BIỂN NÔNG BTB
Môi trƣờng thành tạo trầm tích đƣợc phản ánh qua các đặc điểm về thành phần độ hạt trầm tích, khoáng vật, cổ sinh và các tham số địa hoá.
Thành phần độ hạt trầm tích phản ánh đặc điểm động lực môi trƣờng thành tạo, nguồn cung cấp nguyên vật liệu trầm tích thông qua các tham số trầm tích (Md, So, Sf, Ro...). Bản đồ phân bố trầm tích khu vực nghiên cứu (Hình 3.1) cho thấy các trầm tích vụn thô cuội sạn sỏi chỉ thị cho môi trƣờng có thuỷ động lực mạnh chỉ phân bố ở đới sóng phá huỷ của đƣờng bờ hiện tại (độ sâu 0 - 3m nƣớc) và đƣờng bờ cổ (độ sâu 20 - 30m nƣớc). Cuội sạn sỏi không lẫn bột sét (cuội sạch) có độ mài tròn và độ cầu khá, chỉ thị cho môi trƣờng biển. Ngƣợc lại, cuội sạn sỏi lẫn nhiều bột sét (cuội bẩn) thƣờng thành tạo ở môi trƣờng sông. Điều này đƣợc chứng minh qua hàng loạt các cột địa tầng lỗ khoan ven biển BTB (Hình 1.1). Trầm tích cát > 60% có độ mài tròn và chọn lọc khá chỉ thị cho môi trƣờng có thuỷ động lực mạnh và ổn định cũng chỉ phân bố ở đới sóng phá huỷ. Trầm tích sét chỉ thị cho môi trƣờng có thuỷ động lực yếu ở đới sóng biến dạng, các vũng vịnh, đầm hồ. Trầm tích bở rời đáy biển vùng nghiên cứu có dải tần cấp hạt rất lớn từ hạt rất thô đến hạt
rất mịn, phản ánh môi trƣờng trầm tích đa dạng, động lực môi trƣờng từ mạnh đến yếu, từ ổn định đến không ổn định đan xen vào nhau. Kết quả nghiên cứu đặc điểm thành phần độ hạt cho thấy môi trƣờng thành tạo trầm tích vùng nghiên cứu là môi trƣờng chuyển tiếp lục địa và biển, trầm tích đƣợc thành tạo trong các môi trƣờng: lục địa (aluvi - proluvi - deluvi); chuyển tiếp (sông - biển, vũng vịnh, đầm lầy - biển); và môi trƣờng biển nông ven bờ.
Thành phần khoáng vật trong trầm tích phản ánh đặc điểm thuỷ động lực môi trƣờng trầm tích, bản chất môi trƣờng thành tạo... Các khoáng vật oxyt sắt (limonit, goethit..) chỉ thị cho môi trƣờng thành tạo lục địa, nhƣ các bề mặt phong hoá laterit bắt gặp trong các lỗ khoan ven biển và đáy biển. Sự xuất hiện siderit (carbonat sắt hai) trong lỗ khoan KB1 hoặc pyrit (sulfur sắt) chỉ thị cho môi trƣờng khử, glauconit chỉ thị cho môi trƣờng trầm tích biển nông. Sự tập trung của các khoáng vật nặng chỉ thị cho môi trƣờng có thuỷ động lực mạnh và ổn định ở các bãi triều. Sét kaolinit chỉ thị cho môi trƣờng axit (lục địa), còn sét montmorilonit chỉ thị cho môi trƣờng kiềm (biển)… Kết quả nghiên cứu thành phần khoáng vật cũng chứng tỏ trầm tích vùng nghiên cứu đƣợc thành tạo ở các môi trƣờng: lục địa, chuyển tiếp (sông - biển, vũng vịnh, đầm lầy - biển); biển nông ven bờ và cả biển nông bị lục địa hoá mà bằng chứng là các kết vón, kết hạch sắt trong trầm tích bột sét phong hoá loang lổ.
Di tích sinh vật: các sinh vật sống thích nghi với từng môi trƣờng và rất nhạy bén với sự thay đổi của môi trƣờng, khi chết đi đƣợc lắng đọng cùng các vật liệu trầm tích. Dựa vào các di tích sinh vật có thể nhận biết dễ dàng môi trƣờng thành tạo trầm tích. Tổng hợp các tài liệu phân tích cổ sinh cho thấy môi trƣờng trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu đa dạng và phức tạp gồm: lục địa, chuyển tiếp (sông - biển, vũng vịnh, đầm lầy - biển), biển nông ven bờ; đƣợc thay đổi qua từng giai đoạn với xu thế biển ngày càng đóng vai trò chủ đạo (Bảng 3.4).
Tham số địa hoá thể hiện bản chất môi trƣờng thành tạo, bao gồm: hệ số trao đổi kation (Kt), tỷ lệ Fe2+
/Chc, độ pH, Eh... . Kết quả phân tích chỉ tiêu địa hoá môi trƣờng: Kt = 0,3 2,77; Fe2+/Chc = 0,01 1,13 ; pH = 6,85 8,34 ; Eh = 8
456mv (Bảng 3.5). Qua đó cho thấy môi trƣờng thành tạo trầm tích Đệ tứ có cả lục địa (aluvi - proluvi - deluvi); chuyển tiếp (sông - biển, vũng vịnh, đầm lầy - biển) và môi trƣờng biển nông ven bờ.
CHƢƠNG 4
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ BIỂN NÔNG BẮC TRUNG BỘ
Các yếu tố quyết định đặc điểm và lịch sử phát triển trầm tích khu vực nghiên cứu gồm: khí hậu, sự dao động mực nƣớc biển và hoạt động tân kiến tạo. Đặc điểm và lịch sử phát triển trầm tích đƣợc thể hiện trên các mặt cắt và thông qua các yếu tố: cấu tạo, kiến trúc, thành phần thạch học, khoáng vật và di tích cổ sinh cũng nhƣ môi trƣờng thành tạo của trầm tích .
4.1- CẤU TRÚC CÁC MẶT CẮT TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ BIỂN NÔNG BTB Trên cơ sở nghiên cứu các mặt cắt địa chấn nông độ phân dải cao có liên kết, kiểm chứng với các lỗ khoan trong khu vực nghiên cứu, cho thấy trầm tích có tính nhịp, tức là có sự lặp lại thành phần độ hạt, môi trƣờng thành tạo trầm tích.
Mỗi chu kì trầm tích biển gồm 2 pha: biển tiến và biển lùi. Ranh giới các chu kì thƣờng là các gián đoạn trầm tích xảy ra sau pha biển lùi. Dấu hiệu nhận biết đặc trƣng của gián đoạn trầm tích do biển lùi trên các cột địa tầng lỗ khoan là bề mặt phong hoá laterit, trên các băng địa chấn là các bề mặt phản xạ rõ nét nhất và các hố đào khoét. Theo tài liệu địa chấn nông độ phân dải cao, trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu đƣợc chia thành 6 tầng và ranh giới giữa chúng là 6 mặt phản xạ (không kể bề mặt đáy biển), tƣơng ứng với 6 bề mặt laterit hoá trong các thiết đồ lỗ khoan (Hình 1.2). Sự phân chia này đã đƣợc thể hiện ở tất cả các mặt cắt địa chất (Hình 2.10).
Cấu trúc các mặt cắt trầm tích Đệ tứ có sự khác nhau và có thể phân theo từng vùng với các đặc trƣng riêng:
4.1.1- Vùng I (Nga Sơn - Đèo Ngang) :
Đây là vùng nhiều đá gốc, có cấu trúc đơn nghiêng với 2 kiểu mặt cắt đặc trƣng: kiểu phát triển trầm tích aluvi trƣớc cửa sông lớn (mặt cắt tiêu biểu T94-44) và kiểu trầm tích biển nông chiếm ƣu thế (mặt cắt tiêu biểu T94-18).
4.1.1.1- Mặt cắt T94-44 (Quảng Xƣơng, Thanh Hoá):
Mặt cắt vuông góc với bờ có chiều dài khoảng 44,7km, cấu trúc mặt cắt gồm: đá gốc trƣớc Đệ tứ (granit), các thành tạo eluvi - deluvi trên đá gốc và các thành tạo
aluvi có tuổi từ QI - QIV (Hình 4.1 và 2.10.1). Đầu (tuyến) mặt cắt có lỗ khoan bãi triều LK94-6. Trên mặt cắt này khó phân biệt đƣợc tập biển tiến và tập biển lùi.
* Đá gốc trƣớc Đệ tứ: phân bố thành khối nhỏ phần đáy ở giữa mặt cắt, có
đỉnh nhô cao, bị phủ bởi trầm tích Đệ tứ dày khoảng 60m ở độ sâu 25 - 27m nƣớc. Trƣờng sóng phản xạ đặc trƣng cho đá magma, kết hợp với tài liệu địa chất trên bờ cho phép luận giải đây là đá granit phức hệ Mƣờng Lát. Ngoài ra trên mặt cắt còn rất phổ biến trầm tích Neogen lót đáy trầm tích Đệ tứ hay bị phủ bởi trầm tích Đệ tứ, có chiều dày dao động từ 40 - 130m. Trầm tích này có đặc điểm nổi cao về phía lục địa và chìm sâu dần về phía biển. Lỗ khoan bãi triều LK94-6 gặp trầm tích Neogen ở độ sâu > 45,6m.
* Trầm tích Đệ tứ : có đầy đủ 6 tầng, mỗi tầng đều có tƣớng địa chấn - trầm
tích đặc thù. Theo chiều từ dƣới lên (từ cổ đến trẻ) các tầng có đặc điểm sau:
+ Tầng trầm tích thứ 1: đƣợc thành tạo vào Pleistocen sớm (QI), giới hạn bởi mặt phản xạ R6 nằm ở dƣới và R5 nằm ở trên, trong đó bề mặt R6 không đƣợc rõ nét do độ phân giải kém ở độ sâu > 120m. Tầng này chỉ đƣợc xuất hiện trên băng địa chấn ở độ sâu > 10 nƣớc, có chiều dày dao động từ 0 - 45m, tầng có xu hƣớng nghiêng dần và chiều dày tăng dần về phía biển. Trƣờng sóng phản xạ địa chấn đặc trƣng là lộn xộn phức tạp xen kẽ các trục đồng pha đứt đoạn, uốn cong và xiên chéo, biểu hiện năng lƣợng cao với xu hƣớng giảm dần ra biển, phản ánh trầm tích đặc trƣng là vụn thô cuội sạn lẫn bùn cát của các thành tạo deluvi, aluvi (ở gần bờ), xa bờ trầm tích hạt mịn hơn. Lỗ khoan bãi triều LK94-6 ở đầu tuyến không gặp tầng trầm tích này. Lỗ khoan ven biển LK18 (Tĩnh Gia - Thanh Hoá) bắt gặp tầng trầm tích này ở độ sâu 77 - 99m với thành phần cát sạn ở dƣới phủ trên bề mặt bào mòn đá gốc hệ tầng Đồng Đỏ, lên trên là bột sét - sét, trên cùng là bột sét bị phong hoá cho màu sắc loang lổ (Hình 1.2.3).
+ Tầng trầm tích thứ 2: giới hạn bởi mặt phản xạ R5 nằm ở dƣới và R4 nằm ở trên, đƣợc thành tạo vào đầu Pleistocen giữa (QII1). Tầng này xuất hiện trên băng địa chấn ở độ sâu > 7m nƣớc và nghiêng dần ra biển, chiều dày dao động từ 0 - 35m với xu hƣớng vát mỏng về phía lục địa và tăng dần về phía biển. Trƣờng sóng phản
xạ địa chấn đặc trƣng là lộn xộn, ụ đống ở sát đáy, các trục đồng pha đứt đoạn và uốn cong ở trên. Điều đó phản ánh trầm tích đặc trƣng là vụn thô cuội sạn (ở sát đáy), sạn - cát và bột cát ở phần trên của các thành tạo lục địa aluvi và biển nông ven bờ. Trong lỗ khoan bãi triều ở đầu tuyến không gặp tầng trầm tích này. Lỗ khoan ven biển LK18 bắt gặp ở độ sâu 64 - 77m với thành phần cuội sạn cát ở dƣới chuyển lên là cuội sạn pha bột sét và bột sét bị phong hoá loang lổ. Lỗ khoan ven biển LK14 (Lạch Trƣờng) gặp ở độ sâu 99 - 106m có thành phần cát sạn phủ trên mặt bào mòn đá gốc hệ tầng Nậm Cô, chuyển lên trên là cát bị phong hoá chứa kết vón laterit (Hình 1.2.1).
+ Tầng trầm tích thứ 3: giới hạn bởi mặt phản xạ R4 nằm dƣới và R3 nằm trên, đƣợc thành tạo vào cuối Pleistocen giữa (QII2
). Chiều dày của tầng từ 14 - 35m. Phần dƣới đáy phổ biến trƣờng sóng phản xạ lộn xộn đặc trƣng cho trầm tích vụn thô (cuội sạn sỏi) với chiều dày không lớn. Phần trên là các trục đồng pha uốn cong và xiên xen kẽ nhau, phản ánh trầm tích hạt mịn hơn: cát sạn, cát bột pha lẫn bột sét. Trong lỗ khoan LK94-6 gặp tầng trầm tích này ở độ sâu 32 - 45,6m với thành phần bùn sét màu xám - xám phớt xanh chuyển lên trên là cát màu vàng - vàng xỉn do bị phong hoá laterit. Trong các lỗ khoan ven biển LK14, LK18 gặp ở độ sâu 84 - 99 và 49,6 - 64m có thành phần là bột sét với phần trên mặt bị laterit hoá cho màu sắc loang lổ (Hình 1.2.1; 1.2.2 và 1.2.3 ).
+ Tầng trầm tích thứ 4: : giới hạn bởi mặt phản xạ R3 nằm dƣới và R2 nằm
trên, đƣợc thành tạo vào đầu Pleistocen muộn (QIII1). Chiều dày của tầng dao động 5 - 30m với xu hƣớng tăng dần về phía biển. Phổ biến các hố đào có sóng phản xạ lộn xộn, ụ đống biểu hiện trầm tích vụn thô (cuội sạn sỏi) với chiều dày không lớn. Còn lại là các trục đồng pha xen lẫn uốn cong lộn xộn, phản ánh trầm tích hạt mịn hơn: cát sạn, cát bột pha lẫn bột sét. Trong lỗ khoan LK94-6 gặp tầng trầm tích này ở độ sâu 22,5 - 32m với thành phần bùn sét màu xám - xám phớt xanh, phần trên bị phong hoá cho màu sắc loang lổ chứa nhiều kết vón laterit. Lỗ khoan ven biển LK14, LK18 gặp ở độ sâu 65,8 - 84m và 24 - 49,6m có thành phần là cát, bột sét với phần trên mặt bị laterit hoá (Hình 1.2.1; 1.2.2 và 1.2.3 ).
+ Tầng trầm tích thứ 5: giới hạn bởi 2 mặt phản xạ R2 nằm dƣới và R1 nằm trên, đƣợc thành tạo vào cuối Pleistocen muộn (QIII2). Tầng này đƣợc lộ trên bề mặt đáy biển ở độ sâu > 30m nƣớc. Chiều dày tầng dao động từ 5 - 30m và thay đổi rất bất thƣờng bởi hệ thống các hố đào phức tạp của khu vực cửa sông Mã. Tại các hố đào có trƣờng sóng phản xạ lộn xộn, ụ đống, có chỗ phản xạ trắng, đặc trƣng cho cuội sạn sỏi lẫn bột sét. Còn những chỗ khác trƣờng sóng phản xạ là các trục đồng pha đứt đoạn - uốn cong, đặc trƣng cho cát bột sét. Trong lỗ khoan LK94-6 gặp tầng trầm tích này ở độ sâu 13 - 22,5m với thành phần bột sét bị phong hoá cho màu sắc loang lổ (xám, xám vàng, xám xanh, nâu vàng, nâu đỏ...) chứa nhiều kết vón laterit. Lỗ khoan ven biển LK14, LK18 gặp ở độ sâu 43 - 65,8m và 11,5 - 24m có thành phần chủ yếu là cát, bột sét với phần trên mặt phong hoá giàu kết vón laterit (Hình 1.2.1; 1.2.2 và 1.2.3 ).
+ Tầng trầm tích thứ 6: là tầng trầm tích hiện đại đƣợc thành tạo trong khoảng 10.000 năm trở lại đây, nằm trên cùng của mặt cắt, đƣợc giới hạn bởi bề mặt đáy biển (Ro) và mặt phản xạ R1 ở dƣới. Trên băng địa chấn, tầng này có chiều dày mỏng và thƣờng bị nhiễu bởi bề mặt đáy biển bằng các đƣờng liền (3 - 4 đƣờng) chạy song song với đáy biển. Kết hợp với các tài liệu khoan và lấy mẫu địa chất trên mặt cắt cho thấy tầng này phân bố thành 2 khu vực có độ sâu 0 - 20m và 24 - 26m nƣớc. Ở gần bờ (0 - 20m nƣớc), tầng này có đặc điểm vát nhọn về phía biển (mất đi ở độ sâu 22m) và tăng chiều dày về phía đƣờng bờ hiện tại. Ở độ sâu 24 - 26m nƣớc, tầng này thể hiện là lớp phủ mỏng (< 5m). Trong lỗ khoan LK94-6 gặp tầng trầm tích này ở độ sâu 0 - 13m và chia thành 2 phần: phần dƣới (sâu 4,5 - 13m) có thành phần là bột sét màu xám - xám nâu - xám tối phủ trên bề mặt phong hoá laterit; phần trên (sâu 0 - 4,5m) là cát hạt trung - nhỏ màu xám - xám phớt vàng (Hình 1.2.2).
* Các thành tạo khác: bao gồm các thành tạo deluvi - proluvi, các đào khoét,
đứt gãy. Các thành tạo deluvi - proluvi phân bố liên quan tới diện lộ granit. Các hố đào chủ yếu đƣợc sinh ra do dòng chảy cổ (sông, suối, lạch triều) chỉ quan sát thấy rõ ở các tầng phản xạ 4,5,6 (nhiều nhất là tầng 5). Các đứt gãy chỉ quan sát thấy có
dấu hiệu ở các tầng 1, 2, 3, 4, tức là chỉ xuất hiện ở dƣới mặt phản xạ R2.
4.1.1.2- Mặt cắt T94-18 (Thạch Hà, Hà Tĩnh):
Mặt cắt vuông góc với bờ có chiều dài khoảng 48,5km, cấu trúc mặt cắt gồm: trầm tích trƣớc Đệ tứ, các tầng trầm tích có tuổi từ QI - QIV và các thành tạo khác (Hình 4.2 và 2.10.2). Trên mặt cắt có 2 lỗ khoan: LK94-3 ở bãi triều (đầu mặt cắt) và lỗ khoan KB29 ở độ sâu 13,81m nƣớc.
* Trầm tích trƣớc Đệ tứ: nằm dƣới lớp phủ Đệ tứ là trầm tích Neogen, có
trƣờng sóng phản xạ đặc trƣng là các trục đồng pha đứt đoạn, nghiêng, uốn cong đặc trƣng cho thành phần bột cát - bột sét - sét kết (gắn kết yếu) và có tính phân lớp. Trầm tích Neogen đƣợc nổi cao ở phía bờ và hạ thấp dần về phía biển. Lỗ khoan bãi triều LK94-3 (Hình 1.2.7) bắt gặp ở độ sâu > 32m và lỗ khoan KB29 (Hình 1.2.18) gặp ở độ sâu > 31m kể từ bề mặt đáy biển, thành phần là bột sét - sét kết xen cát bột kết màu xám - xám vàng - xám sẫm, dẻo cứng. Ra ngoài độ sâu > 30m trầm tích Neogen bị phủ bởi trầm tích Đệ tứ dày > 200m.
* Trầm tích Đệ tứ : có đầy đủ 6 tầng, theo chiều từ dƣới lên (từ cổ đến trẻ)
các tầng có những đặc điểm sau:
+ Tầng trầm tích thứ 1: giới hạn bởi mặt phản xạ R6 và R5, đƣợc thành tạo vào Pleistocen sớm (QI). Tầng này xuất hiện trên băng địa chấn ở độ sâu > 15 nƣớc và nghiêng dần ra biển, có chiều dày dao động từ 0 - 35m với xu hƣớng tăng dần về phía biển. Trƣờng sóng phản xạ địa chấn đặc trƣng là lộn xộn phức tạp xen các trục đồng pha đứt đoạn, uốn cong, biểu hiện năng lƣợng có xu hƣớng giảm dần ra biển, phản ánh trầm tích đặc trƣng là cuội sạn lẫn bùn cát của các thành tạo aluvi. Cả 2 lỗ khoan trên mặt cắt không gặp tầng trầm tích này.