2.1. Đặc điểm và lịch sử phát triển địa chất-địa mạo
2.1.2. Đặc điểm thạch học
Thạch học vùng nghiên cứu là một tiêu chí đánh giá DSĐC, địa mạo nên trong luận văn này tác giả tổng hợp các tài liệu liên quan tới đặc điểm thạch học của vùng này và đƣợc mô tả nhƣ sau:
Màu sắc đặc trưng: Về thạch học, một trong những giá trị duy nhất có của tầng cát đỏ ở Bình Thuận là màu đỏ đặc trƣng đƣợc pha trộn với các màu xám, xám hồng, loang lổ trên các thực thể trầm tích có địa hình độc đáo hình thành từ tác động của các yếu tố ngoại sinh, nhƣ mƣa, gió, thủy triều diễn ra trên phạm vi nghiên cứu (Ảnh 2.12).
Ảnh 2.12. Màu sắc của tầng cát đỏ trên các thực thể trầm tích có địa hình độc đáo ở Mũi Né (trái) và ở Ghềnh Son, Bình Thuận.
(Ảnh: Nguyễn Xuân Khiển và http://diendan.nuocnga.net)
Đặc điểm thành phần vật chất của trầm tích thuộc hệ tầng Phan Thiết:
Thành phần khoáng vật của tầng cát màu đỏ chủ yếu là hạt vụn thạch anh, (trên dƣới 90%). Đáng chú ý là, ngồi thạch anh, cịn có các khống vật sét (hàm lƣợng trung bình 7,54%) và một lƣợng đáng kể sa khoáng titan, zircon, nhƣ ilmenit (1,13%), rutil (0,16%), anatas (0,04%), leucoxen (0,71%), zircon (0,26%). Tùy thuộc vào vị trí nguồn cung cấp vật liệu, trong tầng cát màu đỏ cịn có mặt các hạt cuội andesit với kích thƣớc tới 4-6cm ở độ cao chừng 70m ở Hòn Rơm, Mũi Né; các hạt cuội tectit kích thƣớc 1-4cm ở Hịn Rơm, Chí Cơng; vụn tàn tích vỏ sị ốc và san hơ kích thƣớc thay đổi từ 1 đến 4cm ở Chí Cơng, sân bay Phan Thiết, Hòn Rơm,...[7]. Đặc biệt, thành phần tạo màu đỏ của trầm tích cát
vùng nghiên cứu chính là hematit và gơtit dạng keo, chúng tồn tại dƣới dạng vật liệu bao quanh bề mặt của các hạt thạch anh và trong các trầm tích hạt mịn, hàm lƣợng dao động từ 3 đến 8% [7].
Đặc trưng kiến trúc: Thành phần độ hạt của tầng cát màu đỏ có sự sai khác
rõ rệt giữa các khu vực và màu sắc của tầng cát. Độ hạt trầm tích của tầng cát đỏ chủ yếu nằm trong cỡ hạt 0,1 mm đến 0,5 mm, cỡ hạt này chiếm >70%; cỡ hạt <0,1 mm đến >0,05 chiếm 6 - 8%; cỡ hạt <0,05 mm chiếm khoảng 2 - 9%.
Điều kiện môi trường, cơ chế thành tạo: Theo A.D.Miall (2000), thành phần
hạt vụn trầm tích nói chung thƣờng bị chi phối ở những mức độ khác nhau bởi 5 yếu tố cơ bản:
- Thành phần vật chất của (vùng) nguồn cung cấp vật liệu;
- Đặc điểm khí hậu và địa hình của (vùng) nguồn cung cấp vật liệu;
- Phƣơng thức phân tán, pha trộn thành phần hạt vụn do các quá trình vận chuyển vật liệu;
- Quá trình bào mịn hóa học, cơ học, q trình chọn lựa và đột biến phát sinh từ quá trình vận chuyển và tại nơi lắng đọng trầm tích;
- Sự biến đổi do quá trình thành đá khi vật liệu trầm tích bị vùi lấp.
Nhƣ đã đề cập, tầng cát màu đỏ là một thực thể địa chất Đệ tứ chƣa trải qua quá trình thành đá (diagenesis) hiện hữu ở vùng hạ du ven biển từ Ninh Thuận đến Bà Rịa-Vũng Tàu. Theo các kết quả phân tích thí nghiệm, chúng có thành phần trầm tích khá đặc trƣng: hạt vụn thạch anh với hàm lƣợng cao (hầu hết > 90%), ít felspat, mảnh vụn đá và một lƣợng đáng kể sa khoáng titan (ilmenit-leucoxen, rutil, anatas,..), zircon. Đặc biệt, trong thành tạo cát màu đỏ thực thụ, các hạt vụn thạch anh thƣờng bị bao quanh bởi màng hematit dạng đất màu đỏ tƣơi. Độ chọn lọc và độ mài trịn từ trung bình đến tốt, độ cầu cao.
Tầng cát màu đỏ thuộc hệ tầng Phan Thiết (mQ12-3pt) đã trải qua các quá
trình địa chất lâu dài và đƣợc nhiều nguồn cung cấp vật liệu trầm tích từ các thực thể địa chất có tuổi trƣớc Pleistocen giữa, trong đó chủ yếu là từ các vùng bào mòn gần kề và ở vùng thƣợng du, đƣợc các dịng chảy mặt trên lục địa, sóng biển mang tới và bồi đắp trong mối liên quan với các pha biển tiến ứng với các thời kỳ gian băng toàn cầu xảy ra trong thời kỳ Pleistocen giữa - Pleistocen muộn:
+) Thạch anh bền vững phong hóa từ các thành tạo trầm tích - biến chất, magma thành phần axit bị phong hóa đã đƣợc chọn lọc - mài trịn qua q trình vận chuyển, cũng nhƣ nhờ tác động của sóng, triều, dịng chảy đáy vùng ven biển...;
+) Các khoáng vật nặng (tỷ trọng > 2,85) trong thành phần sa khống ilmenit, rutil, anatas, zircon...có nguồn gốc là các khống vật phụ của các thực thể địa chất cổ, kể cả từ các khối đá gabro-amphibolit của loạt Kan Năc tuổi NeoArkei- Paleoproterozoi có mặt trên địa khối Kon Tum (hàm lƣợng ilmenit trong vỏ phong hóa của chúng thƣờng thay đổi từ 2,4 đến 6 kg/m3, Nguyễn Biểu, 1990, trong [16]). Rõ ràng, so với các thực thể địa chất khác có khả năng cung cấp vật liệu trầm tích cho tầng cát màu đỏ, trong đó có sa khống titan, hàm lƣợng TiO2, cũng nhƣ ilmenit vỏ phong hóa của các thành tạo basalt tuổi Pliocen-Pleistocen sớm là khá cao. Với vị trí là vùng thƣợng du của các thành tạo cát màu đỏ hệ tầng Phan Thiết tuổi Pleistocen giữa - muộn, cũng nhƣ đặc điểm độc đáo về địa hình (phân bố ở các độ cao tuyệt đối rất khác nhau, có nơi, nhƣ ở Konplong tới 1300m, phổ biến ở độ cao 500-900m, độ phân cắt sâu khá mạnh, tới 55m) điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm thuận lợi cho quá trình phong hóa hóa - lý sâu, nhờ có năng lƣợng các dòng nƣớc mặt (lƣợng mƣa trung bình phổ biến từ 1600 đến 2800mm, độ ẩm tƣơng đối 75- 90%, Phạm Ngọc Tồn, 1976) và gió đủ mạnh vận chuyển các sản phẩm phong hóa này, xuống vùng biển, rồi sau đó đƣợc các q trình biển tiến đƣa lên bồi đắp dƣới dạng các đê cát cổ hiện hữu trên phạm vi vùng nghiên cứu.
+) Cuội andesit có mặt trong tầng cát màu đỏ ở mặt cắt Hịn Rơm (phía bắc Mũi Né, Bình Thuận) là một thành phần của hệ tầng Nha Trang tuổi Kreta giữa (nay
andesit của hệ tầng Nha Trang đƣợc tách ra xếp vào khối lƣợng của hệ tầng Đèo Bảo Lộc tuổi Jura muộn-Kreta sớm) phân bố ở lƣu vực sơng Cà Tót (phía tây bắc Phan Thiết) ; v.v...
+) Hematit tạo màu cho cát và trầm tích hạt mịn trộn lẫn là sản phẩm từ q trình phong hóa của các đá phun trào basalt tuổi Pliocen - Pleistocen sớm phân bố rộng rãi ở vùng thƣợng du (Tây Nguyên), cũng nhƣ trên phạm vi nghiên cứu (tại một lỗ khoan ở khu vực Suối Tiên, Mũi Né, Bình Thuận các trầm tích Đệ tứ nằm trên mặt bào mịn của basalt bị phong hóa [7] thuộc hệ tầng Túc Trƣng), đƣợc vận chuyển tới trong q trình lắng đọng trầm tích liên quan tới tầng cát màu đỏ.
Trong điều kiện chế độ khí hậu nhiệt đới theo mùa (khơ nóng-ẩm), thuận lợi cho sự biến đổi limonit (loại gơtit ẩn tinh hoặc lepidocrocit ngậm nƣớc, là những khoáng vật đƣợc thành tạo trong điều kiện oxy hóa/phong hóa các đá giàu khống vật chứa sắt nhƣ basalt), thành hematit (Fe2O3) với màu đỏ đặc trƣng.
Theo kết quả nghiên cứu thành phần hóa học và thành phần khoáng vật (Đặng Xuân Phúc và nnk, 1985, trong [16]), cho thấy đới trên của vỏ phong hóa các đá basalt Tây Nguyên (đới laterit) có hàm lƣợng Fe2O3 và gơtit khá cao, lần lƣợt là 33,30%; 35,65% ở Bảo Lộc và 54,79; 55,69% ở Quảng Sơn,v.v...Trong đới này, nhìn chung đặc điểm về hình thái, quy luật phân bố của gơtit cũng tƣơng tự nhƣ trong đới litoma. Chỉ khác ở chỗ, sau khi gơtit đƣợc hình thành ở những giai đoạn đầu (saprolit và litoma), đến giai đoạn laterit nó có thể bị phá hủy biến đổi thành hematit (Fe2O3) qua trạng thái trung gian Fe(HCO3)2, khơng phải do q trình dehydrat hóa gơtit (q
trình dehydrat hóa gơtit chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ 100oC trong lị kín có HCl, điều kiện này khơng thể có đƣợc trong vỏ phong hóa basalt). Ngồi ra, sự chuyển hóa gơtit thành hematit cịn đƣợc kích hoạt bởi vi sinh vật trong mơi trƣờng giàu CO2 của đới laterit (Nguyễn Ngọc Trƣờng và nnk, 1985, trong [16]).
Kết quả này thể hiện khá rõ vai trị của vỏ phong hóa các thành tạo basalt vùng thƣợng du cung cấp chất tạo màu đặc trƣng cho các thành tạo trầm tích cát màu đỏ hệ tầng Phan Thiết.
+) Do đặc điểm vị trí địa lý và địa hình, các trầm tích cấu thành tầng cát màu đỏ, ngồi q trình vận chuyển từ vỏ phong hóa, đã trải qua tác động lâu dài của sóng biển, thủy triều, dịng chảy đáy trong một chế độ thủy thạch động lực với năng lƣợng khá cao đã đựợc bào tròn và chọn lựa tự nhiên một cách trọn vẹn (hầu hết cát có độ cầu Sf ≥ 0,5), trầm tích sét bột với hàm lƣợng khơng đáng kể, nhiều khoáng vật kém bền vững phong hóa cịn sót lại sau q trình vận chuyển vật liệu đã bị tiêu biến, khiến hàm lƣợng vụn thạch anh bền vững phong hóa có hàm lƣợng vƣợt trội.
Nhƣ vậy, với sự đa dạng về màu sắc và thành phần trầm tích, ngồi các giá trị di sản về địa hình cảnh quan, tầng cát đỏ hệ tầng Phan Thiết cịn có một giá trị di sản về thạch học khá độc đáo, làm phong phú thêm những giá trị di sản vô giá mà tầng cát đỏ mang lại, cần phải đƣợc bảo vệ, bảo tồn theo hƣớng phát triển bền vững, gắn với bảo vệ môi trƣờng sinh thái.