Tài liệu Tiến hóa trầm tích pleistocen muộn holocen khu vực thềm lục địa đông nam việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------------- NGUYỄN TRUNG THÀNH TIẾN HÓA TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN-HOLOCEN KHU VỰC THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 62440201 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2016 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Trần Nghi TS. Phùng Văn Phách Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . ...... Vào hồi giờ ngày tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nghiên cứu tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen đã được thực hiện ở nhiều thềm lục địa trên thế giới như thềm lục trên thế giới.Trong vài thập kỷ qua, nghiên cứu trầm tích Pliocen-Đệ tứ trên thềm lục địa Việt Nam nói chung và thềm lục địa Đông Nam (TĐN) nói riêng cũng được đẩy mạnh thông qua nhiều Đề tài, chương trình điều tra cấp nhà nước và Nhiệm vụ hợp tác quốc tế. Tuy nhiên, nhiều vấn đề còn tồn tại về tiến hóa trầm tích trong thời kỳ Đệ tứ nói chung và giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen nói riêng trên thềm lục địa Việt Nam do thiếu tài liệu, số liệu định lượng về trầm tích nằm bên dưới bề mặt đáy biển, đặc biệt là tuổi trầm tích. Hiện nay, với sự tăng lên về nguồn tài liệu địa chấn nông phân giải cao và một số tài liệu mẫu trầm tích có xác định tuổi bằng đồng vị 14C, cùng việc tham khảo kết quả nghiên cứu định lượng đẩy đủ hơn ở các thềm lục địa khác trên thế giới cho phép chúng ta thực hiện những nghiên cứu sâu và chi tiết hơn về tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen dưới sự chi phối của sự thay đổi mực nước biển và các yếu tố địa phương. Khu vực TĐN trong những năm qua cũng đã có một số kết quả nghiên cứu về sự lấp đầy một số thung lũng cắt xẻ, đặc điểm trầm tích bề mặt của thềm, các quá trình tích tụ trầm tích khu vực ven bờ biển, phân chia một số tướng địa chấn. Nhưng việc luận giải môi trường trầm tích và nghiên cứu tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen ở quy mô tổng thể của thềm. Chính vì vậy, NCS chon đề tài "Tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam". Kết quả nghiên cứu đạt được góp phần làm sáng tỏ vai trò của các yếu tố khống chế sự phát triển của các hệ thống trầm tích trên thềm và quá trình tích tụ trầm tích giai đoạn Holocen muộn khu vực thềm. 1 2. Mục tiêu của luận án - Làm sáng tỏ tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen khu vực TĐN Việt Nam thông qua việc xác định các miền hệ thống trầm tích trên thềm trong mối quan hệ với thay đổi mực nước biển. - Làm sáng tỏ quá trình tích tụ trầm tích giai đoạn Holocen muộn hiện đại trên khu vực thềm lục địa ven bờ ĐBSCL. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Thành tạo trầm tích hình thành trong giai đoạn Pleistocen muộn- Holocen. - Phạm vi nghiên cứu, vùng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam từ độ sâu 0-200 m nước. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm trầm tích trên thềm lục địa thông qua các tài liệu về mẫu trầm tích thu thập được. - Xác định các miền hệ thống trầm tích trên thềm thông qua việc phân tích các đặc điểm tướng địa chấn, các bề mặt phản xạ kết hợp với kết quả phân tích mẫu trầm tích và tuổi trầm tích. - Xác định tốc độ tích tụ trầm tích trên vùng thềm trong và lân cận để đánh giá sự tiến hóa của TĐN trong giai đoạn trẻ nhất (Holocen muộn-hiện đại) và xu hướng tích tụ trầm tích theo không gian. 5. Cơ sở tài liệu - Sáu mươi cột mẫu trầm tích và hơn 300 mẫu trầm tích bề mặt được thu thập trong chương trình hợp tác Việt - Đức và Việt - Mỹ. - Tổng cộng hơn 4000 km tuyến địa chấn thu thập được trên khu vực TĐN trong hợp tác Việt Đức và Việt Mỹ vào các năm 1999, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2014 và 2015. - Các tài liệu, kết quả phân tích từ đề tài hợp tác Việt Đức, Việt-Mỹ trong các giai đoạn mà nghiên cứu sinh là thành viên tham gia 2 chính, thư ký khoa học trong hợp tác Việt Đức và chủ nhiệm Đề tài trong hợp tác Việt - Mỹ. - Các kết quả từ các công trình đã công bố trên TĐN và các thềm lục địa khác trên thế giới. - Các bản đồ về phân bố trầm tích thềm lục địa đã được thành lập và xuất bản. 6. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen TĐN bị chi phối bởi thay đổi mực nước biển trong giai đoạn này gồm các miền hệ thống trầm tích: Miền hệ thống trầm tích biển caothoái (HST) hình thành vào thời kỳ biển cao cho đến mực biển thoái xuống xấp xỉ mép thềm lục địa từ 125-27 nghìn cách ngày nay, được đặc trưng bởi các trầm tích cát, cát bột sét aluvi, cát bột sét aluvi châu thổ-tiền châu thổ và cát bùn biển nông; Miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) hình thành vào thời kỳ mực nước biển thấp, được đặc trưng bởi trầm tích bột sét xen lẫn cát mịn sông-biển được tìm thấy tại khu vực mép thềm lục địa có tuổi 26-17 nghìn năm trước; Miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST), biển tiến-thềm (TST/SST) hình thành vào thời kỳ biển tiến Flandrian sau cực đại băng cuối cùng (LGM) cho đến thời kỳ biển cao có tuổi khoảng từ 17 nghìn năm trước đến nay, được đặc trưng bởi, dãy cộng sinh tướng cát sông, cát bùn estuary sông biển, bùn đầm lấy bãi triều ven biển, sét xám xanh biển nông và cát, cát bùn, cát sạn laterit bãi biển - biển nông; Miền hệ thống trầm tích biển cao (HST) có tuổi từ 6 nghìn năm trở lại đây (HST) hình thành vào thời kỳ mực nước biển bắt đầu hạ thấp xuống kể từ 6 nghìn năm cho đến nay, dãy cộng sinh tướng bao gồm cát, cát bùn, bùn sông biển phủ lên trên miền hệ thống trầm tích biển tiến-thềm (TST/SST) khu vực thềm trong viền quanh bờ đồng bằng châu thổ. 3 Luận điểm 2: Quá trình tích tụ trầm tích tại khu vực thềm phản ánh một số quy luật vận chuyển và tích tụ trầm tích trên vùng thềm gần bờ ĐBSCL giai đoạn Holocen-hiện đại bao gồm: Tốc độ tích tụ trầm tích thấp ở đới đỉnh châu thổ ngầm, tăng lên ở khu vực sườn châu thổ ngầm và giảm về phía chân châu thổ ngầm-thềm lân cận; Hai tâm tích tụ trầm tích lớn ven bờ ĐBSCL bao gồm vùng biển ven bờ phía trước cửa sông Mekong và vùng xung quanh bán đảo Cà Mau; Tốc độ tích tụ trầm tích khu vực thềm ven bờ liền kề châu thổ ngầm thấp ở khu vực đông bắc và có xu hướng cao ở khu vực tây nam; Vận chuyển trầm tích về phía tây nam chiếm ưu thế trên khu vực thềm. 7. Những điểm mới của luận án - Xác lập năm tập trầm tích T1, T2, T3, T4 và T5 tương ứng với các miền hệ thống biển cao-thoái (HST), biển thấp (LST), biến tiến (TST), biển tiến-thềm (TST/SST) và biển cao trẻ nhất (HST) cho TĐN giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen. - Xác định sự hình thành lớp đất cứng (mức độ cao nhất là lớp laterite), sự phát triển của lớp phủ thực vật, và tốc độ hạ xuống chậm của mực nước biển từ MIS 5 cho đến LGM là những nguyên nhân làm cho tập trầm tích T1 dày hơn so với tập T4. - Xác định các đường bờ cổ còn sót lại trên thềm ở các độ sâu 120100 m; 55-60 m; và 25-30 m dựa trên các dấu hiệu thềm cổ, cồn cát, sóng cát đáy biển, hình thành vào các thời kỳ tương ứng 18 nghìn năm, 13 nghìn năm và 10 nghìn năm trước. - Xác định được hệ thống dòng chảy cổ của hệ thống Sông Đồng Nai, sông Mekong chảy qua khu vực thềm chuyển tiếp và một số chi lưu địa phương khu vực gần bán đảo Cà Mau chảy về phía Vịnh Thái Lan vào thời kỳ LGM. - Xác định được vai trò của địa hình chi phối hình thái thung lũng sông cắt xẻ trên khu vực thềm thời kỳ mực nước biển thấp. 4 - Phân chia được các đới tích tụ trầm tích ở khu vực thềm trong và lân cận, đánh giá được xu hướng tích tụ và vận chuyển trầm tích giai đoạn Holocen muộn-hiện đại thềm lục địa ven bờ biển. - Xác định TĐN là vùng thềm động lực tích cực với tốc độ tích tụ trầm tích thấp ở khu vực thềm chuyến tiếp ra đến thềm ngoài. 8. Ý nghĩa của luận án Ý nghĩa lý luận: Xác định tiến hóa trầm tích giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen TĐN chịu sự chi phối bởi sự thay đổi mực nước biển toàn cầu, các yếu tố địa phương bao gồm gradient địa hình, vai trò hoạt động của sông góp phần làm sáng tỏ các quy luật cộng sinh tướng trầm tích. Ý nghĩa thực tiễn: (1) Nghiên cứu tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn-Holocen TĐN Việt Nam góp phần xác định các trường sóng cát và ba đới đường bờ cổ trên đáy biển theo các độ sâu 25-30 m, 55-60 m nước và 100-120 m nước là tiến đề để đánh giá tiềm năng sa khoáng và vật liệu xây dựng trên thềm lục địa; (2) Quy luật vận chuyển và tích tụ trầm tích trên vùng thềm ven bờ ĐBSCL góp phần quan trọng trong việc phục vụ dự báo tương lai của ĐBSCL, đồng thời nhìn nhận đánh giá quy luật tích tụ trầm tích trên thềm đã diễn ra trong giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen. 9. Bố cục của luận án Bố cục của luận án gồm 4 chương (không kể mở đầu và kết luận) Chương 1: Đặc điểm tự nhiên và lịch sử nghiên cứu khu vực Chương 2: Cơ sở lý luận, tài liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đặc điểm trầm tích Pleistocen muộn-Holocen thềm lục địa đông nam Việt Nam Chương 4: Tiến hóa trầm tích Pleistocen muộn -Holocen thềm lục địa đông nam Việt Nam 5 CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU KHU VỰC 1.1. Đặc điểm tự nhiên khu vực 1.1.1. Vị trí địa lý và địa hình Khu vực nghiên cứu là vùng thềm lục địa nằm ở phía tây nam của Biển Đông và phía đông nam Việt Nam kéo dài từ khu vực Bình Thuận xuống phía nam, trong phạm vi 70-1100 vĩ độ bắc, từ 1040 -1090 30' kinh độ đông, giới hạn độ sâu 0-200 m nước. Khu nghiên cứu tiếp giáp với thềm lục địa Miền Trung hẹp và dốc về phía bắc, tiếp giáp với thềm lục địa Sunda thoải và rộng về phía nam, tiếp giáp với Nam Miền Trung và đồng bằng Sông Cửu Long, Vịnh Thái Lan về phía đông. Khu vực nghiên cứu có hai con sông lớn đổ vào là sông Mekong và sông Đồng Nai. sông Mekong là một trong những con sông lớn nhất trên thế giới và ở châu Á. Sông Đồng Nai là một hệ thống sông nằm hoàn toàn trong lãnh thổ Việt Nam hội nhập với sông Sài Gòn chảy qua thành phố Hồ Chí Minh trước khi đổ ra biển. 1.1.2. Đặc điểm khí tượng và động lực biển Dòng chảy tầng mặt: Khu vực nghiên cứu bị chi phối bởi chế độ gió mùa đông bắc vào mùa đông từ tháng 10 đến hết tháng 3 năm sau và gió mùa tây nam từ tháng 4 đến hết tháng 9.Trong mùa đông dưới ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, dòng chảy có hướng tây nam. Ngược lại trong mùa hè dưới ảnh hưởng của gió mùa tây nam, dòng chảy có hướng đông bắc. Chế độ thủy triều: Trong khu vực nghiên cứu có chế độ triều hỗn hợp thiên về bán nhật triều. Biên độ triều lớn nhất ở Cần Giờ đạt đến cực đại khoảng 4 m và giảm dần về phía tây nam đến mũi Cà Mau với biên độ còn khoảng 2 m và số ngày nhật triều tăng lên. Chế độ sóng: Trong mùa gió đông bắc, hướng sóng ưu thế ở vùng ngoài khơi Bình Thuận là đông bắc với tần suất lớn nhất là 83,0% 6 xẩy ra vào tháng 1 ở vùng phía bắc và 89,2% vào tháng 2 ở vùng phía nam. ở vùng ven bờ hướng sóng ưu thế là đông hoặc đông bắc. 1.1.3. Đặc điểm địa chất khu vực Khu vực nghiên cứu thuộc vùng rìa mảng Đông Dương. Các pha tạo rift trong suốt Kanoizoi đã tạo nên các khối sụt lún và khối nâng lớn trong khu vực. Trong số này, các bể Cửu Long và Nam Côn Sơn là các bể đáng chú ý nhất nằm trên khu vực TĐN. Đá móng trước Kainozoi trong khu vực nghiên cứu chủ yếu gồm granit và granodiorit-diorit, ngoài ra còn gặp đá biến chất, phiến sét, phiến serixit, cát, bột kết và các thành tạo núi lửa [3,4]. Địa tầng trầm tích khu vực bao gồm chủ yếu các thành tạo Eocen, Oligocen, Miocen, và thành tạo Đệ tứ. 1.2. Lịch sử nghiên cứu khu vực 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Sự gia tăng hiểu biết về thay đổi mực nước biển trong giai Pleistocen muộn-Holocen cùng khối lượng tài liệu địa chấn nông phân giải cao (ĐCNPGC) thu thập được và kết quả phân tích trầm tích đã tạo thêm hướng tiếp cận nghiên cứu địa tầng Đệ tứ muộn mới bằng cách sử dụng lý thuyết địa tầng phân tập của một số tác giả [34, 77,100 vv...] nhằm đưa tới những hiểu biết sâu sắc hơn về địa tầng và tiến hóa trầm tích [41, 47, 49, 50, 51, 70, 75, 78, 90, 108, 109 vv...]. Các nghiên cứu này nhằm đến việc xác định các bề mặt bất chỉnh hợp, chỉnh hợp và các miền hệ thống trầm tích được bao bọc bởi các bề mặt trong tương quan với sự thay đổi mực nước biển giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen. Các kết quả nghiên cứu này cũng phản ánh vai trò của các yếu tố địa phương (địa hình, lưu lượng trầm tích, đặc trưng khí hậu, chế độ động lực) trong chi phối quá trình hình thành các miền hệ thống trầm tích. Các bề mặt bao gồm bề mặt SB được xác định như các ranh giới địa tầng của một phức tập, bề mặt biển tiến/bào mòn biển tiến TS/RS, bề mặt ngập 7 lụt cực đại (MFS). Các miền hệ thống trầm tích nằm giữa các bề mặt bao gồm chủ yếu các miền hệ thống trầm tích biển cao-thoái (HST), miền hệ thống biển thấp (LST), và miền hệ thống biển tiến (TST). Việc nghiên cứu địa tầng phân tập đặt trong quan hệ với sự thay đổi mực nước biển tương ứng vởi các thời kỳ đồng vị oxy biển (MIS) cũng được thực hiện ở nhiều vùng thềm lục địa trên thế giới [47, 49, 78 vv..]. Nghiên cứu đặc điểm và sự hình thành các dạng sóng cát lớn dưới đáy biển được thực hiện bằng tài liệu ĐCNPGC, tài liệu đo sâu đơn tia, và đa tia cũng đã được thực hiện ở nhiều vùng thềm trên thế giới [53, 57, 60, 61, 82, 85, 98, vv...]. Các nghiên cứu này đã đặt sự phát triển của sóng cát trong quan hệ với tiến hóa trầm tích trên thềm lục địa dưới ảnh hưởng của mực nước biển dâng. Kết quả nghiên cứu đã góp phần giải thích nguồn gốc sự hình thành của một số sóng cát dưới đáy biển rõ ràng và thuyết phục hơn. Nghiên cứu quá trình tích tụ và vận chuyển trầm tích trong giai đoạn Holocen muộn- hiện đại bằng phương pháp đo tốc độ tích tụ trầm tích từ các đồng vị 14C, 210Pb và 137Cs đã được triển khai trên hầu hết các thềm lục địa liền kề các châu thổ lớn trên thế giới [26, 29, 36, 44, 69, 71, 86, 87, 101, 106 vv...]. Những nghiên cứu này nhằm đạt được sự hiểu biết hơn về phản ứng của hệ thống trầm tích châu thổ trong các điều kiện địa phương khác nhau (tự nhiên và nhân sinh) và dưới ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước biển. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Trong khoảng 20 năm qua các nghiên cứu địa chất biển thuộc phần Đệ tứ đã được thực hiện bao gồm: chương trình điều tra địa chất ven bờ biển Việt Nam 0-30 m nước do TSKH Nguyễn Biểu chủ trì (1990-2000) [1], một số điều tra về địa chất biển đạt đến độ sâu khoảng 100 m nước đã được thực hiện [9, 10, 12 ]. Các sản phẩm là các bản đồ chuyên đề về phân bố trầm tích, sa khoáng vv... 8 Các bản đồ tướng đá-cổ địa lý thềm lục địa Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000 năm 2001, bản đồ tướng đá cổ địa lý Pliocen-Đệ tứ TĐN tỷ lệ 1/250.000 do GS Trần Nghi chủ trì, và bản đồ địa chất Pliocen-Đệ tứ TĐN do TSKH Nguyễn Biểu chủ biên thuộc đề tài KC09-09 [19]. Một số các công trình nghiên cứu về địa tầng phân tập trên đồng bằng châu thổ và thềm lục địa Việt Nam trong Pliocen-Đệ tứ cũng đã được thực hiện để phân ra các phức tập trầm tích thời kỳ Đệ tứ với mỗi phức tập bắt đầu từ miền hệ thống biển thấp (LST) đến miền biển tiến (TST) và kết thúc là biển cao (HST) [11, 15, 66, 67]. Chương trình hợp tác Viêt-Đức trong các giai đoạn 1999-2001, 2003-2005, và 2006-2009 nghiên cứu về trầm tích và động lực trầm tích đã được tiến hành [5, 24, 104, 105]. Một số kết quả nghiên cứu đã được công bố tại khu vực TĐN như của Schimanski (2002) [79] về một số đặc điểm trầm tích Holocen thềm ngoài của TĐN; Dung và nnk (2009); Kubiski (2008) về cơ chế hình thành các sóng cát do dòng chảy đáy và dòng chảy tổng hợp [37,72]. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một kết quả nào đo đạc về dòng chảy được công bố để kiểm chứng. Vì vậy, việc luận giải cơ chế hình thành sóng cát cũng cần được nhìn nhận dưới góc độ về địa chất liên quan đến lịch sử tiến hóa thềm lục địa. Nghiên cứu về địa tầng phân tập khu vực TĐN Việt Nam được thực hiện chủ yếu tập trung vào thời gian biển tiến sau LGM [38]. Tuy nhiên, việc luận giải môi trường trầm tích sơ sài và đặc biệt giai đoạn Pleitocen muộn phần sớm (Q13a) bị bỏ qua. Sự phân chia đơn vị địa chấn địa tầng này chưa có sự thống nhất với công trình nghiên cứu của Tjallingii và nnk (2010) về tướng trầm tích lấp đầy thung lũng cắt xẻ. Một số nghiên cứu về tích tụ trầm tích giai đoạn Holocen muộn-hiện đại chỉ tập trung chủ yếu ở khu vực xung quanh bán đảo Cà Mau [22, 24, 87, 86, 95]. 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN, TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận về cộng sinh tướng và miền hệ thống trầm tích 2.1.1. Cơ sở lý luận về cộng sinh tướng Công sinh tướng và sự biến đổi tương quan với sự thay đổi mực nước biển là cơ sở quan trong trong nghiên cứu tiến hóa trầm tích. Công sinh tướng là sự phân bố liền kề của hai hay nhiều tướng theo chiều ngang và chiều thẳng đứng trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển [11]. 2.1.2. Địa tầng phân tập và các miền hệ thống trầm tích Trong luận án này, các miền hệ thống trầm tích trên thềm lục địa trong giai đoạn Pleistocen giữa-muộn được phân chia tương đối theo mực nước biển lên xuống theo chu kỳ băng hà và gian băng: (1) Miền hệ thống trầm tích biển cao-thoái (HST) hình thành trong giai đoạn mực nước biển cao đến thoái diễn ra từ MIS 5 đến bắt đầu MIS 2; (2) Miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) hình thành trong giai đoạn biển thấp, hình thành trong khoảng nửa đầu MIS 2; (3) Miền hệ thống biển tiến (TST) hình thành trong giai đoạn mực nước biển dâng lên từ nửa cuối MIS 2 cho đến bắt đầu MIS 1; (4) Miền thệ thống biển cao trẻ nhất thuộc thành tạo xâm lấn của châu thổ Sông Mekong hiện đại (HST) hình thành trong MIS 1. Thêm vào đó, miền hệ thống thềm (SST) được sử dụng cho các trầm tích biển tích tụ trên thềm xa bờ trong giai đoạn biển cao hiện nay để phân biệt với miền hệ thống biển cao (HST) trẻ nhất. 2.2.Cở sở tài liệu Tổng cộng hơn 4000 km tuyến địa chấn được phân tích minh giải trên toàn bộ khu vực TĐN thu thập từ năm 1999 đến nay trong hợp tác nghiên cứu biển Việt Đức, Việt -Mỹ. Sáu mươi cột mẫu trầm tích trong khu vực được thu thập từ hợp tác Việt Đức, Việt10 Mỹ. Một số chỉ tiêu địa hóa và thạch học của một số cột mẫu đã được phân tích và ba mươi cột mẫu đã được định tuổi bằng phương pháp xác định 14C. Ba mươi cột mẫu khu vực châu thổ ngầm ĐBSCL thuộc thềm trong đã được xác định tốc độ tích tụ trầm tích bằng đồng vị 210Pb. Hơn ba trăm mẫu trầm tích bề mặt được phân tích phân tích độ hạt, một số mẫu được phân tích thành phần hạt vụn. Mười một mẫu trầm tích bề mặt được phân tích bằng lát mỏng thạch học và ba mươi mẫu trầm tích được phân tích hàm lượng thành phần cacbonat và tổng cacbon hữu cơ (TOC). 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp lấy mẫu và mô tả trầm tích Các mẫu sau khi được lấy lên tàu bằng cuốc đại dương, ống phóng trọng lực, được xử lý sơ bộ (cưa, cắt, mô tả sơ bộ, chụp ảnh) và ghi nhật ký. 2.3.2. Phương pháp phân tích độ hạt Các thiết bị để phân tích độ hạt bao gồm hệ rây và máy phân tích Mastersizer và ....ứng dụng tia lazer để phân tích dải kích thước hạt từ 0,02-3000 m bằng việc sử dụng nguyên lý tán xạ ánh sáng và so sánh tán xạ của mẫu với một mô hình quang học thích hợp là mô hình của Frauhofer hay của Mie. 2.3.3. Tính toán và xử lý các số liệu độ hạt Sau khi phân tích độ hạt các mẫu bằng các phương pháp đề cập trên. Kết quả phân tích độ hạt được đưa vào xử lý và tính toán bằng phần mềm Gradistat chạy trên nền Excel. Các tham số độ hạt được tính toán bao gồm kích thước hạt trung bình (d50), độ chọn lọc, độ lệch, và độ nhọn vv... 2.3.4. Phương pháp phân tích thành phần hạt vụn Các hạt kích thước 250-500 m của mẫu được tách ra và đưa vào phân tích bằng kính hiển vi soi nổi để đếm và tách ra 5 thành phần chính: foram đáy, foram trôi nổi, mảnh đá (bao gồm các 11 khoáng vật các vụn đá), mảnh thực vật, mảnh vỏ sinh vật và hàm lượng glauconit. 2.3.5. Phân tích lát mỏng thạch học Sau khi mẫu trầm tích bở rời được gia công và mài thành lát mỏng, Kính hiển vi phân cực ZEISS AXIOSKOP 40, ZEISS (2013) được sử dụng để xác định khoáng vật, mô tả đặc điểm khoáng vật, phân loại trầm tích và xác định độ mài tròn, độ chọn lọc, độ cầu và mức độ biến đổi thứ sinh, các di tích sinh vật xuất hiện trong mẫu… Xác định kiến trúc-cấu tạo và hàm lượng phần trăm các khoáng vật trong mẫu. 2.3.6. Phương pháp phân tích nguyên tố bằng nhiễu xạ tia X (XRF) Thiết bị Avaatech XRF Core Scanner được sử dụng cho phép quét cột mẫu bằng huỳnh quang tia X để tính hàm lượng bán định lượng của các nguyên tố. Các phép đo huỳnh quang tia X được tiến hành với thời gian thời gian đo 30s và hiệu điện thế 10 kV, cho phép xác định dải nguyên tố từ nhôm (Al) cho đến sắt (Fe). Việc ghi liên tục thành phần hóa học bằng phương pháp quét huỳnh quang tia X cho phép xác định chính xác các thay đổi về tướng trầm tích. Máy quét mẫu XRF sử dụng bức xạ huỳnh quang để đo thành phần hóa học của trầm tích dựa trên cơ sở cường độ nguyên tố trên tổng số đếm hay số đếm trên giây. 2.3.7 .Phương pháp tính tốc độ tích tụ trầm tích hiện đại Để đo hoạt độ 210Pb ta tiến hành đo đồng vị 210Po là đồng vị con của 210Pb trải qua quá trình phân hủy alpha thành đồng vị bền 206 Pb với chu kỳ bán hủy 138 ngày. Tốc độ tích tụ trầm tích được xác định theo sự suy giảm hoạt độ chì dư tích cực 210Pb theo hàm số mũ khi độ sâu trầm tích tăng lên kể từ bề mặt với giả thiết một sự tập trung khởi đầu ổn định của đồng vị. Từ phương trình của Robbins and Edgington (1975) [77] ta xác lập được công thức tính toán tốc độ tích tụ trầm tích sau: 12 SAR=   z  [ln(A0 /Az)]-1 Trong đó z là độ sâu trong lõi mẫu (cm), A0 là hoạt độ đồng vị 210 Pb dư tích cực tại bề mặt tham khảo (dpm/g), và Az là hoạt độ 210 Pb dư tích cực tại độ sâu z bên dưới bề mặt tham khảo (dpm/g),  là hệ số bán hủy 0.0311/năm. 2.3.8. Phương pháp đo tuổi trầm tích bằng đồng vị 14C Việc đo đồng vị 14C trên các vật liệu trầm tích lựa chọn được thực hiện tại phòng phân tích đồng vị Leibniz CHLB Đức. Các tuổi AMS-14C được đo trên hệ thống máy đo AMS 4130 Tandentron 3 MV. Sai số nằm trong khoảng 0,25 đến 0,3%. Sau đó chương trình CALIB (HTML version 5.0.1) được sử dụng để chuyển đổi tuổi AMS 14C thành tuổi tương ứng với thời gian dương lịch. Đối với các cột mẫu trầm tích thu thập ở vùng châu thổ ngầm, các mẫu phân tích được loại cacbonat, đốt lên, vật chất hữu cơ trong mẫu cháy sinh ra khí CO2. Khí CO2 được thu lại chuyển sang dạng graphit để tiến hành phân tích 14C bằng khối phổ kế gia tốc (AMS)Viện nghiên cứu biển Woods Hole, Hoa Kỳ. Các giá trị tuổi được so sánh tương đối với nhau theo cột mẫu để ước tính tốc độ tích tụ trầm tích giai đoạn Holocen muộn. 2.3.9. Phương pháp địa chấn địa tầng Các số liệu ĐCNPGC được xử lý, lọc tần thấp/tần cao thích hợp nhằm đạt được các băng địa chấn rõ nét và có các lớp thông tin cần thiết. Tốc độ âm trung bình được lấy 1.500 m/s trong nước biển và 1.550 m/s trong trầm tích để tính độ sâu với thời gian nhân đôi. Số liệu địa chấn được minh giải theo lý thuyết địa tầng phân tập mà khởi đầu bởi Mitchum và nnk (1977) [64] và Vail (1987) [96], và sau đó được phát triển bởi nhiều tác giả khác dựa vào trường sóng và dạng hình học. Các đơn vị địa chấn được phân biệt dựa trên các đặc điểm như tính liên tục phản xạ, biên độ, tần số và hình học phân lớp. 13 CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN -HOLOCEN THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM 3.1. Trầm tích Pleistocen muộn phần sớm (Q13a ) Trầm tích này được xác định nằm bên dưới bề mặt đất phong hóa cứng, phân bố hầu khắp trên toàn thềm từ vùng thềm nông đến gần mép thềm lục địa. Kết quả nghiên cứu về XRF trên cột mẫu 187-116 có tuổi cổ hơn 50 nghìn năm và cột mẫu 140-04 thu thập được trên vùng thềm ngoài tại độ sâu 99 m nước có tuổi vào khoảng 27140 năm trước. Trầm tích bao gồm trầm tích đồng bằng châu thổ, vũng vịnh, bãi triều, tiền châu thổ thổ và biển nông. 3.2. Trầm tích Pleistocen muộn phần muộn-Holocen Q13b -Q21 3.2.1 Trầm tích tiền châu thổ-biển nông (Q13b) Trầm tích tiền châu thổ được tìm thấy ở dạng nêm, phân lớp nghiêng phủ đáy, phân bố ở mép rìa thềm lục địa có tuổi trầm tích nằm trong khoảng 26-17 nghìn năm. Cấu tạo của trầm tích chủ yếu là bùn sét có các xen kẹp cát hạt mịn. Các kết quả nghiên cứu về thành phần thạch học cho thấy hàm lượng cát 40-50 %, hàm lượng cacbonat vào khoảng 6 %, hàm lượng cacbon hữu cơ vào khoảng 0,24 %. Kết quả phân tích về thành phần hạt thô cho thấy hàm lượng mảnh thực vật 5-20%, mảnh đá <5%, foram trôi nổi nhỏ hơn 5%, hàm lượng foram đáy 10-40%. Kết quả nghiên cứu về tỷ số địa hóa log(Ti/Ca) nằm trong khoảng -0,75 đến -0,5. 3.2.2 Trầm tích bãi triều lầy/rừng ngập mặn/vũng vịnh ven bờ (Q13b-Q21) Nhóm tướng trầm tích này được tìm thấy trong nhiều nơi trên khu vực thềm lục địa chuyển tiếp với bề dày trầm tích biến đổi trung bình 1-3 m. Kết quả nghiên cứu một số mẫu cho thấy hàm lượng cát nhỏ hơn 20 %, hàm lượng bột sét hơn 80 %, thành phần hạt vụn tại cột mẫu 140-17, 187-114 thuộc thềm ngoài và thềm chuyển tiếp cho thấy hàm lượng mảnh thực vật chiếm ưu thế trong 14 phần thấp của cột mẫu, hàm lượng mảnh đá gia tăng về phía trên, hàm lượng cát lớn hơn về phía trên, hàm lượng cacbonat có chiều hướng tăng, trong khi hàm TOC có chiều hướng giảm. Trầm tích này phủ trên bề mặt bào mòn (sét loang lổ cứng). 3.2.3. Trầm tích sông lấp đầy thung lũng cắt xẻ (Q13b -Q21) Trầm tích lấp đầy thung lũng cắt xẻ được xác định khá rõ trên một số tuyến ĐCNPGC và các cột mẫu thu được. Thành phần bao gồm cát, cát bùn, bùn cát có mầu nâu xám, xám sẫm. Phân tích các cột mẫu thu được cho thấy hàm lượng bột sét chiếm ưu thế trung bình khoảng 50-80 %, chứa nhiều mảnh thực vật, có rất ít các mảnh vỏ sinh vật. Sự chiếm ưu thế của hàm lượng bột sét phản ánh môi trường tích tụ trầm tích thuộc vùng sông/cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Kết quả nghiên cứu thành phần hạt vụn tại trên thềm chuyển tiếp cho thấy hàm lượng mảnh thực vật và mảnh đá chiếm ưu thế. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng cacbonat nhỏ hơn 2%, hàm lượng TOC biến đổi từ 0,2 đến 1%. Kết quả phân tích về địa hóa cho thấy hàm lượng Fe trong khoảng 25-35 (cnts*103), hàm lượng Ti trong khoảng 3,5-4,5 (cnts*103), hàm lượng Ca trong khoảng từ 1-2 (cnts*103), hàm lượng Al 1,75-2,75 (cnts*103). Kết quả tính tỷ số Log(Ti/Ca) nằm trong khoảng -0,5 đến 0. 3.2.4. Trầm tích biển nông-biển mở (Q13b-Q23 ) Trầm tích hình thành trong môi trưởng biển nông-biển mở (từ thềm chuyến tiếp đến thềm ngoài) khá đa dạng từ cát sạn, cát bùn lấn ít sạn, bùn cát vv... Nhìn chung, hàm lượng trầm tích kích thước hạt thô >63 m chiếm ưu thế. Một số mẫu trầm tích được lấy ở độ sâu 50-60 m và khoảng 25-30 m trên TĐN, bao gồm các trầm tích cát, sạn laterit có chứa vỏ sinh vật độ mài tròn tốt, chọn lọc tốt thuộc tướng đê cát ven bờ, bãi biển cổ [14]. Trầm tích chứa nhiều vụn vỏ sinh vật [92]. Nghiên cứu phân tích thành phần hạt vụn cho 15 thấy trầm tích thường bao gồm mảnh đá, mảnh vỏ sinh vật foram đáy, foram trôi nổi và một số mẫu cho thấy sự có mặt của khoáng vật glauconit. Trầm tích này nằm phủ trên toàn khu vực thềm từ độ sâu khoảng 30-120 m nước. Bề dày trầm tích trung bình vào khoảng 2- 4 m. Kết quả phân tích về thành phần địa hóa XRF cho thấy tỷ số log(Ti/Ca) vào khoảng -1 đến -1.2. Kết quả nghiên cứu về thạch học lát mỏng trên các mẫu trong độ sâu 30-50 m có hàm lượng cát trên 70 % cho thấy hàm lượng thạch anh chiếm khoảng 80%, Plagioclas <4%, felspat kali <1%, caxit khoảng 10%, mảnh đá phiến thạch anh-sericit-chlorit và thạch anh - mica vào khoảng 3%. Các kết quả tính toán về độ cầu và độ mài tròn các hạt thạch anh cho thấy độ cầu Sf từ 0,69-0,72 và độ mài tròn Ro = 0,65-0,70. 3.3. Thành tạo trầm tích Holocen muộn (Q23) Trầm tích phân bố chủ yếu ở vùng châu thổ ngầm của ĐBSCL. Lớp đỉnh của châu thổ ngầm với thành phần cát hạt mịn chọn lọc tốt phân bố trong khoảng độ sâu 3- 6 m có bề dày mỏng hơn 2 m khu vực trước cửa sông [91]. Lớp sườn châu thổ với thành phần bột sét chiếm ưu thế có hàm lượng vào khoảng 80-95%. Kết quả nghiên cứu vi cấu tạo trầm tích bằng tia X cho thấy trầm tích sườn châu thổ có cấu tạo phân lớp mỏng và nghiêng tạo bởi trầm tích bùn sét có nhiều xen kẹp bột cát mịn. Kết quả phân tích về kích thước hạt trung bình (d50) nằm trong khoảng 10-45 m, hàm lượng cát rất mịn (10-40 %), bột và sét (10-90 %). Kết quả phân tích thành phần thạch học bằng lát mỏng cho thấy hàm lượng thạch anh, mảnh đá chiếm hơn 80%, các hàm lượng khác chiếm tỷ lệ nhỏ, hàm lượng khoáng vật caxit có không đáng kể cho thấy môi trường trầm tích ở đây bị chi phối mạnh bởi quá trình lục nguyên của hệ thống sông Mekong. Đặc biệt các hạt thạch anh thường cho thấy có lớp vỏ hydroxit sắt mỏng bọc phía ngoài. 16 Kết quả phân tích hàm lượng thành phần khoáng vật cột mẫu KC05 bao gồm: thạnh anh 30-50%, semectit 10-20%, muscuvite 1020%, koalinite 5-0%, illit 2-7%, clorite 7-15%, abit 1-5%, canxit < 2%, goethit 0,1-1% (hình 3.31). 3.4. Các bề mặt phản xạ và đơn vị địa chấn địa tầng Phân tích và minh giải địa chấn cho phép xác định bốn bề mặt phản xạ chính bao gồm bề mặt phản xạ SB2, SB1, TS, MFS. Tương ứng với bốn bề mặt phản xạ lớn ta xác định được năm đơn vị địa chấn địa tầng T1, T2, T3, T4 và T5. Trong đó tập T1 tương ứng với thành tạo trầm tích Q13a, T2 tương ứng với thành tạo nêm phân bố ở mép thềm Q13b, T3 tương ứng với thành tạo lấp đầy thung lũng cắt xẻ Q13b- Q21, T4 tương ứng với thành tạo biển nông-biển mở Q13b- Q23, T5 tương ứng với thành tạo châu thổ ngầm hiện đại Q23. 3.5. Đặc điểm phân bố trầm tích bề mặt đáy biển 3.5.1. Phân bố trầm tích bề mặt trên thềm lục địa Các trầm tích phân bố trên bề mặt đáy biển chủ yếu thuộc thành tạo trầm tích Holocen (Q21-3). Các kết quả nghiên cứu cho thấy có 13 trường trầm tích phân bố trên đáy biển: cát bùn lẫn ít sạn ((g)mS); cát bùn sạn (gmS); cát sạn (gS); cát lẫn ít sạn ((g)S); cát lẫn ít bùn ((g)S); cát (S); cát sạn (gS); cát bùn(mS); bùn cát (sM); cát bùn (mS); bùn (m) [9,10,12]. Nhìn tổng thể, trầm tích thô với thành phần là cát chiếm ưu thế ở khu vực thềm chuyển tiếp và thềm ngoài, trong khi trầm tích mịn bùn chiếm ưu thế khu vực thềm trong viền quanh bờ ĐBSCL. 3.5.2.Đặc điểm địa hóa TOC và Cacbonat trầm tích bề mặt Các kết quả phân tích TOC và cacbonat cho thấy: khu vực thềm trong TOC trong khoảng 0,7-1 %, cabonat nhỏ hơn 5%; khu vực thềm chuyển tiếp TOC 0,31 %, cacbonat trung bình khoảng 527 %; khu vực thềm ngoài TOC 0,1-0,4 %, cacbonat 4,7-25,7 %. 17 Hàm lượng TOC giảm từ khu vực châu thổ ngầm ra khu vực thềm chuyển tiếp và thềm ngoài, trong khi hàm lượng cacbonat tăng cao. CHƯƠNG 4 . TIẾN HÓA TRẦM TÍCH PLEISTOCEN MUỘN-HOLOCEN THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM 4.1. Các yếu tố chi phối tiến hóa trầm tích thềm lục địa Các yếu tố có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa trầm tích khu vực thềm lục địa trong giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen bao gồm: (1) sự thay đổi mực nước biển, (2) nguồn cung cấp vật liệu trầm tích, (3) tốc độ tích tụ trầm tích, (4) địa hình đáy biển, và (5) chế độ động lực [45,100]. Trong các yếu tố trên, sự thay đổi mực nước biển toàn cầu giữ vai trò chủ đạo trong suốt quá trình tiến hóa trầm tích của thềm lục địa giai đoạn Pleitocen muộn-Holocen [11, 18]. Sự thay đổi mực nước biển tương đối được khống chế bởi sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và yếu tố kiến tạo địa động lực khu vực. 4.2. Thay đổi mực nước biển Pleistocen muộn-Holocen Vào khoảng 130 nghìn năm cách ngày nay, khí hậu Trái đất đi vào thời kỳ ấm và mực nước biển tăng lên nhanh chóng sau giai đoạn băng hà tương ứng với thời kỳ MIS 6 vào khoảng 140 nghìn năm trước [52]. Mực biển cao nhất vào thời kỳ đầu Pleistocen muộn tương ứng thời kỳ MIS 5e, cách ngày nay khoảng 125-115 nghìn, cao hơn mực biển ngày nay khoảng 5-6 m tại các vùng xa cực [52]. Sau thời kỳ gian băng cuối cùng tương ứng với MIS 5, Trái đất bắt đầu đi vào thời kỳ băng hà cuối cùng. Nhiều nghiên cứu chi tiết về thay đổi mực nước biển kể từ khoảng 140 nghìn năm trở lại đây trong chu kỳ băng hà cuối cùng đã được thực hiện [28, 52, 81]. Thay đổi mực nước biển giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen được nghiên cứu tương đối chi tiết hơn so với các giai đoạn trước đó [28, 34, 42, 46, 54, 81]. 18