Trên quan điểm tiếp cận hệ thống, toàn bộ phần đáy biển ven bờ khu vực nghiên cứu đƣợc xem nhƣ là một hệ thống địa mạo mở: bao gồm các nhân tố, các quá trình và các thành tạo cùng mối quan hệ phức tạp giữa chúng với nhau. Sự phát triển và tiến hóa của cả hệ phụ thuộc vào mối tác động tƣơng hỗ giữa nhiều nhân tố bên trong và bên ngoài hệ, các nhân tố hải dƣơng và lục địa. Tiếp cận hệ thống giúp xử lý những vấn đề phức tạp khi có nhiều mối quan hệ phải nghiên cứu, nhiều
khác nhau để cân nhắc, so sánh lựa chọn trong khi thông tin không đầy đủ. Khái niệm hệ địa mạo đƣợc sử dụng nhằm mục đích phân tích, đánh giá và dự báo những biến động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh đối với các quá trình hình thành và phát triển địa hình đới bờ biển.
1.3.2. Các phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích hệ thống
Phƣơng pháp phân tích hệ thống cho ta cơ sở để mô tả cấu trúc của đối tƣợng nghiên cứu với sự đa dạng và phức tạp của nó trong các mối quan hệ. Khi sử dụng phƣơng pháp này, đối tƣợng nghiên cứu đƣợc coi nhƣ là một hệ thống dù ở quy mô nào đi nữa. Phƣơng pháp phân tích hệ thống cho phép đánh giá mối quan hệ giữa các nguồn năng lƣợng và vật chất tham gia trong quá trình phát triển địa hình của đới bờ biển khu vực nghiên cứu. Sử dụng phƣơng pháp này cho phép đánh giá sự tham gia của các nhân tố vào quá trình hình thành và tiến hóa địa hình, cũng nhƣ vai trò của chúng một cách chính xác hơn.
Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu
Biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng là quá trình phức tạp, tác động tới nhiều lĩnh vực khác nhau. Biến đổi địa hình, di dân hay những biến động trong quy hoạch sử dụng đất là những hệ lụy điển hình của biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng. Những hệ lụy đó diễn ra nhƣ thế nào, diễn biến, mức độ, phạm vi, xu thế phát triển,…phải đƣợc đánh giá dựa trên việc phân tích và tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau theo thời gian, không gian cũng nhƣ tích chất phức tạp của vấn đề cần đánh giá.
Phương pháp khảo sát thực địa
Phƣơng pháp nghiên cứu thực địa là phƣơng pháp truyền thống của địa lý học, đƣợc sử dụng rộng rãi để nghiên cứu địa lý nói chung và địa mạo nói riêng. Phƣơng pháp này giúp kiểm tra, đánh giá đƣợc những nhận định ban đầu về khu vực và đối tƣợng nghiên cứu, bổ sung, kiểm tra và hoàn thiện nhiệm vụ nghiên cứu,
hình thành, phát triển và đặc điểm của các dạng địa hình nói riêng.
Các phương pháp địa mạo truyền thống
- Phƣơng pháp hình thái và trắc lƣợng hình thái
Hình thái và trắc lƣợng hình thái là cơ sở định lƣợng của địa mạo học, giúp nghiên cứu nguồn gốc phát sinh và động thái của địa hình. Nghiên cứu hình thái là nghiên cứu và mô tả định tính các dạng địa hình bên ngoài từ đơn vị nhỏ nhất, đơn giản nhất đến các đơn vị hình thái lớn nhất, phức tạp nhất và hình thái liên kết chúng, trong khi nghiên cứu định lƣợng giúp đo đạc, phân tích các thông số trắc lƣợng hình thái của chúng.
- Phƣơng pháp phân tích hình thái - trầm tích
Phân tích hình thái trầm tích là phân tích những đặc điểm và tính chất của đá mẹ và lớp trầm tích trên bề mặt địa hình để giải thích các dạng địa hình do chúng tạo ra, các vùng bị bồi tụ, xói lở, từ đó tìm ra lịch sử và nguyên nhân thành tạo địa hình để đƣa ra dự đoán hƣớng phát triển tƣơng lai của địa hình khu vực.
Đối tƣợng chủ yếu của phƣơng pháp nghiên cứu hình thái - trầm tích là các lớp phủ trầm tích Đệ Tứ và dạng địa hình thành tạo nên chúng vì đây là đối tƣợng mới nhất, chƣa bị biến đổi sâu sắc bởi các quá trình ngoại sinh hoặc biến chất, vì vậy có thể dễ dàng khôi phục đƣợc đặc điểm quá trình thành tạo cũng nhƣ môi trƣờng thành tạo chúng.
- Phƣơng pháp nghiên cứu động lực hiện đại
Nghiên cứu động lực hiện đại của địa hình trong môi trƣờng địa lý hiện đại là phân tích các động lực hình thành dạng địa hình hiện đại trong môi trƣờng cảnh quan văn hóa và mối liên hệ với các hoạt động kinh tế của con ngƣời, tù đó cung cấp tài liệu để đánh giá biến động địa hình và dự báo sự phát triển trong tƣơng lai của địa hình.
lẫn nhau, ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình biến động địa hình, chủ yếu là khu vực bờ biển và vùng biển có độ sâu nhỏ, khoảng dƣới 30m.
Phương pháp viễn thám và GIS
Phƣơng pháp viễn thám & GIS tuy không phải là phƣơng pháp địa mạo truyền thống, nhƣng nó ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi và trở thành một phƣơng pháp quan trọng trong nghiên cứu địa mạo, đặc biệt là trong nghiên cứu và quan trắc đới bờ - một đối tƣợng có sự biến đổi thƣờng xuyên theo cả không gian và thời gian.
Đặc điểm của ảnh viễn thám là giúp chúng ta có thể thu nhận đồng thời đặc điểm của các đối tƣợng của bề mặt Trái Đất trên một diện tích rộng lớn tại thời điểm bay chụp. Việc chiết xuất các lớp thông tin liên quan đến địa hình và hình thái của đƣờng bờ biển từ ảnh giúp các nhà nghiên cứu thành lập đƣợc bản đồ hiện trạng địa hình đới bờ ở các thời điểm khác nhau một cách thuận lợi và kinh tế. Từ những tấm ảnh hiện trạng ở những thời điểm khác nhau của cùng một khu vực, cho phép ngƣời sử dụng có thể so sánh đƣợc những thay đổi của các đối tƣợng theo không gian và thời gian. Và nếu có đầy đủ các thông tin về địa hình, sử dụng công nghệ viễn thám & GIS còn có thể tính đƣợc khối lƣợng trầm tích đƣợc tích tụ hoặc đã bị bị xói lở.
Sử dụng phƣơng pháp viễn thám còn có hiệu quả trong việc xác định các lòng sông cổ, các hệ thống val bờ cổ trong khu vực nghiên cứu, làm cơ sở cho việc xác định các đƣờng bờ trong quá khứ một cách trực quan, nhanh chóng và thuận lợi. Ngoài ra, phân tích các thông tin trên ảnh có thể biết đƣợc các yếu tố động lực nhƣ kiến tạo, hƣớng dòng chảy sông, hƣớng dòng bồi tích ven bờ, hƣớng sóng, ... và theo dõi đƣợc sự biến đổi của chúng theo từng thời kỳ khác nhau, đồng thời cũng có thể quan sát đƣợc động lực phát triển của địa hình bờ: xói lở hay tích tụ.
Bên cạnh việc phân tích, tính toán và liên kết các dữ liệu viễn thám, GIS còn có khả năng rất mạnh trong việc lƣu trữ, quản lý và tích hợp thông tin. Đây là một tính năng quan trọng có thể giúp các nhà quản lý đƣa ra những quyết định cuối cùng cho công tác quy hoạch và quản lý đới bờ nhờ khả năng phân tích và tích hợp thông tin của hàng loạt các lớp thông tin chuyên đề khác nhau.
CHƢƠNG 2
CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH KHU VỰC CỬA SÔNG BẠCH ĐẰNG
2.1. Khái quát khu vực nghiên cứu
Vùng cửa sông Bạch Đằng nằm trong phạm vi nghiên cứu có hệ tọa độ địa lý 106037’ – 107000’E và 20037’ – 21000’N và nằm ở phần rìa ven biển phía đông bắc của đồng bằng Bắc bộ (hình 2.1). Trƣớc đây, VCS Bạch Đằng đƣợc xếp vào phạm vi của dải ven bờ châu thổ của hệ thống Sông Hồng – Thái Bình, từ Yên Lập đến Nga Sơn, gần đây đƣợc xếp vào vùng ven bờ Đông Bắc, từ Móng Cái đến Đồ Sơn.
VCS Bạch Đằng là phần hạ lƣu của hệ thống sông Cầu bắt nguồn từ miền rừng núi phía Đông Bắc. Nó nằm trên không gian phân nhánh của sông Kinh Thầy. Các sông Lục Nam, Thƣơng, Cầu và Đuống hợp lƣu ở gần Phả Lại cách biển 90 km, sau đó phân thành hai nhánh chính là sông Kinh Thầy và sông Thái Bình. Sông Thái Bình tiếp tục phân lƣu thành các nhánh Văn Úc và Thái Bình hòa nhập với hệ thống sông Hồng ở phía Tây Nam dải núi Kiến An – Đồ Sơn. Đến khoảng Bến Triều, cách biển chừng 48 km sông Kinh Thầy tiếp tục phân thành hai nhánh chính là Đá Bạch và Kinh Thầy. Gần đến sát biển, hai nhánh này hợp lƣu rồi lại chia lƣu phức tạp thành các sông Chanh đổ ra cửa Lạch Huyện, sông Bạch Đằng đổ ra cửa Nam Triệu và sông Cấm, Lạch Tray đổ ra của Ba Lạch. VCS Bạch Đằng phân định tƣơng đối rõ nhờ dải núi Kiến An – Đồ Sơn ở phía Tây Nam, dải Mạo Khê – Yên Lập phía bắc và quần đảo đá vôi Cát Bà phía đông. Tham gia vào hệ sông lạch vùng cửa còn có các nhánh sông Bình Hƣơng và Gành Sy bắt nguồn từ Yên Lập Sông Gành Sy hợp với Sông Chanh đổ ra cửa Lạch Huyện. Đoạn Phả Lại – Bến Triều thuộc đới cận cửa sông, Bến Triều nơi giới hạn của độ mặn 1%0 là đỉnh vùng cửa sông. Từ Bến Triều đến đƣờng bờ cơ bản (Phù Long – Cát Hải – Đình Vũ, Tràng Cát – Đồ Sơn) là đáy cửa sông. Đới bờ ngầm cửa sông hay đới avant – delta kể từ đƣờng bờ cơ bản tới đƣờng thẳng sâu 6m chạy từ mũi Đồ Sơn đến Tây Nam đảo Cát Bà. Phía ngoài đƣờng thẳng sâu 6m là đới biển nông ven bờ.
2.2. Điều kiện tự nhiên
2.2.1. Địa chất - 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 Đông 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 Đông Bắc gồm các loại đá lục nguyên 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 sông, móng đá gốc chìm sâu từ vài chục đến 70m. Tại trung tâm vùng của sông, 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 (Q2 1-2
hh)
Có bề dày 1 – 11m, trung bình 9m chia thành 3 phần
a/ Phần dƣới giữa: dày 1,5 – 3m, trung bình 2m, không 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, không 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 sông 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, sông 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 sông biển (Nam Thủy Nguyên) 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 sông biển phân bố ở phía Tây vùng cửa sông, 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,