Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh Ninh Binh

B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
Đ
ẶNG THỊ VINH
CÁC THÀNH T
ẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT
VÀ M
ỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG
TRÊN Đ
ỊA B
ÀN TỈNH NINH BÌNH
LU
ẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
HÀ N
ỘI
- 2014
B
Ộ GIÁO DỤ
C VÀ ĐÀO T
ẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
Đ
ặng Thị Vinh

CÁC THÀNH T
ẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT
VÀ M
ỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG
TRÊN Đ
ỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH
Ngành: Khoáng v
ật học và địa hóa học
Mã số: 62440205
LU
ẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Nguy
ễn Khắc Giảng
2. TS Đ
ỗ Văn Nhuận
Hà N
ội
- 2014
i
L
ỜI AM
ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr
ình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu,
k
ết
qu
ả nêu

trong luận án là trung th
ực
và chưa t
ừng
đư
ợc
ai công b
ố
trong
bất kỳ công trình nào khác.
Nghiên cứu sinh
Đặng Thị Vinh
ii
L
ỜI
CẢM ƠN
Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng c
ả
m ơn và kính tr
ọ
ng đến PGS.TS
Nguyễn Khắc Giảng, TS Đỗ Văn Nhuận - hai người thầy đã dìu dắt nghiên cứu
sinh trên con đường nghiên cứu khoa học và tr
ực
tiếp hướng dẫn nghiên cứu
sinh làm luận án tiến sĩ địa ch
ấ
t.
Lu
ậ

n án không th
ể
hoàn thành n
ếu
như nghiên cứu sinh không nh
ậ
n
được sự cho phép và giúp đỡ của Trư
ờng Đại học Mỏ
- Đ
ịa Chất,
Phòng sau
Đại
h
ọc,
khoa Đ
ịa Chất và bộ môn Khoáng Thạch. Các ý kiến góp ý của các nhà
khoa h
ọc trong v
à ngoài trư
ờng
, nh
ất l
à GS.TS Tr
ần Nghi, PGS.TS Nguyễn Văn
Ph
ổ, PGS.TS
Đ
ỗ Đình Toát, PGS.TS Lê Tiến Dũng
, PGS.TS Nguy

ễn Xuân Khiển,
PGS.TSKH Nguy
ễn Địch Dỹ,
PGS.TS Ph
ạm Tích Xuân, PGS.TS Nguyễn Trọng
Tín, PGS.TS Ph
ạm Huy Tiến, PGS.TS Lê Thanh Mẽ,
PGS.TS Nguy
ễn Văn Bình,
TS Ph
ạm Văn Thanh,
TS V
ũ Quang Lân
, TS. Quách Đ
ức Tín, TS
Hoàng Văn
Long, TS Ph
ạm Trung Hiếu, TS
V
ũ Lê Tú
Trong quá trình làm lu
ận án, nghiên
c
ứu sinh cũng đã
nh
ậ
n đư
ợc
rất nhiều sự động viên, giúp đỡ t
ừ

bạn bè, đ
ồng
nghiệp. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn sự giúp đỡ chân thành và nhiệt tình đó.
Lu
ậ
n án được hoàn thành tại B
ộ môn Khoáng Thạch,
Khoa Đ
ịa
ch
ấ
t,
Trư
ờ
ng Đại M
ỏ
- Đ
ịa Chất
, nghiên cứu sinh xin bày t
ỏ
lòng bi
ế
t ơn sâu sắc đến
các thầy cô trong b
ộ môn, trong k
hoa, trong trư
ờng
đã giúp đỡ và động viên
nghiên cứu sinh trong quá trình hoàn thành luận án.
Cuối cùng, nghiên cứu sinh mu

ốn
bày t
ỏ
lòng c
ảm ơn
đ
ến
nh
ững
người
thân trong gia đình: b
ố
mẹ, ch
ồng, các con
và các anh chị em đã động viên, chia
s
ẻ và
giúp đỡ cả v
ề v
ật ch
ấ
t lẫn tinh thần trong su
ố
t quá trình thực hiện nghiên
cứu c
ủ
a nghiên cứu sinh.
iii
M
ỤC LỤC

Trang
L
ỜI CAM ĐOAN

i
L
ỜI CẢM ƠN

ii
M
ỤC LỤC

iii
DANH M
ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

vi
DANH MỤC BẢNG
vii
DANH M
ỤC ẢNH

x
DANH M
ỤC H
ÌNH

xiii
M
Ở ĐẦU

1
CHƯƠNG 1: T
ỔNG QUAN VỀ T
ÌNH HÌNH NGHIÊN C
ỨU VÀ CẤU TRÚC
Đ
ỊA CHẤT VÙNG
…………………
6
1.1. Đ
ặc điểm địa lý tự nhi
ên
1.1.1. V
ị tr
í đ
ịa lý

1.1.2. Đi
ều kiện tự nhi
ên

1.2. T
ổng quan về tình hình nghiên cứu địa hoá môi trường trầm tích tầng mặt

1.2.1. Trên th
ế giới

6
6

6
11
11
1.2.2. T
ại Việt Nam và vùng
nghiên c
ứu

12
1.3. Đ
ặc điểm địa chất và khoáng sản

1.3.1. Đ
ịa tầng

16
16
1.3.2. Đ
ặc điểm kiến tạo

25
1.3.3. Đặc điểm khoáng sản
26
CHƯƠNG 2: CƠ S
Ở LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN C
ỨU

2.1. Cơ s
ở lý luận

2.1.1. Ti
ếp cận hệ thống

2.1.2. Ti
ếp cận nhân quả

2.2. Khái quát l
ịch sử
hình thành tr
ầm tích Đệ tứ tại vùng nghiên cứu và cơ sở
xây d
ựng hệ phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Khái quát l
ịch sử
hình thành tr
ầm tích Đệ tứ tại vùng nghiên cứu
2.2.2. Một số khái niệm, thuật ngữ liên quan
28
28
28
29
29
29
31
2.3. Các phương pháp nghiên c
ứu

2.3.1. L

ộ trình khảo sát địa chấ
t
43
43
2.3.2. Nhóm các phương pháp nghiên c
ứu trong ph
òng thí nghi
ệm
………………
45
iv
CHƯƠNG 3: Đ
ẶC ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH
T
ẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH

3.1. Tr
ầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen muộn

55
55
3.2. Tr
ầm
tích t
ầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm
- gi
ữa
…
3.2.1. Tư
ớng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn

57
57
3.2.2. Tư
ớng sét xám xanh vũng vịnh

59
3.3. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn
3.3.1. Tư
ớng bột cát
bãi b
ồi sông

60
60
3.3.2. Tư
ớng b
ùn đ
ầm lầy trên bãi bồi

62
3.3.3. Tư
ớng bột cát đồng bằng châu thổ (amQ
2
3
)
63
3.3.4. Tư
ớng b
ùn châu th

ổ bị đầm lầy hóa (ambQ
2
3
)
65
3.3.5. Tư
ớng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư

67
3.3.6 Tư
ớng b
ùn cát bãi triều hiện đ
ại (tfQ
2
3
)
68
3.3.7. Tư
ớng cát bột lạch triều (tcQ
2
3
)
70
3.4. Ti
ến hoá trầm tích Pleistocen muộn
- Holocen c
ủa v
ùng nghiên cứu.

3.4.1. Theo th

ời gian

73
73
3.4.2. Theo không gian
76
3.5. Ngu
ồn cung cấp vật liệu trầm tích

79
CHƯƠNG 4: Đ
ẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG CÁC KIM LOẠI NẶNG
TRONG TR
ẦM TÍCH TẦNG MẶT
TRÊN Đ
ỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH
…
4.1. Đ
ặc điểm môi trường hóa lý của trầm tích tầng mặt và nước mặt trên địa
bàn tỉnh Ninh Bình …
82
82
4.1.1. Đ
ặc điểm hóa lý của
nư
ớc mặt khu vực nghiên cứu
82
4.1.2. Đ
ặc điểm hóa lý của trầm tích tầng mặt khu vực nghiên cứu

85
4.1.3. M
ối quan hệ của các kim loại nặng trong môi trường nước mặt và trầm tích
87
4.2. Hành vi các kim lo
ại nặng trong trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình

89
4.2.1. Nguyên t
ố Arsen (As)

91
4.2.2. Th
ủy ngân (Hg)

94
4.2.3. Nguyên t
ố
Crom (Cr)
98
4.2.4. Nguyên t
ố Niken (Ni)

99
4.2.5. Nguyên t
ố Cadimi (Cd)

100
4.2.6. Nguyên t
ố

Đ
ồng (Cu)

101
4.2.7. Nguyên t
ố Chì (Pb)

103
v
4.2.8. Nguyên t
ố Kẽm (Zn)

104
4.2.9. Nguyên t
ố
Molipden (Mo)
105
4.3. Đ
ặc điểm địa hoá môi trường c
ác kim lo
ại nặng trong trầm tích tầng mặt
trên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình

4.3.1. Tr
ầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen

106
106
4.3.2. Tr

ầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm
- gi
ữa

107
4.3.3. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn
109
4.4. Đánh giá m
ức độ ô nhiễm
các kim lo
ại nặng trong trầm tích tầng mặt và
nư
ớc mặt tr
ên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.

4.4.1. Đánh giá m
ức độ ô nhiễm các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt và
nư
ớc mặt khu vực
trong đê
116
116
4.4.2. Đánh giá m
ức độ ô nhiễm trầm tích tầng mặt và môi trường nước mặt
khu v
ực ngo
ài đê

120

4.5. M
ột số nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm tích tầng mặt trong
vùng nghiên c
ứu

4.5.1. Nguyên nhân gây ô nhi
ễm cho trầm tích tầng mặt khu vực trong đê

122
122
4.5.2. Nguyên nhân gây ô nhi
ễm cho trầm tích tầng mặt khu vực ngoài đê (khu
v
ực bãi triều, cửa sông ven biển)

124
4.6. Các đ
ề xuất khắc phục v
à giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực nghiên cứu
4.6.1. M
ột số đề xuất xử lý ô nhiễm

127
127
4.6.2. Các đ
ề xuất chung nhằm bảo vệ môi trường
khu v
ực
……………
128

KÊT LU
ẬN

130
KI
ẾN NGHỊ

131
DANH M
ỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
Đ
ẾN LUẬN ÁN

132
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO

133
PH
Ụ LỤC: CÁC BẢNG,
BI
ỂU ĐỒ VÀ ẢNH MINH HỌA

141
vi
DANH M
ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BN: bắc nam
BTPH: Bào t
ử phấn hoa

BTNMT: B
ộ tài nguyên và môi trường
Cmax: Giá trị lớn nhất
Cmin: Giá tr
ị nhỏ nhất
Ctb: Giá tr
ị trung b
ình
Cd: coastal dune
ĐB - TN: đông b
ắc
- tây nam
Đ - ĐB: đông - đông b
ắc
ĐT: đông tây
Estuary: C
ửa sông hình phễu thiếu hụt trầm tích
HNKH: H
ội nghị khoa học
ICP - MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer): khối phổ plasma cảm ứng.
ISQG (Interim marine sediment quality guidenlines): Hư
ớng dẫn tạm thời Đánh giá
ch
ất lượng trầm tích của Canada.
KHCN: Khoa h
ọc công nghệ
KHKT: Khoa h
ọc kỹ thuật
KLN: Kim lo
ại nặng

Kt: h
ệ số cation trao đổi
MKN: Mất khi nung
N - TN: nam - tây nam
NCS: Nghiên c
ứu sinh
NXB: Nhà xu
ất bản
nnk: Nh
ững người k
hác
QL: Qu
ốc lộ
R
0
: Đ
ộ mài tròn
S
0
: H
ệ số chọn lọc
Sk: H
ệ số bất đối xứng
TB - ĐN: tây b
ắc
- đông nam
TCVN: Tiêu chu
ẩn Việt Nam
Tc: tidal channel
Tf: tidal flat

TTLT: Thông tin lưu tr
ữ
TNDB: Tài nguyên d
ự báo
VCHC: V
ật chất hữu cơ
vii
DANH M
ỤC BẢNG
Trang
B
ảng 2.1: Bảng phân cấp độ hạt của Crumben (1936)

33
B
ảng 2.
2: Phân lo
ại trầm tích vụn cơ học theo kích thước hạt

34
B
ảng 2.3: Bảng phân cấ
p đ
ộ hạt theo thang (Ø) đối với trầm tích bở rời (theo
C
ục Địa chất Hoàng Gia Anh)

35
Bảng 2.4. Quan hệ khái quát giữa Eh, pH và độ linh động của một số nguyên tố
trong môi trư

ờng trầm tích
(Jane Plant và nnk, 1996).
40
B
ảng 2.5: Các nguồn phát thải chủ yếu của các kim loại nặng [59]

43
B
ảng 2.6: Thời gian lắng trong của th
ể vẩn khi l
àm lắng các cấp hạt có đường
kính nh
ỏ h
ơn 0,05 mm theo phương pháp A.N. Sabanhin.

48
B
ảng
4.1: Các ch
ỉ số hóa lý môi trường nước mặt
trên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.

83
B
ảng 4.2
. K
ết quả phân
tích hàm lư
ợng các anion v

à một số chỉ tiêu khác của
các m
ẫu nước mặt thuộc khu vực nghiên cứu
. ………………………
84
B
ảng 4.3:
B
ảng thống k
ê hàm lượng các kim loại nặng trong nước mặt khu vực
trong đê trên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình với
QCVN 10:2008 (đơn v
ị
µg/l).
85
B
ảng 4.4:
B
ảng thống kê hàm lượng các kim loại nặng trong nước mặt khu vực
ngoài đê trên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình với
QCVN 10:2008 (đơn v
ị
µg/l).
85
B
ảng
4.5: K
ết quả đo các chỉ tiêu

hóa lý môi tr
ường cơ bản của trầm tích
t
ầng
m
ặt
phân b
ố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình
. ……………………
86
B
ảng 4.6: Bảng thống kê hàm lượng trung bình các kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt khu vực trong đê trên địa bà n tỉnh Ninh Bình (đơn vị mg/kg) ……
87
B
ảng 4.7:
B
ảng thống kê hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt
khu v
ực ngo
ài đê
trên đ
ịa b
àn tỉnh Ninh Bình (đơn vị mg/kg).
……………………
87
B
ảng 4.8: Bảng tổng hợp hàm lượng trung bình của các kim loại n
ặng trong trầm
tích t

ầng mặt tr
ên địa bàn tỉnh Ninh Bình
. …………………………….……
90
B
ảng 4.
9: B
ảng thống kê và đối sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích t
ầng mặt tướng
bùn châu th
ổ
- bi
ển ven bờ bị phong hóa loang lổ
v
ới
QCVN 43:2012/BTNMT (đơn v
ị mg/kg).
…
106
Bảng 4.10: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ - biển ven bờ bị phong hóa
loang l
ổ trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
……………….……
107
viii
B
ảng 4.11:
B

ảng
th
ống kê và
đ
ối sánh hàm lượng
(mg/kg) các kim lo
ại nặng trong
tr
ầm tích
t
ầng mặt
tư
ớng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn
v
ới
QCVN
43:2012/BTNMT. ………….……
107
B
ảng 4.12: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn của trầm tích tầng mặt t
ướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn t
rên đ
ịa
bàn t
ỉnh Ninh Bình.
…….……
108
B

ảng 4.13: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng trong
tr
ầm tích tầng mặt
tư
ớng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn với QCVN
43:2012/BTNMT.
108
B
ảng 4.14: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng trung bình các kim
lo
ại nặng
trong trầm tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông với QCVN
43:2012/BTNMT (đơn v
ị mg/kg
-10 m
ẫu)
………………………………………
109
B
ảng
4.15: Ma tr
ận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn của trầm tích tầng mặt thuộc
tư
ớng bột cát
bãi b
ồi sông
(n = 10)
109

Bảng 4.16: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng trung bình các kim loại nặng
trong tr
ầm tích tầng mặt của t
ư
ớng bùn đầm lầy trên bãi bồi với QCVN
43:2012/BTNMT (đơn v
ị mg/kg).
………………………………………………… ……
110
B
ảng
4.17: Ma tr
ận t
ương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn của trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi…………….

111
B
ảng 4.18: Bảng thống k
ê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng trong
tr
ầm tích tầng
m
ặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ với QCVN 43:2012/BTNMT
.
111
B
ảng
4.19: Ma tr

ận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn của trầm tích
t
ầng mặt t
ư
ớng
b
ột cát
đ
ồng bằng châu thổ (n = 16)
……
111
B
ảng 4.20: Bảng thống k
ê và đ
ối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng
trong tr
ầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa với QCVN
43:2012/BTNMT (11mẫu) ……
112
B
ảng
4.21: Ma trận t
ương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn
c
ủa
tr

ầm tích
t
ầng mặt
tư
ớng bùn châu thổ bị đầm lầy
hóa
113
B
ảng 4.22: Bảng
th
ống k
ê và
đ
ối sánh h
àm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích t
ầng mặt tướng
bùn cát bãi tri
ều với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị
mg/kg - 6 m
ẫu)

113
B
ảng
4.23: Ma tr
ận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và t
ỷ lệ cấp hạt
m
ịn của

tr
ầm tích tầng mặt
tư
ớng bùn cát bãi triều
………………
113
ix
B
ảng 4.24
: B
ảng
th
ống kê và
đ
ối sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích t
ầng mặt
tư
ớng cát cồn cát chắn của sông tàn dư (khu vực cửa Đáy) với
QCVN 43:2012/BTNMT (đơn v
ị mg/kg
- 50 m
ẫu).

114
Bảng 4.25: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
m
ịn của
tr
ầm tích

t
ầng mặt
tư
ớng
cát c
ồn cát chắn của sông tàn dư
(50 m
ẫu)
……
114
CÁC B
ẢNG TRONG PHỤ LỤC
B
ảng
ph
ụ lục 1
: K
ết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng một số mẫu
nư
ớc mặt
thu
ộc khu vực
trong đê.
141
B
ảng phụ lục 2
: K
ết quả phâ
n tích hàm lư
ợng các kim loại nặng một số mẫu

nư
ớc mặt thuộc khu vực bãi triều, cửa sông ven biển
.
141
x
DANH M
ỤC ẢNH
Trang
Ảnh 2.1: Hố đ
ào để nghiên cứu mẫu trầm tích tầng mặt
- đi
ểm khảo sát NB19
……
45
Ảnh 3.1: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)-phân tích thành ph
ần khoáng vật ở cấp hạt
<0,063 mmm c
ủa trầm tích tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn
(m
ẫu 63/S)

58
Ảnh 3.2:
Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)
- phân tích thành ph
ần khoáng vật ở cấp
h
ạt <0,063 mm của trầm tích thuộc t
ướng bùn châu thổ bị đầm
l

ầy hóa (mẫu 22/T)
66
Ảnh 3.3: Th
ành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm tíc
h
thu
ộc t
ướng bùn cát bãi triều hiện đại chụp dưới kính hiển vi phân cực (mẫu
NB20/T - cấp hạt >0,25 mm, chụp dưới 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 45 lần).
70
Ảnh 3.4: Ảnh phát quang âm cực của các đ
ơn khoáng zircon trong tr
ầm tích
t
ầng mặt trên địa bàn
t
ỉnh Ninh Bình.

80
Ảnh 3.5:
Ảnh vệ tinh Spot khu vực Cửa sông Đáy v
à sông Ninh Cơ (2001)
…….…
80
Ảnh 3.6:
Ảnh vệ tinh google earth khu vực từ cửa sông Ninh Cơ đến cửa
sông
Càn (theo ngu
ồn Internet
- 2013).

81
CÁC
ẢNH TRONG PHỤ LỤC
Ảnh phụ lục 1: Th
ành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt t
ư
ớng bùn cát châu
th
ổ
- bi
ển ven bờ bị phong hoá loang lổ (mẫu
NB 83/T - c
ấp hạt >0,063 mm): a) ảnh chụp dưới kính hiển vi soi nổi
- đ
ộ
phóng đ
ại 20 lần; b) ảnh chụp dưới kính hiển vi phân cực
- 2 nicon vuông góc,
đ
ộ phóng đại 30 lần; c) ảnh chụp d
ưới 2 nicon vuông góc, độ
phóng đ
ại 45 lần
(mẫu NB 85/T - cấp hạt > 0,063mm); d) Ảnh hiển vi điện tử quét của trầm tích
ở cấp hạt <0,063mm (SEM)- m
ẫu NB 86/T

142

Ảnh phụ lục 2: Thành ph
ần vụn cơ học và một s
ố khoáng vật tại sinh của tr
ầm
tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn - ảnh chụp dưới kính
hi
ển vi soi nổi, độ phóng đại 30 lần
(m
ẫu NB 64/S
- c
ấp hạt >0,063 mm)

143
Ảnh phụ lục 3: Th
ành ph
ần vụn c
ơ học và một số khoáng vật
t
ại sinh của trầm
tích t
ầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn
- ảnh chụp d
ưới kính
hi
ển vi phân cực (2 nicon vông góc, độ phóng đại 30 lần
- m
ẫu NB 64/S
- c
ấp
h

ạt >0,063 mm).

143
Ảnh phụ lục 4: Thành ph
ần vụn c
ơ h
ọc và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt
tư
ớng sét xám xanh vũng vịnh (mẫu NB 103/T
- c
ấp hạt >0,25
mm, ch
ụp dưới kính hiển vi soi nổi
đ
ộ phóng đại 15
l
ần
).
144
Ảnh phụ lục 5:
Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)
phân tích thành ph
ần khoáng
v
ật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích
tr
ầm tích tầng mặt
tư

ớng sét xám xanh
xi
v
ũng vịnh (mẫu 70/T).

144
Ảnh phụ lục 6: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt t
ướng
b
ột cát
bãi b
ồi sông
(m
ẫu NB 06/T
- c
ấp hạt >0,25mm,
dưới kính hiển vi soi nổi, độ phóng đại 25 lần)
145
Ảnh phụ lục 7: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt t
ướng
b
ột cát
bãi b
ồi sông

(m
ẫu NB 17/S
- c
ấp hạt >0,25 mm,
ch
ụp dướ
i kính hi
ển vi phân cực
- 2 nicon vuông góc, đ
ộ phóng đại 25 lần
)
145
Ảnh phụ lục 8: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích th
ành phần khoáng vật ở
c
ấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông (mẫu 30/T)
…
146
Ảnh phụ lục 9: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm tích
t
ầng mặt tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi chụp dưới kính hiển vi phân cực (mẫu
NB 57/S - c
ấp hạt >0,063mm, chụp dưới 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 20 lần)
.
146
Ảnh phụ lục 10: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành phần khoáng
v
ật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng bùn
đ

ầm lầy
trên bãi b
ồi
(m
ẫu NB 57/S)

147
Ảnh phụ lục 11: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của
tr
ầm
tích t
ầng mặt
tư
ớng
b
ột cát đồng bằng châu thổ
(m
ẫu NB 31/T
- c
ấp hạt >0,
25
mm, dư
ới kính hiển vi soi nổi
, đ
ộ phóng đại 25 lần
)………………
147
Ảnh phụ lục 12: Th
ành ph

ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ dưới kính hiển vi phân cực (mẫu
NB 60/T - c
ấp hạt >0,5 mm, chụp d
ưới 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 20 lần)

148
Ảnh phụ lục 13: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành ph
ần khoáng
v
ật ở
c
ấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng
b
ột cát đồng bằng châu
th
ổ (mẫu NB12/T)
. ……………
148
Ảnh phụ lục 14: Thành ph
ần vụn cơ học và một số kh
oáng v
ật tại sinh của
tr
ầm
tích t
ầng mặt
tư
ớng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa

(m
ẫu NB 22/T
- c
ấp hạt
>0,063 mm, dư
ới kính hiển vi soi nổi
, đ
ộ phóng đại 15 lần
).
149
Ảnh phụ lục 15: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t
ầng mặt
tư
ớng cát cồn cát cửa sông tàn dư
(m
ẫu NB 95/T
- c
ấp hạt
>0,5mm, dư
ới kính hiển vi soi nổi
, đ
ộ phóng đại 20 lần
).
149
Ảnh ph
ụ lục
16: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích t

ầng mặt
tư
ớng cát cồn cát cửa sông t
àn dư chụp
dư
ới kính hiển vi phân
c
ực (mẫu NB59/T
- c
ấp hạt >0,25 mm, chụp dưới 2 nicon
vuông góc, đ
ộ phóng
đ
ại 15 lần
)
150
- m¶nh
®¸ bét
kÕt
-M
ảnh đá
quarzit
xii
Ảnh phụ lục 17: Thành ph
ần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của
tr
ầm
tích t
ầng mặt
tư

ớng bùn cát bãi triều hiện đại (mẫu NB19
/T - c
ấp hạt
>0,25mm, dư
ới kính hiển vi soi nổi
, đ
ộ phóng đại 15 lần
)
150
Ảnh phụ lục 18: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành ph
ần khoáng
v
ật ở
c
ấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt thuộc tướng bùn cát bã
i tri
ều
hi
ện đại (mẫu NB 20/T).

151
Ảnh phụ lục 19:
Ảnh
Landsat khu v
ực
nghiên c
ứu
(theo ngu
ồn Internet
- 2001)….

151
xiii
DANH M
ỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: V
ị trí tỉnh Ninh Bình trên bản đồ
hành chính Mi
ền Bắc
Vi
ệt Nam
(ngu
ồn từ internet).

6
Hình 2.1: Bi
ểu đồ p
hân lo
ại trầm tích của Cục địa chất Hoàng Gia Anh.
……
36
Hình 3.1: Các bi
ểu đồ Doeglas

55
Hình 3.2: Biểu đồ đường cong tích lũy độ hạt (điển hình) củ a trầm tích tướng bùn
cát châu th
ổ
- bi
ển ven bờ bị phong hoá loang lổ.

56
Hình 3.3: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tầng mặt của t
ư
ớng bùn cát
châu th
ổ
- bi
ển ven bờ
b
ị phong hoá loang lổ

56
Hình 3.4: Bi
ểu đồ đ
ư
ờng cong tích lũy độ hạt (điển hình) của trầm tích tướng bùn
đ
ầm lầy ven biển chứa than bùn
… .
58
Hình 3.5: Bi
ểu đồ phân loại trầm t
ướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn

58
Hình 3.6: Bi
ểu đồ phân loại trầm tướng sét xám xanh vũng vịnh
……

59
Hình 3.7: Bi
ể
u đ
ồ đ
ường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) c
ủa trầm tích t
ư
ớng bột
cát bãi b
ồi sông
(aQ
2
3
) trên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.

61
Hình 3.8: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tướng bột cát
bãi b
ối sông
(aQ
2
3
) trên đ
ịa bàn
t
ỉnh Ninh Bình.

61
Hình 3.9: Bi
ểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) của tướng bùn đầm lầy
trên bãi b
ồi (abQ
2
3
).
62
Hình 3.10: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tướng
bùn đ
ầm lầy trên bãi bồi (abQ
2
3
)……
62
Hình 3.11: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt ( điển hình) của trầm tích tướng
b
ột cát đồng bằng châu thổ (amQ
2
3
). ……… ………
64
Hình 3.12: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích t
ướng bột cát đồng bằng châu thổ
(amQ
2
3

)….
64
Hình 3.13: Bi
ểu đồ đường co
ng tích lu
ỹ độ hạt (điển hình) của tướng bùn châu
th
ổ bị đầm lầy hóa (ambQ
2
3
).
65
Hình 3.14: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tướng bùn đồng bằng châu thổ
b
ị đầ
m l
ầy
hóa (ambQ
2
3
).
65
Hình 3.15: Bi
ểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) của tướng cát cồn cát
chắn cửa sông tàn dư (cdQ
2
3
).
67

Hình 3.16: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư (cdQ
2
3
)
67
Hình 3.17: Bi
ểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) c
ủa t
ướng bùn cát bãi
tri
ều hiện đại (tfQ
2
3
)………….……………………………………… …….
69
xiv
Hình 3.18: Bi
ểu đồ phân loại trầm tích tướng bùn cát bãi triều hiện đại (tfQ
2
3
). …….….
69
Hình 3.19: Bi
ểu đồ thể hiện sự dao động hàm lượng cát, bột và sét của trầm tích
tầng mặt tr
ên địa bàn tỉnh Ninh Bình theo hướng tây bắc
- đông nam (theo m
ặt
c

ắt từ Gia Hưng
- Gia Vi
ễn đến Xuân Thiện
- Kim Sơn).
72
Hình 3.20: Bi
ểu đồ thể hiện sự dao động hàm lượng cát, bột và sét của tr
ầm tích
t
ầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình theo hướng đông bắc
- tây nam (m
ặt cắt từ
Khánh Thiện - Yên Khánh đến Yên Đồng - Yên Mô).
72
Hình 3.21: Phân lo
ại delta theo Galloway, 1975
………
77
Hình 4.1: Bi
ểu đồ thể hiện h
àm lư
ợng trung bình của các kim loại nặng trong
nư
ớc mặt và trầm tích tầng mặt khu vực trong đê.
……
88
Hình 4.2: Bi
ểu đồ thể hiện
hàm lư
ợng trung b

ình c
ủa các kim loại nặng trong
nư
ớc mặt và trầm tích tầng mặt khu vực ngoài đê.
……
89
Hình 4.3: Bi
ểu đồ biểu thị h
àm lượng trung bình của các kim loại nặng trong trầm tích
t
ầng mặt theo
s
ự phân bố của các tướng từ đất liền ra biển trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
90
Hình 4.4: Bi
ểu đồ thể hiện mối t
ương quan về hàm lượng của một số kim loại
nặng với tỷ lệ cấp hạt mịn trong trầm tích tầng mặt của vùng nghiên cứu…… ….
92
Hình 4.5: Bi
ểu đồ
bi
ểu thị hàm lượng trung bình của As và các nhóm khoáng vật có
kh
ả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt tr
ên đi
ạ bàn tỉnh Ninh Bình.
93
Hình 4.6: Bi
ểu đồ thể hiện mối quan hệ về hàm lượng trung bình của As và

các nhóm khoáng v
ật có khả năn
g h
ấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng
m
ặt trên điạ bàn tỉnh Ninh Bình.
…… ……
93
Hình 4.7: Dạng tồn tại các hợp chất của As trong nước mặt trên địa bàn Ninh
Bình (s
ử dụng
bi
ểu
đ
ồ pH
- Eh đ
ối với
As theo Bale et al., 2002).
94
Hình 4.8: D
ạng tồn tại các hợp chất của As trong trầm tích tầng mặt tr
ên địa bàn
Ninh Bình (S
ử dụng
bi
ểu đồ pH
- Eh cho As - O
2
- S - H
2

O v
ới giả thiết
∑As =
10
-6
mol/kg và ∑S = 10
-3
mol/kg c
ủa
Brookins, 1988). ……
94
Hình 4.9. Bi
ểu đồ thể hiện hàm lượng Hg trong các mẫu bùn đáy của sông Đáy (thứ
t
ự các mẫu phân tích từ trái sang phải cũng l
à hướng của dòng chảy của sông).

96
Hình 4.10: Bi
ểu đồ thể hiện mối quan hệ về hàm lượng trung bình của Hg, Cd,
Cr, Ni và các nhóm khoáng v
ật có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm
tích t
ầng mặt trên đ
ịa bàn t
ỉnh Ninh Bình.

96
Hình 4.11: D
ạng tồn tại các hợp chất của Hg trong n

ước mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Hg (theo Bale et al., 2002)…
97
xv
Hình 4.12: D
ạng tồn tại các hợp chất của Hg trong trầm
tích t
ầng mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh cho hệ Hg - O
2
- Cl - S - H
2
O (giả thiết ∑Hg = 10
-6.9
mol/kg, ∑Cl = 10
-3
mol/kg, ∑S = 10
-3
mol/kg, theo Bodek et al 1988).
97
Hình 4.13: Bi
ểu đồ thể hiện mối
quan h
ệ về hàm lượng trung bình của Cu, Pb, Zn
và các nhóm khoáng v
ật có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng
m
ặt trên điạ bàn tỉnh Ninh Bình.

102

Hình 4.14: Biểu đồ so sánh hàm lượng một số kim loại nặng trong các mẫu nước
m
ặt thuộc khu vực
trong đê so v
ới QCVN 08: 2008/BTNMT
a) Theo tiêu chu
ẩn
A
1
; b) Theo tiêu chu
ẩn A
2
; c) Theo tiêu chu
ẩn B
1
.
116
Hình 4.15: Bi
ểu đồ so sánh các kim loại nặng trong các mẫu trầm tích tầng mặt khu
v
ực trong đê theo QCVN 43:2012/BTNMT
/tr
ầm tích nước ngọt

117
Hình 4.16: Bi
ểu đồ so sánh hàm lượng một số kim loại nặng t
rong các m
ẫu nước
m

ặt thuộc khu vực bãi triều, cửa sông ven biển so với QCVN 10: 2008/BTNMT
(theo tiêu chu
ẩn n
ước biển ven bờ
- vùng nuôi tr
ồng thuỷ sản v
à bảo tồn thuỷ sinh).

120
Hình 4.17: Bi
ểu đồ so sánh các kim loại nặng trong
tr
ầm tích tầng mặt c
ủa tư
ớng
bùn cát bãi triều: a - Theo tiêu chuẩn tương ứng của Canada - Trầm tích ven biển
(ISQGs - Interim marine); b - Theo Quy chu
ẩn Việt Nam về đánh giá chất lượng trầm
tích nư
ớc lợ, nước mặn (QCVN 43:2012/BTNMT).

121
Hình 4.18: Bi
ểu đồ so sánh các kim loại nặng trong các mẫu trầm tích tầng mặt của
tư
ớng cát bột cửa sông: a) T
heo tiêu chu
ẩn tương ứng của Canad
a - Tr
ầm tích ven

bi
ển
(ISQGs - Interim marine); b) Theo Quy chu
ẩn Việt Nam về đ
ánh giá ch
ất lượng
trầm tích nước lợ, nước mặn (QCVN 43:2012/BTNMT).
122
CÁC HÌNH TRONG PH
Ụ LỤC
Hình ph
ụ lục 1
: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cr trong nư
ớc mặt trên địa bàn Ninh
Bình (S
ử dụng
Bi
ểu đồ
pH - Eh đ
ối với Cr
(theo Bale et al., 2002). .
152
Hình ph
ụ lục
2: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Ni trong nư
ớc mặt trên địa bàn Ninh

Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Ni (theo Bale et al., 2002 .
152
Hình ph
ụ lục
3: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cd trong nư
ớc mặt trên địa bàn Ninh Bình
(S
ử dụng
bi
ểu đồ pH
- Eh đ
ối với Cd
(theo Bale et al., 2002). .
152
Hình ph
ụ lục
4: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cu trong nư
ớc
m
ặt trên địa bàn
Ninh Bình (S
ử dụng
Bi
ểu đồ pH
- Eh đ
ối với Cu

(theo Bale et al., 2002). .
152
Hình ph
ụ lục
5: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Pb trong nư
ớc mặt trên địa bàn
Ninh Bình (S
ử dụng
bi
ểu đồ pH
- Eh đ
ối với Pb
(theo Bale et al., 2002). .
153
xvi
Hình ph
ụ lục
6: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Zn trong nư
ớc mặt trên địa bàn
Ninh Bình (S
ử dụng
Bi
ểu đồ pH
- Eh đ
ối với Zn
(theo Bale et al., 2002) .

153
Hình ph
ụ lục 7
: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cr trong tr
ầ
m tích t
ầng mặt trên địa
bàn Ninh Bình (S
ử dụng
bi
ểu đồ pH
- Eh cho Cr - O
2
- H
2
O (gi
ả thiết rằng nồng
đ
ộ của
∑Cr = 10
-6
mol/kg, ∑Cl = 10
-3
mol/kg t
ại các ranh giới lỏng và rắn, theo
Brookin 1988). . . .
153
Hình phụ lục 8 : Dạng tồn tại các hợp chất của Ni trong trầm tích tầng mặt trên địa

bàn Ninh Bình (S
ử dụng biểu đồ pH
- Eh cho h
ệ Ni
- O
2
- CO
2
- S - H
2
O v
ới
gi
ả
thi
ết rằng
∑Ni = 10
-6
mol/kg, ∑S = 10
-5
mol/kg, theo Barnes và Langmuir 1978). .
154
Hình ph
ụ lục
9: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cd trong tr
ầm tích tầng mặt trên
đ
ịa bàn Ninh Bình

(S
ử
d
ụng b
i
ểu đồ pH
- Eh cho h
ệ Cd
- O
2
- CO
2
- S - H
2
O v
ới
gi
ả thiết rằng
∑Cd = 10
-7
mol/kg, ∑S = 10
-5
mol/kg và t
ổng carbonat = 10
-2
và 10
-3
mol/kg, theo Barnes và Langmuir 1978). .
154
Hình ph

ụ lục 1
0: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Cu trong tr
ầm tích tầng mặt trên
đ
ịa bàn Ninh Bình
(S
ử
d
ụng
bi
ểu đồ
pH - Eh cho h
ệ Cu
- O
2
- S- H
2
O, gi
ả thiết
r
ằng
∑Cu = 10
-6
mol/kg, ∑S = 10
-2
mol/kg, theo Drever 1997).
155
Hình ph

ụ lục 1
1: D
ạng tồn tại các hợp chất của
Pb trong tr
ầm tích tầng mặt trên
địa bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ Biểu đồ pH - Eh cho hệ Pb - O
2
- CO
2
- S-
H
2
O (gi
ả thiết rằng
∑Pb = 10
-6
mol/kg và 10
-6.5
mol/kg, ∑C = 10
-4
mol/kg, ∑S =
10
-5
mol/kg, theo Barnes và Langmuir 1978). …………
155
Hình ph
ụ lục
12: D
ạng tồn
t

ại các hợp chất của
Zn trong tr
ầm tích tầng mặt trên địa
bàn Ninh Bình (S
ử
d
ụng b
i
ểu đồ
pH - Eh cho h
ệ Zn
- O
2
- CO
2
- S- H
2
O, gi
ả thiết
∑Zn
= 10
-6
và 10
-4
mol/kg, ∑C = 10
-3
mol/kg, ∑S = 10
-3
mol/kg, theo Brookins, 1988)……
156

Hình ph
ụ lục 13: Biểu đ
ồ thể hiện mối t
ương quan hàm lư
ợng giữa một số nguyên
t
ố trong trầm tích tầng mặt của tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi………

156
Hình ph
ụ lục 14
: Các bi
ểu đồ thể hiện mối t
ương quan về hàm lượng giữa các
c
ặp
nguyên t
ố trong trầm tích tướn
g bùn châu th
ổ bị đầm lầy hóa
.
157
Hình ph
ụ lục 15: Các biểu đồ thể hiện mối tương quan về hàm lượng giữa các cặp
nguyên tố trong trầm tích tầng mặt của tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư….
157
1
M
Ở ĐẦU
Vi

ệc n
ghiên c
ứu môi trường nói chung và địa hóa môi trường nói riêng là một
khoa h
ọc đã phát triển khoảng vài chục năm qua trên thế giới.
Nh
ất là ở
các nư
ớc
phát tri
ển
thì Đ
ịa hóa môi trường
l
ại càng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng.
Cho đ
ến nay
đ
ã có rất nhiều công trình nghiên cứu về ô nhiễm môi trường nước và
tr
ầ
m tích các c
ủa các nhà khoa học, như công trình của Ashley M.Woods và nnk
[80], Lusan Mlroddy, Fadhled [91], Mario và nnk [92], Guilbert Lavaus (Pháp),
Berhard A, Stepen L (Canada) Các công trình trên đ
ã nghiên cứu toàn diện nguồn
g
ốc các chất gây ô nhiễm, quy luật phân bố các kim loại nặng trong đất, n
ư
ớc và

bùn đáy,
ảnh hưởng của các tác nhân gây ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm ki
m lo
ại
n
ặng đối với môi tr
ư
ờng. Các kết quả nghiên cứu
đ
ã
ph
ục vụ đắc lực cho việc hoạch
đ
ịnh các dự án
, các chi
ến lược bảo vệ môi trường,
góp ph
ần vào việc lập và thực
hi
ện th
ành công các dự án giảm thiểu ô nhiễm tại các khu công nghiệp
. Bên c
ạnh đó
vi
ệc nghiên cứu địa hoá môi trường bùn đáy
và nư
ớc mặt cũng
đ
ã được thực hiện tại
m

ột số n
ước như:
Mexico (công trình nghiên c
ứu trầm
tích t
ầng mặt v
à nước mặt
c
ủa vịnh
sau s
ự kiện cá trong vịnh chết hàng
lo
ạt vào năm 2004);
M
ỹ
(công trình
nghiên c
ứu địa hoá môi trường bùn đáy của vịnh Texas và
vịnh Neward, bang New
Jersey c
ủa
Bonnevie N.L) [82]; Trung Qu
ốc (ng
hiên c
ứu trầm tích ở vịnh Lingding
)
[87]; Italy (nghiên c
ứu
kim lo
ại nặng trong

tr
ầm tích vịnh Taranto)
[81]
T
ại Việt Nam, địa hóa môi trường là một ngành khoa học mới bắt đầu được phát
tri
ển trong những n
ăm g
ần đây.
Nhưng nh
ững đóng góp của các công trình nghiên cứu
thì rất đáng kể. Trong đó tiêu biểu là các công trình của Nguyễn Đức Cự [9][10], Nguyễn
Đ
ức Thạnh
[48], Mai Tr
ọng Nhuận
[41], Nguy
ễn Khắc Giảng
[16] Đ
ối với đồng
b
ằng châu thổ sông Hồng nói
chung và trên đ
ịa b
àn tỉnh Ninh Bình nói riêng cũng
đ
ã có nhiều công trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực địa chất của các tác giả Trần Nghi
[95], V
ũ Nhật Thắng
[49], Doãn

Đ
ình Lâm
[24], V
ũ Quang Lân
[26], Lê Ti
ến Dũng
[11][12]…T
ại cửa Đáy cũng đã có các công t
rình khoa h
ọc của
Nguy
ễn Ngọc
Trường [55], Chu Văn Ng
ợi
[35], Nguy
ễn Văn Bình
[16] Nhưng cho đ
ến nay
chưa có m
ột công trình nào nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết và có hệ thống về thành
ph
ần
v
ật chất và đặc điểm địa hóa môi trường trầm tích tầng mặt (nhất
là đ
ối với
các kim lo
ại nặ
ng) trên toàn t
ỉnh Ninh Bình

. Nh
ằm giải quyết vấn đề này NCS đã
l
ựa chọn và thực hiện luận án tiến sĩ
“Các thành t
ạo trầm tích tầng mặt và mối liên
quan v
ới địa hoá môi tr
ư
ờng trên địa bàn tỉnh Ninh Binh”.
K
ết quả nghi
ên c
ứu sẽ
sáng t
ỏ đặc điểm về thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật cũng như thành phần
2
hoá h
ọc
, đ
ặc biệt là hàm lượng các kim loại nặng
c
ủa trầm tích tầng mặt.
Các k
ết
qu
ả nghiên cứu về hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt và nước
m
ặt của luận án
c

ũng rất có ý nghĩa thực tiễn cho việc quy hoạch, sử dụng và bảo vệ
các ngu
ồn tài nguyên thiên nhiên
t
ại khu vực
này.
Tính c
ấp thiết của đề tài
Ch
ất lượng môi trường nói chung, môi trường nước và trầm tích nói riêng cóảnh
hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và sinh vật. Chất lượng nước ảnh hưởng trực
ti
ếp đến sự tồn tại, phát triển hay diệt vong của thế giới sinh vật, trong đó có con người.
Bên c
ạnh nguồn n
ư
ớc thì các thành tạo trầm tích tầng mặt cũng không kém phần quan
tr
ọng đối với đời sống của
nhi
ều loài sinh vật và kể cả con người. Trầm tích tầng mặt
không nh
ững l
à nơi cư trú, sinh trư
ởng, phát triển của các loài sinh vật như các loài
nhuy
ễn thể, các loài côn trùng, các loài thực vật… mà chúng còn là nơi lưu giữ các chất
như các nguyên t
ố vi l
ư

ợng, các kim loại nặng, các chất hữu c
ơ… Ph
ần lớn các loài động
th
ực vật lại là thức ăn cho người và gia súc. Vì thế,
có th
ể nói
nư
ớc mặt và trầm tích tầng
m
ặt l
à các đối tượng có liên quan chặt chẽ với sự sinh tồn của
muôn sinh. Đ
ối với trầm
tích thì s
ự h
ấp phụ, l
ưu giữ các chất gây ô nhiễm lại phụ thuộc đáng kể vào thành phần
v
ật chất (như độ hạt, thành phần khoáng vật )
và môi trư
ờng
hóa lý c
ủa chúng
. Do đó
vi
ệc nghiên cứu làm sáng
t
ỏ đặc điểm thành phần vật chất, môi trường thành tạo
c

ủa
tr
ầm tích tần
g m
ặt là rất cần thiết.
M
ặt khác, t
rong nh
ững năm gần đây, c
h
ất lượng môi
trư
ờng bị ảnh hưởng bởi các nguồn gây ô nhiễm như chất thải từ các khu công nghiệp,
các nhà máy, xí nghi
ệp, các xưởng sản xuất Trên thế giới đã có nhiều quốc gia phải
gánh chịu hậu quả của việc ô nhiễm môi trường như năm 1803 ở Italia, do hoả hoạn
hơi thu
ỷ ngân bốc lên lan toả nhiều cây số là nhiễm độc 900 người
ho
ặc
s
ự kiện ngộ
đ
ộc thủy ngân ở vịnh Manimata (Nhật Bản)
t
ừ một nh
à máy hóa chất của tổng công
ty Chisso th
ải ra
làm hàng ngàn ngư

ời bị tàn phế; ô nhiễm cadimi trong lúa gạo ở
Thái Lan (2003) b
ắt nguồn từ khai thác Pb
-Zn đ
ã
ảnh h
ư
ởng đến hàng chục ngàn
dân cư và d
ẫn đến phải tiêu hủy hơn 10 ngàn tấn gạo
. Gần đây h
àng chục triệu
ngư
ời Trung Quốc bị ảnh hưởng do gạo nhiễm độc
kim lo
ại nặng tại tỉnh Hồ Nam
và nhi
ều địa phương khác từ năm 2008 đến nay, gây thiệt hại cho nền kinh tế hàng
tỷ USD (theo Epoch Times, April 2013) Trước thực trạng đó thì Việt Nam trong đó
có t
ỉnh Ninh Bình cũng
có th
ể đứng trước những nguy cơ tương
t
ự
. Nh
ất là hiện nay các
ho
ạt động phát triển kinh tế của tỉnh Nin
h Bình và các t

ỉnh lân cận đang
trên đà phát tri
ển
m
ạnh mẽ, m
à m
ặt trái của nó là một loạt các yếu tố gây hủy hoại môi trường sống.
3
Xu
ất phát từ ý nghĩa và tầm quan trọng của việc nghiên
c
ứu môi trường, đề tài
lu
ận án “Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên
đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình” đã được Bộ
Giáo d
ục và Đào tạo phê duyệt. Kết quả nghiên
c
ứu của luận án sẽ góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa hóa môi trườ
ng tr
ầm tích tầng
m
ặt cũng như môi trường nước mặt, các nguyên nhân gây ô nhiễm, các đề xuất
nh
ằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm.
Đ
ối tượng nghiên cứu
Đ
ối tượng nghiên cứu của luận án là các thành tạo trầm

tích t
ầng mặt
l
ộ ra
trên m
ặt có t
u
ổi từ Pleistocen
mu
ộn đến nay
phân b
ố tr
ên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.
Ph
ạm vi nghiên cứu
Ph
ạm vi nghi
ên c
ứu trên toàn tỉnh Ninh Bình.
M
ục tiêu của luận án
- Làm sáng t
ỏ th
ành phần vật chất (đặc điểm độ hạt, thành phần khoáng vật,
thành ph
ần hoá học)
, quy lu
ật phân bố độ hạt của trầm tích tầng mặt trên địa bàn
t

ỉnh Ninh B
ình.
- Làm sáng t
ỏ đặc điểm địa hoá môi trường của các kim loại nặng trong trầm
tích t
ầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình,
k
ết quả nghiên cứu làm
cơ s
ở khoa học
cho vi
ệc định hướng,
quy ho
ạch, sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên.
Nhi
ệm vụ của luận án
1- Nghiên c
ứu các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội…tác động đến địa hoá
môi trư
ờng trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
2- Nghiên cứu sự phân bố các tướng trầm tích tầng mặt và đặc điểm thành
ph
ần vật chất: nghiên cứu đặc điểm độ hạt, đặc điểm thành phần khoáng vật, đặc
đi
ểm th
ành phần hoá học (hoá đa lượng và hoá vi lượng) của trầm tích tầng mặt
phân b
ố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
3- Nghiên c
ứu môi tr

ường hoá lý của trầm tích tầng mặt và
nư
ớc mặt tr
ên địa
bàn t
ỉnh Ninh Bình.
4- Nghiên c
ứu đặc điểm địa hoá các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt
và nư
ớc mặt, đánh giá mức độ ô nhiễm của chúng, tìm hiểu nguyên nhân gây ô
nhiễm và đưa ra một số biện pháp nhằm hạn chế ô nhiễm.
Cơ s
ở tài liệu
xây d
ựng luận án
Lu
ận án được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu trực tiếp của NCS trong
kho
ảng thời gian từ năm 2009
- 2012 (khi th
ực hiện đề t
ài c
ấp bộ, mã số B2010
-02-
99 mà NCS làm ch
ủ nhiệm). Trong quá trình khảo sát thực địa tại 145 điểm, NCS
4
đ
ã
thu th

ập được 161 mẫu trầm tích tầng mặt trong đó có 53 mẫu bùn đáy và 108
m
ẫu trầm tích bở rời), lấy nước tại 52 điểm khảo sát.
Thêm vào đó, NCS có s
ử dụng
k
ết quả phân tích về kim loại nặng và độ hạt của 50 mẫu trầm tích,
k
ết quả phân tích
kim lo
ại nặng
c
ủa 20 mẫu nước mặt từ đề tài khoa học công nghệ cấp tỉnh “Điều tra
đánh giá t
ổng hợp điều kiện địa chất tự nhiên, môi trường khu vực Cồn Nổi và vùng
đ
ất ngập nước ven biển trên địa bàn tỉnh Ninh Bình phục vụ quy hoạch phát triển
kinh tế xã hội, an ninh qu ốc phòng” do PGS.TS Lê Tiến Dũng chủ trì. Ngoài ra,
NCS đ
ã
tham kh
ảo các báo cáo tổng kết đề tài và các bài báo công bố kết quả nghiên
c
ứu về vấn đề địa chất của tỉnh Ninh B
ình theo các tài li
ệu [6, 7, 11, 12, 46, 52, 54,
55, 56, 57, 58, 60, 61]. Trong quá trình vi
ết luận án,
NCS còn tham kh
ảo các tài liệu

trong và ngoài nư
ớc li
ên quan đ
ến lĩnh vực nghiên cứu và vùng nghiên cứu…
Nh
ững luận điểm bảo vệ
1. Các tr
ầm tích tầng mặt tr
ên địa bàn tỉnh Ninh Bình bao gồm các thành tạo
l
ộ ra trên mặt có tuổi từ Plei
stocen mu
ộn đến nay. Trong đó
các tr
ầm tích
Pleistocen
mu
ộn thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (Q
1
3a
vp) bao g
ồm t
ướng bùn châu thổ
- bi
ển ven bờ
b
ị phong hoá loang lổ
; Các tr
ầm tích
Holocen s

ớm
- gi
ữa thuộc hệ tầng Hải Hưng
(Q
2
1-2
hh) bao g
ồm tướng bùn đầm lầy ven biể
n ch
ứa than bùn và tướng sét xám
xanh v
ũng vịnh
; các tr
ầm tích
Holocen mu
ộn thuộc hệ tầng Thái Bình (Q
2
3
tb) bao
g
ồm các tướng tiêu biểu: tướng bột cát
bãi b
ồi sông
, tư
ớng bột cát đồng bằng châu
th
ổ, tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa
, tư
ớng cát cồn chắn cửa
sông tàn dư và

tư
ớng bùn cát bãi triều hiện đại, phân bố
đan xen có quy lu
ật
.
2. Hàm lượng trung bình của các kim loại nặng điển hình như Hg, Cr, Ni, Cd
có xu th
ế giảm dần theo hướng từ đất liền ra biển (trừ trong tướng cát
c
ồn cát chắn
c
ửa sông
), phụ thu
ộ
c chủ yếu vào đặc điểm trầm tích. Trong đó các tư
ớng trầm tích
bùn châu th
ổ
- bi
ển ven bờ bị phong hoá loang lổ
, tư
ớng bùn đầm lầy ven biển chứa
than bùn, tư
ớng bột cát b
ãi bồi sông, tướng bột cát đồng bằng châu thổ
đã có bi
ểu
hi
ện ô nhiễm cục bộ Hg và
As v

ới mức độ nhẹ,
còn
ở tướng trầm tích bùn cát bãi
tri
ều
hi
ện đại
có hàm lư
ợng As tăng cao rất đột ngột
.
Nh
ững điểm mới của luận án
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định chi tiết, có hệ thống về thành phần vật
ch
ất và chỉ số địa hoá môi trường tro
ng tr
ầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
- Xác đ
ịnh được các kiểu trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình dựa
trên cơ s
ở bảng phân loại trầm tích của Cục địa chất Ho
àng Gia Anh (s
ử dụng phần
m
ềm IGPETWIN).
5
- K
ết quả nghiên cứu của luận án
đ
ã chỉ ra được quy luật phân bố độ hạt của

tr
ầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình, góp phần làm cơ sở khoa học để luận
gi
ải nguồn vật liệu trầm tích và điều kiện lắng đọng trầm tích cho vùng nghiên cứu.
- Đánh giá m
ức độ ô nhiễm kim loại nặng cho
môi trư
ờng trầm tích tầng mặt
và môi trư
ờng nước mặt của khu vực nghiên cứu, để từ đó làm cơ sở khoa học cho
đ
ịnh hướng
quy ho
ạch
, phát tri
ển bền vững
và s
ử dụng tài nguyên thiên nhiên một
cách hợp lý.
Ý ngh
ĩa khoa học
- K
ết quả nghi
ên c
ứu của luận án đã l
àm sáng t
ỏ đặc điểm
đ
ặc điểm t
ư

ớng đá
c
ủa trầm tích tầng mặt
và đ
ịa hoá môi trường
các kim lo
ại nặng
trong tr
ầm tích tầng
m
ặt tr
ên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.
- K
ết quả nghiên cứu của luận án đã làm sáng tỏ sự phụ thuộc về hàm lượng
c
ủa một số
kim kim lo
ại nặn
g như As, Cd, Hg vào t
ỷ lệ cấp hạt mịn
và t
ổng h
àm
lư
ợng của các nhóm khoáng vật có khả năng hấp phụ kim loại nặng
c
ủa các tướng
tr
ầm tích tầng mặt cho v

ùng nghiên cứu.
- K
ết quả nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung thêm cơ sở dữ liệu khoa
h
ọc về th
ành ph
ần vật chất và địa hoá môi trường của trầm tích tầng mặt ở Việt
Nam và làm cơ s
ở cho những nghiên cứu tiếp theo.
Ý ngh
ĩa thực tiễn
- Các k
ết quả nghiên cứu
c
ủa luận án không những
làm cơ s
ở khoa học cho
chính quy
ền địa phương có biện pháp
ki
ểm soát,
quy ho
ạch, sử dụng tài nguyên đất
đai và nước mặt một cách hợp lý mà còn là cơ sở khoa học cho việc dự báo xu thế
b
ồi tụ vùng cửa sông ven biển của tỉnh.
- K
ết quả nghi
ên cứu của luận án còn làm tài liệu trong giảng dạy chuyên môn
và hư

ớng dẫn nghiên cứu
khoa h
ọc cho sinh viên ở các trường đại học.
B
ố cục của luận án
M
ở đầu
Chương 1: T
ổng quan về
tình hình nghiên c
ứu
và c
ấu trúc địa chất vùng
Chương 2: Cơ s
ở lý luận và
các phương pháp nghiên c
ứu
Chương 3: Đặc điểm tướng đá các thành tạo trầm tích tầng mặt trên địa bàn
t
ỉnh Ninh Bình
Chương 4: Đ
ặc điểm địa hoá
môi trư
ờng các kim loại nặng trong trầm tích
t
ầng mặt tr
ên đ
ịa bàn tỉnh Ninh Bình.
K
ết luận

và Ki
ến nghị
6
CHƯƠNG 1: T
ỔNG QUAN VỀ
TÌNH HÌNH NGHIÊN C
ỨU
VÀ C
ẤU TRÚC
Đ
ỊA CHẤT VÙNG
1.1. Đ
ặc điểm địa lý tự nhiên
1.1.1. V
ị trí địa lý
Ninh Bình có v
ị trí
n
ằm ở phía nam của miền Bắc
, có trung tâm là thành ph
ố
Ninh Bình cách th
ủ đô Hà Nội khoảng 93 km về phía nam, với p
hía B
ắc giáp với
Hoà Bình và Hà Nam, phía Đông được ngăn cách với Nam Định bởi con sông Đáy,
phía Tây ti
ếp giáp với Thanh Hoá, phía Đông Nam tiếp giáp với Vịnh Bắc Bộ
(Hình
1.1). To

ạ độ địa lý: Kinh độ: 105
0
32
’
9,5
’’
đ
ến 106
0
10
’
23
’’
kinh đ
ộ Đông.
V
ĩ độ: 19
0
51
’
29
’’
đ
ến 20
0
27
’
39
’’
v

ĩ độ Bắc.
Di
ện tích: 1.390,3
km
2
.
Hình 1.1: V
ị trí tỉnh Ninh Bình trên bản đồ hành chính Miền Bắc
Vi
ệt Nam
(ngu
ồn từ internet).
1.1.2. Điều kiện tự nhiên
1.1.2.1. Đ
ặc điểm địa hình
, đ
ịa mạo
Ninh Bình m
ặc dù
n
ằm ở đồng bằng Bắc Bộ nhưng
có đ
ịa hình khá phức tạp.
Đ
ịa hình của tỉnh có cả
núi, đ
ồi, đồng bằng và bờ biển.
7
a) Đ
ịa hình núi và đồi

khá ph
ổ biến, chiếm khoảng 2/3 diện tích của toàn tỉnh,
phân b
ố chủ yếu ở phía Tây và phía Bắc của vùng nghiên cứu. Chúng
g
ồm hai kiểu
đó là: Ki
ểu địa hình karst và địa hình đồi núi bóc mòn
- xâm th
ực và rửa trôi bề mặt.
b) Đ
ịa hìnhđồng bằng
Xét v
ề mặt nguồn gốc và hình thái, đồng bằng trong vùng nghiên cứu cũng
r
ất đa dạng. Căn cứ vào nguồn gốc các trầm tích tạo nên đồn
g b
ằng có thể ch
ia đ
ồng
bằng ở đây thành các kiểu sau:
Đ
ồng bằng tích tụ sông biển hỗn hợp tuổi Pleistocen
mu
ộn
(amQ
1
3
) phân b
ố

ở phía Tây, phía Nam huyện Nho Quan v
à r
ải rác ở một số nới khác.
Đ
ồng bằng alluvi tuổi Holocen sớm
- gi
ữa (aQ
2
1-2
hh) có di
ện
tích không l
ớn,
khá b
ằng phẳng,
phân b
ố th
ành các d
ải hẹp ở ven sông Bôi (thuộc huyện Nho Quan
và Gia Vi
ễn)
, đ
ộ cao từ 3
-5 mét, ph
ần lớn diện tích bị ngập nước vào mùa mưa.
Đ
ồng bằng tích tụ biển tuổi Holocen sớm
- gi
ữa (mQ
2

1-2
hh) phân b
ố chủ yếu
ở phần lãnh th
ổ
c
ủa huyện Gia Viễn, Trường Yên
- Hoa Lư m
ột phần của huyện
Nho Quan và Tam Đi
ệp.
Đ
ồng bằng tích tụ tuổi Holocen muộn
- hi
ện đại
phân b
ố chủ yếu ở phía nam
và đông nam t
ỉnh Ninh Bình, đó là ở
các huy
ện
Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn. Xét
v
ề mặt hình
thái, đ
ồng bằng này còn mang các dấu vết của đường bờ cổ. Đó là sự
t
ồn tại của các gờ cát chạy theo hướng gần song song với nhau và kéo dài theo
hư
ớng Đông Bắc

- Tây Nam.
c) Địa hình bờ biển
Bờ biển Ninh Bình nằm kẹp giữa hai cửa sông Đáy và cửa Càn, chiều dài của
đư
ờng bờ biển ở đây không ổn định do có sự biến động cao của luồng lạch vùng
c
ửa sông. So với nhiều v
ùng khác,
bãi bi
ển của Ninh B
ình có chiều rộng lớn nhất
mi
ền Bắc nước ta. Tại lúc triều kiệt, chiều rộng của bãi đạt tới 6
-7 km. Nhìn chung
bãi bi
ển ở
đây khá b
ằng phẳng v
à hầu như nằm ngang [
55].
1.1.2.2. Đ
ặc điểm thuỷ văn, hải văn
Đ
ặc điểm mạng lưới sông suối
trong vùng khá dày, bao g
ồm các sông lớn
nh
ỏ, các kênh đào và các hồ chứa nhân tạo. Trong đó, toàn tỉnh có 811,2 km chiều
dài sông suối; 2.367,5 km kênh mương. Ninh Bình có tới 39 hồ lớn nhỏ và 100.000
ao, ch

ứa gần 30.000.000 m
3
nư
ớc
[75]. Các con sông, các h
ồ chính như:
sông Đáy,
sông Hoàng Long, sông T
ống Càn, sông Bôi, sông Lạng, sông Vạc.Các sông nhỏ
như: sông Vân, sông Lu
ồn, sông Chan
h, Sông B
ến,
Sông H
ệ, sông Cầu Mới, sông
Con, sông Đ
ền Vôi
, sông Bút…