Địa chất Đệ tứ là nhánh khoa học địa chất nghiên cứu về kỷ (hệ) Đệ tứ - giai đoạn trẻ nhất trong lịch sử phát triển Trái đất, bắt đầu từ 2,588 triệu năm đến ngày nay (xem mục từ “Kỷ Đệ tứ”).

Nguồn gốc ra đời

Thuật ngữ “Đệ tứ” lần đầu tiên xuất hiện trong khoa học địa chất vào thế kỷ XVIII, khi Giovanni Arduino tách các trầm tích sau Đệ tam thành một nhóm độc lập, và gọi chúng là “Bậc thứ tư”. Năm 1829, Jules Denoyer người Bỉ lần đầu tiên đưa ý nghĩa địa tầng vào thuật ngữ “Đệ tứ” và đề xuất tách riêng hệ Đệ tứ tương ứng với các trầm tích trẻ hơn các trầm tích Đệ tam. Năm 1909 nhà địa lý - địa mạo Albrecht Penck và nhà khí hậu học Eduard Brikner người Đức đã cho xuất bản cuốn “Alp trong các kỷ băng hà”, trong đó lần đầu tiên trong lịch sử đưa ra sơ đồ phân chia địa tầng các trầm tích Đệ tứ. Thuật ngữ “Đệ tứ” được sử dụng rộng rãi trong suốt thế kỷ 19 và cả thế kỷ 20, nhưng đến ngày 21 tháng 8 năm 2001, tên gọi kỷ (hệ) Đệ tứ chính thức bị loại bỏ ra khỏi thang địa tầng quốc tế. Tuy nhiên sau nhiều thảo luận và tranh cãi, vào tháng 6 năm 2009, Hội Địa chất quốc tế (IUGS), Hội Địa tầng quốc tế (ICS) và Hội Địa chất Đệ tứ (INQUA) đã thống nhất chấp thuận Đệ tứ là một kỷ (hệ) độc lập. Theo đó, kỷ (hệ) Đệ tứ được bắt đầu từ 2,588 triệu năm (bao gồm cả bậc Gelasian, trước đây được coi là một phần của Pliocen) và gồm các thống Pleistocen (2,588 triệu năm - 11,7 nghìn năm) và Holocen (từ 11,7 nghìn năm đến nay).

Kỷ (hệ) Đệ tứ khác hẳn với các kỷ trước đó ở chỗ khoảng thời gian rất ngắn, tuổi rất trẻ của các trầm tích, sự thống trị của các trầm tích lục nguyên, sự dao động mang tính toàn cầu rất mạnh của khí hậu và liên quan với nó là băng hà trên lục địa. Một đặc biệt nữa của kỷ Đệ tứ là mối quan hệ chặt chẽ của nó với sự hình thành và phát triển của loài người, do đó nó còn có tên gọi là kỷ Nhân sinh.

Nội dung

Đối tượng nghiên cứu của địa chất Đệ tứ là các thành tạo địa chất trẻ nhất bắt đầu từ 2,588 triệu năm. Các nội dung và nhiệm vụ cơ bản của địa chất Đệ tứ gồm: phân chia các phân vị địa tầng trầm tích; làm sáng tỏ cấu trúc địa chất của lớp phủ Đệ tứ, nguồn gốc và điều kiện thành tạo các trầm tích; khôi phục điều kiện cổ địa lý; tái tạo lịch sử các chuyển động kiến tạo và hoạt động núi lửa. Các phương pháp nghiên cứu trong địa chất Đệ tứ tập trung thành 3 nhóm: nhóm phương pháp phân chia các phân vị địa tầng Đệ tứ; nhóm phương pháp định tuổi tuyệt đối và nhóm phương pháp xác định nguồn gốc trầm tích. Ngoài ra, nhóm phương pháp địa mạo cũng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu địa chất Đệ tứ.

Do đặc điểm chính của phát triển tự nhiên trong Đệ tứ là sự thay thế luân phiên các thời kỳ băng hà và gian băng và do đó việc phân chia các khoảng thời gian nhỏ hơn được dựa trên việc xác định số lượng và đặc thù của các thời kỳ ấy. Với mục đích phân chia địa tầng, các phương pháp như cổ sinh, cổ từ, đồng vị oxy thường được sử dụng. Phương pháp cổ sinh nghiên cứu các hóa thạch (bào tử phấn hoa, quả, hạt và dấu vết thực vật, tảo diatome, động vật). Khác với việc nghiên cứu cổ sinh trong các trầm tích cổ chứa các loài chỉ thị, đối với trầm tích Đệ tứ phải nghiên cứu cả một phức hệ các hóa thạch. Phân tích các phức hệ hóa thạch động thực vật cho phép xác định một cách đáng tin cậy điều kiện cổ khí hậu qua đó tái tạo điều kiện cổ địa lý và cổ sinh thái làm cơ sở phân chia các phân vị địa tầng Đệ tứ theo nguyên tắc địa tầng khí hậu. Phương pháp cổ từ nghiên cứu các đảo cực từ và vị trí cực từ Trái đất trong quá khứ. Các hiện tượng này mang tính toàn cầu nên có thể liên kết địa tầng trên phạm vi rộng. Phương pháp đồng vị oxy sử dụng tỷ lệ đồng vị 18O/16O, sự thay đổi của nó phản ánh các chuyển đổi từ băng hà sang gian băng. Gần đây phương pháp phân tích địa tầng phân tập đã được nhiều nhà nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong nghiên cứu địa chất Đệ tứ.

Nhóm phương pháp định tuổi tuyệt đối bao gồm định tuổi đồng vị phóng xạ (chủ yếu là 14C) và phương pháp mất cân bằng đồng vị urani. Phương pháp chỉ thị sinh học gồm các phân tích địa y và phân tích tuổi sinh học cây dùng để xác định tuổi trầm tích Holocen. Phương pháp phân tích trầm tích phân lớp theo mùa có thể xác định thời gian tồn tại của thủy vực với độ chính xác tới một năm. Các phương pháp thạch học, địa mạo, địa hóa có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu nguồn gốc trầm tích. Các phương pháp thạch học nghiên cứu thành phần vật chất, đặc điểm cấu trúc, kiến trúc của đá. Phương pháp địa mạo được sử dụng trong phân chia địa tầng cũng như xác định nguồn gốc của trầm tích trên bề mặt.

Trầm tích Đệ tứ

Trầm tích Đệ tứ rất đa dạng về thành phần và nguồn gốc (xem mục từ “Trầm tích Đệ tứ”). Các kiểu nguồn gốc chính của trầm tích Đệ tứ gồm tàn tích; sườn tích; lũ tích; bồi tích; các tích tụ trượt, lở; các trầm tích hồ, đầm lầy; trầm tích hang động karst; travertin và trầm tích băng hà. Nghiên cứu địa chất Đệ tứ có ý nghĩa thực tiễn to lớn. Các thành phố và các điểm dân cư phần lớn đều được xây dựng trên các trầm tích Đệ tứ. Trầm tích Đệ thường là tầng chứa nước dưới đất, đồng thời là hợp phần quan trọng nhất của môi trường sống. Ngoài ra, gắn liền với trầm tích Đệ tứ còn có những loại hình khoáng sản quan trọng như sa khoáng, khoáng sản biểu sinh và bản thân trầm tích Đệ tứ như cát, cuội, sỏi là một loại vật liệu xây dựng quan trọng.

Trên thế giới có tổ chức “Hội Địa chất Đệ tứ - INQUA” và liên quan trực tiếp với Địa chất Đệ tứ là “Hội Địa tầng quốc tế - ICS”. Ở Việt Nam có Hội Địa chất Đệ tứ thuộc Liên hiệp Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam là một hội nghề nghiệp tập hợp các nhà khoa học nghiên cứu về Đệ tứ, ở Viện Địa chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam có Phòng Địa chất Đệ tứ chuyên nghiên cứu các vấn đề Địa chất Đệ tứ.

Tài liệu tham khảo

1. Jean A.M. Riser, Quaternary Geology and the Environment. Springer, 290p, 2001.
2. Martin J. Head, Philip L. Gibbard, Formal subdivision of the Quaternary System/Period: Past, present, and future. Quaternary International, 383: 4-35, 2015.
3. Чистяков, А.А., Макарова, Н.В., Макаров, В.И., Четвертичная геология, ГЕОС, Москва, 303 с, 2000.