Nhƣ vậy, chúng ta thấy rằng thành phần độ hạt của đất đá quyết định tính chứa nƣớc của chúng. Thành phần cát hạt trung đến thơ có khả năng chứa nƣớc tốt nhất, hay nói cách khác, các trầm tích cát vùng ven biển là mơi trƣờng thuận lợi hình thành nên tầng chứa nƣớc có triển vọng khai thác.
Ngồi các trầm tích Đệ tứ, trong vùng cịn có các thành tạo điển hình khác nhƣ Neogen - hệ tầng Đồng Hới, trầm tích Devon - hệ tầng Đơng Thọ, Triat - hệ tầng Đồng Trầu, hệ tầng Mục Bài, hệ tầng Bản Giàng, hệ tầng Đại Giang và thành tạo magma xâm nhập Phức hệ Trƣờng Sơn có đặc điểm phân bố và thành phần thạch học nhƣ sau:
Hệ Neogen hệ tầng Đồng Hới (Nđh)
Hệ tầng này phân bố chủ yếu ở khu vực thành phố Đồng Hới và lấp đầy đáy của vùng đồng bằng sông Gianh. Thành phần thạch học có thể chia ra thành hai phần: phần dƣới chủ yếu là trầm tích hạt thô, thành phần gồm cuội tảng kết, sét chứa cuội, sỏi, cát, gắn kết yếu, caolin, cuội, sỏi. Tổng bề dày khoảng 212 m; phần trên là các trầm tích hạt mịn gồm có bột, cát kết, sạn kết, sét kết, cát bột kết, lẫn ít sạn sỏi, cuội, sỏi kết. Tổng chiều dày khoảng 71m.
Hệ tầng Đồng Trầu (T2adt)
Hệ tầng Đồng Trầu có diện tích phân bố khá rộng ở phía bắc của vùng thuộc khu vực Minh Sơn, Quảng Đông của huyện Quảng Trạch, hệ tầng phần lớn bị phủ bởi trầm tích Đệ tứ, chỉ xuất lộ dƣới dạng các khối núi ở Đèo Ngang và núi Thọ. Thành phần gồm cuội kết, cát kết, bột kết xen lớp mỏng đá phiến sét và cát kết dạng quăczit, ryolit porphyr, porphyr thạch anh bị ép. Tổng chiều dày của hệ tầng đạt 1.500 - 1.700m.
Hệ tầng Tân Lâm (D1tl), hệ tầng Rào Chan (D1rc)
Thành phần thạch học chủ yếu là các trầm tích lục nguyên tuổi Devon. Phân bố chủ yếu ở phía tây huyện Lệ Ninh thuộc tờ bản đồ Mỹ Đức và một ít ở phía Bắc tờ bản đồ Kiến Giang. Riêng hệ tầng Rào Chan phân bố thành dải ở phía Đơng Bắc tờ bản đồ Thơn 4 và phía tây tờ Quyết Thắng. Thành phần đất đá chủ yếu là bột kết, cát kết màu xám nâu. Đá cứng chắc phong hoá nứt nẻ ít, khả năng thấm và lƣu thơng nƣớc kém.
Hệ tầng Đông Thọ (D3frdt)
Hệ tầng Đông Thọ phân bố ở khu vực Đông Trạch, Hải Trạch của huyện Bố Trạch, theo hƣớng Tây Đông và cắm ra biển tại điểm Đá Nhảy. Phần giáp biển của hệ tầng này bị phủ bởi các trầm tích Đệ tứ. Thành phần thạch học gồm cát kết thạch anh hạt vừa, sáng màu, phân lớp mỏng, xen kẹp lớp bột kết, đá phiến sét. Qua mặt cắt tại Lý Hịa cho thấy có cát kết hạt nhỏ phân lớp xiên chứa hóa thạch thực vật dạng vảy, hóa thạch cá,...Bề dày chung của hệ tầng đạt 220m.
Hệ tầng Mục Bài (D2gmb)
Phân bố ở khu vực sơng Gianh, lộ ra dƣới dạng khối núi phía nam của huyện Quảng Trạch, thành phần đặc trƣng là trầm tích lục nguyên gồm đá phiến sét, đá phiến sét vơi, bột kết ít khống phân lớp mỏng, xen đá vơi vi hạt, đá vơi sét, ít lớp cát kết thạch anh hoặc ít khống; đơi nơi có đá phiến sét than. Chiều dày 600 - 700m.
Hệ tầng Bản Giàng (D1-2bg)
Hệ tầng có thành phần chủ yếu các trầm tích lục nguyên, đƣợc chuyển tiếp từ hệ tầng Rào Chan, phía trên chuyển tiếp lên hệ tầng Mục Bài đƣợc quan sát ở nhiều nơi ở phía bắc huyện Bố Trạch. Thành phần thạch học gồm cát kết dạng quarzit, cát bột kết ít khống, đá phiến sét, bột kết thạch anh, sét kết, sét bột kết màu xám tro. Bề dày thay đổi từ 800 - 900m.
Hệ tầng Đại Giang (S2 - D1đg)
Phân bố chủ yếu ở phía bắc huyện Lệ Thủy, phía đơng và Tây nam huyện Quảng Ninh. Thành phần chủ yếu là cát bột kết và cát kết đơn khống, có chứa ít thấu kính đá carbonat và phần lót đáy có cuội kết cơ sở phủ bất chỉnh hợp lên trên hệ tầng Long Đại. Chiều dầy 600 - 700m.
Hệ tầng Long Đại (O3 - S1lđ)
Hệ tầng Long Đại đƣợc phân chia 3 phân hệ nhƣ sau:
- Phân hệ tầng dƣới (O3-S1lđ1): phân bố ở Đơng nam huyện Bố Trạch, phía bắc huyện Quảng Ninh và phía TN huyện Lệ Thủy. Thành phần thạch học ƣu thế là cuội kết thạch anh, đá phiến sét than và đá phiến thạch anh sericit chuyển lên trên có các hệ lớp đá cát kết và bột kết hạt trung. Chiều dày 990m.
Sơng Long Đại, ở phía Tây nam huyện Quảng Ninh, phía tây và Đơng nam huyện Lệ Thủy. Thành phần phong phú các lớp đá phiến sericit, đá phiến sét giàu graphit xen kẽ với các đá trầm tích lục nguyên cát kết, cát bột hạt nhỏ, cát kết dạng quarzit, cuội kết đa khoáng. Chiều dày khoảng 975m.
- Phân hệ tầng trên (O3-S1lđ3): Phân bố ở phía đơng khối granit Đồng Hới, phía tây huyện Lệ Thủy. Đặc trƣng bởi sự có mặt các lớp thấu kính đá carbonat - sét quy mô nhỏ. Thành phần thạch học ƣu thế là đá phiến sét, các hệ lớp đá cát bột kết và cát kết hạt trung. Tổng chiều dày khoảng 600 - 700m.
Phức hệ Trường Sơn (aC1ts)
Khối xâm nhập granit phân bố về phía Tây Bắc Đồng Hới, xuyên cắt qua các thành tạo thuộc hệ tầng Long Đại và hệ tầng Đại Giang, chiếm giữ phần nhân của nếp lồi Đồng Hới. Phức hệ này tạo nên các dãy núi lớn có sƣờn rất dốc ở phía Tây Nam, thoải dần về phía Tây và Tây Bắc, và rất thoải ở khu vực phía Đơng và Đơng Bắc. Thành phần thạch học đặc trƣng là granit biotit, granodiorit có cordierit, tonalit biotit, granit hai mica và các đá mạch aplit, prgmatit.
2) Lịch sử phát triển địa chất liên quan đến sự hình thành các tầng chứa nước
Mặc dù không nằm trong khu vực băng hà, nhƣng quá trình hình thành và phát triển của vùng cát ven biển Quảng Bình chịu ảnh hƣởng bởi các hoạt động tân kiến tạo, thay đổi mực nƣớc biển trong các kỳ băng hà, gian băng.
Việc hình thành các tầng chứa nƣớc nói chung liên quan chặt chẽ với quá trình phát triển địa chất. Đối với vùng cát ven biển Quảng Bình, NDĐ có triển vọng khai thác đều nằm trong các thành tạo Đệ tứ và Neogen. Vì vậy, để nghiên cứu đặc điểm NDĐ, chúng tôi chủ yếu phân tích lịch sử phát triển địa chất trong giai đoạn này.
Lịch sử tiến hóa các trầm tích Đệ tứ ở vùng đồng bằng Quảng Bình diễn ra qua nhiều giai đoạn, chúng đƣợc mô tả nhƣ sau [11-13,29-32,46,48,54,75]:
+ Giai đoạn cuối Pleistocen sớm (Q11
)
Hình thái đƣờng bờ biển trong thời kỳ biển tiến Pleistocen sớm đạt cao nhất ở vị trí mà hiện nay có độ cao 60 - 80 m (có thể do hoạt động cục bộ khơng lớn, độ nâng ở miền núi phía tây và lún, hạ ở các trũng rìa núi trong kỷ Đệ tứ) ven vùng núi phía tây Quảng Trạch (từ Đèo Ngang qua chân núi Động
Bạc đến bắc sơng Gianh), 50 - 70 m ven vùng núi phía tây Đồng Hới, 30 - 50m vùng rìa miền núi phía tây Lệ Ninh. Biển tiến thời kỳ này tạo ra ở vùng rìa núi Quảng Bình ba vũng biển: Quảng Trạch, Bố Trạch và Lệ Ninh. Tại đó đê cát thế hệ thứ nhất bắt đầu sinh thành, nhƣng kích thƣớc khơng lớn (thế hệ đê cát này, hiện tại mới phát hiện đƣợc các dấu hiệu là cát hạt nhỏ, màu xám trắng - xám vàng, độ mài trịn và chọn lọc tốt), có thể do chúng bị xâm thực, bào mịn rất nhiều khi nổi trên cạn trong thời kỳ biển thối sau đó hoặc do chúng phân bố lệch về phía biển so với đƣờng bờ hiện đại.
+ Giai đoạn Pleistocen giữa - đầu Pleistocen muộn (Q12-3
)
Biển thoái, đƣờng bờ lùi xa hơn lần trƣớc. Trong thời gian này, thế hệ đê cát thứ nhất bị bào mịn, bóc mịn mạnh. Biển tiến (do gian băng Riss - Wurm 1) trong kỳ đầu Pleistocen muộn và đạt cực đại với đƣờng bờ ở vị trí ven rìa núi phía tây, tạo nên các vũng vịnh gần nhƣ lần biển tiến trƣớc, nhƣng kích thƣớc nhỏ hơn. Đƣờng bờ khi biển tiến cực đại thời gian này đạt tới vị trí hiện tại có độ cao 25 - 40m từ nam đèo Ngang qua chân núi Mũi Ơm đến Phƣơng Vấp, Đơng Ban (Quảng Trạch), 30 - 50m vùng núi tây Bố Trạch đến Đồng Hới, 20 - 30m vùng rìa núi tây Lệ Ninh. Thời kỳ này, đê cát thế hệ thứ hai hình thành, phát triển chồng phủ (có dịch chuyển chút ít về phía tây) lên hệ thống đê cát thứ nhất. Tại vũng Lệ Ninh, thế hệ đê cát thứ hai phủ kín gần hết và san bằng bề mặt lõm khối nâng địa lũy Nhật Lệ - Sen Thủy.
+ Giai đoạn cuối Pleistocen muộn(Q13
)
Sau biển tiến đầu thời kỳ Pleistocen muộn, biển lùi kém hơn so với 2 lần trƣớc. Đến cuối Pleistocen muộn, biển tiến (Wurm 1-Wurm 2) và khi đạt cực đại, đƣờng bờ ở vị trí ven rìa núi phía tây, tạo nên các vũng biển tƣơng tự các vũng biển của hai lần biển tiến trƣớc. Đƣờng bờ biển khi đó có thể đạt tới vị trí có độ cao hiện nay 10 - 20m ở vùng Lệ Thủy; 10 - 25m ở vùng Quảng Trạch và Bố Trạch; 10 - 30m ở Đồng Hới. Biển tiến thời kỳ này tạo nên đê cát thế hệ thứ ba chồng phủ lên thế hệ đê cát trƣớc. Ở Sen Thủy và Hƣơng Thủy (Lệ Thủy), đê cát thế hệ thứ ba tạo nên địa hình có độ cao hiện tại là 10 - 20m.
+ Thời kỳ Holocen sớm - giữa(Q21-2
)
lục địa với tốc độ chậm, hình thành nên tập trầm tích hạt mịn nguồn gốc hỗn hợp sơng biển mà hiện nay vẫn cịn lộ ra nhiều nơi trong vùng nghiên cứu. Chúng thuộc dạng đồng bằng tích tụ thấp với độ cao từ 1 - 3m (vùng Đồng Hới), 6 - 7m (vùng Ba Đồn). Bề dày của chúng thay đổi theo bề mặt địa hình đáy.
+ Thời kỳ Holocen giữa(Q22
)
Biển tiến Flandri (cách đây 6.000 - 4.500 năm), khi đạt cực đại, biển dâng cao hơn hiện nay 4 - 10m, đƣờng bờ biển ở gần rìa tây đồng bằng với độ cao hiện tại 4 - 7m từ Hồ Bình đến Phù Lƣu, Đơng Giƣơng, Pháp Kệ (Quảng Trạch); 4 - 6m từ Lộc Đại đến Diêm Điền (Đồng Hới), dọc chân núi phía tây huyện Lệ Thủy.
+ Giai đoạn cuối Holocen giữa - đầu Holocen muộn (Q22-3
)
Biển lùi mức độ khơng lớn, đƣờng bờ ở vị trí khơng xa về phía biển so với đƣờng bờ hiện tại. Cuối Holocen muộn (2.000 năm trƣớc) biển bắt đầu lấn và đạt mức cao hơn mực nƣớc biển hiện tại 2 - 4m, sau đó biển rút hạ thấp hơn nay một chút; sau một thời gian, biển lại lấn (biển tiến hiện đại) cho đến nay. Thời gian này, tại vùng nghiên cứu hình thành nên những con trạch ven bờ với trắc diện ngang bất đối xứng, sƣờn quay ra biển thoải và rộng, sƣờn hƣớng vào lục địa ngắn và dốc, độ cao thƣờng gặp từ 1 - 2m. Bề mặt địa hình phía bên trong, các đê cát thế hệ trƣớc lộ trên bề mặt do tác động của gió, dịng chảy,...bị bào mịn, biến cải, tái lắng đọng, tơn cao và làm phức tạp hóa địa hình (có bổ sung ít nhiều vật liệu từ biển) tạo thành các đụn cát dạng đê chắn nguồn gốc biển - gió Holocen muộn có độ cao 10 - 30m (một số nơi cao đến 60m).
Giữa các thời kỳ biển tiến là giai đoạn biển thoái. Trong thời gian biển thối, đƣờng bờ chuyển dịch ra xa về phía đơng, các đê cát đƣợc thành tạo trƣớc đó lộ trên cạn và chịu tác động của các yếu tố lục địa (có ảnh hƣởng của biển) chủ yếu gió, dịng chảy, nhiệt độ,... tạo ra các q trình bào mịn - tích tụ bề mặt cát (cát bay, cát nhảy,...). Phần lớn chúng bị xóa nhịa hay phần bề mặt các đê cát bị biến đổi về hình thái, độ cao, đồng thời mở rộng diện tích lấn tiến về phía lục địa. Ngồi ra, ở thành tạo cát (chủ yếu phần bề mặt), vật liệu bị biến đổi về màu (chuyển dần sang màu oxy hóa - màu vàng), độ mài trịn gia tăng, phức tạp hóa bề mặt hạt cát. Trong thời gian này, một phần vật liệu
cát bị cuốn ra biển, sau đó một phần đƣợc đƣa trở lại vùng đê cát và tái lắng đọng tham gia tạo đê cát thế hệ mới, v.v…
Các thành tạo biển - đầm lầy hình thành trong Holocen liên quan đến thời gian giao thời trƣớc các pha biển tiến, biểu hiện rõ sau đợt biển tiến cực đại - Holocen giữa, pha biển lùi cuối đã xảy ra vào Holocen muộn mà sản phẩm của nó là các thành tạo có nguồn gốc sơng, sơng - biển.
Nhƣ vậy, q trình hình thành các lớp trầm tích Đệ tứ gồm Pleistocen và Holocen, đồng nghĩa với việc tạo nên mơi trƣờng tích nƣớc, hay nói cách khác đã hình thành các đơn vị chứa nƣớc có diện phân bố trùng khớp với các trầm tích nêu trên. Trong đó, các trầm tích Holocen với thành phần vật chất chủ yếu là cát (chiếm trên 84%) kích thƣớc hạt từ 0,15 - 0,33mm, có chiều dày trung bình 5 - 13m, điển hình là phần cồn đụn cát ven biển có khả năng chứa nƣớc tốt hơn so với các lớp trầm tích Pleistocen.
2.3.2. Đặc điểm địa mạo
1) Cấu trúc chung của địa hình lãnh thổ
Dải đồng bằng Quảng Bình có chiều ngang chỉ rộng từ 10 - 20km, là khu vực có cấu trúc dạng tuyến theo phƣơng tây bắc - đông nam, trừ dãy núi thấp Hoành Sơn cao 200 - 300m kéo dài theo phƣơng á vĩ tuyến, lấn sát ra tận bờ biển, hình thanh một ranh giới tự nhiên khá điển hình (hình 2.7). Cấu trúc Trƣờng Sơn tạo nên một dãy núi đồ sộ với các sống núi và các sƣờn cũng bị phân cắt phức tạp. Đƣờng phân thủy của nó có dạng lƣợn sóng, sƣờn phía đơng khá dốc có cấu trúc bóc mịn, cấu tạo bởi các đá trầm tích tuổi Paleozoi hạ.
Cấu trúc của hệ đầm phá - đê cát cũng đƣợc phát triển trong mối liên quan với hệ đứt gãy cùng phƣơng, tạo nên móng đá gốc sâu dần về phía đơng. Đồng bằng Đồng Hới là điển hình của kiểu đồng bằng mài mịn - tích tụ, di tích của các bậc thềm biển mài mòn cao 20 - 30m và 10 - 15m cịn thấy rõ ở rìa tây đồng bằng. Từ Quảng Bình tới Vĩnh Linh (Quảng Trị) là sự phổ biến của các đê cát cao 20 - 60m ở phía đơng và bề mặt đầm phá cổ cũng nhƣ hiện tại ở phía tây. Các đụn cát vùng phía nam Đồng Hới có tuổi khá trẻ, hiện đang chịu tác động mạnh bởi gió và tốc độ lấn vào lục địa tƣơng đối nhanh (nếu so với đồng bằng Vĩnh Linh (Quảng Trị), các thềm cát có tuổi tƣơng đối cổ và
đã ổn định. Đó là các thềm đƣợc cấu tạo bởi cát có màu xám vàng, cao từ 15 - 20m đến 40 - 60m, đƣợc thành tạo liên quan với thời kỳ biển tiến Pleistocen.
Đặc điểm hình thái chung của dải đồng bằng ven biển Quảng Bình là hẹp và dốc nghiêng dần từ tây sang đơng, nhiều nơi cịn tồn tại các dải trũng giáp chân sƣờn núi (nguyên là các thế hệ đầm phá cổ), phía đơng của đồng bằng thƣờng đƣợc giới hạn với biển bởi đê cát thiên nhiên cao từ 5 - 8m đến vài chục mét, các cửa sông đều hẹp và thƣờng bị thu lại đáng kể vào mùa khô bởi sự kéo dài của các doi cát biển.
Qua việc nghiên cứu q trình thành tạo các trầm tích Đệ tứ vùng cát ven biển bắc sơng Gianh trên diện tích khoảng 210km2
, một số tài liệu [62,68] đã cho thấy những chứng cứ tồn tại của một đồng bằng châu thổ bị chơn vùi và có sự so sánh với một số nơi có nguồn gốc hình thành tƣơng tự nhƣ đồng bằng Quảng Nam hay sông Hồng. Những dấu hiệu nhận biết gồm các vật liệu là cuội sơng tuổi Đệ tứ phủ trên móng đá gốc và nằm lót đáy đồng bằng, trên