ĐIỀU KIỆN MẶT ĐỆM ĐỊA CHẤT VÀ HOẠT ĐỘNG ĐỊA ĐỘNG LỰC HIỆN ĐẠI
IV- Khu vực ven biển Sa Huỳnh
+ Tuyến T- 1: nằm dọc theo sườn núi đá granit nên có thể thấy ngay đây là một lát cắt 2 lớp gồm lớp trên là granit nứt nẻ và các sản phẩm phong hoá của nó được bổ sung thêm ở phần cuối tuyến một số sản phẩm nhân tạo như đất đá san lấp để làm đường sắt và Quốc lộ 1A. Lớp này nằm trực tiếp trên mặt granit rắn chắc. Lớp phong hoá ở trên có bề dày thay đổi từ 7m ở sườn núi đến 11m ở chân núi. Lớp đá Granit rắn chắc ở đây đặc trưng bởi giá trị VTSĐC cao V= 4345 m/s, rất phù hợp với các phép đo thử trong phòng thí nghiệm.
+ Tuyến T- 2: được tách ra 2 phần để xử lý và phân tích riêng (gồm các đoạn D1 và D2).
Tuyến D1: từ chân núi ra bờ biển có 3 lớp: thứ nhất là lớp bở rời trên mặt chủ yếu là cát khô có V = 531 m/s với chiều dày ít thay đổi và bằng 9m, riêng ở giữa đoạn này giảm xuống còn 7m. Thứ 2 là lớp phong hoá với V = 1682 m/s có chiều dày giảm rừ rệt khi đi về phớa bờ biển: từ 12m ở đầu tuyến xuống chỉ cũn 4m ở đoạn cuối. Bên dưới là lớp đá Granit.
Tuyến D2: gần như song song với bờ biển gồm lát cắt 3 lớp với lớp cát trên cùng có chiều dày lớn và ít biến đổi nằm trong khoảng 7 - 8m. VTSĐC có giá trị nhỏ, V= 413 m/s. Lớp phong hoá phía dưới có vận tốc khá lớn V=2339 m/s với bề dày biến đổi rất mạnh từ 5m cho đến 19m. Do vậy mặt đá gốc với V = 4979 m/s cũng thay đổi rất mạnh: từ 12 - 13m (điểm 44 và điểm 162m) đến 25 - 26 m (điểm 10 và 80 m trên tuyến).
+ Tuyến T- 3: cho thấy nếp uốn nhô lên của đá gốc trùng với sự nâng lên của bề mặt địa hình ở gần bờ biển. Lớp cát khô trên cùng của lát cắt có VTSĐC rất nhỏ V=372 m/s tương đương với vận tốc của sóng âm lan truyền trong không khí và bề dày giảm từ bờ biển vào trong đất liền: từ 9m ở đầu tuyến đến 4m ở phần cuối tuyến. Ngược lại lớp phong hoá với V = 1851 m/s lại có chiều dày tăng mạnh về phía đất liền phù hợp với sự nhô lên ở phần đầu tuyến của đá gốc.
Chiều dày lớp thứ 2 tăng từ 9m ở đầu tuyến đến trên 30m ở cuối tuyến. Tương ứng địa hình đá gốc với V = 3757 m/s nhô lên ở gần bờ biển ngay dưới doi cát đến độ sâu 18m kể từ mặt đất và chìm nhanh về phía cuối tuyến đến độ sâu trên 35m.
+ Tuyến T- 4: phần nào có thể coi là phần tiếp tục của T- 3 ở bên kia của đường nhựa 1A tuy có phương khác để nhằm về phía núi. Lớp cát khô trên cùng có chiều dày ổn định và dao động trong khoảng 8 m với V = 393 m/s. Thứ 2 là lớp phong hoá có VTSĐC khá cao V=2103 m/s có chiều dày lớn và tương đối ổn định ở phần giữa tuyến trong khoảng 20 m. Địa hình đá gốc là granit với V = 4316 m/s cũng chính là khối granit ta đã gặp ở trên tuyến T- 1 thể hiện sự nâng nhẹ của đá gốc ở phần đầu tuyến và nâng mạnh ở phần cuối tuyến. Độ sâu đến đá gốc thay đổi từ 12 - 15m đến trên 30m.
+ Tuyến T- 5: là tuyến phức tạp nhất trong thi công thực địa do địa hình doi cát có độ dốc lớn lại có lớp cát trên bề mặt khá dày, rất khô và dễ trượt chảy.
Tuy chúng tôi đã tiến hành nhiều biện pháp nhằm tăng độ sâu nghiên cứu song kết quả vẫn chưa với được tới mặt đá gốc. Cũng vì vậy chúng tôi đã đề ra 2 phương án xử lý số liệu: phươg án thứ nhất coi lát cắt gồm 2 lớp và phương án 2 là phương án lát cắt 3 lớp. Kết quả cả 2 phương án trên lớp trên cùng vẫn cho cùng kết quả, phương án sau chỉ làm chi tiết hoá lớp thứ 2.
a. Phương án thứ nhất: cho lát cắt 2 lớp gồm lớp cát khô trên cùng có V = 310 m/s có chiều dày lớn đến 8 - 10m dưới doi cát và giảm nhanh khi đi vào trong làng giảm xuống còn 1 - 2m. Lớp thứ 2 có VTSĐC không lớn V = 1742 m/s có lẽ vẫn là cát, cát có độ ẩm lớn hơn hoặc có pha một phần sét. Độ sâu đến lớp này thay đổi từ 8m ở phần dưới doi cát xuống còn 1.5 m ở giữa làng.
b. Phương án thứ hai: là phương án lát cắt 3 lớp gồm lớp cát khô trên cùng có VTSĐC cũng như hỡnh thỏi trong phương ỏn 1: chia làm 2 khu vực rừ rệt là vùng dưới doi cát dày 8 - 9m và vùng thấp trong làng giảm xuống còn 1 - 2m.
Lớp thứ 2 có V = 1514 m/s vát nhọn khi ra biển nên không tồn tại ở phần đầu tuyến về phía biển. Bề dày tăng dần về phía làng từ 0.0m đến 5 - 6m ở dưới doi cát và duới sườn doi cát phía làng, sau đó tăng lên đến 18m về phía đầm Nước Mặn ở cuối tuyến. Lớp này thành phần có lẽ vẫn là cát uớt. Lớp thứ 3 có V = 2014 m/s cao hơn với VTSĐC ở lớp thứ 2, nó vẫn là tầng phong hoá song có lẽ có tỷ lệ sét nhiều hơn. Lớp này có địa hình không bằng phẳng trong xu thế chung là nhô cao về phía biển và chìm xuống về phía đầm Nước Mặn. Độ sâu đến ranh giới này là 7m ở bờ biển, giảm xuống 11 - 12m dưới cồn cát và chìm nhanh ở trong làng xuống đến 19 - 20m về phía đầm Nước Mặn.
+ Tuyến T- 6: cho thấy đá gốc granit nằm ở độ sâu lớn, khoảng trên 20m và còn có xu hướng chìm sâu hơn về phía biển. Tuy phần cuối tuyến hướng lên núi đến gần chân núi song độ sâu đến đá gốc vẫn cao chứng tỏ dọc theo chân núi ở đây tồn tại một đới sụt lún khá mạnh. Trên tuyến này lớp cát trên cùng dày 6m giảm xuống 4 - 5m ở cuối tuyến với V = 382 m/s, lớp thứ 2 có V = 1859 m/s là tầng phong hoá có bề dày khá ổn định trong khoảng 1m. Lớp đá gốc dưới cùng là Granit với VTSĐC rất cao, V>7000 m/s.
+ Tuyến T- 7: đo bổ sung, có thể coi là phần nối tiếp của tuyến T- 4. Lớp bở rời trên cùng có chiều dày rất nhỏ 1 - 2 m ở chân núi sau đó tăng lên đến trên 10m về phía cuối tuyến là khu đồi thoải là tàn tích của một bậc địa hình cổ. Lớp phong hoá với V = 1753 m/s có bề dày giảm nhẹ từ đầu đến cuối tuyến với chiều dày trung bình 13m. Về độ cao tuyệt đối mặt địa hình đá gốc tuy không thật bằng phẳng song ít thay đổi, tuy nhiên nếu tính đến độ cao địa hình thì nó chìm dần về cuối tuyến với độ sâu tăng dần từ 18 m ở đầu tuyến đến 22 m ở cuối tuyến.
Tóm lại, các kết quả phân tích tài liệu địa chấn ở cả 4 khu vực cửa sông Trà Khúc, sông Vệ và sông Trà Câu, Sa Huỳnh với tổng số 27 tuyến đo, đã đáp ứng các mục tiêu đề ra. Các kết quả phân tích địa chấn đã cung cấp thêm thông tin về địa hình cũng như độ sâu đến các lớp đất đá bao gồm lớp phủ bở rời, lớp phong hoá và bề mặt đá gốc. Dựa trên giá trị vận tốc đo được ở các lớp đó cho chúng ta
thêm thông tin về đặc điểm cũng như thành phần của chúng. Các số liệu kể trên kết hợp với các tài liệu khác là đầu vào cho việc xây dựng các mô hình tính toán xác định độ độ ổn định của khối địa chất cũng như đề ra được các giải pháp phòng chống một số dạng tai biến địa chất.
Mặc dù thi công trên nền cát khô chảy gây khó khăn cho việc tạo sóng và thu sóng địa chấn song nhờ áp dụng một số biện pháp kỹ thuật cùng với ưu điểm của máy đo kỹ thuật số công tác khảo sát địa chấn đã thu được kết quả. Trên đa số các tuyến, đặc biệt ở cửa Lở và cửa Mỹ Á và Sa Huỳng đã thu được lát cắt 3 lớp thể hiện rừ địa hỡnh đỏ gốc ở lớp thứ 3 với cỏc đặc trưng vật lý ở từng đoạn.
Một số nơi do đá gốc nằm ở quá sâu nên chỉ thu được mặt cắt 2 lớp trên mặt là lớp Đệ tứ và lớp vỏ phong hoá (cửa Đại, Long Thạnh). Trên các tuyến đo đều cho thấy lớp trên cùng là cát khô với vận tốc nhỏ ổn định và độ sâu không lớn.
Lớp thứ 2 phức tạp hơn do ở nhiều nơi nó có thành phần không đồng nhất, chủ yếu là cát ướt ngậm nước, đôi chỗ có mặt cả các sản phẩm phong hoá của đá gốc. Thành phần của đỏ gốc cũng khụng đồng nhất trong cả 3 vựng. Rừ nhất là granit ở cửa Mỹ Á với vận tốc chuyền sóng địa chấn (V) lên đến khoảng 4500 m/s. Các nơi khác với V nhỏ hơn chỉ có thể là granit nứt nẻ hoặc đá gốc có thành phần khác, điều này có thể kiểm chứng bằng lỗ khoan.
2.6 - Đặc điểm cấu trúc nền móng địa chất vùng ven biển
Nghiên cứu, làm sáng tỏ quy luật phân bố các cấu trúc địa cơ nền và những đặc điểm về đặc tính cơ lí của đất đá vùng ven biển tỉnh Quảng Ngãi. Đặc biệt là những tính chất về độ bền liên kết kiến trúc của các tầng đất đá, độ thấm nước, độ kết dính và thành phần độ hạt... là các yếu tố cơ bản có ảnh hưởng lớn đến các quá trình xói lở bờ ở ven biển tỉnh Quảng Ngãi.
Trên cơ sở phân tích các tài liệu thăm dò địa chấn, các số liệu thí nghiệm, tài liệu lỗ khoan ở khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng ngãi mà trọng tâm là các vùng cửa sông và dải ven biển nơi xẩy ra xói lở - bồi lấp mạnh cùng với những phân tích tổng hợp khác, có thể nêu ra một số đặc điểm chính về cấu trúc nền móng trong vùng nghiên cứu như sau:
2.6.1- Tầng cấu trúc cát hạt mịn - trung
Đây là tầng sản phẩm chủ yếu cấu thành nên toàn bộ vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Ngãi.
1- Tầng cấu trúc cát hạt trung lộ ngay trên bề mặt địa hình hiện đại, phân bố thành dải chạy sát ven bờ biển ở khu vực vịnh Dung Quất và từ mũi Ba Làng An đến Sa Huỳnh. Nơi rộng nhất khoảng 1500m, bề mặt có dạng gợn sóng và thường tạo thành nhiều cồn cát chạy song với bờ biển, độ cao thay đổi từ một vài mét đến hàng chục mét. Chúng bị chia cắt thành từng dải bởi các hệ thống sông Trà Khúc, sông Vệ và khối đá gốc. Chiều dày chung của tầng này dao động trong khoảng 4,0–5,0 m (theo tài liệu lỗ khoan QN59). Bề mặt đáy không bằng phẳng và bị nâng cao theo phương từ đông sang tây
Thành phần chính là cát hạt trung, sạch tương đối đồng nhất, kết cấu rời rạc, màu xám trắng. Nguồn gốc tạo nên tầng cấu trúc này là biển - gió. Kết quả phân tích mẫu ở các lỗ khoan, hố đào, cho những thông số về tính chất cơ lý của tầng này như sau: cát có kích thước d=1- 0,5mm chiếm tới 62%; hệ số thẩm thấu K=
8,5.103; độ dính kết c= 7kg/cm2 (LK QN59 vùng Sơn Tịnh).
2- Tầng cát hạt mịn tập trung chủ yếu dọc theo hai bên bờ sông Trà Khúc, sông Vệ, sông Trà Câu... và ở phần sâu vào trong vùng đồng bằng. Bề mặt của tầng này tương đối bằng phẳng, chiều dày của tầng thay đổi từ vài mét đến hàng chục mét có nguồn gốc sông và sông - biển. Chiều dày của tầng có xu thế tăng dần về phía lòng sông (theo tài liệu địa vật lý).
Thành phần chính là cát hạt mịn màu xám vàng, vàng, kết cấu rời rạc. Thành phần hạt cát có kích thước d= 0,5- 0,2mm chiếm 45- 50%, độ rỗng n=0,66- 0,86%. nhiều nơi xen kẹp thấu kính sét pha dày 1,5m (LK QN 51).
Như vậy có thể thấy rằng: tầng cát hạt trung và mịn là tầng thông nước và có độ kết dính rất nhỏ là nơi dễ bị xói lở ở những khu vực có dòng nước chảy qua hoặc do sóng biển tác động vào.
2.6.2 - Tầng cấu trúc cát pha sét
Tầng cát pha sét lộ ra trên bề mặt địa hình hiện đại nằm rải rác ở trong đồng bằng dọc theo các sông lớn Trà Khúc, sông Vệ, sông Hội An, Trà Câu và các nhánh của chúng. Chiều dày của tầng thay đổi từ 2,0 – 3,0m, mầu xám nâu có nguồn gốc sông ngòi. ở trong một số lỗ khoan (QN 56, QN 58). Chiều dày của tầng này khá lớn và nằm ở độ sâu khoảng 4,0- 10,0m với chiều dày 5- 6m có mầu xám xanh, nguồn gốc thành tạo là sông- biển.
Thành phần chủ yếu của tầng này là cát pha sét, kết cấu rời rạc, trong đó cát chiếm tới 60- 65%; kích thước hạt trung bình d= 0,2- 0,1mm (chiếm tới 35%), chỉ số dẻo Id =6,3- 6,5%. Đáy của tầng cấu trúc này không bằng phẳng và phủ trực tiếp nên các tầng cấu trúc khác nhau: cát, sét pha cát, hoặc phủ nên tầng sét.
Do có độ kết dính yếu nên tầng cấu trúc này rất dễ bị xói lở khi có dòng nước và sóng vỗ vào.
2.6.3 - Tầng cấu trúc sét pha cát
Tầng này gặp phổ biến ở nhiều nơi trên vùng đồng bằng tỉnh Quảng Ngãi và trong các lỗ khoan QN 51, QN 52, QN 53, QN 54... với chiều dày thay đổi rất lớn từ 2 - 8m có mầu xám nâu đến xám đen, nguồn gốc sông ngòi. ở một số lỗ khoan, như QN 57, QN 58, tầng sét pha này nằm ở độ sâu từ 10- 15m với chiều dày 10- 12m có mầu xám xanh ngồn gốc được thành tạo chủ yếu là do biển.
Thành phần chủ yếu là sét (trong đó sét chiếm 40%, bột 20%). Độ rỗng n = 46- 47%, chỉ số dẻo Id= 10- 11% và độ ngậm nước khoảng 30 - 35%. Trong tầng cấu trúc này thường xen các thấu kính cát hạt hạt mịn. Đáy của tầng cũng không bằng phẳng và phủ nên các tầng cấu trúc khác nhau.
Đối với những vùng có tầng cấu trúc này nổi trên bề mặt, phổ biến ở ven cửa sông lớn, thì chúng thường bị thay đổi theo thời gian tầng cấu trúc này bị phá vỡ hình thái vốn có của chúng tạo nên kết vón dạng tròn (thường vào mùa khô), sức chịu tải yếu, độ bền cấu trúc nhỏ so với những tầng cấu trúc nằm ở dưới sâu và rất dễ bị xói lở.
2.6.4 - Tầng cấu trúc sét rắn chắc
Tầng cấu trỳc này gồm cú hai loại rất rừ nằm ở độ sõu khỏc nhau:
- Loại tầng cấu trúc sét thứ nhất có nguồn gốc sông ngòi và phong hoá từ đá gốc, chúng thường nằm ngay trên bề mặt hiện tại hoặc ở độ sâu nhỏ với chiều dày khác nhau từ 1 - 7m (LKQN52, QN 62). Mầu xám vàng, đất ẩm, dẻo dính.
Tính chất cơ lí như sau: độ rỗng 45%, chỉ số dẻo Id = 17%, độ kết dính C = 0,2 kg/cm2 và độ ẩm tự nhiên 27%.
- Loại tầng cấu trúc sét thứ hai có nguồn gốc vũng vịnh thường nằm ở độ sâu 4m (LKQN 67) đến >10 m (LKQN 73), mầu xám đen, cấu kết chặt. Tính chất cơ lí như sau: độ rỗng 54- 60%, chỉ số dẻo Id = 17%, độ kết dính c=0,15 KG/cm2, độ ẩm tự nhiên là 45%.
Đây là tầng cấu trúc chắn nước rất tốt có độ kết dính cao vì vậy, khả năng xói mòn xảy ra yếu. Tuy nhiên, ở loại tầng cấu trúc thứ nhất do có độ dày của tầng mỏng, thỉnh thoảng gặp các thấu kính cát pha hoặc bùn nhão nên khả năng bị xói mòn xẩy ra cao hơn so với tầng cấu trúc thứ hai.
2.6.5 - Tầng cấu trúc bùn nhão
Tầng cấu trúc này có diện lộ rất nhỏ và thường ở dạng thấu kính với chiều dày mỏng, từ 0,3- 1,0m. Riêng ở lỗ khoan QN 58 có chiều dày khá lớn tới 7,0m và nằm ở độ sâu 2m. Thành phần chủ yếu là bùn nhão mầu đen có chứa nhiều chất hữu cơ. Tính chất cơ lí của chúng như sau: độ rỗng 64,9%, chỉ số dẻo Id=23%, độ ẩm tự nhiên 64%. Đây là tầng cấu trúc yếu nhất có trong khu vực nghiên cứu, có sức kháng xuyên động rất nhỏ (nhỏ hơn 15kg/cm3).
2.6.6 - Tầng cấu trúc đá gốc rắn chắc
Tầng cấu trúc này nằm rải rác trong vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Ngãi. Chúng là những đồi núi sót nhô cao, có thành phần khác nhau: bao gồm cát, bột két, đá phiến sét, đá phun trào bazan, đá xâm nhật granit... phân bố ở khu vực Dung Quất, Sơn Tịnh, Tư Nghĩa, Mộ Đức... Nhìn chung, tầng cấu trúc này là tầng có độ bền vững lớn nhất và hầu như không bị xói mòn bởi dòng chảy cũng như sóng biển tác động vào chúng.
Tóm lại. Vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Ngãi là vùng có sự tác động của các hệ thống sông lớn: Trà Khúc, sông Vệ, sông Trà Câu và sự hoạt động của sóng biển đã đào bới qua nhiều thời kỳ khác nhau đã tạo nên một vùng có cấu trúc phức tạp.
Theo khả năng thấm nước, độ bền vững của và sự tồn tại của chúng trong khu vực có thể chia thành 3 nhóm:
- Nhóm các tầng cấu trúc không có khả năng thấm nước có sức chịu xói mòn cao giữ vai trò như là những bức tường chắn chống xói lở. Đó chính là tầng cấu trúc đá gốc.
- Nhóm các tầng cấu trúc có khả năng thấm nước yếu, giữ vai trò như những tầng chắn nước bao gồm tầng cấu trúc sét, sét pha… có khả năng làm giảm tác động xói lở của dòng chảy sông ngòi và sóng biển.
- Nhóm các tầng cấu trúc có khả năng thông nước và tạo áp bao gồm các tầng cấu trúc cát hạt trung- mịn, cát pha. Cấu trúc này rất dễ bị biến dạng, phá huỷ gây xói lở mạnh dưới tác động của dòng chảy sông ngòi và sóng biển. Đây cũng chính là tầng cấu trúc có diện lộ lớn nhất và nằm thành dải chạy dài dọc theo bờ biển Quảng Ngãi.
• Kết luận chương II.
Quảng Ngãi nằm trong vùng có kiến trúc địa chất rất đa dạng, lịch sử vận động và phát triển kiến tạo khá phức tạp. Vùng đồng bằng ở Quảng Ngãi được hình thành và phát triển trên các nền đá đa nguồn gốc, có tuổi từ Proterozoi đến Neogen. Chúng được bồi đắp bởi 4 hệ thống sông chính là Trà Bồng, Trà Khúc, sông Vệ và sông Trà Câu. Trên địa hình đồng bằng ở Quảng Ngãi có các bậc thềm biển cao từ 4m đến 30m và các bậc thềm sông cao từ 4m đến 70m, mang dấu tích của quá trình phát triển lâu dài. Vùng bờ biển hiện đại có 3 kiểu đường bờ có đặc điểm khác nhau là bờ mài mòn (trên vách đá cứng), bờ xói lở - bồi tụ (chiếm chủ yếu bờ đồng bằng thấp) và bờ bồi tụ - xói lở (nằm ở các vùng cửa sông). Các quá trình xói lở - bồi tụ phát triển mạnh và gây ra tai biến khi chúng có tác động trực tiếp tới đời sống của con người.
Kết quả nghiên cứu cấu trúc địa chất bằng phương pháp thăm dò địa chấn ở các vùng trọng điểm khác nhau, cho thấy vật liệu bề mặt ở đồng bằng ven biển Quảng Ngãi chủ yếu là các trầm tích Đệ tứ bở rời (gồm các loại cát từ cấp hạ nhỏ đến hạt thô và rất thô) rất dễ bị biến đổi bởi ngoại lực tác động (như dòng chảy, sóng, gió và hoạt động nhân tạo). Các loại trầm tích này phân bố theo lớp dày rất khác nhau như ở ven biển Sa Huỳnh có độ dày từ 1.5m đến 12m, trung bình dày từ 5- 6m; ven biển cửa Mỹ Á từ 4- 12m, trung bình 7- 8m; ven biển cửa Lở từ 12- 18m, trung bình 14- 16m và ven biển cửa Đại từ 12m đến >30m...
Vật liệu có nguồn gốc phá huỷ từ các loại trầm tích bở rời tham gia chủ yếu vào chu trình chuyển động vật chất dưới tác động của dòng chảy và sóng biển trong đó có quá trình bồi tụ - xói lở ven biển.
Điều kiện mặt đệm địa chất giữ vai trò phông nền và rất quyết định xu hướng phát triển các kiểu địa hình trên bề mặt; chúng thường đóng góp gián tiếp vào các tai biến xói lở - bồi lấp ven biển cũng như các tai biến trong sông và trên các địa hình đồi núi thông qua các hoạt động địa động lực hiện đại. Vì vậy khi nghiên cứu các giải pháp khắc phục, không thể không tính đến những điều kiện