Cơ chế rửa mặn NLR trong các tướng trầm tích biển tuổi đệ tứ vùng châu thổ sông hồng

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

TRẦN THỊ LỰU

Chuyên ngành: Địa chất học
Mã số: 62440201

DỰ THẢO
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội, 2015

Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1.
GS. TS. Trần Nghi
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
2.
PGS.TS. Phạm Quý Nhân,
Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

..............................
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp ĐHQG chấm luận án tiến sĩ họp
tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vào hồi
giờ …….. ngày ……. tháng ….. năm …..

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


Ở

1.

U

ính cấp thiết của luận án

Nước dưới đất (NDĐ) đặc biệt là NDĐ trong tầng chứa nước Pleistocen (TCN qp)

là nguồn cung cấp nước quan trọng ở vùng CTSH. Các kết quả quan trắc thành phần
hóa học NDĐ của công trình quốc gia cũng như của một số nghiên cứu gần đây chỉ ra
rằng NDĐ bị nhiễm mặn ở nhiều nơi không những ở khu vực ven biển mà còn xảy ra ở
các khu vực cách bờ biển hiện tại lên tới 70km. Nhiễm mặn cho NDĐ trong các TCN ở
các khu vực ven biển có thể được giải thích là do XNM từ biển, tuy nhiên ở các khu
vực xa bờ biển hiện tại đặc biệt là trong TCN qp – tầng chứa nước đươc hình thành
trong thời kỳ biển thoái, thì nguyên nhân XNM không thể giải thích được là do quá
trình XNM hiện đại.
Trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc địa chất vùng CTSH cũng như các vùng châu thổ
tương tự trên thế giới cho thấy các thời kỳ biển tiến làm hình thành nên các tầng trầm
tích biển còn chứa nước mặn tàn dư tới tận ngày nay. Nghiên cứu phân bố các trầm tích
biển trong lục địa đã được nhiều công trình đề cập đến, tuy nhiên nghiên cứu ảnh hưởng

của chúng tới NDĐ thì chưa có công trình nghiên cứu cụ thể. Chính vì vậy, luận án đi
vào nghiên cứu “Cơ chế rửa mặn NLR trong các tướng trầm tích biển tuổi Đệ Tứ vùng
CTSH” để làm sáng tỏ các cơ chế rửa mặn NLR từ các tầng trầm tích biển cũng như
ảnh hưởng của chúng tới NDĐ trong TCN qp.
2.
ục đích nghiên cứu
- Xác định ranh giới mặn nhạt của NLR trong các tầng trầm tích biển.
- Nghiên cứu các cơ chế rửa mặn của NLR trong các trầm tích biển.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình rửa mặn NLR trong trầm tích biển Holocen tới
TCN Pleistocen.
3. ối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là tầng trầm tích biển tuổi Holocen

- Phạm vi nghiên cứu là vùng CTSH
4. ơ sở số liệu
Luận án được hoàn thành dựa trên 2 nguồn số liệu gồm số liệu kế thừa từ các công trình
nghiên cứu liên quan và các số liệu nghiên cứu của luận án. Dưới đây là bảng liệt kê số liệu
nghiên cứu của luận án với số lượng tương ứng.
Số liệu

ơn vị

Số lượng

Vị trí thực hiện

Địa vật lý lỗ khoan

Lỗ khoan

38

Lỗ khoan QTQG

TEM

Điểm đo

210

4 tuyến nghiên cứu

Khoan địa tầng
Thành phần độ hạt
Xác định TP khoáng vật sét

Lỗ khoan
Mẫu
Mẫu

2
16
8

LK Q87, Q88
Mẫu trầm tích nguyên dạng lấy
từ 2 LK trên

1

Thành phần hóa học NLR
Đồng vị bền 18O và 2H
Thí nghiệm cột thấm
Thí nghiệm khuếch tán
TPHH của NDĐ tầng qp

Mẫu
Mẫu
Mẫu
Mẫu
Mẫu

40
50
6
6
10

Mẫu NLR và NDĐ
Mẫu trầm tích nguyên dạng lấy
từ 2 LK trên
Mạng QTQG và LK nghiên cứu

5. uận điểm bảo vệ

- Nước lỗ rỗng trong tầng trầm tích biển giàu sét bị rửa mặn theo cơ chế khuếch tán.
Nước lỗ rỗng chứa trong các trầm tích cát mịn pha sét bị rửa mặn theo cơ chế dịch
chuyển vật chất do phân dị trọng lực.
- Quá trình rửa mặn NLR trong các trầm tích biển Holocen làm tăng cao hàm lượng
muối của NDĐ trong tầng chứa nước Pleistocen bên dưới.
- Tầng sét Pleistocen muộn có vai trò bảo vệ TCN qp khỏi XNM từ tầng sét biển bên
trên
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học
- Làm sáng tỏ sự phân bố mặn nhạt của NLR trong các trầm tích biển Holocen
- Làm sáng tỏ cơ chế rửa mặn của NLR trong các tầng trầm tích biển
- Làm sáng tỏ ảnh hưởng của các tầng trầm tích biển tới XNM nước dưới đất trong

TCN Pleistocen
 Ý nghĩa thực tiễn
- Chính xác hóa sự phân bố mặn nhạt của TCN theo không gian sẽ giúp ích cho việc
bố trí các công trình khai thác nước một cách hợp lý. Trên cơ sở bản đồ phân bố mặn
nhạt của NLR trong các tướng trầm tích biển Holocen và bản đồ đẳng dày các trầm
tích biển Pleistocen muộn và kết quả mô hình có thể đưa ra các vị trí khai thác an toàn.
7. ấu trúc luận án
Cấu trúc của luận án gồm 4 chương không kể phần mở đầu và kết luận.
Chương 1: Tổng quan và các phương pháp nghiên cứu
Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng rửa mặn NLR vùng CTSH
Chương 3: Cơ chế rửa mặn của nước lỗ rỗng trong các trầm tích biển tuổi Holocen
Chương 4: Ảnh hưởng của quá trình rửa mặn NLR tới tầng chứa nước Pleistocen.

1.
Q
À
P
P
P
Ê

1.1. ổng quan
1.1.1 ác công trình nghiên cứu trên thế giới về rửa mặn nước lỗ rỗng
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng bài toán XNM cho NDĐ nói chung và nước mặn
tàn dư nói riêng không thể giải quyết bằng một phương pháp đơn lẻ mà phải sử dụng

tổ hợp các phương pháp khác nhau.
1.1.2. ác công trình nghiên cứu trong nước liên quan
Trong nước, các công trình nghiên cứu chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu về XNM hiện
đại do quá trình tự nhiên và quá trình khai thác nước quá mức gây nên nhất là đối với
các tỉnh ven biển.

2


1.1.3. hững tồn tại cần giải quyết
Có thể đưa ra một số tồn tại của các công trình nghiên cứu ở Việt Nam:
- Chưa ứng dụng đồng thời các phương pháp nghiên cứu

- Chưa nghiên cứu hoặc quan tâm nghiên cứu về phân bố mặn nhạt của NLR trong các
trầm tích biển, cơ chế rửa mặn của NLR cũng như ảnh hưởng của chúng tới TCN qp.
Chính vì vậy, nội dung chính của luận án đi vào nghiên cứu các cơ chế rửa mặn của
NLR trong các tướng trầm tích biển tuổi Đệ Tứ và ảnh hưởng của chúng tới TCN qp.

1.2.

ác phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa và tổng hợp tài liệu liên quan.
- Các phương pháp ĐVL: Gồm phương pháp trường chuyển (TEM) và địa vật lý lỗ
khoan (ĐVLLK) để tiến hành phân vùng mặn nhạt NLR chứa trong các tầng sét.

- Phương pháp mô hình: Mô hình SEAWAT mô phỏng sự di chuyển vật chất có tính
đến mật độ chất lỏng.
- Phương pháp đồng vị bền 18O/16O, 2H/1H xác định nguồn gốc của NDĐ
- Phương pháp cột thấm xác định hệ số thấm của trầm tích và phương pháp xác định hệ
số khuếch tán để làm thông số đầu vào cho mô hình dịch chuyển vật chất.
- Xác định thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật của trầm tích nhằm luận giải môi
trường thành tạo trầm tích.
- Phân tích thành phần hóa học của NDĐ và NLR.
2:

Y

ỐẢ

Ở

Ả Ă
HOLOCEN

2.1. iều kiện thủy văn, hải văn
Vùng CTSH có mạng lưới sông ngòi dày đặc làm kênh dẫn thoát nước từ lục địa ra
biển đồng thời làm là kênh dẫn nước biển vào lục địa tại các cửa sông ven biển. XNM
hệ thống sông ngòi này không những ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven biển, đến nguồn
cấp nước tưới tiêu... mà còn ảnh hưởng đến các tầng chứa nước nông khu vực lân cận.

2.2. ịa tầng trầm tích ệ ứ
Bề mặt CTSH được phủ bởi các trầm tích Đệ Tứ với bề dày có nơi đạt tới 200m.
Thành phần của trầm tích Đệ Tứ bao gồm chủ yếu là sét, bột, cát và sạn sỏi và được
phân chia thành 5 hệ tầng gồm Lệ Chi, Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng, Thái Bình. Quá
trình hình thành nên các trầm tích bở rời tuổi Đệ Tứ có liên quan chặt chẽ đến sự dao
động MNB: Thời kỳ biển thoái là thời kỳ tạo nên các tầng trầm tích hạt thô chứa nước
tốt, trái lại vào thời kỳ biển tiến thành tạo nên các trầm tích hạt mịn chứa nước kém.

3

2.3. iều kiện địa chất thuỷ văn
2.3.1. ác tầng chứa nước lỗ hổng
2.3.1.1. Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Holocen (qh)
Đây là TCN được cấu thành từ các trầm tích chứa nước của hệ tầng Thái Bình và Hải
Hưng có thành phần chủ yếu là bột cát, cát màu xám.
2.3.1.2. Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen (qp)
Tầng chứa nước qp được cấu thành bởi các trầm tích hạt thô của hệ tầng Hà Nội và
hệ tầng Vĩnh Phúc. Thành phần trầm tích chủ yếu là cát thô, sạn sỏi và cuội.
2.3.2. ác thành tạo địa chất rất nghèo nước hay cách nước
2.3.2.1. Các trầm tích thấm nước yếu tuổi Holocen sớm giữa
2.3.2.2. Các trầm tích cách nước Pleistocen muộn hệ tầng Vĩnh Phúc
3:

E

3.1.

ơ sở lý thuyết về dịch chuyển vật chất trong môi trường lỗ hổng

Cơ chế rửa mặn NLR là cách thức mà quá trình rửa mặn NLR xảy ra.. Trong quá
trình rửa mặn, vật chất hòa tan sẽ dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng
độ thấp và làm nhạt hóa phần nước mặn có chứa trong các lỗ rỗng của các tầng trầm
tích, tức là xảy ra quá trình rửa mặn. Ở đây, luận án chỉ đề cập đến sự dịch chuyển của
ion clo (Cl-) bởi đó là ion trơ về mặt hóa học. Các quá trình cơ bản làm dịch chuyển vật
chất trong môi trường NLR là quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực, còn

quá trình dịch chuyển đối lưu (advection) chủ yếu xảy ra trong môi trường NDĐ khi có
dòng chảy.
3.1.1. Khuếch tán phân tử
Khuếch tán phân tử là quá trình vật chất hòa tan di chuyển từ nơi có nồng độ cao
đến nơi có nồng độ thấp hơn. Quá trình khuếch tán sẽ tiếp tục xảy ra nếu vẫn còn xảy ra
chênh lệch nồng độ ngay cả khi không có dòng chảy.
3.1.2. Dịch chuyển chất hòa tan do phân dị trọng lực (Density flow)
Hiện tượng này có thể xuất hiện khi một hệ thống chứa chất lỏng có tỷ trọng lớn
hơn (nước muối) nằm phủ lên trên một hệ thống chứa chất lỏng khác có tỷ trọng nhỏ
hơn (nước nhạt). Sự bất ổn định của một hệ thống được đánh giá thông qua hệ số
Rayleigh (Ra) (xem phần 3.3.6). Nếu Ra  4π2 ≈ 40 (Lapwood, 1984; Groen & nnk
2000; Holzbecher, 2005) thì quá trình khuếch tán đóng vai trò chủ đạo, còn nếu Ra > 40

thì quá trình dịch chuyển vật chất do phân dị trọng lực sẽ diễn ra. Nếu số Rayleigh đạt
tới 390, thì hệ thống sẽ bị ảnh hưởng bởi biến động đối lưu tự do (Diersch, 2005).
4


3.1.3. Quá trình dịch chuyển đối lưu
Trong điều kiện lý tưởng, các ion sẽ dịch chuyển cùng tốc độ của dòng ngầm. Trên
thực tế, yếu tố bất đồng nhất của môi trường trầm tích làm cho các ion vận động với tốc
độ khác nhau (quá trình phân tán). Ngoài ra, quá trình khuếch tán và phân tán luôn xảy
ra đồng thời và không thể tách rời, quá trình đó gọi chung là phân tán thủy động lực.

3.2.

iện trạng phân bố mặn nhạt

trong các trầm tích biển

olocen

Đối với NLR chứa trong các lớp trầm tích hạt mịn (không thể lấy được mẫu nước
qua các ống lọc của các LK), số liệu ĐVL được sử dụng để xác định hiện trạng phân bố
mặn nhạt của NLR.
3.2.1. Kết quả đo địa vật lý lỗ khoan
Theo Archie (1942), mỗi một loại trầm tích được đặc trưng bởi một hệ số thành hệ F

(formation factor) nhất định và được tính F=n/t hoặc F=t/n (Với σt, σn là độ dẫn
điện của tầng và của NLR; t, n là điện trở suất của tầng và của NLR)
Trên cơ sở số liệu đo ĐVLLK và số liệu phân tích TPHH của NLR, mối quan hệ
quy đổi giữa độ dẫn điện và TDS của NLR như sau: TDS (mg/l) = 0.5 σ n + 201 (µS/cm)
Từ đó có thể phân chia các loại hình NLR khác nhau như sau:
Bảng 3.1. Các loại hình NLR và trầm tích tương ứng theo số liệu ĐVLLK
oại
Nước nhạt
Nước lợ
Nước mặn

rầm tích

Sét
Bột/cát
Cát/sạn
Sét
Cát/sạn
Sét
Cát/sạn

của tầng ρt (Ω.m)
15-25
25-100
100-200

3-15
15-150
0.5-3
<20

ộ dẫn điện của
tầng σt (mS/m ~10-1 µ /cm)
40-67
10-40
5-10
67-333
6.7-67

333-2000
>50

Bản đồ phân vùng mặn nhạt của NLR trong các tầng trầm tích biển Holocen tại các
vị trí LK được thành lập (hình 3.1).

5


N

1

g .

g.

2
ng
Sô

Đô
ng

3

ng
Hồ

4

Chú giải

Bi
ển

Lỗ khoan co NLR nhạt

Lỗ khoan co NLR lợ
Lỗ khoan co NLR mặn
Điểm đo truờng chuyển

1

25km
Tuyên nghiên cứu 1

Hỡnh 3.1. Phõn b mn nht NLR trong trm tớch ht mn theo ti liu VLLK
3.2.2. t qu o trng chuyn ( E )
Kt qu o l s bin i in tr sut ca tng theo chiu sõu. Tng hp cỏc kt

qu o trờn mi tuyn s xõy dng c mt ct in tr sut tng ng. Kt hp ti
liu khoan a cht trờn tuyn tng ng v s liu tớnh toỏn trong bng 3.2 s phõn
chia c cỏc v trớ cha cỏc loi hỡnh NLR v ND khỏc nhau.
3.2.2.1. Tuyn nghiờn cu 1
Mt ct TS cho thy nc l rng cha trong cỏc tng sột cng nh ND trong

cao tuyt i (m)

cỏc tng cha nc u nc nht.

Khong cỏch (km)
in tr sut (.m)

Hỡnh 3.2. Mt ct TS tuyn nghiờn cu 1

6


Độ cao tuyệt đối (m)

3.2.2.2. Tuyến nghiên cứu 2
Tuyến nghiên cứu kéo dài từ Phủ Lý- Hà Nam tới Hải Dương.

Điện trở suất (Ω.m)

Khoảng cách (m)

Hình 3.3. Mặt cắt ĐTS tuyến nghiên cứu 2
- Ở khu vực Phủ Lý NDĐ trong tầng qh là nước nhạt, NDĐ trong tầng qp biến đổi
từ nhạt đến lợ còn NLR trong tầng sét Holocen bên dưới biến đổi từ nhạt đến lợ.
- Ở khu vực trung tâm (giữa mặt cắt), NDĐ trong tầng qh biến đổi từ nhạt đến lợ,
NDĐ trong tầng qp là nước nhạt còn NLR chứa trong tầng sét là nước lợ.
- Ở khu vực Hải Dương, NDĐ trong TCN qh biến đổi từ nhạt tới lợ, NDĐ trong
tầng qp là nước lợ đến mặn. NLR trong tầng sét là nước mặn, khu vực ven rìa đồng
bằng NLR là nước nhạt.
3.2.2.3. Tuyến nghiên cứu 3

Có thể phân chia mặt cắt ĐTS thành 3 đoạn như sau:
- Đoạn 1 (0-23km): Nước dưới đất và NLR đều là nước nhạt
- Đoạn 2 (23-75km): NDĐ trong tầng qh là nước nhạt, NLR trong tầng sét Holocen là
nước lợ, NDĐ trong tầng qp biến đổi từ nhạt đến lợ.
- Đoạn 3 (75-128km): Nước lỗ rỗng trong tầng sét Holocen là nước lợ đến mặn theo
chiều hướng từ lục địa tới biển. NLR trong tầng sét bên dưới biến đổi từ nhạt đến lợ.
Đoạn 2

Đoạn 3

Độ cao tuyệt đối (m)

Đoạn 1

Điện trở suất (Ω.m)

Khoảng cách (m)

Hình 3.4. Mặt cắt ĐTS tuyến nghiên cứu 3
7


Độ cao tuyệt đối (m)

3.2.2.4. Tuyến nghiên cứu 4

Đoạn 1

Đoạn 2

Đoạn 3

Khoảng cách (km)

Điện trở suất (Ω.m)

Hình 3.5. Mặt cắt ĐTS tuyến nghiên cứu 3
Dựa trên sự biến đổi ĐTS của tầng, tuyến nghiên cứu 4 cũng được chia làm 3 đoạn:
- Đoạn 1: Nước dưới đất và NLR đều là nước nhạt
- Đoạn 2: NLR trong trầm sét là nước lợ còn NDĐ trong TCN qp là nước nhạt.
- Đoạn 3: NDĐ trong tầng qp là nước nhạt đến mặn, NLR trong tầng sét là nước mặn.

N

1
g.

g.

S«n
g

3

ån
gH

2

4

1

§iÓm ®o
TEMcøu 1
Tuyªn
nghiªn

2

Vïng ph©n bè
Tuyªn

NLRnghiªn
nh¹t cøu 2

3

Vïng nghiªn
ph©n bècøu 3
Tuyªn
NLR lî

4

Vïng nghiªn
ph©n bècøu 4
Tuyªn
NLR mÆn

Bi
Ón

Tuyªn
nghiªn
Chó
gi¶i cøu 1

§«
ng

Chó gi¶i
1

25km

Hình 3.6. Bản đồ phân vùng mặn nhạt nước lỗ rỗng trong lớp sét biển Holocen
Từ tài liệu ĐVLLK và tài liệu TEM, bản đồ phân vùng mặn nhạt NLR trong tầng sét
biển Holocen được thành lập (hình 3.6).

8


3.3. ơ chế rửa mặn của nước lỗ rỗng
3.3.1. ục đích xây dựng mô hình rửa mặn
trong các trầm tích biển
Mục đích của việc xây dựng mô hình là mô phỏng lại lịch sử phát triển trầm tích
và quá trình rửa mặn NLR chứa trong trầm tích biển thời kỳ từ 11.000 năm cho tới
hiện tại cũng như ảnh hưởng của các quá trình đó tới TCN qp.
3.3.2 Xây dựng mô hình 2 chiều mô phỏng quá trình rửa mặn nước lỗ rỗng
3.3.2.1. Cơ sở chọn tuyến mô hình

Tuyến mô hình dài 190km kéo dài từ Hà Nội tới Nam Định dọc theo phương TB-ĐN
(hình ...). Mặt cắt mô hình được chọn có thể được gọi là mặt cắt tiêu biểu bao hàm
nhiều yếu tố đại diện cho lịch sử phát triển địa chất Đệ tứ của toàn vùng CTSH, đồng
thời có hướng mặt cắt trùng với hướng vận động chính của NDĐ.
3.3.2.2. Sơ đồ hoá điều kiện địa chất-địa chất thủy văn
Trên cơ sở đặc điểm địa chất- địa chất thủy văn vùng nghiên cứu, có thể sơ đồ hóa
mặt cắt nghiên cứu thành mô hình 5 lớp như sau:
Lớp 1: Đây là tầng cách nước thứ nhất, còn gọi là tầng cách nước bề mặt.
Lớp 2: Là TCN Holocen
Lớp 3: Là tầng thấm nước yếu tuổi Holocen
Lớp 4: Là tầng thấm nước yếu tuổi Pleistocen
Lớp 5: Là TCN Pleistocen

Bảng 3.2. Các thông số ĐCTV đầu vào mô hình
Kx (m/s)
3,4. 10-5
1,1. 10-4
10-11-10-7
10-11-10-7
3,4. 10-4

ớp 1
ớp 2
ớp 3
ớp 4

ớp 5

Ky (m/s)
3,4. 10-5
1,1. 10-4
10-11-10-7
10-11-10-7
3,4. 10-4

Kz (m/s)
3,4. 10-6
1,1. 10-5

10-12-10-8
10-12-10-8
3,4. 10-5

ne (%)
0,20
0,25
0,05
0,05
0,25

-150 -12 0 - 90 -60 - 30

Độ cao tuyệt đối (m)

0 30

TB

0

1.
2.
3.

4.
5.
6.

Tầng cách nước bề mặt
Tầng chứa nước Holocen
Tầng thấm nước yếu tuổi Holocen
Tầng thấm nước yếu tuổi Pleistocen
Tầng chứa nước Pleistocen
Đá gốc trước Đệ tứ

30

60

1
2
3
4
5

nt (%)
0,30
0,35

0,45
0,45
0,35
ĐN

Vị trí bờ biển hiện tại

6
90

120

Khoảng cách (km)
Hình 3.7: Mô phỏng mô hình 5 lớp
9

150

190


-150 -12 0 - 90 -60 - 30

0

Bờ biển hiện tại

10,000 năm P
Hình 3.8. Thời kỳ 11-10 nghìn năm BP
Bờ biển hiện tại

0
-150 -12 0 - 90 -60 - 30

Độ cao tuyệt đối (m)

30

Độ cao tuyệt đối (m)

30

3.3.3. ết quả mô hình rửa mặn
Vào thời kỳ biến tiến Flandrian, các trầm tích Holocen sớm với nguồn gốc khác
nhau được hình thành phủ lên trên các trầm tích Pleistocen. Hai quá trình diễn ra đồng
thời là quá trình XNM do biển tiến vào CTSH và quá trình rửa mặn diễn ra do quá
trình bổ cập từ các nguồn nước nhạt khác nhau. Chính vì vậy, trải qua mỗi một khoảng
thời gian nhất định, phân bố mặn nhạt của NDĐ và NLR trong các tầng trầm tích lại có

sự thay đổi (Hình 3.8 đến hình 3.11). Từ kết quả mô hình khái niệm ở thời điểm hiện
tại (Hình 3.11) kết hợp với các kết quả ĐVL lỗ khoan (LK Q109-Hình 3.31), kết quả
đo TEM (Hình 3.32) và TPHH của NDĐ và NLR có thể thấy có sự phù hợp giữa kết
quả đo ĐVL thực tế, kết quả phân tích TPHH của NDĐ, NLR và kết quả mô hình số.

6,000 năm P

0

TDS
(g/l)

30

0

60

90

120

150

Hình 3.9. Thời kỳ 7-6 nghìn năm BP

2

4

6

10

10

15

190

30

35


30

cao tuyt i (m)

-150 -12 0 - 90 -60 - 30

0

B bin hin ti

5,000 nm P
0

30

60

90

120

150

Hỡnh 3.10. Thi k 6-5 nghỡn nm BP
0

2

4

6

10

30

TDS
(g/l)

15

30

Lỗ khoan: Q109a; Hải Hậu, Nam Định

Mô tả khoan

Minh giải log

Cấu trúc LK

c. sâu
(m)

Ngày đo: 24/4/2005
Ng-ời đo:Clausen, Hoàng Văn Hoan
Ng-ời minh giải: Hoàng Văn Hoan

35

LK Q109

Gamma tự nhiên

0
(API)

150

Độ dẫn của tầng
0
(mS/m)

2000

Độ dẫn của n-ớc

0
(mS/m)

0

cát-pha

-10

sét,
cát-pha

sét màu
xám, xám
đen

-30

-20

bột-

-70

-60

-50

-40

sét-pha

sét màu xám
trắng , nâu

sét,

sét-pha

đỏ loang
lổ
lẫn vật
chất hữu
cơ

-80

sét

in ti
on 1
30

60

90

-110
-120
-140

-130

on 2

cát hạt
trung đến
thô lẫn
sạn, cuội,
sỏi

sét màu
xám

cát hạt mịn
đến trung

120
sét lẫn
cát-pha

on 3
150

-150

0

sét

cát hạt
trung đến
thô lẫn
sạn, cuội,
sỏi chọn
lọc tốt

-100

-90

bộtsét màu
xám
lẫn vật
chất hữu
cơ

-160

cát hạt mịn

màu xám
xanh

cát, sét,
bột-kết

-170

Khong cỏch (km)
cao tuyt i (m)

-150 -12 0 - 90 -60 - 30

cao tuyt i (m)

190

Hỡnh 3.11. Bc tranh hin ti v mt ct TS tuyn nghiờn cu 3
3.3.4. ch ra mn ca
t cỏc trm tớch bin tui olocen
nh hng ca thnh phn ht trm tớch Holocen ti c ch ra mn
11

190

4000

Nh
20


[Cl] g/L

Mô hình 1 chiều đã được xây dựng với các kịch bản khác nhau thông qua sự thay
đổi giá trị hệ số thấm K của tầng trầm tích Holocen sớm từ K=10-6m/s tới K=10-11m/s.
Từ đó phản ánh được ảnh hưởng của thành phần trầm tích (nghèo sét, giàu sét...) tới cơ

chế rửa mặn.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

K=1e-8 m/s
K=1e-7 m/s
K=1e-6 m/s

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

Thời gian (nghìn năm)

Hình 3.12. Khảo sát ảnh hưởng của hệ số thấm K tới tốc độ rửa mặn NLR
Kết quả thí nghiệm cột thấm cũng cho thấy, hệ số thấm K của các mẫu sét tại lỗ
khoan Q88 <10-9m/s, trong khi các mẫu sét pha từ lỗ khoan Q87 có hệ số thấm ≥10-7m/s.
Kết quả thí nghiệm và mô hình số trên giải thích cho các quá trình rửa mặn khác nhau đã
xảy ra ở 2 vị trí dẫn đến phân bố mặn nhạt của NLR khác nhau như thấy hiện nay.
Hệ số Rayleigh
Như đã trình bày ở trên, trong các lớp trầm tích hạt mịn có 2 quá trình dịch chuyển vật
chất chính xảy ra là quá trình khuếch tán và quá trình dịch chuyển vật chất do chênh
lệch tỉ trọng của nước chứa trong các tầng trầm tích liền kề. Hệ số Rayleigh là hệ số

được sử dụng để xác định quá trình nào đóng vai trò chính trong quá trình dịch chuyển
vật chất.
Ra 

(  s   f ).g.k .H
µ.De

µ là hệ số nhớt của nước 10-3 N*s/m2
g là gia tốc trọng trường 10m/s2
Hệ số Rayleigh cho mẫu sét lấy từ LK Q88 được tính như sau:
(  s   f ).g.k .H
(1025  1000).10.10 18.30

Ra 

µ.De



10 3.2.3.10 9

~ 0.003

Hệ số Rayleigh cho vị trí Q87 được tính toán như sau:
(  s   f ).g.k .H

(1025  1000).10.6.10 14.30
Ra 

µ.De



10 3.2.03.10 9

12

~ 221

H s Ra cho mu t LK Q88 l 0.003 (<40) chng t c ch ra mn l quỏ trỡnh
khuch tỏn. H s Rayleigh cho v trớ LK Q87 ln hn 40 do ú quỏ trỡnh dch chuyn
vt cht õy xy ra ch yu l do phõn d trng lc. LK Q87-VietAS, hm lng
mui ca NLR thp, phự hp vi kt qu o dn in t kt qu VLLK. Phõn b
tng khoỏng húa cng nh dn in ca NLR cho thy rng nc õy l nc
nht (TDS<1g/l, EC<1600 àS/cm).
Tng sột Holocen cha NLR mn
- T trng s =1025 kg/m3
-H s thm

k

.K
.g

=10-18 (m2)

- B dy tng trm tớch H (m)
- H s khuch tỏn De
Tng cha nc Pleistocen cha nc di t nht
(f =1000kg/m3)

Lỗ khoan: Q88b; Phủ Lý, Hà Nam

Mô tả khoan

-10

sét màu nâu
đỏ

Minh giải log

Cấu trúc LK

c. sâu
(m)

Ngày đo: 23/4/2005
Ng-ời đo: Clausen, Hoàng Văn Hoan
Ng-ời minh giải: Hoàng Văn Hoan
Gamma tự nhiên
20
(API)

Độ dẫn của tầng

100 0
(mS/m)

Độ dẫn của n-ớc
300 0
(mS/m)

Nhiệt độ
500 20

(C)

30

sét-pha

cát-pha màu
xám đen

cát hạt
trung đến
thô

-20

sét-pha màu
xám nâu

-30

cát hạt mịn
màu xám
đen, xám
nâu

-40

sét-pha
lẫn
vật chất
hữu cơ

sét-pha màu
xám đen
lẫn
vật chất
hữu cơ

-50

cát hạt
mịn

-60

cát hạt
trung đến
thô màu xám
đen

cát hạt
trung đến
thô lẫn sạn
sỏi

sét màu xám
nâu

cát hạt
thô, cuội,
sỏi

-70

cát hạt
thô, cuội,
sỏi

Hỡnh 3.13. Ti liu VLLK Q88 v hm lng TDS NLR LK Q88-VietAS

13


Lỗ khoan: Q87b; Lý Nhân, Hà Nam

-10

Mô tả khoan

Minh giải log

sét,
sét-pha

sét-pha

Cấu trúc LK

c. sâu
(m)

Ngày đo: 23/4/2005
Ng-ời đo:Clausen, Hoàng Văn Hoan
Ng-ời minh giải: Hoàng Văn Hoan
Gamma tự nhiên
0
(API)

150

Độ dẫn của tầng
0
(mS/m)

200

Độ dẫn của n-ớc
0
(mS/m)

200

Nhiệt độ
20

(C)

30

cát hạt
mịn

-20

cát hạt mịn
đến trung

cát hạt mịn
màu xám
đen

sét-pha

-40

-30

sét-pha

cát hạt mịn
đến trung

-50

sét-pha màu
xám đen

cát hạt mịn
màu xám
đen
sét lẫn
nhiều

-60

sét lẫn
nhiều

vật chất
hữu cơ

vật chất
hữu cơ

cát hạt
trung đến
thô lẫn
cuội, sỏi

-80

-70

cát hạt
trung đến
thô lẫn
cuội, sỏi

Hỡnh 3.14. Ti liu VLLK Q87 v hm lng TDS NLR LK Q87-VietAS
C ch ra mn khỏc nhau, tng ng vi tc ra mn khỏc nhau, ó quyt nh s
phõn b mn nht ca c NLR v nc di t trong cỏc TCN. Khi K10-8m/s quỏ
trỡnh ra mn NLR l quỏ trỡnh khuch tỏn xy ra chm, chớnh vỡ th ta vn cũn thy

NLR mn nh ngy nay. Khi K10-7m/s quỏ trỡnh ra mn do dch chuyn vt cht do
chờnh lch t trng úng vai trũ ch o, quỏ trỡnh ny din ra nhanh lm NLR trong
cỏc tng trm tớch nhanh chúng b ra mn. Do ú h s K=10-7m/s c xem l
ngng phõn chia 2 c ch ra mn xy ra trong cỏc lp trm tớch ht mn l quỏ
trỡnh khuch tỏn v quỏ trỡnh dch chuyn vt cht do phõn d trng lc. H s thm
ny cng c Wooding &nnk a ra nm 1997.

4:



Q

è

P E
E
4.1. Phõn b mn nht D trong tng cha nc Pleistocen (qp)
S liu quan trc TPHH ca ND nm 2011 c s dng thnh lp bn
phõn vựng mn nht cho ND tng qp. Ngoi ra s liu nghiờn cu ca nhúm tỏc gi
Winkel &nnk (2011) cng c s dng nh l ngun ti liu b sung.
14

Trong TCN qp, vựng nc l phõn b thnh 2 di dc theo 2 thung lng ct x vi
khong cỏch xõm nhp mn tớnh t b bin hin ti vo trong t lin lờn ti 70km.
Gia hai thung lng ct x ny, vựng phõn b nc nht kộo di sut t nh ng
bng cho ti vựng ven bin Thỏi Bỡnh, ngoi ra nc nht cũn phõn b vựng bin
Nam nh. Vựng nc mn ch tn ti thnh mt di hp vựng ven bin (Hỡnh 4.1).

N

Hà Nội

S ôn
gH

Q.145a
Q.148a

ồng
Q.159b

Q.88b
Q.87b

Q.158a
Q.156a

ôn
g

Chú giải

Vùng phân bố nuớc lợ
(TDS: 1-3 g/l)
Vùng phân bố nuớc mặn
(TDS >3 g/l)

B iể

Q.108b
VA1
Q.109a
Q.110a

nĐ

Các giêng khoan tầng qp
Vùng phân bố nuớc nhạt
(TDS<1g/l)

25km

Hỡnh 4.1. Phõn b mn nht nc di t trong tng cha nc Pleistocen

4.2. nh hng ca cỏc quỏ trỡnh X

ti tng cha nc Pleistocen

Trong t tri qua nhiu thi k bin tin bin thoỏi xen k nhau hỡnh thnh
nờn cỏc tng trm tớch sụng v bin xen k. Song song vi ú l quỏ trỡnh XNM, ra
mn trong cỏc TCN chu s chi phi ca s thay i mc nc bin ú. Nc mn cú
ngun gc t cỏc thi k bin tin trong Pleistocen c chng minh ó b ra mn

hon ton trc khi bin tin Flandrian din ra thụng qua kt qu mụ hỡnh ra mn 1
chiu. Nh vy, ch cũn XNP din ra trong thi k bin tin Flandrian v bin tin hin
i cú th lm nh hng n phõn b mn nht ca ND trong TCN qp.
4.2.1. Xõm nhp mn t thi k bin tin landrian

xỏc nh c kh nng tn ti nc mn tn d do XNM t khi bin tin
Flandrian din ra, phi tớnh toỏn c thi gian lu ca ND trong TCN da trờn vn
ng ca ND t min cp ti min thoỏt (bin) dc theo tuyn nghiờn cu 3.
Ti thi im khong 11.000 nm BP, mc nc bin v trớ -40m so vi mc
nc bin hin ti. cao a hỡnh ti min cp l +15m.
Khi ú vn tc dũng thm c tớnh theo nh lut Darcy: v =K .I/n =5.10-7(m/s)
Vi I ~ 3.10 4 (chiu di ng thm 200km)

15


K là hệ số thấm của TCN qp = 5.10-4 m/s và
n là độ lỗ hổng hữu hiệu 30% (Phạm Quý Nhân & nnk, 2008)
Thời gian vận động của NDĐ từ miền cấp đến miền thoát là: T  4.1011 ( s)  12682 năm
Kết quả cho thấy thời gian vận động của NDĐ từ miền cấp đến miền thoát là
12682 năm, thời gian đó được tính cho thời kỳ khi mà mực chênh áp lực I lên tới 3.10 4
, tuy nhiên, khi MNB tăng dần lên khi biển tiến Flandrian diễn ra, gradient thủy lực
giảm xuống còn 7,5.10-5, khi đó thời gian vận động của NDĐ từ miền cấp đến miền
thoát sẽ lên tới ~50.000 năm. Như vậy có thể kết luận rằng, nước biển bị XNM vào
TCN Pleistocen thời kỳ biển tiến Flandrian vẫn còn bị lưu giữ trong TCN và là nguyên

nhân gây nhiễm mặn cho NDĐ ở vùng CTSH.
Thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng
Mỗi một nguồn nước có một thành phần đồng vị (TPĐV) 18O và 2H nhất định.
Thành phần đồng vị bền của nước biển xấp xỉ khoảng 0%o trong khi nước mưa và nước
nhạt lục địa dao động trong khoảng -8-11%o đối với đồng vị 18O và -55-60%o đối
với đồng vị 2H. Tỉ lệ pha trộn giữa các nguồn nước khác nhau sẽ dẫn đến TPĐV khác
nhau trong NDĐ.

Hình 4.2: Thành phần đồng vị δ18O và độ dẫn điện của NLR trong trầm tích
tại lỗ khoan Q88-VietAS
Tài liệu đồng vị bền của NLR trong các trầm tích biển Holocen (Hình 4.4) cho thấy
NLR có TPĐV bền xấp xỉ với TPĐV của nước nhạt (~ -9%o) dù NLR ở vị trí này là

nước mặn với độ dẫn điện của NLR lên tới ~8000 S/cm. Như vậy, TPĐV của NLR ở
đây thấp hơn so với TPĐV của NDĐ trong TCN qp. Hay nói khác đi với TPĐV như vậy
sẽ không thể làm thay đổi được TPĐV của NDĐ trong TCN qp ở vị trí lỗ khoan Q88

16


(Bảng 4.2). Đây là một minh chứng cho sự pha trộn của nước nhạt lục địa với nước
biển khi biển tiến Flandrian diễn ra. Quá trình bổ cập hiện đại dần làm thay đổi
TPĐV của NDĐ.
Bảng 4.1. Độ tổng khoáng hóa và TP đồng vị NDĐ ở một số LK (mùa khô năm 2011)
hành phần đồng vị (‰)

ên
18
TDS (mg/l)
δO
δD
d-excess (‰)
Q87-qp
630.7
-6.284
-42.761
7.498
Q88-qp

2143.5
-4.874
-45.477
-6.718
4.2.2. Xâm nhập mặn hiện đại
Nghiên cứu các mặt cắt địa chất tuyến TB-ĐN và tuyến ĐB-TN cũng như tài liệu
ĐVLLK cho thấy ở vùng ven biển châu thổ sông Hồng, tầng sét Holocen sớm giữa và
tầng sét Pleistocen muộn nằm trực tiếp lên nhau tạo nên tầng sét dày lên tới 100m (LK
Q109). Tầng sét này có vai trò bảo vệ TCN qp trước XNM hiện đại từ biển. Chính vì
vậy, nhiều khu vực ven biển CTSH tồn tại những khoảnh phân bố nước nhạt trong TCN
qp (Nguyễn Thị Hạ, 2005; Luu Thi Tran & nnk, 2012, Hoàng Văn Hoan, 2014). Kết quả
quan trắc TPHH của NDĐ ở những khu vực phân bố nước lợ ở vùng ven biển cũng cho

thấy không có sự dao động theo mùa. Điều này được lý giải là NDĐ ở đây không chịu
tác động trực tiếp từ biển.
Kết quả quan trắc cũng cho thấy, nước mặn chỉ tồn tại ở một số khu vực ven biển
như tại LK Q145a, Q148a, Q156a.
Trên đồ thị Piper, các điểm biểu thị cho các vị trí nước mặn này nằm về cánh bên
phải của hình thoi cho thấy NDĐ ở các vị trí này bị nhiễm mặn do chịu ảnh hưởng của
quá trình XNM (Apello & Postma, 2005). Điều này còn được minh chứng bởi số liệu
quan trắc thay đổi theo 2 mùa. Về mùa khô, độ tổng khoáng hóa cao hơn rất nhiều so
với mùa mưa. Điều này được lý giải là do về mùa khô, nước biển lấn sâu vào lục địa
gây nên hiện tượng nhiễm mặn cho các vị trí sâu trong lục địa. Trong khi vào mùa mưa,
do được bổ cập từ thượng nguồn, mực nước sông tăng cao nên chiều sâu XNM giảm,
đồng thời nồng độ muối tại các cửa sông cũng giảm do được pha trộn từ nước lục địa.

4.3. Ảnh hưởng của quá trình rửa mặn
tầng chứa nước Pleistocen.

từ tầng sét biển Holocen tới

Nước lỗ rỗng mặn trong tầng sét Holocen có ảnh hưởng tới TCN qp nếu xảy ra
đồng thời 2 điều kiện: NLR trong tầng trầm tích biển Holocen có nồng độ muối lớn và
bề dày tầng sét Pleistocen muộn nhỏ. Cơ sở để đưa ra giả thiết này được xuất phát từ
việc nghiên cứu các bản đồ phân bố mặn nhạt NLR trong tầng sét Holocen và của NDĐ
trong TCN qp.

17


Sự trùng hợp về sự phân bố theo không gian của tầng
sét biển Holocen với sự phân bố của vùng mặn/lợ của
nước trong TCN Pleistocen, đồng thời sự phân bố của
tầng sét Pleistocen muộn với sự phân bố của vùng
nước nhạt.
4.3.1. Ảnh hưởng của nước mặn tàn dư trong trầm
tích biển Holocen tới TCN qp
Để đánh giá ảnh hưởng của nước mặn tàn dư
trong tầng sét biển Holocen tới TCN qp, khối lượng

muối của NLR trong một đơn vị thể tích trầm tích
được xác định.
Trong thí nghiệm ép chiết nước thí nghiệm, mẫu
trầm tích đem ép NLR được bảo vệ trong ống thép.
Đường kính mẫu trầm tích là 3,8 cm chiều dài mẫu
đem ép thí nghiệm là 40cm. Theo kết quả ép nước thu
được, thể tích NLR thu được từ các mẫu sét đạt 40ml
khi áp suất 8 bar được sử dụng để ép mẫu.
Thể tích mẫu sét nguyên dạng được tính như sau:
V= . r2 .L = 3,14 . (1,9.)2 . 40 = 453 ml
Thể tích NLR thu được là 40ml tức chiếm 9% thể
tích mẫu sét trong thí nghiệm ép nước. Tính toán

lượng muối dịch chuyển từ tầng sét ở giữa xuống
TCN qp bên dưới được thực hiện thông qua số liệu
thu được từ lỗ khoan Q88-VietAs. Tầng trầm tích trên
cùng chứa nước nhạt có bề dày 27m, tầng sét ở giữa
có bề dày 30m, và tầng chứa nước qp có bề dày 43m.
Kết quả ĐVLLK cho thấy muối từ tầng sét ở giữa dịch chuyển về cả 2 phía trên
và phía dưới. Giả sử muối từ ½ sét bên trên sẽ dịch chuyển lên phía TCN qh, còn
muối trong ½ lớp sét bên dưới sẽ dịch chuyển xuống TCN qp. Ta sẽ tính lượng muối
dịch chuyển từ 15m lớp sét bên dưới.
- Giả sử xét một cột trầm tích thẳng đứng có tiết diện ngang là 1m2. Vậy thể tích của
15m dài của cột trầm tích đó là 15m3. Thể tích NLR chứa trong cột sét dày 15m là
15 x 9% = 1,35 m3. Thể tích của 43m dài TCN qp là 43m3. Độ lỗ hổng ne = 30%

(Phạm Quý Nhân, 2008). Như vậy thể tích NDĐ chứa trong cột trầm tích 43m dài
của TCN qp là: 43 x 30% = 12,9 m3. Có thể thấy trên 1 đơn vị diện tích mặt cắt
ngang, thể tích NDĐ chứa trong TCN qp lớn gấp xấp xỉ 10 lần thể tích NLR chứa trong
tầng sét bên trên.
1


Nếu điều kiện lý tưởng xảy ra, NLR chứa trong tầng sét là nước mặn với hàm
lượng muối tương đương với nước biển (35g/l) và toàn bộ lượng muối chứa trong
NLR của tầng sét dịch chuyển hết xuống TCN qp bên dưới. Sau khi pha trộn 2 loại
nước này thì nước trong TCN qp khi đó là:
(1,35x35g/l + 12,9 x0,5g/l)/(1,35 + 12,9) =3,3g/l

Hiện tại, NLR trong tầng sét tại vị trí lỗ khoan Q88-VietAs có TDS khoảng 4g/l
và NDĐ có hàm lượng 2g/l. Vậy nếu toàn bộ lượng muối trong lớp sét cung cấp đồng
thời cho TCN thì nồng độ muối của NDĐ là
(1,35x4g/l + 12,9 x 2g/l)/(1,35 + 12,9) = 2,16 g/l
Tuy nhiên, nếu độ tổng khoáng hóa của NLR đạt mức 8g/l thì độ tổng khoáng hóa
của NDĐ đạt 2,5g/l và đạt khoảng 3,6g/l nếu NLR có độ tổng khoáng hóa là 20g/l. Có
thể thấy nồng độ muối của NLR cao sẽ làm tăng cường hàm lượng muối của NDĐ.
Muối chứa trong NLR có vai trò làm tăng cao hàm lượng muối trong NDĐ chứ không
giữ vai trò quyết định. Kết quả cho thấy, lượng muối dịch chuyển từ tầng sét xuống
TCN bên dưới là rất thấp.
4.3.2. Ảnh hưởng của quá trình rửa mặn
trong tầng sét olocen tới

qp
Trong phần này, mô hình 2 chiều được xây dựng với các kịch bản khác nhau thông
qua sự thay đổi hệ số thấm nước K của tầng sét Holocen, hệ số thấm nước của tầng sét
Pleistocen muộn giữ không đổi là 10-11m/s giống với thực tế. Qua đó, có thể đánh giá về
mức độ ảnh hưởng của quá trình rửa mặn NLR trong tầng sét Holocen tới TCN qp.
* Kịch bản 1: Các trầm tích Holocen có thành phần sét pha (K=10-7m/s)

Hình 4.3. Trường hợp các trầm tích Holocen có thành phần sét pha
TDS
(g/l)

0

2

4

6

2

10

15

30

35


0
-150 -12 0 - 90 -60 - 30

Độ cao tuyệt đối (m)

30

* Kịch bản 2: Các trầm tích Holocen có thành phần sét (K=10 -11m/s)
Kết quả của 2 kịch bản trên cho thấy, trong trường hợp các trầm tích Holocen có
thành phần là sét pha hay thuần sét bão hòa nước biển nằm bên trên tầng sét Pleistocen
(K=10-11m/s), quá trình rửa mặn NLR trong tầng trầm tích Holocen diễn ra nhưng
không ảnh hưởng nhiều tới TCN qp bên dưới. Kết quả này cũng tương tự với kết quả
mô hình khái niệm được trình bày trong phần 3.3.3. Hay nói khác đi, nếu được bảo vệ
bởi tầng sét Pleistocen muộn thì thành phần độ hạt trầm tích Holocen (phản ánh cơ chế
rửa mặn NLR) có ảnh hưởng không lớn tới phân bố mặn nhạt của NDĐ trong TCN qp.

iện tại

K tầng sét Holocen : K=10-11m/s
K tầng sét Pleistocen : K=10-11m/s

Hình 4.4. Trường hợp các trầm tích Holocen có thành phần thuần sét
4.4. Vai trò bảo vệ TCN Pleistocen của tầng sét Pleistocen muộn
4.4.1. Ảnh hưởng của bề dày trầm tích biển Pleistocen muộn
Ở vùng ven biển Nam Định, đồ thị biến đổi độ dẫn điện theo độ sâu cũng có sự
khác biệt tùy thuộc vào vị trí khác nhau. Hai lỗ khoan ND1 và Q109 đều có cùng xu
thế biến đổi độ dẫn điện của tầng cho thấy nồng độ muối trong NLR trong tầng sét trên
cùng là tương đương nhau và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu. Theo Tanabe &
nnk (2006) các trầm tích này có tuổi tăng dần từ 500 năm tới 6000, bao gồm các trầm
tích thuộc hệ thống biển tiến và biển cao. Hình dạng của đường biến đổi độ dẫn điện

minh chứng rằng đã xảy ra quá trình rửa mặn của NLR từ tầng sét biển bên trên xuống
tầng trầm tích bên dưới. Sự khác biệt ở 2 vị trí này là: Tại vị trí lỗ khoan ND1, bên
dưới tầng sét biển là lớp sét mỏng tuổi Pleistocen muộn dẫn đến nước mặn từ tầng sét
bên trên dễ dàng xâm nhập xuống tầng bên dưới. Trong khi đó, tại vị trí LK Q109, lớp
sét dày tuổi Pleistocen muộn ngăn cách sự dịch chuyển muối từ tầng sét biển bên trên
xuống TCN qp bên dưới. Điều đó lý giải cho việc NDĐ trong TCN qp tại 2 vị trí khác
nhau có thành phần khác nhau (Hình 4.5).

3


Lỗ khoan: VietAS_ND01, Xuân Tr-ờng, Nam Định

Lỗ khoan: Q109a; Hải Hậu, Nam Định

0

Conductivity
150 0
(mS/m)

Fluid Conductivity
1000 0
(uScm

MôTemperature
tả khoan
Fluid
10000 0
(DegC)

Cấu trúc LK

Ngày đo: 24/4/2005
Ng-ời đo:Clausen, Hoàng Văn Hoan
Ng-ời minh giải: Hoàng Văn Hoan

Natural Gamma
0
(API)

c. sâu
(m)

Metre Logging Description

Well structure

Ngày đo: 13/12/2010;
Ng-ời đo: Hoàng Văn Hoan, Trần Thành Lê;
Ng-ời minh giải: Hoàng Văn Hoan.

Minh giải log

50

Gamma tự nhiên
0
(API)

150

Độ dẫn của tầng
0
(mS/m)

2000

Độ dẫn của n-ớc
0
(mS/m)

cát-pha
sét,
cát-pha

-10

đất lấp

-10

-20

bột-

sét màu
xám, xám
đen

-30

-20

-40

sét-pha

sét

-50

-30

-60

-40

-70

-50

sét,
sét-pha

sét màu xám
trắng , nâu
đỏ loang
lổ
lẫn vật

chất hữu
cơ

sét

-80

-60

cát hạt
mịn

-90

bộtsét màu
xám
lẫn vật
chất hữu
cơ

sét

cát hạt
trung đến

thô lẫn
sạn, cuội,
sỏi chọn
lọc tốt

cát hạt
trung đến
thô lẫn
sạn, cuội,
sỏi

-100

-70

-130

-120

1745
mg/l

cát-pha
-90

cát hạt
trung đến
thô, lẫn
sạn

-140

-100

-110

-80

sét

sét màu
xám
cát hạt mịn
đến trung
sét lẫn
cát-pha

-150

-110

619
mg/l

cát hạt mịn
màu xám
xanh

cát hạt
trung đến

thô, lẫn
sạn sỏi

-160

-120

-170

cát, sét,
bột-kết

-130

cát-kết

ND1-VietAS
Q109a
Hỡnh 4.5. Ti liu a vt lý l khoan ca 2 l khoan vựng ven bin CTSH
0

N

Hà Nội

Cử a
n
Cử a
Lạ

Cử a
V

6

ăn ú

u

ay

c

ái B
ình

Cửa

T rà

Ly

Bi
ển

Đô
ng

Cử a
Th

am
T rie

ch Tr

25km
Cử a
B

à L ạt

C hú giải
V ù n g ph ân b ố NDĐ n h ạt (TDS<1g/L)

Cử a
Đ

Cử a
Lạ
áy

V ù n g ph ân b ố NDĐ l ợ (TDS:1-3/l)
ch G

ian
g

V ù n g ph ân b ố NDĐ m ặn (TDS>3g/l)

Hỡnh 4.6 :Bn ng dy cỏc trm tớch bin Pleistocen mun phn mun
Nh vy, qua s liu trờn cú th thy, cỏc tng sột bin cú nh hng ti TCN qp
tuy nhiờn vi mc tựy thuc vo nng mui ca NLR v b dy ca tng sột bin
4

4000

Nhiệt độ
20

(


Độ cao tuyệt đối (m)

-150 -12 0 - 90 -60 - 30

0

30

Pleistocen muộn. Hay nói khác đi, bề dày của tầng sét biển Pleistocen muộn có vai trò
rất lớn trong việc bảo vệ TCN qp khỏi bị XNM từ bên trên. Trên cơ sở tài liệu khoan
địa chất, tài liệu ĐVLLK và tài liệu nghiên cứu địa chất Đệ Tứ vùng CTSH, bản đồ
đẳng dày các trầm tích biển Pleistocen muộn đã được xây dựng (Hình 4.6). Bằng việc
chồng chập 2 bản đồ phân vùng mặn nhạt NDĐ trong TCN qp và bản đồ đẳng dày các
trầm tích biển Pleistocen muộn cho thấy rằng có mối liên hệ giữa bề dày trầm tích biển
Pleistocen muộn và mức độ mặn nhạt của NDĐ trong TCN qp bên dưới.
4.4.2. Ảnh hưởng của thành phần thạch học trầm tích Pleistocen
* Kịch bản 1: Khi trầm tích Pleistocen muộn có thành phần sét pha (K=10-7m/s)

0

Tầng sét Holocene: K=10-9m/s
Tầng sét Pleistocene: K=10-7m/s

2

4

6

10

15

30

35

0
-150 -12 0 - 90 -60 - 30

Độ cao tuyệt đối (m)

30

TDS
(g/l)

6000 năm P

0

Tầng sét Holocene: K=10-9m/s
Tầng sét Pleistocene: K=10-7m/s

iệntại
30

60

90

120

150

Khoảng cách (km)
Hình 4.7. Phân bố mặn nhạt NLR và NDĐ khi trầm tích Pleistocen muộn là sét pha
* Kịch bản 2: Khi trầm tích Pleistocen và Holocen đều có thành phần sét pha (K=10-7m/s)

5

190


30
0

Độ cao tuyệt đối (m)

30 -150 -12 0 - 90 -60 - 30
0
-150 -12 0 - 90 -60 - 30

Độ cao tuyệt đối (m)

Tầng sét Holocen: K=10-7m/s
6000 năm P Tầng sét Pleistocen: K=10-7m/s

iện tại

0

30

Tầng sét Holocen: K=10-7m/s
Tầng sét Pleistocen: K=10-7m/s
60

90

120

150

Khoảng cách (km)
Hình 4.11. Cả hai tầng trầm tích có thành phần sét pha với K=10-7m/s
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hệ số thấm các tầng sét cho thấy, hệ số thấm
của tầng sét Pleistocen có ảnh hưởng lớn tới phân bố mặn nhạt cả trong các tầng sét
và TCN. Khi tầng sét Pleistocen có hệ số thấm cao nó trở thành kênh dẫn cho nước
biển XNM xuống TCN bên dưới làm cho TCN Pleistocen bị nhiễm mặn. Do vậy, mức
độ ảnh hưởng của quá trình rửa mặn NLR tới TCN qp sẽ phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
- Phụ thuộc bề dày, thành phần thạch học trầm tích (sẽ ảnh hưởng đến lượng muối

tàn dư hiện tại trong chính tầng sét Holocen) và độ mặn của tầng trầm tích biển
Holocen
- Phụ thuộc vào bề dày và thành phần thạch học trầm tích của tầng sét Pleitocen
- Phụ thuộc vào mực chênh áp lực giữa các tầng chứa nước

6

190