Đặc điểm địa chất Đệ tứ và tài nguyên nước dưới đất khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam

Hình 3.1. Bình đồ cấu trúc trước Đệ tứ và hệ thống đứt gãy KTĐT-KTHĐ 67

Hình 3.2. Sơ đồ thể hiện độ sâu đáy bồn tích tụ trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam 68

Hình 3.3. Sơ đồ thể hiện mối quan hệ khống chế của các hệ thống đứt gãy với các đới sụt lún, vòm nâng – hạ kiến tạo hiện đại ở vùng đồng bằng tỉnh Quảng Nam 69

Hình 3.4. Mặt cắt địa chất A – B (Hình 3.3) cắt qua các vòm nâng - hạ tại huyện Đại Lộc và Điện Bàn 70

Hình 3.5. Mặt cắt địa chất G – H trên (Hình 3.3) cho thấy quan hệ giữa các đứt gãy và trầm tích Đệ tứ tại khu vục Duy Xuyên và Hội An (Cửa Đại). 71

Hình 3.6. Mặt cắt địa chất theo đường C – D (Hình 3.3) đi qua các vùng sụt lún mạnh trên khu vực đới bờ của đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam 71

Hình 3.7. Sơ đồ bề dày trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng Quảng Nam 72

Hình 3.8. Sơ đồ phân vùng địa hình theo độ cao tại đồng bằng tỉnh Quảng Nam ... 78 Hình 3.9. Bản đồ địa mạo vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam, từ Điện Bàn đến Thăng Bình (mảnh 1) 81

Hình 3.10. Bản đồ địa mạo vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam, từ Thăng Bình đến Núi Thành (mảnh 2) 82

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 193 trang tài liệu này.

Hình 3.11. Biến động lòng dẫn hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn từ 1973 - 2013 .. 87 Hình 3.12. Tác động của các đứt gãy và vòm hạ 03 góp phần làm tăng cường độ xói lở gây cắt dòng tại đoạn sông Quảng Huế 88

Hình 3.13. Xu hướng nắn thẳng dòng chảy sông Thu Bồn 89

Hình 3.14. Vòm nâng 02 gây nghẽn dòng sông Bầu Xấu 90

Hình 3.15. Biến động bờ biển Cửa Đại từ 1965-2013 91

Hình 3.16. Sơ đồ tính toán tốc độ sụt lún của đứt gãy F2-01 và F2-04 tại vị trí có biên độ sụt lún lớn nhất. 93

Hình 3.17. Biểu đồ đường dao động mực nước biển trong Đệ tứ đối sánh với thang Địa tầng Quốc tế 2015 96

Hình 3.18. Biều đồ đường dao động mực nước biển trong Holocen. 97

Hình 3.19. Biều đồ hiệu chỉnh đường mực nước biển tại ĐBVB Quảng Nam 99

Hình 4.1. Bản đồ ĐCTV vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam (mảnh 1) 109

Hình 4.2. Bản đồ ĐCTV vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam (mảnh 2) 110

Hình 4.3. Mặt cắt địa chất thủy văn vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam (mặt cắt ĐCTV 1-1’; 2-2’). 112

Hình 4.4. Mức độ chứa nước của các thành tạo trầm tích Đệ tứ tại vùng đồng bằng Quảng Nam 113

Hình 4.5. Sơ đồ phân bố các vùng giàu nước trong tầng chứa nước Holocen liên quan đến hệ thống đứt gãy kiến tạo hiện đại. 115

Hình 4.6. Sơ đồ phân bố các vùng giàu nước trong tầng chứa nước Pleistocen liên quan đến của hệ thống đứt gãy kiến tạo hiện đại. 116

Hình 4.7. Bản đồ đẳng cao mực NDĐ của TCN Holocen tại Quảng Nam 118

Hình 4.8. Bản đồ đẳng cao mực NDĐ của TCN Pleistocen tại Quảng Nam 119

Hình 4.9. Biểu đồ xử lý thống kê giá trị hệ số thấm của trầm tích Đệ tứ tuổi 120

Hình 4.10. Biểu đồ xử lý thống kê giá trị hệ số thấm của trầm tích Pleistocen. 121

Hình 4.11. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm của tầng chứa nước Holocen. 121

Hình 4.12. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm của tầng chứa nước Pleistocen. 123

Hình 4.13. Đồ thị thể hiện sự biến thiên theo chu kỳ của hàm lượng 125

Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn hàm lượng ion K+ (mg/l) trong các mẫu nước dưới đất của trầm tích Đệ tứ, cho thấy xu thế biến đổi có tính chu kỳ 125

Hình 4.15. Đồ thị biểu diễn hàm lượng ion Ca2+ (mg/l) trong các mẫu nước dưới đất của trầm tích Đệ tứ, cho thấy xu thế biến đổi có tính chu kỳ 126

Hình 4.16. Đồ thị biểu diễn hàm lượng ion Mg2+ (mg/l) trong các mẫu nước dưới đất của trầm tích Đệ tứ, cho thấy xu thế biến đổi có tính chu kỳ 126

Hình 4.17. Đồ thị biểu diễn hàm lượng ion Cl- (mg/l) trong các mẫu nước dưới đất của trầm tích Đệ tứ, cho thấy xu thế biến đổi có tính chu kỳ 127

Hình 4.18. Đồ thị Piper thể hiện các thành phần hóa học chủ yếu của mẫu nước trong trầm tích biển, hệ tầng Nam Ô (mQ21no) 128

Hình 4.19. Đồ thị Gibbs thể hiện các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước dưới đất trong trầm tích biển, hệ tầng Nam Ô (mQ21no) 129

Hình 4.20. Đồ thị Mercado đánh giá quá trình rửa nhạt và xâm nhập mặn của nước dưới đất trong trầm tích biển, hệ tầng Nam Ô (mQ21no) 130

Hình 4.21. Đồ thị Piper thể hiện các thành phần hóa học chủ yếu của mẫu nước trong trầm tích biển – vũng vịnh, hệ tầng Thăng Bình mlQ13(2)tb131

Hình 4.22. Đồ thị Gibbs thể hiện các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước dưới đất trong trầm tích biển – vũng vịnh, hệ tầng Thăng Bình 131

Hình 4.23. Đồ thị Mercado đánh giá quá trình rửa nhạt và xâm nhập mặn của nước dưới đất trong trầm tích biển – vũng vịnh, hệ tầng Thăng Bình 132

Hình 4.24. Đồ thị Piper thể hiện các thành phần hóa học chủ yếu của mẫu nước trong trầm tích biển, hệ tầng Đà Nẵng mQ13(2)đn) 133

Hình 4.25. Đồ thị Gibbs thể hiện các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước dưới đất trong trầm tích biển, hệ tầng Đà Nẵng (mQ13(2)đn) 133

Hình 4.26. Đồ thị Mercado đánh giá quá trình rửa nhạt và xâm nhập mặn của nước dưới đất trong trầm tích biển, hệ tầng Đà Nẵng (mQ13(2)đn) 134

Hình 4.27. Đồ thị Piper thể hiện các thành phần hóa học chủ yếu của mẫu nước trong trầm tích sông - biển amQ13(1)135

Hình 4.28. Đồ thị Gibbs thể hiện các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước dưới đất trong trầm tích sông - biển amQ13(1)135

Hình 4.29. Đồ thị Mercado đánh giá quá trình rửa nhạt và xâm nhập mặn của nước dưới đất trong trầm tích sông - biển amQ13(1)136

Hình 4.30. Sơ đồ phân vùng nguồn gốc nước dưới đất của TCN Holocen. 137

Hình 4.31. Sơ đồ phân vùng nguồn gốc nước dưới đất của TCN Pleistocen. 138

Hình 4.32. Sơ đồ phân vùng các loại hình hóa học NDĐ của TCN Holocen 141

Hình 4.33. Sơ đồ phân vùng các loại hình hóa học NDĐcủa TCN Pleistocen. 142

Hình 5.1. Bề mặt địa hình đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam được mô hình hóa bằng phần mềm Surfer. 148

Hình 5.2. Các ô lưới hoạt động của mô hình khu vực nghiên cứu. 149

Hình 5.3. Mô hình không gian khu vực nghiên cứu, gồm 2 TCN lỗ hổng trong các thành tạo trầm tích Holocen (qh), Pleistocen (qp) và TCN kém bên dưới tầng chứa nước Pleistocen. 150

Hình 5.4. Sơ đồ lưới mặt cắt không gian của các tầng chứa nước qh – qp tại đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam 151

Hình 5.5. Sơ đồ biên không dòng chảy và biên tổng hợp của tầng chứa nước kém nằm dưới tầng chứa nước qp. 152

Hình 5.6. Sơ đồ biên không dòng chảy và biên tổng hợp của TCN Pleistocen 153

Hình 5.7. Sơ đồ biên không dòng chảy và biên tổng hợp của TCN Holocen 153

Hình 5.8. Sơ đồ biên sông mô phỏng hệ thống sông vùng nghiên cứu. 154

Hình 5.9. Sơ đồ phân vùng lượng bổ cập nước mưa cho nước dưới đất. 155

Hình 5.10. Biểu đồ biểu diễn kết quả sai số giữa mực nước mô hình và thực tế... 156 Hình 5.11. Biểu đồ biểu diễn kết quả sai số giữa mực nước mô hình và thực tế trong bài toán ngược không ổn định. 157

Hình 5.12. Sơ đồ cốt cao mực NDĐ của TCN lỗ hổng trong các thành tạo trầm tích Holocen sau khi tiến hành chỉnh lý mô hình bằng bài toán ngược không ổn định.157 Hình 5.13. Sơ đồ cốt cao mực NDĐ của TCN lỗ hổng trong các thành tạo trầm tích Pleistocen, chỉnh lý mô hình bằng bài toán ngược không ổn định. 158

DANH MỤC ẢNH CHỤP

Trang

Ảnh 2.1. Mẫu trầm tích sét tuổi mlQ13(2)tb41

Ảnh 2.2. Khảo sát “cát vàng” hệ tầng Đà Nẵng tại xã Tam Quang, huyện Núi Thành (ảnh Hoàng Ngô Tự Do, 2010) 43

Ảnh 2.3. Cát trắng hệ tầng Nam Ô tại xã Tam Thắng, huyện Tam Kỳ 51

Ảnh 2.4. Cát trắng hệ tầng Nam Ô tại xã Tam Nghĩa, huyện Núi Thành 51

Ảnh 2.5. Mẫu trầm tích sét tuổi mQ21no 52

Ảnh 2.6. Trầm tích ambQ22 tại xã Tam Xuân II, huyện Núi Thành (cầu Bà Bầu)... 57 Ảnh 2.7. Mẫu trầm tích sét tuổi mQ2258

Ảnh 3.1. Ảnh viễn thám sông Thu Bồn (Thạnh Mỹ đến Kỳ Lam) năm 1973-2015 90

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1. Sơ đồ hành chính các huyện, xã ven biển tỉnh Quảng Nam (năm 2014) Phụ lục 2. Vị trí các lỗ khoan khảo sát địa chất Đệ tứ và ĐCTV tại đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam.

Phụ lục 3. Thành phần độ hạt các loại trầm tích Đệ tứ có nguồn gốc khác nhau tại đồng bảng ven biển tỉnh Quảng Nam.

Phụ lục 4. Các công thức kinh nghiệm sử dụng tính toán hệ số thấm của các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ

Phụ lục 5. Số liệu và kết quả tính toán hệ số thấm K (m/giây) các loại trầm tích Đệ tứ tại đồng bằng Quảng Nam theo kinh nghiệm

Phụ lục 6. Kết quả tính toán hệ số thấm các loại trầm tích Đệ tứ tại đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam theo Ernst (1955)

Phụ lục 7. Kết quả phân tích TPHH mẫu nước tại các lỗ khoan nghiên cứu nước dưới đất đồng bằng Quảng Nam

Phụ lục 8. Kết quả tính toán xác định nguồn gốc nước dưới đất đồng bằng Quảng Nam Phụ lục 9. Tổng hợp kết quả đánh giá nguồn gốc NDĐ đồng bằng Quảng Nam.

Phụ lục 10a. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng tĩnh tầng chứa nước Holocen. Phụ lục 10b. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng tĩnh tầng chứa nước Pleistocen không có áp lực

Phụ lục 10c. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng tĩnh tầng chứa nước tổng hợp Holocen và Pleistocen

Phụ lục 10d. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng tĩnh TCN Pleistocen có áp lực Phụ lục 11a. Thống kê lượng nước vào – ra tầng chứa nước (TCN) Holocen năm 2014 Phụ lục 11b. Thống kê lượng nước vào – ra tầng chứa nước Pleistocen trong năm 2014

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam chiếm một vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội dọc hành lang kinh tế ven biển nước ta, là khu vực tập trung dân cư với các trung tâm kinh tế văn hóa lớn của cả nước như Hội An, Tam Kỳ, Chu Lai… Các hoạt động kinh tế về công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng dân dụng, khai thác nước dưới đất, các đô thị mới, nuôi trồng thủy hải sản, khai thác khoáng sản… đang phát triển từng ngày trên nền trầm tích Đệ tứ phân bố liên tục từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây của khu vực. Đặc điểm phân bố của trầm tích Đệ tứ tại đây khá phức tạp do điều kiện bồn tích tụ trầm tích nhỏ - hẹp, nguồn trầm tích gần với bờ biển nên không gian, thời gian phân dị, chọn lọc trầm tích hạn chế. Ngoài ra, ảnh hưởng của các yếu tố kiến tạo Đệ tứ - kiến tạo hiện đại và vai trò của sự thay đổi mực nước biển có những tác động nhất định đến quá trình hình thành trầm tích cũng cần làm sáng tỏ hơn trong khu vực nghiên cứu.

Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế và xã hội trong vùng, quá trình khai thác, sử dụng nước dưới đất ngày càng tăng, đặc biệt là nguồn nước dưới đất chứa trong các thành tạo trầm tích Đệ tứ. Tuy nhiên hệ thống các công trình khai thác nước dưới đất vẫn chưa được bố trí hợp lý, sự hiểu biết về các tầng chứa nước, nguồn gốc hình thành, chất lượng – trữ lượng vẫn còn nhiều vấn đề cần xem xét và càng cấp thiết hơn trong điều kiện của biến đổi khí hậu và nước biển dâng tác động ngày càng sâu sắc đến điều kiện tự nhiên các vùng ven biển, trong đó có các tầng chứa nước dưới đất trong trầm tích Đệ tứ.

Việc nghiên cứu địa chất Đệ tứ là cơ sở quan trọng để đánh giá tiềm năng nước dưới đất (nước lỗ hổng). Các đặc điểm ĐCTV (sự phân bố các tầng chứa nước, mức độ phong phú nước, động thái, chất lượng nước…) liên quan chặt chẽ với sự phân bố các tướng trầm tích Đệ tứ và môi trường cổ địa lý hình thành trầm tích.

Nước dưới đất là một dạng khoáng sản đặc biệt với khả năng di chuyển linh hoạt từ nơi này đến nơi khác, trữ lượng có khả năng phục hồi nếu khai thác hợp lý. Đồng thời đây cũng là một đối tượng khá nhạy cảm với sự thay đổi của khí hậu, môi trường, với các tác động của con người như khai thác nước ngầm, khai thác khoáng sản, xây dựng các khu công nghiệp, bãi rác thải, sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu trong nông nghiệp, nuôi tôm trên cát... Hậu quả của những điều này có thể gây ra tình trạng hạ thấp mực nước ngầm, gây sụt lún mặt đất nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, gây ra

sự xâm nhập mặn của nước biển, sự nhiểm bẩn của nước mặt đến nước ngầm, làm biến đổi thành phần hóa học và độ tổng khoáng hóa của nước dưới đất...

Với những lý do trên, NCS đã chọn đề tài: “Đặc điểm địa chất Đệ tứ và tài nguyên nước dưới đất khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam” làm luận án tiến sỹ của mình.

2. Mục tiêu của luận án

Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ đặc điểm địa chất Đệ tứ tại đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam; xác định mối quan hệ giữa các yếu tố địa chất Đệ tứ với nước dưới đất và đánh giá tiềm năng nước dưới đất ở vùng nghiên cứu phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội của địa phương.

3. Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được các mục đích nêu trên, đề tài luận án tập trung vào giải quyết những nhiệm vụ chính sau:

- Nghiên cứu đặc điểm địa chất Đệ tứ đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam.

- Luận giải mối quan hệ giữa sự phân bố của các thành tạo trầm tích, đặc điểm thạch học, nguồn gốc trầm tích, các hệ thống đứt gãy, sự dao động mực nước biển trong Đệ tứ với đặc điểm thủy động lực học, chất lượng của nước dưới đất.

- Đánh giá tài nguyên nước dưới đất trong trầm tích Đệ tứ tại khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận án là các yếu tố địa chất Đệ tứ (trầm tích, hệ thống đứt gãy hiện đại, sự thay đổi mực nước biển…) ở khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam và nước dưới đất chứa trong các trầm tích này.

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án: Dải đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam là không gian phân bố của các trầm tích Đệ tứ. Chiều rộng của vùng nghiên cứu được giới hạn từ vị trí phân bố của trầm tích Đệ tứ không phân chia ở rìa phía Tây đồng bằng đến bờ biển Đông. Chiều sâu nghiên cứu tính từ mặt đất đến hết ranh giới dưới của trầm tích Pleistocen hạ (Q11).

5. Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các nhiệm vụ nêu trên, nội dung nghiên cứu của luận án được đặt

ra là:

- Nghiên cứu đặc điểm địa chất Đệ tứ vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam:

liên kết địa tầng các lỗ khoan, thành lập các mặt cắt trầm tích và xây dựng sơ đồ phân

bố trầm tích Đệ tứ; nghiên cứu môi trường, nguồn gốc trầm tích, tuổi trầm tích, đặc điểm thạch học trầm tích; nghiên cứu đặc điểm địa mạo, kiến tạo Đệ tứ – kiến tạo hiện đại (KTĐT-KTHĐ) chi phối cấu trúc và sự phân bố các thành tạo trầm tích Đệ tứ, nghiên cứu sự dao động mực nước biển trong Đệ tứ.

- Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố địa chất Đệ tứ đến chất lượng, trữ lượng nước dưới đất ở khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam.

- Đánh giá đặc điểm ĐCTV của các thành tạo trầm tích Đệ tứ, sự phân bố của các tầng chứa nước - cách nước, đánh giá tài nguyên nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu.

- Nghiên cứu nhu cầu sử dụng nước hiện tại và trong tương lai để đề xuất các phương án khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước dưới đất.

6. Phương pháp nghiên cứu

Trong luận án, NCS đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu như sau:

- Phương pháp viễn thám.

- Các phương pháp nghiên cứu thực địa.

- Nhóm các phương pháp nghiên cứu thạch học - khoáng vật – hóa học.

- Phương pháp cổ sinh.

- Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối bằng C14

- Phương pháp nghiên cứu chuyển động kiến tạo Đệ tứ và kiến tạo hiện đại.

- Phương pháp phân tích sự dao động mực nước biển.

- Phương pháp nghiên cứu hệ số thấm, hệ số nhả nước của các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ bằng thí nghiệm hiện trường và đánh giá qua các công thức kinh nghiệm.

- Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học nước dưới đất.

- Phương pháp mô hình số đánh giá và dự báo tài nguyên nước dưới đất.

- Phương pháp xác suất thống kê.

7. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1:

Đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam có 28 thành tạo trầm tích Đệ tứ gồm: 3 thành tạo không phân chia, 25 thành tạo đơn và đa nguồn gốc; trong đó 11 thành tạo đã được xác lập hệ tầng. Sự phân bố của các thành tạo trầm tích chịu tác động của 2 vòm nâng, 5 vòm hạ kiến tạo Đệ tứ và các hệ thống đứt gãy Đông Bắc – Tây Nam, Tây Bắc – Đông Nam hoạt động mạnh trong giai đoạn hiện đại; đặc điểm vật chất của trầm tích Đệ tứ cũng bị chi phối bởi sự dao động mực nước biển tại vùng nghiên cứu.