Sự tiến hoá của các thành tạo cát dải ven biển Quảng Bình

Thành hệ cát thạch anh ven biển Quảng Bình và miền Trung là một thực thể địa chất nói chung và trầm tích nói riêng rất đặc trưng và phổ biến, đặc biệt từ Hà Tĩnh vào đến Bình Thuận. Chúng là những đối tượng quan tâm của nhiều nhà địa chất Đệ Tứ trong và ngoài nước xem xét trên góc độ khác nhau như Địa lý học (Lê Bá Thảo, 1989), Địa mạo học (Trần Đình Gián, 1981; Zenkovich, 1970), Thổ nhưỡng học (Phan Liêu, 1987) và Địa chất Đệ Tứ (Hoàng Ngọc Kỷ, Nguyễn Đức Tâm, 1982; Lê Đức An, 1970...). Ngoài ra hàng loạt các tờ bản đồ tỷ lệ 1/200.000 cũng đã đề cập đến nguồn gốc của các thành tạo cát ven biển như tờ Thanh Hóa - Vinh, Kỳ Anh - Hà Tĩnh, Đồng Hới - Mahaxay, Lệ Thủy - Quảng Trị, Huế - Quảng Ngãi, Hội An - Đà Nẵng...

Dưới đây là một số nội dung có liên quan được tổng hợp trên cơ sở các tài liệu nghiên cứu về trầm tích và địa mạo mà Trần Nghi đã nghiên cứu trên cơ sở đề tài nghiên cứu cơ bản (KT 046210) năm 1994.

4.7.2.1. Các thành tạo cát dải ven biển Quảng Bình

Theo các kết quả nghiên cứu thực tế, các trầm tích cát ven biển Quảng Bình (từ bề mặt đến móng trước Đệ Tứ) tạo thành dải liên tục dọc theo đường bờ từ Nam Đèo Ngang đến cuối huyện Lệ Thủy với chiều rộng từ vài trăm mét đến 5-6km, chiều dày lớn nhất trên 30m (trong đó đoạn dải cát từ cửa Nhật Lệ đến Ngư Thủy là lớn nhất và đặc trưng nhất). Chúng tạo thành tầng cát khổng lồ gồm các lớp sau (từ dưới lên, bảng 1, mặt cắt đặc trưng cho các thành tạo cát tại đây được mô tả ở lỗ khoan TĐK cách Quốc lộ 1A khoảng 1km, thuộc Võ Ninh, Quảng Ninh):

Trong các thành tạo cát trên, có mặt trên 15 khoáng vật: thạch anh (94,29-99,94%), ilmenit (0,006-0,13%), zircon (rất ít -0,03%), staurolit (0,001-0,09%), anatas (0-0,01%), turmalin (0-0,11%), rutil (0-0,02%), martit (0-0,11%), muscovit, felspat (0-5,6%), monazit, silimanit, tremolit, leucoxen, disthen, xenotim, limonit (0-0,02%), hematit... (số liệu phân tích trên 60 mẫu). Về màu của màng bọc phủ hạt cát, kết quả phân tích cho thấy hàm lượng một số nguyên tố (tồn tại dưới dạng các oxyt) ở cát xám vàng lớp 8: magnesi (Mg) chiếm 0,03-0,07%; silic (Si): 0,03-0,07; sắt (Fe): 0,05-0,1%; nhôm (Al): 0,01-0,05%. Ở cát lớp 5 màu vàng nghệ: Mg chiếm 0,05-0,1%; Si: 0,5-0,1; Fe: 0,5-0,1%; Al: 0,03-0,05%. Cát lớp 5 màu nâu đen: Mg chiếm 0,05-0,1%; Si: 0,01-0,05; Fe: 0,03-0,07%; Al: 0,01-0,05%.

- Sự thay đổi màu mang tính nhịp, chu kỳ: trắng (trắng xám) - vàng (vàng nhạt, vàng nghệ). Từ dưới lên có 3 chu kỳ về thay đổi màu: màu trắng, xám trắng khá đồng nhất có ở các lớp 1, 2, 4, 6, 7 và màu vàng, xám vàng loang lỗ không đồng nhất ở các lớp 3, 5, 8. Giữa lớp 1 và 2 có dấu hiện tồn tại một lớp cát màu xám vàng biển - gió (mv)?

- Hàm lượng khoáng vật nặng dao động có tính chu kỳ, ở các lớp 1, 2, 4, 6 và 7 hàm lượng limonit cao hơn ở các lớp 3, 5 và 8; trong khi hàm lượng hematit ngược lại - cao ở các lớp 3, 5 và 8.

- Độ mài tròn của cát thay đổi có tính chu kỳ cao ở các lớp cát màu vàng, thấp hơn ở các lớp màu trắng.

- Bề mặt vật liệu cát biển - gió (mv, ở các lớp 3, 5, 8) phức tạp, lồi lõm hơn nhiều so với bề mặt vật liệu cát đê ven biển (ms, ở các lớp 1, 2, 4, 6, 7).

Trên cơ sở các đặc điểm trầm tích và từ những nhận xét nêu trên, có thể đưa ra một số nhận định sau:

- Có thể chia các lớp cát thành 5 tập (mỗi tập có phần dưới màu trắng và phần trên màu xám vàng): tập I gồm lớp 1, tập II gồm lớp 2 và 3, tập III gồm lớp 4 và 5, tập IV gồm lớp 6, tập V gồm lớp 7 và 8.

- Năm tập cát nêu trên hình thành và tiến hóa qua 5 chu kỳ có các điều kiện môi trường khá tương đồng: phần dưới là cát biển, phần trên là cát biển - gió.

 Về vị trí địa tầng của các thành tạo cát:

Trên quan điểm trong một chu kỳ biển tiến và thoái mỗi thế hệ đê cát cộng sinh với trầm tích vũng vịnh, 5 tập cát trên có thể xếp tương ứng về địa tầng với 5 tập trầm tích đồng bằng phía trong có tuổi tương ứng là Pleistocen sớm, Pleistocen giữa - muộn, Pleistocen muộn, phần muộn; Holocen sớm - giữa và Holocen muộn - hiện đại. Mỗi một tập trầm tích được thành tạo trong một chu kỳ biển tiến thoái, mở đầu (biển thoái) là trầm tích hạt thô sông lũ, sông chuyển dần lên trên là trầm tích hạt nhỏ dần tướng sông - biển, biển - sông và kết thúc (biển tiến) là trầm tích cát đê biển. Trên thực tế cát vàng nghệ, nâu đen (lớp 5) đã được nhiều nhà nghiên cứu xác định có tuổi Pleistocen muộn và cát trắng (lớp 6) phủ trực tiếp trên cát vàng nghệ, nâu đen có tuổi Holocen sớm - giữa.

Các kiểu tướng trầm tích cát và mối quan hệ của chúng với các chu kỳ biển thoái và biển tiến. Có thể chia ra 5 nhóm tướng cơ bản sau:

- Nhóm tướng cát đỏ, cát xám của doi cát nối đảo và đê cát ven biển đầu tiên thành tạo vào pha biển lùi đầu Pleistocen sớm (Q₁¹). Vị trí của các doi cát, đê cát lúc bấy giờ cơ bản trùng với vị trí của các đê cát, cồn cát, doi cát và doi cát nối đảo hiện đại với độ cao rất khác nhau. Đồng thời vị trí đó trùng với các gờ nâng tương đối có tác dụng như các “bẫy” để cát tích tụ. Các đê cát xuất hiện có vai trò quyết định khai sinh ra hàng loạt các vũng vịnh ven biển cổ trong Đệ Tứ như vịnh Diễn Châu, Kỳ Anh, Ba Đồn, Lệ Thủy, Thừa Thiên Huế, Tam Giang, Văn Phong, Cam Ranh, Nước Ngọt... Trong số đó nhiều vịnh đã thoái hóa, được lấp đầy trầm tích tạo nên hàng loạt các đồng bằng tích tụ ven biển và cũng chỉ mới cơ bản hoàn thành vào Holocen muộn. Còn lại hàng loạt các vịnh ở bờ biển Nam Trung Bộ tạo ra nhờ các doi cát nối đảo thì thời gian thoái hóa còn rất lâu dài và tuỳ thuộc vào xu thế kiến tạo ở đó.

- Nhóm tướng cát đỏ, cát vàng, cát xám của đê cát, bãi triều, biển ven bờ dính kết yếu thành tạo vào pha biển tiến cuối Pleistocen sớm phân bố trên một diện rộng chạy từ đê cát xa nhất của pha biển lùi cực đại nói trên đến ven bờ cổ của pha biển tiến cực đại. Các trường cát này phân bố ở độ cao từ -10m từ đáy biển ven bờ đến 60-80m thậm chí >90m ở Ninh Thuận và Bình Thuận. Độ cao của mực nước biển tiến lúc bấy giờ chắc chắn là thấp hơn vị trí cát đỏ hiện tại rất nhiều, song do nâng kiến tạo khá mạnh mẽ trong Đệ Tứ đối với vùng ven rìa đồng bằng và ven biển nên mới có độ cao hiện tại như vậy.

- Nhóm cát đỏ, cát xám dính kết yếu của tướng đê cát, doi cát ven biển, doi cát nối đảo của pha biển lùi mãnh liệt vào đầu Pleistocen giữa - muộn (Q₁^2-3).

Các hệ thống cảnh quan đê cát, doi cát và doi cát nối đảo được hình thành trong chu kỳ trước tiếp tục phát triển ở một quy mô lớn và lâu dài. Thậm chí giai đoạn này còn thiết lập thêm nhiều hệ thống đê cát và doi cát mới nhờ nguồn vật liệu dồi dào hơn. Song các vùng không ngập nước thì các thành tạo trước bị bào mòn, chia cắt hoặc bị phá hủy.

Sự có mặt của cát đỏ Phan Thiết, Phan Rang ở địa hình cao 40-l60m là bằng chứng của các pha biển tiến cực đại xảy ra từ Pleistocen sớm đến Pleistocen muộn. Mặt cắt đầy đủ là ở Hòn Rơm, Mũi Né (Phan Thiết).

- Nhóm cát xám vàng, xám nâu của tướng đê cát và doi cát nối đảo có độ cao không quá 6m được thành tạo vào pha biển lùi cuối Holocen giữa và pha biển lấn Holocen muộn.

- Nhóm cát xám nâu, xám vàng của tướng bãi triều, bãi trên triều hiện đại đang được thành tạo trong pha biển tiến hiện đại.

- Ngoài ra, có một loại thực thể trầm tích đã và đang hình thành do quá trình thổi bay và tích tụ của gió - bão dưới dạng các đụn cát có tính chất cục bộ và không làm thay đổi cảnh quan trầm tích và địa mạo nguyên thủy.

Trước hết nguồn cát khổng lồ của ven biển Quảng Bình và miền Trung là có nguồn gốc tại chỗ do các sông mang ra và biển (sóng, dòng ven và thủy triều) đóng vai trò vận chuyển, phân dị và tái phân bố trong khung cảnh biển tiến và biển thoái. Đó là kết quả của quá trình phong hóa vật lý chiếm ưu thế của sườn phía Đông dãy Trường Sơn trong điều kiện khí hậu khô nóng nhưng khô và xen với những cơn mưa lũ dữ dội kéo dài từ Pleistocen sớm đến Pleistocen giữa - muộn. Thành phần sạn sỏi tướng proluvi và lòng sông phân bố trong lục địa do phân dị cơ học, hiện nay chúng ở độ sâu 30-80m. Cấp hạt cát, bột được mang ra biển nhờ hàng chục con sông ngắn và gốc phân bố dày đặc từ Thanh Hóa đến Tuy Hòa. Tầng cát này tương đương với tầng cuội sạn thuộc hệ tầng Lệ Chi và Hà Nội trên đồng bằng sông Hồng (Q₁¹ lc, ap Q₁^2-3hn) và hệ tầng Trảng Bom, Thủ Đức... của miền Đông Nam Bộ (aQ₁¹ tb, aQ₁² td).

Nguồn cát được tích dồn ra biển trong các pha biển lùi và được sóng biển kiến lập nên các dạng trầm tích như mô tả ở trên trong các pha biển tiến. Các đê cát và doi cát nối đảo thường phát triển dựa trên các mỏm núi nhô ra biển dần dần nổi cao khỏi mặt nước tựa như các “dây cung” và bắt đầu xuất hiện các vũng vịnh phía trong.

Về cảnh quan cổ địa lý và địa hình - địa mạo nền móng trước Đệ Tứ:

Vùng ven biển Quảng Bình nói riêng, Bắc Trung Bộ nói chung thuộc miền chuyển tiếp giữa miền núi phía Tây có nhiều nhánh chạy dài ra phía biển (miền xâm thực, bóc mòn cung cấp vật liệu) và miền sụt lún mạnh (Biển Đông). Do vậy, địa hình của nó có những nét tương phản thể hiện ở các địa hình trũng dạng địa hào và địa hình nâng trồi dạng địa lũy. Khu vực này trở thành miền xâm thực khi biển thoái và là bồn trầm tích khi biển tiến tràn vào.

Cảnh quan địa lý này hình thành từ trước Đệ Tứ và phát triển trong Đệ Tứ ít biến động, chủ yếu là lấp đầy dần các vùng trũng do trầm tích trong sự gia tăng tính tương phản của địa hình móng trước Đệ Tứ bởi hoạt động nâng không lớn, cục bộ, địa phương ở miền núi phía Tây nâng và lún, hạ ở các trũng rìa núi.

Hoạt động của mực nước biển:

Trong Đệ Tứ vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của 5 chu kỳ hoạt động biển tiến, thoái (do hoạt động của các băng hà Gunz, Mindel, Riss, Wurm và hoạt động giản băng giữa chúng). Biển tiến khi cực đại, sau đó thoái để lại dấu vết đường bờ là các bậc thềm mài mòn, tích tụ. Những bậc thềm trong khu vực do các đợt biển tiến trong Đệ Tứ để lại chủ yếu là các bậc thềm mài mòn có độ cao hiện nay: 40-65m và 50-70m với biển tiến Pleistocen sớm, 30-50m với biển tiến đầu Pleistocen muộn, 10-20m với biển tiến cuối Pleistocen muộn, 4-6m với biển tiến Frandrian ở Holocen giữa. Giữa các thời kỳ biển tiến là các thời kỳ biển thoái, khi đó đường bờ dịch chuyển xa về phía Đông, vùng nghiên cứu lộ ra trên cạn. Sau biển tiến Frandrian, mực biển hạ (khoảng 3.000-2.000 năm cách nay) và dừng lại (~1.000 năm cách nay) để lại thềm cao 1,5-3m; sau một thời gian tiếp tục dâng như hiện nay. Hiện nay, mực biển đang dâng với tốc độ 1-2 mm/năm. Về động lực của biển, đặc tính nổi trội ở vùng này là ảnh hưởng trực tiếp, ưu thế của biển với hoạt động của sóng rất mạnh (hướng chủ đạo vuông góc với đường bờ) và dòng chảy ven bờ khá lớn hướng Bắc - Nam).

Trong Đệ Tứ, nguồn vật liệu (nhất là vật liệu cát) rất lớn được tạo ra chủ yếu trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, có nhiều thời kỳ mưa lớn với 3 giai đoạn tạo vỏ phong hóa rất lớn (xảy ra ở miền núi phía Tây và tại chỗ): Pliocen, Pleistocen sớm - giữa và Pleistocen muộn - Holocen.

Các điều kiện địa hình - địa mạo nền móng, hoạt động của mực nước biển và khả năng cung cấp vật liệu như trên rất thuận lợi cho sự sinh thành và phát triển của các vũng vịnh nửa kín ven bờ với đê cát bên ngoài trong các thời kỳ biển tiến. Những vũng vịnh có thể sinh thành trong Đệ Tứ khi biển tiến tràn vào bao gồm: vũng sông Gianh (Cửa Roòn - Cửa Gianh) chiều dài dây cung ~24km; vũng Quảng Trạch (Cửa Lý Hoà - Cửa Gianh) chiều dài dây cung ~14km; vũng Đồng Hới - Quảng Ninh - Lệ Thủy chiều dài dây cung ~35km. Đáy trước Đệ Tứ của các vũng trên hiện tại có độ sâu 40-160m (so với mực biển hiện nay), mặt cắt ngang (Tây - Đông) dạng địa hào với gờ nâng địa lũy phía ngoài, trong đó vũng Quảng Ninh - Lệ Thủy là vũng điển hình nhất có địa hình nâng phía ngoài dạng đê rất lớn kéo dài từ Nam cửa Nhật Lệ đến cuối Lệ Thủy tới 32km có chiều rộng đê 3-5km.

Với những kết quả phân tích trên về các thành tạo cát và điều kiện môi trường khu vực trong Đệ Tứ, có thể phác thảo quá trình sinh thành và tiến hóa của các thành tạo cát như sau:

Về cơ chế thành tạo đê cát, mỗi tập cát được hình thành kiểu đê cát ven biển cộng sinh với các trầm tích lấp đầy dần vũng biển bên trong trong mỗi chu kỳ biển tiến thoái. Tập hợp các tập cát sau 5 chu kỳ biển tiến, thoái tạo nên tầng cát hiện nay.

 Quá trình thành tạo mỗi tập cát diễn ra cơ bản mở đầu chu kỳ, khi biển thoái, đường bờ biển lùi xa về phía Đông, hệ thống sông, suối vươn xa theo đường bờ biển góp phần chuyển tải một lượng lớn bồi tích từ miền núi cao phía Tây ra biển và lắng đọng, tích tụ tạo thành các bãi bồi chủ yếu ở vùng nội cửa sông hoặc các bờ, đê cát ngầm hẹp dọc bờ phía Nam cửa sông. Khi biển tiến, mực nước dâng cao và đường bờ dịch chuyển dần về phía Tây, đồng thời các đê cát hình thành từ thời kỳ biển thoái thấp nhất cũng dịch chuyển theo. Trong quá trình di chuyển, đê cát lớn dần do được bổ sung vật liệu vụn trên đường (gồm sản phẩm phong hóa tại chỗ và vật liệu do sông tiếp tục chuyển tải ra). Khi tới vùng địa hình nâng dạng địa lũy, đê cát “cố định”, tồn tại và phát triển. Cùng với các doi cát nối đảo hoặc bán đảo ven bờ, chúng trở thành đê ven bờ tạo ra vũng biển ở bên trong.

Cuối Pleistocen sớm, đường bờ biển tiến Pleistocen sớm đạt cao nhất ở vị trí mà hiện nay có độ cao 60-80m (do hoạt động cục bộ, địa phương không lớn nâng ở miền núi phía Tây và lún, hạ ở các trũng rìa núi trong Đệ Tứ) ven núi Tây Quảng Trạch (từ Đèo Ngang qua chân núi Động Bạc đến Bắc sông Gianh), 50-70m ven núi Tây Đồng Hới, 30-50m rìa miền núi Tây Quảng Ninh và Lệ Thủy. Biển tiến thời kỳ này tạo ra ở vùng rìa núi Quảng Bình 3 vũng biển: Quảng Trạch, Bố Trạch, Quảng Ninh và Lệ Thủy. Tại đó đê cát thế hệ thứ nhất bắt đầu sinh thành, nhưng kích thước không lớn (thế hệ đê cát này, hiện tại mới phát hiện được các dấu hiệu là cát hạt nhỏ, màu xám trắng - xám vàng, mài tròn và chọn lọc tốt), có thể do chúng bị xâm thực, bào mòn rất nhiều khi nổi trên cạn trong thời kỳ biển thoái sau đó hoặc do chúng phân bố lệch về phía biển so với đường bờ hiện đại.

Vào Pleistocen giữa - đầu Pleistocen muộn, biển thoái, đường bờ lùi xa hơn lần trước. Trong thời gian này, thế hệ đê cát thứ nhất bị bào mòn, bóc mòn mạnh. Biển tiến (do gian băng Riss - Wurm₁) trong kỳ đầu Pleistocen muộn và đạt cực đại với đường bờ ở vị trí ven rìa núi phía Tây, tạo nên các vũng vịnh gần như lần biển tiến trước, nhưng kích thước nhỏ hơn. Đường bờ khi biển tiến cực đại thời gian này đạt tới vị trí hiện tại có độ cao 25-40m từ Nam Đèo Ngang qua chân núi Mũi Ôm đến Phương Vấp, Đông Ban (Quảng Trạch), 30-50m vùng núi Tây Bố Trạch đến Đồng Hới, 20-30m vùng rìa núi Tây Quảng Ninh và Lệ Thủy. Thời kỳ này, đê cát thế hệ thứ 2 hình thành, phát triển chồng phủ (có dịch chuyển chút ít về phía Tây) lên hệ thống đê cát thứ nhất (sơ đồ hình 3). Tại vũng Quảng Ninh - Lệ Thủy, thế hệ đê cát thứ 2 phủ kín gần hết và san bằng bề mặt lõm khối nâng địa lũy Nhật Lệ - Sen Thủy.

Vào cuối Holocen giữa - đầu Holocen muộn, biển lùi mức độ không lớn, đường bờ ở vị trí không xa về phía biển so với đường bờ hiện tại. Cuối Holocen muộn (2.000 năm trước) biển bắt đầu lấn và đạt mức cao hơn mực nước biển hiện tại 2-4m, sau đó biển rút hạ thấp hơn nay một chút; sau một thời gian, biển lại lấn (biển tiến hiện đại) cho đến nay. Thời gian này, tại vùng nghiên cứu, một số đê cát nhỏ dọc bờ với độ cao 1-2m nối tiếp bãi triều cát hiện đại được sinh thành. Bên trong, các đê cát thế hệ trước lộ trên bề mặt do tác động của gió, dòng chảy... bị bào mòn, biến cải, tái lắng đọng, tôn cao và làm phức tạp hóa địa hình (có bổ sung ít nhiều vật liệu từ biển) tạo thành các cồn, đụn cát biển - gió Holocen muộn có độ cao 10-30m (một số nơi 40-60m).

Giữa các thời kỳ biển tiến là giai đoạn biển thoái. Trong thời gian biển thoái, đường bờ chuyển dịch ra xa về phía Đông, các đê cát được thành tạo trước đó lộ trên cạn và chịu tác động của các yếu tố trên cạn (có ảnh hưởng của biển) chủ yếu gió, dòng chảy, nhiệt độ... tạo ra các quá trình bào mòn - tích tụ bề mặt cát (cát bay, cát chảy...). Kết quả, phần bề mặt các đê cát bị biến cải về hình thái địa hình, độ cao, đồng thời mở rộng diện tích lấn tiến về phía lục địa. Ngoài ra, ở thành tạo cát (chủ yếu phần bề mặt), vật liệu bị biến đổi về màu (chuyển dần sang màu oxy hóa - màu vàng), độ mài tròn gia tăng, phức tạp hóa bề mặt hạt cát. Trong các thời gian này, một phần vật liệu cát được đưa trở lại biển, sau đó một phần được đưa trở lại vùng đê cát và tái lắng đọng tham gia tạo đê cát thế hệ mới.

Qua những phân tích trên đây, có thể đưa ra một số nhận định khái quát ban đầu như sau:

- Các thành tạo cát ven biển Quảng Bình gồm một hệ thống các thế hệ đê cát kéo dài dọc theo đường bờ, có chiều dày tổng cộng khoảng 15-40m, từ độ sâu 25-30m đến độ cao 2-30m. Mỗi thế hệ đê cát có 2 phần: phần dưới là thành tạo cát biển đơn khoáng (thạch anh) hoặc ít khoáng chọn lọc, mài tròn tốt, màu trắng (trắng xám) khá đồng nhất; phần trên là cát đụn, cồn màu vàng, xám vàng không đồng nhất, đơn khoáng (thạch anh), có độ mài tròn và chọn lọc tốt đến rất tốt đặc trưng cho thành tạo biển - gió.

- Các đê cát ven biển Quảng Bình có thể sinh thành từ Pleistocen sớm đến Holocen theo cơ chế đê cát cộng sinh với các trầm tích vụng biển trong các chu kỳ biển tiến thoái thuộc Đệ Tứ. Quá trình này gắn liền với 2 yếu tố chính: dao động của mực nước biển ứng với các thời kỳ băng hà và gian băng trong Đệ Tứ và cấu trúc địa chất dạng tuyến khối tảng và chuyển động kiến tạo đồng trầm tích làm tăng chiều dày đồng bằng vụng biển và nâng cao gờ địa lũy được coi là chân của đê cát.

Tóm lại, các thành tạo cát dải ven biển Quảng Bình chủ yếu là cát đơn khoáng thạch anh hạt vừa và nhỏ, màu trắng, trắng xám, nâu vàng, có độ chọn lọc và độ mài tròn tốt. Chúng phân bố dọc theo đường bờ biển từ độ cao đến 30m và độ sâu đến 60m dưới dạng đê cát và cồn, đụn. Mỗi thế hệ đê cát có hai phần: phần dưới là thành tạo cát đê biển đơn khoáng thạch anh hoặc ít khoáng chọn lọc, mài tròn tốt và rất tốt; phần trên là cát đụn, gò đồi và dạng cồn lưỡi liềm đặc trưng cho thành tạo biển - gió xuất hiện trong các pha biển lùi.

Các thành tạo cát dải ven biển Quảng Bình được tạo thành trong Đệ Tứ từ Pleistocen đến Holocen, phụ thuộc vào hai yếu tố: dao động của mực nước biển và cấu trúc địa chất dạng tuyến khối tảng cùng với chuyển động kiến tạo đồng trầm tích là tăng chiều dày đồng bằng vụng biển và nâng cao gờ địa lũy được coi là chân đê cát. Các thành tạo cát hình thành và phát triển theo cơ chế đê cát ven biển cộng sinh với vụng biển nửa kín ven bờ kiểu lấp đầy dần vụng. Cát đụn thành tạo tương ứng với các pha biển thoái (chịu tác động chủ yếu của gió).

Những dấu hiệu trầm tích tiêu biểu thể hiện môi trường thành tạo biển của cát Quảng Bình và miền Trung được thể hiện như sau:

- Cát có thành phần đơn khoáng và ít khoáng, độ chọn lọc và mài tròn rất tốt, tăng dần từ cát đỏ đến cát vàng nghệ và cát trắng.

- Đường cong phân bố độ hạt một đỉnh gần đối xứng, các thể trầm tích thể hiện các cảnh quan ven bờ. Hình thái đê cát nhiều thế hệ xen kẽ với lagoon.

- Trên bề mặt và bên trong các doi cát, đê cát (xưa nay vẫn gọi là đụn cát do gió) ở độ cao khác nhau đều gặp vỏ sò ốc và các mảnh cuội mài kích thước từ 0,5-5cm lắng đọng đồng sinh với cát.

- Các đụn cát có cấu tạo phân lớp ngang sóng và ngang lượn sóng đặc trưng cho môi trường sóng và triều.

- Trên các đê cát cao từ 15-30m gặp các thềm biển bằng phẳng.

- Bằng chứng của các đợt biển tiến trong Đệ Tứ là những thềm biển có độ cao khác nhau: 100-90m, 90-80m, 80-60m, 60-40m, 40-20m, 20-l0m, 10-6m và 1m có mặt ở nhiều nơi ven biển và các đảo ven bờ, các bậc thềm đó có quan hệ chặt chẽ với các giai đoạn tạo cát, vị trí phân bố và độ cao của chúng.

4.7.2.4. Vài nét về vai trò cổ khí hậu trong việc thành tạo cát Quảng Bình và miền Trung

- Các pha biển lùi đầu Đệ Tứ và giữa Đệ Tứ (Q₁¹ và Q₁^2-3) trùng hợp với khí hậu khô - mát và mưa lũ liên tục với cường độ lớn trên toàn quốc là giai đoạn quyết định tạo nguồn cát cho vùng biển ven bờ cổ.

- Ứng với pha biển lùi đầu Pleistocen muộn, cuối Pleistocen muộn, khí hậu nóng ẩm và khô nóng xen kẽ nhau. Cơ chế phong hóa hóa học theo phương thức thấm đọng, do khô - ẩm định kỳ, nước ngầm giàu sắt đã nhuộm cát thạch anh Q₁³ thành màu vàng nghệ và cát Q₁, Q₁^2-3 thành màu đỏ do thấm đọng nhiều lần hơn trong môi trường nước ngầm giàu Fe⁺².

Mùa mưa nước ngầm dâng cao môi trường khử, mùa khô nước ngầm hạ thấp môi trường ôxy hóa Fe⁺² biến thành Fe⁺³ dưới dạng oxit Fe₂O₃. nH₂O (limonit) màu vàng-nâu bao quanh các hạt thạch anh. Trong đới khí hậu khô nóng ở Phan Rang, Phan Thiết, nước bốc hơi triệt để biến limonit thành hematit màu đỏ rượu vang [Fe₂O₃. nH₂O (limonit) thành Fe₂O₃ (hematit)].

- Sự xuất hiện cát trắng miền Trung là chỉ thị của một giai đoạn khí hậu ấm áp, độ ẩm lớn, môi trường trầm tích và môi trường thành đá sớm có chế độ khử thống trị.

- Cát xám vàng, xám nâu ven biển phân bố ở các đụn cát do sóng ven bờ đến các bãi triều, bãi trên triều là các thực thể pha trộn của các loại cát đỏ, cát vàng và cát trắng do quá trình xói lở của biển tiến hiện đại.

- Trong Holocen giữa - muộn có những thể cát màu vàng rơm nguyên sinh phân bố ở ven biển Diễn Châu và Quỳnh Lưu nằm trên cát trắng. Màu vàng này là màu nguyên thủy của trầm tích Jura và Creta.