- Lịch sử phát triển địa hình

1- Giai đoạn Neogen

Đầu Miocen muộn là thời kỳ hoạt động khá mạnh mẽ của tân kiến tạo, đồng thời với chuyển động nâng khối tảng - vòm và khối tảng địa luỹ của các khối núi Xuân Thu và Chu Lai là sự phát triển các khối sụt địa hào ở phía đông Ba Làng An cũng như các địa hào ở phần hạ lưu sông Thu Bồn thuộc đồng bằng Quảng Nam. Vào giữa Miocen muộn, sự yên tĩnh tương đối tân kiến tạo đã dẫn tới hoạt động bóc mòn kiểu pediplen hoá mạnh. Quá trình này mang đi một khối lượng vật liệu lớn, bóc lộ sâu hơn phần đỉnh của vòm xân nhập Xuân Thu và hình thành một bề mặt san bằng khá rộng trên khối xâm nhập này. Tại khối núi Chu lai, quá trình bóc mòn giật luì sườn đã phá huỷ đáng kể bề mặt Miocen giữa và tạo một bề mặt san bằng mới xung quanh chúng. Vùng Vạn Tường - Ba Làng An trong thời kỳ này nằm ở vị trí rìa vũng vịnh, được tích tụ các vật liệu hạt thô tướng nón phóng vật gồm cuội sỏi thạch anh, granit có độ mài tròn tốt. Bề dày trầm tích này tăng dần từ tây sang đông chứng tỏ trung tâm vũng vịnh nằm ở phía đông của khu vực nghiên cứu.

Các hoạt động tân kiến tạo phân dị mạnh vào cuối Miocen muộn kèm theo hoạt động phun trào bazan dọc các đới tách giãn ở phần biển phía đông Ba Làng An đã mở đầu cho một thời kỳ tạo địa hình mới. Các thành tạo bazan có tuổi tuyệt đối từ 5,97 - 6,31 triệu năm này phủ lên các bề mặt san bằng và trầm tích lục nguyên tuổi Miocen. Trong thời gian này, các khối tảng của vùng núi tiếp tục được nâng lên và hoạt động phân cắt xâm thực sâu thống trị. Chế độ kiến tạo phân dị theo chu kỳ trong Pliocen đã dẫn tới hình thành hai bề mặt pediplen. Chuyển động nâng điều hoà kiến tạo dọc đới chuyển tiếp Đèo Xe - Sơn Hà đã dẫn tới hình thành ở đây một cảnh quan đồng bằng bóc mòn giữa núi. Điều kiện cận nhiệt đới ẩm từ Pliocen sớm đến cận nhiệt đới ôn hoà ấm trong Pliocen muộn đã thúc đẩy quá trình phong hoá laterit trên các bề mặt san bằng, hình thành vỏ ferosialit bề dày trên 8m.

2- Giai đoạn Đệ tứ

Lịch sử phát triển địa hình của giai đoạn Đệ tứ được đặc trưng bằng sự tổ hợp của hai qúa trình khác nhau là chuyển động nâng hạ khối tảng và giao động mực nước đại dương trong các chu kỳ băng hà. Mở đầu cho giai đoạn là hoạt động kiến tạo phân dị mạnh kèm theo phun trào bazan. Các lớp bazan olivin này phủ lên bề mặt san bằng tuổi Pliocen, phủ lên bề mặt bazan tuổi Miocen với lớp vỏ phong hoá laterit xen tập trầm tích hạt mịn và tạo nên một bề mặt dung nham bazan mới khá rộng với hình thái nghiêng thoải về phía tây.

Sau thời kỳ phun trào bazan rầm rộ vào Pliocen - Pleistocen sớm, chế độ yên tĩnh kiến tạo và điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm đã thúc đẩy quá trình phong hoá laterit để tạo nên một lớp vỏ ferit và alferit với sự tích luỹ sắt và nhôm cao trên các đá bazan giàu kiềm. Tuy nhiên, bề mặt dung nham nguyên sinh và lớp vỏ phong hoá trên được bảo không lâu. Giữa Pleistocen sớm, các đứt gãy trong phạm vi miền núi và đồng bằng Quảng Ngãi lại tiếp tục phá huỷ mạnh, hoạt động xâm thực của sông suối dọc chúng đã tạo nên các thung lũng khá sâu. Cuối thời kỳ này, qúa trình pediment hoá đã tạo nên các trũng bóc mòn khá rộng cắt vào sườn các khối núi và bình đồ cơ bản của địa hình vùng núi đã được xác định, các hoạt động về sau chỉ có tính chất chạm khắc trên bình đồ này. Tại vùng Vạn Tường - Ba Làng An, quá trình bóc mòn giật lù sườn đã phá huỷ về cơ bản bề mặt bazan nguyên sinh và vỏ fearit, alferit trên chúng, tạo nên các bề mặt bazan sót dạng mặt bàn hiện tồn tại trên đỉnh các núi An Điềm, Phô Tinh, núi Thiên Ấn, Thình Thình… và hình thành một bề mặt pediment khá rộng dưới chân sườn của các bề mặt sót, hiện tồn tại trên độ cao 80 - 100m.

Chuyển động nâng khối tảng vào cuối Pleistocen sớm đã thúc đẩy hoạt động xâm thực sâu, hình thành trầm tích tướng lòng của các sông miền núi, đầu Pleistocen giữa, đợt biển tiến đầu tiên đã ảnh hưởng tới khu vực. Trong điều kiện nâng chung, hoạt động của biển chỉ tạo nên các thềm mài mòn hiện phân bố trên độ cao 40 - 60m. Tương ứng với gốc xâm thực của biển tiến này, dọc các thung lũng đã tạo nên các thềm sông bậc III và pediment.

Cuối Pleistocen giữa, biển lùi trong điều kiện kiến tạo nâng chung lại thúc đẩy hoạt động xâm thực sâu và hình thành trầm tích tướng lòng của thềm sông bậc II. Trên dải đồng bằng ven biển, dọc đứt gãy sông Trà Khúc đã hình thành các thung lũng khoét sâu tới 30 mét và cũng được tích tụ trầm tích hạt thô tướng lòng. Đầu Pleistocen muộn, một đợt biển tiến mới có ảnh hưởng khá lớn tới sự hình thành địa hình và trầm tích của đồng bằng Quảng Ngãi. Biển tiến đã đẩy các cửa sông vào khá sâu trong lục địa, tại các vùng cửa sông cũ đã hình thành các vũng vịnh như vịnh Bình Sơn, vịnh Quảng Ngãi - Hoà Bình, Mộ Đức. Trong phạm vi các vũng vịnh này đã tích tụ trầm tích của hệ tầng Hoà Bình dày 10 - 30m gồm chủ yếu là các thành tạo hạt mịn nằm chuyển tiếp trên các trầm tích hạt thô của thời kỳ trước biển tiến. Do biển tiến sâu, động lực lớn, hoạt động mài mòn xảy ra khá mạnh ở phần rìa vịnh, tạo nên các thềm mài mòn phân bố trên phạm vi rộng, hiện tồn tại trên độ cao 20 - 30m. Trong phạm vi các thung lũng sông suối hình thành tướng bãi bồi nằm trên tướng lòng của thềm sông bậc II.

Sau biển tiến cực đại đầu Pleistocen muộn xảy ra quá trình biển thoái, song đường bờ nằm không xa và thời kỳ bóc mòn không dài, hoạt động của biển tiến vào cuối Pleistocen muộn mang tính kế thừa vào bình đồ cấu trúc cổ. Đáy biển được san phẳng trong thời kỳ trước tạo điều kiện cho quá trình biển tiến hình thành các bar cát(bar đảo). Bar cấu tạo bởi cát của hệ tầng Mộ Đức đã nối các đảo ở vùng ven bờ như đảo núi Cay, núi Van Bang, núi Ông Đọ, tạo nên đê cát (bar bờ) gần như chắn kín dải đồng bằng tích tụ từ cửa Trà Khúc tới cửa Trà Câu. Phía trong đê cát này là các vũng vịnh nông được tích tụ vật liệu hạt mịn giàu sét kaolin của hệ tầng Phong Niên. Các cửa sông thời kỳ này được mở rộng hơn về phía hạ lưu, hình thành tầng trầm tích hỗn hợp sông biển thuộc hệ tầng Đà Nẵng. Dọc các thung lũng miền núi và phía tây các cửa sông hình thành các trầm tích tướng bãi bồi với thành phần hạt mịn nằm trên thành tạo hạt thô tướng lòng của thời kỳ trước biển tiến. Cũng trong thời kỳ cuối Pleistocen muộn, điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phong hoá laterit các đá cấu tạo nên thềm 20 - 30 m. Vỏ ferit với sự tích luỹ sắt cao tại các mỏ sắt ở khu vực Mộ Đức, các tầng đá ong dày ở Ba Làng An,… được hình thành trong thời gian này.

Cuối Pleistocen muộn, một đợt biển thoái có quy mô toàn cầu đã có ảnh hưởng lớn tới khu vực. Do mực nước đại dương thấp hơn mực nước trung bình đến 100m đã dẫn tới sự phân cắt xâm thực sâu mạnh, lòng sông Trà Bồng, Trà Khúc, sông Vệ đào khoét sâu trên 15m và được tích tụ các vật liệu hạt thô. Điều kiện khí hậu khắc nghiệt với sự xen kẽ giữa nóng khô và nóng ẩm đã dẫn tới phong hoá mạnh, tạo nên màu sắc loang lổ với sự tích luỹ sắt cao của tầng sét kaolin Phong Niên và màu vàng nghệ của cát hệ tầng Mộ Đức. Lớp cát trắng tinh khiết nằm ở phần trên cùng của hệ tầng Mộ Đức cũng được thành tạo theo phương thức phong hoá và rửa lũa các tập cát biển sạch vào cuối Pleistocen muộn.

Trong thời kỳ biển tiến Flandrian, lại một lần nữa các cửa sông bị đẩy vào sâu và hầu hết đồng bằng hạ lưu các sông Trà Bồng, Trà Khúc và dải trũng đông Mộ Đức lại bị nước biển tràn ngập tạo vũng vịnh. Diện ngập nước của vũng vịnh khá rộng, chúng lấn sâu vào lục địa, tạo điều kiện cho sự tích tụ các trầm tích hạt mịn giàu sét và lấp đầy các máng trũng được hình thành do quá trình xâm thực sâu trước đó. Dọc thung lũng sông hình thành các tập hạt mịn tướng bãi bồi. Đây là thời kỳ hình thành tầng sét chất lượng cao của đồng bằng Quảng Ngãi, tuy nhiên, do cấu tạo nên các bề mặt bằng phẳng trên độ cao 4 - 6m nên tầng sét này hiện đang bị hạn chế dùng cho sản xuất gạch ngói. Sau biển tiến cực đại, chế độ biển thoái từ Holocen trung đến nay đã thúc đẩy hoạt động xâm thực sâu, hình thành các thế hệ bãi bồi với các tầng trầm tích hạt thô, tạo nguồn vật liệu cát cuội sỏi có trữ lượng và chất lượng cao nhất dọc các thung lũng ở cả đồng bằng và miền núi của tỉnh Quảng Ngãi.