2.2. Điều kiện tự nhiên
2.2.1. Địa chấ t kiến tạo
Trên bình đồ kiến trúc địa chất cổ, vùng cửa sông Bạch Đằng nắm ở khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi uốn nếp khối tảng Quảng Ninh có kiến trúc Caledonit phía Đơng Bắc và trũng Kainozoi Hà Nội ở phía Tây Nam. Tại đây có mặt các đá lục nguyên và carbonat tuổi MZ và PZ lộ ở các đồi núi thấp ven rìa. Trong khu vực nghiên cứu, móng đá gốc chìm sâu đến 50 – 70m dọc trục sông Cấm. Thống Pleistocen gồm 2 hệ tầng : hệ tầng Hà Nội (QII-IIIhn) dày 2 – 30m gồm cuội, sạn, cát nguồn gốc aluvi và hệ tầng Vĩnh Phúc(QIII2vp) nguồn gốc biển, đầm lầy biển, sông biển và aluvi, kiểu châu thổ dày 10 – 50m.
Móng đá gốc trước Đệ Tứ: phân bố ở vùng cửa sông Bạch Đằng, lộ ra ở 2 khu vực:
Ở rìa Đơng Bắc gồm các loại đá lục ngun và carbonat tuổi PZ tạo nên các đồi núi thấp. Khu vực này lộ thành 2 dải đá gốc: dải Mạo Khê – Yên Lập phân định ranh giới phía Bắc vùng cửa sông gồm các đá MZ, chủ yếu là cuội sạn kết, cát kết, bột kết thuộc điệp Hòn Gai (T3hg) và hệ tầng Hà Cối (Jhc). Dải thứ hai ở Thủy Nguyên – Quảng Yên, đá gốc lộ thành đồi núi thấp trên đồng bằng và các đảo hoặc các gò đống trên đới triều. Đá gốc thuộc dải thứ hai có thành phần lục nguyên (cát kết, bột kết) và carbonat thuộc hệ tầng Dƣơng Đông (D1,2dđ), Lỗ Sơn (D2gls) và Hà Cối (Jhc).
Khu vực rìa Tây Nam vùng cửa sông, đá gốc tạo nên các đồi núi thấp không liên tục của dải Kiến An – Đồ Sơn. Các đá có thành phần lục nguyên, có nơi là carbonat tuổi PZ thuộc các hệ tầng Xuân Sơn (S2 – D1 xs) và Đồ Sơn (D3 – C1 đs).
Các diện lộ đá gốc đều nằm trên các kiến trúc nâng tƣơng đối trong tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại. Trong phạm vị vùng cửa sơng, móng đá gốc chìm sâu từ vài chục đến 70m. Tại trung tâm vùng của sơng, móng có thể chìm sâu hơn nữa.
Trầm tích Đệ Tứ
Trầm tích Đệ Tứ chịu ảnh hƣởng của quá trình hoạt động ngoại sinh chủ yếu là trầm tích Holocen. Các trầm tích này chủ yếu có thành phần hạt mịn với nhiều nguồn gốc khác nhau, thành tạo trong môi trƣờng ven bờ cửa sông liên quan đến biển tiến Fladrian. Trầm tích Holocene thuộc 2 hệ tầng:
Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2
hh)
Có bề dày 1 – 11m, trung bình 9m chia thành 3 phần
a/ Phần dƣới giữa: dày 1,5 – 3m, trung bình 2m, khơng lộ trên mặt và phủ trực tiếp lên trên hệ tầng Vĩnh Phúc. Có 3 kiểu nguồn gốc và phân bố hạn chế:
- Trầm tích alluvi: cát nhỏ xám vàng, nghèo di tích sinh vật. Gặp ở đảo Cát Hải. - Trầm tích đầm lầy biển gồm sét bột, bột, cát bột dẻo ƣớt màu xám, xám đen, xám xanh chứa nhiều di tích thực vật ngập mặn, phong phú tảo silic biển, phấn hoa thực vật ngập mặn và trùng lỗ. Trong các thấu kính cát bột gặp nhiều động vật thân mềm biển triều thấp và dƣới triều. Trầm tích phân bố rộng khắp, khơng lộ trên mặt và phủ trực tiếp lên trên hệ tầng Vĩnh Phúc.
- Trầm tích biển: cát hạt nhỏ - trung chứa vụn sinh vật biển, màu xám trắng, nâu đỏ, vàng lộ ra trên mặt tạo nên các thềm biển, đê cát biển cao 4 – 7m. Cát phủ trên đá gốc bị phong hóa hoặc trên các trầm tích đầm lầy biển QIV1-2
. b/ Phần trên: dày 1 – 6,5m, trung bình 4 m. Có 2 kiểu nguồn gốc:
- Trầm tích hồ đầm lục địa ven biển : thành phần cát bùn – bùn lỏng, nhão màu xám, xám đen chứa nhiều mùn bã thực vật mục nát và tảo silic chủ yếu nguồn gốc lục địa. Trầm tích dày 3 – 6,5m chỉ phân bố ở khu trung tâm vùng cửa sông và không lộ trên mặt, đồng thời phủ trực tiếp lên trầm tích đầm lầy biển phần giữa (QIV1-2)
- Trầm tích sơng biển gồm bột, bột sét màu xám nâu, nghèo di tích sinh vật. Trầm tích dày 1 – 2m, phân bố ở Thủy Nguyên, lộ trên mặt đồng bằng cao 2 – 4m quanh núi Đèo, sơng Giá và phủ lên trầm tích đầm lầy biển thuộc phần giữa.
a/ Phần dƣới: trầm tích biển với 2 kiểu nguồn gốc
- Trầm tích triều thấp và dƣới triều gồm cát bột, bột màu xám, xám nâu có khi xám xanh chứa nhiều vỏ thân mềm và tảo silic biển. Trầm tích dày 0,5 – 1,5m không lộ trên mặt, chủ yếu phủ lên trên trầm tích đầm lầy hồ thuộc phần trên hệ tầng Hải Hƣng. Nhiều chỗ phủ trên trầm tích đầm lầy biển (Nam Quảng Yên – Yên Lập) và trên trầm tích sơng biển (Nam Thủy Ngun) cũng thuộc phần trên hệ tầng Hải Hƣng.
- Trầm tích bãi biển, đê cát biển gồm cát nhỏ màu xám, xám vàng, tạo nên các thềm biển, đê cát biển cao 3 – 4m ở Quảng Yên, núi Đèo, Kiến An, Đồ Sơn và Cát Bà. Trầm tích dày 1 – 3m, phủ trên cát của thềm biển, đê cát biển hệ tầng Hải Hƣng hoặc phủ chờm trên trầm tích triều thấp và dƣới triều của hệ tầng Thái Bình.
b/ Phần giữa: 3 kiểu nguồn gốc
- Trầm tích bãi biển, đê cát biển gồm cát nhỏ màu xám, xám vàng tạo nên các thềm biển, đê cát biển cao 3 – 4m ở Phù Long, Cát Hải, Đình Vũ, Tràng Cát, phủ trên trầm tích triều thấp và dƣới triều của phần thấp hệ tầng Thái Bình, dày 2 – 3m.
- Trầm tích đầm lầy biển phân bố rộng khắp gồm bột, bột sét dẻo quánh màu xám xanh chứa nhiều di tích thực vật ngập mặn mục nát, tảo silic lục địa ƣu thế hơn biển, dày dƣới 1m phủ trên trầm tích đầm lầy biển hệ tầng Hải Hƣng (Bắc Thủy Nguyên, Quảng Yên, Yên Lập, Tây bắc Cát Bà) trên trầm tích triều thấp, dƣới triều của hệ tầng Thái Bình. Nhiều chỗ trầm tích này lộ trên mặt.
- Trầm tích sơng biển phân bố ở phía Tây vùng cửa sơng, tạo nên lớp mặt của châu thổ hiện đại cao 0,5 – 1,5m gồm bột, bột sét xám nâu, nghèo di tích sinh vật, dày 1-2m.
Phần trên: gồm nhiều trầm tích nguồn gốc khác nhau nhƣ biển, biển sông, sông biển, đầm lầy biển, hồ đầm dày 0 – 1,5m, có nơi lên đến 3 – 4m ở các bãi cát, đê cát. Phổ biến dạng hạt mịn bùn-sét-bột màu sắc thay đổi từ nâu xám, xám đen, xám tùy nguồn gốc. Trầm tích biển đƣợc chia thành nhiều kiểu tƣớng khác nhau, phổ biến là:
- Trầm tích sơng biển gồm bột, bột sét xám dày 1-2m tạo nên phần trẻ nhất của châu thổi và Tây Nam vùng cửa sơng phủ trên trầm tích biển phần thấp của hệ tầng.
- Trầm tích hỗn hợp sông biển – đầm lầy biển tạo thành lớp dày dƣới 1m nằm dựa tiếp trên trầm tích đầm lầy biển xám xanh thuộc phần giữa của hệ tầng. Trầm tích bột, sét có xu hƣớng mịn dần lên trên, phần dƣới lớp là trầm tích sơng biển, chuyển lên trên là đầm lầy biển.
Hoạt động Tân kiến tạo: Các hoạt động Tân kiến tạo trong vùng cửa sông
Bạch Đằng bao gồm:
Hệ thống các đứt gãy: ở vùng cửa sông Bạch Đằng và các vùng lân cận tồn tại ba hệ đứt gãy chính có phƣơng đứt gãy TB-ĐN và phƣơng á vĩ tuyến. Trong đó các đứt gãy phƣơng TB – ĐN đóng vai trị chủ đạo. Các hệ thống đứt gãy này hoạt động trong 2 thời kì : đầu Oligocen – Miocen muộn (30 – 28 triệu năm đến 9,5 triệu năm trƣớc), trƣờng ứng xuất kiến tạo có trục nén ép theo phƣơng vĩ tuyến và có các đứt gãy chủ đạo theo phƣơng TB –ĐN trƣợt bằng trái. Thời kì sau Pliocen – Đệ Tứ ở phần Tây Nam bồn trũng Hải Phịng trƣờng ứng xuất kiến tạo có trục nén ép δ1 phƣơng kinh tuyến trục tách giảm δ3 phƣơng á vĩ tuyến và các đứt gãy chủ đạo phƣơng TB –ĐN trƣợt bằng phải. Ở phần Đông Bắc bồn trũng, trƣờng ứng xuất kiến tạo có trục nén δ1 đổi thành phƣơng vĩ tuyến. Cơ chế dịch chuyển ngƣợc chiều trên cùng với đứt gãy ĐB – TN đã gây ra tách giãn tạo nên một graben ở trung tâm vùng cửa sông Bạch Đằng, sụt với tốc độ tƣơng đối nhanh : 0.2 – 0.8mm/năm. Ở ngay rìa graben là đới hạ lún yếu với tốc độ từ 0 – 0,2mm/năm.
Kiến trúc nâng hạ trong giai đoạn Tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại:
Các đới nâng mạnh: Ven rìa cửa sơng có ba đới nâng lên với biên độ 100 – 250m trong Pliocen - Holocen, biên độ nâng tƣơng đối (so với mực 0m lục địa hiện này) là 10 – 15m từ cuối Pleistocene muộn, 5-6m từ Holocen giữa. Trên các đới nâng này có lộ đá gốc tuổi khác nhau. Đới nâng Thủy Nguyên – Quảng n nằm ở rìa Bắc vùng cửa sơng. Trầm tích Pleistocen và đầm lầy biển Holocen phủ lên trên
sông biển Pleistocen và Holocen nâng cao. Đới nâng Kiến An – Đồ Sơn nằm phía Tây Nam vùng cửa sơng, biên độ nâng yếu hơn,từ 80 – 120m. Đá gốc ít lộ, thƣờng bị phủ dƣới trầm tích Holocen. Đới nâng Cát Bà có biên độ nâng cực đại 300m trong thời kì Pliocen – Holocen. Tốc độ nâng trên đới triều trong Holocene muộn đạt 0,6 – 0,8mm/năm.
Đới nâng điều hòa: tạo thành dải hẹp ở phía tây Cát Bà, nam Hồng Tân, nam Hƣng Ngun, đơng bắc Kiến An – Đồ Sơn. Bề dày trầm tích Holocen khơng lớn, đạt từ 20 – 30m ở rìa tây nam Thủy Nguyên. Tốc độ nâng ở đới triều vào giữa và cuối Holocen muộn từ 0 – 0,6mm/năm.
Đới võng hạ tƣơng đối: nằm ở khu vực trung tâm vùng cửa sông. Biên độ võng sụt thay đổi từ vài trăm đến vài ngàn mét. Tốc độ trung bình trong thời kì Tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại từ 0-0,4mm/năm. Biên độ hạ kiến tạo trong Holocene từ 60 – 100m, tốc độ trung bình 0,05mm/năm. Tốc độ hạ trên đới triều vào giữa và cuối Holocene muộn là 0 – 0.2mm/năm.
Đới võng hạ tƣơng đối mạnh trong Holocene: nằm ở trung tâm vùng cửa sơng. Bề dày trầm tích Holocene tăng cao hẳn so với vùng ngoại vi, thƣờng từ 11 – 13.5m, cực đại tới 17m. Tốc độ hạ ở đới triều 0.2 – 0.8mm/năm vào cuối Holocene muộn.