lỗ khoan LKBT2 ở độ sâu 47,8 – 54,7m (Hình 3.5). Trầm tích chủ yếu là bột cát mịn có chứa tỷ lệ sét rất thấp, cát chiếm 30-40%, bột chiếm 35-45%; sét chiếm 25-30%. Kích thước hạt trung bình (Md) dao động từ 0,14 đến 0,18mm. Độ chọn lọc trung bình, So dao động từ 1,5 đến 1,75.
Cát có thành phần chủ yếu là thạch anh, với hàm lượng thạch anh từ
76-87 %, mảnh đá và feldspat chiếm 8-12%, mica chiếm 10-14%. Độ mài tròn trung bình. Trầm tích nghèo tàn tích động thực vật và có cấu tạo phân lớp xiên.
Mẫu lát mỏng thạch học tại LKBT2, độ sâu 49,7-50,0m; độ chọn lọc trung bình, mài tròn trung bình; ký hiệu Q - thạch anh; F – feldspat; Mc – mica, Qz – mảnh đá quazit.
Ảnh 3.2. Trầm tích cát bột đê tự nhiên trong lỗ khoan LKBT2
3.2.3. Tướng sét bột đầm lầy nước ngọt
Hoạt động bồi lấp của lòng sông trong thung lũng cắt xẻ hình thành các tướng lòng, tướng ven lòng và đê tự nhiên. Đê tự nhiên được hình thành dưới dạng địa hình gờ cao và thoải dần sang hai bên. Phần tiếp giáp giữa đê tự nhiên với thềm sông hình thành vùng trũng có hình dạng như các rãnh dọc theo lòng sông. Những vùng trũng là môi trường ẩm ướt, ngập nước, có điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật phát triển, dần dần hình thành đầm lầy ven sông.
Tại lỗ khoan LKBT3 vùng nghiên cứu, trầm tích đầm lầy nước ngọt phát hiện ở độ sâu 53,56 – 54,5m (Hình 3.6), bề dày 0,94m có thành phần chủ
yếu là sét bột, chứa rất nhiều thảm thực vật và thân cây, trầm tích có cấu tạo phân lớp song song, nằm ngang. Các thân (cành) cây phát hiện trong lỗ khoan có đường kính 4-5cm bị hóa than nhưng vẫn còn nguyên hình dạng cấu trúc của thân (cành) cây.
Thành phần trầm tích gồm: cát chiếm 5-10%; bột chiếm 20-35%; sét chiếm 55-60%; kích thước hạt trung bình (Md) dao động từ 0,005-0,009 mm;
độ chọn lọc trung bình đến kém, So dao động từ 1,5 đến 2,23; Sk có giá trị từ
0,8 – 0,9. Các chỉ tiêu địa hóa môi trường: độ pH từ 4 đến 6; trị số Eh từ -60
đến 0,04 (Bảng 3.2). Hàm lượng các khoáng vật sét: kaolinit chiếm 50-60%; hydromica chiếm 25 – 35%; montmorinolit chiếm 5-10% (Bảng 3.1).
Trầm tích có chứa các dạng Bào tử phấn hoa đặc trưng cho môi trường (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đầm lầy nước ngọt gồm: Coniogramme sp., Pteris sp., Polypodiaceae gen. indet., Dicksonia sp., Polypodium sp., Poaceae gen. indet., Pinus sp., Myrica
sp., Nyphar sp., Abies sp., Morus sp., Liliaceae gen. indet., Michelia sp., Quercus sp., Pinus sp., Magnolia sp.. Các hóa thạch Tảo nước ngọt cũng gặp khá nhiều trong trầm tích, như: Aulacosira granulata, Cymbella affinis,
Epithemia sp., Eunotia sp. (Bảng 3.2).
Ảnh 3.3. Trầm tích sét bột đầm lầy nước ngọt
3.2.4.Tướng bột sét đồng bằng ngập lụt
Vào mùa lũ, khi nước chảy tràn bờ dẫn đến việc hình thành các thành tạo đồng bằng bồi tích. Càng xa bờ động năng dòng chảy càng giảm, do sự
phân dị trầm tích theo động năng dòng chảy dẫn đến việc hình thành các trầm tích hạt thô gồm cát mịn và bột cát ở khu vực gần bờ, trầm tích hạt mịn gồm bột sét và sét lắng đọng ở vùng xa bờ tạo thành những lớp mỏng, kéo dài liên tục, phủ lên trên bề mặt đồng bằng với chiều dày vát dần về hai phía bờ sông. Trầm tích có cấu tạo phân lớp song song.
Tướng bột sét đồng bằng ngập lụt trong vùng nghiên cứu bắt gặp trong lỗ khoan LKBT2 phân bố ở độ sâu 45-47,8m và trong lỗ khoan LKBT3 phân bốở độ sâu 48 – 53,56m thành phần chủ yếu là bột sét màu nâu, nâu xám đôi chỗ có xen kẹp những thấu cát mịn rất mỏng. Trầm tích chủ yếu là hạt mịn, cát chiếm 10-20%; bột chiếm 50-55%; sét chiếm 25-30%, kích thước hạt trung bình Md dao động từ 0,009-0,07, độ chọn lọc kém, giá trị So từ 2,07
đến 3,16; giá trị Sk từ 0,43 đến 2,88. Các chỉ sốđịa hóa môi trường: giá trị pH từ 5 đến 6; trị số Eh: 100-160mv; Cation trao đổi, Kt từ 0,2 đến 0,4; trị số Fe 2+ S/Corg từ 0,02 đến 0,05. Hàm lượng phần trăm khoáng vật sét trong trầm tích: kaolinit có hàm lượng phần trăm từ 45 đến 55%, hydromica từ 20 đến 35%, montmorinolit từ 10 đến 15%.
Trầm tích có chứa các dạng BTPH nước ngọt như Cyathea sp., Pinus
sp., Pteris sp.,...và một số tảo nước ngọt như Aulacosira granulata, Gomphonema sp..
Ảnh 3.4. Trầm tích bột sét đồng bằng ngập lụt tại lỗ khoan LKBT3