Đầu giai đoạn này là thời kỳ mực nước biển hạ tương ứng với băng hà B (hình 4.16, bảng 4.2), hình thành trầm tích tướng sông, sông biển thuộc miền hệ thống FSST/LST trên các đồng bằng ven biển và thềm lục địa vùng nghiên cứu. Mực nước biển ít nhất đã lùi qua mép thềm hiện đại. Tại vùng biển Phú Khánh cùng với thời gian mực nước biển hạ thấp là quá trình sụt lún ở trung tâm bồn càng làm quá trình biển thoái cưỡng bức diễn ra nhanh hơn, không có tích tụ trầm tích ở vùng thềm lục địa hiện tại, vật liệu trầm tích được vận chuyển đi ra xa hơn về phía trung tâm Biển Đông (có thể ra xa đến độ sâu trên 2000m nước). Với mức độ và cường độ hạ thấp mực nước biển như vậy nên các lỗ khoan trong đồng bằng không bắt gặp trầm tích tướng lục địa FSST (hình 4.17).
Hình 4.17. Bản đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn mực nước biển hạ thấp cực tiểu trong Pliocen
Vào cuối giai đoạn Pliocen sớm là thời kỳ mực nước biển dâng tương ứng với gian băng B-C. Đầu thời kỳ, mực nước biển vẫn dâng chậm hơn tốc độ cung cấp (biển thoái thấp), hình thành các phân tập phủ chồng tiến (hình 4.7) đặc trưng cho miền hệ thống trầm tích biển thấp ở gần mép thềm lục địa Phú Khánh. Khi tốc độ dâng cao mực nước biển lớn hơn tốc độ cung cấp trầm tích thì biển mới bắt đầu tiến dần vào thềm trong và các đồng bằng hiện tại, hình thành tướng trầm tích sông biển chuyển tiếp lên tướng biển thuộc miền hệ thống TST/HST. Mực nước biển dâng cao và duy trì trong một thời gian dài đã tạo điều kiện hình thành tướng trầm tích hồ lục địa chứa các tầng sét và tảo lục địa khá dày kéo lên tận Kon tum (hình 4.8).
4.3.2.2. Giai đoạn Pliocen giữa - N22
Đầu giai đoạn Pliocen giữa là thời kỳ mực nước biển hạ thấp tương ứng với băng hà C. Trên thềm trong và đồng bằng ven biển không bắt gặp các trầm tích thuộc miền hệ thống biển hạ (FSST), trầm tích tướng biển thuộc miền hệ thống TST/HST của tập S1(N21) bị phong hóa loang lổ. Có lẽ thời gian xảy ra băng hà ngắn (bảng 4.2) khiến mực nước biển hạ thấp với biên độ không lớn. Tại vùng biển Phú Khánh, mực nước biển cũng chưa hạ thấp đến vị trí mép thềm hiện tại, đường bờ lúc biển hạ thấp nhất có thể ở vị trí độ sâu 200m nước, cách bờ biển hiện tại khoảng 60km (ở vị trí mặt cắt VOR-110) (hình 4.7). Mực nước biển sau đó dâng lên đến các vùng đồng bằng ven biển hiện tại và đạt mức cao trong khoảng thời gian dài tạo nên các trầm tích tướng sông biển, biển khá dày. Ở vùng Phú Yên bắt gặp các nhịp trầm tích sét và dolomit xen kẽ tướng hồ lục địa khi mực cơ sở dâng cao và ổn định là hệ quả của biển dâng thời kì này.
4.3.2.3. Giai đoạn Pliocen muộn - N23
Đầu Pliocen muộn, mực nước biển lại hạ thấp tương ứng với băng hà Donau. Mực nước biển lần này hạ thấp hơn và bờ biển dịch chuyển về phía biển xa hơn so với đầu Pleistocen giữa vì vậy trên lục địa và thềm lục địa hiện tại cũng không bắt gặp trầm tích thuộc miền hệ thống FSST. Trên các mặt cắt địa chấn dầu khí vùng biển Phú Khánh xuất hiện nhiều phân tập kiểu phủ chồng tiến đặc trưng cho miền hệ
thống LST, tuy nhiên do độ dốc địa hình lớn (có thể do cả sụt lún sau trầm tích xảy ra ở mép thềm làm biến dạng các tập này) nên khó vạch rõ ràng các bề mặt ngập lụt.
Cuối Pliocen muộn, mực nước biển bắt đầu dâng trở lại và cũng vượt qua vị trí đường bờ hiện tại hình thành trầm tích tướng sông biển và biển TST/HST trên các đồng bằng ven biển.
4.3.2.4. Giai đoạn Pleistocen sớm - Q11
Dấu hiệu mực nước biển hạ thấp đầu Pleistocen sớm tương ứng với băng hà Gunz (từ 1,9 - 1,4 triệu năm) để lại khá rõ ràng trên vùng biển nông ven bờ khu vực nghiên cứu.
Hình 4.18. Bản đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn mực nước biển hạ thấp cực
tiểu trong Pleistocen sớm
Trên các băng địa chấn không bắt gặp các đào khoét lòng sông, tuy nhiên bề mặt ranh giới N2-Q đều là bất chỉnh hợp thể hiện mực nước biển hạ thấp dạng bào mòn cắt cụt (hình 3.3), chống nóc (hình 3.2, 3.3), phủ đáy (hình 3.2). Các bề mặt
này được liên kết với giếng khoan 121-CM-1X đã xác định được chính xác đáy Đệ tứ (hình 3.5).
Cuối giai đoạn Pleistocen sớm mực nước biển dâng cao trở lại tương ứng với gian băng Gunz - Mindel. Tướng trầm tích sông biển và biển TST/HST thành tạo trong giai đoạn này phổ biến trên thềm lục địa và các đồng bằng ven biển. Trên đồng bằng ven biển Bình Định trầm tích biển Pleistocen sớm hình thành các bậc thềm biển cao 90 - 100m ở phần thượng nguồn sông Hà Thanh. Thành phần là sét, sét cát hoặc lẫn cát, sạn nhỏ chứa nhiều kết hạch vôi độ cầu tốt, đường kính 2-5cm. Mặc dù không phát hiện thấy hóa thạch nhưng dựa vào quy luật phân bố, hàm lượng monmorilonit cao, sự có mặt của cuội vôi, có thể khẳng định trầm tích thành tạo trong môi trường biển trong giai đoạn biển tiến xảy ra vào cuối Pleistocen sớm tương ứng với gian băng Gunz-Mindel.
4.3.2.5. Giai đoạn Pleistocen giữa, phần sớm - Q12a
Sự hình thành các trầm tích hạt thô bắt gặp trong các lỗ khoan trên các đồng bằng ven biển và đới bãi triều (LK2-KH- Khánh Hòa) (hình 3.9), cùng với sự xuất hiện các đào khoét lòng sông ở thềm trong bắt gặp trong các băng địa chấn nông phân giải cao (hình 4.10) trên các trầm tích biển (mQ11) thuộc miền hệ thống TST/HST cho thấy mực nước biển lại hạ xuống vào đầu giai đoạn Pleistocen giữa, phần sớm. Mực nước biển hạ thấp lần này tương ứng với băng hà Mindel. Trên đa số các mặt cắt địa chấn nông đều đễ dàng xác định các trầm tích tướng châu thổ ngập nước với đặc trưng phản xạ đơn nghiêng, biên độ phản xạ yếu, đứt đoạn phân bố ở vị trí tương ứng với mép thềm hiện tại. Điều này có thể khẳng định rằng, đường bờ biển thoái vào giai đoạn này cũng đã ở đâu đó gần trùng với mép thềm lục địa hiện tại.
Vào cuối giai đoạn này, mực nước biển lại dâng cao trở lại tương ứng với gian băng Mindel - Riss xảy ra vào khoảng từ 402.000 - 191.000 năm cách ngày nay hình thành trầm tích tướng biển, sông biển phân bố phổ biến trên vùng thềm lục địa và đồng bằng ven biển hiện tại. Các tướng trầm tích này không lộ ra trên mặt mà chỉ gặp trong các lỗ khoan bãi triều và đồng bằng ven biển (LK1-TH).
4.3.2.6. Giai đoạn Pleistocen giữa, phần muộn - Q12b
Giai đoạn này cũng bắt đầu bằng một thời kỳ mực nước biển hạ thấp tương ứng với băng hà Riss. Trên đồng bằng ven biển xuất hiện các tầng cuội sạn tướng sông, sông lũ (hình 3.31, 4.12, 4.13). Trong vùng biển nông thềm trong cũng phát hiện các đào khoét lòng sông cổ quy mô lớn. Trên đới bãi triều, bề mặt bào mòn có khi là lớp vỏ phong hóa đá gốc (hình 4.13), có khi là tầng trầm tích loang lổ tướng biển nông Q12a (hình 2.12). Phủ trên đó là trầm tích hạt thô tướng sông, sông lũ hình thành trong giai đoạn hạ thấp mực nước biển. Ở khu vực thềm ngoài đặc trưng cho giai đoạn hạ thấp mực nước biển này là các tướng trầm tích sông biển với trường sóng phản xạ kiểu xích ma tăng trưởng hoặc đơn nghiêng (hình 4.14 - 4.18).
Cuối giai đoạn là thời kỳ dâng cao mực nước biển ứng với gian băng Riss - Wurm1 hình thành các tướng sông biển, sông thuộc miền hệ thống TST/HST với kích thước hạt giảm dần rõ rệt (hình 4.13), tuy nhiên phần trên kích thước hạt tăng đột ngột do sự có mặt của kết vón laterit hình thành trong quá trình phong hóa triệt để xảy ra sau đó khi mực nước biển lại hạ xuống tương ứng với băng hà Wurm1.
4.3.2.7. Giai đoạn Pleistocen muộn, phần sớm - Q13a
Vào đầu Q13a trên các đồng bằng ven biển vùng nghiên cứu phát triển các tướng sạn cát aluvi thuộc miền hệ thống FSST/LST phủ trên trầm tích sét loang lổ Q12b (hình 4.11). Sự chuyển tướng trầm tích đột ngột và phong hoá loang lổ của tầng trầm tích biển Q12b là chứng cớ của một giai đoạn hạ thấp mực nước biển, gián đoạn trầm tích, khí hậu có chế độ ấm khô - ẩm xen kẽ nhau, nước ngầm lên xuống gây nên phong hoá thấm đọng. Giai đoạn biển lùi này ứng với băng hà Wurm1. Thời kỳ biển lùi cũng hình thành các trầm tích tướng sông lấp đầy các đào khoét ở đới thềm trong (hình 3.13, 3.36) và tướng châu thổ ngập nước ở khu vực thềm ngoài với kiểu trường sóng phản xạ xích ma tăng trưởng rất rõ nét bắt gặp trên các băng địa chấn nông phân giải cao trong vùng nghiên cứu (hình 3.4, 3.5, 4.9, 4.10).
Vào cuối Q13a là giai đoạn dâng cao mực nước hình thành tầng trầm tích tướng sông biển, biển gặp hầu hết trong các lỗ khoan bãi triều và đồng bằng ven biển và các thềm biển với độ cao 16 -25m. Trên đới biển nông ven bờ (0-50m nước)
tầng trầm tích biển tiến lộ ra ngay sát bề mặt đáy biển (hình 4.19, 4.20) do bị bào mòn trong quá trình biển thoái sau đó (bề mặt bào mòn biển thấp) và biển tiếp tiếp theo (bề mặt bào mòn biển tiến), tại đây hai bề mặt bào mòn này trùng nhau về vị trí không gian nhưng cách xa nhau về thời gian.
4.3.2.8. Giai đoạn Pleistocen muộn, phần muộn - Holocen (Q13b - Q2)
Trên vùng thềm lục địa nghiên cứu, mực nước biển bắt đầu hạ thấp vào khoảng từ 39.000 năm cách ngày nay. Bằng chứng là tại LK.54 (Tuy Hòa), độ sâu 25 - 38,7m gặp trầm tích sét xám xanh, xám đen pha ít ổ cát mịn chứa nhiều loại vỏ sò, ốc nguyên vẹn và rễ thực vật đầm lầy ven biển cho tuổi C14 là 39.000 năm cách ngày nay [23]. Vào khoảng 18.000 - 20.000 năm cách ngày nay, mực nước biển đã ở độ sâu 100 - 120m nước (hình 4.20). Thời kỳ hạ thấp mực nước biển này tương ứng với băng hà Wurm2.
Hình 4.19. Bản đồ tướng đá - cổ địa lý giai đoạn mực nước biển hạ thấp cực đại trong Pleistocen muộn,
Hình 4.20. Bản đồ tướng đá giai đoạn hiện
đại (Holocen muộn)
Vào thời kỳ này, trên lục địa và biển nông ven bờ hiện tại quá trình phong hoá diễn ra rộng khắp tạo nên tầng trầm tích loang lổ. Khí hậu khô nóng xen kẽ với nóng ẩm tạo điều kiện cho nước ngầm hoạt động theo cơ chế thấm đọng. Mùa mưa Fe2+ được mang đến, mùa khô Fe2+ bị oxi hoá thành Fe3+ màu vàng, nâu đỏ. Kết quả là cát trắng bị nhuộm thành cát vàng và cát thành tạo giai đoạn trước tiếp tục bị “nhuộm” để biến thành nâu đỏ, thậm chí “kết vón cát” như kết vón laterit điển hình cát đỏ Phan Ranh - Phan Thiết. Trên đới thềm trong, các đào khoét lòng sông đánh dấu giai đoạn hạ thấp mực nước biển này rất phổ biến, bắt gặp trong hầu hết các mặt cắt địa chấn nông phân giải cao (hình 3.36, 3.44-3.46).
Thời kỳ biển tiến ngay sau đó diễn ra vào khoảng 18.000 - 20.000 năm cách ngày nay, thường gọi là biển tiến Flandrian đã tạo nên ít nhất ba đới đường bờ cổ ở
các giai đoạn ngưng nghỉ tương đối. Các sóng cát hình thành trong 3 vị trí nêu trên dễ dàng nhận diện trong các băng địa chấn nông phân giải cao và băng đo sâu hồi âm (hình 3.25, 3.26).
Tầng sét xám xanh, tướng biển vũng vịnh khá dày chứa tảo vôi phổ biến trên khắp các đồng bằng ven biển đánh dấu sự dâng lên đến cực đại của mực nước biển trong holocen trung. Các đê cát ven bờ, doi cát nối đảo cũng được hình thành trong giai đoạn biển tiến Flandrian sau đó bị gió tái tạo lại đều cho tuổi cổ nhất là 5.910 năm (bảng 3.3). Tại Sông Cầu và Tuy An, trong trầm tích biển nông (mQ21-2) gặp trong các lỗ khoan tay và hố đào cho tuổi tuyệt đối từ 4180 - 7220 năm (bảng 4.3) [18] cho thấy vào 7220 năm cách ngày này biển đã tiến qua đường bờ hiện tại và chưa lùi trở lại vị trí này ít nhất là và khoảng 4180 năm cách ngày nay.
Bảng 4.3. Kết quả phân tích mẫu C14 vỏ sò ốc và san hô khu vực Sông Cầu, Phú Yên.
STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) Vật liệu Tuổi C14
1 QN. Hố 2 0,5 San hô 4180 ± 200
2 QN. Hố 3 0,5 Vỏ sò, ốc 4840 ± 150
3 KT.31 5,7 - 8,6 Vỏ sò, ốc 7200 ± 180
4 KT.36 18,0 - 20,7 Vỏ sò, ốc 7220 ± 180
Sau khi đạt đến độ cao cực đại (khoảng 5m vào khoảng 5.000 năm cách ngày nay) mực nước biển lại bắt đầu hạ thấp đến độ sâu khoảng 1-2 m [30] (khoảng 1.000 - 500 năm) hình thành các bãi triều cuội, sạn, cát hỗn hợp vụn sinh vật và lục nguyên, sau đó mực nước biển lại dâng trở lại đến mực biển hiện tại. Đây là khoảng thời gian hình thành các trầm tích thuộc miền hệ thống biển cao khi mực nước biển đang có xu hướng hạ thấp.
Nhận xét:
Trầm tích Pliocen - Đệ tứ vùng biển nông ven bờ Bình Định - Khánh Hòa trải qua 8 giai đoạn phát triển tương ứng với 8 chu kỳ dao động mực nước biển do ảnh hưởng của 8 giai đoạn băng hà - gian băng trên thế giới:
2) Giai đoạn Pliocen giữa (N22) ứng với băng hà C và gian băng C-Donau 3) Giai đoạn Pliocen muộn (N23) ứng với băng hà Donau và gian băng Donau-Gunz;
4) Giai đoạn Pleistocen sớm (Q11) ứng với băng hà Gunz và gian băng Gunz- Mindel;
5) Giai đoạn Pleistocen giữa, phần sớm (Q12a) ứng với băng hà Mindel và gian băng Mindel-Riss;
6) Giai đoạn Pleistocen giữa, phần muộn (Q12b) ứng với băng hà Riss và gian băng Riss-Wurm1;
7) Giai đoạn Pleistocen muộn, phần sớm (Q13a) ứng với băng hà Wurm1 và gian băng Wurm1-Wurm2;
8) Giai đoạn Pleistocen muộn, phần muộn - Holocen (Q13b-Q2) ứng với băng hà Wurm2 - biển tiến Flandrian.
Mỗi chu kỳ dao động mực nước biển bắt đầu từ mực nước biển cao nhất (cực đại) đến mực biển cực đại lần tiếp theo. Mỗi chu kỳ đầy đủ (full cycle) hình thành 4 miền hệ thống trầm tích: miền hệ thống biển hạ (FSST), miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST), miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST) và miền hệ thống trầm tích biển cao (HST). Trong thềm lục địa vùng nghiên cứu, bắt đầu mỗi chu kỳ là tướng aluvi thuộc miền hệ thống biển hạ/biển thấp (aFSST/LST) kích thước hạt thô, đa khoáng. Tiếp đến là trầm tích hạt mịn hơn, từ đa khoáng đến ít khoáng của tướng châu thổ thuộc miền hệ thống biển thấp/biển hạ (amFSST/LST), sau đó là tướng châu thổ thuộc miền hệ thống biển tiến, biển cao (amTST/HST) và cuối cùng là trầm tích cát chọn lọc tốt, đơn khoáng và trầm tích hạt mịn tướng biển thuộc miền hệ thống biển tiến/biển cao (mTST/HST). Như vậy, theo quy luật chung, trong mỗi chu kỳ, trầm tích có kích thước hạt mịn dần từ dưới lên (hình 4.21).
Cùng với sự dao động mực nước biển, hoạt động nâng - hạ kiến tạo cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các miền hệ thống trầm tích. Ở thềm trong và đới ven bờ, chuyển động nâng tương đối khiến bề dày trầm tích trở nên rất mỏng (hình 4.22).
Hình 4.21. Cột địa tầng tổng hợp lỗ khoan LK3-NT thấy rõ quy luật trầm tích mịn dần từ dưới lên trên trong mỗi chu kỳ và từ chu kỳ 5 đến chu kỳ 8.
Hình 4.22. Tăng trưởng thềm lục địa nhờ chuyển động nâng tương đối ở ven bờ, sụt lún ở mép thềm và cung cấp trầm tích từ lục địa qua các giai đoạn biển thoái.
Như vậy, có thể kết luận rằng trầm tích Pliocen - Đệ tứ thềm lục địa từ Quảng Nam đến Bình Thuận trải qua 8 giai đoạn tiến hóa liên quan chặt chẽ với dao động mực nước biển và hoạt động kiến tạo.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu địa tầng trên cơ sở địa tầng phân tập là một môn khoa học còn nhiều mới mẻ tuy nhiên đã góp phần rất thiết thực trong việc phân chia, đối sánh địa tầng. Dựa trên mối quan hệ nhân quả giữa trầm tích, sự dao động mực nước biển, chuyển động nâng - hạ kiến tạo, phương pháp địa tầng phân tập đã phác họa lại