CHƢƠNG II : CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu cổ sinh (bào tử phấn hoa, trùng lỗ) và
và cổ sinh thái.
a. Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu cổ sinh
Phương pháp phân tích hóa thạch trùng lỗ (Foraminifera)
Vì hóa thạch trùng lỗ có kích thƣớc rất nhỏ không thể quan sát đƣợc bằng mắt thƣờng nên việc nghiên cứu chúng phải thực hiện dƣới kính hiển vi có các độ phóng đại khác nhau. Dƣới đây là nội dung cơng việc của một số cơng đoạn chính.
- Thu thập mẫu: Các mẫu phục vụ cho việc phân tích hóa thạch trùng lỗ thuộc ba lỗ khoan 51SH, 97SH, 102SH đƣợc thu thập tại kho chứa mẫu của Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc. Mỗi mẫu tiến hành lấy với trọng lƣợng khoảng 100-200g. Sau đó, cho mẫu vào túi ni – lơng gói chặt, ghi rõ số hiệu và đặc điểm mẫu vào etiket. Cần lƣu ý, để tránh hóa thạch có thể lẫn từ mẫu này sang mẫu khác, sau khi làm việc xong với một mẫu, các dụng cụ chia mẫu cần phải đƣợc làm sạch trƣớc khi dùng để làm việc với các mẫu tiếp theo.
Trƣớc khi lấy mẫu cần quan sát kỹ, mô tả chi tiết đăc điểm thạch học, thành phần vật chất, cấu tạo mẫu (thành phần độ hạt, màu sắc, sự phân bố của vật chất, đặc điểm phân lớp của trầm tích,…). Ở gần ranh giới giữa các lớp cần phải lấy mẫu (cả ở phía trên và phía dƣới) để theo dõi sự thay đổi của hóa thạch. Khoảng cách giữa các mẫu và số lƣợng mẫu đƣợc lấy theo u cầu phân tích. Các mẫu lấy xong đƣợc đóng gói cẩn thận để tránh lẫn và vỡ nát trong quá trình vận chuyển.
- Gia cơng mẫu trong phịng thí nghiệm.
Sau khi vận chuyển về phịng thí nghiệm, các mẫu đƣợc triển khai gia công. Nguyên tắc chung của việc gia công mẫu là làm sạch các vật chất sét bám vào bề mặt các hóa thạch. Tùy thuộc vào đặc điểm cấu tạo đất đá của mẫu mà có cách gia cơng mẫu khác nhau. Quy trình gia cơng mẫu Trùng lỗ bao gồm các bƣớc sau:
+ Sấy khô mẫu (nếu là mẫu sét dẻo quánh) để phá vỡ mối liên kết các hạt sét.
+ Ngâm mẫu với dung dịch H2O2 10% để loại bỏ mùn hữu cơ.
+ Sử dụng rây (<0,01mm) và nƣớc lọc (nƣớc nóng càng tốt) để làm sạch mẫu.
+ Sấy khơ mẫu ở nhiệt độ 60oC.
Quá trình gia cơng mẫu là cơng việc tỷ mỷ, địi hỏi tính cẩn thận, kiên trì và khéo léo. Nó có ý nghĩa quyết định chất lƣợng mẫu đã gia cơng và tính chính xác của các kết quả phân tích, vì nếu trong q trình gia cơng nhiều mẫu cùng đƣợc làm một lúc, ngƣời gia công mẫu không cẩn thận, hóa thạch có thể bị lẫn từ mẫu này sang mẫu khác. Trong trƣờng hợp này các kết quả phân tích mẫu sẽ bị sai lệch và trên thực tế điều này đã xảy ra.
- Xác định hóa thạch.
Xác định hóa thạch trƣớc hết là xác định tên khoa học của hóa thạch. Từ tên khoa học của hóa thạch sẽ xác định đƣợc tuổi của các trầm tích chứa chúng, các trầm tích nằm dƣới và nằm trên chúng, xác định đƣợc môi trƣờng sinh thái, môi trƣờng trầm tích,…Vì thế, đây là khâu đặc biệt quan trọng trong cổ sinh vật học nói chung vì nếu xác định sai tên hóa thạch sẽ dẫn tới xác định sai tuổi trầm tích, phân chia và liên hệ địa tầng không phù hợp với thực tế (nếu đó là hóa thạch chỉ đạo địa tầng), sai mơi trƣờng trầm tích (nếu là hóa thạch chỉ thị mơi trƣờng) và có thể dẫn tới sai nhiều thứ khác nữa. Việc xác định hóa thạch địi hỏi phải rất cẩn trọng, cân nhắc kỹ lƣỡng trƣớc khi đi đến kết luận cuối cùng.
Để xác định đƣợc chính xác tên của hóa thạch phải có các sách tham khảo nhƣ các atlas cổ sinh, sách xác định hóa thạch, các sách nghiên cứu chuyên khảo. Trong phạm vi nghiên cứu hóa thạch Trùng lỗ thời kỳ Kainozoi muộn ở Việt Nam, học viên sử dụng phân loại các dạng hóa thạch theo Lobblich & Tappan (1987), và đƣợc sửa đổi bởi Sen Gupta (1999) dựa trên bản chất của tƣờng vỏ và cách sắp xếp của các buồng phòng cũng nhƣ kiểu lỗ miệng.
- Q trình xác định hóa thạch: Để xác định hóa thạch, trƣớc hết cần quan sát, nghiên cứu kỹ, chi tiết cấu tạo hình thái, các đặc điểm đặc trƣng của hóa thạch cần xác
28
định. Sau đó đọc kỹ nội dung bản mơ tả lần đầu của tác giả ở cấp phân loại cần nghiên cứu. Tiếp theo, so sánh các đặc điểm của hóa thạch nghiên cứu với đặc điểm của hóa thạch đƣợc mơ tả lần đầu. Nếu giữa chúng có sự giống nhau, trùng hợp hồn tồn hay về cơ bản thì có thể khẳng định kết luận. Nếu giữa chúng có sự sai khác thì có thể xếp vào tính biến dị lồi do mơi trƣờng sinh thái hay điều kiện tự nhiên khu vực hoặc địa phƣơng gây nên, và điều này cũng có thể chấp nhận đƣợc.
- Xử lý số liệu: Tùy thuộc vào mục đích phân tích mẫu mà có hƣớng xử lý cho phù hợp.
Trong nghiên cứu hóa thạch trùng lỗ thƣờng sử dụng phƣơng pháp thống kê. Phƣơng pháp này yêu cầu phải xác định tỷ lệ giữa hai nhóm hợp phần chủ yếu là hóa thạch trùng lỗ vỏ kết dính và vỏ tự tiết hoặc hai thành phần là nhóm sống trơi nổi và sống đáy. Cần tính tất cả các hợp phần trong mẫu cho đến khi đếm đƣợc số lƣợng hóa thạch tối đa có thể để căn cứ vào tổng số nhận đƣợc mà tính hàm lƣợng phần trăm của từng nhóm. Dựa vào tỷ lệ phần trăm giữa các nhóm này có thể thiết lập đƣợc cá khoảng địa tầng cùng với mơi trƣờng trầm tích chứa chúng.
Phương pháp phân tích bào tử phấn hoa
Phân tích bào tử phấn hoa là một trong hai phƣơng pháp chính sử dụng để xây dựng lên luận văn này. Do đặc thù của tỷ trọng, kích thƣớc, hình thái và vỏ kitin của bào tử phấn hoa trong trầm tích nên phƣơng pháp nghiên cứu chúng cũng có những nét riêng.
- Quy trình lấy mẫu: Mẫu bào tử phấn hoa đƣợc lấy từ 3 lỗ khoan 51SH, 97SH và 102SH tại kho lƣu trữ mẫu của Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc. Mẫu phân tích hóa thạch bào tử phấn hoa chủ yếu đƣợc lấy trong trầm tích hạt mịn (cát mịn – bột – sét). Thơng thƣờng trong trầm tích cát thơ hoặc sạn sỏi ít gặp bào tử phấn hoa. Trọng lƣợng mẫu trung bình 150 – 200g. Mật độ lấy mẫu tối thiểu là mỗi tập trầm tích trong mặt cắt lấy một mẫu.
- Quy trình gia cơng mẫu trong phịng thí nghiệm: Khi mẫu bào tử phấn hoa gửi về phịng thí nghiệm sẽ đƣợc xử lý theo các bƣớc sau:
+ Dùng rây để loại bỏ trầm tích hạt thơ.
+ Loại bỏ sét bằng pirophotphat, soda, kết hợp với nƣớc cất.
+ Loại bỏ mùn hữu cơ (nếu có) bằng HCl và HNO3.
+ Làm giàu bào tử phấn hoa bằng dung dịch nặng (có tỷ trọng bằng 2,15 – 2,3). Ly tâm mẫu với tốc độ 3500 – 4000 vòng/phút.
+ Rửa sạch dung dịch nặng bằng nƣớc cất và tách khô mẫu bằng máy ly tâm với tốc độ 1000 vòng/phút.
- Quy trình xác định bào tử phấn hoa: Quy trình xác định bào tử phấn hoa bao gồm hai bƣớc đƣợc tiến hành song song. Đó là xác định thành phần giống loài và số lƣợng của chúng trong các mẫu phân tích.
Mẫu sau khi gia cơng xong đƣợc làm thành các tiêu bản cố định hoặc không cố định để xác định dƣới kính hiển vi quang học có độ phóng đại 400 – 800 lần. Khi sử dụng độ phóng đại lớn hơn (>800 lần) thƣờng sử dụng dầu nhúng.
Thành phần các hạt phấn và bào tử đƣợc xác định nhờ vào các Atlas đã đƣợc công bố. Trong phạm vi nghiên cứu thời kỳ Kainozoi muộn ở Việt Nam học viên thƣờng sử dụng các Atlas hình thái phấn hoa của Liên Xô xuất bản trƣớc đây; các Atlas hình thái phấn hoa khu vực Châu Á và Đông Nam Á của viện Pondickery của Pháp xuất bản (1974-1988); Hình thái phấn hoa rừng ngập mặn của Thannikaimoni,K (1984),…
Số lƣợng hạt phấn trong tiêu bản đƣợc đếm đồng thời với quá trình xác định tên giống loài bằng cách đánh dấu tần suất của từng dạng có trên tiêu bản. Thơng thƣờng với những mẫu giàu phấn chỉ cần xác định 3-4 tiêu bản/mẫu, còn những mẫu nghèo phải xác định hơn 10 tiêu bản/mẫu. Trung bình mỗi mẫu thƣờng đếm khoảng 100 – 150 hạt, mẫu nghèo có thể chỉ đếm đƣợc 40 – 50 hạt phấn.
- Xử lý và biểu diễn số liệu: Kết quả phân tích những mẫu giàu bào tử phấn hoa thƣờng có ý nghĩa và giá trị hơn những mẫu nghèo. Tùy thuộc vào mục đích phân tích nhƣ phân chia liên hệ địa tầng, nghiên cứu cổ địa lý, cổ môi trƣờng, khảo cổ học, cổ thực vật,…mà có hƣớng xử lý cho phù hợp.
Trong nghiên cứu bào tử phấn của thời kỳ Kainozoi muộn sử dụng phƣơng pháp thống kê là rất quan trọng. Thực tế khi lập các biểu đồ phấn đều phải sử dụng phƣơng pháp thống kê phần trăm.
Những thay đổi về số lƣợng trong thành phần từng nhóm sinh vật theo mặt cắt khi thu thập tài liệu theo lớp, xác định đƣợc bằng các phƣơng pháp thống kê, cho phép ta phân chia ra tầng chứa các phức hệ nghèo nàn và tầng chứa các phức hệ phong phú. Các phức hệ phong phú có thể coi nhƣ những mức đánh dấu khi phân chia, liên hệ địa tầng các mặt cắt. Các phƣơng pháp thống kê không những đƣợc ứng dụng trong phân tích bào tử phấn hoa mà cịn trong nghiên cứu các nhóm cổ sinh khác.
b. Nhóm phƣơng pháp nghiên cứu cổ sinh thái
Sinh thái của các hóa thạch đƣợc gọi là cổ sinh thái. Sinh vật của các thời kỳ địa chất khác nhau (mà bằng chứng của chúng là các hóa thạch) cũng nhƣ sinh vật hiện đại đều phát sinh và phát triển theo các quy luật chung của tự nhiên. Môi trƣờng mà trong đó sinh vật sống và phát triển gọi là mơi trƣờng sinh thái có các yếu tố sinh thái khác
30
nhau nhƣ độ sâu thủy vực, nhiệt độ môi trƣờng nƣớc và khơng khí, độ muối của nƣớc,…(Tạ Hịa Phƣơng, 2004). Trong thiên nhiên môi trƣờng sống rất đa dạng, không giống nhau do có các yếu tố sinh thái khác nhau. Trong mỗi mơi trƣờng ấy thƣờng chỉ có một hoặc một số quần thể sinh vật thích nghi, sống, tồn tại và phát triển. Trên cơ sở này, nghiên cứu cổ sinh thái có các phƣơng pháp sau:
- So sánh hóa thạch với các sinh vật cùng nhóm hiện nay còn sống: dựa vào các đặc điểm sinh thái của chúng mà suy ra đặc điểm sinh thái của các hóa thạch.
- Kết hợp với đặc điểm sinh thái của các nhóm sinh vật khác: cùng sống với Trùng lỗ (Foraminifera) và thực vật đới bờ mà các di tích của chúng cịn đƣợc bảo tồn là các bào tử phấn hoa là các sinh vật khác có cùng các điều kiện sinh thái nhƣ động vật thân mềm (Mollusca), động vật vỏ cứng (Ostracoda), san hô,…một số đặc điểm sinh thái của các nhóm sinh vật này cũng chính là đặc điểm sinh thái của Trùng lỗ và thực vật đới bờ. Do đó, khai thác các thơng tin về đặc điểm sinh thái của các nhóm sinh vật đồng sinh cho phép bổ sung các kết luận về đặc điểm cổ sinh thái của nhóm hóa thạch Trùng lỗ và bào tử phấn hoa của thực vật đới bờ.
- Kết hợp với các đặc điểm trầm tích và địa hóa mơi trường (ở những nơi có số liệu): đặc điểm trầm tích trong một số trƣờng hợp cũng thể hiện rõ các yếu tố sinh thái của mơi trƣờng (ví dụ, đá vơi san hô đặc trƣng cho các vùng biển nông ấm nhiệt đới và cận nhiệt đới, có độ muối cao và ổn định; phân lớp xiên chéo thƣờng là đặc điểm cấu
tạo của trầm tích đới bờ; bùn vơi có thành phần chính là tảo vơi Nanoplankton, bùn
silic có thành phân chính là Radiolaria hoặc tảo Diatomea, bùn Globigerina đặc trƣng
cho môi trƣờng biển sâu,…) (Nguyễn Ngọc, 2004). Trong một số trƣờng hợp, đặc điểm địa hóa của mơi trƣờng trầm tích cũng đƣợc nghiên cứu để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Cùng với các thơng tin về đặc điểm trầm tích, các thơng tin về địa hóa mơi trƣờng cũng là các bằng chứng đầy sức thuyết phục về các yếu tố sinh thái và mơi trƣờng trầm tích chứa hóa thạch. Từ đây có thể suy ra đặc điểm cổ sinh thái của hóa thạch trùng lỗ, bào tử phấn hoa.