Đặc điểm địa chất vùng cửa Ba Lạt theo tài liệu địa chấn phân giải cao

Chương 4 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ

4.1. Đặc điểm địa chất vùng cửa Ba Lạt theo tài liệu địa chấn phân giải cao

Hình 4.1. Vị trí vùng cửa Ba Lạt và sơ đồ tuyến địa chấn phân giải cao 4.1.1. Các ranh giới phản xạ

Từ các kết quả nghiên cứu địa chấn phân giải cao và các phương pháp địa chất khác, có thể rút ra các nhận xét về các mặt ranh giới phân chia địa tầng trong trầm tích Đệ tứ. Trong phần trên của các mặt cắt địa chấn phần lớn các mặt cắt địa chấn cho phép phân được các ranh giới phản xạ với những đặc điểm riêng biệt, có thể mô tả từ trên xuống dưới, như sau:

- Ranh giới R1 thể hiện đáy biển, phân cách môi trường địa chất ở dưới và nước biển ở trên, là bề mặt phản xạ mạnh, theo dõi được trên tất cả các đoạn tuyến và có xu hướng uốn cong, vồng lên trong các diện tích phía nam, đông nam và lõm xuống ở phía đông, đông bắc.

- Ranh giới R2 là ranh giới bào mòn biển tiến, phát triển rộng rãi, hình thành sau đợt biển tiến hậu băng hà. Đây là một bề mặt tương đối bằng phẳng,

b

tạo nên bởi các phản xạ biên độ lớn và có thể chỉ thị cho bề mặt được tái tạo lại trong thời gian trước khi biển chuyển hướng dao động của mực nước biển.

- Ranh giới R3 là ranh giới bào mòn xâm thực thuộc giai đoạn biển tiến, liên quan đến hiện tượng đổi hướng dòng chảy, kênh lạch vùng cửa sông, gây ra hiện tượng thiếu hụt trầm tích. Bên trên ranh giới này là các trầm tích được đặc trưng bởi các phản xạ mạnh, phân lớp song song nghiêng về phía đất liền. Bên dưới ranh giới là một tập địa chấn với các phản xạ biên độ yếu, tính liên tục kém, không phân lớp và độ dày thay đổi nhanh trong phạm vi các mặt cắt.

- Ranh giới R4 được đặc trưng bởi các phản xạ biên độ tương đối mạnh, rõ và dễ nhận biết trong tập do tương quan thế nằm ổn định cũng như sự khác biệt tướng địa chấn của các tập liền kề phía trên và dưới. Đây là ranh giới của bề mặt thiếu hụt trầm tích hoặc tái phân bố lại trầm tích hoặc do biến động của môi trường biển.

- Ranh giới R5 là ranh giới chuyển tướng địa chấn với phần trên là tập hợp các phản xạ biên độ trung bình đến mạnh, sắp xếp gần nằm ngang, song song nhau với bề dày khá lớn và ổn định. Phần dưới là các phản xạ từ tương đối yếu đến trung bình, song song ngắn hoặc uốn lượn đến rối loạn. Ranh giới này có biên độ khá mạnh, bị bào mòn và nằm ở độ sâu tương đối ổn định so với mặt biển. Trên mặt cắt BL47 - 46 độ sâu mặt này khoảng 58.6-58.7m (hình 4.2). Có thể nhận định ranh giới này thuộc về một bề mặt chuyển tướng môi trường và rất quan trọng khi minh giải tài liệu địa chấn.

- Ranh giới R6 là ranh giới của một bề mặt bào mòn xâm thực biển lùi, khi mực nước biển rút xuống dưới mép thềm lục địa, tại độ sâu -130m so với mực nước biển hiện đại. Ranh giới này phát triển rộng rãi trong khu vực nghiên cứu và có thể nhận định được hình thành vào cuối Pleistocene muộn .

Hình 4.2. Lát cắt địa chấn (a) và lát cắt địa chấn – địa chất (b) tuyến BL47-46

Hình 4.3. Lát cắt địa chấn (a) và lát cắt địa chất (b) tuyến BL 14-13-12-11-10

a

b

a

b

Từ kết quả nghiên cứu các lỗ khoan, mặt cắt địa chất, lịch sử tiến hoá địa chất và các số liệu tuổi tuyệt đối ở đới bờ châu thổ sông Hồng [29], có thể liên kết và đưa ra nhận định về các tập địa chấn từ trên xuống dưới như sau:

R1 - R2 là các tập địa chấn phản ánh các đặc điểm cấu trúc trầm tích thuộc giai đoạn biển lùi.

R2 - R5 là các tập địa chấn phản ánh các đặc điểm cấu trúc thuộc giai đoạn biển tiến.

R5 - R6 là các tập địa chấn phản ánh các đặc điểm cấu trúc của trầm tích đồng bằng sông và đồng bằng cửa sông.

Dưới R6 là các tập địa chấn phản ánh các đặc điểm cấu trúc của các thành tạo địa chất kiểu lục địa.

4.1.2. Đặc điểm các tập địa chấn phản xạ

Để làm sáng tổ đặc điểm các tập phản xạ liên quan đến trầm tích Pleistocen và Holocen trong vùng nghiên cứu, chúng tôi dẫn ra một số lát cắt điển hình. Trên các lát cắt thể hiện 3 tập địa chấn khác biệt nhau, từ dưới lên bao gồm tập C, B và A

- Tập địa chấn C

Mặt cắt BL47-46 (hình 4.2) nằm ở đông nam cửa Ba Lạt, có chiều dài khoảng 7.5 km, nằm trong đới nước có độ sâu 12 - 30m, quan sát được trên tuyến đo hướng tây bắc - đông nam, cắt ngang cấu trúc tiền châu thổ (thuỳ Ba Lạt) và khống chế sự phát triển xuống phía nam của thuỳ này. Trong khoảng độ sâu từ trên 70ms xuống dưới là phức hệ địa chấn C với các phản xạ biên độ tương đối mạnh, tính liên tục càng lên phía trên càng thể hiện rõ. Phần dưới cùng là các phản xạ mạnh, đứt đoạn và sắp xếp nhiều khi rối loạn, không có qui luật. Mặt cắt địa chấn tới 200ms vẫn chưa khống chế được đáy của phức hệ này. Phức hệ địa chấn có mặt 2 ranh giới phản xạ rõ nét là R6 và R5

và vì vậy được phân thành hai phân tập địa chấn C2 và C1.

Phân tập C1 nằm dưới ranh giới bào mòn xâm thực R6, gồm các phản xạ có biên độ mạnh, cấu tạo rối loạn, không có qui luật và khá dày. Trên mặt cắt không khống chế được đáy của tập này. Bên trong là các trục đồng pha dạng uốn cong, đứt đoạn, đôi chỗ song song nhau. Ranh giới phản xạ R6 có biên độ mạnh, không những theo dõi được trên toàn tuyến BL47-46 mà cả trên các tuyến khác trong khu vực nghiên cứu. Tập C1 có thể liên quan đến các thành tạo nguồn gốc lục địa hoặc đồng bằng sông có bề mặt R6 bị phơi lộ, xâm thực và bào mòn trong suốt quá trình băng hà lớn xảy ra vào cuối Pleistocene muộn.

Phân tập C2 phủ lên trên ranh giới R6, là một tập địa chấn có giới hạn trên là ranh giới R5. Bề mặt của tập này bị gặm mòn với mức độ yếu hơn so với bề mặt ranh giới R6. Bên trong tập là các phản xạ có biên độ tương đối mạnh đến trung bình yếu và yếu trong phần dưới của tập, nhưng càng lên trên biên độ phản xạ càng lớn. Trật tự sắp xếp các trục đồng pha cũng có những biến động (không rõ ràng ở phần dưới, rõ nét và mau hơn ở phần trên). Tính liên tục của ranh giới R5 cũng không rõ ràng.

Điều đặc biệt là trên lát cắt đang mô tả, độ sâu của R5 khá ổn định suốt từ đầu đến cuối tuyến. Tính ổn định cao của ranh giới này cũng quan sát thấy trên các lát cắt khác trong khu vực. Đặc điểm này cho phép giải thích rằng trường sóng địa chấn trong tập C2 liên quan đến các thành tạo nguồn gốc sông - sông biển mà phần trên có thể có sự tác động tăng dần của yếu tố biển. Ranh giới R5 được giải thích là ranh giới chuyển tiếp tướng địa chấn liên quan đến chuyển tiếp tướng từ môi trường sông - sông biển sang môi trường biển.

- Tập địa chấn B

Tập địa chấn B phát triển kế tiếp trên tập C với các đặc trưng phản xạ như biên độ phản xạ thay đổi từ trung bình đến mạnh, tính liên tục tốt và phát triển trong toàn bộ khu vực nghiên cứu.

Các trục đồng pha phản xạ có cấu trúc song song nhau, duy trì tương đối đều trong toàn bộ khu vực và ít có những biến đổi lớn trong trật tự sắp xếp của chúng. Trong tập địa chấn B có thể phân ra 3 phân tập có các đặc trưng cơ bản khác biệt với thứ tự từ dưới lên trên như sau:

Phân tập B1 giới hạn từ ranh giới R5 đến R4, biên độ phản xạ trung bình, liên tục tốt, cấu tạo song song nhau trong suốt cả tập. Bề dày của phân tập khá ổn định, khoảng 11-12m trên toàn bộ lát cắt BL47-46 . Tuy nhiên, ở các lát cắt khác, độ dày tập B1 có sự thay đổi lớn và thường phủ kín các khu vực gồ ghề của bề mặt R5. Trong các trũng địa hình, các trục đồng pha trong tập B1 luôn bảo tồn tính song song và khuôn theo địa hình của trũng.

R4- ranh giới trên của phân tập B1 là một ranh giới tương đối phẳng, có biên độ phản xạ khá mạnh, rõ nét, dễ nhận biết và có tính liên tục cao. Từ những đặc điểm này có thể nhận định R4 là một ranh giới chuyển tiếp liên quan đến biến động trầm tích hoặc tướng trầm tích.

Phân tập B2 nằm giữa các ranh giới R4 và R3, phủ chuyển tiếp lên phân tập B1 với bề mặt trên cùng là một mặt phản xạ biên độ khá mạnh, rõ nét nhưng có dạng uốn lượn, bị đào khoét. Bên trong tập B2 là các phản xạ biên độ yếu, rối và không qui luật. Bề dày của tập không lớn, trung bình khoảng vài mét và luôn thay đổi trên mặt cắt địa chấn.

Hiện tượng đào khoét sâu vào trong phân tập B2 (xuống cả tập B1) có thể liên quan đến lạch sông cổ trong quá khứ, nay đã bị dịch chuyển. Với các đặc điểm như đã nêu, phân tập B2 có thể liên quan đến các thành tạo bãi triều cổ là các bãi cát triều với các van cát cổ.

Phân tập B3 phủ lên trên ranh giới R3, là tập địa chấn có những đặc điểm khác hẳn với phân tập B2. Phân tập B3 giới hạn phía dưới là ranh giới R3

và phía trên là R2. Bên trong tập các phản xạ có biên độ từ trung bình đến khá mạnh, đan xen và song song với nhau. Các trục đồng pha nghiêng dần về phía lục địa và với bề dày cũng giảm dần theo hướng này. Trong các hố trũng được

lấp đầy, các phản xạ bị uốn lượn theo địa hình trũng với biên độ giảm đi đáng kể. Tuy nhiên, các phản xạ này trở nên rối loạn ở giữa các trũng. Với cấu trúc trường sóng như vừa được mô tả phân tập địa chấn B3 liên quan đến các thành tạo trầm tích bãi triều gồm sét bột, bị đan xen bởi các lớp mỏng cát mịn.

Các phân tập B1, B2 và B3 tạo thành một tập địa chấn có tướng địa chấn thuộc giai đoạn biển tiến Holocen ở Vịnh Bắc bộ. Đối sánh với các tài liệu địa chất đã công bố, trầm tích hình thành trong giai đoạn này thường bao gồm các tích tụ sét, sét bột màu nâu đỏ ở phía dưới thuộc môi trường đầm hồ, phát triển lên trên là các thành tạo cát mịn chọn lọc tốt tướng môi trường châu thổ bồi tích có sự tham gia của môi trường biển và trên cùng là các tích tụ bãi triều gồm sét bột và cát mịn đan xen.

- Tập địa chấn A

Phủ lên trên tập địa chấn biển tiến B là tập địa chấn thuộc tướng biển lùi A thông qua ranh giới phản xạ R2. Ranh giới này là bề mặt bào mòn sau biển tiến, có thể xem là một gián đoạn, chuyển tiếp từ giai đoạn biển tiến sang biển thoái ở Vịnh Bắc bộ. Tập A được đặc trưng bởi các phản xạ biên độ từ trung bình đến mạnh, các trục đồng pha sắp xếp song song nhau và bị vót nhọn dần về phía biển. Độ dày của phức hệ thay đổi rất mạnh, ở phía trong gần bờ độ dày phức hệ tăng nhanh đáng kể, đạt trên 30m ở đầu tuyến BL47- 46 giảm xuống dưới 10m ở cuối tuyến

Trong tập địa chấn A có thể quan sát thấy ít nhất hai phân tập phản xạ có biên độ khác nhau. Phân tập thứ nhất A1, nằm phía dưới thường có các trục đồng pha phản xạ biên độ trung bình, sắp xếp gần nhau tạo thành các lớp mỏng đan xen nhau. Phân tập thứ hai A2, nằm trên, phát triển tới đáy biển có biên độ phản xạ trung bình, đan xen nhau với hiện tượng phủ đáy (downlap) và kết thúc ở các khoảng độ sâu nước biển từ 24-25m đến 28-30m. Từ các kết quả khảo sát địa chấn phân giải cao, kết hợp với các số liệu địa chất, lỗ khoan

Ranh giới chuyển tiếp pha Ranh giới bào mòn biển tiến

Ranh giới gặm mòn, chuyển tướng môi trường

Ranh giới bóc mòn, xâm thực giai đoạn biển lùi cuối

Pleistocen muộn

và dao động mực nước biển cho phép xây dựng khung cấu trúc địa chấn - môi trường khu vực cửa Ba Lạt (Hình 4.4a).

Tập Phân tập

địa chấn Ranh

giới Đặc điểm địa chấn Tướng môi trường Nước

biển

A

A2

Biên độ phản xạ trung bình – mạnh, song song và đan xen nhau, downlap kéo dài đến 22

– 24m nước Progradational delta (delta front), biển thoái.

A1

Biên độ trung bình, trục đồng pha sắp xếp gần nhau. Downlap kết thúc ở 22 – 24m nước.

B

B3

Biên độ khá mạnh – trung bình, cấu trúc song song nhau. Các trục đồng pha nghiêng trũng dần, độ dày mỏng dần về phía biển.

Tidal flat, biển tiến

B2

Biên độ khá mạnh, phủ chuyển tiếp trên B1. Đáy là ranh giới phẳng dạng chuyển tiếp tập.

Cấu tạo trục đồng pha song song nhau, ổn định.

Flood-tidal delta, biển tiến

Ranh giới chuyển tiếp tập

B1

Biên độ trung bình, tính liên tục tốt, cấu trúc song song ổn định.

Bề dày thay đổi theo từng khu vực.

Đáy là ranh giới bị gặm mòn.

Estuarine, biển tiến

C

C2

Biên độ phản xạ tương đối mạnh đến trung bình yếu đến yếu.

Bề mặt trên bị gặm mòn, xáo trộn.

Fluvial

C1

Biên độ phản xạ mạnh, đứt đoạn, tính liên tục kém, không qui luật.

Bề dày lớn.

Alluvial

Hình 4.4a. Khung cấu trúc tướng địa chấn-môi trường khu vực cửa Ba lạt

R1

R3

R6

Ranh giới nước biển – trầm tích, phản xạ mạnh, rõ nét.

R2

R5

Hình 4.4b. Cột địa tầng tổng hợp đới bờ châu thổ Sông Hồng

(Nguyễn Ngọc, 2000)

Khi đối sánh với tài liệu lỗ khoan tại Cồn Vành, cửa Ba lạt (LK 96-11) và lát cắt địa chất từ đất liền tới cửa Ba lạt, có thể nhận thấy tập địa chấn A liên quan đến các thành tạo biển gồm chủ yếu là cát hạt mịn có đan xen các lớp bột sét, bột cát mỏng, được hình thành trong quá trình phát triển châu thổ về phía biển ở giai đoạn biển thoái sau biển lấn Holocen muộn. Sự chuyển tập giữa A1 và A2 liên quan đến hiện tượng thiếu hụt trầm tích gây ra bởi giai đoạn biển lấn hoặc sự dịch chuyển cửa sông Ba Lạt.

Sự hình thành và phát triển của loạt trầm tích thuộc tập địa chấn A liên quan mật thiết với quá trình tiến hoá thuỳ châu thổ Ba lạt. Việc phân định, đo vẽ chúng trong không gian có thể cung cấp những cứ liệu quan trọng để đối sánh và đánh giá mức độ phát triển của các vùng thuộc thuỳ châu thổ Ba lạt trong quá khứ cũng như xem xét, đánh giá xu hướng phát triển của chúng trong tương lai.

4.1.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất Pleistocen muộn - Holocen

Để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tiền châu thổ cửa Ba Lạt theo tài liệu địa chấn phân giải cao, việc nghiên cứu, xác định bản chất địa chất các ranh giới phản xạ R1- 6 và các tập địa chấn A, B, C giới hạn bởi các ranh giới này là rất quan trọng. Các ranh giới R1-6 thể hiện các bề mặt xâm thực, bóc mòn hình thành trong các thời kỳ băng hà mang tính toàn cầu. Trong số này, ranh giới phản xạ R6 hình thành vào thời kỳ băng hà lớn nhất cuối Pleistocen muộn, khi mực nước biển hạ thấp tới độ sâu -130m so với mặt biển hiện đại, được xác định là ranh giới chuẩn và được sử dụng làm cơ sở cho việc xác định các ranh giới khác trong Holocen.

Các tập địa chấn A, B, C thể hiện các trầm tích phát triển kế tiếp nhau từ Pleistocen muộn đến nay và được đặc trưng bởi các tướng địa chấn khác biệt nhau về biên độ và pha. Để xác định bản chất địa chất của các tập này (thành phần thạch học, thời gian và môi trường thành tạo...), các số liệu mới về địa chất Đệ Tứ khu vực cửa Ba Lạt và các vùng lân cận đã được sử dụng.

- Khi nghiên cứu các đặc điểm địa chấn - địa chất ven biển Vịnh Bắc Bộ có đối sánh với số liệu 2 lỗ khoan tại khu vực vịnh nông nam Đồ Sơn, Hải phòng [4] đã phân định 2 tập trầm tích Holocen gồm chủ yếu là bùn sét, dầy 15-24m, được tạo thành trong thời kỳ biển tiến và biển lùi trong Holocen và 2 tập bùn cát alluvi Pleistocen muộn dầy trên 50m. Chúng được giới hạn bởi các ranh giới phản xạ:

R1 là đáy biển

R2 - bề mặt bào mòn biển tiến (đáy hệ tầng Thái Bình amQ23tb) R3 - bề mặt bào mòn xâm thực (đáy hệ tầng Hải Hưng amQ22hh) R4- bề mặt bào mòn khi biển lùi nằm giữa hệ tầng Vĩnh Phúc 1 ở dưới (mQ13-2vp1) và hệ tầng Vĩnh Phúc 2 ở trên (aQ13-3vp2).

- Khi nghiên cứu tướng trầm tích châu thổ Holocen Sông Hồng, các nhà địa chất Nhật Bản và Việt Nam đã phân chia các tướng trầm tích của

cột địa tầng lỗ khoan ND1 (sâu 70m) thành 3 đơn vị có các tướng trầm tích khác nhau:

Đơn vị 1 dầy 25m (70-45m) gồm tướng đồng bằng sông gồm cát thô, cát trung ở dưới (70-54m) có độ chọn lọc kém đến cát hạt mịn ở phía trên, có cấu tạo phân lớp và tuổi 15 -14.8 nghìn năm cách ngày nay và tướng hình thành do lũ gồm bột sét giầu rễ cây, vón kết sắt, xen ít cát mịn (54-45m).

Đơn vị 2 dầy 24.5m (45.0-20.5m) được phân thành 3 tướng từ dưới lên:

- Tướng trầm tích đầm hồ, gồm các tích tụ xét màu xám xanh giầu chất hữu cơ, các lớp than bùn mỏng (5mm), vón kết can xi.

- Tướng các tích tụ châu thổ ngập triều: cát chọn lọc tốt hạt mịn xếp lớp và cát hạt trung dầy khoảng 9m, cấu tạo thô dần từ dưới lên

- Tướng trầm tích tiêu biểu cho vùng nước nông địa hình phẳng, có bề dầy 6.5m, cấu tạo bởi sét bột với cát rất mịn, phân lớp mỏng, tạo nhịp, có chứa vỏ hai mảnh và nhiều lỗ giun nhỏ.

Đơn vị 3 dầy 20.5m, là trầm tích trẻ nhất và được phân thành 5 tướng.