Bài giảng Địa chất đới bờ - Trịnh Lê Hà

Nội dung text: Bài giảng Địa chất đới bờ - Trịnh Lê Hà

1. §¹i häc Quèc gia Hµ néi Tr­êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn Phßng qu©n sù Tæng côc kü thuËt quèc phßng Mü Washington, DC 20314-1000 ®Þa chÊt ®íi bê Ng­êi dÞch: TrÞnh Lª Hµ Hµ néi - 2005
2. Ch­¬ng 1 Lêi giíi thiÖu 1.1. Môc ®Ých Môc ®Ých cña tµi liÖu nµy lµ cung cÊp cho ng­êi ®äc kh¸i niÖm tæng hîp vÒ ®Þa chÊt ®íi bê, giíi thiÖu c¸c nguån th«ng tin, d÷ liÖu cã liªn quan vµ c¸c ph­¬ng ph¸p khoa häc c«ng nghÖ cã kh¶ n¨ng øng dông trong lÜnh vùc nghiªn cøu ®Þa chÊt bê. “§Þa chÊt bê” lµ mét ngµnh khoa häc chuyªn vÒ nghiªn cøu c¸c ®Æc ®iÓm h×nh th¸i, cÊu tróc, cÊu t¹o ®¸ gèc vµ trÇm tÝch ë khu vùc ®íi bê. C¸c t­ liÖu tham kh¶o cña tµi liÖu ®Òu n»m trong c¸c cuèn s¸ch gi¸o khoa kinh ®iÓn vµ nh÷ng t­ liÖu chuyªn m«n trong c¸c lÜnh vùc ®Þa chÊt, ®Þa m¹o, ®Þa lý, h¶i d­¬ng, khÝ t­îng h¶i v¨n vµ c¸c c«ng nghÖ kü thuËt ®Þa vËt lý. Hy väng r»ng, cuèn s¸ch nµy sÏ gióp cho ng­êi ®äc, ®Æc biÖt lµ nh÷ng ng­êi hiÖn ®ang ho¹t ®éng trong c¸c lÜnh vùc liªn quan ®Õn chuyªn ngµnh nµy cã ®­îc nh÷ng kh¸i niÖm tæng qu¸t vÒ mäi khÝa c¹nh ®Þa chÊt cña khu vùc ®íi bê vµ c¸c nguån th«ng tin liªn quan. 1.2. ý nghÜa thùc tiÔn Cuèn s¸ch nµy ®­îc xuÊt b¶n nh»m ®¸p øng nhu cÇu chuyªn m«n vµ n©ng cao hiÓu biÕt vÒ khu vùc ®íi bê cho c¸c ho¹t ®éng qu¶n lý, nghiªn cøu phôc vô lîi Ých kinh tÕ x· héi. V× vËy ®èi t­îng b¹n ®äc th­êng lµ c¸c kü s­, c¸c nhµ ®Þa chÊt vµ h¶i d­¬ng häc, nh÷ng ng­êi ®· cã Ýt nhiÒu nh÷ng kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm ho¹t ®éng trong lÜnh vùc ®íi bê, muèn ®­îc më réng thªm nh÷ng hiÓu biÕt vµ tiÕp cËn víi mét sè vÊn ®Ò chuyªn biÖt liªn quan ®Õn qóa tr×nh ®éng lùc ®íi bê, t­¬ng t¸c biÓn khÝ vµ lôc ®Þa. ë ®©y “§íi bê” ®­îc hiÓu lµ mét khu vùc n»m gi÷a r×a cña thÒm lôc ®Þa vµ phÇn ®Êt liÒn tiÕp gi¸p cßn chÞu ¶nh h­ëng cña c¸c ho¹t ®éng sãng, b·o (chi tiÕt ë ch­¬ng II). §Þnh nghÜa nµy cã thÓ ¸p dông cho c¸c khu vùc n»m ven bê c¸c ®¹i d­¬ng, c¸c hå lín, c¸c thñy vùc chøa n­íc, c¸c cöa s«ng ven biÓn vµ cho mét khu vùc bê biÓn bÊt kú nµo cã c¸c qóa tr×nh ®éng lùc ven bê. Víi c¸ch sö dông linh ho¹t nh­ vËy, chóng t«i hy väng r»ng cuèn s¸ch nµy sÏ trë thµnh tµi liÖu bæ Ých cho c¸c nhµ nghiªn cøu vµ lµ cuèn cÈm nang cho nh÷ng ng­êi hiÖn ®ang ho¹t ®éng trong c¸c lÜnh vùc liªn quan. 1.3. S¸ch tham kh¶o Danh môc s¸ch vµ c¸c tµi liÖu tham kh¶o sÏ ®­îc liÖt kª ë phần phô lôc A. Do néi dung cña cuèn s¸ch bao trïm nhiÒu vÊn ®Ò trªn quy m« lín vµ phôc vô cho nhiÒu ®èi t­îng b¹n ®äc nªn trong phÇn phô lôc kh«ng cã sù ph©n lo¹i theo chñ ®Ò hoÆc néi dung ®­îc xuÊt b¶n. Mét sè cuèn s¸ch mang tÝnh kinh ®iÓn nh­ M«i tr­êng ®íi bê cña Carter (1988); M«i tr­êng trÇm tÝch ®íi bê cña Davis (1985) vµ H×nh th¸i häc bê biÓn cña Pethick (1984) nªn ®­îc t×m ®äc, nhÊt lµ ®èi
3. víi nh÷ng ng­êi hiÖn ®ang ho¹t ®éng trong c¸c lÜnh vùc liªn quan tíi “®íi bê” vµ ®iÒu nµy gièng nh­ mét tÊm “chøng chØ khoa häc” víi nh÷ng ai ®· ®äc nã. 1.4. C¬ së lý luËn a. KÓ tõ khi con ng­êi biÕt tíi biÓn c¶, hä ®· bÞ thu phôc bëi sù ®a d¹ng phong phó cña nh÷ng c¶nh quan ®Þa m¹o vµ c¸c hÖ sinh th¸i n»m ven bê. Ngo¹i trõ ®Ønh nói cao Amp¬, tÊt c¶ nh÷ng m«i tr­êng ®íi bê kh¸c nhau ®Òu ®­îc t×m thÊy ë kh¾p mäi n¬i trªn thÕ giíi. Tõ nh÷ng bê biÓn b¨ng hµ ë cùc b¾c tíi nh÷ng bê ®¸ n»m trªn c¸c ®øt gÉy, c¸c barie c¸t ë vïng khÝ hËu Êm vµ nh÷ng tr¶ng c©y lïm cá ë vïng nhiÖt ®íi víi v« sè c¸c h×nh d¹ng trung gian vµ hçn hîp. Con ng­êi ®· biÕt sö dông biÓn c¶ ®Ó phôc vô cho c¸c ho¹t ®éng cña m×nh nh­ s¶n xuÊt thùc phÈm, mü phÈm, giao th­¬ng vµ c¶ chiÕn tranh. NhiÒu nhµ cöa vµ thµnh phè ®· mäc lªn ë c¸c khu vùc ven bê, còng v× vËy mµ con ng­êi ®· ph¶i chÞu nh÷ng tæn thÊt do biÓn c¶ g©y ra, nh÷ng thiÖt h¹i do thiªn tai Ëp ®Õn bÊt ngê vµ nh÷ng trë ng¹i bëi nh÷ng thay ®æi do biÓn c¶ t¸c ®éng lªn ®Êt liÒn trong nh÷ng nhÞp thêi gian ng¾n ®¸ng chó ý nh­ sù biÕn mÊt cña c¸c b·i biÓn trong tõng giê, sù biÕn mÊt cña c¸c l¹ch triÒu trong tõng ngµy vµ sù sôp ®æ cña c¸c v¸ch bê trong mét thêi kú nµo ®ã. NhiÒu c«ng tr×nh x©y dùng cña con ng­êi ®· bÞ ch«n vïi trong c¸t, quÐt s¹ch vµ bÞ nghiÒn vôn thµnh nh÷ng ®èng g¹ch vì lµm n¶n lßng nh÷ng ph¸t kiÕn c«ng nghÖ cña con ng­êi. T¹i sao l¹i nh­ vËy? §iÒu g× ®· chi phèi nh÷ng t¸c nh©n g©y ra sù thay ®æi nµy cña biÓn c¶? b. C©u tr¶ lêi nµy ®· bÞ l¶ng tr¸nh, mÆc dï trong nhiÒu thÕ kû qua, con ng­êi ch­a bao giê tõ bá nh÷ng nç lùc ®Ó lµm chñ biÓn c¶. Bá qua c¸c yÕu tè tù nhiªn vµ sù qóa ®é cña thãi hubris (®©y lµ mét tõ Hy l¹p kh«ng thÓ dÞch ®­îc ®ñ nghÜa, tõ nµy dïng ®Ó chØ th¸i ®é kiªu c¨ng tù phô, s½n sµng th¸ch thøc mäi ng­êi vµ mäi thø cã thÓ x¶y ra), con ng­êi ®· x©y dùng nhiÒu c«ng tr×nh ®Ó b¶o vÖ nh÷ng thµnh phè cña hä ë nh÷ng khu vùc xung yÕu. Nh­ng mét ®iÒu ®¸ng tiÕc lµ khi x©y dùng nh÷ng c«ng tr×nh ®ã hä ®· kh«ng ®Ó ý ®Õn nh÷ng cÊu tróc vËt lý tù nhiªn cña khu vùc, sù c©n b»ng máng manh gi÷a c¸c nguån cung cÊp trÇm tÝch, chÊt l­îng n­íc, c¸c hÖ sinh th¸i, nh÷ng yÕu tè kh«ng thÓ thiÕu cña mét m«i tr­êng ®íi bê. c. Cho ®Õn nh÷ng n¨m cuèi cïng cña thÕ kû 20, ng­êi ta míi nhËn biÕt ®­îc tÇm quan träng cña ba yÕu tè c¬ b¶n sau trong vïng ®íi bê: cÊu tróc ®Þa chÊt khu vùc, c¸c qóa tr×nh vËt lý - ®éng lùc ven bê, sinh th¸i vµ sinh häc cña c¸c loµi ®éng thùc vËt ven bê. Tuy nhiªn, trong cuèn s¸ch nµy chóng t«i chñ yÕu tËp trung vµo c¸c néi dung liªn quan ®Õn chñ ®Ò thø nhÊt, ®ã lµ ®Þa chÊt, trong ®ã sÏ bao gåm c¶ phÇn ®Þa m¹o c¶nh quan (h×nh d¹ng vµ h×nh th¸i) vµ cÊu tróc cña c¸c ®Þa tÇng cæ n»m bªn d­íi hoÆc lé trªn bÒ mÆt. Mèi t­¬ng quan gi÷a c¸c lùc t¸c ®éng vµ d¹ng ®Þa h×nh, c¸c m« t¶ bê biÓn nh­ lµ mét phÇn cña bøc tranh tæng qu¸t trªn c¬ së c¸c kh¸i niÖm ®Þa chÊt tæng hîp cña c¸c ngµnh khoa häc tr¸i ®Êt kh¸c nhau nh­ khÝ t­îng vµ h¶i d­¬ng.
4. d. Môc ®Ých cña cuèn s¸ch nµy lµ : - Kh¸i qu¸t c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt, khÝ hËu vµ m«i tr­êng vïng bê biÓn trªn thÕ giíi. - M« t¶ chi tiÕt mét sè kiÓu bê biÓn ®Æc tr­ng - Gi¶i thÝch sù h×nh thµnh cña c¸c kiÓu bê kh¸c nhau vµ mèi t­¬ng t¸c cña chóng víi c¸c qóa tr×nh sãng, dßng ch¶y vµ biÕn ®æi cña thêi tiÕt (®«i khi ®­îc hiÓu ®¬n gi¶n lµ h×nh th¸i ®éng lùc”. - Tr×nh bµy c¸c ph­¬ng ph¸p kh¶o s¸t thùc ®Þa vµ quy tr×nh ph©n tÝch, xö lý c¸c sè liÖu ®iÒu tra phôc vô cho c«ng t¸c nghiªn cøu ®íi bê. e. Trong c¸c néi dung tr×nh bµy, chóng t«i sÏ nhÊn m¹nh ®Õn c¸c ®Æc ®iÓm h×nh th¸i vµ c¸c d¹ng ®Þa h×nh cã kÝch th­íc kh¸c nhau tõ cm ®Õn km cïng víi nh÷ng qóa tr×nh h×nh thµnh vµ biÕn ®æi cña chóng trªn quy m« thêi gian tõ phót ®Õn hµng ngh×n n¨m (h×nh 1-1). Vµ nh÷ng t­¬ng quan trªn quy m« ®Þa chÊt nhá nh­ sù chyÓn ®éng cña c¸c h¹t trÇm tÝch trong dßng ch¶y hoÆc c¸c lùc hÊp dÉn- ®iÖn hãa häc cña c¸c líp ste trong c¸c trÇm tÝch g¾n kÕt. Do giíi h¹n vÒ thêi l­îng cña cuèn s¸ch nªn ë ®©y chóng t«i chØ cã thÓ giíi thiÖu víi b¹n ®äc mét c¸ch tãm t¾t vÒ c¸c ®iÒu kiÖn khÝ t­îng h¶i v¨n. f. Ngoµi ra, trong cuèn s¸ch nµy cßn ®Ò cËp ®Õn mét chñ ®Ò còng kh¸ quan träng kh¸c trong vïng ®íi bê ®ã lµ sinh häc. C¸c ho¹t ®éng cña sinh häc lµ mét thµnh phÇn kh«ng thÓ thiÕu trong cÊu tróc m«i tr­êng ®Þa chÊt ®íi bê, kh«ng nh÷ng thÕ chóng cßn t¸c ®éng ®Õn cÊu t¹o ®Þa chÊt cña khu vùc theo nhiÒu c¸ch: - Sù cã mÆt cña c¸c r¹n san h« vµ rõng ngËp mÆn ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho ®­êng bê ph¸t triÓn vµ lÊn ra biÓn. - Do ho¹t ®éng cña c¸c tæ chøc sinh vËt, l­îng dung dÞch hãa häc ®­îc tiÕt ra vµ nh÷ng c¬ chÕ ®µo mßn vµ ®ôc khoÐt cña mét sè loµi ®· thóc ®Èy thªm qóa tr×nh xãi mßn v¸ch bê. - Sù cã mÆt cña c¸c loµi thùc vËt ®· gióp cho c¸c bar c¸t vµ cån c¸t ®­îc duy tr× æn ®Þnh. - Tèc ®é båi lÊp c¸c vïng cña s«ng vµ vòng vÞnh gi¶m nhê kh¶ n¨ng c¶n trÇm tÝch cña c¸c loµi thùc vËt vµ ®ång thêi h×nh thµnh nªn c¸c vïng ®Êt ngËp n­íc. TÊt c¶ nh÷ng vÊn ®Ò nµy sÏ ®­îc ®Ò cËp mét c¸ch ®Çy ®ñ trong cuèn s¸ch, song nh÷ng chi tiÕt vÒ thµnh phÇn c¸c loµi thùc vËt vµ ®éng vËt sÏ kh«ng ®­îc nh¾c ®Õn ë ®©y. g. C¸c khÝa c¹nh ®Þa kü thuËt ®íi bê nh­ viÖc khai th¸c vµ sö dông c¸c vËt liÖu phôc vô cho x©y dùng hay tÝnh to¸n ®é dèc, søc bÒn trong ®Þa chÊt c«ng tr×nh còng sÏ kh«ng ®­îc ®Ò cËp ®Õn. Nh­ng c¸c b¹n cã thÓ t×m ®äc vÊn ®Ò nµy trong cuèn s¸ch cña Eckert vµ Callender (1987) vµ cuèn “ Nghiªn cøu trong c«ng nghiÖp x©y dùng vµ nh÷ng th«ng tin liªn quan” (1991) vÒ khai th¸c ®¸ phôc vô kü thuËt x©y dùng ®íi bê vµ EM 1110-2-2302.
5. h. Cuèn s¸ch nµy sÏ ®¹t ®­îc nh÷ng môc ®Ých cña nã nÕu cuèi cïng nã thuyÕt phôc ®­îc c¸c ®éc gi¶ hiÓu r»ng kh«ng cã mét ®Æc ®iÓm hoÆc cÊu tróc ®íi bê nµo tån t¹i ®éc lËp, kh«ng nh­ng thÕ mçi thµnh phÇn ®Òu cã nh÷ng mèi t­¬ng t¸c víi nhau vµ ®íi bê còng lµ gièng nh­ thùc thÓ sèng, cã thÓ thay ®æi, ph¸t triÓn vµ tiÕn hãa. V× vËy nh÷ng hiÓu biÕt vµ sù t«n träng nh÷ng ®Æc ®iÓm cÊu tróc ®Þa chÊt tù nhiªn cña mét khu vùc ®íi bê lµ c¬ së ®¶m b¶o cho sù ph¸t triÓn æn ®Þnh thµnh c«ng vµ kinh tÕ cña bÊt kú mét c«ng tr×nh quy ho¹ch ph¸t triÓn nµo nh­ x©y dùng thiÕt kÕ, b¶o vÖ qu¶n lý vµ duy tr× c¸c dù ¸n. 1-5. CÊu tróc vµ néi dung cña cuèn s¸ch Cuèn s¸ch tËp trung vµo 3 néi dung chÝnh: - C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n liªn quan ®Õn ®Þa chÊt ®íi bê - M« t¶ ®Æc ®iÓm h×nh th¸i ®Æc tr­ng cña bê biÓn vµ m«i tr­êng ven bê - C¸c h­íng dÉn tiÕn hµnh kh¶o s¸t thùc ®Þa a. Ch­¬ng 2 sÏ cung cÊp mét c¸ch c¬ b¶n vµ kh¸i qu¸t vÒ nh÷ng thuËt ng÷ khoa häc ®­îc sö dông trong nghiªn cøu ®íi bê vµ nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n liªn quan nh­ cao ®é chuÈn vµ biÕn tr×nh cña mùc n­íc, c¸c ho¹t ®éng cña sãng, thñy triÒu vµ c¸c qóa tr×nh g©y ra nh÷ng biÕn ®éng ®Þa chÊt trong khu vùc ®íi bê. Môc ®Ých cña ch­¬ng nµy lµ gióp cho ng­êi ®äc cã nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ c¸c qóa tr×nh liªn quan ®Õn sù biÕn ®æi cña ®íi bê ®Ó cã thÓ ®i s©u vµo c¸c vÊn ®Ò cô thÓ sÏ ®­îc th¶o luËn tiÕp trong c¸c ch­¬ng sau. b. Ch­¬ng 3 giíi thiÖu vÒ c¸ch ph©n lo¹i ®íi bê cña Francis Shepard (1937; 1948; 1963; 1973) kÌm c¸c vÝ dô cô thÓ vµ nh÷ng vÊn ®Ò xoay quanh ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i nµy. c. Ch­¬ng 4 ®Ò cËp tíi h×nh th¸i ®éng lùc cña c¸c ®ång b»ng ch©u thæ ven biÓn (delta), c¸c vòng vÞnh, thÒm c¸t (sandy shoreface) vµ thÒm cè kÕt (cohesive shoreface). d. Ch­¬ng 5 m« t¶ c¸c ph­¬ng ph¸p kü thuËt ®­îc sö dông trong qóa tr×nh nghiªn cøu vµ ®¸nh gi¸ lÞch sö ®Þa chÊt, ®Þa m¹o ®íi bê. Trong ch­¬ng nµy kh«ng h­íng dÉn c¸c b­íc tiÕn hµnh mét cuéc ®iÒu tra nghiªn cøu mµ chØ ®Ò cËp tíi c¸c d¹ng sè liÖu cÇn thu thËp, c¸c c«ng cô kü thuËt cã thÓ trî gióp vµ ph­¬ng ph¸p h¹n chÕ c¸c sai sè, c¸ch ph©n tÝch sè liÖu kh¶o s¸t bao gåm c¶ nguån sè liÖu thø cÊp. Môc ®Ých nh»m gióp ng­êi ®äc h×nh dung ®­îc khèi l­îng c¸c sè liÖu sau mçi cuéc ®iÒu tra kh¶o s¸t, c¸ch tæ chøc ph©n tÝch, xö lý, vµ sö dông mét c¸ch hiÖu qña tr­íc khi tiÕn hµnh c¸c cuéc ®iÒu tra kh¸c. V× vËy néi dung chÝnh cña ch­¬ng chñ yÕu tËp trung vµo viÖc ph©n tÝch, xö lý c¸c sè liÖu kh¶o s¸t vµ kiÓm tra ®é sai sè. 1-6. Lêi ®Ò xuÊt Tæng côc kü thuËt qu©n sù Mü ®Ò xuÊt l­u hµnh cuèn s¸ch nµy nh­ mét tµi liÖu tham kh¶o chuyªn m«n vÒ khoa häc c«ng nghÖ, kü thuËt ®Þa chÊt ®íi bê vµ
6. lµ cuèn s¸ch h­íng dÉn cho c¸c nghiªn cøu trong lÜnh vùc ®Þa chÊt ®íi bê (CECW-EG). Mäi ý kiÕn ®ãng gãp hay th¾c m¾c liªn quan ®Õn néi dung cña cuèn s¸ch, xin göi trùc tiÕp vÒ ®Þa chØ sau : Headquater, US , Army Corps of egineers Attn : CECW-EG 20 Massachusetts Ave., NW Washington, DC 20314-1000 1-7. Lêi c¶m ¬n Tªn c¸c t¸c gi¶ cuèn s¸ch vµ nhµ phª b×nh sÏ ®­îc liÖt kª trong phô lôc C H×nh 1-1 : S¬ ®å quy m« (kh«ng gian vµ thêi gian) cña c¸c hiÖn t­îng tù nhiªn
7. Ch­¬ng 2 C¸c thuËt ng÷ khoa häc vµ m«i tr­êng ®Þa chÊt ®íi bê 2-1. Kh¸i qu¸t chung H×nh th¸i vµ cÊu tróc ®íi bê hiÖn ®¹i lµ s¶n phÈm t­¬ng t¸c cña nhiÒu qu¸ tr×nh phøc t¹p, trong ®ã cã sù biÕn ®éng kh«ng ngõng cña ®¸ gèc vµ trÇm tÝch. ViÖc m« t¶ c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt ®íi bê th­êng gÆp khã kh¨n do thiÕu sù thèng nhÊt trong viÖc sö dông c¸c thuËt ng÷ chuyªn m«n vµ nh÷ng kh¸i niÖm liªn quan ®Õn c¸c qóa tr×nh ®Þa chÊt nãi chung vµ nãi riªng. Môc 2-2 vµ 2-3 cña ch­¬ng sÏ kh¸i qu¸t c¸c ®Æc ®iÓm chung cña ®íi bê vµ gi¶i thÝch mét sè kh¸i niÖm th«ng dông nh­ “bê biÓn” vµ “®­êng bê”. Môc 2-4 ®Ò cËp ®Õn c¸c thuËt ng÷ liªn quan ®Õn mùc n­íc vµ thñy triÒu. C¸c môc cßn lµ c¸c quan ®iÓm kh¸c nhau cña c¸c nhµ ®Þa chÊt, h¶i d­¬ng häc vµ sinh häc ®èi víi qóa tr×nh ph¸t triÓn vµ h×nh thµnh cÊu tróc ®Þa m¹o d¶i ven biÓn, trong ®ã cã c¸c yÕu tè t¸c ®éng cña con ng­êi. §Ó gióp ng­êi ®äc cã thÓ h×nh dung vµ n¾m b¾t nhanh chãng c¬ së lý thyÕt ban ®Çu, c¸c t¸c gi¶ cña cuèn s¸ch ®· lùa chän mét sè khu vùc ®Æc tr­ng trªn thÕ giíi lµm vÝ dô minh häa. 2-2. §Þnh nghÜa ®íi bê vµ c¸c yÕu tè h×nh thµnh ®íi bê a. Giíi thiÖu 1. Cã rÊt nhiÒu c¸c yÕu tè ®íi bê vµ qóa tr×nh ®Þa chÊt thµnh t¹o khã x¸c ®Þnh ®­îc ranh giíi v× b¶n th©n chóng lu«n biÕn ®éng theo kh«ng gian vµ thêi gian. H¬n n÷a, do ch­a cã sù chuÈn hãa vÒ thuËt ng÷ chuyªn m«n chung, nªn khi ®i vµo m« t¶ c¸c ®Æc ®iÓm, mçi mét nhµ nghiªn cøu l¹i sö dông mét thuËt ng÷ khoa häc riªng. §iÒu nµy dÉn ®Õn sù bÊt ®ång lín trong c«ng t¸c nghiªn cøu khoa häc. §Æc biÖt lµ trong viÖc ®Þnh nghÜa hai kh¸i niÖm d¶i ven bê vµ d¶i ven biÓn. ViÖc x©y dùng mét hÖ thèng thuËt ng÷ chuyªn m«n thèng nhÊt sÏ gióp cho c¸c nhµ nghiªn cøu dÔ dµng trao ®æi kinh nghiÖm vµ thuËn lîi trong viÖc xuÊt b¶n c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña m×nh. 2. §Ó ph©n lo¹i vµ m« t¶ c¸c cÊu tróc h×nh th¸i, ®Þa chÊt ®íi bê, tr­íc tiªn cÇn cã sù thèng nhÊt mét sè ®Þnh nghÜa liªn quan. ë ®©y, chóng t«i cã sö dông mét sè ®Þnh nghÜa riªng ®­îc x©y dùng dùa trªn c¸c nguyªn t¾c tæng hîp tõ
8. nhiÒu lÜnh vùc nghiªn cøu kh¸c nhau, trong ®ã bao gåm c¶ ®Þa chÊt, v× vËy c¸ch ph©n lo¹i cña chóng t«i cã thÓ kh«ng hoµn toµn trïng víi c¸ch ph©n lo¹i trong ®Þa chÊt hay ®Þa m¹o, v.v Nh­ chóng ta ®· biÕt, ®íi bê lµ mét khu vùc cã sù ph©n dÞ lín vÒ mÆt ®Þa h×nh, sù kh¸c nhau cña chóng cã thÓ gÆp ë n¬i nµy hoÆc n¬i kh¸c. Mçi mét d¹ng hoÆc kiÓu ®Þa h×nh ®­îc m« t¶ kh«ng ph¶i lóc nµo còng ®¹i diÖn cho tÊt c¶ c¸c khu vùc. Ch¼ng h¹n, c¸c ®¶o atoll san h« th­êng kh«ng cã ®­êng bê nh­ng vÉn cã thÒm lôc ®Þa, trong khi c¸c biÓn néi lôc hay biÓn hå cã bê biÓn nh­ng kh«ng cã thÒm lôc ®Þa. V× vËy viÖc x©y dùng mét hÖ thèng ph©n lo¹i ®Çy ®ñ c¸c ®¬n vÞ ®Þa h×nh ®íi bê sÏ gióp cho viÖc m« t¶ cÊu tróc ®Þa chÊt cña khu vùc nghiªn cøu ®­îc dÔ dµng h¬n vµ t¹o c¬ së cho c¸c nghiªn cøu më réng kh¸c. b. §íi bê Theo ®Þnh nghÜa riªng cña chóng t«i, ®íi bê lµ khu vùc chuyÓn tiÕp gi÷a lôc ®Þa vµ biÓn, ®ã lµ n¬i chÞu ¶nh h­ëng trùc tiÕp cña c¸c qóa tr×nh thñy ®éng lùc s«ng, biÓn. Giíi h¹n ngoµi cña khu vùc lµ ranh giíi kÕt thóc thÒm lôc ®Þa, giíi h¹n trong lµ phÇn lôc ®Þa chÞu ¶nh h­ëng cña sãng b·o, trong ®ã bao gåm c¸c vïng cöa s«ng delta ven biÓn v× ®©y lµ c¸c khu vùc cã h×nh th¸i vµ cÊu tróc phô thuéc vµo c¸c qóa tr×nh t­¬ng t¸c ®éng lùc gi÷a s«ng vµ biÓn. Víi c¸ch x¸c ®Þnh nµy, khu vùc ®íi bê ®­îc ph©n chia nh­ sau (h×nh 2.1): PhÇn bê biÓn PhÇn ven bê S­ên bê ngÇm ThÒm lôc ®Þa c. PhÇn bê biÓn Lµ d¶i lôc ®Þa n»m ven biÓn ®­îc tÝnh tõ ®­êng bê lui vµo trong lôc ®Þa tíi vÞ trÝ b¾t ®Çu xuÊt hiÖn sù biÕn ®æi ®ét ngét vÒ ®Þa h×nh, vÝ dô nh­ c¸c v¸ch biÓn, c¸c d¶i cån c¸t hoÆc mét ranh giíi x¸c ®Þnh nµo ®ã cña th¶m thùc vËt. N»m trong phÇn nµy cßn cã c¸c hÖ thèng ®Çm lÇy, vòng vÞnh vµ b·i triÒu. Tuy nhiªn ë nh÷ng khu vùc cã vïng cöa s«ng delta lín nh­ Mississipi th× viÖc x¸c ®Þnh ranh giíi trong (phÝa lôc ®Þa) th­êng gÆp khã kh¨n nh­ng víi nh÷ng khu vùc cã chÕ ®é thñy triÒu æn ®Þnh th× l¹i kh¸ thuËn lîi. Ranh giíi ngoµi (vÒ phÝa biÓn) chÝnh lµ ®­êng bê, n¬i chÞu ¶nh h­ëng m¹nh mÏ cña sãng b·o. §­êng bê vµ ®Þnh nghÜa vÒ bê biÓn lu«n ®­îc xem lµ c¬ së cho viÖc thµnh lËp vµ ®o vÏ b¶n ®å, v× vËy phÇn nµy sÏ ®­îc ®Ò cËp thªm ë ch­¬ng 5, môc e. §èi víi c¸c bê ®¸, phÇn lôc ®Þa vµ ®­êng bê gÇn nh­ trïng nhau, ®èi víi khu vùc bê nh©n t¹o do x©y dùng ®ª kÌ ranh giíi ®­êng bê khã x¸c ®Þnh h¬n nh­ng ranh giíi trong vÉn thÓ hiÖn râ rµng dùa vµo nh÷ng biÕn ®æi tù nhiªn cña ®Þa h×nh. d. PhÇn ven bê Lµ vïng biÓn n»m trong giíi h¹n tõ ®­êng bê tíi vÞ trÝ mùc n­íc thÊp. ë nh÷ng khu vùc bê cã b·i c¸t, th× phÇn ven bê ®­îc chia ra lµm 2 ®íi: ®íi tr­íc vµ
9. ®íi sau. §íi tr­íc ®­îc x¸c ®Þnh tõ ranh giíi ngoµi cña phÇn ven bê ®Õn giíi h¹n cña mÐp n­íc ë mùc thñy triÒu cao nhÊt, ®íi sau lµ phÇn cßn l¹i cña vïng ven bê. VÒ mÆt h×nh th¸i, ®íi sau cã d¹ng ®Þa h×nh kh¸ b»ng ph¼ng nh­ng ®íi tr­íc cã d¹ng ®Þa h×nh nghiªng vÒ phÝa biÓn. VÞ trÝ t¹i ®ã cã sù thay ®æi ®ét ngét vÒ ®é dèc chÝnh lµ ®iÓm tiÕp gi¸p gi÷a 2 ®íi vµ ®­îc gäi lµ c¸c gê biÓn (r×a bËc thÒm). PhÇn m« t¶ chi tiÕt ®Æc ®iÓm h×nh th¸i b·i biÓn vµ c¸c thuËt ng÷ liªn quan sÏ ®­îc tr×nh bµy ë ch­¬ng 3. e. S­ên bê ngÇm Lµ khu vùc kÕ tiÕp phÇn ven bê víi giíi h¹n bªn trong lµ ®­êng mùc n­íc thÊp nhÊt, giíi h¹n bªn ngoµi lµ ranh giíi kÕt thóc cña thÒm lôc ®Þa. §©y lµ khu vùc cã ®é dèc gi¶m dÇn so víi ®íi tr­íc. VÞ trÝ chuyÓn tiÕp sang phÇn thÒm lôc ®Þa chÝnh lµ ch©n cña s­ên bê ngÇm, vÞ trÝ nµy cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh mét c¸ch t­¬ng ®èi dùa vµo sù biÕn ®æi ®é dèc. MÆc dï s­ên bê ngÇm lµ mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm cÊu tróc chung cña khu vùc ®íi bê, nh­ng kh«ng ph¶i lóc nµo chóng còng cã mÆt ®Çy ®ñ ë tÊt c¶ c¸c ®íi bê, vÝ dô nh­ c¸c vïng bê cã n¨ng l­îng thÊp hay c¸c khu vùc cã ®­êng bê cÊu t¹o bëi c¸c vËt liÖu bÒn v÷ng. S­ên bê ngÇm thÓ hiÖn rÊt râ qua c¸c mÆt c¾t ngang vµ biÓu ®å ®é s©u. §©y còng lµ khu vùc diÔn ra c¸c ho¹t ®éng vËn chuyÓn trÇm tÝch m¹nh mÏ, ®Æc biÖt lµ phÇn n»m gÇn giíi h¹n trªn. f. ThÒm lôc ®Þa Lµ phÇn ®¸y biÓn n«ng bao quanh lôc ®Þa (h×nh 2-2) víi giíi h¹n ngoµi lµ vÞ trÝ b¾t ®Çu cã sù thay ®æi ®ét ngét vÒ ®éc dèc ®Ó chuyÓn sang s­ên lôc ®Þa. ThÒm lôc ®Þa còng ®­îc ph©n chia thµnh 3 ®íi, ®íi trong, ®íi ngoµi, ®íi gi÷a mÆc dï ranh giíi gi÷a c¸c ®íi khã x¸c ®Þnh v× kh«ng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt ®Þa m¹o ®Æc tr­ng ®Ó lµm c¬ së ph©n ®Þnh nh­ng chóng vÉn ®­îc sö dông kh¸ réng r·i trong qóa tr×nh nghiªn cøu ®íi bê. Tuú thuéc vµo mçi nghiªn cøu cô thÓ vµ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt khu vùc, c¸c ®íi cã thÓ ®­îc ph©n chia theo nh÷ng ranh giíi t¹m thêi trªn c¬ së nh÷ng quy ®Þnh riªng. Tuy nhiªn, nh­ ®· nãi ë trªn, kh«ng ph¶i khu vùc ®íi bê nµo còng cã thÒm lôc ®Þa. 2-3. Thang tuæi ®Þa chÊt a. Tuæi hãa th¹ch. Trong thang tuæi ®Þa chÊt, c¸c nhµ khoa häc ®· ph©n chia thµnh bèn ®¬n vÞ thêi gian lín lµ nguyªn ®¹i, kû, thÕ, kú (h×nh 2-3). Trªn c¬ së nh÷ng nghiªn cøu hãa th¹ch ë nhiÒu vïng ®Þa chÊt kh¸c nhau, c¸c nhµ ®Þa tÇng häc (1800) ®· ph¸t hiÖn ra sù xuÊt hiÖn vµ biÕn mÊt cña mét sè loµi hãa th¹ch trong c¸c tÇng trÇm tÝch. §iÒu nµy cho phÐp so s¸nh vµ liªn hÖ tuæi c¸c hãa th¹ch trªn diÖn réng. VÝ dô, ranh giíi cña 2 nguyªn ®¹i Mezoizoi vµ Cenozoi ®­îc ®¸nh dÊu bëi sù biÕn mÊt cña hµng tr¨m loµi, trong ®ã cã khñng long, nh­ng ®ång thêi xuÊt hiÖn
10. nhiÒu loµi kh¸c víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ (Stanley, 1986). Tuy nhiªn, thang tuæi hãa th¹ch chØ mang tÝnh chÊt so s¸nh niªn ®¹i cña c¸c tÇng ®¸ mµ ch­a ®Þnh ra ®­îc gi¸ trÞ tuæi tuyÖt ®èi. M·i ®Õn gi÷a thÕ kû thøc 20, nhê sù ra ®êi cña ph­¬ng ph©p ph©n tÝch phãng x¹ c¸c nhµ khoa häc míi tÝnh to¸n ®­îc tuæi tuyÖt ®èi cña c¸c tÇng ®¸ vµ x©y dùng thang tuæi ®Þa chÊt (h×nh 2-3), víi ®¬n vÞ thêi gian lµ triÖu n¨m. b. Tuæi ®Þa chÊt cña ®íi bê §èi víi c¸c nhµ nghiªn cøu ®íi bê, tuæi c¸c ®Þa tÇng Pleitocen vµ Holocen ®­îc quan t©m nhiÒu nhÊt, víi niªn ®¹i c¸ch ®©y kho¶ng chõng 1,8 triÖu n¨m. Ngoµi ra c¸c tÇng trÇm tÝch tuæi ®Ö tø còng kh¸ phæ biÕn ë khu vùc ®íi bê. (1) Trong kú Pleitocen ®· x¶y ra nh÷ng biÕn ®æi lín vÒ khÝ hËu ë B¾c b¸n cÇu, ®· ®¸nh dÊu cho thêi kú b¨ng hµ hiÖn ®¹i. Nh÷ng dßng s«ng b¨ng xuÊt hiÖn trªn kh¾p c¸c lôc ®Þa phÝa B¾c, kÌm theo c¸c qóa tr×nh ®Þa chÊt b¨ng hµ diÔn ra trong thêi gian dµi. Nghiªn cøu c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa m¹o ë khu vùc B¾c Mü sÏ cho thÊy nh÷ng dÊu Ên cña thêi kú nµy, thÓ hiÖn qua c¸c tÇng trÇm tÝch ®­îc h×nh thµnh bëi c¸c t¶ng b¨ng (xem ch­¬ng 3). Trong cuèn s¸ch “§Þa chÊt kû ®Ö tø vµ thêi kú b¨ng hµ” cña Flint (1971) b¹n ®äc cã thÓ t×m thÊy nghiªn cøu toµn diÖn vÒ ®Þa chÊt vïng B¾c Mü trong thêi kú Pleitocen. (2) Giai ®o¹n biÓn tiÕn Holocen b¾t ®Çu xuÊt hiÖn c¸ch ®©y kho¶ng chõng 15 – 18 ngh×n n¨m víi sù d©ng cao mùc n­íc biÓn trªn toµn cÇu. §ång thêi víi sù kiÖn nµy lµ dÊu hiÖu suy yÕu cña thêi kú b¨ng hµ, nguyªn nh©n g©y ra lµ sù nãng lªn cña khÝ hËu toµn cÇu. §iÒu nµy ®· t¸c ®éng lín ®Õn h×nh th¸i ®éng lùc cña m«i tr­êng ®íi bê trong thêi kú nµy, tuy nhiªn dÊu vÕt cña c¸c thêi kú ®Þa chÊt tr­íc vÉn cßn l­u l¹i ë nhiÒu n¬i vµ rÊt dÔ nhËn thÊy. Ch¼ng h¹n, c¸c ®åi b¨ng cßn sãt l¹i ë Boston Harbor hay c¸c ®¶o b¨ng ë phÝa nam n­íc Anh (Long Island, Martha’s Vineyard, Block vµ Nantucket Island), ®ã lµ s¶n phÈm cña c¸c con s«ng b¨ng trong thêi kú b¨ng hµ Wisconsin (Woodsworth vµ Wigglesworth 1934), nh­ng c¸c b·i biÓn hay c¸c doi ch¾n ven bê th× l¹i ®­îc h×nh thµnh trong thêi kú Holocen. (3) Thêi kú b¨ng hµ ë B¾c Mü, sù biÕn ®æi khÝ hËu toµn cÇu kÌm theo c¸c giai ®o¹n ®ãng b¨ng vµ gian b¨ng ®an xen nhau trong suèt kû ®Ö tø ®· ¶nh h­ëng rÊt lín tíi diÖn m¹o bÒ mÆt tr¸i ®Êt vµ tÝnh ®a d¹ng sinh häc trªn toµn thÕ giíi. Ho¹t ®éng cña c¸c s«ng b¨ng trong lôc ®Þa vµo thêi kú nµy còng bÞ suy yÕu dÇn dÇn do c¸c chÊn ®éng ®Þa tÜnh vµ sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn. Dùa vµo kÕt qu¶ ph©n tÝch ®ång vÞ oxy trÇm tÝch biÓn s©u, c¸c nhµ khoa häc ph¸t hiÖn ra r»ng, cã Ýt nhÊt 9 giai ®o¹n gian b¨ng vµ ®ãng b¨ng ®· x¶y ra trong kho¶ng thêi gian 700.000 n¨m(Kraft vµ Chrzastowski 1985). B¶ng 2.1 cho thÊy, giai ®o¹n ®ãng b¨ng gÇn ®©y nhÊt lµ Wisconsin (b¾c Mü) va Wrm (ch©u ¢u) , vµo hai giai ®o¹n nµy, mùc n­íc biÓn ®· bÞ h¹ thÊp xuèng 100m so víi b©y giê. Ngµy nay, t¹i c¸c vïng bê ë vÜ ®é B¾c, chóng ta cã thÓ b¾t gÆp rÊt nhiÒu c¸c vÕt tÝch ®Þa chÊt, ®Þa m¹o cña giai ®o¹n Wisconsin, nh­ng nh÷ng dÊu tÝch cña c¸c thêi kú tr­íc th× cßn l¹i rÊt Ýt, ngo¹i trõ dÊu hiÖu dÔ nhËn biÕt nhÊt lµ sù n©ng
11. lªn cña ®­êng bê ë vïng bê biÓn §¹i T©y D­¬ng cña n­íc Mü vµ mét sè c¸c vÞnh biÓn (Winkler 1977; Winkler vµ Howard 1977). H×nh 2-1: C¸c d¹ng ®Þa h×nh ®íi bê
12. H×nh 2-2: ThÒm lôc ®Þa vµ ®¸y ®¹i d­¬ng (h×nh phãng ®¹i vïng ven bê §¹i T©y D­¬ng cña n­íc Mü)
13. H×nh 2-3: Thang tuæi ®Þa chÊt (nguån Stanley, 1986) 2-4. cao ®é chuÈn cña mùc n­íc vµ c¸c kh¸i niÖm liªn quan C¬ së ®Ó x©y dùng c¸c b¶n ®å biÕn ®éng ®­êng bê vµ ®¸nh gi¸ nh÷ng biÕn ®æi cña c¸c sè liÖu mùc n­íc vµ c¸c cao ®é chuÈn. Do nh÷ng biÕn ®éng theo kh«ng gian vµ thêi gian cña mùc n­íc nªn viÖc x¸c ®Þnh c¸c ®­êng ®é s©u vµ ®é cao ph¶i dùa vµo c¸c cao ®é chuÈn. Thñy triÒu lµ sù dao ®éng cã chu kú cña n­íc biÓn (d©ng vµ rót) do t­¬ng t¸c cña lùc hót gi÷a tr¸i ®Êt, mÆt trêi vµ mÆt tr¨ng.
14. Mùc n­íc lµ sù thay ®æi vÞ trÝ cña mÆt n­íc trong c¸c thñy vùc do ho¹t ®éng cña dßng ch¶y, b¨ng tan vµ c¸c nguån n­íc n­íc ngÇm ®æ ra thñy vùc (EM 1110- 2-1003). a. C¸c cao ®é thñy triÒu chuÈn ë vïng ven bê, khi ®é cao cña mùc n­íc ®­îc lÊy theo mÆt ph¼ng quy chuÈn cña thñy triÒu th× gi¸ trÞ trung b×nh cña mùc n­íc thÊp nhÊt th­êng ®­îc sö dông lµm cao ®é chuÈn (EM 1110-2-1003). Nh­ng tïy thuéc vµo yªu cÇu cô thÓ, ng­êi ta cã thÓ sö dông c¸c gi¸ trÞ mùc n­íc kh¸c nh­: mùc n­íc trung b×nh thÊp, mùc n­íc biÓn trung b×nh, mùc n­íc triÒu trung b×nh, mùc n­íc trung b×nh cao ®é chuÈn, trung b×nh cña mùc n­íc cao (h×nh 2-4 vµ b¶ng 2-2). C¸c gi¸ trÞ cao ®é chuÈn ®­îc thiÕt lËp tõ gi¸ trÞ thñy triÒu vµ tÝnh gi¸ trÞ trung b×nh b»ng ph­¬ng ph¸p NOS víi chu kú lµ 19 n¨m (National Tidal Datum Epoch). Do sù biÕn ®éng nhiÒu n¨m cña mùc n­íc t­¬ng ®èi. Mét sè khu vùc ë Ch©u Mü, ng­êi ta th­êng cã cao ®é chuÈn riªng cho tõng vïng, trong ®ã c¸c sè liÖu ®­îc tæng hîp tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau (vÝ dô gi¸ trÞ trung b×nh thñy triÒu thÊp cña c¸c vÞnh nh­ vÞnh Mexico) hoÆc tõ c¸c sè liÖu quan tr¾c mùc n­íc ®Þa ph­¬ng ë nhiÒu giai ®o¹n kh¸c nhau. Theo quy ­íc, trªn b¶n ®å c¸c cao ®é thñy triÒu ph¶i ®­îc quy chiÕu râ rµng vÒ c¸c cao ®é kh¶o s¸t quèc gia (vÝ dô cao ®é ®Þa chÝnh quèc gia, sè liÖu chØnh lý n¨m 1929 (NGVD 29) hoÆc cao ®é B¾c Mü 1983 (NAD 83)). Quy ®Þnh vÒ cao ®é vµ t­¬ng quan víi c¸c cao ®é ®Þa chÝnh ®­îc tr×nh bµy trong Harris (1981), EM 1110-2-141 vµ trong phÇn tham kh¶o cña NOS. EM 1110-2-1810 31/1/95 B¶ng 2-1: C¸c giai ®o¹n ®ãng b¨ng vµ gian b¨ng trong Pleistocenne B¾c Mü Tuæi xÊp xØ (n¨m )1 C¸c giai ®o¹n b¨ng hµ vµ Tuæi xÊp xØ (n¨m) 2 gian b¨ng 12.000 - hiÖn t¹i GÇn ®©y (Holocen) 10.000 - hiÖn t¹i 150.000-12.000 Wisconsin 100.000-10.000 350.000-150.000 Sangamon (gian b¨ng) 300.000-100.000 550.000-350.000 Lllinoisan 450.000-300.000 900.000-550.000 Yarmouth (gian b¨ng) 1.100.000-450.000 1.400.000-900.000 Kansan 1.300.000-1.100.000 1.750.000-1.400.000 Aftonian (gian b¨ng) 1.750.000-1.300.000 >2.000.000-1.750.000 Nebraskan 2.000.000-1.750.000 >2.000.000 Giai ®o¹n b¨ng hµ suy yÕu 1 Tuæi theo ®­êng cong tæng qu¸t nhiÖt ®é n­íc ®¹i d­¬ng ®­îc diÔn gi¶i theo c¸c nghiªn cøu vÒ loµi trïng lç trong ®¸y biÓn s©u (Strahler 1981) 2 Tuæi theo Young (1975) (nguån gèc kh«ng thèng kª ë ®©y)
15. b. D÷ liÖu mùc n­íc cña Great Lakes vïng B¾c Mü (hå Superior, Huron, Michigan, Erie vµ Ontario) (1) Cao ®é chuÈn theo mùc n­íc thÊp ®­îc sö dông cho Great Lakes vµ c¸c tuyÕn ®­êng thñy liªn th«ng hiÖn t¹i ®Òu ®­îc quy chiÕu vÒ cao ®é IGLD, 1985 (International Great Lakes Datum). §©y lµ nguån sè liÖu do ñy ban hîp t¸c qu¶n lý d÷ liÖu thñy ®éng lùc Great Lakes cung cÊp, ®Ó thay thÕ nguån sè liÖu cò (IGLD 1955) vµ b¾t ®Çu sö dông tõ th¸ng giªng n¨m 1992. Sù kh¸c nhau gi÷a hai nguån sè liÖu lµ viÖc hiÖu chØnh l¹i mèc mÆt n­íc (b¶ng 2-3). Víi c¸c chuçi sè liÖu n¨m 1985, mùc cña mÆt chuÈn ®­îc ®iÒu chØnh theo sù vËn ®éng cña líp vá tr¸i ®Êt. Nhê tÝnh chÝnh x¸c ®­îc n©ng cao vµ sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng m¹ng l­íi quan tr¾c. VÞ trÝ mùc 0 cña IGLD 1985 ®­îc ®Æt t¹i Rimouski, QuÐbec (h×nh 2-5). Nguån d÷ liÖu n¨m 1985 lµ kÕt qña cña hµng lo¹t c¸c cuéc kh¶o s¸t ®­îc tiÕn hµnh liªn tôc trong kho¶ng thêi gian tõ n¨m 1982 ®Õn n¨m 1988. IGLD 1985 ®­îc quy chiÕu vÒ cao ®é chuÈn B¾c Mü (NAVD) 1988 nh­ng cÇn chó ý IGLD kh«ng hoµn toµn t­¬ng ®ång víi NGVD 29 hay NADV 1988 do tÝnh chÊt biÕn ®æi th­êng xuyªn cña mùc n­íc trong c¸c hå, do c¸c c«ng tr×nh thñy vµ c¸c tuyÕn giao th«ng ®­êng thñy. (2) Khu vùc Great Lakes Ýt chÞu ¶nh h­ëng cña thñy triÒu thiªn v¨n, thùc tÕ nh÷ng dao ®éng ng¾n h¹n x¶y ra trong khu vùc lµ do c¸c nguyªn nh©n nh­ giã vµ sù biÕn ®æi khÝ ¸p. Nh÷ng dao ®éng kÐo dµi chØ x¶y ra khi cã nh÷ng biÕn ®æi lín ®iÒu kiÖn khÝ t­îng thñy v¨n cña khu vùc, vÝ dô nh­ l­îng m­a, dßng ch¶y nhiÖt ®é, ®é bèc h¬i, tuyÕt tan hoÆc l­îng b¨ng bao phñ (Great Lakes Commission 1986), song c¸c yÕu tè nµy l¹i chÞu ¶nh h­ëng cña nh÷ng biÕn ®æi khÝ hËu toµn cÇu. Ngoµi ra sù vËn ®éng cña líp vá tr¸i ®Êt còng cã thÓ g©y ra nh÷ng biÕn ®æi mùc n­íc, ch¼ng h¹n sù gi¶m mùc n­íc ë phÝa t©y cña hå Superior t¹i Duluth do vËn ®éng n©ng cña vá tr¸i ®Êt phÝa ®«ng nhanh h¬n phÝa t©y tíi 25cm/ thÕ kû. Vai trß cña thùc vËt thñy sinh vµ cña con ng­êi ®Òu lµ nh÷ng yÕu tè cã ¶nh h­ëng kh«ng nhá tíi nh÷ng biÕn ®æi phøc t¹p cña mùc n­íc trong hå. V× vËy viÖc x¸c ®Þnh mùc n­íc trung b×nh cho hå lµ rÊt khã kh¨n cho nªn c«ng t¸c dù b¸o n­íc d©ng còng khã cã thÓ thùc hiÖn. 2-5. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn ®Þa chÊt ®íi bê Bê biÓn lµ khu vùc th­êng xuyªn biÕn ®éng do nh÷ng thay ®æi phøc t¹p cña c¸c qóa tr×nh ®éng lùc, ®iÒu nµy thÓ hiÖn rÊt râ ë tÊt c¶ c¸c vïng biÓn trªn thÕ giíi. C¸c yÕu tè quyÕt ®Þnh h×nh th¸i ®­êng bê vµ b¶o toµn chóng rÊt ®a d¹ng bao gåm ®Þa lý, vËt lý, sinh häc vµ ho¹t ®éng cña con ng­êi. C¸c tÇng ®¸, c¸c thÓ trÇm tÝch ®­îc h×nh thµnh trong nhiÒu thêi kú cæ ®Þa chÊt ®· t¹o nªn cÊu tróc ®Þa chÊt nÒn mãng cña ®íi bê hiÖn ®¹i. Tr¶i qua thêi gian, nh÷ng dÊu Ên cña cÊu tróc cæ dÇn dÇn bÞ ph¸ hñy bëi c¸c qóa tr×nh vËt lý, sau ®ã lµ qóa tr×nh bµo mßn vµ ph¸ hñy bÒ mÆt. Dùa vµo lùc t¸c ®éng, ng­êi ta ph©n lµm hai lo¹i: c¸c qóa tr×nh tøc thêi lµ nh÷ng ho¹t ®éng ng¾n nh­ng x¶y ra liªn tôc nh­ sãng, thñy
16. triÒu; c¸c qóa tr×nh dµi lµ nh÷ng biÕn ®æi toµn cÇu cã ¶nh h­ëng trªn quy m« thêi gian lín. B¶ng 2-2 : B¶ng ph©n lo¹i c¸c d¹ng sè liÖu thñy triÒu vµ ®Þnh nghÜa liªn quan, Yaquina Bay, Oregon1 M· nhãm Tªn sè liÖu vµ ®Þnh nghÜa 4.42 Mùc triÒu cao cùc trÞ: lµ vÞ trÝ cao nhÊt mµ thñy triÒu ®¹t cã thÓ ®¹t tíi, gi¸ trÞ nµy b»ng tæng gi¸ trÞ mùc n­íc triÒu cao theo dù b¸o vµ mùc n­íc cao nhÊt ®­îc ghi nhËn khi cã b·o, c¸c hiÖn t­îng nµy cã chu kú trë l¹i rÊt dµi. ë mét vµi khu vùc gi¸ trÞ nµy cßn liªn quan ®Õn c¸c ho¹t ®éng cña dßng ch¶y do ¶nh h­ëng cña l­îng mua trong lùc ®Þa. Gi¸ trÞ triÒu cao cùc trÞ ®­îc sö dông cho viÖc thiÕt kÕ cÇu c¶ng 3.85 Mùc n­íc triÒu cao theo quan tr¾c: lµ kÕt qña triÒu cao nhÊt quan tr¾c tõ c¸c tr¹m ®o ®¹c 3.14 Mùc n­íc triÌu cao theo dù b¸o : lµ kÕt qña tÝnh to¸n theo b¶ng thñy triÒu 2.55 Mùc trung b×nh cña n­íc c­êng cao: lµ ®é cao trung b×nh cña mùc n­íc c­êng cao ®­îc ®o ®¹c trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, theo chu kú thiªn v¨n cña mÆt tr¨ng tõ 28 ngµy ®Õn 18,6 n¨m. Qu·ng thêi gian ®­îc lùa chän phô thuéc vµo møc ®é chi tiÕt cÇn thiÕt. Nguån sè liÖu nµy th­êng ®­îc sö dông cho c¸c b¶n ®å kh¶o s¸t Quèc gia ®Ó ®¶m b¶o an toµn hµng h¶i theo yªu cÇu. 2.32 Mùc triÒu cao trung b×nh: lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña mùc n­íc triÒu cao theo quan tr¾c, bao gåm gi¸ trÞ n­íc c­êng cao vµ n­íc c­êng thÊp ®­îc ghi nhËn hµng ngµy theo mét chu kú triÒu. C¸c gi¸ trÞ nµy ®­îc xem lµ ranh giíi ph©n ®Þnh gi÷a phÇn lôc ®Þa ngËp n­íc vµ phÇn b·i triÒu vµ ®­îc sö dông cho viÖc thµnh lËp c¸c s¬ ®å ®Þa. 1.40 Mùc n­íc triÒu trung b×nh: lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c mùc n­íc kh¸c nhau, bao gåm c¸c gi¸ trÞ triÒu cao vµ triÒu thÊp. So s¸nh mùc n­íc triÒu trung b×nh víi mùc n­íc biÓn trung b×nh vµ mùc n­íc trung b×nh khu vùc sÏ cho thÊy tÝnh bÊt ®èi xøng cña thñy triÒu trong khu vùc. 1.37 Mùc n­íc trung b×nh ®Þa ph­¬ng: lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña mùc n­íc t¹i mét tr¹m quan s¸t nµo ®ã, sè liÖu ®­îc ghi nhËn theo tõng giê. 1.25 Mùc n­íc biÓn trung b×nh: lµ cao ®é chuÈn dùa trªn c¸c sè liÖu ®o ®¹c liªn tôc ®­îc thu thËp trong kho¶ng thêi gian mét vµi n¨m t¹i c¸c tr¹m quan tr¾c ph©n bè däc theo bê biÓn phÝa ®«ng cña n­íc Mü vµ Canada. §©y lµ cao ®é chuÈn Sea Level Datum 1929, hiÖu chØnh 1947. Cao ®é chuÈn nµy th­êng ®­îc sö dông chÝnh thøc cho c¸c nghiªn cøu vÒ sù biÕn ®æi mùc n­íc. 0.47 Mùc triÒu thÊp trung b×nh: lµ gi¸ trÞ trung b×nh mùc n­íc rßng theo kÕt qu¶ quan tr¾c hµng ngµy, trong ®ã bao gåm gi¸ trÞ ®o ®¹c mùc n­íc rßng thÊp vµ cao trong mét chu kú triÒu. §©y lµ ®­êng ph©n biÖt gi÷a b·i triÒu vµ vïng ngËp n­íc. 0.00 Mùc trung b×nh n­íc rßng thÊp: lµ gi¸ trÞ trung b×nh mùc n­íc rßng thÊp ®­îc ghi nhËn trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Cao ®é chuÈn nµy ®­îc sö dông cho viÖc vÏ h¶i ®å vïng bê biÓn Th¸i B×nh D­¬ng. -88 Mùc triÒu thÊp theo dù b¸o: lµ mùc n­íc triÒu thÊp nhÊt theo b¶ng thñy triÒu.
17. -96 Mùc triÒu thÊp theo quan tr¾c: lµ mùc n­íc triÒu thÊp nhÊt quan s¸t trªn thùc tÕ. -1.07 Mùc triÒu thÊp cùc trÞ: lµ gi¸ trÞ theo tÝnh to¸n ®­îc sö dông trong H¶i qu©n vµ ho¹t ®éng cña c¸c bÕn c¶ng. 1 KÕt qu¶ nghiªn cøu trong 6 n¨m cña Trung t©m khoa häc biÓn, tr­êng ®¹i häc Oregon Nguån : Oregon (1973) H×nh 2-4 : §å thÞ biÓu diÔn mùc thuû triÒu cña vÞnh Yaquina, Oregon (dùa trªn kÕt qu¶ quan s¸t trong 6 n¨m). Theo ®Þnh nghÜa, ®iÓm 0 ®­îc lÊy theo mùctrung b×nh n­íc rßng (theo Oregon, 1973) a. CÊu t¹o ®Þa chÊt vµ h×nh th¸i ®Þa m¹o1 (1 h×nh th¸i ®Þa m¹o lµ nh÷ng nghiªn cøu vÒ ®Æc ®iÓm h×nh th¸i tù nhiªn vµ c¸c d¹ng ®Þa h×nh trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt, trong ®ã bao gåm c¶ phÇn lôc ®Þa vµ phÇn ®¸y biÓn) T¹i vïng ven bê, c¸c tÇng ®Þa chÊt bªn d­íi cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh tíi h×nh th¸i bÒ mÆt, kiÓu trÇm tÝch vµ ®é dèc cña khu vùc. Ngoµi t¸c ®éng cña c¸c qóa tr×nh vËt lý (sãng, thñy triÒu), sinh häc vµ ho¹t ®éng cña con ng­êi, vÒ c¬ b¶n cÊu t¹o ®Þa chÊt vïng bê vÉn phô thuéc vµo yÕu tè th¹ch häc vµ kiÕn t¹o. VÊn ®Ò nµy sÏ ®­îc tiÕp tôc bµn luËn ë nh÷ng phÇn sau. (1) Th¹ch häc lµ kh¸i niÖm liªn quan ®Õn ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i ®¸ vµ trÇm tÝch cÊu thµnh nªn ®íi bê hiÖn ®¹i. §ã lµ c¸c th«ng sè vÒ ®é bÒn cña ®¸ ®èi víi
18. qu¸ tr×nh ¨n mßn, ®é hoµ tan cña kho¸ng vËt vµ møc ®é g¾n kÕt. §iÒu nµy thÓ hiÖn rÊt râ gi÷a c¸c khu bê cã cÊu t¹o ®¸ gèc kh¸c nhau. §èi víi c¸c vËt liÖu kÐm kÕt dÝnh vai trß cña c¸c qóa tr×nh ®éng lùc ven bê cã t¸c ®éng rÊt lín, chóng sÏ ®­îc chän läc ph©n lo¹i, ph©n dÞ vµ tr¹m træ thµnh h×nh d¹ng c©n b»ng ®éng víi tr¹ng th¸i n¨ng l­îng riªng. (2) Bê g¾n kÕt ®­îc h×nh thµnh trªn c¸c ®¸ g¾n kÕt cã cÊu t¹o bëi c¸c kho¸ng vËt r¾n, ®é kÕt dÝnh cao. T¹i khu bê cã cÊu tróc nµy, d¹ng ®Þa h×nh phæ biÕn lµ ®åi nói, v× vËy qóa tr×nh xãi mßn lu«n chiÕm ­u thÕ. Víi c¸c bê ®¸, møc ®é ph¸ hñy do qóa tr×nh phong hãa vµ bµo mßn phô thuéc vµo ®é g¾n kÕt cña chóng. Tïy thuéc vµo lo¹i h×nh phong hãa (hãa häc hay c¬ häc), ®é cøng, ®é hßa tan cña thµnh phÇn kho¸ng vËt, xi m¨ng kÕt dÝnh, ®é xèp vµ ®iÒu kiÖn khÝ hËu khu vùc mçi lo¹i ®¸ cã møc ®é bÒn v÷ng riªng. Ngoµi ra c¸c ®Æc ®iÓm vÒ ®Þa tÇng, thí chÎ, h­íng ®æ còng cã ý nghÜa rÊt lín trong viÖc quyÕt ®Þnh cÊu tróc h×nh th¸i cña khu bê (h×nh 2-6). C¸c vÝ dô minh häa cã thÓ thÊy ë vïng bê biÓn cña Lakes Superoir, Huron, Ontario, ®­êng bê ë ®©y cã cÊu t¹o bëi lo¹i ®¸ r¾n ch¾c thÓ hiÖn râ cÊu t¹o cña nÒn ®Þa chÊt - Phong hãa c¬ häc lµ qóa tr×nh ph¸ hñy c¸c ®¸ mµ kh«ng lµm thay ®æi thµnh phÇn hãa häc vµ kho¸ng vËt cña chóng. Qu¸ tr×nh nµy x¶y ra do sù dao ®éng nhiÖt ®é gi÷a ngµy vµ ®ªm (g©y ra sù co d·n liªn tôc trong c¸c ®¸), sù kÕt tinh cña muèi vµ n­íc trong thµnh phÇn kho¸ng vËt, sù biÕn ®æi cña thêi tiÕt gi÷a c¸c mïa, sù nÐn Ðp vµ ho¹t ®éng cña sinh vËt. - Phong hãa hãa häc lµ qóa tr×nh ph¸ hñy do sù thay ®æi thµnh phÇn hãa häc cña ®¸ bëi c¸c c¬ chÕ thñy ph©n, hoµ tan, hydrat hãa, oxy hãa-khö, cacbonat vµ nh÷ng ph¶n øng sinh hãa kh¸c. B¶ng 2-3: Sè liÖu mùc n­íc thÊp trong c¸c hå vµ c¶ng theo IGLD 1955 vµ IGLD 1985 VÞ trÝ Sè liÖu mùc n­íc thÊp (m) IGLD 1955 IGLD 1985 Hå Superior 182.9 183.2 Hå Michigan 175.8 176.0 Hå Huron 175.8 176.0 Hå St. Clair 174.2 174.4 Hå Erie 173.3 173.5 Hå Ontario 74.0 74.2 Hå St. Lawrence ë Long Sault, Ontario 72.4 72.5 Hå St. Francis ë Summerstown, Ontario 46.1 46.2 Hå St. Louis ë pointe Claire, QuÐbec 20.3 20.4 C¶ng MontrÐal ë Jetty Number1 5.5 5.6 Nguån : Uû ban qu¶n lý sè liÖu thñy lùc Great Lake (1992)
19. (b) Bê kÐm g¾n kÕt, kh¸c víi bê g¾n kÕt, t¹i vïng bê kÐm g¾n kÕt c¸c qu¸ tr×nh xãi lë vµ båi tô lu«n chiÕm ­u thÕ, nhÊt lµ ë khu vùc båi tô cöa s«ng vµ vïng ®ång b»ng ven biÓn. KiÓu bê nµy th­êng cã ®­êng bê b»ng ph¼ng Ýt khóc khuûu do qu¸ tr×nh xãi lë, båi tô vµ l¾ng ®äng trÇm tÝch lµm c¸c mòi ®Êt bÞ bµo mßn, c¸c doi c¸t ®­îc h×nh thµnh vµ xuÊt hiÖn vòng vÞnh khi cã ®¶o ch¾n. Däc theo ®íi ven bê lu«n tån t¹i c¸c nguån trÇm tÝch lín, d­íi t¸c ®éng cña sãng vµ dßng ch¶y m«i tr­êng trÇm tÝch bÞ x¸o trén liªn tôc khiÕn c¸c ®¬n vÞ h×nh th¸i vïng ven bê biÕn ®æi nhanh chãng. H×nh 2-7 m« pháng c¸c d¹ng ®Þa h×nh ®­îc h×nh thµnh trong m«i tr­êng trÇm tÝch vïng bê g¾n kÕt yÕu. Tiªu biÓu cho kiÓu bê nµy lµ vïng bê §¹i T©y D­¬ng vµ ven vÞnh Mexico cña n­íc Mü (ngo¹i trõ mét sè Ýt khu vùc cã kiÓu bê ®¸ gièng ë New England). H×nh 2-5: Mèi t­¬ng quan mùc n­íc gi÷a c¸c hå theo cao ®é chuÈn (®iÓm 0) cña IGLD 1985 ®Æt t¹i Rimouski, QuÐbec. Gi¸ trÞ mùc n­íc thÊp tÝnh theo ®¬n vÞ m. (nguån Uû ban qu¶n lý sè liÖu thñy lùc Great Lake, 1992)
20. H×nh 2-6: MÆt c¾t h×nh th¸i cña c¸c bê g¾n kÕt vµ kÐm g¾n kÒt (nguån Mossa, Meisberger vµ Morang 1992).
21. H×nh 2-7: C¸c d¹ng ®Þa h×nh d­îc h×nh thµnh trong m«i tr­êng trÇm tÝch ven bê. vïng bê kÐm g¾n kÕt. TrÇm tÝch ë ®©y chñ yÕu lµ c¸c vËt liÖu rêi r¹c (nguån Komar, 1976). (2) YÕu tè kiÕn t¹o lµ c¸c lùc ®­îc sinh ra trong vá tr¸i ®Êt vµ líp manti cã kh¶ n¨ng lµm biÕn d¹ng, ph¸ hñy ®íi bê vµ thµnh t¹o c¸c vËt liÖu míi. DÊu hiÖu cña chóng trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt lµ c¸c ®øt g·y, uèn nÕp (bao gåm nÕp låi vµ nÕp lâm) (h×nh 2-8) vµ c¸c chuyÓn ®éng n©ng tråi hoÆc sôt lón trªn quy m« lín. Mét vÝ dô ®iÓn h×nh lµ vïng bê biÓn phÝa t©y cña n­íc Mü, cÊu tróc ®íi bê ë ®©y thÓ hiÖn rÊt râ ¶nh h­ëng cña c¸c ho¹t ®éng kiÕn t¹o, v× vËy ®­êng bê cã h×nh th¸i kh¸c h¼n víi phÇn phÝa ®«ng n¬i ®­îc h×nh thµnh do c¸c qóa tr×nh bµo mßn vµ l¾ng ®äng trÇm tÝch. Theo c¸ch ph©n lo¹i bê biÓn cña Shepards (1973), ®Æc ®iÓm vïng bê n»m trªn c¸c ®øt g·y lµ s­ên rÊt dèc vµ phÇn ch©n ®Õ n»m s©u d­íi mùc n­íc, nguyªn nh©n lµ do nhiÒu khèi t¶ng ®· bÞ ®øt g·y c¾t rêi khái s­ên bê vµ l¨n xuèng biÓn ®Ó l¹i nh÷ng khèi ®¸ dèc ®øng n»m ven bê (h×nh 2-9). KiÓu bê nµy ®­îc t×m thÊy ë vïng biÓn California, do ho¹t ®éng cña c¸c ®øt g·y khèi t¶ng nh­ Inglewood-Rose, mét ®íi ®Þa hµo ®· ®­îc h×nh thµnh n»m gi÷a vÞnh Newport vµ San Diego, c¸nh cña ®Þa hµo lµ nh÷ng bËc thÒm biÓn ®· ®­îc n©ng lªn víi c¸c v¸ch biÓn dùng ®øng cßn l­u l¹i nh÷ng hãa th¹ch minh chøng cho c¸c thêi kú ho¹t ®éng kiÕn t¹o kh¸c nhau ®· diÔn ra liªn tôc trong mét thêi gian dµi (Orme 1985). (3) Bê nói löa, nh­ chóng ta ®· biÕt, khi nói löa phun trµo, c¸c dßng dung nham sÏ lan to¶ trªn mÆt ®Êt t¹o thµnh c¸c gèi dung nham chång lªn nhau, nh­ng khi chóng bïng næ th× toµn bé khèi nói sÏ bÞ sôp ®æ nhanh chãng vµ cã thÓ ®Ó l¹i nh÷ng vÕt lâm lín trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt t¹o thµnh c¸c bån tròng s©u. V× vËy, ë nh÷ng vïng bê cã ho¹t ®éng nói löa, ®­êng bê th­êng cã h×nh d¹ng låi lâm (Shepard 1973). KiÓu ®­êng bê nµy kh¸ phæ biÕn ë nh÷ng quÇn ®¶o nói löa nh­ Aleut (h×nh 2-10). H×nh th¸i ®Þa m¹o cña chóng sÏ ®­îc m« t¶ chi tiÕt ë ch­¬ng 3. b. C¸c qóa tr×nh ®éng lùc tÇn sè cao Lµ c¸c qóa tr×nh cung cÊp nguån n¨ng l­îng cho ®íi bê theo chu kú lÆp ®i lÆp l¹i hoÆc liªn tôc. Trong bÊt cø mét cuéc ®iÒu tra kh¶o s¸t nµo, vÊn ®Ò nµy lu«n ®­îc xem xÐt nghiªm tóc v× nã liªn quan ®Õn mét lo¹t c¸c ho¹t ®éng diÔn ra ë ven bê nh­ xãi mßn, di chuyÓn vµ l¾ng ®äng trÇm tÝch, ®ång thêi chóng còng lµ nguyªn nh©n lµm biÕn ®æi c¸c d¹ng ®Þa h×nh ven bê vµ nh÷ng dao ®éng tøc thêi cña mùc n­íc biÓn. Sù biÕn ®æi dµi h¹n cña mùc n­íc biÓn ®­îc xem xÐt trong môc 2-6 (1) Sãng (a) Sãng biÓn (sãng träng lùc) lµ nguån n¨ng l­îng chñ yÕu sinh ra c¸c qóa tr×nh ®éng lùc ven bê ë c¸c vïng bê biÓn hë. Theo cuèn “H­íng dÉn b¶o vÖ bê biÓn”, t¹i vïng ®íi bê sãng biÓn cã mét vai trß rÊt quan träng : - Nã lµ mét trong nh÷ng yÕu tè chÝnh quyÕt ®Þnh h×nh th¸i vµ thµnh phÇn cÊu t¹o cña bê biÓn. C¸c nghiªn cøu vÒ sãng cã ý nghÜa lín trong c«ng t¸c lËp
22. quy ho¹ch, thiÕt kÕ cÇu c¶ng, giao th«ng trªn biÓn vµ gióp t×m ra c¸c gi¶i ph¸p ®Ó b¶o vÖ bê biÓn vµ nh÷ng ho¹t ®éng liªn quan ®Õn ®íi bê. C¸c sãng chuyÓn ®éng trªn mÆt n­íc chñ yÕu tiÕp nhËn nguån n¨ng l­îng cña giã, tuy nhiªn phÇn lín nguån n¨ng l­îng nµy sÏ bÞ tiªu tan ë vïng gÇn bê vµ trªn c¸c b·i biÓn. - C¸c con sãng lµ nguån cung cÊp n¨ng l­îng chÝnh cho c¸c qóa tr×nh sau: h×nh thµnh c¸c b·i biÓn ph©n dÞ trÇm tÝch trªn s­ên bê ngÇm, vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê, xa bê vµ däc bê. Ngoµi ra ho¹t ®éng cña sãng cßn g©y ra nh÷ng lùc ph¸ huû cã kh¶ n¨ng t¸c ®éng tíi c¸c c«ng tr×nh t¹i ®íi bê. §Ó nghiªn cøu b¶n chÊt c¸c qóa tr×nh vËt lý c¬ b¶n liªn quan ®Õn sãng vµ sù lan truyÒn cña chóng, chóng ta cÇn ph¶i t×m hiÓu râ c¬ chÕ chuyÓn ®éng cña c¸c ph©n tö n­íc trong khu vùc ven bê. §©y ®­îc xem lµ yªu cÇu tiªn quyÕt ®èi víi ho¹t ®éng qu¶n lý, quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh ven bê. (b) N¨ng l­îng vïng ven bê xuÊt hiÖn trªn mét d¶i tÇn sè réng trong ®ã sãng träng lùc n»m trong giíi h¹n tõ 1 - 30 gi©y (h×nh 2-11). Nh÷ng con sãng xuÊt hiÖn do t¸c ®éng cña giã ®Þa ph­¬ng trong khu vùc th­êng cã chu kú ng¾n h¬n 5 hoÆc 6 gi©y, ®­îc gäi lµ sãng giã. Nh÷ng con sãng cã chu kú dµi vµ ®Òu h¬n, cã kh¶ n¨ng vuît ra ngoµi vïng xuÊt hiÖn ®­îc gäi lµ sãng c­êng, so víi sãng giã, sãng b·o cã ngän sãng dÑt h¬n. Sãng sinh ra c¸c dßng ch¶y cã kh¶ n¨ng vËn chuyÓn trÇm tÝch ra xa bê hoÆc vµo gÇn bê hoÆc song song víi bê. (c) ChÕ ®é sãng nãi chung thay ®æi theo mïa, v× vËy tr¾c diÖn cña bê biÓn còng bÞ biÕn ®æi theo. Vµo mïa ®«ng, däc theo vïng bê biÓn cña California vµ mét vµi n¬i kh¸c, cã thÓ quan s¸t thÊy qóa tr×nh xãi lë bê m¹nh mÏ cña sãng biÓn, c¸c vËt liÖu xãi mßn sau ®ã ®­îc vËn chuyÓn tíi phÇn trªn cña s­ên bê ngÇm, gÆp ®iÒu kiÖn thuËn lîi chóng tÝch ®äng h×nh thµnh doi c¸t ngÇm. §Õn mïa hÌ, khi khÝ hËu b¾t ®Çu trë nªn «n hßa vµ Êm h¬n, nh÷ng con sãng sÏ l¹i ®­a nh÷ng vËt liÖu bµo mßn trë l¹i bê båi tô nh÷ng n¬i xung yÕu t¹o nªn c¸c b·i c¸t (Bascom 1964). (d) Do giíi h¹n néi dung cña cuèn s¸ch, trong phÇn nµy chóng t«i kh«ng ®i s©u vµo tr×nh bµy nh÷ng nghiªn cøu chi tiÕt vÒ sãng biÓn. NÕu b¹n ®äc muèn t×m hiÓu thªm vÒ vÊn ®Ò nµy, xin ®­îc giíi thiÖu cuèn “Sãng biÓn vµ Bê biÓn” cña Bascom, 1964. Nh÷ng m« t¶ kh¸i qóat vÒ c¬ chÕ ho¹t ®éng cña sãng biÓn sÏ ®­îc ®Ò cËp ë phÇn EM 1110-2-1502, ngoµi ra ®éc gi¶ cã thÓ t×m ®äc c¸c cuèn s¸ch cña Kinsman (1965), Horikawa (1988) vµ Le MÐhautÐ (1976). Ph­¬ng ph¸p xö lý vµ sö dông sè liÖu sãng vµ mùc n­íc sÏ ®­îc tr×nh bµy trong phÇn EM 1110-2- 1414. C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn viÖc ®¸nh gi¸ chÊt l­îng sè liÖu sãng ®èi víi nh÷ng ng­êi sö dông sÏ ®­îc ®Ò cËp ë ch­¬ng 5 cña cuèn s¸ch. (2) Thñy triÒu (a) Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh lµm biÕn ®æi mùc n­íc biÓn lµ do hiÖn t­îng thñy triÒu thiªn v¨n. Thñy triÒu lµ hiÖn t­îng n©ng lªn vµ h¹ xuèng cã chu kú cña mùc n­íc do ¶nh h­ëng cña c¸c lùc hót gi÷a tr¸i ®Êt, mÆt tr¨ng vµ mÆt trêi. Nh­ chóng ta ®· biÕt, tr¸i ®Êt cña chóng ta kh«ng hoµn toµn lµ biÓn vµ
23. ®¹i d­¬ng cho nªn nh÷ng dao ®éng triÒu theo chu kú ë mçi mét n¬i l¹i kh¸c nhau vµ phô thuéc vµo c¸c chu kú dao ®éng tù nhiªn cña thñy vùc chøa n­íc (Komar 1976). Dùa vµo chu kú dao ®éng, thuû triÒu ®­îc ph©n lµm 3 lo¹i : nhËt triÒu (mét lÇn n­íc lªn vµ n­íc xuèng trong ngµy), b¸n nhËt triÒu (hai lÇn n­íc lªn n­íc xuèng trong ngµy), thñy triÒu hçn hîp (hai lÇn n­íc lªn n­íc xuèng víi ®é cao cña mùc triÒu kh¸c nhau) (h×nh 2-12). ë khu vùc ®íi bê, do cã sù ®a d¹ng vÒ ®Þa h×nh, ®é s©u, kiÓu trÇm tÝch vµ c¸c líp biªn nªn thñy triÒu t¹i c¸c vïng bê diÔn biÕn rÊt phøc t¹p. Dùa vµo c¸c h»ng sè ®iÒu hßa thiªn v¨n, ng­êi ta cã thÓ dù ®o¸n ®é cao cña thñy triÒu. Hµng n¨n Côc kh¶o s¸t BiÓn Quèc gia ®Òu cho ra ®êi c¸c cuèn “b¶ng thñy triÒu” cña phÇn b¸n cÇu T©y (phô lôc F). §Ó tù trang bÞ thªm c¸c kiÕn thøc ®¹i c­¬ng vµ lý thuyÕt vÒ thñy triÒu, ®äc gi¶ cã thÓ t×m ®äc c¸c cuèn s¸ch gi¸o khoa vÒ vËt lý biÓn nh­ cña Von Arx (1962) hay Knauss (1978), c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch thñy triÒu cña Dronkers (1964) vµ Godin (1972) (b) §èi víi c¸c qóa tr×nh ®Þa chÊt ven bê, thñy triÒu cã vai trß quan träng gÊp 3 lÇn. Thø nhÊt, nã ¶nh h­ëng gi¸n tiÕp th«ng qua c¸c dao ®éng cña mùc n­íc ®Õn c¸c vïng bê chÞu t¸c ®éng cña n¨ng l­îng sãng. T¹i nh÷ng vïng cã dao ®éng triÒu lín, ®é chªnh lÖch gi÷a hai con n­íc (n­íc lín vµ n­íc rßng) cã thÓ ®¹t tíi 10m vµ sù di chuyÓn ®­êng bê cã thÓ ®¹t tíi vµi km. HiÖn t­îng nµy cã ý nghÜa lín vÒ mÆt sinh häc do hÖ sinh th¸i cña c¸c b·i triÒu phô thuéc vµo sè lÇn ngËp vµ ph¬i cña chóng. Theo quan ®iÓm ®Þa chÊt, c¸c dao ®éng triÒu cã ¶nh h­ëng ®Õn sù h×nh thµnh, tån t¹i vµ ph¸t triÓn cña c¸c b·i triÒu. (c) Thø hai, c¸c dßng triÒu b¶n th©n chóng còng cã kh¶ n¨ng g©y xãi mßn vµ vËn chuyÓn trÇm tÝch, cµng gÇn bê dßng triÒu trë nªn m¹nh h¬n vµ chóng chiÕm vai trß quan träng trong hoµn l­u cña khu vùc. Do tÝnh chÊt xoay chiÒu cña sãng thñy triÒu ë nhiÒu khu vùc (nhÊt lµ c¸c biÓn néi lôc vµ biÓn kÝn), c¸c dßng ch¶y sinh ra khi triÒu lªn vµ triÒu xuèng th­êng theo nh÷ng h­íng kh¸c nhau, sinh ra c¸c chuyÓn ®éng d­ liªn quan tíi qóa tr×nh vËn chuyÓn vµ l¾ng ®äng trÇm tÝch (Carter 1988). T¹i c¸c vïng cöa s«ng hay l¹ch triÒu, sù bÊt ®èi xøng trong kh«ng gian cña triÒu lªn vµ triÒu xuèng cã thÓ g©y ra qóa tr×nh vËn chuyÓn tÞnh cña n­íc vµ trÇm tÝch. (d) Thø ba, thñy triÒu t¹o ra qóa tr×nh l­u th«ng n­íc trong vÞnh triÒu, ngay c¶ ë nh÷ng vïng bê biÓn cã thñy triÒu thÊp nh­ vÞnh Mexico, ng­êi ta vÉn t×m thÊy c¸c vÞnh triÒu. §©y lµ mét qóa tr×nh kh¸ quan träng bëi nã liªn quan ®Õn sù ng¾t qu·ng vµ ®æi h­íng cña c¸c l¹ch triÒu ®ång thêi h×nh thµnh nªn c¸c b·i triÒu ngÇm ven bê. Sù trao ®æi cña n­íc trong c¸c vÞnh cã ý nghÜa lín ®èi víi c¸c chu tr×nh sèng cña nhiÒu loµi sinh vËt biÓn.
24. H×nh 2-11: Sù ph©n bè n¨ng l­îng sãng trªn ®¹i d­¬ng (Kinsman 1965) (3) Sù ph©n lo¹i ®­êng bê theo nguån gèc n¨ng l­îng (a) Davies (1964) d· ¸p dông c¸ch ph©n lo¹i nµy cho c¸c vïng bê biÓn kh¸c nhau dùa trªn c¸c dao ®éng thñy triÒu ®Æc tr­ng. Trªn c¬ së sù ph©n lo¹i cña Davies, Hayes (1979) ®· ph¸t triÓn vµ ph©n chia thµnh 5 lo¹i triÒu ®Æc tr­ng cho ®íi ven bê : - TriÒu nhá : 5m Tuy nhiªn, c¸ch ph©n lo¹i nµy chØ phï hîp víi vïng bê cã n¨ng l­îng sãng yÕu vµ bê båi tô (b) Nh­ ®· nãi ë trªn, sãng ®­îc xem lµ mét trong nh÷ng nguån n¨ng l­îng quan träng chi phèi sù biÕn ®æi h×nh th¸i ®­êng bê, do vËy c¸c nhµ nghiªn cøu ®· cè g¾ng ®­a yÕu tè nµy vµo xem xÐt trong qóa tr×nh ph©n lo¹i ®­êng bê. Theo ®ã, dùa vµo mèi t­¬ng quan gi÷a dao ®éng thñy triÒu víi chiÒu cao trung b×nh cña sãng, c¸c nhµ khoa häc ®· ®­a ra 5 kiÓu ®­êng bê (h×nh 2-13) (Nummerdal vµ Fischer 1978; Hayes 1979; Davis vµ Hayes 1984). - KiÓu 1 : §­êng bê cã chÕ ®é thñy triÒu chiÕm ­u thÕ (cao) - KiÓu 2 : §­êng bê cã chÕ ®é thñy triÒu chiÕm ­u thÕ (thÊp) - KiÓu 3: §­êng bê cã nguån n¨ng l­îng hçn hîp (trong ®ã n¨ng l­îng thñy triÒu chiÕm ­u thÕ) - KiÓu 4 : §­êng bê cã nguån n¨ng l­îng hçn hîp (trong ®ã n¨ng l­îng sãng chiÕm ­u thÕ)
25. - KiÓu 5 : §­êng bê cã chÕ ®é sãng chiÕm ­u thÕ (c) Theo c¸ch ph©n lo¹i trªn, c¸c vïng ®¶o ven bê ®­îc xÕp vµo kiÓu 3, trong ®ã thñy triÒu chiÕm ­u thÕ, chó ý r»ng, lo¹i bê nµy bao trïm c¸c d¶i sãng vµ thñy triÒu kh¸c nhau. Trªn thùc tÕ, ë quy m« n¨ng l­îng nhá vÉn lu«n tån t¹i sù c©n b»ng máng manh gi÷a c¸c lùc, vµ sù ph©n lo¹i theo mèi t­¬ng quan n¨ng l­îng gi÷a sãng vµ thñy triÒu nh×n chung kh«ng cã sù kh¸c biÖt lín vÒ c¸c th«ng sè liªn quan. Ngoµi ra, c¸c l¹ch triÒu ®«i khi còng ®­îc ph©n lo¹i theo c¸ch nµy. (d) Theo nhiÒu nghiªn cøu kh¸c nhau ®­îc thùc hiÖn sau ®ã, ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch dùa trªn ®Æc ®iÓm sãng vµ thñy triÒu cña khu vùc cßn ch­a ®Çy ®ñ bëi ngoµi c¸c yÕu tè thñy lùc, h×nh th¸i ®­êng bê vµ tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña c¸c l¹ch triÒu cßn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè kh¸c nh­ (Davis vµ Heyes 1984; Nummerdal vµ Fischer 1978): - CÊu t¹o ®Þa chÊt vµ ®iÒu kiÖn tù nhiªn - ThÓ tÝch triÒu - Nguån trÇm tÝch - ¶nh h­ëng cña dßng ch¶y s«ng - §é s©u cña c¸c vÞnh biÓn - §iÒu kiÖn khÝ t­îng vµ ¶nh h­ëng cña front b·o H×nh 2-12: §å thÞ biÓu diÔn c¸c kiÓu triÒu
26. (4) KhÝ t­îng KhÝ t­îng lµ nh÷ng nghiªn cøu vÒ sù biÕn ®æi cña c¸c hiÖn t­îng khÝ quyÓn theo kh«ng gian vµ thêi gian. KhÝ hËu lµ c¸c yÕu tè khÝ t­îng diÔn ra trong thêi gian dµi t¹i mét khu vùc nµo ®ã ®­îc ®¸nh gi¸ dùa trªn nh÷ng sè liÖu thèng kª vµ trung b×nh, vÝ dô nh­ giã, nhiÖt ®é, ®é Èm, l­îng m­a, ®é bay h¬i, møc ®é phong hãa hãa häc vµ c¸c tÝnh chÊt cña n­íc biÓn. C¸c ®iÒu kiÖn khÝ hËu lu«n cã ¶nh h­ëng trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp tíi ®íi bê, ch¼ng h¹n nh­ sù h×nh thµnh sãng giã hoÆc sãng b·o (do c¸c c¬n b·o xa hµng ngh×n km). N¨m 1976 Fox vµ Davis ®· giíi thiÖu mét sè m« h×nh thêi tiÕt vµ c¸c qu¸ tr×nh ®éng lùc ®íi bê. Sau ®ã, Ch­¬ng tr×nh nghiªn cøu Sãng biÓn (Wave Information Studies Program – WIS) do USACE thùc hiÖn ®· ®­a ra nh÷ng ph©n tÝch vÒ tr­êng giã vµ tr­êng khÝ hËu trªn biÓn (phô lôc D). N¨m 1988 Hsu ®· tæng quan c¬ së ®¹i c­¬ng khÝ t­îng ®íi bê. (a) Giã : giã ®­îc sinh ra do sù biÕn ®æi ¸p suÊt vµ sù chªnh lÖch theo ph­¬ng ngang cña khÝ ¸p kh¸c nhau trong mét khu vùc. Ho¹t ®éng cña giã diÔn ra trªn quy m« kh¸c nhau tõ toµn cÇu ®Õn ®Þa ph­¬ng, hoÆc kÐo dµi mét c¸ch æn ®Þnh hoÆc chØ tån t¹i trong mét thêi gian ng¾n khi x¶y ra gi«ng b·o. (b) Nh÷ng t¸c ®éng trùc tiÕp ®ã lµ vai trß t¸c nh©n cña giã trong qóa tr×nh bµo mßn, di chuyÓn vµ tÝch tô trÇm tÝch ë ®íi ven biÓn. Theo Bagnold (1954) gi÷a tèc ®é giã vµ tèc ®é vËn chuyÓn trÇm tÝch cã mèi quan hÖ tØ lÖ, nh÷ng nghiªn cøu ban ®Çu vÒ sù ph©n dÞ vµ ®é lín cña trÇm tÝch ®· cho thÊy, cã hai d¹ng ®Þa h×nh ®íi ven bê lµ s¶n phÈm cña c¸c qóa tr×nh do giã g©y ra. Lo¹i thø nhÊt lµ c¸c cån c¸t ven biÓn, ®©y lµ d¹ng ®Þa h×nh ®­îc h×nh thµnh do qóa tr×nh di chuyÓn vµ tÝch ®äng trÇm tÝch cña giã (Pethick 1984), lo¹i nµy cã nhiÒu h×nh d¹ng kh¸c nhau tuú thuéc vµo mét sè yÕu tè nh­ kiÓu trÇm tÝch, ®Þa h×nh, h­íng giã, tèc ®é giã vµ thêi gian thæi. Lo¹i thø hai lµ c¸c d¹ng ®Þa h×nh thæi mßn, th­êng xuÊt hiÖn ë c¸c khu vùc cã líp phñ thùc vËt kÐm dÔ chÞu t¸c ®éng bµo mßn cña giã (xem ch­¬ng 3). (c) Nh÷ng t¸c ®éng gi¸n tiÕp chÝnh lµ øng suÊt cña giã lªn khèi n­íc trong biÓn vµ ®¹i d­¬ng sinh ra sãng vµ c¸c dßng h¶i l­u. (d) Giã ®Êt/biÓn. Sù thay ®æi c¸c lo¹i giã kh¸c nhau trong thêi gian mét ngµy ®ªm lµ do sù chªnh lÖch vÒ nhiÖt ®é gi÷a biÓn vµ lôc ®Þa. Vµo ban ngµy, nhÊt lµ vµo mïa hÌ, nhiÖt ®é trong lôc ®Þa th­êng t¨ng nhanh lµm lµm kh«ng khÝ bÞ gi·n në bay lªn cao vµ h×nh thµnh khu vùc cã tÇng ¸p suÊt thÊp so víi tÇng khÝ ¸p trªn biÓn vµ ®¹i d­¬ng. Sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy ®· t¹o ra h­íng giã tõ biÓn thæi vµo lôc ®Þa . §Õn ®ªm, khi nhiÖt ®é trong lôc ®Þa gi¶m th× nhiÖt ®é trªn biÓn vµ ®¹i d­¬ng l¹i gi¶m chËm h¬n nªn khèi kh«ng khÝ trªn mÆt biÓn bÞ d©ng cao vµ xuÊt hiÖn h­íng giã míi thæi tõ lôc ®Þa ra biÓn. Tèc ®é cña nh÷ng c¬n giã nµy Ýt khi lín h¬n 8m/s (15knots) v× vËy chóng kh«ng cã ¶nh h­ëng nhiÒu tíi h×nh th¸i ®­êng bê mÆc dï ®«i chç chóng ta vÉn cã thÓ quan s¸t thÊy mét vµi ho¹t ®éng di chuyÓn trÇm tÝch, nhÊt lµ trªn c¸c b·i biÓn, nh­ng c­êng ®é ho¹t ®éng kh«ng ®¸ng kÓ (Komar 1976).
27. (e) Sù lªn xuèng cña mùc n­íc. Do t¸c ®éng cña giã ë khu vùc gÇn bê líp n­íc trªn mÆt biÓn vµ ®¹i d­¬ng cã xu h­íng dån vÒ phÝa bê trong khi líp n­íc d­íi s©u l¹i cã xu h­íng chuyÓn ®éng ra biÓn. NÕu t¸c ®éng cña giã kÐo dµi víi c­êng ®é lín cã thÓ dÉn ®Õn qóa tr×nh d©ng cao cña mùc n­íc ven bê vµ ng­îc l¹i khi giã h­íng ra kh¬i, mùc n­íc gÇn bê sÏ bÞ gi¶m xuèng. (d) Thñy triÒu gi¶ (seiches). §©y lµ mét hiÖn t­îng dao ®éng ®øng th­êng xuÊt hiÖn ë biÓn hå, cöa s«ng vµ c¸c vïng biÓn nhá do sù biÕn ®æi ®ét ngét ¸p suÊt cña kh«ng khÝ hay khi xuÊt hiÖn gi«ng b·o vµ thñy triÒu trong khu vùc, lóc ®ã khèi n­íc trong thñy vùc sÏ bÞ dao ®éng theo kiÓu mét b¸t n­íc bÞ sãng s¸nh. H×nh 2-13: Sù ph©n lo¹i ®­êng bê theo nguån gèc n¨ng l­îng (Hayes 1979)
28. (5) B·o nhiÖt ®íi Theo ®Þnh nghÜa, sù di chuyÓn cña c¸c c¬n giã xo¸y theo chiÒu kim ®ång hå (ë b¸n cÇu Nam) hoÆc ng­îc chiÒu kim ®ång hå (ë b¸n cÇu B¾c) vÒ vïng trung t©m ¸p thÊp ®­îc gäi lµ lèc (Gove 1986). B·o nhiÖt ®íi lµ c¸ch gäi chung cña hiÖn t­îng ¸p thÊp nhiÖt ®íi vµ giã xo¸y trªn quy m« lín (quy m« Synop- lµ mét hÖ thèng thêi tiÕt trªn quy m« lín kh¸c víi c¸c hiÖn t­îng thêi tiÕt mang tÝnh ®Þa ph­¬ng nh­ c¸c c¬n gi«ng) x¶y ra ë vïng nhiÖt ®íi. Theo ®ã, lèc nhiÖt ®íi lµ nh÷ng c¬n b·o m¹nh cã c­êng ®é lín víi tèc ®é giã trong c¬n b·o cã thÓ v­ît qóa 90m/s (175 knots hoÆc 200mph) vµ kÌm theo m­a xèi x¶ (Huschke 1959). Theo quy ­íc, khi tèc ®é giã ®¹t 33m/s (74mph) b·o nhiÖt ®íi ®­îc gäi lµ cuång phong nÕu x¶y ra ë vïng §¹i T©y D­¬ng vµ ®«ng Th¸i B×nh D­¬ng hoÆc lµ b·o nhiÖt ®íi nÕu x¶y ra ë vïng t©y Th¸i B×nh D­¬ng (Philippin vµ biÓn §«ng) hoÆc lµ lèc nÕu x¶y ra ë Ên §é D­¬ng (a) ¶nh h­ëng cña b·o nhiÖt ®íi cã thÓ g©y xãi mßn bê biÓn, ph¸ hñy ®­êng bê do sù d©ng cao cña mùc n­íc, søc giã vµ sù suy gi¶m ¸p suÊt kh«ng khÝ kÐo dµi trªn hµng tr¨m km hoÆc g©y nh÷ng thiÖt h¹i nÆng nÒ vÒ tµi s¶n, con ng­êi vµ lµm di chuyÓn khèi l­îng lín trÇm tÝch ven bê. VÝ dô nh­ c¬n b·o x¶y ra ë vÞnh Mexico n¨m 1900 ®· lµm ngËp lôt toµn bé ®¶o Galveston vµ c­íp ®i sinh m¹ng cña 6.000 ng­êi. Th¸ng 9/1938, mét c¬n b·o lín ®· ®æ bé vµo ®¶o Long Island vµ New England lµm chÕt 600 ng­êi, ®ång thêi ph¸ hñy toµn bé c¸c vïng d©n c­ ven biÓn phÝa nam cña ®¶o Rhode Island (Minsinger 1988), nh÷ng ng­êi sèng sãt kÓ l¹i c¸c con sãng cao 50 feet ®· quÐt s¹ch c¸c ®ª ch¾n sãng cña vïng Rhode Island (Allen 1976). Ngµy 21 th¸ng 9 n¨m 1989, mét c¬n cuång phong ®· trµn vµo phÇn lôc ®Þa cña Mü, gÇn vïng Charleston, SC g©y thiÖt h¹i tíi 4 triÖu ®« la, lµm xãi mßn nhiÒu vïng ®ª biÓn vµ thay ®æi cÊu t¹o ®Þa chÊt cña mét vïng réng lín (kÐo dµi 180km vÒ phÝa b¾c vµ 50km phÝa nam) (Davidson, Dean vµ Edge 1990; Finkl vµ Pilkey 1991). Theo ®iÒu tra nghiªn cøu cña Simpson vµ Riehl (1981) vµ cña Neumann vµ nnk (1987) vÒ ¶nh h­ëng cña nh÷ng c¬n b·o nhiÖt ®íi ë Mü, mét danh môc c¸c khu vùc cã nguy c¬ x¶y ra tr­ît ®Êt ë vïng ven biÓn ®· ®­îc thµnh lËp. ViÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c t©m b·o x¶y ra trong kho¶ng thêi gian x¶y ra tõ n¨m 1971 ®Õn 1986 ®· ®­îc Neumann vµ nnk (1987) thùc hiÖn, tr­íc ®ã Tennehill (1956) ®· x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ c¸c t¹m b·o x¶y ra tr­íc nh÷ng n¨m 50 ë t©y b¸n cÇu. Trªn c¬ së ®ã s¬ ®å h­íng ®i cña b·o nhiÖt ®íi ®­îc x¸c lËp (h×nh 2-14). (b) T¹i Trung t©m khÝ t­îng Quèc gia cña Mü, Quy m« Saffir-Simpson ®­îc sö dông trong 20 n¨m cho viÖc so s¸nh c­êng ®é cña lèc nhiÖt ®íi (b¶ng 2-5). Theo tèc ®é giã cùc ®¹i, lèc nhiÖt ®íi ®­îc chia lµm 5 lo¹i. (c) Trong thêi gian b·o xuÊt hiÖn vµ cã nh÷ng x¸o ®éng bÊt th­êng vÒ thêi tiÕt, mùc n­íc biÓn bÞ biÕn ®æi do hai nguyªn nh©n:
29. - ¸p suÊt cña khÝ quyÓn. ¸p suÊt cña khÝ quyÓn cã mèi quan hÖ ng­îc chiÒu víi mùc n­íc biÓn. Khi ¸p suÊt t¨ng th× mùc n­íc h¹ ®Ó ¸p lùc trªn ®¸y biÓn lu«n ®­îc duy tr× c©n b»ng, v× vËy khi ¸p suÊt gi¶m, th× mùc n­íc t¨ng. TØ lÖ t­¬ng quan lµ 0.01m cho mçi millibar chªnh lÖch ¸p suÊt vµ ë nh÷ng khu vùc chÞu ¶nh h­ëng cña b·o nhiÖt ®íi vµ cuång phong, sù t¨ng gi¶m ¸p suÊt cã thÓ lµm n­íc biÓn d©ng cao tíi 1,5m (Carter 1988). N­íc d©ng do b·o: ë nh÷ng vïng n­íc n«ng, ho¹t ®éng cña giã cã thÓ ®Èy c¸c khèi n­íc di chuyÓn vµo gÇn bê hoÆc kÐo ra xa bê. Sãng b·o sinh ra do sù kÕt hîp gi÷a giã vµ khÝ ¸p thÊp, lµm mùc n­íc ven bê cã thÓ d©ng cao mét vµi mÐt, g©y ngËp lôt c¸c vïng ven biÓn. C¬ quan cøu hé Liªn bang Mü (FEMA) x¸c ®Þnh mùc lò cã thÓ x¶y ra t¹i c¸c khu vùc ven biÓn, trong ®ã bao gåm sù d©ng cao mùc n­íc do sãng b·o víi chu kú trë l¹i 100 n¨m. Víi nh÷ng tr­êng hîp mùc n­íc d©ng kh«ng ®¸ng kÓ, c¸c b¶n ®å phßng chèng thiªn tai vÉn nªn th­êng xuyªn ®­îc cËp nhËt (National Research Council 1987). Nh­ vËy, ngoµi søc giã, ¶nh h­ëng sãng b·o cã thÓ lµm mùc m­íc ven bê bÞ d©ng cao t¹m thêi tíi hµng chôc centimÐt. Nh÷ng ph©n tÝch dù b¸o vÒ ®é cao cña sãng sÏ ®­îc tr×nh bµy chi tiÕt trong phÇn EM 1110-2-1412. B¶ng 2-4: Nh÷ng kho¶n tiÒn b¶o hiÓm thiªn tai lín mµ c¸c c«ng ty b¶o hiÓm Mü ph¶i chi tr¶ tõ n¨m 1938 ®Õm n¨m 1992 Thêi gian Thiªn tai (vïng vµ c¸c khu vùc chÞu ¶nh h­ëng lín) ThiÖt h¹i tÝnh b»ng tiÒn (triÖu ®« la) 8/1992 C¬n cuång phong Andrrew (Florida, Louisiana) 16.500 9/1989 C¬n cuång phong Hugo (S.Carolina) 4.195 3/1993 B·o mïa ®«ng (24 bang, ®íi ven biÓn California) 1.750 10/1991 Oakland, CA 1.700 9/1992 C¬n cuång phong Iniki (Hawaiian Is) 1.600 10/1989 Loma Prieta, Ca, §éng ®Êt 960 12/1983 B·o mïa ®«ng, 41 bang 880 4-5/1992 Los Angeles 775 4/1992 Gios, m­a ®¸, lèc xo¸y, b·o, ngËp lôt (Texas vµ 760 Oklahoma) 9/1979 C¬n cuång phong Frederic (Long Island, Rhode Island) 753 9/1938 C¬n cuång phong Great New England (Long Island, 400 Rhode Island, Connecticut, Massachusett) Nguån : thêi b¸o New york, 28/12/1993
30. H×nh 2-14: H­íng ®i cña c¸c c¬n b·o nhiÖt ®íi trªn thÕ giíi (Cole 1980) B¶ng 2-5: Quy m« c­êng ®é Saffir-Simpson Sè kiÓu ¸p suÊt trung Tèc ®é giã Tèc ®é giã Søc b·o Søc b·o Møc ph¸ hñy t©m (mllibar) (mile/giê) (m/gi©y) (ft) (m) 1 ≥ 980 74 – 95 33 – 42 4 – 5 ~ 1.5 RÊt nhá 2 965 – 979 96 – 110 13 – 49 6 – 8 ~ 2 – 2.5 Trung b×nh 3 945 – 964 11 – 130 50 – 58 9 – 12 ~ 2.6 – 3.9 M¹nh 4 920 – 944 131 – 155 59 – 69 13 – 18 ~ 4 – 5.5 RÊt m¹nh 5 155 > 69 > 18 > 5.5 G©y th¶m häa Nguån Hsu (1998) vµ Simpson, Riehl (1981) (6) B·o ngo¹i nhiÖt ®íi B·o ngo¹i nhiÖt ®íi lµ nh÷ng c¬n lèc liªn quan ®Õn sù di chuyÓn cña front khÝ ë nh÷ng vïng vÜ ®é cao vµ trung b×nh (Hsu 1988). MÆc dï c¸c trËn cuång phong ®æ bé vµo bê biÓn §¹i T©y D­¬ng cña nuíc Mü ®Òu lµ nh÷ng c¬n b·o m¹nh nh­ng c¸c c¬n b·o cùc nhiÖt ®íi x¶y ra vÉn yÕu h¬n, tuy nhiªn chóng vÉn cã kh¶ n¨ng ph¸ hñy tµu thuyÒn, g©y xãi lë bê vµ ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh m¹ng con ng­êi, tªn th­êng gäi lµ b·o mïa ®«ng hoÆc b·o ®«ng b¾c. Nh÷ng c¬n b·o nµy rÊt khã x¸c ®Þnh, tèc ®é giã cña chóng còng kh«ng lín b»ng c¸c c¬n cuång phong, chóng di chuyÓn kh¸ chËm v× vËy th­êng sinh ra nh÷ng con sãng cao v­ît qóa ®é cao cña c¸c con sãng do b·o nhiÖt ®íi (Dolan vµ Davis 1992). (a) PhÇn lín c¸c c¬n b·o ®«ng b¾c xuÊt hiÖn ë vïng biÓn §¹i T©y D­¬ng vµo th¸ng 12 cho tíi th¸ng 4. Theo nh÷ng nghiªn cøu cña Dolan vµ Davis (1992) vÒ lÞch sö b·o cùc nhiÖt ®íi, c¸c c¬n b·o x¶y ra vµo kho¶ng th¸ng 10 vµ th¸ng giªng t¹i vïng bê ®«ng b¾c lµ nh÷ng c¬n b·o m¹nh nhÊt. b) Th¸ng 10 n¨m 1991 c¬n b·o ®«ng b¾c cã tªn gäi lµ b·o Halloween x¶y ra ë vïng bê biÓn §¹i T©y D­¬ng ®­îc biÕt ®Õn lµ mét c¬n b·o ngo¹i nhiÖt ®íi cã søc ph¸ hñy lín nhÊt. Vµo ngµy 30 th¸ng 10, mét luång kh«ng khÝ ¸p suÊt thÊp ch­a
31. tõng cã 972mb ®· trµn vµo vïng bê biÓn víi søc giã 40-60knot vµ thæi liªn tôc kh«ng ngõng trong suèt 48 tiÕng ®ång hå khiÕn biÓn ®éng m¹nh, n­íc d©ng tµn ph¸ nhiÒu khu vùc réng lín (Dolan vµ Davis 1992). Mét c¬n b·o næi tiÕng kh¸c lµ Ash Wednesday x¶y ra vµo n¨m 1962 ®· c­íp ®i sinh m¹ng cña 33 ng­êi vµ g©y nhiÒu thiÖt h¹i lín vÒ tµi s¶n. (c) §Çu n¨m 1983, vïng bê biÓn phÝa nam cña California ®· chÞu sù c«ng ph¸ cña mét c¬n b·o lín ch­a tõng x¶y ra trong vßng 100 n¨m, toµn bé vïng bê biÓn ®· bÞ ph¸ hñy vµ xãi lë m¹nh mÏ. §óng vµo thêi ®iÓm x¶y ra c¬n b·o, th¸ng 1 n¨m 1983 còng lµ thêi kú triÒu lªn khiÕn c¸c v¸ch biÓn ë SanDiego bÞ lïi s©u vµo lôc ®Þa tíi 5m. Theo lËp luËn cña Kuhn vµ Shepard (1984), nguyªn nh©n chÝnh dÉn ®Õn sù biÕn ®æi thêi tiÕt bÊt th­êng nµy lµ do ¶nh h­ëng cña ho¹t ®éng phun trµo cña nói löa El Chichon ë b¸n ®¶o Yucatan vµo th¸ng 3 n¨m 1982 vµ ®©y lµ c¬n b·o lín nhÊt kÓ tõ n¨m 1884. (d) Vµo thêi gian ®ã, nh÷ng th«ng tin dù b¸o thêi tiÕt vÒ ¶nh h­ëng cña b·o ngo¹i nhiÖt ®íi cßn rÊt h¹n chÕ do thiÕu c¸c ph­¬ng tiÖn kü thuËt hiÖn ®¹i. V× vËy, viÖc dù b¸o c¸c c¬n b·o xa lu«n lµ mét yªu cÇu tÊt yÕu ®Ó phôc vô cho nh÷ng c«ng t¸c qu¶n lý vµ quy ho¹ch ®íi bê, phßng chèng thiªn tai vµ b¶o vÖ tµi s¶n vµ sinh m¹ng con ng­êi. c. C¸c yÕu tè sinh häc §íi ven bê lµ khu vùc diÔn ra nhiÒu ho¹t ®éng sèng cña sinh vËt. C¸c ho¹t ®éng nµy cã thÓ gi÷ vai trß quan träng trong cÊu t¹o ®Þa chÊt cña mét vµi khu vùc, song còng cã thÓ ch¼ng cã ý nghÜa g× ë mét vµi khu vùc kh¸c. VÝ dô sù ph¸t triÓn cña c¸c r¹n san h« ven bê võa b¶o vÖ bê biÓn võa më réng bê hay ho¹t ®éng sèng cña nh÷ng tæ chøc sinh vËt ë ch©n v¸ch cã thÓ lµm ph¸ hñy c¸c v¸ch biÓn. Mét sè loµi sinh vËt kh¸c do cã cÊu t¹o x­¬ng lµ canxi khi chÕt x¸c cña chóng trë thµnh nguån trÇm tÝch vôn cung cÊp cho c¸c qóa tr×nh trÇm tÝch ven bê, ®«i khi chóng trë thµnh nguån trÇm tÝch chÝnh cho c¸c ho¹t ®éng trÇm tÝch ngay t¹i khu vùc ®ã. Ngoµi ra sù cã mÆt cña c¸c loµi thùc vËt nh­ rong, t¶o, cá biÓn còng gãp phÇn x©y dùng vµ b¶o vÖ bê biÓn nhê kh¶ n¨ng l­u gi÷ vµ æn ®Þnh trÇm tÝch cña chóng. ë c¸c vïng ®Êt ngËp n­íc hay vïng cöa s«ng ven biÓn, sù ph¸t triÓn cña c¸c loµi thùc vËt thñy sinh ®· trë thµnh c¸c bÉy trÇm tÝch mÞn, c¶n trë qóa tr×nh di chuyÓn trÇm tÝch vµ lµm lÊp ®Çy thñy vùc (nÕu cã sù c©n b»ng æn ®Þnh gi÷a nguån cung cÊp trÇm tÝch vµ sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn). §Æc biÖt, sù xuÊt hiÖn cña mét sè loµi t¶o cã kÝch th­íc lín cã thÓ trë thµnh nguyªn nh©n g©y ra xãi lë vµ lµm di chuyÓn c¸c vËt liÖu h¹t th« nh­ cuéi, sái. Víi c¸c khu bê ®­îc h×nh thµnh do ho¹t ®éng cña sinh vËt sÏ ®­îc ®Ò cËp cô thÓ ë ch­¬ng 3. Ch­¬ng 4 lµ c¸c qóa tr×nh cöa s«ng, delta do ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè sinh häc. 2-6. Sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn a. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n (1) Kh¸i qu¸t
32. (a) ë ®íi bê, nh÷ng biÕn ®æi mùc n­íc cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn cÊu t¹o ®Þa chÊt, c¸c hÖ sinh th¸i ven bê vµ c¸c vïng d©n c­ ven biÓn. Qu¸ tr×nh d©ng cao liªn tôc cña mùc n­íc trong thêi gian dµi lu«n lµ nguyªn nh©n g©y ra xãi lë vµ ph¸ hñy ®­êng bê. C¸c kÕt qña nghiªn cøu, dù b¸o n­íc d©ng cã ý nghÜa rÊt lín ®èi víi ho¹t ®éng ph¸t triÓn ®íi bê bao gåm c¸c dù ¸n kinh tÕ, thiÕt kÕ c«ng tr×nh cÇu c¶ng vµ giao th«ng hµng h¶i. (b) RÊt nhiÒu c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa m¹o ®íi bê hiÖn ®¹i lµ s¶n phÈm cña qóa tr×nh d©ng cao “®¼ng tÜnh” mùc n­íc trong kú Holocen do sù Êm lªn cña khÝ hËu vµ b¨ng tan. Nh÷ng biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn trong c¸c thêi kú ®Þa chÊt kh¸c nhau lµ kÕt qu¶ cña c¸c qóa tr×nh biÕn ®æi khèi l­îng n­íc ®¹i d­¬ng, h×nh d¹ng cña ®¸y ®¹i d­¬ng, t¸ch d·n lôc ®Þa vµ h×nh thµnh lôc ®Þa míi. (c) C¸c nghiªn cøu vÒ mùc n­íc lu«n lµ chñ ®Ò chÝnh trong c¸c ho¹t ®éng nghiªn cøu khoa häc thuéc lÜnh vùc h¶i d­¬ng vµ c«ng nghiÖp dÇu khÝ. Nh­ chóng ta ®· biÕt, ®a sè c¸c tr¹m quan tr¾c khÝ t­îng h¶i v¨n ®Òu n»m ë c¸c quèc gia ven biÓn cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn nh­ B¾c b¸n cÇu, v× vËy qóa tr×nh nghiªn cøu nh÷ng biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn vµ ®¹i d­¬ng trªn toµn thÕ giíi bÞ h¹n chÕ (®iÒu nµy ®· diÔn ra trong tr­íc thÕ kû). §Ó hiÓu thªm vÒ vÊn ®Ò nµy, chóng t«i giíi thiÖu tíi b¹n ®äc cuèn s¸ch cña Emery vµ Aubrey (1991) víi tiªu ®Ò “ Mùc n­íc biÓn, ®é cao cña lôc ®Þa vµ c¸c tr¹m quan tr¾c”. Ngoµi ra, c¸c b¹n cã thÓ t×m thÊy c¸c b¶ng thñy triÒu ®­îc lÊy tõ c¸c tr¹m quan tr¾c cña Mü trong c¸c tuyÓn tËp do Lyles, Hickman vµ Debaugh (1988) thùc hiÖn vµ mét sè tµi liÖu liªn quan ®Õn sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn trªn toµn thÕ giíi trong thêi kú Holocen do Pirazzoli (1991) xuÊt b¶n. TËp hîp bµi viÕt vÒ sù dao ®éng cña mùc n­íc vµ ¶nh h­ëng cña nã tíi vïng bê ®­îc Nummedal, Pilkey vµ Howard (1987) xuÊt b¶n. C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn c«ng nghÖ, sù thay ®æi khÝ hËu, mùc n­íc biÓn, khÝ CO2 trong khÝ quyÓn ®Òu ®­îc Héi nghiªn cøu Quèc gia xuÊt b¶n thµnh s¸ch vµo c¸c n¨m 1987 vµ 1983. C¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ dù b¸o vÒ sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn ®­îc Houston xuÊt b¶n n¨m 1993. (2) Mét sè kh¸i niÖm Sù biÕn ®æi cña mùc n­íc biÓn lu«n lµ mét vÊn ®Ò phøc t¹p v× vËy ®Ó hiÓu râ ®­îc b¶n chÊt cña vÊn ®Ò nµy, chóng ta cÇn ph¶i biÕt hai kh¸i niÖm sau: (a) Dao ®éng ®Þa tÜnh cña mùc n­íc biÓn lµ c¸c dao ®éng x¶y ra do sù biÕn ®æi thÓ tÝch cña ®¹i d­¬ng vµ khèi l­îng n­íc trong ®¹i d­¬ng (Sahagian vµ Holland 1991). §Ó x¸c ®Þnh, ng­êi ta dùa vµo viÖc tÝnh to¸n sù chªnh lÖch gi÷a bÒ mÆt n­íc ®¹i d­¬ng víi mét mèc chuÈn theo hÖ thèng quy uíc toµn cÇu. §©y lµ mét th¸ch thøc v× vÞ trÝ c¸c mèc chuÈn chØ nh¹y c¶m víi nh÷ng biÕn ®æi cña ®¹i d­¬ng vÒ thÓ tÝch n­íc biÓn vµ thÓ tÝch d¹i d­¬ng. V× vËy víi nh÷ng vïng cã ho¹t ®éng kiÕn t¹o m¹nh, viÖc ®o ®¹c mùc n­íc ®Þa tÜnh lµ kh«ng thÝch hîp do th­êng xuyªn cã c¸c chuyÓn ®éng th¼ng ®øng cña tr¸i ®Êt (Mariolakos, 1990). KÕt qña quan tr¾c thñy triÒu t¹i c¸c tr¹m ®o ë nh÷ng khu vùc æn ®Þnh cho thÊy kho¶ng dao ®éng cña mùc n­íc ®Þa tÜnh lµ tõ 15-23cm/ thÕ kû (Barnett, 1984).
33. (b) Dao ®éng t­¬ng ®èi cña mùc n­íc biÓn lµ nh÷ng dao ®éng liªn quan ®Õn sù chªnh lÖch gi÷a mùc n­íc ®¹i d­¬ng víi bÒ mÆt lôc ®Þa t¹i mét khu vùc nµo ®ã. Trong tù nhiªn, c¶ lôc ®Þa vµ biÓn ®Òu chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi so víi mÆt Geoid (mÆt trung b×nh cña tr¸i ®Êt), v× vËy viÖc x¸c ®Þnh dao ®éng t­¬ng ®èi cña mùc n­íc dùa vµo c¸c tr¹m quan tr¾c thñy triÒu th­êng thiÕu chÝnh x¸c do b¶n th©n chóng còng bÞ n©ng lªn hoÆc h¹ xuèng. Trong tr­êng hîp, nÕu biÓn vµ lôc ®Þa ®Òu chuyÓn ®éng n©ng theo cïng mét tØ lÖ th× c¸c tr¹m quan tr¾c sÏ kh«ng biÓu hiÖn ®­îc nh÷ng dao ®éng cña mùc n­íc. Ngoµi ra dùa vµo c¸c dÊu hiÖu kh¸c nh­ vÕt tÝch cña ®­êng bê cæ ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc d¹ng dao ®éng nµy. (3) C¸c nguyªn nh©n g©y ra biÕn tr×nh cña mùc n­íc (a) Nh÷ng biÕn ®æi ng¾n h¹n th­êng phô thuéc vµo mét sè c¸c yÕu tè thêi tiÕt vµ h¶i d­¬ng nh­ thñy triÒu, dßng ch¶y trong ®¹i d­¬ng, dßng ch¶y trªn lôc ®Þa, b¨ng tuyÕt vµ c¸c biÕn ®æi vi khÝ hËu vµ c¶ nh÷ng thay ®æi vÒ ®é dèc cña bÒ mÆt lôc ®Þa do ¶nh h­ëng cña ®éng ®Êt hay nói löa. “Giai ®o¹n ng¾n” ë ®©y lµ qu·ng thêi gian chóng ta cã thÓ quan s¸t vµ nhËn biÕt ®­îc nh÷ng biÕn ®æi th«ng th­êng nh­ d©ng cao hay h¹ thÊp cña mùc n­íc trong vßng 10 hoÆc 25 n¨m. §©y ®­îc xem lµ vÊn ®Ò cùc kú quan träng ®èi víi c¸c nhµ qu¶n lý vµ quy ho¹ch ®íi bê v× mèi quan t©m hµng ®Çu cña hä bao giê còng lµ tuæi thä vaif chôc n¨m cña dù ¸n, nªn viÖc dù ®o¸n ®­îc tiÕn tr×nh biÕn ®æi cña mùc n­íc sÏ gióp hä l­êng tr­íc c¸c rñi ro trong kÕ ho¹ch x©y dùng. (b) Nh÷ng biÕn ®æi theo thêi gian dµi th­êng diÔn ra kh¸ chËm ch¹p trong kho¶ng hµng ngh×n ®Õn hµng triÖu n¨m do ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè ®Þa chÊn, kiÕn t¹o, trÇm tÝch, b¨ng hµ, khÝ hËu vµ h¶i d­¬ng x¶y ra trªn quy m« lín. Ch¼ng h¹n, trong thêi kú b¨ng hµ, c¸ch ®©y chõng 15.000 n¨m, mùc n­íc biÓn ®· bÞ h¹ xuèng rÊt thÊp so víi b©y giê tõ 100-130m (h×nh 2-15). Nh÷ng vÕt tÝch ®­êng bê cæ vµ c¸c vïng ®ång b»ng ven biÓn trong giai ®o¹n ®ã ®Õn nay vÉn cßn cã thÓ t×m thÊy ë c¸c vÞ trÝ ®é s©u kh¸c nhau trªn r×a lôc ®Þa (Suter vµ Berryhill, 1985). NhiÒu thay ®æi lín kh¸c còng ®· ®­îc ghi nhËn qua c¸c thêi kú ®Þa chÊt kh¸c nhau (Payton, 1977). (c) B¶ng 2-6 lµ c¸c thèng kª vÒ nh÷ng yÕu tè g©y t¸c ®éng tíi biÕn tr×nh cña mùc n­íc theo c¸c quy m« thêi gian kh¸c nhau. Néi dung chi tiÕt sÏ ®­îc tr×nh bµy thªm ë c¸c phÇn tiÕp theo. b. C¸c nguyªn nh©n g©y ra sù dao ®éng mùc n­íc ng¾n h¹n (1) Dao ®éng theo mïa (a) PhÇn lín c¸c dao ®éng mùc n­íc ng¾n h¹n x¶y ra theo mïa, ë nhiÒu n¬i chóng cã thÓ dao ®éng trong kho¶ng tõ 10-30cm (trong nh÷ng tr­êng hîp ®Æc biÖt nh­ ë vÞnh Bengal mùc n­íc biÕn ®æi tíi 100cm) (Komar vµ Enfield, 1987). T¹i c¸c vïng cöa s«ng vµ cöa s«ng ven biÓn, nh÷ng dao ®éng mùc n­íc theo mïa lµ rÊt dÔ nhËn thÊy. Do sù thay ®æi cña dßng ch¶y s«ng vµo c¸c mïa trong n¨m,
34. h¬n 21% biÕn ®éng mùc n­íc hµng n¨m chÞu ¶nh h­ëng chÝnh cña nguyªn nh©n nµy (Meade vµ Emery, 1971). So víi mùc n­íc d©ng ®Þa tÜnh ë ®¹i d­¬ng cã thÓ ®¹t tíi 20cm/thÕ kû. C¸c yÕu tè khÝ hËu cßn lµ mét trong nh÷ng t¸c nh©n chÝnh g©y ra qóa tr×nh xãi lë bê hµng n¨m (Komar vµ Enfield, 1987). (b) Trong thùc tÕ, nhiÒu khu vùc trªn thÕ giíi cã mùc n­íc biÓn h¹ thÊp vµp mïa xu©n vµ d©ng cao vµo mïa thu. ViÖc ph©n t¸ch tõng yÕu tè cã t¸c ®éng ®Õn biÕn tr×nh hµng n¨m cña mùc n­íc lµ rÊt khã v× ®a sè c¸c c¬ chÕ ®iÒu khiÓn ®­îc h×nh thµnh ®Òu diÔn ra liªn kÕt vµ ®ång pha víi nhau. Tuy nhiªn, sù biÕn thiªn cña ¸p suÊt khÝ quyÓn vÉn lµ yÕu tè cã ¶nh h­ëng lín ®Õn biÕn tr×nh mùc n­íc hµng n¨m (Komar vµ Enfield, 1987). (2) Bờ biển phía tây của Bắc Mỹ (a) Vùng bờ biển phía tây của Bắc Mỹ là khu vực có mực nước biển biến đổi khá mạnh và phức tạp. Những dao động ngắn hạn thường liên quan tới điều kiện môi trường biển, trong đó có hoạt động El Nino ở Nam bán cầu. Hiện tượng này xuất hiện theo chu kỳ khi gió mậu dịch ở nam Thái Bình Dương suy giảm và gây ra hiệu ứng thuỷ triều giả tạo thành luồng nước ấm tiến về phía đông khiến mực nước tại các vùng bờ biển phía tây của Mỹ dâng lên. Thông thường hiệu ứng này chỉ tạo ra những biến đổi nhỏ vài cm, nhưng đôi khi cũng gặp tình huống nước biển dâng khá cao tới 35 cm như năm 1982 – 1983 ở Newport, OR (Komar, 1992). Mặc dù đây là yếu tố không có những ảnh hưởng lớn đến những biến đổi có tính thường xuyên về địa chất, nhưng các công trình sư hay nhà hoạch định chính sách ven bờ lại phải tính đến những tác động tiềm tàng của chúng (b) Những cơn bão mùa đông xảy ra ở vùng bờ biển tây bắc Thái Bình Dương vào thời điểm xuất hiện thủy triều có thể đẩy mực nước lên cao tới hơn 3,6m. Chẳng hạn như cơn bão mạnh năm 1983 đã làm mực nước vượt trên mức dự báo 60cm.
35. H×nh 2-15 : §å thÞ biÓu diÔn sù dao ®éng mùc n­íc trong Pleistocen vµ Holocen (Nguån sè liÖu cña Dillon vµ Oldale, 1987 B¶ng 2.6: Nh÷ng biÕn ®æi mùc n­íc ë vïng ven bê Nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra dao ®éng mùc n­íc Quy m« thêi gian §é dao ®éng (tÝnh theo 1 ng¾n hạn (P = chu kú) ph­¬ng th¼ng ®øng ) C¸c yÕu tè biÕn ®æi theo chu kú Thiªn v¨n häc (thñy triÒu) Thñy triÒu chu kú dµi Chu kú 6 – 12 giê 0.2 – 10m Dao ®éng tuÇn hoµn (hiÖu øng Chandler) Chu kú 14 th¸ng C¸c yÕu tè khÝ t­îng, h¶i v¨n ¸p suÊt khÝ quyÓn Tèc ®é giã (sãng b·o) 1 – 5 ngµy XÊp xØ 5m Mùc ®é bay h¬i, kÕt tña Vµi ngµy – vµi tuÇn §Þa h×nh ®¸y (t¸c ®éng ®Õn tØ träng cña n­íc vµ dßng Vµi ngµy – vµi tuÇn XÊp xØ 1m ch¶y) ¶nh h­ëng cña El Nino vïng nam b¸n cÇu 6 th¸ng theo chu kú 5 – 10 XÊp xØ 60cm n¨m/ 1 lÇn
36. C¸c yÕu tè khÝ hËu theo mïa Sù ®ång ®Òu cña khèi n­íc trong c¸c ®¹i d­¬ng vµo c¸c mïa kh¸c nhau (§¹i T©y D­¬ng, Th¸i B×nh D­¬ng, Ên §é D­¬ng) Sù biÕn ®æi ®é dèc cña ®Þa h×nh ®¸y ®¹i d­¬ng theo mïa ¶nh h­ëng cña lò lôt ë th­îng nguån vµ dßng ch¶y 2 th¸ng 1m cña c¸c con s«ng trong lôc ®Þa Nh÷ng thay ®æi cña mËt ®é n­íc theo mïa (nhiÖt ®é vµ 6 th¸ng 0.2m ®é mÆn) Thñy triÒu gi¶ Vµi phót – vµi giê §éng ®Êt Sãng thÇn (g©y ra c¸c con sãng lín, chuyÓn ®éng Vµi giê nhanh) BiÕn ®æi ®ét ngét ®é cao mÆt ®Êt Vµi phót Nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra dao ®éng mùc n­íc trong Quy m« t¸c ®éng Tèc ®é biÕn ®æi (tÝnh thêi gian dµi Lín (L), nhá (N) theo ph­¬ng th¼ng ®øng) Thay ®æi thÓ tÝch ®¸y ®¹i d­¬ng Ho¹t ®éng kiÕn t¹o m¶ng vµ t¸ch d·n (t¸ch d·n hay hót ch×m) vµ nh÷ng biÕn ®æi ®é cao ®¸y biÓn (do ho¹t L 0.01mm/n¨m ®éng cña nói löa ngÇm) Qóa tr×nh l¾ng ®äng trÇm tÝch biÓn L < 0.01mm/nam Thay ®æi khèi l­îng n­íc trong ®¹i d­¬ng HiÖn t­îng ®ãng b¨ng trong lôc ®Þa L 10mm/n¨m C¸c dßng ch¶y ngÇm trong lôc ®Þa L Kh¶ n¨ng chøa vµ tho¸t n­íc cña c¸c thñy vùc trong L lôc ®Þa Sù n©ng cao vµ h¹ thÊp cña bÒ mÆt tr¸i ®Êt (c¸c hiÖn t­îng ®¼ng tÜnh) HiÖn t­îng ®¼ng tÜnh nhiÖt (c¸c biÕn ®æi nhiÖt ®é/ tØ N träng trong lßng ®Êt) HiÖn t­îng b¨ng hµ (®ãng b¨ng vµ tan b¨ng) N 1cm/n¨m HiÖn t­îng thñy v¨n (l­u tr÷ vµ tho¸t) N HiÖn t­îng nói löa (x©m nhËp macma) N HiÖn t­îng trÇm tÝch (l¾ng ®äng vµ bµo mßn) N <4mm/n¨m Ho¹t ®éng kiÕn t¹o (n©ng tråi, sôt lón)
37. C¸c chuyÓn ®éng ngang vµ th¼ng ®øng cña líp vá tr¸i N 1 – 3mm/n¨m ®Êt (do c¸c ®øt g·y) §é nÐn Ðp cña trÇm tÝch D¹ng khèi ®Æc xÝt N D¹ng rçng v× mÊt n­íc (do khai th¸c dÇu má vµ n­íc N ngÇm) D¹ng bë rêi do ®éng ®Êt N Nh÷ng biÕn ®æi so víi mÆt Geoid cña tr¸i ®Êt Sù ®ét biÕn trong c¸c líp thñy quyÓn, quyÓn mÒn vµ N ranh giíi tiÕp gi¸p gi÷a Manti víi nh©n tr¸i ®Êt Sù thay ®æi trong chuyÓn ®éng quay cña tr¸i ®Êt, trôc L quay vµ ®iÓm ph©n thu Nh÷ng biÕn ®æi vÒ lùc n»m bªn ngoµi tr¸i ®Êt L 1 Đây chỉ là các giá trị ước tính vì còn có rất nhiều quá trình tương tác xảy ra đồng thời, do đó không thể bóc tách riêng rẽ mức độ tác động của từng yếu tố trong khi một số yếu tố thậm chí còn rất khó ước đoán được giá trị dao động này. (Nguồn: Emery và Aubrey (1991); Gornitz và Lebedeff (1987); Komar và Enfield (1987). (3) Sự biến đổi đột ngột về độ cao mặt đất Động đất là loại sóng chấn động sinh ra do sự dịch chuyển đột ngột của các khối vỏ Trái đất. Một ví dụ điển hình là trận động đất lớn xảy ra ở Alaska năm 1964, khi đó độ cao đường bờ đã bị biến đổi mạnh mẽ từ nâng lên 10m đến hạ xuống 2m (Hicks,1972; Plafker và Kachadoorian,1966). (4) Nhiệt độ nước đại dương Những thay đổi nhiệt độ của lớp nước mặt là nguyên nhân gây ra sự biến đổi về mật độ và thể tích nước. Khi nhiệt độ giảm, mật độ nước biển tăng, thể tích của chúng giảm và mực nước bị hạ xuống. Khi nhiệt độ tăng, qúa trình này sẽ xảy ra ngược lại. Tuy nhiên, sự biến thiên nhiệt độ của nước biển và đại dương không đơn giản chỉ phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời mà trước hết liên quan đến những biến đổi của gió và dòng chảy trong đại dương. (5) Các dòng hải lưu Do những biến đổi mật độ nước trong dòng chảy, tồn tại một độ dốc của bề mặt biển ở góc phải theo hướng của dòng chảy. Kết quả phần bắc bán cầu, độ cao phía bên phải dòng tăng lên (theo hướng xuôi dòng), nhưng ở nam bán cầu độ cao phía trái dòng tăng lên. Chẳng hạn sự chênh lệch độ cao của dòng hải lưu Gulf Stream là trên 1m (Emery và Aubrey, 1991). Ngoài ra, ở vùng ven bờ có thể xuất hiện những dòng nước trồi đưa khối nước lạnh từ dưới xâm nhập lên trên bề mặt khiến thể tích của lớp nước mặt giảm do mật độ tăng và mực nước trong khu vực bị hạ xuống.
38. c. Những nguyên nhân dài hạn gây ra dao động của mực nước (1) Tính bất ổn định kiến tạo Sự biến đổi chậm chạp và không đồng đều về độ cao giữa các khu vực nằm dọc theo rìa lục địa phía tây nước Mỹ đã ảnh hưởng đến sự biến đổi dài hạn của mực nước. Nguyên nhân chính là sự nâng lên và hạ xuống với tốc độ khác nhau ở những khu bờ khác nhau. Ví dụ sự nâng lên ở phần bờ phía nam và sự hạ xuống của phần bờ phía bắc của Oregon đã tạo ra sự chênh lệch độ cao giữa hai khu bờ so với mực nước biển (Komar,1992). (2) Sự biến động đẳng tĩnh Sự cân bằng đẳng tĩnh là quá trình cân bằng trọng lực của lớp vỏ trái đất khi xuất hiện một lực tác động bất kỳ (Emery và Aubrey, 1991).Qúa trình này xảy ra nhờ sự nâng lên và hạ xuống của vỏ trái đất để điều chỉnh sự mất cân bằng trọng lực. (a) Một trong những chuyển động đẳng tĩnh nhanh nhất và phổ biến nhất trong địa chất là hiện tượng sụt lún do tạo băng và sự giãn nâng trở lại khi băng tan. Ví dụ sự hạ lún của lớp vỏ trái đất trrong thời kỳ băng hà Pleitocen ở Alaska và Scandinavia hay sự nâng trồi ở một vài nơi thuộc vùng bờ biển Alaska (như Juneau) với tốc độ hơn 1cm/năm (dựa theo số liệu đo thuỷ triều) (H.2.16) (Lyles, Hickman, và Debaugh,1988). (b) Sự cân bằng đẳng tĩnh còn phụ thuộc vào qúa trình lắng đọng và tích tụ trầm tích trên thềm lục địa và ở vùng châu thổ. Theo tính toán, lượng trầm tích lắng đọng ở thềm lục địa khoảng chừng 4mm/năm, nhưng ở các bãi bồi cửa sông tốc độ bồi tích cao hơn rất nhiều lần (Emery và Aubrey, 1991). (3) Mức độ nén ép trầm tích (a) Qúa trình nén ép diễn ra khi các trầm tích bở rời liên kết với nhau thành khối đặc hoặc bị nén ép bởi các tầng trầm tích nằm bên trên hoặc mất nước do bay hơi, do qúa trình khai thác các chất lỏng trong lòng đất (thường là tác động của con người). (b) Các hoạt động khai thác nước ngầm và dầu mỏ là một trong những nguyên nhân chính gây nén ép trầm tích trên quy mô lớn. Người ta đã đo được mức độ hạ lún của trầm tích ở Long Beach, CA là 8m và ở Houston-Freeport trên 20m (Emery và Aubrey, 1991). Theo các số liệu đo thủy triều cho thấy tốc độ dâng mực nước biển hàng năm ở Galveston là 0,6 cm/năm (H.2.17) (Lyles, Hickman, và Debaugh,1988). Cũng do việc khai thác nước ngầm, thành phố Venice của Italia đã từng bị hạ lún nghiêm trọng và điều này đe dọa đến các công trình kiến trúc văn hóa của thành phố, nhưng nhờ những khuyến cáo đã được đưa ra kịp thời nên các hoạt động khai thác đã được ngăn chặn lại (Emery và Aubrey, 1991). (c) Qúa trình hạ thấp mặt đất cũng thường xuyên xảy ra ở các châu thổ nơi tập trung một lượng lớn trầm tích dạng mịn. Vùng châu thổ sông Missisipi là một
39. ví dụ tiêu biểu, những năm gần đây vấn đề mất đất đã trở nên nghiêm trọng, nhiều vùng đất ngập nước ven biển đã bị sạt lở và ngập chìm trong nước biển cùng với sự nén chặt tự nhiên của các trầm tích châu thổ sét bùn bở rời, sự khai thác nước ngầm, dầu khí và sự đổi dòng của các nhánh sông đều là những nguyên nhân góp phần gây sụt lún vùng nam Lousiana. Theo số liệu quan trắc của các trạm thủy triều ở Eugene Island và Bayou Rigaud cho thấy tốc độ hạ thấp của Lousiana không ngừng tăng bắt từ năm 1960 (Emery và Aubrey,1991) trong khi tốc độ dâng của mực nước ở châu thổ Missisipi khoảng 15mm/năm và ở New Orleans là xấp xỉ 20mm/năm (Frihy, 1992). Hình 2-16: Đồ thị biểu diễn biến trình mực nước trung b×nh hàng năm ở Juneau, Alaska (1936- 1986). Qua đã cho thấy ảnh hưởng của qóa tr×nh gi·n nở đẳng tĩnh (theo số liệu của Lyles, Hickman và Debaugh, 1988). d. Các yếu tố địa chất liên quan đến sự biến đổi của mực nước biển (1) Sự cân bằng trầm tích và biến đổi mực nước Qúa trình biến đổi mực nước xảy ra ở các vùng miền khác nhau trên thế giới luôn phụ thuộc vào một số điều kiện địa chất như thành phần trầm tích, nguồn cung cấp, cấu tạo bờ và kiến tạo khu vực. Để đơn giản, có thể phân chúng thành hai nhóm yếu tố: trầm tích và biến đổi mực nước. Vị trí đường bờ là kết quả tổng hợp của các tác động do biến trình mực nước gây ra (bảng 2.6), đó là vị trí phản ánh sự cân bằng giữa khả năng cung cấp trầm tích với tốc độ biến đổi của mực nước (bảng 2.7). Có thể lấy ví dụ trên một nhánh sông chết ở châu thổ Missisipi, do trầm tích bị nén ép nên mực nước biển dâng lên rất nhanh đồng thời tác động của sóng gây xói lở bờ liên tục khiến vị trí đường bờ ngày càng bị lùi sâu vào đất liền (bảng 2.7). Các trường hợp trong bảng 2.7 là những ví dụ mang tính khái quát vì vậy chúng có thể xuất hiện ở nơi này nhưng không xuất hiện ở nơi khác do những điều kiện địa chất riêng của khu vực. (2 Xu hướng phát triển bờ
40. Theo các số liệu nghiên cứu, trong nhiều thập kỷ qua vùng bờ biển nước Mỹ thường có xu hướng phát triển đường bờ vào phía đất liền (Ủy ban tư vấn nghiên cứu Quốc gia, 1987) : Tốc độ xói mòn trung bình chung (không tính trọng số) là 0,4m/năm. Phía bờ Đại Tây Dương : 0,8m/năm Bờ vịnh Mexico:1,8 m/năm(trong đó ở Lousiana, tốc độ xói mòn đạt giá trị lớn nhất 4,2m/năm) Phía bờ Thái Bình Dương: ít bị xói mòn hơn và khá bền vững do phần lớn là các bờ đá cứng Theo Bird (1976), trong một thế kỷ qua phần lớn các bờ cát trên toàn thế giới đều có xu hướng ăn sâu vào đất liền, chỉ trừ một vài nơi do có nguồn cung cấp trầm tích dư thừa từ các nhánh sông hoặc được nâng trồi do hoạt động kiến tạo mới có đường bờ lấn ra biển. (3) Các kiểu bờ đặc biệt (a) Bờ cát. Để dự báo ảnh hưởng của mực nước dâng với các khu bờ kiểu bờ cát người ta đã đưa ra một số mô hình dự báo khác nhau, trong đó mô hình xây dựng theo nguyên lý Brunn được sử dụng nhiều nhất (xem chương 3, mục 3-9). (b) Qúa trình lùi của vách biển. Sự giật lùi của các vách bờ dựng đứng ở Great Lake, Thái Bình Dương và một số vùng bờ biển của New England và New York luôn là một vấn đề lớn. Nguyên nhân gây giật lùi vách rất đa dạng, ở Great Lake, qúa trình này thường xuyên xảy ra do ảnh hưởng của mực nước dâng khiến tốc độ xói lở bờ tăng lên (Hands, 1983). Nhưng ở nam California, các vách bờ chỉ bị giật lùi vào những thời điểm nhất định như khi xuất hiện các trận bão mùa đông hay có sự thất thoát nước ngầm, nước mặt hoặc có hoạt động đứt gãy và động đất xảy ra (Kuhn và Shepard, 19840). Đối với các vách có cấu tạo là đá kết tinh, do đặc tính bền vững nên qúa trình giật lùi của chúng diễn ra khá chậm chạp so với kiểu vách của bờ cát (xem chương 3, mục 3.8). (c) Đầm lầy và đất ngập nước. Đầm lầy và rừng ngập mặn là hai hệ sinh thái xuất hiện khá nhiều ở các vùng đới bờ ven vịnh Mexico và bờ Đại Tây Dương. Đầm lầy có khả năng phát triển theo độ cao của mực nước. Tuy nhiên, khi mực nước dâng với tốc độ nhanh, mặc dù có khả năng tự sinh ra trầm tích hữu cơ, các đầm lầy vẫn cần thêm nguồn trầm tích bổ xung từ bên ngoài để có thể theo kịp tốc độ của mực nước. Mục 3.11, chương 3 chúng tôi sẽ đề cập tới đầm lầy nước mặn, mục 3.12 là các hệ sinh thái đất ngập nước, rạn san hô và rừng ngập mặn. Nhìn chung, các hệ sinh thái đều có khả năng tự điều chỉnh với sự dâng cao của mực nước nếu chúng không bị suy thoái do những hoạt động của con người như phá rừng, ngăn hồ, xây đập, xả rác, nước thải sinh hoạt và công nghiệp hoặc biến động mạnh của nguồn trầm tích.
41. Hình 2-17 : Đồ thị biểu diễn mực nước trung bình hàng năm ở Galveston, Texas (1908-1986). Qúa trình hạ lún của Galveston là do nguyên nhân khai thác nước ngầm và trầm tích bị nén ép (nguồn dữ liệu của Lyles, Hickman và Debaugh, 1988) Bảng 2-7: Mối tương quan giữa nguồn cung cấp trầm tích và sự biến đổi của mực nước đối với vị trí đường bờ Sự biến đổi của mực nước biển Nguồn trầm tích Mực biển hạ Ổn định Mực biển dâng Nhanh Chậm Chậm Nhanh Khối lượng xói Đường bờ Lùi vào bờ Lùi vừa phải Lùi nhanh 4 Lùi rất mòn nhanh không thay đổi chậm nhanh2 Khối lượng xói Tiến ra biển Không thay đổi Lùi chậm Lùi vừa phải6 Lùi nhanh mòn chậm nhanh Khối lượng xói Tiến vừa phải Tiến chậm Không thay Lùi chậm Lùi vừa phải mòn cân bằng với đổi8 khối lượng tích tụ (=0) Khối lượng tích tụ Tiến chậm Tiến vừa phải10 Tiến chậm 7 Không thay đổi Lùi chậm chậm 3,5 Khối lượng tích tụ Tiến rất nhanh Tiến nhanh9 Tiến vừa phải Tiến chậm1 Không thay nhanh đổi Các khu vực có đường bờ biển bị biến đổi trong thời gian dài 1. Châu thổ sông Missisipi – có các nhánh sông lưu hoạt động. 2. Châu thổ sông Missisipi – có các nhánh sông đổi dòng. 3. Vùng bờ Panhandle ở Florida, giữa Pensacola và thành phố Panama. 4. Bờ biển của Sargent, Texas. 5. Bờ biển khu vực Trạm Nghiên cứu Thực địa ở Duck, NC 6. Bờ biển của New Jersey. 7. Bờ biển của quần đảo Hawaii – thuộc kiểu bờ san hô và núi lửa. 8. Bờ biển của các đảo thuộc quần đảo Hawaii hiện nay không có hoạt động núi lửa. 9. Bờ biển gần các vùng cửa sông ở Alaska. 10. Đường bờ của Great Lake khi mực nước thấp được duy trì (Bảng dựa trên một hình vẽ trong tài liệu của Curray, 1964)
42. e. Các hoạt động kỹ thuật và kinh tế xã hội làm biến đổi mực nước (1) Dao động dâng địa tĩnh (a) Khi bắt đầu bước vào xây dựng một dự án kỹ thuật hay quản lý liên quan đến đới bờ, người thực hiện bao giờ cũng phải chú ý đến sự biến đổi của mực nước biển ven bờ trong khu vực đó. Trong thập niên gần đây, các phương tiện thông tin đại chúng thường xuyên đề cập đến vấn đề nóng lên toàn cầu hay “hiệu ứng nhà kính”, và theo các nhà khoa học hiện tượng này chính là nguyên nhân dẫn đến sự dâng cao của mực nước biển và sự gia tăng bão lụt ở các vùng duyên hải. Năm 1983, theo khuyến cáo của Ủy ban Bảo vệ Môi trường, lượng khí CO2 có mặt trong khí quyển có khả năng làm cho mực nước biển sẽ tăng cao từ 0,6 đến 3,5m (Hoffman, Keyes, và Titus, 1983). Nhưng sau đó, các kết qủa điều tra nghiên cứu cho thấy rằng tốc độ dâng cao của mực nước đã có xu hướng giảm đi và mức nước biển địa tĩnh có thể hạ thấp trong tương lai (Houston,1993). (b) Những dấu vết cho thấy sự biến đổi của mực biển trong thời kỳ Holocene có thể dễ dàng tìm thấy trong các di chỉ khảo cổ trên những bậc thềm mài mòn và vật liệu hữu cơ. Dựa vào phương pháp phân tích phóng xạ, Stone và Morgan (1983) đã xác định được độ dâng cao trung bình của mực nước là 2,4mm/năm trên cơ sở các mẫu than bùn lấy ở đảo Santa Rosa, vịnh Mexico thuộc Florida, một địa điểm có kiến tạo ổn định.Tuy nhiên, theo Tanner (1989) việc áp dụng phương pháp đồng vị phóng xạ để xác định tuổi địa chất không đủ cơ sở phân tích cho việc xác định những dao động của mực nước cổ. (c) Trên cơ sở theo dõi nguồn số liệu thủy triều từ nhiều nơi trên thế giới, Emery và Aubrey (1991) cho rằng không thể kết luận được qúa trình dâng cao địa tĩnh của mực biển đang tiếp tục, bởi ở nhiều nơi số liệu quan trắc cho thấy mực nước biển hiện tại có xu hướng dâng, những ở nhiều nơi khác số hiệu quan trắc lại thể hiện sự hạ thấp của mực nước. Theo họ “thực chất các tín hiệu nhiễu trong dữ liệu là do những chuyển động kiến tạo và ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng hải văn và điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các nghiên cứu về kiến tạo mảng hơn là tác động ảnh hưởng của khí nhà kính với sự nóng lên của khí quyển, tan chảy băng và sự dâng cao của mực nước biển” (tr.178). (d) Tóm lại, những cố gắng của các nhà hoa học trong việc nghiên cứu vấn đề này hiện vẫn chưa đưa ra được những bằng chứng xác thực về sự dâng cao mực nước biển địa tĩnh trên toàn cầu. Mặc dù theo tính toán của một số nhà khoa học, tốc độ dâng trung bình có thể đạt từ 0 đến 3mm/năm, nhưng kết qủa này vẫn bị nhiều nhà nghiên cứu bác bỏ và không công nhận do chưa đủ độ tin cậy. Vào thời Holocene muộn những biến đổi mực nước còn diễn ra phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta biết hiện nay. Theo Tanner (1989), tồn tại trên đồ thị biểu diễn mực nước biển “trung bình” sự kết hợp của các nhiễu động do nhiều nguyên nhân khác nhau. Vì vậy, vấn đề mực nước biển địa tĩnh vẫn là chủ đề còn nhiều tranh cãi.
43. (2) Sự biến đổi mực nước biển tương đối Trung tâm Nghiên cứu mực nước biển thuộc Ủy ban nghiên cứu Quốc gia (Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia, 1987) đã đưa ra một số bằng chứng về sự biến đổi mực nước biển tương đối. Theo kết qủa thống kê hàng năm, giá trị trung bình của mực nước biển tương đối tại phần lớn các trạm quan trắc thủy triều nằm ven bờ đều có xu hướng tăng và theo họ: “Sự tăng cao mực nước biển trung bình luôn là nguy cơ đe dọa tới các công trình và hoạt động kinh tế ven bờ. Mặc dù sự biến thiên của mực nước có thể mang tính chất cục bộ và các số liệu thống kê đôi khi không thống nhất nhưng vẫn cho thấy xu hướng dâng của mực nước tương đối trong trong thế kỷ qua ở một số khu vực của nước Mỹ như bờ biển phía đông là 30cm, bờ phía tây là 11cm, trừ khu vực Alaska mực nước có xu hướng giảm do hiện tượng giãn nở lớp vỏ trái đất khi băng tan. Còn ở khu vực bờ biển ven vịnh Mexico mực nước lại biến thiên rất mạnh, độ dâng cao từ trên 100cm/thế kỷ ở nhiều nơi trên đồng bằng châu thổ Missisipi đến 20cm/thế kỷ dọc theo bờ tây Florida” (tr.123). Đồng thời họ cũng đưa ra những lời khuyến cáo về các hoạt động quản lý: “Sự gia tăng tốc độ dâng của mực nước đồng nghĩa với nguy cơ xói lở và xâm thực bờ biển. Tuy nhiên, ở một số vùng bờ biển, hoạt động của con người mới là nguyên nhân chính gây ra xói lở và xâm thực bờ mạnh và tốc độ này lớn hơn rất nhiều so với tốc độ tự nhiên. Lấy ví dụ như việc quản lý ngăn sông đắp đập ở một số nơi do không chặt chẽ đã làm thay đổi dòng chảy dẫn đến sự thiếu hụt trầm tích nghiêm trọng tại các vùng ven bờ khiến qúa trình xói lở xảy ra mạnh mẽ. Như vậy, sự dâng cao mực nước sẽ càng thúc đẩy thêm qúa trình này”. (b) Hình 2.18 thể hiện sự biến đổi mực nước cục bộ ở các vùng bờ biển bao quanh nước Mỹ (Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia, 1987). Các giá trị trên hình mới chỉ là kết qủa tính toán dựa trên những nguồn số liệu thống kê từ 1940 đến 1980, vì vậy đây chỉ là những thông tin khái quát mang tính chất tham khảo. Để phục vụ cho dự án phát triển trong khu vực đới bờ, nguồn số liệu cần được chi tiết hóa, trong đó bao gồm cả số liệu thủy triều và sóng như trong Lyles, Hickman và Debaugh (1988). (H.2.16 và H.2.17 là hai ví dụ về số liệu đo đạc thuỷ triều quan trắc ở các trạm nghiên cứu).
44. Hình 2-18 : Độ dâng cao của mực nước biển tương đối tại một số vùng bờ của nước Mỹ (mm/năm) (nguồn Ủy ban nghiên cứu Quốc gia, 1987) (3) Ý kiến của người thực hiện và các vấn đề về chính sách (a) Mặc dù vẫn còn nhiều ý kiến tranh cãi xoay quanh vấn đề mực nước biển địa tĩnh, nhưng đối với các công trình sư hay những các nhà quản lý và lập kế hoạch đới ven bờ, việc xác định các giá trị biến đổi của mực nước và dự báo mực nước dâng luôn là yêu cầu hàng đầu trong việc thiết kế các công trình và xây dựng các dự án liên quan đến đới bờ. (b) Do các kết qủa đánh giá sự biến đổi của mực nước còn thiếu tính xác thực nên hiện chưa một phương pháp xác định nào được USACE công nhận. Vì vậy trong quy chế ER 1105-2-100 (28.12.1990) đối với các công trình sư, USACE đã nêu rõ: Khi nghiên cứu tính khả thi của một công trình, người thiết kế cần lựa chọn những phương án xác định dao động mực nước thích hợp nhất , có độ tin cậy cao, thể hiện được các giá trị dự báo trong tương lại, chú ý ưu tiên đến tính ứng dụng trên quy mô rộng và phổ biến hơn là tính tối ưu của phương pháp bởi đôi khi kết qủa nghiên cứu có thể không phùhợp với sự biến đổi của hoàn cảnh. Trong các nghiên cứu khả thi mà USACE chịu trách nhiệm việc xem xét khả năng dâng cao của mực nước ở các vùng ven bờ và cửa sông (tới giới hạn mực nước triều còn chạm tới ) luôn được coi trọng. Một quy hoạch dự án bao giờ cũng phải tính tới ảnh hưởng của mực nước cao nhất theo dự báo với các tham số khác nhau. (4) Ảnh hưởng của mực nước dâng đến cuộc sống của con người (a) Sự dâng cao của mực nước sẽ làm ngập lụt các vùng dân cư ven biển, đồng thời làm thất thoát qũy đất, phá hủy các công trình xây dựng và phát sinh bệnh dịch. Theo thống kê, có khoảng 50% dân số Mỹ sống ở vùng ven biển (số liệu điều tra dân số năm 1980 theo báo cáo của Emery và Aubrey,1991), và tỷ lệ này không ngừng tăng. So với một số quốc gia khác như Hà Lan hay Trung Quốc, các nghiên cứu về biến đổi mực nước biển và những ứng dụng trong công tác quy hoạch quản lý đới bờ ở Mỹ chỉ mới xuất hiện trong khi vấn đề này đã được hai
45. quốc gia trên xem xét từ hàng ngàn năm nay (Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia, 1987). Có ba biện pháp con người thường sử dụng để chống lại nguy cơ dâng cao của mực nước biển : Lùi vào lục địa Xây dựng đê biển Tôn nền và đóng cọc (b) Châu thổ delta là một trong số các vùng nhạy cảm nhất trước ảnh hưởng của nước biển dâng. Được hình thành từ những tích tụ trầm tích tự nhiên, các vùng châu thổ tạo nên những vùng đồng bằng ven biển rộng lớn và màu mỡ với những phần nằm thấp hơn là vùng đầm lầy và rừng ngập mặn. Vì vậy đây cũng là nơi quy tụ nhiều dân cư nhất, trong điều kiện hiện nay, qúa trình sụt chìm của nhiều vùng cửa sông đã và đang mang lại những bất lợi lớn cho cư dân ven biển, chẳng hạn như ở Bangladesh, tốc độ sụt chìm hàng năm của các vùng cửa sông là 10mm/năm hay ở vùng châu thổ sông Nile 2mm/năm. Đó là hai khu vực tập trung đông dân nhất trên thế giới (Emery và Aubrey,1991) nên ngay cả khi mực nước biển dâng chậm, tác động của chúng tới các vùng dân cư vẫn rất lớn, vậy làm thế nào để khống chế những ảnh hưởng đó? Người ta đã nghĩ đến việc xây dựng hàng ngàn km đê biển để bảo vệ những vùng đất rộng lớn này, nhưng xét trong hoàn cảnh thực tế ở một số quốc gia như Bangladesh việc xây dựng những công trình dân dụng ở quy mô lớn dường như qúa tốn kém và không hiện thực bằng biện pháp di dời dân cư và làng mạc vào sâu trong lục địa (Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia, 1987). Tuy nhiên, với một chi phí lớn cho những giải pháp thiết thực, Hà Lan đã thành công trong việc khắc phục sự dâng cao của mực nước, giữ vững quỹ đất để phát triển sản xuất nông nghiệp và mở rộng thành phố. (c) Giải pháp di dân có thể được thực hiện theo kế hoạch hoặc không theo kế hoạch hoặc liên tiếp tùy thuộc vào những biến chuyển bất lợi của mực nước (Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia, 1987). Đa số các trường hợp, khi chỗ ở bắt đầu gặp nguy hiểm, người dân thường tự ý bảo nhau rời đi. Chính quyền bang Texas đã từng áp dụng biện pháp di dời sau khi cơn bão nhiệt đới Alicia đổ bộ lên đảo Galveston năm 1983. Việc xây dựng đê chắn hậu được xem là một trong những cách thức kiểm soát qúa trình biển tiến, tuy nhiên giải pháp này lại có những khó khăn riêng do việc quyết định vị trí tuyến đê thường bị các nhà đầu tư phản ứng vì đa số đều muốn các công trình đầu tư nằm sát bờ biển và càng gần bờ càng tốt. (d) Theo đánh giá chung của các nhà khoa học, phần lớn các bờ đại dương trên thế giới đều có nguy cơ bị ngập úng ngay cả khi nước biển dâng chậm, do vậy những yêu cầu bảo vệ tài sản, con người ở các vùng ven bờ đại dương đã trở thành một áp lực chính trị lớn. Một trong các biện pháp bảo vệ đang được sử dụng hiệu qủa như xây đê ở Hà Lan hay Tokyo, Osaka của Nhật Bản có thể áp dụng rộng rãi cho cả các vùng đất thấp trong nội địa để tránh lũ lụt khi nước sông lên. Với một số thành phố lớn nằm dưới mực nước biển New Orleans hay những thành phố gần vùng cửa sông như Rotterdam thì hệ thống đê điều là bức tường bảo vệ vững
46. chắc nhất không gì có thể thay thế được và hàng năm những con đê này luôn được bồi cao theo nhịp dâng của nước biển. Ngoài chức năng chống lũ, ở một số nơi người ta còn xây dựng các đê, kè chắn sóng bão như ở New Bedford, MA, Providence,RI, và Thames, London. (e) Giải pháp san lấp và tôn nền cũng là một biện pháp được áp dụng khá phổ biến ở một số thành phố ven biển để mở mang diện tích và tận dụng các vùng đất bồi. Về cơ bản đây là các vùng đất yếu, dễ sụt lún khi bị ngập nước vì vậy ngay từ thời xa xưa để sử dụng các vùng đất hoang này cho việc xây dựng các công trình văn hóa nghệ thuật, con người đã biết cách khắc phục bằng việc gia cố đóng cọc và tôn cao nền. Chẳng hạn như các vùng đất được san lấp ở Boston năm 1800 (H. 2.19) và nhiều vùng rộng lớn quanh New York, kể cả một phần Manhattan và Brooklyn từ những năm 1600 (Leveson,1980). Ngày nay, nhiều công trình lớn như cụm cảng hàng không, nhà ở, các công trình vui chơi giải trí đã được xây dựng trên những nền đất đã được tôn cao nhưng đáng kể nhất vẫn là công trình xây dựng thủ đô Saint Peterburg của Nga trên cọc và đất bồi cửa sông Nêva từ những năm đầu 1700 thời Piôt Đại đế. f. Kết luận (1) Sự biến đổi của mực nước biển là do nhiều quá trình tự nhiên gây ra, trong đó bao gồm các lực kiến tạo làm thay đổi độ cao mặt đất, các yếu tố khí tượng hải văn làm mực nước dao động theo chu kỳ (bảng 2.5) và đến nay ảnh hưởng của mỗi qúa trình vẫn chưa xác định được một cách riêng rẽ. (2) Khoảng dao động của mực nước biển địa tĩnh theo số liệu sóng là 0 đến 3mm/năm. Theo Emery và Aubrey (1991) việc xác định tốc độ dâng của mực nước biển địa tĩnh không thể thực hiện được vì các tín hiệu băng tần thường bị nhiễu loạn bởi nhiều yếu tố và số lượng các trạm quan trắc sóng và thủy triều còn qúa hạn chế và phân bố không đồng đều trên toàn thế giới. (3) Các báo cáo về biến động mực nước biển địa tĩnh mới chỉ là những nghiên cứu cơ bản chưa mang tính ứng dụng thực tiễn. Với mực nước biển tương đối ( ở Mỹ) phạm vi dao động khá lớn, vì vậy những nhà lập quy hoạch và xây dựng dự án đới bờ phải luôn chú ý tới các dự báo nước dâng để bảo đảm tính an toàn cho các dự án của mình kể từ các bước thực hiện ban đầu. (4) Cần chú trọng tới các hoạt động quản lý nói chung và đới bờ nói riêng để tránh tình trạng phá hủy môi trường, gia tăng tốc độ xói lở và thúc đẩy thêm qúa trình nước dâng (Emery và Aubrey, 1991); Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia,1987). (5) Hiện tại, chưa một phương pháp nghiên cứu nào về sự biến động của mực nước được USACE công nhận. Tuy nhiên trong quy chế ER 1105-2-100 (USACE ,28.12.1990) vẫn yêu cầu trong các nghiên cứu khả thi phải xét đến biên độ biến đổi mực nước có thể xảy ra trong tương lai và người lập dự án được quyền tham khảo và lựa chọn những phương pháp dự báo thích hợp hoặc có thể sử dụng những số liệu mực tương đối đã xảy ra trong quá khứ.
47. Hình 2-19: Sự phân bố của các vùng đất đã được bồi đắp ở Boston,MA từ năm 1630 (đồng thời với sự phát triển của các vùng đất mới là sự biến mất của các vùng đất ngập nước qúy giá, đáng lẽ có thể đem lại nhiều lợi ích cao cho con người) (nguồn Rosen, Brenninkmeyer và Maybury, 1993) 2.7. NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI ĐẾN ĐỊA CHẤT ĐỚI BỜ a. Giới thiệu Có thể nói hoạt động của con người là một trong những yếu tố chủ quan gây ra sự biến đổi lớn của đường bờ. Dưới các tác động trực tiếp từ các công trình xây dựng nhà ở hay nạo vét sông ngòi hoặc gián tiếp qua các hoạt động làm biến đổi môi trường, thay đổi dòng chảy, giảm nguồn cung cấp trầm tích hoặc biến đổi khí hậu, con người đã can thiệp mạnh vào sự phát triển tự nhiên của đường bờ. Ở những nước công nghiệp phát triển và Mỹ, sự can thiệp đó là những biến đổi lớn về môi trường vùng đới bờ, còn với các nước kém phát triển là sự thất thoát qũy đất, suy giảm các hệ sinh thái hữu ích, thay đổi hướng dòng chảy Tuy nhiên, đáng kể nhất vẫn là các hoạt động xây dựng nhà ở, các công trình đê điều chắn sóng hoặc các khu nhà nghỉ tư nhân ở sát bờ biển. Trong lịch sử đã có rất nhiều thành phố đã được xây dựng ngay trên bờ biển, mặc dù chỉ giới ban đầu là ven bờ các vịnh và những nơi có khả năng bảo vệ an toàn, song càng về sau theo đà phát triển, các thành phố ngày càng tiến ra sát bờ biển, những ví dụ điển hình như New York, Boston, San Diego và Los Angeles hay những thành phố lúc đầu chỉ là những cụm cư dân và những khu nghỉ mát nhỏ trên các đảo chắn sau phát triển thành thành phố như Atlantic City, Ocean City, Virginia Beach và Miami Beach. Ngoài ra, tập quán canh tác và sử dụng đất ở các vùng sâu trong lục địa cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự bồi lắng ở đới ven bờ. Nhưng việc phân tích
48. và xác định những yếu tố nhân văn không dễ dàng bởi nhiều khi nguồn tác động nằm cách xa bờ hàng trăm km, chẳng hạn như việc phá rừng đầu nguồn, đào kênh thuỷ có thể làm tăng lượng phù xa của sông, gây lắng đọng trầm tích và phá hủy nhiều hệ sinh thái ven bờ. b. Xây dựng đê và hồ chứa nước Nguồn cung cấp trầm tích cơ bản cho các vùng bờ là từ các nhánh sông (chỉ dẫn bảo vệ bờ biển,1984), vì vậy việc xây dựng các con đê và hồ chứa nước sẽ làm giảm lượng trầm tích tại các vùng cửa sông. Sự ra đời của các công trình này, một mặt gióp sẽ làm hạn chế các cơn lũ ở thượng nguồn tràn xuống vùng đồng bằng, nhưng mặt khác lại gây ra sự thiếu hụt trầm tích cho đới bờ khiến các qúa trình xói lở bờ gia tăng và hạ tháp độ cao bờ biển (Schwartz, 1982). Một ví dụ tiêu biểu là sự phát triển của các qúa trình bào mòn vùng châu thổ sông Nile từ khi đập Hạ Asuan (1902) và Thượng Asuan (1964) được xây dựng; hai con đập này đã hoàn toàn ngăn chặn con đường vận chuyển trầm tích từ sông ra biển (Frihy, 1992), tốc độ xói mòn trung bình của mũi Rosetta là 55 m/năm kể từ năm 1909 đến nay. Do bị mất đi nguồn phù sa lớn, năng suất nông nghiệp ở thung lũng và châu thổ sông Nile bị giảm mạnh. Nhiều đoạn bờ ở nam California trong thế kỷ này cũng bị mất đi nguồn trầm tích sông do các hoạt động xây dựng tương tự (Bowen và Inman, 1966). c. Các công trình ven bờ và sự kiểm soát xói mòn Các công trình ven bờ như đê chắn sóng, đê vòm (groin), đê biển, đê quai, kè đá được xác định là những nguyên nhân góp phần xói lở bờ biển (Chỉ dẫn bảo vệ bờ biển,1984). Các công trình này có thể được chia thành vài nhóm chính : Đê biển và đê quai nhằm ngăn qúa trình xói mòn vách và sườn bờ dốc Đê vòm được xây thẳng góc với bờ để bẫy các dòng trầm tích dọc Đập chắn sóng được thiết kế để bảo vệ lạch triều và cầu cảng. Sau đây những đề cập ngắn gọn về tác động của những công trình trên đối với địa chất đới bờ (1) Đê biển, đập chắn sóng và kè đá Đây là những công trình được xây dựng theo truyền thống để bảo vệ đoạn bờ có nguy cơ bị phá hủy do bào mòn hoặc xói lở. Tuy nhiên, cùng với việc xây dựng là những biến đổi đề môi trường bởi là những cấu trúc tĩnh, chúng không có khả năng phản ứng với các biến đổi động lực của đới bờ, đặc biệt là cản trở qúa trình trao đổi trầm tích giữa lục địa với biển và đại dương (Carter,1988). Mặt trước của các con đê (phía biển) sóng phản xạ có xu hướng mang trầm tích ra khơi và làm độ cao bờ dần dần bị hạ thấp. Ví dụ về trường hợp này là đê biển Revere, MA, và Galveston, TX. Các tác động bất lợi cũng có thể xảy ra ở phần mặt sau của con đê (phía đất liền) khi nước ngầm không được thoát đi một cách thích hợp, áp lực nước trong các lỗ hổng tăng cao sinh ra nguy cơ rạn nứt, mất bền vững và sập lở vách đá (Kuhn và Shepard, 1984). Ngoài ra sự xói mòn còn phát sinh ở khu vực
49. gần hai đầu đê nếu chúng không được xây gắn chặt vào bờ. Do ảnh hưởng của sóng, phần bờ không được bảo vệ có thể bị phá hủy tạo thành một vũng vịnh nhỏ, sau đó phát triển lớn rộng dần bao bọc lấy đầu đê và làm lộ ra phần bờ sau đê và qúa trình xói mòn bắt đầu xâm nhập vào, chẳng hạn như Cape May ở New Jersey, đường bờ lấn sâu vào đất liền trên 1km và tàn phá một làng ở nam Cape May (Carter,1988). (2) Đê chắn sóng và đê vòm (jetty and groin) (a) Đê vòm được xây để ngăn ngừa hoặc giảm nhẹ tốc độ xói mòn dọc theo đường bờ Chức năng cụ thể của chúng là làm gián đoạn qúa trình vận tải trầm tích dọc bờ, bẫy giữ một phần lượng trầm tích đang được di chuyển. Tuy nhiên, các con đê này không ngăn chặn được các nguyên nhân gây xói mòn, chúng chỉ có ích đối với một số vùng bờ cụ thể nhất là ở các khu vực có lạch triều. Các đê vòm cũng có nhiều điểm yếu, trong đó rõ nhất là sự thiếu hụt trầm tích ở phía sau đê. (b) Đê chắn sóng được xây dựng với mục đích điều hướng và kiểm soát dòng triều hoặc dòng chảy sông theo một hướng nhất định để giảm thiểu qúa trình lắng đọng trầm tích của dòng chảy. Ngoài ra đê chắn sóng còn có tác dụng bảo vệ lạch triều và cửa bến cảng khỏi ảnh hưởng của sóng bão, ở Mỹ nhiều luồng lạch giao thông trên biển đều có đê bảo vệ. Sự có mặt của các đê chắn sóng cũng phần nào tác động đến cấu tạo địa chất trong khu vực (không phải ở tất cả mọi nơi) : Đê chắn sóng làm gián đoạn dòng trầm tích dọc bờ và gây qúa trình lắng đọng và thiếu hụt trầm tích ở các phần khác nhau của dòng chảy. Cửa lạch triều được ổn định, không bị đổi dòng. Thể tích triều có thể bị thay đổi do thường xuyên có các dòng chảy liên tục. Điều này đồng thời cũng tác động đến độ mặn và sự trao đổi nước, dinh dưỡng giữa các biển với vịnh. Sự di chuyển ra vào của các dòng trầm tích có thể bị gián đoạn gây ra qúa trình thừa và thiếu trầm tích ở những khu vực khác nhau. Sự phát triển của các bãi triều thấp khi xuất hiện đê chắn và sự ổn định của các cửa kênh. Tuy nhiên trên thực tế một số những tác động này không hoàn toàn do đê chắn sóng gây ra mà còn là hậu quả của sự nạo vét, sự lưu thông phương tiện hàng hải và các hoạt động bảo dưỡng đường hàng hải khác. Chương 4 đề cập chi tiết về các lạch triều. Hướng dẫn EM 1110-2-2904 đề cập thiết kế các đập chắn sóng và đê chắn sóng. d. Bảo vệ môi trường tự nhiên (1) Tác động hủy hoại. Sự biến mất của các dải cồn cát và thảm thực vật ven bờ cộng với sự phát triển của nhiều công trình xây dựng đã làm tăng tốc độ rửa trôi và xói mòn bờ biển. Ở nhiều nơi, nguồn cung cấp trầm tích bị giới hạn do diện tích bề mặt các đảo chắn