Đặc điểm và tiến hóa thạch động lực các thành tạo trầm tích tầng mặt vùng biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN









Nguyễn Ngọc Anh





ĐẶC ĐIỂM VÀ TIẾN HÓA THẠCH ĐỘNG LỰC

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VÙNG BIỂN NÔNG
VEN BỜ HẢI PHÒNG - QUẢNG NINH




LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





Nguyễn Ngọc Anh





ĐẶC ĐIỂM VÀ TIẾN HÓA THẠCH ĐỘNG LỰC

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VÙNG BIỂN NÔNG
VEN BỜ HẢI PHÒNG - QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Thạch học
Mã số: 62 44 57 01


LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Văn Vượng
2. PGS.TS. Trần Đức Thạnh







HÀ NỘI - 2014


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác.

NCS. Nguyễn Ngọc Anh




















ii

LỜI CẢM ƠN

Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn
Vượng và PGS.TS Trần Đức Thạnh. Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS đã

nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Doãn Đình
Lâm và của các cán bộ Khoa Địa chất, Viện Tài nguyên và Môi trường biển và
Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển. NCS trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu
đó.




















1

MỤC LỤC
Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii
Mục lục 1
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt 3
Danh mục bảng 5
Danh mục hình vẽ và ảnh minh họa 6
MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 16
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 16
1.2. ĐỊA HÌNH 17
1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU - KHÍ TƯỢNG 17
1.4. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN LỤC ĐỊA 19
1.5. ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN 22
1.6. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG 25
1.7. ĐẶC ĐIỂM MAGMA 34
CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
36
2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 36
2.2. CƠ SỞ TÀI LIỆU 45
2.2.1. Tài liệu địa chấn 45
2.2.2. Tài liệu địa chất 46
2.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN và PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48
2.3.1. Phương pháp luận 48
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu 49
CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH TẦNG MẶT KHU VỰC BIỂN
NÔNG VEN BỜ HẢI PHÒNG - QUẢNG NINH
56
3.1. CƠ SỞ PHÂN LOẠI TRẦM TÍCH 56
3.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ TRẦM TÍCH 58
CHƯƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ VÀ TIẾN HÓA THẠCH ĐỘNG

LỰC CÁC TRẦM TÍCH TẦNG MẶT KHU VỰC BIỂN NÔNG VEN BỜ
HẢI PHÒNG – QUẢNG NINH
88
4.1. TƯỚNG TRẦM TÍCH 88
4.1.1. Khái niệm 88
4.1.2. Phân loại 90
4.1.3. Đặc điểm tướng trầm tích 91
4.2. TIẾN HÓA THẠCH ĐỘNG LỰC CÁC THÀNH TẠO TRẦM
TÍCH TẦNG MẶT KHU VỰC BIỂN NÔNG VEN BỜ HẢI PHÒNG -
126
2

QUẢNG NINH
4.2.1. Giai đoạn biển tiến đầu Pleistocen muộn (



)
126
4.2.2. Giai đoạn biển thoái cuối Pleistocen muộn (



)
134
4.2.3. Giai đoạn biển tiến Flandrian 136
4.2.4. Giai đoạn biển thoái sau biển tiến Flandrian và biển tiến hiện đại 141
KẾT LUẬN 152
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN

153
TÀI LIỆU THAM KHẢO 154

3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Nghĩa là
1 3D Ba chiều
2


Thang

(Phi)
3



Độ chọn lọc
4

Đường kính hạt trung bình
5 a aluvi
6 am Châu thổ
7



Số góc lồi của hạt trầm tích thứ i
8 G Trầm tích sạn
9 HP Hợp phần

10 HST Miền hệ thống biển cao
11 gS Trầm tích cát sạn
12 (g)S Trầm tích cát lẫn sạn
13 (g)mS Trầm tích cát bùn lẫn sạn
14 LST Miền hệ thống biển thấp
15



Đường kính hạt trung bình
16 mS Trầm tích cát bùn
17 mgS Trầm tích cát bùn sạn
18 n Số mẫu trầm tích
19


Tổng số cặp mẫu trầm tích
20 Ncs Nghiên cứu sinh
21
, 

Các ký hiệu xác suất trong bài toán của McLaren
22




Pleistocen muộn phần sớm
23





Pleistocen muộn phần muộn
24




Holocen sớm – giữa
25




Holocen muộn
26



Hệ số mài tròn của một hạt trầm tích bất kỳ nào đó
27



Hệ số mài tròn của lát mỏng trầm tích
28 rh Rất hiếm
29 S Trầm tích cát
30 sG Trầm tích sạn cát
31 siS Trầm tích cát bột

32 sM Trầm tích bùn cát
33 sSi Trầm tích bột cát
34



Độ bất đối xứng
4

35



Độ chọn lọc
36 TB Trung bình
37 tr. Trang
38 TST Miền hệ thống biển tiến
39 UBKHNN

Ủy Ban Khoa Học Nhà Nước
40
 − 
Bài kiểm tra thống kê theo khái niệm của Spiegel (1961)

5

DANH MỤC BIỂU BẢNG

STT Tên bảng Trang

1 Bảng 1.1

Đặc điểm một số sông chính vùng ven biển Hải Phòng –
Quảng Ninh
20
2 Bảng 3.1

Thang phân loại cấp hạt của Krumbein và Folk 57
3 Bảng 3.2

Bảng tổng hợp các thông số trầm tích tầng mặt khu vực
biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
86
4 Bảng 4.1

Tổng hợp các tham số minh giải địa chấn nông phân giải
cao tuyến L1 theo quan điểm địa tầng phân tập
96
5 Bảng 4.2

Tổng hợp các tham số minh giải địa chấn nông phân giải
cao tuyến L2 theo quan điểm địa tầng phân tập
104
6 Bảng 4.3

Tổng hợp các tham số tướng trầm tích tầng mặt khu vực
biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
124
7 Bảng 4.4

Kết quả phân tích tuổi tuyệt đối C
14
từ mẫu bùn bã hữu cơ
hệ tầng Vĩnh Phúc
128
8 Bảng 4.5

Các chu kỳ băng hà - gian băng tương ứng với tuổi địa
chất, tuổi tuyệt đối và dấu ấn địa chất
135

6

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ẢNH MINH HỌA

STT Tên hình vẽ và ảnh minh họa Trang
1 Hình 1.1
Bản đồ khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng
Ninh
16
2 Hình 1.2 Bản đồ địa hình 3D khu vực vịnh Bắc Bộ 17
3 Hình 1.3 Mô hình số địa hình khu vực đáy vịnh Bắc Bộ 18
4 Hình 1.4 Hoa gió tháng 1 và tháng 7 tại Bạch Long Vĩ 19
5 Hình 1.5
Bản đồ dòng chảy tầng mặt mùa đông vùng biển Việt Nam
và kế cận
24
6 Hình 1.6
Bản đồ dòng chảy tầng mặt mùa hè vùng biển Việt Nam
và kế cận
25
7
Hình 2.1
Vị trí các tuyến địa chấn và các trạm thu mẫu trầm tích
tầng mặt trong khu vực nghiên cứu
46
8 Hình 3.1
Biểu đồ phân loại trầm tích của Hội Địa chất Hoàng Gia
Anh
58
9 Hình 3.2

Bản đồ trầm tích tầng mặt khu vực biển nông ven bờ Hải
Phòng - Quảng Ninh
61
10 Hình 3.3
Bản đồ phân bố kích thước hạt trung bình của trầm tích
tầng mặt khu vưc biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng
Ninh
62
11 Hình 3.4
Bản đồ phân bố độ chọn lọc của trầm tích tầng mặt khu
vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
63
12 Hình 3.5
Bản đồ phân bố độ bất đối xứng của trầm tích tầng mặt
khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
64
13 Hình 3.6
Kết quả luận giải các trường trầm tích trên tuyến địa chấn
L1_2 khu vực cửa sông Bạch Đằng
80
14 Hình 4.1
Bản đồ tướng trầm tích khu vực biển nông ven bờ Hải
Phòng - Quảng Ninh
93
15 Hình 4.2 Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao tuyến L1 95
16 Hình 4.3 Mặt cắt minh giải địa chấn nông phân giải cao tuyến L1 95
17 Hình 4.4
Mô hình số độ sâu đáy biển khu vực Hải Phòng - Quảng
Ninh
99

18 Hình 4.5 Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao tuyến L2 103
19 Hình 4.6 Mặt cắt minh giải địa chấn nông phân giải cao tuyến L2 103
20
Hình 4.7
Địa tầng trầm tích Pleistocen muộn - Holocen khu vực
vịnh Bắc Bộ theo quan điểm địa tầng phân tập
105
21
Hình 4.8

Các chu kỳ dao động mực biển tương ứng với các thời kỳ
127
7

băng hà – gian băng và tuổi địa chất
22
Hình 4.9
Biểu đồ CM phân loại chế độ thủy động lực môi trường
tích tụ trầm tích của Passega
131
23
Hình 4.10

Biểu đồ phân chia tính chất thủy - thạch động lực của môi
trường tích tụ trầm tích theo Rukhin
132
24 Hình 4.11

Vị trí cột khoan N26 ghi nhận trầm tích tiền châu thổ sông
Hồng có tuổi tuyệt đối 43210 ± 2630 ngàn năm trước

133
25 Hình 4.12

Ví trí khu vực nghiên cứu của Coleman [95] ghi nhận các
thành tạo trầm tích sét phong hóa loang lổ của châu thổ
sông Hồng cổ
134
26 Hình 4.13

Sơ đồ 3 chiều minh họa mối quan hệ giữa các tướng trầm
tích khu vực xung quanh đảo Trần
137
27
Hình 4.14

Bản đồ thể hiện vec tơ xu hướng di chuyển trầm tích trên
nền các tướng trầm tích ở khu vực biển nông ven bờ Hải
Phòng - Quảng Ninh
139
28 Hình 4.15

Vị trí cột khoan N25, N23 ghi nhận trầm tích tiền châu thổ
sông Hồng có tuổi tuyệt đối tương ứng là 12575 ± 60 ngàn
năm trước và 13030 ± 60
140
29
Hình 4.16

Đư
ờng cong dao động mực biển khu vực biển Đông

trong 20 ngàn năm trước đây
142
30
Hình 4.17

Đường cong dao động mực biển Holocen khu vực Việt
Nam - Trung Quốc
143
31
Hình 4.18

Đặc điểm tích tụ trầm tích xung quanh mỏ hàn chống xói
lở bờ biển khu vực đảo Cát Hải, Hải Phòng (ảnh chụp mùa
mưa năm 2003)
145
32
Hình 4.19

Đặc điểm tích tụ trầm tích xung quanh mỏ hàn chống xói
lở bờ biển khu vực đảo Cát Hải, Hải Phòng (ảnh chụp mùa
khô năm 2003)
146
33
Hình 4.20

Hình 4.20. Sơ đồ tổng quát 3 chiều về mối quan hệ giữa
hướng di chuyển trầm tích và vị trí xói lở bồi tụ xung
quanh mỏ hàn, đập chắn sóng và đập phá sóng xa bờ.
146
34

Hình 4.21

Sơ đồ tổng quát 2 chiều về mối quan hệ giữa hướng di
chuyển trầm tíchvà vị trí xói lở bồi tụ xung quanh mỏ hàn
147
35
Hình 4.22

Hoàn lưu tổng quát tại vịnh Bắc Bộ
148
36
Hình 4.23

Băng sonar quyét sườn khu vực Tây Nam đảo Ngọc Vừng
150
37 Ảnh 2.1
Nghiên cứu sinh tham gia đo địa chấn nông phân giải cao
khu vực cửa sông Bạch Đằng (Hải Phòng)
45
38 Ảnh 2.2
Nghiên cứu sinh tham gia thu mẫu từ các ống phóng trọng
lực
47
39 Ảnh 3.1
Sạn laterit trong trầm tích tầng mặt khu vực biển nông ven
bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
60
40 Ảnh 3.2 Mẫu trầm tích sạn cát trong khu vực nghiên cứu 65
8

41
Ảnh 3.3
Mẫu trầm tích cát lẫn sạn trong khu vực nghiên cứu
72
42 Ảnh 4.1
Hai kiểu mầu phong hóa loang lổ đặc trưng phổ biến trong
trầm tích thuộc tướng sét loang lổ cổ tàn dư
94
43 Ảnh 4.2
Trầm tích cát bùn lẫn sạn thuộc tướng vũng vịnh cổ tàn dư
(



) chứa nhiều mùn thực vật màu xám tối
100
44 Ảnh 4.3
Trầm tích cát bùn lẫn sạn thuộc tướng vũng vịnh cổ tàn dư
(



) chứa nhiều mùn thực vật màu xám tối phủ bất
chỉnh hợp lên trên tướng sét loang lổ cổ tàn dư (



)
100
45 Ảnh 4.4

Trầm tích cát bùn màu xám xanh tướng biển nông cổ tàn
dư (



)
102
46 Ảnh 4.5
Trầm tích cát bùn màu xám xanh tướng biển nông cổ tàn
dư (



) phủ bất chỉnh hợp trên tướng sét phong hóa
loang lổ cổ tàn dư (



)
102
47 Ảnh 4.6
Ngấn biển cổ cao 5 m tuổi Holocen sớm - giữa trên đảo đá
vôi khu vực Cát Bà
141
48 Ảnh 4.7
Ngấn biển cổ cao 5 m tuổi Holocen sớm - giữa trên đảo đá
vôi khu vực Hạ Long
141

9

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có vùng biển rộng lớn nên vấn đề nghiên cứu địa chất biển ngày
càng được quan tâm trong những năm gần đây bởi nó rất có ý nghĩa trong chiến
lược phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ chủ quyền đất nước. Trong những năm qua,
các nghiên cứu về địa chất biển đã được tiến hành ở các vùng biển ven bờ, vùng
thềm lục địa, đảo và các quần đảo, vùng nước sâu v.v. nhưng chủ yếu tập trung vào
hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở các bồn trũng. Tại các khu vực
lân cận, vấn đề nghiên cứu địa chất vẫn chưa được quan tâm đúng mức, các kết quả
đạt được mới chỉ dừng lại ở mức độ khái quát đặc điểm trầm tích tầng mặt, cấu trúc
địa chất, đánh giá hiện trạng ô nhiễm trầm tích đáy v.v. Đối với vùng biển nông ven
bờ Hải Phòng - Quảng Ninh cũng vậy, vấn đề nghiên cứu địa chất cũng mới chỉ
dừng lại ở mức độ khái quát đặc điểm thạch học - khoáng vật của trầm tích đáy,
khoanh định các điểm lộ sa khoáng trên đáy biển, xác định lịch sử dao động mực
biển trong giai đoạn Holocen, đánh giá tổn thương ô nhiễm trầm tích đáy biển và
đánh giá tài nguyên vị thế, kỳ quan biển đảo phục vụ cho chiến lược phát triển kinh
tế xã hội.
Trong khi đó, vấn đề nghiên cứu mối quan hệ giữa các quá trình di chuyển,
phân tán và lắng đọng trầm tích với chế độ thủy động lực của môi trường tích tụ
trầm tích ở khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh lại ít nhận được sự
quan tâm, mặc dù nó cũng đã được đề cập ít nhiều trong các nghiên cứu liên quan
đến bồi tụ xói lở bở biển. Việc tìm ra quy luật tương quan giữa chúng không chỉ có
ý nghĩa về mặt lý luận mà còn đóng góp thiết thực vào thực tiễn. Đặc biệt là tìm ra
nguyên nhân, xu thế diễn biến quá trình bồi tụ - xói lở, định hướng và khuyến cáo
các biện pháp giảm thiểu thiên tai liên quan đến quá trình bồi tụ - xói lở và đồng
thời cũng góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân bồi lấp, biến động vùng cửa sông. Các
vấn đề nêu trên là lý do để NCS chọn đề tài: “Đặc điểm và tiến hóa thạch động
lực các thành tạo trầm tích tầng mặt vùng biển nông ven bờ Hải Phòng –
Quảng Ninh”.

10

2. Mục tiêu của luận án
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là làm sáng tỏ đặc điểm và lịch sử tiến hóa
thạch động lực các thành tạo trầm tích tầng mặt khu vực biển nông ven bờ Hải
Phòng - Quảng Ninh (0 - 30 m nước) dựa trên các kết quả phân tích về đặc điểm
thạch học, luận giải tướng trầm tích và luận giải điều kiện thủy thạch động lực của
môi trường tích tụ trầm tích tại khu vực đó.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận án này là các thành tạo trầm tích tầng mặt vùng
biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh trong phạm vi từ 0 đến 30 m nước. Tuy
nhiên, việc sử dụng khái niệm “trầm tích tầng mặt” vẫn còn chưa được thống nhất
trong các văn liệu địa chất hiện nay [15 - 17, 27, 98 - 99, 105 - 106, 110, 124, 126].
Hầu hết các công bố xuất bản hiện nay bằng tiếng Việt đều dịch khái niệm “trầm
tích tầng mặt” là “surface sediments” tương ứng trong tiếng Anh. Tuy nhiên, quan
niệm về “surface sediments” trong tiếng Anh cũng vậy, nó cũng đã được hiểu theo
một số cách hiểu khác nhau tùy thuộc vào quan điểm của mỗi nhà trầm tích luận
khác nhau. Vì vậy, việc xác định được khái niệm “trầm tích tầng mặt” sẽ đóng một
vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu trầm tích bởi lẽ nó ảnh hưởng trực tiếp đến
quá trình thu thập mẫu trầm tích và luận giải kết quả nghiên cứu.
Theo quan niệm của các nhà nghiên cứu địa tầng và địa chất dầu khí thì trầm
tích tầng mặt là tầng trầm tích nằm trên cùng của bề mặt vỏ Trái đất đang trải qua
giai đoạn thành đá sớm. Theo đó, các thành tạo trầm tích tầng mặt chỉ là các trầm
tích bở rời chưa được coi là đá trầm tích và bề dày của chúng có thể đạt tới độ sâu
40 - 50 m tính từ bề mặt trái đất như ở các châu thổ hiện đại. Vì vậy, trên thực tế,
các thành tạo trầm tích tầng mặt thường không có ý nhiều trong nghiên cứu tìm
kiếm và thăm dò dầu khí.
Ngược lại, theo quan niệm của một số nhà nghiên cứu trầm tích hiện đại, đặc
biệt là các nhà địa chất biển thì trầm tích tầng mặt có độ sâu phân bố nhỏ hơn nhiều,

chỉ vào khoảng 1 - 1,5 m đổ lại tính từ bề mặt đáy biển. Khi nghiên cứu trầm tích
11

bãi triều hiện đại, Reineck cho rằng trầm tích tầng mặt là sản phẩm của các quá
trình hiện nay đang diễn ra ở các bãi triều [124]. Quan điểm này đã không nhận
được sự đồng tình của nhiều nhà trầm tích luận bởi rất khó xác định được ranh giới
độ sâu của trầm tích trong khi thu mẫu trầm tích. Hơn nữa, quan niệm của Reineck
về trầm tích tầng mặt chủ yếu nhấn mạnh đến các quá trình đang diễn ra hiện nay
hơn là các quá trình đã tác động lên trầm tích tầng mặt xảy ra cách đây hàng tuần,
hàng tháng hoặc hàng năm. Trong nghiên cứu môi trường vùng cửa sông hình phễu
hiện đại (estuaries), Macpherson và Lewis đã đề xuất một thuật ngữ mới “lớp di
động - active layer” để mô tả các thành tạo trầm tích tầng mặt (surface sediments)
đang phải trải qua các quá trình xói mòn, di chuyển và tích tụ trong suốt các chu kỳ
triều [110]. Theo đó, bề dày của các thành tạo trầm tích tầng mặt thường thay đổi
tùy theo các môi trường trầm tích khác nhau và chúng thường có bề dày nhỏ hơn 5
cm. Trong phần lớn các trường hợp thì “lớp di động - active layer” tương đồng với
khái niệm “đơn vị bồi lắng - sedimentation unit” của Otto [119]. Một số nhà trầm
tích khác tuy không đưa ra những định nghĩa cụ thể về trầm tích tầng mặt trong
nghiên cứu của mình nhưng lại có những xác định cụ thể và rõ ràng về giới hạn bề
dày của trầm tích tầng mặt trong môi trường biển như 0 - 5 cm [126] hoặc 0 - 10 cm
[98 - 99] hoặc 0 - 20 cm [15, 17, 27] hoặc 0 - 40 cm [106] hoặc 0 - 1 m [16]. Trong
luận án này, nghiên cứu sinh chọn cách xác định trầm tích tầng mặt có bề dày
khoảng từ 1 đến 1,5 m đổ lại tính từ bề mặt đáy biển tương ứng với chiều dài của
một ống phóng trọng lực thông thường hiện nay. Theo đó, cách xác định trên sẽ
phản ánh được một số vấn đề sau đây:
- Cách xác định ở trên đảm bảo rằng các thành tạo trầm tích mà nghiên cứu
sinh nghiên cứu nằm trên cùng của bề mặt vỏ trái đất.
- Với bề dày của trầm tích tầng mặt từ 0 đến 1,5 m sẽ đảm bảo rằng về mặt cấu
trúc trầm tích, chúng sẽ bao gồm một số lớp trầm tích nên nó phù hợp với thuật ngữ
“tầng trầm tích” trong cách xác định.

- Với bề dày của trầm tích tầng mặt từ 0 đến 1,5 m tính từ bề mặt đáy biển sẽ
phản ánh được đặc trưng ít nhất một giai đoạn lịch sử địa chất hình thành các thành
12

tạo trầm tích tầng mặt. Riêng ở khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh,
các thành tạo trầm tích tầng mặt (0 - 1,5 m) ở gần bờ có tuổi Holocen muộn và ở xa
bờ có tuổi Pleistocen muộn - Holocen sớm - giữa. Trên thực tế, trong các ống phóng
trọng lực thu được ở khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh gặp rất
nhiều các trầm tích sét phong hóa loang lổ có tuổi Pleistocen muộn và các trầm tích
tuổi Holocen sớm - giữa.
- Trong các đề tài thuộc Chương trình biển cấp Nhà nước, các tác giả có uy tín
ở Việt Nam như Trần Nghi, Nguyễn Biểu, Mai Thanh Tân, Đào Mạnh Tiến đều cho
rằng trầm tích tầng mặt có khoảng tuổi từ Pleistocen muộn đến nay, còn các trầm
tích tầng nông có khoảng tuổi từ Pliocen đến nay. Vì vậy, về mặt trật tự địa tầng,
cách xác định về trầm tích tầng mặt ở trên cũng phù hợp với quan niệm về “trầm
tích tầng nông” được sử dụng rộng rãi và phổ biến ở Việt Nam.
- Cách xác định như trên cũng đảm bảo rằng nó phù hợp với các quan niệm
của các nhà địa chất dầu khí.
Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi thời gian: trong khoảng từ cuối Pleistocen
muộn đến nay; Phạm vi không gian: khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng
Ninh trong phạm vi từ 0 đến 30 m nước thuộc địa giới hành chính của thành phố
Hải Phòng và tỉnh Quảng Ninh.
Vùng biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh có nhiều đảo/quần đảo đặc
trưng cho vùng ven bờ biển ở Việt Nam. Các đảo/quần đảo này có vai trò chủ yếu
trong việc tạo nguồn vật liệu trầm tích tại chỗ và tạo ra vùng nước yên tĩnh gần bờ
phía sau các chuỗi đảo. Do vậy, đặc điểm và tính chất thủy thạch động lực ảnh
hưởng đến quá trình thành trầm tích tầng mặt ở vùng biển nông ven bờ Hải Phòng -
Quảng Ninh cũng có những đặc trưng riêng so với các khu vực khác. Tuy nhiên, các
nghiên cứu về các thành tạo trầm tích tầng mặt ở vùng biển nông ven bờ Hải Phòng
- Quảng Ninh còn tương đối ít, mới chỉ đề cập đến đặc điểm thạch học - khoáng vật

trầm tích đáy, xác định các điểm lộ sa khoáng, đánh giá ô nhiễm trầm tích đáy.
Trong khi đó, vấn đề nghiên cứu thạch động lực các thành tạo trầm tích tầng mặt
hiện nay vẫn còn bỏ ngỏ và nó sẽ là mục tiêu và nhiệm vụ sẽ được giải quyết trong
13

luận án này.
4. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu nêu ở trên, các nội dung nghiên cứu chủ
yếu của luận án được đặt ra là:
- Nghiên cứu đặc điểm thạch học và quy luật phân bố trầm tích tầng mặt khu
vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh.
- Nghiên cứu đặc điểm tướng trầm tích và lịch sử tiến hóa thạch động lực các
thành tạo trầm tích mặt khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết các nội dung nghiên cứu nêu trên, luận án đã sử dụng các
phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau đây: Phương pháp thu thập mẫu ngoài thực
địa, phương pháp phân tích độ hạt trầm tích, phương pháp xác định thành phần
khoáng vật vụn cơ học, phương pháp xác định xu thế di chuyển trầm tích, phương
pháp xác định độ mài tròn trầm tích, phương pháp xác định định lượng thành phần
khoáng vật sét bằng các phân tích Rơn-ghen định lượng và nhiệt vi sai, phương
pháp phân tích cổ sinh, phương pháp phân tích thành phần hóa học, phương pháp
phân tích cacbonat, phương pháp xác định chỉ tiêu địa hóa môi trường trầm tích,
phương pháp địa chấn nông phân giải cao, phương pháp nghiên cứu tướng đá - cổ
địa lý và phương pháp xử lý số liệu phân tích.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Luận án làm sáng tỏ đặc điểm và quy luật phân bố trầm
tích tầng mặt khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh, đồng thời cũng
góp phần làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa thạch động lực các thành tạo trầm tích tầng
mặt khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh trên cơ sở các phân tích về
đặc điểm tướng trầm tích và luận giải điều kiện thủy thạch động lực.

Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đóng góp cơ sở khoa học góp phần tìm ra nguyên
nhân, xu thế diễn biến quá trình bồi tụ - xói lở, định hướng và khuyến cáo các biện
pháp giảm thiểu thiên tai liên quan đến quá trình bồi tụ - xói lở và đồng thời cũng
góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân bồi lấp, biến động vùng cửa sông.
14

7. Cơ sở tài liệu của luận án
Luận án được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính bản thân tác giả thu thập,
thực hiện trong quá trình tham gia 4 đề tài cấp nhà nước, 2 đề tài cấp ngành và 1 đề
tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội từ 2005 đến nay; từ hơn 8 công bố trên các tạp chí
và hội thảo khoa học trong và ngoài nước. Ngoài ra, NCS còn chọn lọc tham khảo
134 công trình nghiên cứu liên quan.
8. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Các thành tạo trầm tích tầng mặt vùng biển nông ven bờ Hải
Phòng - Quảng Ninh có thành phần hạt vụn chủ yếu là thạch anh và mảnh đá ít
mảnh vụn sinh vật, được chia thành 11 trường trầm tích trong đó trường cát bột có
diện tích phân bố lớn nhất ở phía bắc đảo Cát Bà, trường sạn có diện phân bố nhỏ
nhất bao gồm sạn lục nguyên cát bột kết ở gần bờ và sạn laterit màu nâu đỏ mài tròn
tốt ở xa bờ. Độ hạt trầm tích có xu hướng mịn dần từ gần đảo ra xa đảo. Hàm lượng


và 



có xu hướng tăng dần từ bờ ra xa bờ, trong khi đó hàm lượng 
lại có xu hướng giảm dần từ bờ ra xa bờ.
Luận điểm 2: Lịch sử tiến hóa thạch động lực các thành tạo trầm tích tầng
mặt khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh ghi nhận 18 tướng trầm tích trong 4 giai đoạn
tiến hóa là giai đoạn biển tiến Pleistocen muộn (biển tiến Vĩnh Phúc), giai đoạn biển

thoái cuối Pleistocen muộn (1 tướng), giai đoạn biển tiến Flandrian (4 tướng) và
giai đoạn biển thoái sau biển tiến Flandrian đến biển tiến hiện đại (13 tướng). Trong
giai đoạn biển tiến Pleistocen muộn (biển tiến Vĩnh Phúc) đến biển tiến Flandrian,
các vật liệu trầm tích có xu hướng di chuyển về phía nam. Trong giai đoạn từ sau
biển tiến Flandrian đến biển tiến hiện đại, các vật liệu trầm tích có xu hướng di
chuyển về phía đông và đông nam, riêng ở khu vực vịnh Bái Tử Long có xu hướng
di chuyển về hai phía đông bắc và tây nam theo hình dạng kéo dài của vịnh.
9. Những vấn đề mới của luận án
(1) – Đã phân tích chi tiết đặc điểm và quy luật phân bố trầm tích tầng mặt khu
vực nghiên cứu.
(2) – Đã làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa thạch động lực các thành tạo trầm tích
15

tầng mặt trên cơ sở các phân tích về tướng trầm tích và luận giải điều kiện thủy
thạch động lực.
10. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 4 chương, được trình bày trong 164 trang đánh máy với 8 bảng
và 48 hình, ảnh minh họa có cấu trúc như sau:
Mở đầu
Chương 1. Khái quát về điều kiện tự nhiên
Chương 2. Lịch sử nghiên cứu, cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Đặc điểm trầm tích tầng mặt khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng
- Quảng Ninh
Chương 4. Đặc điểm tướng đá - thạch động lực và tiến hóa trầm tích tầng mặt
khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
Kết luận
16

CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Vùng biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh nằm ở phía tây bắc vịnh Bắc
Bộ thuộc địa giới hành chính của tỉnh Quảng Ninh và thành phố Hải Phòng được
giới hạn trong khoảng 20
0
40
’
04,6
’’
đến 21
0
31
’
45,3
’’
vĩ độ Bắc và 106
0
58
’
44,8
’’
đến
108
0
1
’
31
’’
kinh độ Đông, chiếm diện tích nghiên cứu khoảng 13000 km
2

. Dựa vào
vị trí và điều kiện tự nhiên, vùng nghiên cứu có thể được chia ra làm hai phần gồm
phần bên trong và phần bên ngoài. Phần bên trong bao gồm vịnh Tiên Yên - Hà Cối,
vịnh Bái Tử Long, vịnh Hạ Long, vịnh Cửa Lục và vùng cửa sông Bạch Đằng. Phần
bên ngoài gồm vùng biển mở phía đông nam đảo Vĩnh Thực, đảo Cái Chiên, đảo
Thoi Xanh, đảo Trần, đảo Cô Tô, đảo Thượng Mai, đảo Hạ Mai, đảo Cát Bà. Phạm
vi nghiên cứu cụ thể của khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh được
bắt đầu từ đường bờ hiện nay tới độ sâu 30 m nước về phía biển (hình 1.1).

Hình 1.1. Bản đồ khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh
Trung Quốc
Việt Nam
Khu vực nghiên cứu
Đảo Hải Nam
Thang màu địa hình
17

1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH
Địa hình lục địa ven bờ và các đảo của khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh có
tính phân bậc khá rõ rệt (hình 1.2). Phổ biến nhất là các bề mặt có độ cao 900 -
1000 m, 400 - 500 m, 250 - 300 m, 100 - 200 m, 40 - 50 m, 20 - 25 m, 10 - 15 m, 4 -
6 m và 1,5 - 2 m. Khu vực cao nhất là trung tâm dãy Đông Triều - Yên Tử. Càng ra
phía biển, độ cao các bậc thềm càng giảm dần và chuyển thành đáy biển.
Hình 1.2. Bản đồ địa hình 3D khu vực vịnh Bắc Bộ
Bờ biển của khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh dài, uốn lượn khúc khuỷu theo
hướng đông bắc - tây nam nằm song song với cánh cung Đông Triều - Yên Tử, bị
chia cắt bởi nhiều vũng vịnh và cửa sông ven biển. Địa hình đáy biển nơi đây khá
gồ ghề, phức tạp, ít nơi bằng phẳng (hình 1.3). Phức tạp nhất là khu vực đáy vịnh
Hạ Long, vịnh Bái Tử Long và phía đông nam đảo Cát Bà. Phía ngoài các vòng
cung đảo nói trên mới có địa hình tương đối bằng phẳng và thoải dần về phía trung

tâm vịnh Bắc Bộ.
1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU - KHÍ TƯỢNG
Vùng biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh nằm trong vùng có mùa
đông lạnh trên nền chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm: gió mùa Đông Bắc
hoạt động từ tháng 10 - 11 đến tháng 3 - 4 năm sau, gió mùa Tây Nam hoạt động từ
N
Việt Nam
Trung Quốc
Vịnh Bắc Bộ
Hải Nam
18

tháng 4 - 5 đến tháng 9 - 10. Vào mùa hè, khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh nằm
trong vùng hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới, áp thấp nhiệt đới và bão. Nếu so với
toàn vùng biển Đông thì mùa đông lạnh ở những vĩ độ nhiệt đới chính là tính đặc
sắc của khu vực nghiên cứu.

Hình 1.3. Mô hình số địa hình khu vực đáy vịnh Bắc Bộ
1.3.1. Nhiệt độ không khí
Không tính đến những năm thời tiết bất thường thì tháng 1 - 2 là các tháng
lạnh nhất, thời kỳ chuyển tiếp là từ tháng 3 đến tháng 6 và tháng 7 - 8 là các tháng
nóng nhất trong năm. Vì vậy, ở khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh thể hiện hai mùa
rất rõ rệt là mùa hè và mùa đông, trong đó nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất
vào khoảng 15
0
C (tháng 2) và trung bình cao nhất vào khoảng 30
0
C (tháng 7).
1.3.2. Chế độ gió
Hướng gió thịnh hành biến đổi theo mùa, thể hiện qua hoa gió tháng 1 và

tháng 7, đặc trưng cho hai mùa tương ứng là mùa đông và mùa hè (hình 1.4). Vào
Thang màu địa hình
Đảo Hải Nam
Trung Quốc
Việt Nam
19

tháng 1, gió đông bắc chiếm ưu thế với tần suất gần 70 %. Vào tháng 7, gió nam
chiếm ưu thế với tần suất vào khoảng 60 %.


Hình 1.4. Hoa gió tháng 1 và tháng 7 tại Bạch Long Vĩ
1.3.3. Chế độ mưa và bão
Mưa ở khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh có quan hệ mật thiết với khối không
khí lạnh, bão và gió mùa. Trong ba yếu tố trên thì không khí lạnh gây ra mưa nhiều,
bão gây ra mưa to về mùa hè và gió mùa gây mưa dầm dai dẳng. Lượng mưa trung
bình năm là 1077 mm, trong đó lượng mưa trung bình năm của vùng ven bờ lớn
hơn vùng ngoài khơi. Mưa lớn vào tháng 8 (trung bình 281 mm ở vùng ngoài khơi
và 352 mm ở vùng ven bờ) và ít mưa vào tháng 1 (trung bình không quá 20 mm).
Tổng lượng bốc hơi cân băng 50 - 70 % lượng mưa.
Vào mùa hè thường xuất hiện bão và áp thấp nhiệt đới (tháng 7, 8, 9). Trung
bình có khoảng 4 đến 5 cơn bão và áp thấp nhiệt đới trong năm trên khu vực Hải
Phòng - Quảng Ninh. Tốc độ gió bão trung bình khoảng 25 đến 30 m/s, có khi đạt
tới 50 m/s. Mưa trong thời gian bão có thể đạt tới 443 mm/ngày.
1.4. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN LỤC ĐỊA
Khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh có mật độ sông tương đối dày đặc, trung
bình 4 km đường bờ biển lại có một cửa sông. Lưu lượng nước sông đổ ra biển phụ
thuộc vào lượng mưa theo mùa, mùa lũ thường từ tháng 6 đến tháng 9, mùa kiệt
thường từ tháng 1 đến tháng 3, lưu lượng nước chủ yếu tập trung vào mùa lũ ở hầu
20

hết các sông. Các sông chính chảy ra khu vực biển nông ven bờ Hải Phòng - Quảng
Ninh bao gồm sông Ka Long, sông Tiên Yên, Sông Ba Chẽ, sông Diễn Vọng, sông
Yên Lập, sông Cấm, sông Văn Úc và sông Thái Bình. Lưu lượng nước và phù sa
của các sông này đều thấp, tập trung chủ yếu vào mùa lũ (bảng 1.1).
Bảng 1.1. Đặc điểm các sông chính vùng ven biển Hải Phòng – Quảng Ninh [70,78]
Tên sông Chiều dài (km)

Lưu lượng nước (m
3
/năm)

Lưu lượng phù sa (tấn/năm)
Ka Long 65 1,753×10
9

Ba Chẽ 80 1,323×10
9

Tiên Yên 60 1,685×10
9
0,0347×10
6

Hà Cối 33 0,684×10
9

Diễn Vọng

32 0,087×10

9
0,0125×10
6

Yên Lập 32 0,088×10
9
0,0080×10
6

Cấm 37 10 - 11×10
9
4×10
6

Văn Úc 38 1,330×10
9
9×10
6

Bạch Đằng

42 176,601×10
9

a. Sông Ka Long
Sông Ka Long hay sông Bắc Luân bắt nguồn từ khu vực Thập Vạn Đại Sơn
của Phòng Thành, Trung Quốc, chảy theo hướng đông nam tới Đông Hưng và đi
dọc biên giới Đông Hưng - Móng Cái, sau đó chảy vào vịnh Bắc Bộ tại cửa Bắc
Luân, bên bờ nam là thị xã Móng Cái của Việt Nam, bờ bắc là huyện cấp thị Đông
Hưng của Trung Quốc. Sông này có tổng chiều dài 109 km, trong đó đoạn tạo thành

biên giới Việt Nam - Trung Quốc là 65 km. Lưu lượng nước trung bình của sông Ka
Long đạt 55,6 m
3
/s (tương đương với 1,7534×10
9
m
3
/năm), lớn nhất vào mùa mưa
đạt 4,09 m
3
/s, nhỏ nhất vào mùa khô là 3,2 m
3
/s.
b. Sông Ba Chẽ
Sông Ba Chẽ dài 80 km, bắt nguồn từ huyện Hoành Bồ, chảy quanh co theo
hướng đông bắc sang huyện Ba Chẽ và theo hướng đông từ xã Thanh Tân, Ba Chẽ
chảy qua thị trấn Ba Chẽ rồi đổ ra biển. Lưu lượng nước trung bình năm của sông
đạt 1,323×10
9
m
3
/năm.
21

c. Sông Tiên Yên
Sông Tiên Yên bắt nguồn từ tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc, chảy vào tỉnh
Quảng Ninh tại địa phận xã Hoành Mô, huyện Bình Liêu, sau đó chảy ngoằn ngoèo
theo hướng nam qua huyện Tiên Yên đến thị trấn Tiên Yên rồi đổi hướng đông nam
đổ ra biển tại cửa Mô. Sông này có tổng chiều dài khoảng 60 km, trong đó đoạn
chảy qua Tiên Yên có chiều dài khoảng 31 km với tổng lưu lượng dòng chảy hàng

năm đạt 1,685×10
9
m
3
/năm và lưu lượng phù sa đạt 0,0347×10
6
tấn/năm.
d. Sông Hà Cối
Sông Hà Cối dài 33 km bắt nguồn từ vùng núi phía bắc, mùa khô đoạn đầu
nguồn chỉ là dòng suối cạn nhưng mùa mưa lại thường gây lũ lớn. Lưu lượng nước
trung bình của sông đạt 21,7 m
3
/s tương đương với 0,6843312×10
9
m
3
/năm, lớn
nhất vào mùa mưa đạt 1,5 m
3
/s, nhỏ nhất vào mùa khô là 0,15 m
3
/s.
e. Sông Diễn Vọng
Sông Diễn Vọng bắt nguồn từ dãy núi Am Vát cao 1049 m chảy trên địa bàn
huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh rồi đổ ra vịnh Cửa Lục gần thành phố Hạ Long.
Sông này có độ dốc lớn, diện tích lưu vực khoảng 258 km
2
, lưu lượng nước trung
bình đạt 0,087×10
9

m
3
/năm và lưu lượng phù sa đạt 0,0125×10
6
tấn/năm.
f. Sông Yên Lập
Sông Yên Lập hay còn gọi là sông Míp bắt nguồn từ rừng Bo ở độ cao trên
500 m chảy theo hướng bắc nam và đổ ra vịnh Cửa Lục tại cửa Làng. Sông này có
độ dốc lớn, diện tích lưu vực khoảng 182 km
2
, lưu lượng nước trung bình đạt
0,088×10
9
m
3
/năm và lưu lượng phù sa đạt 0,008×10
6
tấn/năm.
g. Sông Cấm
Sông Cấm là hợp lưu của sông Hàn và sông Kinh Môn từ tỉnh Hải Dương đổ
về, chảy theo hướng tây bắc - đông nam ra biển ở cửa Cấm. Sông này có chiều rộng
trung bình 400 m, độ sâu trung bình 7 m, tốc độ dòng chảy trung bình 0,7 m/s, lưu
lượng nước trung bình năm đạt 10 - 11×10
9
m
3
/năm và lưu lượng phù sa đạt 4×10
6

tấn/năm.

h. Sông Văn Úc