Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. BIẾN ĐỘNG TRẦM TÍCH HOLOCEN MUỘN
3.1.2. Biến động trầm tích đới bờ trong Holocen muộn
Vật liệu trầm tích đƣợc tạo ra do phá hủy kiến tạo và các q trình phong hóa, sau đó đƣợc vận chuyển, phân dị và lắng đọng trong các bồn trũng và khu vực ngập nƣớc. Mỗi loại trầm tích đều có mơi trƣờng thành tạo riêng, vì vậy nghiên cứu biến động trầm tích cần nghiên cứu đặc điểm trầm tích và mơi trƣờng thành tạo, cũng chính là nghiên cứu tƣớng trầm tích.
3.1.2.1. Khái niệm, phân loại tướng trầm tích
1. Khái niệm
Tƣớng trầm tích là một đơn vị địa chất bao gồm một hay nhiều kiểu trầm tích đƣợc thành tạo trong một mơi trƣờng nhất định. Trong mỗi kiểu trầm tích có thành phần chính là thạch học ngồi ra có các thành phần sinh vật.
- Kiểu trầm tích: là tên gọi thạch học dựa theo biểu đồ phân loại của Cục Địa chất Hoàng Gia Anh bao gồm 2 biểu đồ tam giác: biểu đồ tam giác 15 trƣờng khi có thành sạn và biểu đồ tam giác 10 trƣờng khi khơng có thành phần sạn.
- Mơi trường trầm tích: là mơi trƣờng xẩy ra quá trình vận chuyển và lắng
đọng các kiểu trầm tích. Ví dụ mơi trƣờng sƣờn tích có dịng chảy tạm thời, mơi trƣờng lũ tích, mơi trƣờng lịng sơng, mơi trƣờng bãi bồi, môi trƣờng hồ-đầm lầy, môi trƣờng châu thổ, môi trƣờng vũng vịnh, môi trƣờng biển…
- Tên gọi tướng trầm tích: Tƣớng trầm tích đƣợc gọi theo kiểu trầm tích và
mơi trƣờng trầm tích. Ví dụ: Tƣớng cát lịng sơng, tƣớng bột sét bãi bồi, tƣớng sét vũng vịnh, tƣớng bùn foraminifera biển nông…
2. Phân loại tướng
Phân loại các nhóm tƣớng trầm tích là dựa vào mơi trƣờng:
Nhóm tƣớng lục địa bao gồm: - Sƣờn tích (deluvi)
- Lũ tích (proluvi) - Aluvi (trầm tích sơng)
Nhóm tƣớng chuyển tiếp bao gồm: - Châu thổ
- Vũng vịnh
Nhóm tƣớng biển bao gồm: - Ven biển
- Biển nông ven bờ - Biển nông xa bờ - Biển sâu
3.1.2.2. Đặc điểm tướng khu vực nghiên cứu
Dựa vào đặc điểm trầm tích và các kết quả phân tích vi cổ sinh và mơi trƣờng lắng đọng trầm tích, khu vực nghiên cứu gồm hai nhóm tƣớng: nhóm tƣớng phân bố trên đất liền và nhóm tƣớng phân bố dƣới phần ngập nƣớc, trong đó có tất cả 16 tƣớng nhƣ sau:
Các tướng trầm tích có tuổi Holocen muộn phân bố trên đất liền (Q23a)
1. Tướng cát cồn chắn cửa sông cổ (giồng cát) (amSQ23a)
bằng Nam Bộ gọi các cồn cát chắn cửa sông cổ này là giồng cát. Thành phần cấp hạt chủ yếu là cát (chiếm tới 60-80%), còn lại là bột sét và vụn vỏ sò, tạo nên màu vàng nâu đặc trƣng cho mơi trƣờng oxi hóa. Các cồn cát để lại dấu ấn các thế hệ đƣờng bờ cổ trong quá trình bồi tụ tăng trƣởng chuyển từ nhóm tƣớng tiền châu thổ cổ sang nhóm tƣớng đồng bằng châu thổ hiện đại. Cát của cồn chắn cửa sơng ln ln có độ chọn lọc tốt (So ≤ 1.5) và mài trịn từ trung bình đến tốt (Ro >0.5).
2. Tướng bùn đồng bằng châu thổ (amf/MQ23a)
Tƣớng bùn đồng bằng châu thổ phân bố rộng rãi chiếm diện tích chủ yếu phần đất liền của khu vực nghiên cứu. Xen kẽ giữa các tƣớng bùn đồng bằng châu thổ là tƣớng cồn cát và bùn đầm lầy cổ. Tƣớng bùn đồng bằng châu thổ bao gồm chủ yếu là bột sét (50-70%) còn lại là cát hạt nhỏ có màu xám nâu đến xám đen đƣợc thành tạo chủ yếu do lắng đọng phù sa vùng đồng bằng cửa sơng trong thời kì ngập lụt của mùa nƣớc dâng sơng biển. Trầm tích có độ chọn lọc kém (So > 3.0), chứa một hàm lƣợng đáng kể di tích cành cây và lá cây, đơi khi có vụn vỏ động vật nƣớc lợ. Giá trị pH của trầm tích sét thay đổi từ 6.9-7.5, Eh từ -20mv đến + 150mv, kt =0.7-1.4 đã thể hiện môi trƣờng nƣớc lợ chuyển tiếp giữa sông và biển.
3. Tướng bùn đầm lầy ven biển cổ (amb/MQ23a)
Tƣớng bùn đầm lầy ven biển cổ đa phần đã bị lấp bởi tƣớng bùn đồng bằng châu thổ, trên bản đồ chỉ có thể nhìn thấy một số những dải hẹp cịn sót lại, xen kẽ với tƣớng bùn đồng bằng châu thổ cổ và tƣớng cồn chắn cửa sơng cổ tạo nên địa hình trũng thấp chạy song song với đƣờng bờ biển cổ. Trầm tích có màu đen và xám đen chủ yếu là bột sét (50-80%) còn lại là cấp hạt cát và tàn tích vật chất hữu cơ đang phân hủy. Đôi nơi gặp các vỉa than bùn dạng đẳng thƣớc nằm ở độ sâu từ 0.5- 2m. Giá trị độ pH và Eh trong trầm tích bùn thay đổi theo màu sắc và thành phần độ hạt. Những nơi có thành phần trầm tích bùn màu đen thì Eh ln ln nhỏ hơn 0 và pH cũng khá thấp dao động trong khoảng 4-7.5. Điều đó đƣợc lí giải bởi mơi trƣờng đầm lầy hóa có chế độ khử thống trị do phân hủy vật chất hữu cơ trong điều kiện
hiện nhiều khoáng vật pyrite (FeS2) tại sinh. Khi một phần sunfua bị sunfat hóa mơi trƣờng có phản ứng axit làm pH giảm từ >7.5 (đặc trƣng môi trƣờng chuyển tiếp) xuống < 5 (đặc trƣng môi trƣờng đầm lầy).
4. Tướng cát bùn lịng sơng cổ tàn dư (amc/mSQ23a)
Trên bản đồ tƣớng cát bùn lịng sơng cổ tàn dƣ tạo thành các thể trầm tích kéo dài có địa hình hơi trũng, song song với hƣớng dịng chảy của sơng hiện đại. Trầm tích có màu xám nâu, xám đen chủ yếu là cát chiếm từ 50-70% còn lại là bột sét và chứa một lƣợng nhỏ di tích thực vật bảo tồn kém. Độ chọn lọc rất kém (So >3.5) của trầm tích cát bùn và đƣờng cong phân bố độ hạt ln ln có trên 2 đỉnh cực đại đã minh chứng cho môi trƣờng thủy động lực phức tạp trong q trình sơng dịch chuyển ngang và thối hóa.
Các tướng trầm tích có tuổi Holocen muộn phần muộn phân bố dưới phần
ngập nước (Q23b
)
5. Tướng cát bùn lịng cửa sơng hiện đại (amc/mSQ23b)
Tƣớng cát bùn lịng cửa sơng hiện đại phân bố ở các khu vực cửa sơng Định An. Tƣớng trầm tích này có thành phần chủ yếu là cát bùn tuy nhiên do chế độ thủy động lực liên tục thay đổi nên thành phần các cấp hạt có sự thay đổi tƣơng đối theo thời gian và theo các vị trí khác nhau trên lịng sơng. Hàm lƣợng cấp hạt cát chiếm từ 50-75%, còn lại là bột sét, vụn vỏ động vật thân mềm đƣợc mang đến từ ngoài biển trong pha triều cƣờng trong ngày. Độ chọn lọc kém (So> 2.8), giá trị pH của trầm tích đáy dao động từ 7, Kt từ 0.9 khi triều kiệt pH= 7.8 đến Kt= 1.5 khi triều cƣờng và Eh ln ln dƣơng chứng tỏ mơi trƣờng trầm tích vùng cửa sơng liên tục bị biến động.
6. Tướng cát cồn cửa sơng hiện đại (amc/SQ23b)
Tƣớng trầm tích này phân bố ở tất cả các cửa sông của khu vực nghiên cứu có dạng kéo dài song song với lịng sơng hiện đại. Các cồn cát giữa sơng có độ chọn lọc từ trung bình đến tốt đƣợc thành tạo chủ yếu do động lực dịng chảy của sơng
thuộc vào lƣu lƣợng dòng chảy và nguồn phù sa cung cấp. Sự biến động của cồn cát cửa sơng là đồng thời với sự dịch chuyển lịng sông từ Tây Nam lên Đông Bắc.
7. Tướng bùn đầm lầy ven sông hiện đại (amf/MQ23b)
Tƣớng các đầm lầy ven sông ở ven bờ sông Cổ Chiên. Các cảnh quan của đầm lầy vùng nƣớc lợ đặc trƣng là rừng dừa nƣớc, rừng mắm và bần, rừng tràm xen các loại cây bụi và cây cỏ đầm lầy. Trầm tích bùn thƣờng có màu đen độ chọn lọc kém chứa nhiều mùn bã hữu cơ và vật liệu thực vật đang phân hủy. Trong khu vực phân bố tƣớng bùn đầm lầy ven sơng có nhiều thấu kính than bùn đang phân hủy dở dang có nguồn gốc lịng sơng cổ.
Nhóm các tướng tiền châu thổ ven bờ bao gồm các tướng: 8. Tƣớng cát cồn chắn cửa sông hiện đại (am/SQ23b
); 9. Tƣớng bùn cát lạch triều (amc/mSQ23b); 10. Tƣớng cát bãi triều có sóng mạnh (amt/SQ23b); 11. Tƣớng bùn bãi triều lầy hiện đại (amb/MQ23b
); 12. Tƣớng bùn lagun cửa sông (aml/ MQ23b)
Tƣớng cát cồn chắn cửa sông hiện đại nằm song song với đƣờng bờ hiện đại phân bố ở hai phía cửa sơng. Đây là kiểu tƣớng điển hình và phổ biến của châu thổ bồi tụ mạnh. Các thể cát có độ chọn lọc tốt (So <1.8), độ mài trịn từ trung bình đến tốt (Ro >0.4) đã chứng minh cho mơi trƣờng thủy động lực có sóng mạnh và lặp lại lâu dài. Ven biển hiện đại trƣớc cửa sông Định An phân bố các tƣớng bùn bãi triều và tƣớng cát bãi triều xen kẽ nhau tùy thuộc vào chế độ thủy động lực ven bờ. Các đoạn bờ biển hở có sóng hoạt động mạnh tạo nên các tƣớng cát bãi triều bao gồm trên 80% cấp hạt cát, phần còn lại là bột sét và vật liệu vụn vỏ sò bảo tồn kém và tàn tích thực vật. Tƣớng cát bãi triều có độ chọn lọc từ trung bình đến tốt (So < 1.8) phụ thuộc vào hàm lƣợng bột sét chứa trong trầm tích. Những bãi triều cát có chiều rộng (30-100m) thƣờng hẹp hơn bãi triều lầy (100-2000m). Giữa chúng cũng khác nhau về độ cao và độ dốc, bãi triều cát có địa hình cao và dốc và thƣờng đƣợc phát triển gắn liền với các tƣớng cồn chắn cửa sơng. Cịn tƣớng bùn bãi triều ven biển hiện đại lại gắn liền với các đồng bằng thấp của cửa biển hoặc các lạch triều ở phía
Nhóm các tướng phân bố ở phần ngập nước: Bao gồm 4 tƣớng: 13. Tƣớng
cát bùn tiền châu thổ hiện đại (ma/mSQ23b); 14. Tƣớng bùn cát tiền châu thổ hiện đại (ma/sMQ23b
); 15. Tƣớng bùn sƣờn châu thổ hiện đại (ma/MQ2); 16. Tƣớng cát bùn biển nông ven bờ (m/mSQ23b).
Sự phân bố các tƣớng theo thứ tự hƣớng từ bờ ra khơi: tƣớng cát bùn → tƣớng bùn cát tiền châu thổ → tƣớng bùn sƣờn châu thổ với độ hạt giảm dần theo độ sâu và tuân theo quy luật phân dị cơ học. Từ đất liền ra biển có sự phân đới theo hình rẽ quạt. Theo hƣớng đó thành phần độ hạt và thành phần khoáng vật cũng biến thiên phụ thuộc vào các yếu tố: nguồn cung cấp vật liệu, thành phần vật chất, q trình vận chuyển và lắng đọng trầm tích trong mối quan hệ với các yếu tố thủy động lực trực tiếp nhƣ sóng và dịng ngang do sóng, dịng chảy của sông từ lục địa ra biển, dòng chảy ven bờ, triều và dòng chảy do thủy triều tạo ra. Kết quả các tƣớng trầm tích đƣợc phân biệt khơng chỉ dựa vào kiểu trầm tích nhận ra bằng mắt thƣờng mà bằng các tham số trầm tích định lƣợng (Md, So, Ro, pH, Eh, Kt, Chc, Fe, khống vật sét, glauconit, cacbonat, thành phần hóa học của trầm tích…).
Khi độ sâu tăng, hàm lƣợng bột sét tăng lên từ 20-30% (tƣớng cát bùn) đến 30-40% (tƣớng bùn cát tiền châu thổ) và cuối cùng đạt tới 50-70% (tƣớng bùn sƣờn châu thổ). Theo chiều hƣớng đó độ chọn lọc có xu thế giảm đi, trị số So tăng dần từ 2.5 (tƣớng cát bùn tiền châu thổ) đến 3.5 (tƣớng bùn sƣờn châu thổ).
Tướng trầm tích cát bùn. Đây là đới trầm tích hỗn hợp do tái vận chuyển và
lắng đọng của dòng đáy từ giai đoạn Holocen muộn đến nay. Phần cũ là trầm tích cát pha sạn tuổi Holocen sớm-giữa đƣợc lắng đọng trong pha biển tiến Flandrian, cịn phần mới là trầm tích bùn sƣờn châu thổ đƣợc lắng đọng trong pha biển thoái Holocen muộn đến nay. Do thành phần độ hạt phức tạp đặc biệt là xuất hiện một hàm lƣợng đáng kể sạn cát laterit nên tƣớng trầm tích này có độ chọn lọc kém nhất (So ≥ 3.5) so với các tƣớng trầm tích khác của châu thổ ngập nƣớc.
Hình 3.3. Sơ đồ mặt cắt ngang khu vực nghiên cứu
3.1.2.2. Luận giải biến động mơi trường trầm tích qua phân tích cộng sinh tướng.
Theo thời gian sự chuyển tƣớng (từ đơn vị tƣớng này sang đơn vị tƣớng khác) theo không gian sẽ xảy ra liên tục từ lục địa ra biển khi biển thoái và vào lục địa khi biển tiến. Dựa vào sự phân bố liền kề của hai hay nhiều tƣớng theo chiều ngang và chiều thẳng đứng trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nƣớc biển và chuyển động kiến tạo (gọi là cộng sinh tƣớng), có thể khơi phục đƣợc lịch sử phát triển trầm tích và địa hình qua mỗi thời kỳ.
Khu vực nghiên cứu có sự cộng sinh tƣớng từ lục địa ra biển. Theo không gian (chiều ngang) (hình 3.4) sự phân bố các tƣớng trầm tích tuân theo quy luật cộng sinh tƣớng và có mối quan hệ chặt chẽ với hƣớng vận chuyển vật liệu, hƣớng dịch chuyển đƣờng bờ. Trong giai đoạn Holocen muộn, quá trình biển thối, mơi trƣờng châu thổ Trà Vinh bồi tụ ra phía biển, cộng sinh tƣớng đƣợc thể hiện qua sự chuyển tƣớng từ đất liền ra biển: nhóm tƣớng bột sét đồng bằng châu thổ → nhóm tƣớng cát, bùn cát tiền châu thổ → nhóm tƣớng bùn sƣờn châu thổ. Hình 3.5 đã thể hiện rất rõ tƣớng sƣờn châu thổ từ 3000 năm đến nay liên tiếp lùi dần ra phía ngồi biển nơng.
Phần đất liền phía trong từ 50km ra đến bờ biển ln có sự thay đổi tƣớng luân phiên giữa tƣớng cồn cát chắn cửa sông, tƣớng bùn đồng bằng châu thổ và tƣớng bùn đầm lầy ven biển cổ. Các thế hệ cồn cát chắn cửa sơng chính là dấu ấn các thế hệ đƣờng bờ trong quá trình châu thổ bồi tụ. Mỗi cồn cát nhơ cao khỏi mực nƣớc biển, q trình bồi tụ xảy ra, dần dần các cồn cát này đƣợc ghép vào khu vực đất liền, nhóm tƣớng tiền châu thổ chuyển sang nhóm tƣớng đồng bằng châu thổ hiện đại.
Trong mặt cắt trầm tích khu vực nghiên cứu (theo chiều dọc) (hình 3.5) có thể nhận thấy rất rõ biến động trầm tích có quan hệ chặt chẽ với mực nƣớc biển dâng. Từ 5000 năm đến nay biển thối, từ dƣới lên mặt cắt trầm tích thay đổi từ tƣớng sét sƣờn châu thổ (tuổi từ 5000 – 3000 năm cách ngày nay) lên tƣớng bùn pha cát tiền châu thổ và trên cùng là tƣớng tƣớng bùn đồng bằng châu thổ đan xen với tƣớng cát cồn chắn cửa sông. Từ 1000 năm trở lại đây mực nƣớc biển dâng, thời kỳ này do lƣợng trầm tích từ sơng mang ra vẫn áp đảo nên châu thổ vẫn bồi tụ là chủ yếu, tuy nhiên tốc độ bồi tụ chậm hơn và xuất hiện một số nơi bị xói lở bờ biển.
Hình 3.4. Sơ đồ mặt cắt dọc khu vực nghiên cứu trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển