Kết quả nghiên cứu chƣơng 2, 3 và cấu trúc các mặt cắt trầm tích đã chỉ ra trầm tích Đệ tứ phát triển qua 6 giai đoạn, tƣơng ứng với 6 chu kì trầm tích. Khi mực nƣớc đại dƣơng hạ thấp dần đến thấp nhất, thềm lục địa đƣợc thành tạo trầm tích biển (lùi) trầm tích aluvi và đầm hồ lục địa. Thời kì mực nƣớc đại dƣơng dâng cao, thềm lục địa đƣợc phát triển trầm tích biển (tiến).
Theo các văn liệu quốc tế cũng nhƣ khu vực Đông Nam Á, hoạt động dâng lên và hạ xuống của mực nƣớc biển liên quan tới các chu kì thay đổi khí hậu (băng hà) trong Đệ tứ đã để lại vết tích là các đƣờng bờ cổ, các thềm biển cổ ở các độ sâu hoặc độ cao khác nhau. Hình dạng và vị trí các đƣờng bờ biển cổ (hoặc thềm biển) trên lục địa cũng nhƣ dƣới đáy biển hiện nay có thể không còn nguyên dạng nhƣ khi thành tạo, mà đã bị thay đổi do hoạt động tân kiến tạo và các quá trình ngoại sinh (xâm thực) gây nên.
Theo Lin Jing Xing và nnk (1995), Tang Baogen (1995), Xue Wanjun và nnk (1996)... [58,61,66,68]; trong kỷ Đệ tứ ở châu thổ sông Dƣơng Tử đã ghi nhận đƣợc 8 đợt biển tiến và xen giữa chúng là những đợt biển lùi. Trong đó biển tiến vào Pleistocen sớm có 2 đợt, Pleistocen giữa có 3 đợt, Pleistocen muộn có 2 đợt và Holocen có 1 đợt. Chúng đƣợc gây nên do sự thay đổi khí hậu: ấm (biển tiến) và lạnh (biển lùi). Ở vùng biển Nam Hoàng Hải có 9 lớp trầm tích biển tiến xen kẽ với 8 lớp trầm tích biển lùi. Trong đó vào Pleistocen sớm có 2 lớp, Pleistocen giữa có 2 lớp, Pleistocen muộn có 4 lớp và Holocen có 1 lớp biển tiến (Yang.Z, 1996) [68]. Ở Biển Đông ghi nhận đƣợc 6 lớp trầm tích biển tiến: Pleistocen sớm có 1 lớp, Pleistocen giữa có 2 lớp, Pleistocen muộn có 2 lớp và Holocen có 1 lớp biển tiến (Bảng 2.2).
Theo Yang Zigeng Lin Hemao và nnk. (1996) [66,68], các thời kì biển tiến ở Châu Á Thái Bình Dƣơng và Địa Trung Hải diễn ra rất phức tạp. Dọc theo bờ biển, thời gian bắt đầu xảy ra biển tiến có xu thế chậm dần: lần biển tiến cuối cùng đến nay (Flandrian) bắt đầu từ 11.000 năm ở Biển Đông và từ 8.500 năm ở biển Hoàng Hải.
Kết quả nghiên cứu của luận án đã ghi nhận có 6 lần biển tiến ở vùng biển BTB tƣơng tự nhƣ tài liệu của Xue Wanjun, 1996 [68].
Dựa theo cấu trúc các mặt cắt đã mô tả ở trên và đặc điểm phân bố trầm tích, lịch sử phát triển trầm tích Đệ tứ biển nông BTB có các giai đoạn thành tạo sau:
Cách đây trên 2 triệu năm vào thời kì khí hậu lạnh (có thể tƣơng ứng với băng hà Dunai) [62,72], toàn bộ các đảo trên biển và các nƣớc Đông Nam Á đƣợc nối liền tạo nên lục địa Sundaland. Theo thời gian, vùng nghiên cứu đƣợc nổi cao dần so với mực nƣớc biển, đã xảy ra các quá trình địa chất: từ tích tụ trầm tích (Neogen) phong hoá feralit (tạo vỏ laterit) bóc mòn, vật liệu trầm tích đƣợc mang ra tích tụ ngoài sƣờn lục địa tạo các nêm tăng trƣởng. Kết quả các thành tạo trầm tích Neogen chỉ còn sót lại ở các địa hình trũng nhất lúc đó, bề mặt laterit hoá trên trầm tích Neogen đã đƣợc thành tạo và còn tồn tại đến nay trong các lỗ khoan ven biển (Hà Tĩnh, Quảng Trị, Huế). Cũng vào thời kì này, hoạt động tân kiến tạo và phun trào bazan trở nên mạnh mẽ. Các hệ thống đứt gãy đã phân cắt khu vực nghiên cứu thành các khối, đới nâng hạ tƣơng phản, các đá gốc bị nứt nẻ, vỡ vụn nhiều càng thúc đẩy quá trình phong hoá vật lí. Dƣới tác dụng của các trận mƣa lũ rất lớn của khí hậu nhiệt đới, các sản phẩm phong hoá vật lí (vật liệu vụn cơ học) đƣợc vận chuyển theo các sông suối đi ra biển, tích tụ ở địa hình thấp và trũng hơn, các thung lũng sông Mã, sông Cả, sông Gianh, sông Hƣơng đƣợc lấp đầy cuội sạn cát aluvi - proluvi. Các lỗ khoan đồng bằng ven biển LK13 (Sầm Sơn) bắt gặp trầm tích này ở độ sâu khoảng 120 - 129m ; LK29 (Vinh) ở độ sâu > 104m [3,4]. (Hình 1.2.5). Thành phần trầm tích chủ yếu là cuội sạn sỏi đa khoáng lẫn bột sét gắn kết yếu, độ mài tròn chọn lọc yếu - kém. Di tích bào tử phấn hoa đơn điệu với số lƣợng ít, có một số tảo nƣớc ngọt và nƣớc lợ đã đƣợc tìm thấy nhƣ Actinella sp., Faragelaria sp. … định tuổi Pleistocen sớm (Bảng 3.4).
Sau thời kì khí hậu lạnh (băng hà) là thời kì khí hậu ấm (gian băng)[62], biển tiến dần vào khu vực nghiên cứu, các trầm tích vụn thô aluvi - proluvi bị biển xâm thực, xáo trộn và lắng đọng cùng với vật liệu mới từ các miền xâm thực đƣa ra, thành tạo trầm tích sông - biển và biển có độ hạt mịn dần. Mực nƣớc biển dâng cao nhất đã lắng đọng trầm tích hạt mịn nhất là cát bột sét, sét. Lỗ khoan LK18 (Hình 1.2.3) ở độ sâu 77 - 90m, LK2b.QT (Hình 1.2.11) ở độ sâu 86 - 98m, LKHU7-T1 (Hình 1.2.12) ở độ sâu 135 - 150m bắt gặp các thành tạo trầm tích có độ hạt giảm dần: cát pha cuội sạn cát bột bột sét, màu xám - xám xi măng, xám trắng - xám
xanh, phân lớp mỏng - vừa hơi xiên, đôi nơi bị phong hoá loang lổ cho màu nâu vàng - nâu đỏ. Độ mài tròn chọn lọc trung bình - kém. Phổ biến bào tử phấn hoa và tảo nƣớc lợ định tuổi Pleistocen sớm (Bảng 3.4). Ở bồn trũng Châu Giang (phía đông đảo Hải Nam) các nhà địa chất Trung Quốc đã xác lập đƣợc lớp trầm tích biển tiến có tuổi 1.600 nghìn năm [66,68], tƣơng tự nhƣ lớp bột sét gặp trong lỗ khoan ven biển BTB vừa mô tả ở trên.
Sau biển tiến cực đại của thời kì khí hậu ấm, bắt đầu thời kì khí hậu lạnh (có thể tƣơng ứng với băng hà Guns) cách đây khoảng 1.300 nghìn năm [62,72], biển lại từ từ rút xuống. Theo tiến trình biển rút, địa hình vùng nghiên cứu lại đƣợc nâng cao so với mực nƣớc biển, bậc địa hình thay đổi từ đồng bằng ngập nƣớc đồng bằng trung du miền núi. Các quá trình địa chất ngoại sinh trong khu vực lại đƣ- ợc thay đổi từ môi trƣờng biển sang môi trƣờng lục địa. Khi phơi trên cạn, bề mặt trầm tích chịu các quá trình phong hoá laterit, xâm thực và bóc mòn; các sản phẩm phá huỷ đƣợc vận chuyển về phía có điều kiện tích tụ. Tuy nhiên trong thời kì này địa hình miền xâm thực ít bị phân cắt và thoải hơn, khí hậu có xu hƣớng lạnh và ít mƣa, quá trình bóc mòn xảy ra không mãnh liệt, bề mặt phong hoá laterit (của các địa hình thuận lợi) có thể đƣợc bảo tồn trên các mặt cắt.
Trong thành phần cuội sạn đa khoáng, thạch anh có độ mài tròn trung bình - yếu, độ chọn lọc kém. Trong thành phần khoáng vật vụn có microclin, plagioclas trung tính còn rất tƣơi [15,52] , các khoáng vật màu ít bị biển đổi và độ chín muồi của trầm tích vụn T = 13,6 cho thấy vật liệu trầm tích có thể mới trải qua phong hoá vật lí là chủ yếu. Tuỳ theo vị trí phân bố trên thềm lục địa mà các trầm tích vụn thô này có đặc điểm khác nhau, nhƣng đều là trầm tích aluvi - deluvi - poluvi.
Tóm lại, giai đoạn Pleistocen sớm đã thành tạo trầm tích có cỡ hạt chủ yếu từ thô (cuội sạn cát), thứ yếu đến mịn (bột sét) thuộc hệ tầng Hoàng Hoá (vùng I) hay hệ tầng Tân Mỹ (vùng II), có nguồn gốc sông - lũ (ap), sông - biển (am) là chủ yếu. Theo thời gian: trầm tích bắt đầu bằng vật liệu vụn thô aluvi - deluvi - proluvi (apd), hàm lƣợng cuội sạn sỏi thay đổi từ 25 - 30%, kích thƣớc cuội sạn thay đổi từ 2 - 10mm, chiều dày tầng từ 10 - 40m; tiếp theo là trầm tích hạt mịn hơn (sông - biển,
đồng bằng châu thổ). Trầm tích hạt mịn (bột sét, sét) chiếm tỷ lệ không lớn (30 - 35%) trong khối lƣợng trầm tích tuổi Pleistocen sớm. Theo không gian: trầm tích vụn thô aluvi phân bố chủ yếu ở vùng I, liên quan tới các sông lớn (sông Mã, sông Cả). Còn trầm tích hạt mịn hơn phân bố chủ yếu ở vùng II, liên quan tới các trũng nhỏ ven biển. Trong thành phần vụn có nhiều mảnh đá, thạch anh, felspat .v.v... có độ chín muồi không cao (T = 13,6), chứng tỏ phong hoá vật lí ở giai đoạn này đóng vai trò chủ đạo. Các khoáng vật sét chủ yếu có chlorit, hydromica và kaolinit. Các tham số trầm tích: Md = 0,48mm ; So = 2,77; Ro = 0,55. Thành phần hoá học trung bình: SiO2 = 60,4; Fe2O3 = 3,7; FeO = 1,35; Al2O3 = 19,37; CaO = 0,736; MgO = 0,96. Chỉ tiêu địa hoá môi trƣờng: Kt = 1,1; pH = 7,1 ; Eh = 142mv; Fe2+S/ Chc = 0,34 [15,43,52]. Trầm tích chứa các bào tử phấn hoa: Polypodium sp., Acrostichum sp., Cyathea sp., Pteris sp., Taxodium sp., Carya sp. . Trong thời gian biển lùi, các thành tạo trầm tích Pleistocen sớm bị phong hoá tạo bề mặt laterit hoá. Ngoài các thành tạo trầm tích bở rời, ở khu vực Cồn Cỏ còn có hoạt động phun trào bazan (QI) nhƣ đã mô tả trong chƣơng 2. Thời gian thành tạo trầm tích QI ở BTB có thể so sánh với thời gian thành tạo các trầm tích kì gian băng Dunai - Guns (D - G) và băng hà Guns (G) ở vùng Anpơ thuộc Châu Âu [62].
4.2.2- Giai đoạn Pleistocen giữa, phần sớm (QII 1
):
Vào đầu Pleistocen giữa, phần sớm, khí hậu đƣợc đặc trƣng bởi các thời kì nóng ẩm xen kẽ (Macoun J., 1979 [62]), mƣa lũ nhiều, thành tạo các trầm tích aluvi - proluvi trên bề mặt laterit hoá các trầm tích QI ở các đồng bằng ven biển.
Theo chiều biển tiến trầm tích có độ hạt giảm dần từ cuội sạn cát bột sét; ở phần trên nhiều khi lƣợng bột sét tăng lên tới 40 - 50%. Lỗ khoan ven biển LK29 -Cửa Hội (Hình 1.2.5) bắt gặp trầm tích này ở độ sâu 81 - 104m; ở đồng bằng Thừa Thiên - Huế, trầm tích này đƣợc bắt gặp ở độ sâu thay đổi từ 89 - 135m (LK HU 6A; LK HU 7; LK HU 8). Thành phần trầm tích gồm: cuội - sạn - cát, cát pha cuội sạn đa khoáng đến cát hạt mịn, bột sét xen kẽ các lớp cát hạt nhỏ phân lớp mỏng, màu xám - xám vàng - xám sẫm. Trầm tích có độ mài tròn và chọn lọc trung bình - yếu, các lát mỏng từ cát bở rời cho thấy các hạt tinh thể plagioclas còn tƣơi và sắc
cạnh [15,52]. Hoá thạch Foraminifera và Nannofosil hiếm, chủ yếu là bào tử phấn hoa và tảo nƣớc lợ, phản ánh nguồn gốc sông - biển. Trong khi đó ở lỗ khoan ven biển LK18 - Tĩnh Gia (Hình 1.2.3) bắt gặp trầm tích QII1 ở độ sâu 64 - 77 m; LK2b.QT - Quảng Trị (Hình 1.2.11) gặp ở độ sâu 73 - 86m. Thành phần trầm tích chủ yếu gồm: cát, cát bột lẫn ít cuội sạn, chuyển dần lên trên là bột cát, bột sét, sét có bề mặt bị phong hoá (yếu) cho màu trắng - xám - vàng loang lổ đỏ. Trầm tích vụn thô có độ mài tròn và chọn lọc trung bình - yếu. Tại lỗ khoan biển KB1- Cẩm Nhƣợng (Hình 1.2.14), ở độ sâu 11,91m nƣớc gặp trầm tích này dƣới độ sâu 52 - 60m kể từ đáy biển, có thành phần gồm: phần trên (52 - 57m) là sét bột xám xanh loang lổ vàng - tím chứa kết vón laterit màu nâu, gắn kết yếu, thành phần sét chủ yếu là kaolinit, hydromica và chlorit; phần dƣới (57 - 60m) là cát thô trung màu xám vàng, xám sáng, độ mài tròn chọn lọc trung bình - yếu, lẫn ít vụn vỏ Mollusca. Trong lỗ khoan LK14 (Hình 1.2.1), ở độ sâu 69,9 - 97,3m đã tìm thấy một tập hợp bào tử phấn hoa gồm Polypodium sp., Polodiaceae gen.indit., Rubieceae gen.indit., Engelhartia gen.indit. ... ; xuất hiện hoá đá Foraminifera trong các lớp bột cát, phản ánh nguồn gốc biển và có tuổi Pleistocen giữa. Biển tiến cực đại đã tạo thềm biển ở độ cao 100 - 110m (so với hiện nay) ở ven rìa đồng bằng BTB [44,54,57]. Ở bồn trũng Châu Giang, các nhà địa chất Trung Quốc đã xác lập lớp sét biển tiến có tuổi 910 - 730 nghìn năm [58,68].
Sau biển tiến cực đại là thời kì biển lùi. Đặc trƣng khí hậu lúc này là khô mát xen lẫn với khô lạnh (Macoun J., 1979) [62]. Vùng nghiên cứu đang chìm ngập dƣới biển lại đƣợc từ từ nổi lên thành lục địa. Kể từ khi mực nƣớc biển bắt đầu hạ cho đến khi vùng nghiên cứu đƣợc nổi cạn khỏi mặt nƣớc, trầm tích Pleistocen giữa trong vùng thành tạo tổ hợp tƣớng biển lùi có độ hạt tăng dần từ bột sét đến bột bột cát pha bột sét kiểu châu thổ (trầm tích sông - biển). Khi nổi cao trên mặt nƣớc, vùng nghiên cứu chỉ đƣợc thành tạo trầm tích tại những nơi trũng nhƣ sông hồ và đầm lầy, còn lại phần lớn là gián đoạn trầm tích do phơi trên lục địa. Quá trình phong hoá laterit các thành tạo trầm tích có trƣớc đƣợc diễn ra liên tục kể từ khi biển bắt đầu rút. Khi địa hình là miền núi, quá trình phong hoá bóc mòn (phong hoá
vật lí) chiếm ƣu thế hơn so với phong hoá laterit, nhƣng do điều kiện khí hậu khô mát nên quá trình bóc mòn xảy ra không mạnh mẽ, bề mặt phong hoá laterit đã thành tạo dễ đƣợc bảo tồn và tiếp tục phát triển cho đến khi biển tiến trở lại.
Nhƣ vậy giai đoạn trầm tích thứ 2 trong vùng nghiên cứu đã thành tạo các trầm tích sông, sông - biển (biển nông ven bờ) là chủ yếu. Trong giai đoạn này trầm tích vụn thô vẫn chiếm tỷ lệ cao (cuội sạn sỏi chiếm 15 - 20%), trầm tích hạt mịn đã tăng lên (bột sét chiếm 35 - 40%). Thành phần hạt vụn có độ chín muồi chƣa cao (T = 19,7). Khoáng vật sét chủ yếu có chlorit, hydromica và kaolinit. Các tham số trầm tích: Md = 0,39mm ; So = 2,83; Ro = 0,65. Thành phần hoá học trung bình (%): SiO2 = 63,07; Fe2O3 = 3,91; FeO = 1,76; Al2O3 = 16,46; CaO = 0,96; MgO = 1,25. Chỉ tiêu địa hoá môi trƣờng: Kt = 1.65; pH = 7,2; Eh = 150mv; Fe2+S/Chc = 0,44 [15,52]. Trong quá trình biển rút, các thành tạo trầm tích tuổi Pleistocen giữa, phần sớm bị phong hoá tạo lớp laterit hoá bề mặt. Ngoài các thành tạo trầm tích bở rời, ở khu vực Cồn Cỏ còn có hoạt động phun trào bazan nhƣ đã mô tả trong chƣơng 2. Chu kì trầm tích này có thể so sánh với trầm tích thành tạo vào thời kì gian băng Guns - Mindel (G - M) và băng hà Mindel (M) ở Anpơ, Châu Âu.
4.2.3- Giai đoạn Pleistocen giữa, phần muộn (QII 2
):
Vào đầu Pleistocen giữa, phần muộn, biển lại tiến về phía lục địa. Theo chiều biển tiến, vùng nghiên cứu dần dần ngập nƣớc cho tới khi biển tiến cực đại (dấu hiệu là thềm biển cao 50 - 70m ở BTB [44,54,57]). Trầm tích đƣợc thành tạo có độ hạt giảm dần từ dƣới lên trên, từ trong bờ ra ngoài biển.
Các lỗ khoan gặp trầm tích vụn thô: lỗ khoan ven biển LK13 (Sầm Sơn, Thanh Hoá) gặp ở độ sâu 88 - 120m; LK29 gặp ở độ sâu 65 - 81m (Hình 1.2.5). Thành phần trầm tích vụn thô gồm cuội sạn, cuội sạn cát pha bột sét. Cuội sạn có thành phần đa khoáng, độ mài tròn và chọn lọc trung bình yếu. Các di tích cổ sinh chủ yếu là bào tử phấn: Cyathea sp., Taxodim sp., Hibiscus sp., Graminae sp. ... và Foraminifera, Nannoplanton phản ánh nguồn gốc sông - biển, tuổi Pleistocen giữa, phần muộn (Bảng 3.4).
sâu 32 - 45,6m; LK18 ở độ sâu 64 - 77m; LK2b.QT ở độ sâu 73 - 86m; LK HU 7 ở độ sâu 94,5 - 100m... và các lỗ khoan biển: KB1 gặp ở độ sâu 41 - 52m kể từ đáy biển; KB29 ở độ sâu 28,5 - 31m kể từ đáy biển (Hình 1.2.1; 1.2.2; 1.2.3; 1.2.11 và 1.2.12…). Thành phần chủ yếu gồm: cát hạt trung mịn xen ít cát thô màu xám xanh - xám trắng, có nơi là cát đỏ (LK93-6VB Vĩnh Linh; KB35-Cửa Hội), độ chọn lọc và mài tròn khá tốt, chuyển lên phía trên là bột - cát, bột - sét bị phong hoá cho màu