PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Phương pháp luận

Để nhận biết về lịch sử tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn - Holocen châu thổ ngầm sông Hậu cần phải xem xét chúng trong mối quan hệ tổng thể giữa các yếu tố quan trọng sau đây:

- Thành phần thạch học trầm tích;

- Môi trường trầm tích (chế độ thuỷ động lực và địa hoá môi trường); - Thay đổi mực nước biển;

- Cổ khí hậu.

Thay đổi mực nước biển là yếu tố trực tiếp làm thay đổi môi trường trầm tích dẫn đến thay đổi thành phần và cấu trúc trầm tích.

Điều kiện cổ khí hậu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến phương thức phong hóa thành tạo vật liệu, quá trình vận chuyển và lắng đọng trầm tích vô cơ và hình thành trầm tích hữu cơ.

Thành phần vật chất và cấu trúc trầm tích ghi lại trung thực các quá trình địa chất, giúp khôi phục lại lịch sử để xây dựng nên bức tranh tiến hoá sinh động của trầm tích:

- Hệ số So, Ro, Sf cho phép luận giải được môi trường, chế độ thuỷ động lực, quãng đường vận chuyển vật liệu trầm tích. Thành phần độ hạt (Md) cho phép xác định chế độ thuỷ động lực, chế độ kiến tạo.

25

- Thành phần khoáng vật sét và các chỉ tiêu địa hoá môi trường (pH, Eh, Fe+2S, Fe+3, Kt...), thành phần cổ sinh giúp xác định tướng trầm tích, đặc tính địa hoá của môi trường trầm tích và điều kiện cổ khí hậu.

- Cấu trúc trầm tích phản ánh điều kiện môi trường thành tạo trầm tích, chế độ kiến tạo và tiến trình dao động mực nước biển tương đối.

Hệ phương pháp luận trên là cơ sở để học viên lựa chọn các phương pháp nghiên cứu chính phục vụ giải quyết các nhiệm vụ của Đề tài.

2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu

2.2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu là phương pháp cơ bản ban đầu để có hướng nhìn sơ bộ về đặc điểm, thành phần cũng như lịch sử phát triển trầm tích trong khu vực nghiên cứu thông qua việc thu thập, tổng hợp, phân tích và đánh giá các tài liệu có liên quan từ các đề tài, dự án, đề án, chương trình đã được thực hiện tại khu vực có bao gồm vùng châu thổ ngầm sông Hậu.

Trong luận văn này, học viên đã sử dụng phương pháp này phục vụ:

- Tổng hợp, phân tích các tài liệu địa chất, địa hóa có liên quan đến đặc điểm trầm tích, địa hình - địa mạo, chế độ thủy thạch động lực và tiến hóa trầm tích trong khu vực nghiên cứu;

- Tổng hợp, phân tích các tài liệu địa vật lý (các băng địa chấn nông phân giải cao) trong khu châu thổ ngầm sông Hậu. Từ đó, đánh giá sự tồn tại và thay đổi của các tập trầm tích phục vụ cho việc luận giải tiến hóa trầm tích trong khu vực thông qua các tài liệu cổ sinh, địa tầng và cổ khí hậu,...;

- Tổng hợp, phân tích các tài liệu lỗ khoan bãi triều trong khu vực nghiên cứu và các tài liệu xác định tuổi tuyệt đối để có cái nhìn tổng quát về tuổi và tướng trầm tích trong khu vực nghiên cứu;

Sau đó, kết hợp các tài liệu trên với kết quả nghiên cứu thực địa bằng các phương pháp khác để có những đánh giá chính xác về tiến hóa trầm tích châu thổ ngầm sông Hậu trong Pleistocen muộn - Holocen.

26

2.2.2.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu trầm tích a. Nhóm phương pháp nghiên cứu thạch học trầm tích a. Nhóm phương pháp nghiên cứu thạch học trầm tích

* Phương pháp phân tích độ hạt: phương pháp này sử dụng bộ rây và pipet (đối với trầm tích bở rời) để tính hàm lượng % các cấp hạt (sạn, cát, bột, sét..) từ đó xây dựng các biểu đồ tích luỹ độ hạt, biểu đồ phân bố độ hạt, tính toán các tham số Md, So, Sk để xác định chế độ thuỷ động lực của môi trường.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là phân trầm tích thành các cấp hạt khác nhau bằng bộ rây tiêu chuẩn với cấp hạt lớn hơn 0,063mm (Thông thường sử dụng bộ rây tiêu chuẩn 2 hay 1010) và dùng pipet (bộ hút robinsơn) đối với cấp hạt nhỏ hơn 0,063mm. Toàn bộ kết quả phân tích được xử lý đồng bộ theo phương pháp đồ thị Trask (hình 2.1).

Hình 2. 1. Đường cong tích lũy độ hạt Các thông số So, Sk được tính theo công thức:

So = 75 25 d d Sk = 2 50 75 25. d d d

Đường cong phân bố độ hạt thường tuân theo luật phân bố chuẩn hoặc chuẩn logarit chúng có thể thay đổi từ 1 đỉnh (môi trường thủy động lực đơn giản, đồng nhất) đến 2 hoặc 3 đỉnh (môi trường thủy động lực phức tạp và hay thay đổi).

27

- Md (kích thước trung bình): được tính trên biểu đồ đường cong tích lũy tại giá trị độ hạt ở hàm lượng tích lũy 50%. Giá trị Md phản ánh quãng đường di chuyển vật liệu, năng lượng sóng và tốc độ dòng chảy, khoảng cách so với nguồn cung cấp.

- So (hệ số chọn lọc): phản ánh năng lượng thủy động lực, tính đồng nhất và tính ổn định của môi trường thủy động lực tạo nên các thực thể trầm tích. Với giá trị So trong khoảng lớn hơn 1 đến 1,58: trầm tích có độ chọn lọc tốt, chứng tỏ môi trường có chế độ thủy động lực mạnh và khá đồng nhất trong suốt quá trình trầm tích. Nếu So = 1,59 - 2,12: trầm tích có độ chọn lọc trung bình, chứng tỏ môi trường thủy động lực khá mạnh nhưng tính ổn định kém hơn. Nếu So > 2,12: trầm tích có độ chọn lọc kém, chứng tỏ môi trường bị xáo trộn (khi mạnh, khi yên tĩnh).

- Sk (hệ số đối xứng): đặc trưng cho tính đối xứng của đường cong phân bố. Nếu Sk > 1 thì trầm tích hạt lớn chiếm ưu thế; Sk < 1 thì trầm tích hạt nhỏ chiếm ưu thế.

* Phương pháp xác định hình thái hạt vụn:

- Độ mài tròn (RO): Độ mài tròn thể hiện độ sắc cạnh và tròn cạnh do quá trình di chuyển của hạt vụn. Các kết quả xác định độ mài tròn được sử dụng trong luận văn này áp dụng phương pháp Wadell, 1935.

RO = nR r r r1 2 ... n = nR r n i i  1

Trong đó, r1, r2,….rn là bán kính các vòng tròn lồi của rìa hạt R: bán kính vòng tròn nội tiếp lớn nhất, n: số phép đo

- Độ cầu (Sf): Độ cầu biểu thị tính chất kết tinh của khoáng vật nguyên thủy, nói cách khác là biểu thị nguồn gốc của mỗi loại hạt vụn. Độ cầu tính theo công thức: Sf=A/B. Trong đó, A là trục ngắn, B là trục dài của hạt vụn.

* Phương pháp phân tích thành phần trầm tích vụn dưới kính hiển vi phân cực: bằng việc phân tích lát mỏng thạch học bở rời dưới kính hiển vi phân cực sẽ giúp xác định: loại, hàm lượng các khoáng vật và các đặc điểm của chúng như: kích thước; biến đổi thứ sinh, tính chất; hình dáng,…

28

- Kích thước vật liệu trầm tích

- Hình dáng : Xác định hệ số mài tròn (Ro), hệ số cầu (Sf)

- Thành phần khoáng vật vụn: Hàm lượng (%): thạch anh, plagioclase, fenspat kali, mảnh đá,…

- Hạt vụn laterit: Hàm lượng (%)

- Vật liệu vỏ sinh vật (hàm lượng, loại vỏ sinh vật, mức độ bảo tồn…)

* Phương pháp phân tích xác định hàm lượng khoáng vật sét bằng phân tích Rơnghen và Nhiệt vi sai: cho phép xác định hàm lượng % của từng khoáng vật sét có trong mẫu hoặc mức độ ưu thế của các loại khoáng vật phục vụ xác định tính chất của môi trường trầm tích.

* Phương pháp phân loại trầm tích

Phân loại kiểu trầm tích theo biểu đồ phân loại của Folk, 1954 (hình 2.2).

1-Bùn 2-Bùn cát 3-Bùn lẫn sạn 4-Bùn cát lẫn sạn 5-Bùn sạn 6-Cát 7-Cát bùn 8-Cát bùn lẫn sạn 9-Cát lẫn sạn 10-Cát sạn 11-Cát bùn sạn 12-Sạn bùn 13-Sạn cát bùn 14-Sạn cát 15-Sạn sỏi 1a-Sét 1b-Bột 2a-Sét cát 2b-Bột cát 7a-Cát sét 7b-Cát bột Hình 2. 2. Biểu đồ phân loại trầm tích của Folk, 1954

Tû lÖ bét : sÐt Tû lÖ c ¸t : bïn (phi tû lÖ) 9:1 1:1 1:9 1:2 2:1 SÐt Bét C¸t 1 1a 1b 2a 2 2b 7 7a 7b 6 s¹n bïn c¸t Hµm l­î ng % s¹n (phi tû lÖ) Tû lÖ c¸t : bïn (phi tû lÖ) 1 5 30 80 1:9 1:1 9:1 (bét vµ sÐt) 1 2 7 6 5 9 11 12 13 10 15 14 8 3 4

29

b. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu địa hóa môi trường

* Phân tích hàm lượng cacbonat: để biết một số thành phần quan trọng: SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, Na2O, K2O, MgO.

Phân tích hoá môi trường có thể phân biệt các kiểu môi trường trầm tích, dựa trên các chỉ tiêu sau: độ pH, Eh, Fe+2S/Corg, Kt (Bảng 2.1), cụ thể như sau:

* Độ pH: Các loại trầm tích tầng mặt khác nhau có giá trị pH khác nhau và dao động trong khoảng 2 - 13, tương ứng với các kiểu môi trường như sau:

+ pH > 7: môi trường biển.

+ pH ≈ 7 : môi trường chuyển tiếp (sông biển). + pH < 7: môi trường lục địa.

* Thế oxy hóa - khử Eh: thường dao động trong khoảng - 0,41 ÷ 0,78 V Dựa vào Eh, A.I. Perenman chia môi trường tự nhiên ra: Môi trường oxy hoá có Eh > 0,15 - 0,3 (0,4) V, giàu O2 tự do và các chất gây oxy hoá khác. Môi trường khử không có H2S với Eh < 0,4 đôi khi Eh > 0, thường nghèo O2 tự do nhưng giàu tàn tích hữu cơ, khí mêtan, cũng như các ion hoá trị thấp như Fe+2, Mn+2. Môi trường khử có H2S với Eh < 0 đôi khi >0, không có O2 tự do, giầu sunfat và H2S.

* Kt (hệ số cation trao đổi)

Phục vụ nghiên cứu đặc điểm địa hoá của môi trường trầm tích ở thời điểm thành tạo cần sử dụng hệ số Kt (Grim 1974, 1979).

Kt =

Trong đó:

+ Kt > 1: trầm tích được tạo thành trong môi trường biển (môi trường khử yếu).

+ 0,5 < Kt < 1: trầm tích được tạo thành trong môi trường chuyển tiếp. + Kt < 0,5: trầm tích được tạo thành trong môi trường lục địa.

            2 2 Mg Ca Na K

30

* Fe+2S/Corg (tỷ số sắt hai trong pyrit trên hàm lượng carbon hữu cơ): có giá trị tương tự như giá trị của Kt, cho phép phân biệt ba nhóm môi trường: lục địa, chuyển tiếp và biển. Theo đó, được chia theo các khoảng giá trị tương ứng như sau:

+ Fe+2S/Corg < 0,06: trầm tích thành tạo trong môi trường lục địa.

+ 0,06 < Fe+2S/Corg < 0,2: trầm tích thành tạo trong môi trường chuyển tiếp. + Fe+2S/Corg > 0,2 : trầm tích thành tạo trong môi trường biển .

Bảng 2. 1. Chỉ tiêu địa hóa đặc trưng cho các môi trường trầm tích khác nhau Loại phân tích Môi trường

Lục địa Chuyển tiếp Biển Fe+2S/Corg < 0,06 0,06 - 0,2 > 0,2

Kt < 0,5 0,5 - 1 > 1 pH < 7  7 > 7

2.2.2.3. Phương pháp địa chấn địa tầng

Phương pháp địa chấn địa tầng là phương pháp phân tích tài liệu địa chấn phản xạ dựa trên cơ sở nghiên cứu các mối tương quan giữa các đặc điểm của trường sóng địa chấn với các đặc điểm địa chất như tính phân lớp, sự thay đổi thành phần thạch học, điều kiện lắng đọng trầm tích... Việc áp dụng địa chấn địa tầng để phân tích, liên kết địa tầng của các bể trầm tích rất có hiệu quả.

Các bước phân tích địa chấn địa tầng bao gồm: - Phân chia mặt cắt địa chấn thành các tập địa chấn.

- Xác định sự thay đổi tướng địa chấn trong các tập địa chấn. - Giải thích môi trường thành tạo và thành phần thạch học

Phân chia mặt cắt địa chấn: việc phân chia mặt cắt địa chấn thành các tập địa chấn phải tuân theo nguyên tắc sau:

- Tập địa chấn là một phần của mặt cắt địa chấn bao gồm các mặt phản xạ hay các trục đồng pha của sóng phản xạ mà thế nằm của chúng tương tự nhau và đặc trưng cho các thành tạo hình thành trong cùng một điều kiện trầm tích.

- Có tính phân lớp rõ ràng biểu thị qua các trục đồng pha sóng phản xạ: mau, thưa.

31

- Có đặc điểm ổn định của trường sóng địa chấn: tính liên tục, độ thẳng, độ uốn cong của các trục đồng pha.

- Tồn tại các thể địa chấn, tướng địa chấn có cùng điều kiện thành tạo trong một tập địa chấn: thể muối, thể macma phun trào, đá vôi san hô,...

- Các tập địa chấn phải được kẹp giữa các tập địa chấn khác bằng các ranh giới bất chỉnh hợp địa chấn (hình 2.3).

Các ranh giới địa chấn được xác định dựa trên các dạng kết thúc phản xạ sau: dạng kề áp, gá đáy, dạng phủ đáy, dạng bào mòn, dạng chống nóc (hình 2.3).

Các mặt phủ đáy thường là nóc của các tập quạt biển sâu, các tập quạt sườn và các bề mặt ngập lụt cực đại. Các mặt biển tiến thường khó nhận ra trên tài liệu địa chấn, nếu có thì nó thể hiện là các phản xạ biên độ cao hướng về phía đất liền, có mặt tại gần nơi sườn bị phá hủy.

Hình 2. 3. Các dạng kết thúc phản xạ (theo Myers, 1996 và Catuneanu, 2006) Xác định sự thay đổi tướng trong các tập địa chấn.

Việc phân tích tướng địa chấn nhằm làm sáng tỏ các đặc điểm và sự thay đổi của một hay một nhóm các phản xạ. Các thông số phản xạ bao gồm: đặc điểm phân lớp phản xạ, tính liên tục, biên độ, tần số và vận tốc lớp. Những thông số này được gộp vào nhóm các thông số bên trong. Ngoài ra, yếu tố hình dạng bên ngoài của các đơn vị tướng địa chấn và những mối quan hệ không gian của chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân tích tướng.

Các dạng phản xạ trong các tập trầm tích, bao gồm các dạng được minh họa trên hình 2.4, các dạng phản xạ này được mô tả như sau:

32

- Dạng phản xạ song song: đặc trưng cho quá trình trầm tích đồng đều trong môi trường ổn định, đáy nước lún chìm đều, thường có mặt ở thềm lục địa và bể nước sâu.

33

- Dạng phản xạ phân kỳ hay hội tụ: xảy ra trong điều kiện lắng đọng trầm tích có tốc độ thay đổi, đáy bồn lún chìm liên tục. Thường liên quan đến các tích tụ đường bờ, tướng hạt thô.

- Dạng phản xạ nêm lấn: gồm dạng xích ma và dạng chữ S. Dạng xích ma liên quan đến quá trình lắng đọng trầm tích có năng lượng lớn, dòng chảy mạnh, vật liệu nhiều, đáy bồn ít bị lún chìm hoặc không bị lún chìm.

Độ liên tục phản xạ (hình 2.5) cho phép luận giải độ liên tục của lớp, quá trình trầm tích. Trong minh giải địa chấn thường chia độ liên tục ra các cấp sau:

- Độ liên tục kém: liên quan đến các trầm tích thay đổi tướng nhiều, đặc trưng cho tướng lục địa, ảnh hưởng nhiều của chế độ thủy động lực.

- Độ liên lục tốt: thường phản ánh các lớp có thành phần khác nhau, rõ nét, vị trí bất chỉnh hợp địa tầng. Chúng thường liên quan đến các trầm tích biển ít thay đổi tướng.

Biên độ phản xạ: cho biết sự tương phản vận tốc, mật độ của môi trường, khoảng cách (độ dày) của lớp, lượng chất lỏng chứa trong lớp.

- Biên độ cao: liên quan đến các ranh giới giữa các đá có sự tương phản về vận tốc và mật độ tương đối cao, các chất lỏng trong đá, vùng thiếu trầm tích.

- Biên độ thấp: các đá rắn chắc, phân lớp dày hoặc trội lên một loại có thành phần thạch học nhất định liên quan đến chất khí hoặc chất lỏng trầm tích nước sâu hoặc đầm hồ.

Vận tốc (trong một khoảng): cho phép xác định thành phần đá, xác định độ rỗng, lượng chất lỏng chứa bên trong.

- Tốc độ cao: liên quan đến các đá rắn chắc như đá móng, cacbonat, đôlômit, ám tiêu, muối, anhydrat, đá phun trào hoặc các đá nằm ở độ sâu lớn, độ rỗng kém.

- Tốc độ thấp: liên quan đến các đá không gắn kết hoặc yếu, có độ rỗng