ĐẾN 20 NGHÌN NĂM CÁCH NAY - Q13b)
Thuật ngữ biển thoái ở đây được gọi chung cho biển thoái cưỡng bức (forced regression) và biển thoái thấp (lowstand normal regression) xảy ra khi mực nước bắt đầu hạ từ điểm cực đại đến điểm cực tiểu (biển thoái cưỡng bức) và dâng trở lại đến khi tốc độ dâng bằng tốc độ cung cấp trầm tích (biển thoái thấp) hình thành miền hệ thống biển thấp (LST).
Trong vùng nghiên cứu không bắt gặp các tướng trầm tích thuộc hệ thống trầm tích biển thấp. Tuy nhiên, quá trình hạ thấp mực nước biển để lại dấu ấn rất rõ ràng. Tất cả các lỗ khoan trong vùng nghiên cứu đều bắt gặp tầng trầm tích sét, bột màu sắc loang lổ tương đối rắn chắc (hình 4.1). Độ sâu bề mặt tầng trầm tích này thay đổi như sau: 21,5m (lỗ khoan TV1); 36,5m (lỗ khoan VL1); 24,3m (lỗ khoan LKTV) và 24,5m (lỗ khoan LK13-6). Trong tầng trầm tích này bắt gặp sạn laterit
48
nằm rải rác trong sét, bột. Ngoài ra, còn phát hiện các ống cát với độ dài 10-30 mm, rộng 10-20 mm được lấp đầy bởi các mảnh vỏ sò và cát mịn đến trung. Trong lỗ khoan VL1, trầm tích có cấu tạo hạt đậu (lenticular) [4]. Kiểu cấu tạo này đặc trưng cho môi trường trầm tích biển nông có ảnh hưởng của thủy triềụ Phân tích C14 từ vật liệu vỏ sò trong tầng trầm tích này cho tuổi như sau: Tại lỗ khoan TV1, độ sâu 25,79m là 43.420 ± 980 năm BP; tại lỗ khoan VL1, độ sâu 35,66m là 57000 ± 40 năm BP [22]. Các kết quả phân tích mẫu tuyệt đối C14 của sú vẹt trong trầm tích đầm lầy ven biển thuộc hệ tầng Mộc Hóa và Long Toàn trong các lỗ khoan trên đồng bằng Nam Bộ cho tuổi là 35.800±2800 yrBP (Phước Tân, Đồng Nai) và Phú Quốc là 36.984±1500 yrBP [3]. Điều này cho thấy vào thời điểm trên mực nước biển đang ở trong lục địa hiện tại trước khi rút ra phía đông để bắt đầu chu kỳ trầm tích cuối cùng.
a) b)
Hình 4.1. Sét bột màu sắc loang lổ bắt gặp tại lỗ khoan LK13-6 (a) và LKTV (b). Sạn laterit được khoanh trong hình tròn màu trắng, ống cát được khoanh trong hình elip màu vàng.
Quá trình hạ thấp mực nước biển sau đó đã làm cho tầng sét bột môi trường bị phong hóa hóa học trong điều kiện lục địa biến thành màu sắc loang lổ xám xanh, nâu, đỏ và vàng. Sạn sỏi là kết vón laterit màu nâu đỏ bắt gặp trong tầng trầm tích
này là sản phẩm phong hóa hóa học khá triệt để. Như vậy, bề mặt trên cùng của tầng sét bột loang lổ chính là bề mặt bào mòn hình thành trong giai đoạn mực nước biển hạ thấp, được gọi là bề mặt bào mòn biển thấp (Lowstand Erosion Surface), là ranh giới bất chỉnh hợp và cũng chính là ranh giới tập (SB – Sequence Boundary).
Hình 4.2. Mặt cắt cắt địa chấn nông phần rìa ngoài thềm lục địa Đông Nam Việt Nam [14]
Kết quả nghiên cứu của Schimanski và Stattegger (2005) trên thềm lục địa Đông Nam Việt Nam cho thấy bề mặt bất chỉnh hợp này kéo ra đến độ sâu khoảng 120m nước sau đó chuyển sang chỉnh hợp tương đương (correlative conformity) (hình 4.2). Cùng với các kết quả nghiên cứu khác cho thấy mực nước biển hạ thấp nhất là khoảng -120m nước so với mực nước biển hiện tại vào khoảng 18.000 – 20.000 yrBP. Như vậy, giai đoạn biển thoái cuối Pleistocen muộn đã diễn ra trong khoảng thời gian từ 36 đến 20 ka BP hình thành bề mặt bất chỉnh hợp là ranh giới tập. Tại vùng nghiên cứu chưa phát hiện được các tướng trầm tích thuộc miền hệ thống trầm tích biển thấp hình thành trong giai đoạn hạ thấp mực nước biển có thể do mực nước biển hạ xuống thấp do đó toàn bộ khu vực trở thành miền xâm thực. 4.2. GIAI ĐOẠN BIỂN TIẾN PLESTOCEN
MUỘN – HOLOCEN SỚM (18 – 8 NGHÌN NĂM CÁCH NAY – Q13b-Q2)
Giai đoạn biển tiến sau biển thoái xảy ra từ khoảng 18 – 8 nghìn năm cách nay từ độ sâu -120m nước đến độ cao +5m được gọi là biển tiến Flandrian, hình thành hệ thống trầm tích Hình 4.3. Bề mặt bào mòn biển tiến (đường màu trắng) trên tầng sét bột loang lổ, lỗ khoan LKTV
50
biển tiến (TST) trên khu vực nghiên cứụ
Sau 18 nghìn năm cách ngày nay, mực nước biển dâng trở lại tạo điều kiện cho việc tích tụ các trầm tích sông trong phần lục địa do dâng cao mực cơ sở. Các dòng sông chuyển dần từ chế độ xói mòn sang cân bằng và cuối cùng là tích tụ. Trầm tích hình thành trong giai đoạn biển tiến dần dần lấp đầy các thung lũng bị đào khoét trước đó trong giai đoạn biển thoáị Các tướng trầm tích thuộc giai đoạn này chỉ bắt gặp tại lỗ khoan DT1 và BT2 ở phía tây nam và đông bắc vùng nghiên cứu nơi có các thung lũng đào khoét [3].
Tại vùng biển Trà Vinh, dấu hiệu đầu tiên của biển tiến vào lục địa chính là bề mặt bào mòn biển tiến. Trong khi các thung lũng được lấp đầy trong quá trình biển tiến thì vùng nghiên cứu vẫn ở trong chế độ xâm thực. Tầng sét bột phong hóa loang lổ tiếp tục bị bào mòn do sóng biển trong thời kỳ biển tiến tạo thành “bề mặt bào mòn biển tiến” (Ravinement surface - RS) (hình 4.3). Quá trình bào mòn này chính là quá trình xói lở tại các vùng bờ thiếu hụt trầm tích. Sản phẩm của quá trình bào mòn một phần được mang ra phía biển tạo nên các trầm tích đới bãi triều, biển nông (tiền bờ - foreshore)…, một phần bị đẩy dồn về phía lục địa hình thành trầm tích đới sau bờ (backshore). Quá trình xói lở bờ biển có cấu tạo là trầm tích sét bột dẻo dính có thể nhận thấy hiện nay tại chính bờ biển hiện tại, vùng biển Trà Vinh (hình 4.4).
Hình 4.4. Bề mặt bào mòn biển tiến (đường màu trắng) hình thành do xói lở bờ biển huyện Duyên Hảị
Các thành tạo trầm tích tướng sau bờ thường có độ chọn lọc kém bao gồm cả sạn sỏi laterit, “cuội sét” là sản phẩm của quá trình phá hủy tầng sét bột loang lổ (thành phần cũ – tha sinh) được dồn đẩy vào từ đới tiền bờ trộn lẫn với mảnh vụn sinh vật (thành phần mới) cùng với các mảnh vụn thực vật nước lợ sống ngay trong đới sau bờ và bùn sét lắng đọng trong điều kiện động lực yên tĩnh thường xuyên của đới sau bờ. Kiểu thành tạo này bắt gặp trọng lỗ khoan LKTV ở độ sâu từ 23,7 – 24,3m (hình 4.5). “Cuội sét” bị phá hủy từ quá trình xói lở bờ biển do sóng cũng tương đối phổ biến trên vùng bãi triều và đới sau bờ biển hiện tại (hình 4.6).
Các thành tạo tiền bờ như trầm tích cát bãi triều, cát bùn dưới triều (hình 4.7) bắt gặp phủ ngay bên trên trầm tích tướng sau bờ cho thấy quá trình phủ chồng lùi do biển tiến diễn ra trong giai đoạn nàỵ
Các tướng trầm tích biển tiến nêu trên có bề dày tương đối nhỏ, thường chỉ đạt 1 – 2m chứng tỏ quá trình biển tiến vào lục địa diễn ra tương đối nhanh và liên tục. Các thành tạo tướng bãi triều biển tiến bị phủ bởi trầm tích hạt mịn chân châu thổ hình thành trong giai đoạn biển thoái ngay sau đó (hình 4.8). Ranh giới giữa chúng chính là bề mặt ngập lụt cực đạị Tuy nhiên, thường quá trình chuyển tiếp giữa trầm tích bãi triều biển tiến và chân châu thổ biển thoái diễn ra từ từ. Có nghĩa là trầm tích cát hạt mịn chọn lọc tốt thuộc tướng bãi triều biển tiến thường bị pha trộn trầm tích bùn của tướng chân châu thổ biển thoái tạo thành đới trầm tích pha trộn “cát bùn”.
52
Hình 4.5. Trầm tích đới sau bờ bao gồm bùn lẫn sạn laterit (trong hình tròn màu vàng), cuội
sét (trong hình tròn màu trắng), vụn vỏ sinh vật (trong hình tròn màu hồng) và mảnh vụn thực
vật (trong hình elip màu đỏ), lỗ khoan LKTV
Hình 4.6. Cuội sét và vụn vỏ sò trên bãi triều hiện đại vùng biển Trà Vinh.
a) b)
Hình 4.7. Trầm tích cấu tạo kiểu hạt đậu, tướng bãi triều tại lỗ khoan LKTV - độ sâu 23,0m (a); cát bãi triều cấu tạo gợn sóng tại lỗ khoan LK13-6 - độ sâu 24,6m (b).
Hình 4.8. Ranh giới giữa tướng bãi triều biển tiến và chân châu thổ biển thoái là bề mặt ngập lụt cực đạị
4.3. GIAI ĐOẠN BIỂN THOÁI HOLOCEN GIỮA - MUỘN (8 NGHÌN NĂM ĐẾN NAY) ĐẾN NAY)
4.3.1. Quá trình hình thành châu thổ
Các nghiên cứu dao động mực nước biển ở miền Bắc cho thấy mực nước biển đã đạt đến cực đại ở độ cao khoảng 5m vào khoảng 6 nghìn năm cách ngày naỵ Tuy nhiên, ở phía bắc châu thổ sông Mekong mực nước biển đạt cực đại ở độ cao chỉ 1 – 2m vào khoảng thời gian từ 6,5 đến 6 nghìn năm cách ngày naỵ Theo Tamura và nnk, biển ngập lụt cực đại tiến đến gần PhnomPenh (cách 20-50km về phía đông nam) ở thời điểm 8 nghìn năm cách ngày naỵ Như vậy, mặc dù biển đạt độ cao cực đại từ 6,5 – 6 nghìn năm cách nay nhưng biển đã thoái từ trước đó khoảng 1 – 1,5 nghìn năm. Điều này là hoàn toàn hợp lý bởi vì mực nước biển dâng gần đạt đến cực đại nhưng tốc độ đã giảm xuống nhỏ hơn tốc độ cung cấp trầm tích thì sẽ xảy ra biển thoáị Như vậy, có thể khẳng định biển thoái xảy ra bắt đầu từ 8 nghìn năm cách ngày nay và đây chính là giai đoạn hình thành châu thổ.
Kết quả nghiên cứu tướng trầm tích nêu trong chương 3 cho thấy quy luật chuyển tướng từ dưới lên rất rõ ràng như sau: tướng chân châu thổ tướng tiền châu tướng bãi dưới triều tướng bãi gian triều tướng giồng cát ven biển. Đây chính là quá trình phủ chồng tiến (progradation) hay quá trình tăng trưởng của châu thổ sông Mekong diễn ra từ đầu Holocen giữa tới naỵ Trong mỗi tướng trầm tích cũng thấy rõ xu hướng nông dần lên của mực nước biển.
54
4.3.2. Lịch sử phát triển hệ thống giồng cát
Trầm tích giồng cát là vết tích của đường bờ biển cổ, là chỉ thị cho sự bồi lấn ra biển của châu thổ nên rất có ý nghĩa trong việc khôi phục cổ địa lý và sự tiến hóa của châu thổ. Đường bờ biển cổ có tuổi khoảng 3.500 năm trước, bồi dần ra biển hình thành một dải đồng bằng ven biển rộng lớn với hệ thống giồng cát trải dài khoảng 50km đến bờ biển hiện tạị Nghiên cứu tuổi giồng cát dựa trên các kết quả mới về tuổi nhiệt huỳnh quang kích thích (OSL) của trầm tích giồng cát góp phần làm sáng tỏ sự phát triển hệ thống giồng cát khu vực ven biển trong quá trình tiến hóa đồng bằng Trà Vinh vào cuối Holocen đến hiện tạị
4.3.2.1. Kiến trúc giồng cát
Hệ thống giồng cát phát triển ở khu vực ven biển đồng bằng châu thổ sông Cửu Long cũng như ở Trà Vinh thường có hướng lồi ra và quay lưng về phía biển theo thay đổi của đường bờ hiện tại do sự bồi tích về hướng tây nam của trầm tích dọc bờ. Giồng cát có dạng chẻ nhánh, hình cánh cung chạy dài theo hướng song song với đường bờ biển và khá liên tục.
Các giồng cát biểu lộ hệ thống phân cấp kiến trúc, được đặc trưng bởi một giồng chính, các nhánh giồng phụ và các giồng riêng lẻ. Giồng cát chính bao gồm một thân chính, có nguồn gốc tại chỗ hoặc gần các nhánh sông phía đông bắc của đồng bằng Trà Vinh. Từ nhánh này thành tạo một loạt các giồng cát nhỏ uốn cong, thường dài 5-7km, và có dạng hình cung lồi, lệch về phía Nam. Một số thân giồng tiếp tục chia đôi để tạo các giồng phụ. Ở Trà Vinh đã xác định được 11 thế hệ giồng cát chính từ số 1 đến 11 với khoảng cách đến bờ biển ngày càng tăng (hình 4.9). Mỗi giồng cát chính liên kết với 5 giồng cát phụ, mỗi cái trong số đó đã được nhận một kí tự a e tính từ biển vào đất liền (ví dụ, b là giồng cát phụ trong giồng cát số 5 kí hiệu 5b). Chiều rộng của giồng cát bãi biển thường là 1-2km, trong khi vào sâu trong đất liền có chiều rộng trung bình là khoảng 5km.
Hình 4.9. Hệ thống phân bố các giồng cát và vị trí lấy mẫu xác định tuổi bằng phương pháp OSL [21]
Một giồng cát điển hình nói chung thường tạo ra một nhánh giồng phụ từ thân của nó. Ở một số nơi, các thân và nhánh liên kết chặt chẽ (giồng phụ 5c). Thân giồng lộ ra, lớn dần về phía biển (giồng số 8 và giồng phụ 1b). Đôi chỗ có sự phá vỡ của thân giồng (giồng phụ 3a). Một số giồng cát xảy ra phân nhánh gần như song song (giồng số 2). Các giồng cát cho thấy sự thay đổi trong hình dạng bên ngoài của chúng. Giồng cát có hình dạng uốn ngược rõ rệt hơn trong tập hợp các giồng 1-6 và giồng số 9. Giồng cát 2 xuất hiện có kèm theo sự dịch chuyển xuống của giồng cát 3 và 4.
56
4.3.2.2. Cơ chế thành tạo giồng cát
Quá trình phát triển châu thổ kết hợp với biển lùi đã để lại các thế hệ giồng cát là những dấu ấn của đường bờ biển cổ trên đồng bằng châu thổ. Cơ chế thành tạo giồng cát như sau:
Các giồng cát được hình thành do quá trình tái sàng lọc dưới tác động của sóng và thủy triều, các vật liệu được mang ra từ lục địa theo dòng sông và các dòng phân lưu lắng đọng tại khu vực các cửa phân lưu, do hoạt động của sóng và thủy triều, các trầm tích được sàng lọc, tái tạo lạị Vật liệu mịn được mang đi, còn vật liệu thô như cát, cát bột cùng các mảnh vụn sò, ốc được vun thành đống và hình thành nên các giồng cát, phủ lên trên cùng. Tùy thuộc vào hướng chủ đạo của sóng và dòng chảy ven bờ, các giồng cát này có định hướng song song hay bị lệch một góc so với bờ. Tại các vùng cửa sông chúng có dạng hình cánh cung cách bờ khoảng 5-7km. Các giồng này lớn dần, nhô lên khỏi mặt nước và kết nối với bờ. Sau giồng cát là vùng vụng nông tương đối yên tĩnh, được lấp đầy dần bởi các vật liệu mịn như bùn sét, bùn cát hay còn gọi là trầm tích trũng giữa giồng. Quá trình hình thành các giồng cát này liên quan chặt chẽ với quá trình tiến ra biển của đồng bằng châu thổ và được quyết định bởi nguồn cung cấp vật liệụ Khi nguồn vật liệu được cung cấp dồi dào tới vùng lắng đọng trầm tích thì tốc độ phát triển ra phía biển của châu thổ càng nhanh. Một khi nguồn cung cấp vật liệu bị thiếu hụt hay do dòng phân lưu chuyển đi nơi khác thì các quá trình sóng và dòng chảy ven bờ sẽ sàng lọc và tái tạo lại sản phẩm được lắng đọng trước đó và kết quả là hình thành các giồng cát
Sự hình thành giồng cát được minh họa bằng hình 4.11. Khi sóng vỗ bờ, tại đới sóng đổ, vỏ ốc chông được đưa vào sâu, do khối lượng nặng chúng lắng xuống, tiếp tục như thế, các lớp khác lại được đưa vào, nằm phủ lên lớp cũ, dần dần chúng vun lên tạo thành giồng nổi caọ Phía trước dải ốc nổi cao này tồn tại lạch triều, lắng đọng trầm tích hạt mịn chủ yếu là bùn, sét. Nếu quá trình biển thoái xảy ra nơi đây sẽ trở thành một vùng trũng, tạo nên trầm tích bùn đầm lầỵ
Hình 4.10. Cơ chế thành tạo giồng cát ở đồng bằng Trà Vinh (a→b→c→d) [21]
Hình 4.11. Bãi triều vùng biển Trà Vinh với lạch triều phía trước dải ốc chông nổi cao
4.3.2.3. Tuổi của các thế hệ giồng cát
Kết quả phân tích của Tamura và những người khác, với 47 điểm mẫu lấy ở trên các giồng cát thể hiện rất rõ tuổi của các thế hệ giồng cát từ bờ biển vào sâu
58
trong lục địa, qua đó có thể thấy quá trình phát triển địa hình đồng bằng châu thổ Trà Vinh trong 3500 năm trở lại đây (hình 4.12).
47 mẫu giồng cát xác định tuổi bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang kích thích (OSL) đã được lấy tại 46 địa điểm ở đồng bằng Trà Vinh. Mỗi vị trí lấy mẫu được đánh dấu một số thứ tự trong một tập hợp các giồng cát riêng biệt phản ánh thứ tự chế độ lắng đọng. Trình tự lắng đọng trầm tích đã xác định được rằng, tập hợp các giồng cát hướng ra biển là trẻ hơn và trẻ dần từ trong đất liền rạ 20 và 26 mẫu tuổi thu được tương ứng cho dạng uốn cong và chẻ nhánh. Một mẫu còn lại đã