Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh ninh binh ( Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐẶNG THỊ VINH

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT
VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Đặng Thị Vinh

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH TẦNG MẶT
VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI ĐỊA HÓA MÔI TRƯỜNG
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH

Ngành: Khoáng vật học và địa hóa học
Mã số: 62440205

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng
2. TS Đỗ Văn Nhuận

Hà Nội - 2014


i

LỜI AM 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 kỳ công trình nào khác.
Nghiên cứu sinh

Đặng Thị Vinh


ii

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng cảm ơn và kính trọng đến P GS.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 trực tiếp hướng dẫn nghiên cứu
sinh làm luận án tiến sĩ địa chấ t.
Luận án không thể hoàn thành nếu như nghiên cứu sinh không nhận
được sự cho phép và giúp đỡ của Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Phòng sau Đại
học, khoa Địa Chất và bộ môn Khoáng Thạch. Các ý kiến góp ý của các nhà
khoa học trong và ngoài trường , nhất là GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Nguyễn Văn
Phổ, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS.TS Lê Tiến Dũng , PGS.TS Nguyễn Xuân Khiển,
PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ, PGS.TS Phạm Tích Xuân, PGS.TS Nguyễn Trọng

Tín, PGS.TS Phạm Huy Tiến, PGS.TS Lê Thanh Mẽ, PGS.TS Nguyễn Văn Bình,
TS Phạm Văn Thanh, TS Vũ Quang Lân , TS. Quách Đức Tín, TS Hoàng Văn
Long, TS Phạm Trung Hiếu, TS Vũ Lê Tú ... Trong quá trình làm luận án, nghiên
cứu sinh cũng đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ từ bạn bè, đồng
nghiệp. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn sự giúp đỡ chân thành và nhiệt tình đó.
Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng Thạch, Khoa Địa chấ t,
Trường Đại Mỏ - Địa Chất, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
các thầy cô trong bộ môn, trong khoa, trong trường đã giúp đỡ và động viên
nghiên cứu sinh trong quá trình hoàn thành luận án.
Cuối cùng, nghiên cứu sinh muốn bày tỏ lòng cảm ơn đến những người
thân trong gia đình: bố mẹ, chồng, các con và các anh chị em đã động viên, chia
sẻ và giúp đỡ cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình thực hiện nghiên
cứu của nghiên cứu sinh.


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................... ......................................... i
LỜI CẢM ƠN ......................................................................... ................................................. ii
MỤC LỤC ......................................................................... ...................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................................
DANH MỤC ẢNH ......................................................................... ......................................
DANH MỤC HÌNH ......................................................................... .....................................
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC
ĐỊA CHẤT VÙNG .............................. ............................................... ………………….....
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.1.1. Vị tr í địa lý.....................................................................................................................
1.1.2. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................................
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu địa hoá môi trường trầm tích tầng mặt ..
1.2.1. Trên thế giới ..................................................................................................................
1.2.2. Tại Việt Nam và vùng nghiên cứu .........................................................................
1.3. Đặc điểm địa chất và khoáng sản ..............................................................................
1.3.1. Địa tầng ..........................................................................................................................
1.3.2. Đặc điểm kiến tạo .......................................................................................................

vii
x
xiii
1
6
6
6
6
11
11
12
16
16
25

1.3.3. Đặc điểm khoáng sản ................................................................................................. 26
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 28
2.1. Cơ sở lý luận ................................................................................................................... 28
2.1.1. Tiếp cận hệ thống ......................................................................................................
28
2.1.2. Tiếp cận nhân quả ................................................. ...................................................

29
2.2. Khái quát lịch sử hình thành trầm tích Đệ tứ tại vùng nghiên cứu và cơ sở
xây dựng hệ phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 29
2.2.1. Khái quát lịch sử hình thành trầm tích Đệ tứ tại vùng nghiên cứu
29
2.2.2. Một số khái niệm, thuật ngữ liên quan ................................... .....................................
2.3. Các phương pháp nghiên cứu .....................................................................................
2.3.1. Lộ trình khảo sát địa chấ t ..........................................................................................
2.3.2. Nhóm các phương pháp nghiên c ứu trong phòng thí nghiệm ………………

31
43
43
45


iv

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM TƯỚNG ĐÁ CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH
TẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH ....................................................
3.1. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen muộn ..........................................

55
55

3.2. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm - giữa ....................... …........
3.2.1. Tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn .......................................................
3.2.2. Tướng sét xám xanh vũng vịnh ..............................................................................

57

57

3.3. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn .............................................
3.3.1. Tướng bột cát bãi bồi sông......... ............................................................................
3.3.2. Tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi ..............................................................................

60
60

3

3.3.3. Tướng bột cát đồng bằng châu thổ (amQ 2 ) ........................................................
3.3.4. Tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa (ambQ 23) ...................................................
3.3.5. Tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư ..............................................................
3.3.6 Tướng bùn cát bãi triều hiện đ ại (tfQ23) ................................................................
3.3.7. Tướng cát bột lạch triều (tcQ 23) ..............................................................................
3.4. Tiến hoá trầm tích Pleistocen muộn - Holocen của vùng nghiên cứu. ............

59

62
63
65
67
68
70

3.4.1. Theo thời gian ..............................................................................................................

73

73

3.4.2. Theo không gian ..........................................................................................................
3.5. Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích .............................................................................

76
79

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG CÁC KIM LOẠI NẶNG
TRONG TRẦM TÍCH TẦNG MẶT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH …..
4.1. Đặc điểm môi trường hóa lý của trầm tích tầng mặt và nước mặt trên địa

82

bàn tỉnh Ninh Bình …............................................................................................
4.1.1. Đặc điểm hóa lý của nước mặt khu vực nghiên cứu ...................................

82
82

4.1.2. Đặc điểm hóa lý của trầm tích tầng mặt khu vực nghiên cứu .....................
4.1.3. Mối quan hệ của các kim loại nặng trong môi trường nước mặt và trầm tích
4.2. Hành vi các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình ...

85

4.2.1. Nguyên tố Arsen (As).................................................................................................
4.2.2. Thủy ngân (Hg) ...........................................................................................................
4.2.3. Nguyên tố Crom (Cr) .................................................................................................
4.2.4. Nguyên tố Niken (Ni) ................................................................................................

91
94

4.2.5. Nguyên tố Cadimi (Cd) ................................................................................................
4.2.6. Nguyên tố Đồng (Cu) ................................................................................................
4.2.7. Nguyên tố Chì (Pb) ....................................................................................................

87
89

98
99
100
101
103


v

4.2.8. Nguyên tố Kẽm (Zn) ..................................................................................................
4.2.9. Nguyên tố Molipden (Mo) ......................................................................................
4.3. Đặc điểm địa hoá môi trường c ác kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt

104

trên địa bàn tỉnh Ninh Bình .................................................................................................
4.3.1. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Pleistocen ..................................................
4.3.2. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen sớm - giữa ................................

106
106

4.3.3. Trầm tích tầng mặt thuộc thành tạo Holocen muộn ..........................................
4.4. Đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt và
nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. .............................................................................

109

4.4.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt và
nước mặt khu vực trong đê ..................................................................................................
4.4.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm trầm tích tầng mặt và môi trường nước mặt
khu vực ngoài đê .....................................................................................................................

105

107

116
116
120

4.5. Một số nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm tích tầng mặt trong
vùng nghiên cứu .....................................................................................................................
4.5.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm cho trầm tích tầng mặt khu vực trong đê ...........
4.5.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm cho trầm tích tầng mặt khu vực ngoài đê (khu
vực bãi triều, cửa sông ven biển) .......................................................................................

122
122

4.6. Các đề xuất khắc phục và giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực nghiên cứu
4.6.1. Một số đề xuất xử lý ô nhiễm .............................................................................................
4.6.2. Các đề xuất chung nhằm bảo vệ môi trường khu vực ……………......................

127

KÊT LUẬN .............................................................................................................................................
KIẾN NGHỊ..............................................................................................................................
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN ............................. ......................................................................

130
131

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................
PHỤ LỤC: CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ VÀ ẢNH MINH HỌA ... ............................

133
141

124
127
128

132


vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BN: bắc nam
BTPH: Bào tử phấn hoa
BTNMT: Bộ tài nguyên và môi trường
Cmax: Giá trị lớn nhất
Cmin: Giá trị nhỏ nhất
Ctb: Giá trị trung bình
Cd: coastal dune
ĐB - TN: đông bắc - tây nam
Đ - ĐB: đông - đông bắc
ĐT: đông tây
Estuary: Cửa sông hình phễu thiếu hụt trầm tích
HNKH: Hội nghị khoa học
ICP - MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer): khối phổ plasma cảm ứng.
ISQG (Interim marine sediment quality guidenlines): Hướng dẫn tạm thời Đánh giá
chất lượng trầm tích của Canada.
KHCN: Khoa học công nghệ
KHKT: Khoa học kỹ thuật
KLN: Kim loại nặng
Kt: hệ số cation trao đổi
MKN: Mất khi nung
N - TN: nam - tây nam
NCS: Nghiên cứu sinh
NXB: Nhà xuất bản
nnk: Những người khác
QL: Quốc lộ
R0: Độ mài tròn
S0: Hệ số chọn lọc
Sk: Hệ số bất đối xứng
TB - ĐN: tây bắc - đông nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
Tc: tidal channel
Tf: tidal flat
TTLT: Thông tin lưu trữ
TNDB: Tài nguyên dự báo
VCHC: Vật chất hữu cơ


vii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Bảng phân cấp độ hạt của Crumben (1936) ................................................. 33
Bảng 2.2: Phân loại trầm tích vụn cơ học theo kích thước hạt ................................... 34
Bảng 2.3: Bảng phân cấp độ hạt theo thang (Ø) đối với trầm tích bở rời (theo
Cục 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 trường trầm tích (Jane Plant và nnk, 1996). ............................... .................
Bảng 2.5: Các nguồn phát thải chủ yếu của các kim loại nặng [59] .....................................
Bảng 2.6: Thời gian lắng trong của th ể vẩn khi làm lắng các cấp hạt có đường
kính nhỏ hơn 0,05 mm theo phương pháp A.N. Sabanhin. .........................................
Bảng 4.1: Các chỉ số hóa lý môi trường nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. ............
Bảng 4.2 . Kết quả phân tích hàm lượng các anion và một số chỉ tiêu khác của
các mẫu nước mặt thuộc khu vực nghiên cứu . ………………………...........................
Bảng 4.3: Bảng thống kê hàm lượng các kim loại nặng trong nước mặt khu vực
trong đê trên địa bàn tỉnh Ninh Bình với QCVN 10:2008 (đơn vị µg/l). ...................
Bảng 4.4: Bảng thống kê hàm lượng các kim loại nặng trong nước mặt khu vực
ngoài đê trên địa bàn tỉnh Ninh Bình với QCVN 10:2008 (đơn vị µg/l). ...................
Bảng 4.5: Kết quả đo các chỉ tiêu hóa lý môi trường cơ bản của trầm tích tầng
mặt phân bố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình . …………………….........................................

Bảng 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) ……
Bảng 4.7: Bảng thống kê hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt
khu vực ngoài đê trên địa bàn tỉnh Ninh Bình (đơn vị mg/kg). ……………………...

40
43
48
83
84
85
85
86
87
87

Bảng 4.8: Bảng tổng hợp hàm lượng trung bình của các kim loại n ặng trong trầm
tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình . …………………………….…….......................
Bảng 4.9: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt tướng bùn châu thổ - biển ven bờ bị phong hóa loang lổ với
QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị 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 lổ trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. ……………….……...............................................

107

90


viii

Bảng 4.11: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng trong
trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn với QCVN
43:2012/BTNMT. ………….……...........................................................................................
Bảng 4.12: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn t rên địa

107

bàn tỉnh Ninh Bình. …….……...............................................................................................
Bảng 4.13: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng trong
trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn với QCVN
43:2012/BTNMT. .....................................................................................................................

108

108

Bảng 4.14: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng trung bình các kim loại nặng
trong trầm tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông với QCVN
43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg-10 mẫu)………………………………………..
Bảng 4.15: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt thuộc tướng bột cát bãi bồi sông (n = 10)..........................
Bảng 4.16: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng trung bình các kim loại nặng
trong trầm tích tầng mặt của tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi với QCVN
43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg). …………………………………………………...……

Bảng 4.17: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt

109
109

110

mịn của trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi……………. ................
Bảng 4.18: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng trong

111

trầm tích tầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ với QCVN 43:2012/BTNMT .
Bảng 4.19: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ (n = 16) ……............

111
111

Bảng 4.20: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng (mg/kg) các kim loại nặng
trong trầm tích tầng mặt tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa với QCVN
43:2012/BTNMT (11mẫu) …….......................................................................................... 112
Bảng 4.21: 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 bị đầm lầy hóa.. ................. ............ 113
Bảng 4.22: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt tướng bùn cát bãi triều với QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị
mg/kg - 6 mẫu) ................. ....................................................................................................... 113
Bảng 4.23: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và t ỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt tướng bùn cát bãi triều ……………….................... ....... 113

ix

Bảng 4.24: Bảng thống kê và đối sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt tướng cát cồn cát chắn của sông tàn dư (khu vực cửa Đáy) với
QCVN 43:2012/BTNMT (đơn vị mg/kg - 50 mẫu). ......................................................

114

Bảng 4.25: Ma trận tương quan cặp nguyên tố kim loại nặng và tỷ lệ cấp hạt
mịn của trầm tích tầng mặt tướng cát cồn cát chắn của sông tàn dư (50 mẫu)…… 114
CÁC BẢNG TRONG PHỤ LỤC
Bảng phụ lục 1 : Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng một số mẫu
nước mặt thuộc khu vực trong đê. .................................................. .................................. 141
Bảng phụ lục 2 : Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng một số mẫu
nước mặt thuộc khu vực bãi triều, cửa sông ven biển ................................................. . 141


x

DANH MỤC ẢNH
Trang
Ảnh 2.1: Hố đào để nghiên cứu mẫu trầm tích tầng mặt - điểm khảo sát NB19 …….. 45
Ảnh 3.1: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)-phân tích thành phần khoáng vật ở cấp hạt
<0,063 mmm của trầm tích tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn (mẫu 63/S) .. 58
Ảnh 3.2: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) - phân tích thành phần khoáng vật ở cấp
hạt <0,063 mm của trầm tích thuộc tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa (mẫu 22/T) 66
Ảnh 3.3: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm tíc h
thuộc tướng 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 đơn khoáng zircon trong trầm tích
tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. ............................................................................... 80
Ảnh 3.5: Ảnh vệ tinh Spot khu vực Cửa sông Đáy và 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 nguồn Internet - 2013). ...................................................................................... 81
CÁC ẢNH TRONG PHỤ LỤC
Ảnh phụ lục 1: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bùn cát châu thổ - biển ven bờ bị phong hoá loang lổ (mẫu
NB 83/T - cấp hạt >0,063 mm): a) ảnh chụp dưới kính hiển vi soi nổi - độ
phóng đại 20 lần; b) ảnh chụp dưới kính hiển vi phân cực - 2 nicon vuông góc,
độ phóng đại 30 lần; c) ảnh chụp dưới 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 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)- mẫu NB 86/T.................................................................... 142
Ảnh phụ lục 2: Thành phần vụn cơ học và một s ố khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn - ảnh chụp dưới kính
hiển vi soi nổi, độ phóng đại 30 lần (mẫu NB 64/S - cấp hạt >0,063 mm) ............. 143
Ảnh phụ lục 3: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn - ảnh chụp dưới kính
hiển vi phân cực (2 nicon vông góc, độ phóng đại 30 lần - mẫu NB 64/S - cấp
hạt >0,063 mm)........................................................................................................................ 143
Ảnh phụ lục 4: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng sét xám xanh vũng vịnh (mẫu NB 103/T - cấp hạt >0,25
mm, chụp dưới kính hiển vi soi nổi độ phóng đại 15 lần ). ......................................... 144
Ảnh phụ lục 5: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành phần khoáng
vật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích trầm tích tầng mặt tướng sét xám xanh


xi

vũng vịnh (mẫu 70/T). ........................................................................................................... 144

Ảnh phụ lục 6: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông (mẫu NB 06/T - cấp hạt >0,25mm,
dưới kính hiển vi soi nổi, độ phóng đại 25 lần).............................................................. 145
Ảnh phụ lục 7: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông (mẫu NB 17/S - cấp hạt >0,25 mm,
chụp dướ i kính hiển vi phân cực - 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 25 lần)........ 145
Ảnh phụ lục 8: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành phần khoáng vật ở
cấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng bột cát bãi bồi sông (mẫu 30/T) … 146
Ảnh phụ lục 9: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm tích
tầng mặt tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi chụp dưới kính hiển vi phân cực (mẫu
NB 57/S - cấp 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
vật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi
(mẫu NB 57/S)......................................................................................................................... 147
Ảnh phụ lục 11: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ (mẫu NB 31/T - cấp hạt >0, 25
mm, dưới kính hiển vi soi nổi, độ phóng đại 25 lần)………………......................
Ảnh phụ lục 12: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm

147

tích tầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu thổ dưới kính hiển vi phân cực (mẫu
NB 60/T - cấp hạt >0,5 mm, chụp dưới 2 nicon vuông góc, độ phóng đại 20 lần) ... 148
Ảnh phụ lục 13: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành phần khoáng
vật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt tướng bột cát đồng bằng châu
thổ (mẫu NB12/T) . ……………........................................................................................ 148
Ảnh phụ lục 14: Thành phần vụn cơ học và một số kh oáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa (mẫu NB 22/T - cấp hạt
>0,063 mm, dưới kính hiển vi soi nổi , độ phóng đại 15 lần). ................................... 149
Ảnh phụ lục 15: Thành

phầnđávụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
-Mảnh
cát cồn cát cửa sông tàn dư (mẫu NB 95/T - cấp hạt
tích tầng mặt tướngquarzit
>0,5mm, dưới kính hiển vi soi nổi , độ phóng đại 20 lần ). .......................................... 149
- m¶nh
Ảnh phụ lục 16: Thành phần vụn cơ học và
®¸một
bét số khoáng vật tại sinh của trầm
tàn dư chụp dưới kính hiển vi phân
tích tầng mặt tướng cát cồn cát cửa sôngkÕt
cực (mẫu NB59/T - cấp hạt >0,25 mm, chụp dưới 2 nicon vuông góc, độ phóng
đại 15 lần)................................................................................................................................. 150


xii

Ảnh phụ lục 17: Thành phần vụn cơ học và một số khoáng vật tại sinh của trầm
tích tầng mặt tướng bùn cát bãi triều hiện đại (mẫu NB19 /T - cấp hạt
>0,25mm, dưới kính hiển vi soi nổi , độ phóng đại 15 lần) ........................................ 150
Ảnh phụ lục 18: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phân tích thành phần khoáng
vật ở cấp hạt <0,063mm của trầm tích tầng mặt thuộc tướng bùn cát bã i triều
hiện đại (mẫu NB 20/T). ....................................................................................................... 151
Ảnh phụ lục 19: Ảnh Landsat khu vực nghiên cứu (theo nguồn Internet - 2001)…. 151


xiii

DANH MỤC HÌNH
Trang

Hình 1.1: Vị trí tỉnh Ninh Bình trên bản đồ hành chính Miền Bắc
Việt Nam (nguồn từ internet). ................................................................................................
Hình 2.1: Biểu đồ phân loại trầm tích của Cục địa chất Hoàng Gia Anh. ……..........
Hình 3.1: Các biểu đồ Doeglas ..............................................................................................
Hình 3.2: Biểu đồ đường cong tích lũy độ hạt (điển hình) củ a trầm tích tướng bùn
cát châu thổ - biển ven bờ bị phong hoá loang lổ. ................................................. ...........
Hình 3.3: Biểu đồ phân loại trầm tích tầng mặt của tướng bùn cát châu thổ - biển ven bờ
bị phong hoá loang lổ ............................................................................................. ...................
Hình 3.4: Biểu đồ đường cong tích lũy độ hạt (điển hình) của trầm tích tướng bùn

6
36
55
56
56

đầm lầy ven biển chứa than bùn .... ............... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... …................ .
Hình 3.5: Biểu đồ phân loại trầm tướng bùn đầm lầy ven biển chứa than bùn ........
Hình 3.6: Biểu đồ phân loại trầm tướng sét xám xanh vũng vịnh ……........................
Hình 3.7: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) c ủa trầm tích tướng bột

58
58

cát bãi bồi sông (aQ23) trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. ...................................... ......... ........
Hình 3.8: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng bột cát bãi bối sông (aQ23) trên địa bàn
tỉnh Ninh Bình. ................................................................................................................. ..........

61

Hình 3.9: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) của tướng bùn đầm lầy
trên bãi bồi (abQ 23). ...................................................................................................................
Hình 3.10: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi (abQ 23)……
Hình 3.11: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt ( điển hình) của trầm tích tướng
bột cát đồng bằng châu thổ (amQ23). ……….................... ................... .............. ...... ………
Hình 3.12: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng bột cát đồng bằng châu thổ (amQ23)….
Hình 3.13: Biểu đồ đường co ng tích luỹ độ hạt (điển hình) của tướng bùn châu

59

61
62
62
64
64

thổ bị đầm lầy hóa (ambQ 23). ....................................... ...... ...................................................
Hình 3.14: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng bùn đồng bằng châu thổ bị đầm lầy

65

hóa (ambQ23). ............................................................................................................................
Hình 3.15: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) của tướng cát cồn cát

65

chắn cửa sông tàn dư (cdQ 23). .................................................................................................
Hình 3.16: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư (cdQ 23)
Hình 3.17: Biểu đồ đường cong tích luỹ độ hạt (điển hình) c ủa tướng bùn cát bãi
triều hiện đại (tfQ 23)………….………………………………………............…….

67
67
69


xiv

Hình 3.18: Biểu đồ phân loại trầm tích tướng bùn cát bãi triều hiện đại (tfQ 23). …….….
Hình 3.19: Biểu đồ thể hiện sự dao động hàm lượng cát, bột và sét của trầm tích
tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình theo hướng tây bắc - đông nam (theo mặt

69

cắt từ Gia Hưng - Gia Viễn đến Xuân Thiện - Kim Sơn). ..................... .........................
Hình 3.20: Biểu đồ thể hiện sự dao động hàm lượng cát, bột và sét của tr ầm tích
tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình theo hướng đông bắc - tây nam (mặt cắt từ

72

Khánh Thiện - Yên Khánh đến Yên Đồng - Yên Mô). .................... ...............................
Hình 3.21: Phân loại delta theo Galloway, 1975 ………...................................................
Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện hàm lượng trung bình của các kim loại nặng trong

72
77

nước mặt và trầm tích tầng mặt khu vực trong đê. ……....................................................
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện hàm lượng trung bình của các kim loại nặng trong

88

nước mặt và trầm tích tầng mặt khu vực ngoài đê. ……...................................................
Hình 4.3: Biểu đồ biểu thị hàm lượng trung bình của các kim loại nặng trong trầm tích
tầng mặt theo sự phân bố của các tướng từ đất liền ra biển trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.

89
90

Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện mối tương 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: Biểu đồ biểu thị hàm lượng trung bình của As và các nhóm khoáng vật có
khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt trên điạ bàn tỉnh Ninh Bình.

93

Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ về hàm lượng trung bình của As và
các nhóm khoáng vật có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng
mặt 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 (sử dụng biểu đồ pH - Eh đối với As theo Bale et al., 2002). ............................
Hình 4.8: Dạng tồn tại các hợp chất của As trong trầm tích tầng mặt trên địa bàn

94

Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho As - O2 - S - H2O với giả thiết ∑As =
10-6 mol/kg và ∑S = 10-3 mol/kg của Brookins, 1988). .................……....... ...................

94

Hình 4.9. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Hg trong các mẫu bùn đáy của sông Đáy (thứ
tự các mẫu phân tích từ trái sang phải cũng là hướng của dòng chảy của sông). ..........

96

Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ về hàm lượng trung bình của Hg, Cd,
Cr, Ni và các nhóm khoáng vật có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........
Hình 4.11: Dạng tồn tại các hợp chất của Hg trong nước mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Hg (theo Bale et al., 2002)…........... ............

96
97


xv

Hình 4.12: Dạng tồn tại các hợp chất của Hg trong trầm tích tầng mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh cho hệ Hg - O2 - Cl - S - H2O (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: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ về hàm lượng trung bình của Cu, Pb, Zn

và các nhóm khoáng vật có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong trầm tích tầng
mặt 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
mặt thuộc khu vực trong đê so với QCVN 08: 2008/BTNMT a) Theo tiêu chuẩn
A1; b) Theo tiêu chuẩn A 2; c) Theo tiêu chuẩn B 1. .......... .......... .......... .......... ...............

116

Hình 4.15: Biểu đồ so sánh các kim loại nặng trong các mẫu trầm tích tầng mặt khu

vực trong đê theo QCVN 43:2012/BTNMT/trầm tích nước ngọt .......... .......... .......... .....

117

Hình 4.16: Biểu đồ so sánh hàm lượng một số kim loại nặng trong các mẫu nước
mặt thuộc khu vực bãi triều, cửa sông ven biển so với QCVN 10: 2008/BTNMT
(theo tiêu chuẩn nước biển ven bờ - vùng nuôi trồng thuỷ sản và bảo tồn thuỷ sinh). ..

120

Hình 4.17: Biểu đồ so sánh các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt của tướng

bùn cát bãi triều: a - Theo tiêu chuẩn tương ứng của Canada - Trầm tích ven biển
(ISQGs - Interim marine); b - Theo Quy chuẩn Việt Nam về đánh giá chất lượng trầm
tích nước lợ, nước mặn (QCVN 43:2012/BTNMT). .......... .......... .......... .......... .................

121

Hình 4.18: Biểu đồ so sánh các kim loại nặng trong các mẫu trầm tích tầng mặt của
tướng cát bột cửa sông: a) Theo tiêu chuẩn tương ứng của Canada - Trầm tích ven
biển (ISQGs - Interim marine); b) Theo Quy chuẩn Việt Nam về đánh giá chất lượng
trầm tích nước lợ, nước mặn (QCVN 43:2012/BTNMT). .......... .......... .......... .......... ........
CÁC HÌNH TRONG PHỤ LỤC
Hình phụ lục 1: Dạng tồn tại các hợp chất của Cr trong nước mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Cr (theo Bale et al., 2002). . ......................
Hình phụ lục 2: Dạng tồn tại các hợp chất của Ni trong nước mặt trên địa bàn Ninh
Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Ni (theo Bale et al., 2002 . .......................
Hình phụ lục 3: Dạng tồn tại các hợp chất của Cd trong nước mặt trên địa bàn Ninh Bình
(Sử dụng biểu đồ pH - Eh đối với Cd (theo Bale et al., 2002). . .......................................
Hình phụ lục 4: Dạng tồn tại các hợp chất của Cu trong nước mặt trên địa bàn
Ninh Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Cu (theo Bale et al., 2002). . .............
Hình phụ lục 5: Dạng tồn tại các hợp chất của Pb trong nước mặt trên địa bàn
Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh đối với Pb (theo Bale et al., 2002). . ..............

122

152
152
152
152
153


xvi

Hình phụ lục 6: Dạng tồn tại các hợp chất của Zn trong nước mặt trên địa bàn
Ninh Bình (Sử dụng Biểu đồ pH - Eh đối với Zn (theo Bale et al., 2002) . .............

Hình phụ lục 7: Dạng tồn tại các hợp chất của Cr trong trầ m tích tầng mặt trên địa

153

bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho Cr - O2 - H2O (giả thiết rằng nồng
độ của ∑Cr = 10-6 mol/kg, ∑Cl = 10-3 mol/kg tại 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 (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho hệ Ni - O2 - CO2 - S - H2O với giả
thiết rằng ∑Ni = 10-6 mol/kg, ∑S = 10-5 mol/kg, theo Barnes và Langmuir 1978). . ....
Hình phụ lục 9: Dạng tồn tại các hợp chất của Cd trong trầm tích tầng mặt trên

154

địa bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho hệ Cd - O2 - CO2 - S - H2O với
giả thiết rằng ∑Cd = 10-7 mol/kg, ∑S = 10-5 mol/kg và tổng carbonat = 10 -2 và 10-3
mol/kg, theo Barnes và Langmuir 1978). ......................................... . .....................
Hình phụ lục 1 0: Dạng tồn tại các hợp chất của Cu trong trầm tích tầng mặt trên

154

địa bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho hệ Cu - O2 - S- H2O, giả thiết
rằng ∑Cu = 10-6 mol/kg, ∑S = 10-2 mol/kg, theo Drever 1997). ..............................
Hình phụ lục 1 1: Dạng tồn tại các hợp chất của Pb trong trầm tích tầng mặt trên

155

địa bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ Biểu đồ pH - Eh cho hệ Pb - O2 - CO2 - SH2O (giả 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). ......................................... …………
Hình phụ lục 12: Dạng tồn tại các hợp chất của Zn trong trầm tích tầng mặt trên địa

155

bàn Ninh Bình (Sử dụng biểu đồ pH - Eh cho hệ Zn - O2 - CO2 - S- H2O, giả thiết ∑Zn
= 10-6 và 10-4 mol/kg, ∑C = 10-3 mol/kg, ∑S = 10-3 mol/kg, theo Brookins, 1988)……..
Hình phụ lục 13: Biểu đ ồ thể hiện mối tương quan hàm lượng giữa một số nguyên
tố trong trầm tích tầng mặt của tướng bùn đầm lầy trên bãi bồi……… ...................
Hình phụ lục 14: Các biểu đồ thể hiện mối tương quan về hàm lượng giữa các

156

cặp nguyên tố trong trầm tích tướn g bùn châu thổ bị đầm lầy hóa. .........................
Hình phụ lục 15: Các biểu đồ thể hiện mối tương quan về hàm lượng giữa các cặp

157

nguyên tố trong trầm tích tầng mặt của tướng cát cồn cát chắn cửa sông tàn dư….

157

156


1

MỞ ĐẦU
Việc n ghiên cứu môi trường nói chung và địa hóa môi trường nói riêng là một

khoa học đã phát triển khoảng vài chục năm qua trên thế giới. Nhất là ở các nước
phát triển thì Địa hóa môi trường lại càng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng.
Cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về ô nhiễm môi trường nước và
trầ m tích các của 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 đã nghiên cứu toàn diện nguồn
gốc các chất gây ô nhiễm, quy luật phân bố các kim loại nặng trong đất, nước và
bùn đáy, ảnh hưởng của các tác nhân gây ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm ki m loại
nặng đối với môi trường. Các kết quả nghiên cứu đã phục vụ đắc lực cho việc hoạch
định các dự án, các chiến lược bảo vệ môi trường, góp phần vào việc lập và thực
hiện thành công các dự án giảm thiểu ô nhiễm tại các khu công nghiệp . Bên cạnh đó
việc nghiên cứu địa hoá môi trường bùn đáy và nước mặt cũng đã được thực hiện tại
một số nước như: Mexico (công trình nghiên cứu trầm tích tầng mặt và nước mặt
của vịnh sau sự kiện cá trong vịnh chết hàng loạt vào năm 2004); Mỹ (công trình
nghiên cứu địa hoá môi trường bùn đáy của vịnh Texas và vịnh Neward, bang New
Jersey của Bonnevie N.L) [82]; Trung Quốc (ng hiên cứu trầm tích ở vịnh Lingding )
[87]; Italy (nghiên cứu kim loại nặng trong trầm tích vịnh Taranto) [81]...
Tại Việt Nam, địa hóa môi trường là một ngành khoa học mới bắt đầu được phát
triển trong những năm gần đây. Nhưng những 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
Đức Thạnh [48], Mai Trọng Nhuận [41], Nguyễn Khắc Giảng [16]... Đối với đồng
bằng châu thổ sông Hồng nói chung và trên địa bàn tỉnh Ninh Bình nói riêng cũng
đã có nhiều công trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực địa chất của các tác giả Trần Nghi
[95], Vũ Nhật Thắng [49], Doãn Đình Lâm [24], Vũ Quang Lân [26], Lê Tiến Dũng
[11][12]…Tại cửa Đáy cũng đã có các công t rình khoa học của Nguyễn Ngọc
Trường [55], Chu Văn Ngợi [35], Nguyễn Văn Bình [16]... Nhưng cho đến nay
chưa có một công trình nào nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết và có hệ thống về thành
phần vật chất và đặc điểm địa hóa môi trường trầm tích tầng mặt (nhất là đối với
các kim loại nặng) trên toàn tỉnh Ninh Bình. Nhằm giải quyết vấn đề này NCS đã
lựa chọn và thực hiện luận án tiến sĩ “Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên

quan với địa hoá môi trường trên địa bàn tỉnh Ninh Binh”. Kết quả nghiên cứu sẽ
sáng tỏ đặc điểm về thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật cũng như thành phần


2

hoá học, đặc biệt là hàm lượng các kim loại nặng của trầm tích tầng mặt. Các kết
quả nghiên cứu về hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt và nước
mặt của luận án cũng rất có ý nghĩa thực tiễn cho việc quy hoạch, sử dụng và bảo vệ
các nguồn tài nguyên thiên nhiên tại khu vực này.
Tính cấp thiết của đề tài
Chất lượng môi trường nói chung, môi trường nước và trầm tích nói riêng có ảnh
hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và sinh vật. Chất lượng nước ảnh hưởng trực
tiếp đến sự tồn tại, phát triển hay diệt vong của thế giới sinh vật, trong đó có con người.
Bên cạnh nguồn nước thì các thành tạo trầm tích tầng mặt cũng không kém phần quan
trọng đối với đời sống của nhiều loài sinh vật và kể cả con người. Trầm tích tầng mặt
không những là nơi cư trú, sinh trưởng, phát triển của các loài sinh vật như các loài
nhuyễn thể, các loài côn trùng, các loài thực vật… mà chúng còn là nơi lưu giữ các chất
như các nguyên tố vi lư ợng, các kim loại nặng, các chất hữu cơ… Phần lớn các loài động
thực vật lại là thức ăn cho người và gia súc. Vì thế, có thể nói nước mặt và trầm tích tầng
mặt là các đối tượng có liên quan chặt chẽ với sự sinh tồn của muôn sinh. Đối với trầm
tích thì sự hấp phụ, lưu giữ các chất gây ô nhiễm lại phụ thuộc đáng kể vào thành phần
vật chất (như độ hạt, thành phần khoáng vật...) và môi trường hóa lý của chúng. Do đó
việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất, môi trường thành tạo của
trầm tích tầng mặt là rất cần thiết. Mặt khác, trong những năm gần đây, chất lượng môi
trường bị ảnh hưởng bởi các nguồn gây ô nhiễm như chất thải từ các khu công nghiệp,
các nhà máy, xí nghiệp, 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 thuỷ ngân bốc lên lan toả nhiều cây số là nhiễm độc 900 người hoặc sự kiện ngộ
độc thủy ngân ở vịnh Manimata (Nhật Bản) từ một nhà máy hóa chất của tổng công

ty Chisso thải ra làm hàng ngàn người bị tàn phế; ô nhiễm cadimi trong lúa gạo ở
Thái Lan (2003) bắt nguồn từ khai thác Pb-Zn đã ảnh hưởng đến hàng chục ngàn
dân cư và dẫn đến phải tiêu hủy hơn 10 ngàn tấn gạo . Gần đây hàng chục triệu
người Trung Quốc bị ảnh hưởng do gạo nhiễm độc kim loại nặng tại tỉnh Hồ Nam
và nhiều 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 tỉnh Ninh Bình cũng có thể đứng trước những nguy cơ tương tự. Nhất là hiện nay các
hoạt động phát triển kinh tế của tỉnh Nin h Bình và các tỉnh lân cận đang trên đà phát triển
mạnh mẽ, mà mặt trái của nó là một loạt các yếu tố gây hủy hoại môi trường sống.


3

Xuất phát từ ý nghĩa và tầm quan trọng của việc nghiên cứu môi trường, đề tài
luận án “Các thành tạo trầm tích tầng mặt và mối liên quan với địa hoá môi trường trên
địa bàn tỉnh Ninh Bình” đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo phê duyệt. Kết quả nghiên
cứu của luận án sẽ góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa hóa môi trườ ng trầm tích tầng
mặt cũng như môi trường nước mặt, các nguyên nhân gây ô nhiễm, các đề xuất
nhằm hạn chế và khắc phục ô nhiễm.
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các thành tạo trầm tích tầng mặt lộ ra
trên mặt có t uổi từ Pleistocen muộn đến nay phân bố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu trên toàn tỉnh Ninh Bình.
Mục tiêu của luận án
- Làm sáng tỏ thành phần vật chất (đặc điểm độ hạt, thành phần khoáng vật,
thành phần hoá học) , quy luật phân bố độ hạt của trầm tích tầng mặt trên địa bàn
tỉnh Ninh Bình.
- Làm sáng tỏ đặc điểm địa hoá môi trường của các kim loại nặng trong trầm
tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình, kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học

cho việc định hướng, quy hoạch, sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên.
Nhiệm vụ của luận án
1- Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội…tác động đến địa hoá
môi trường trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
2- Nghiên cứu sự phân bố các tướng trầm tích tầng mặt và đặc điểm thành
phần vật chất: nghiên cứu đặc điểm độ hạt, đặc điểm thành phần khoáng vật, đặc
điểm thành phần hoá học (hoá đa lượng và hoá vi lượng) của trầm tích tầng mặt
phân bố trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
3- Nghiên cứu môi trường hoá lý của trầm tích tầng mặt và nước mặt trên địa
bàn tỉnh Ninh Bình.
4- Nghiên cứu đặc điểm địa hoá các kim loại nặng trong trầm tích tầng mặt
và nước 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 sở tài liệu xây dựng luận án
Luận án được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu trực tiếp của NCS trong
khoảng thời gian từ năm 2009 - 2012 (khi thực hiện đề tài cấp bộ, mã số B2010 -0299 mà NCS làm chủ nhiệm). Trong quá trình khảo sát thực địa tại 145 điểm, NCS


4

đã thu thập được 161 mẫu trầm tích tầng mặt trong đó có 53 mẫu bùn đáy và 108
mẫu trầm tích bở rời), lấy nước tại 52 điểm khảo sát. Thêm vào đó, NCS có sử dụng
kết quả phân tích về kim loại nặng và độ hạt của 50 mẫu trầm tích, kết quả phân tích
kim loại nặng của 20 mẫu nước mặt từ đề tài khoa học công nghệ cấp tỉnh “Điều tra
đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất tự nhiên, môi trường khu vực Cồn Nổi và vùng
đất 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 đã tham khảo các báo cáo tổng kết đề tài và các bài báo công bố kết quả nghiên
cứu về vấn đề địa chất của tỉnh Ninh Bình theo các tài liệu [6, 7, 11, 12, 46, 52, 54,
55, 56, 57, 58, 60, 61]. Trong quá trình viết luận án, NCS còn tham khảo các tài liệu

trong và ngoài nước liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu và vùng nghiên cứu…
Những luận điểm bảo vệ
1. Các trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình bao gồm các thành tạo
lộ ra trên mặt có tuổi từ Plei stocen muộn đến nay. Trong đó các trầm tích Pleistocen
muộn thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (Q 13avp) bao gồm tướng bùn châu thổ - biển ven bờ
bị phong hoá loang lổ; Các trầm tích Holocen sớm - giữa thuộc hệ tầng Hải Hưng
(Q21-2hh) bao gồm tướng bùn đầm lầy ven biể n chứa than bùn và tướng sét xám
xanh vũng vịnh; các trầm tích Holocen muộn thuộc hệ tầng Thái Bình (Q 23tb) bao
gồm các tướng tiêu biểu: tướng bột cát bãi bồi sông, tướng bột cát đồng bằng châu
thổ, tướng bùn châu thổ bị đầm lầy hóa , tướng cát cồn chắn cửa sông tàn dư và
tướng bùn cát bãi triều hiện đại, phân bố đan xen có quy luật .
2. Hàm lượng trung bình của các kim loại nặng điển hình như Hg, Cr, Ni, Cd
có xu thế giảm dần theo hướng từ đất liền ra biển (trừ trong tướng cát cồn cát chắn
cửa sông ), phụ thuộ c chủ yếu vào đặc điểm trầm tích. Trong đó các tướng trầm tích
bùn châu thổ - biển ven bờ bị phong hoá loang lổ , tướng bùn đầm lầy ven biển chứa
than bùn, tướng bột cát bãi bồi sông, tướng bột cát đồng bằng châu thổ đã có biểu
hiện ô nhiễm cục bộ Hg và As với mức độ nhẹ, còn ở tướng trầm tích bùn cát bãi
triều hiện đại có hàm lượng As tăng cao rất đột ngột .
Những điểm mới của luận án
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định chi tiết, có hệ thống về thành phần vật
chất và chỉ số địa hoá môi trường tro ng trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
- Xác định được các kiểu trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình dựa
trên cơ sở bảng phân loại trầm tích của Cục địa chất Hoàng Gia Anh (sử dụng phần
mềm IGPETWIN).


5

- Kết quả nghiên cứu của luận án đã chỉ ra được quy luật phân bố độ hạt của
trầm tích tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình, góp phần làm cơ sở khoa học để luận

giải nguồn vật liệu trầm tích và điều kiện lắng đọng trầm tích cho vùng nghiên cứu.
- Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường trầm tích tầng mặt
và môi trường nước mặt của khu vực nghiên cứu, để từ đó làm cơ sở khoa học cho
định hướng quy hoạch, phát triển bền vững và sử dụng tài nguyên thiên nhiên một
cách hợp lý.
Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã l àm sáng tỏ đặc điểm đặc điểm tướng đá
của trầm tích tầng mặt và địa hoá môi trường các kim loại nặng trong trầm tích tầng
mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã làm sáng tỏ sự phụ thuộc về hàm lượng
của một số kim kim loại nặn g như As, Cd, Hg ... vào tỷ lệ cấp hạt mịn và tổng hàm
lượng của các nhóm khoáng vật có khả năng hấp phụ kim loại nặng của các tướng
trầm tích tầng mặt cho vùng nghiên cứu.
- Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung thêm cơ sở dữ liệu khoa
học về th ành phần vật chất và địa hoá môi trường của trầm tích tầng mặt ở Việt
Nam và làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo.
Ý nghĩa thực tiễn
- Các kết quả nghiên cứu của luận án không những làm cơ sở khoa học cho
chính quyền địa phương có biện pháp kiểm soát, quy hoạch, 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
bồi tụ vùng cửa sông ven biển của tỉnh.
- Kết quả nghiên cứu của luận án còn làm tài liệu trong giảng dạy chuyên môn
và hướng dẫn nghiên cứu khoa học cho sinh viên ở các trường đại học.
Bố cục của luận án
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu và cấu trúc địa chất vùng
Chương 2: Cơ sở lý luận và các phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Đặc điểm tướng đá các thành tạo trầm tích tầng mặt trên địa bàn
tỉnh Ninh Bình
Chương 4: Đặc điểm địa hoá môi trường các kim loại nặng trong trầm tích

tầng mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
Kết luận và Kiến nghị


6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC
ĐỊA CHẤT VÙNG
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Ninh Bình có vị trí nằm ở phía nam của miền Bắc, có trung tâm là thành phố
Ninh Bình cách thủ đô Hà Nội khoảng 93 km về phía nam, với p hía Bắc giáp với
Hoà Bình và Hà Nam, phía Đông được ngăn cách với Nam Định bởi con sông Đáy,
phía Tây tiếp giáp với Thanh Hoá, phía Đông Nam tiếp giáp với Vịnh Bắc Bộ (Hình
1.1). Toạ độ địa lý: Kinh độ: 105 032’9,5’’ đến 106 010’23’’ kinh độ Đông.
Vĩ độ: 19051’29’’ đến 20 027’39’’ vĩ độ Bắc. Diện tích: 1.390,3 km2.

Hình 1.1: Vị trí tỉnh Ninh Bình trên bản đồ hành chính Miền Bắc
Việt Nam (nguồn từ internet).
1.1.2. Điều kiện tự nhiên
1.1.2.1. Đặc điểm địa hình , địa mạo
Ninh Bình mặc dù nằm ở đồng bằng Bắc Bộ nhưng có địa hình khá phức tạp.
Địa hình của tỉnh có cả núi, đồi, đồng bằng và bờ biển.


7

a) Địa hình núi và đồi khá phổ biến, chiếm khoảng 2/3 diện tích của toàn tỉnh,
phân bố chủ yếu ở phía Tây và phía Bắc của vùng nghiên cứu. Chúng gồm hai kiểu
đó là: Kiểu địa hình karst và địa hình đồi núi bóc mòn - xâm thực và rửa trôi bề mặt.

b) Địa hình đồng bằng
Xét về mặt nguồn gốc và hình thái, đồng bằng trong vùng nghiên cứu cũng
rất đa dạng. Căn cứ vào nguồn gốc các trầm tích tạo nên đồn g bằng có thể chia đồng
bằng ở đây thành các kiể u sau:
Đồng bằng tích tụ sông biển hỗn hợp tuổi Pleistocen muộn (amQ13) phân bố
ở phía Tây, phía Nam huyện Nho Quan và rải rác ở một số nới khác.
Đồng bằng alluvi tuổi Holocen sớm - giữa (aQ 21-2hh) có diện tích không lớn,
khá bằng phẳng, phân bố thành các dải hẹp ở ven sông Bôi (thuộc huyện Nho Quan
và Gia Viễn), độ cao từ 3-5 mét, phần lớn diện tích bị ngập nước vào mùa mưa.
Đồng bằng tích tụ biển tuổi Holocen sớm - giữa (mQ 21-2hh) phân bố chủ yếu
ở phần lãnh thổ của huyện Gia Viễn, Trường Yên - Hoa Lư một phần của huyện
Nho Quan và Tam Điệp.
Đồng bằng tích tụ tuổi Holocen muộn - hiện đại phân bố chủ yếu ở phía nam
và đông nam tỉnh Ninh Bình, đó là ở các huyện Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn. Xét
về mặt hình thái, đồng bằng này còn mang các dấu vết của đường bờ cổ. Đó là sự
tồn tại của các gờ cát chạy theo hướng gần song song với nhau và kéo dài theo
hướng 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
đường bờ biển ở đây không ổn định do có sự biến động cao của luồng lạch vùng
cửa sông. So với nhiều vùng khác, bãi biển của Ninh Bình có chiều rộng lớn nhất
miền Bắc nước ta. Tại lúc triều kiệt, chiều rộng của bãi đạt tới 6 -7 km. Nhìn chung
bãi biển ở đây khá bằng phẳng và hầu như nằm ngang [ 55].
1.1.2.2. Đặc điểm thuỷ văn, hải văn
Đặc điểm mạng lưới sông suối trong vùng khá dày, bao gồm các sông lớn
nhỏ, 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, chứa gần 30.000.000 m3 nước [75]. Các con sông, các hồ chính như: sông Đáy,
sông Hoàng Long, sông Tống Càn, sông Bôi, sông Lạng, sông Vạc.Các sông nhỏ
như: sông Vân, sông Luồn, sông Chan h, Sông Bến, Sông Hệ, sông Cầu Mới, sông

Con, sông Đền Vôi, sông Bút…