Trái đất là hành tinh thứ 3 tính từ mặt trời và là hành tinh lớn nhất trong các hành tinh đất đá của hệ mặt trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất. Mặc dù hành tinh xanh của chúng ta được gọi là Trái đất nhưng trên bề mặt lại chỉ có ¼ là đất còn lại được bao phủ bởi các đại dương bao la.
Cấu tạo bên trong của Trái đất không đồng đều, được chia thành nhiều lớp dựa trên các đặc tính hóa, lý. Về cơ bản cấu tạo của trái đất được chia làm 3 lớp chính : Lớp vỏ trái đất, lớp manti và lõi.
Vỏ Trái Đất: là lớp ngoài cùng, căn cứ vào sự khác nhau về thành phần cấu tạo, độ dày… vỏ Trái Đất lại chia thành hai kiểu chính: vỏ lục địa và vỏ đại dương. vỏ trái đất có độ dày dao động từ 5 km [ở đại dương] đến 70 km [ở lục địa]. Vỏ Trái Đất chỉ chiếm khoảng 15% về thể tích và khoảng 1% về trọng lượng của Trái Đất nhưng có vai trò rất quan trọng đối với thiên nhiên và đời sống con người.
Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các tầng đá khác nhau. Tầng trên cùng là tầng trầm tích do các vật liệu vụn, nhỏ bị nén chặt tạo thành. Tầng granit gồm các loại đá nhẹ, được hình thành do vật chất nóng chảy ở dưới sâu của vỏ Trái Đất đông đặc lại. Tầng badan gồm các loại đá nặng hơn, được hình thành do vật chất nóng chảy phun trào lên mặt đất rồi đông đặc lại.
Lớp manti: Dưới vỏ Trái Đất cho tới độ sâu 2.900 km là lớp Manti [hay còn được gọi là bao Manti]. Lớp này gồm hai tầng chính, càng vào sâu tâm trái đất, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vật chất của lớp Manti có sự thay đổi, quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới. Lớp manti chiếm khoảng 80% về thể tích và khoảng 5% về trọng lượng của Trái Đất.
Vỏ Trái Đất và phần trên cùng của lớp Manti [đến độ sâu khoảng 100 km] vật chất ở trạng thái cứng, người ta thường gộp vào và gọi chung là thạch quyển. Đặc trưng của thạch quyển không phải ở thành phần cấu tạo mà chính là thuộc tính về sự trôi dạt của nó. Đây là nơi tích tụ và tiêu hao nguồn năng lượng bên trong, sinh ra các hoạt động kiến tạo làm thay đổi cấu trúc bề mặt Trái Đất như hình thành những dạng địa hình khác nhau, các hiện tượng động đất, núi lửa…
Nhân Trái Đất: [Phần lõi] là lớp trong cùng, dày khoảng 3470 km. Ở đây, nhiệt độ và áp suất lớn hơn so với các lớp khác. Từ 2900 km đến 5100 km là nhân ngoài, nhiệt độ vào khoảng 5000oC, vật chất tồn tại trong trạng thái lỏng. Từ 5100 km đến 6370 km là nhân trong, áp suất từ 3 triệu đến 3,5 triệu áp mốt phe, vật chất ở trạng thái rắn. Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái Đất là những kim loại nặng như niken và sắt.
Các chủ đề được xem nhiều
HÃY ĐĂNG KÝ CÁC KÊNH YOUTUBE CỦA CHÚNG TÔI
Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn
- ? mục 1
- ? mục 2
- ? mục 3
- Luyện tập
- Vận dụng
- Lý thuyết
? mục 1
Trả lời câu hỏi mục 1 trang 15 SGK Địa lí 10
Dựa vào thông tin trong mục 1, hãy trình bày nguồn gốc hình thành Trái Đất.
Phương pháp giải:
Đọc thông tin trong mục 1 [Nguồn gốc hình thành Trái Đất].
Lời giải chi tiết:
Nguồn gốc hình thành Trái Đất:
- Nguồn gốc hình thành Trái Đất liên quan chặt chẽ với sự hình thành hệ Mặt Trời.
- Mặt Trời khi hình thành di chuyển trong dải Ngân Hà, đi qua đám mây bụi và khí. Do lực hấp dẫn của Vũ Trụ mà trước hết là của Mặt Trời, khí và bụi chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo hình elip, dần dần ngưng tụ thành các hành tinh [trong đó có Trái Đất].
- Vào cuối thời kì vật chất ngưng tụ, khi Trái Đất đã có khối lượng lớn gần như hiện nay, quá trình tăng nhiệt bắt đầu diễn ra và dẫn đến sự nóng chảy của vật chất ở bên trong và sắp xếp thành các lớp.
Vận dụng
Giải bài vận dụng trang 16 SGK Địa lí 10
Hãy tìm hiểu về nguồn gốc hình thành và vùng phân bố của đá vôi ở Việt Nam.
Phương pháp giải:
Tìm kiếm các thông tin về nguồn gốc hình thành và vùng phân bố của đá vôi ở Việt Nam trên Internet, sách báo,…
Lời giải chi tiết:
Đá vôi ở Việt Nam:
- Nguồn gốc hình thành:
+ Đá vôi chủ yếu hình thành trong môi trường biển nông và ấm, do kết tủa dần từ nước biển chứa nhiều CaCO3 hoặc do tích tụ dần từ vỏ, xương, xác nhiều loài sinh vật biển.
+ Ban đầu, đá vôi hầu như nằm dưới đáy biển. Sau đó, do những vận động địa chất mà các lớp đá vôi được nâng lên, ép nén, uốn lượn.
- Vùng phân bố: Tập trung hầu hết ở miền Bắc nước ta.
+ Những tỉnh có diện tích đá vôi chiếm tới 50% diện tích toàn tỉnh: Hòa Bình [53,4%], Cao Bằng [49,47%], Tuyên Quang [49,92%].
+ Nhiều thị xã, trị trấn nằm trọn vẹn trên đá vôi: Mai Châu [Hòa Bình], Mộc Châu, Yên Châu Sơn La [Sơn La], Tùa Chùa, Tâm Đường [Lai Châu], Đồng Văn, Mèo Vạc [Hà Giang],…
Sơ đồ phân bố các diện đá vôi chủ yếu ở Việt Nam
Nguồn: Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản [2005]
Những giá trị hiện hữu nêu trên của thời khắc hiện tại chính là ánh xạ và sự phản ánh những giá trị khoa học của đặc điểm và các quá trình địa chất quan trọng, nổi trội trong lịch sử phát triển của Trái đất, từ quá khứ xa xưa cho tới ngày nay. Đây cũng chính là tiêu chí Di sản Thiên nhiên thế giới đối với PN-KB.
Theo Công ước của UNESCO, các Di sản sẽ được đánh giá công nhận là Di sản Thiên nhiên thế giới có thể là:
“Các đặc điểm tự nhiên bao gồm các hoạt động kiến tạo vật lý hoặc sinh học hay các nhóm hoạt động kiến tạo có giá trị nổi bật toàn cầu theo phương diện thẩm mỹ hoặc khoa học;
Các hoạt động kiến tạo địa chất hoặc địa lý tự nhiên và các khu vực được phân định chính xác tạo thành một môi trường sống của các loài động thực vật đang bị đe doạ có giá trị quốc tế đặc biệt theo phương diện khoa học hoặc bảo tồn;
Các di chỉ tự nhiên hoặc các khu vực tự nhiên có ranh giới đã được xác định cụ thể, có giá trị nổi bật toàn cầu về phương diện khoa học, bảo tồn hoặc vẻ đẹp tự nhiên”.
Từ nội dung công ước UNESCO, Di sản Thiên nhiên thế giới phải là khu vực có giá trị nổi bật toàn cầu và đáp ứng một hoặc nhiều hơn các tiêu chí dưới đây:
Tiêu chí 1: là những sự kiện, chứng tích nổi bật đặc trưng cho những giai đoạn lớn trong lịch sử phát triển của Trái đất, trong đó có lịch sử về sự sống, các quá trình địa chất quan trọng đã và đang tiếp tục ảnh hưởng mạnh đến sự phát triển địa chất, địa hình, địa mạo, hoặc địa lý tự nhiên; hoặc,
Tiêu chí 2: là những khu vực nổi bật, minh họa đầy đủ, sáng tỏ các quá trình sinh thái và sinh học đang tiếp diễn trong quá trình tiến hoá và phát triển của các hệ sinh thái đất, nước ngọt, vùng ven biển và biển và các quần thể động vật, thực vật; hoặc,
Tiêu chí 3: lãnh thổ chứa đựng các hiện tượng tự nhiên siêu đẳng hoặc các khu vực có vẻ đẹp tự nhiên độc đáo và tầm quan trọng về thẩm mỹ; hoặc,
Tiêu chí 4: khu vực là môi trường sống tự nhiên có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong bảo tồn nguyên trạng sự đa dạng sinh học, trong đó có những môi trường sống chứa đựng những loài đang bị đe dọa có giá trị nổi bật toàn cầu xét theo quan điểm khoa học hoặc bảo tồn.
PN-KB có diện tích 85.754ha [1], nằm về phía Tây Bắc tỉnh Quảng Bình, dọc theo biên giới Việt - Lào [khoảng 50km đường biên] có toạ độ địa lý: 17o20' - 17o48' độ vĩ Bắc và 105o46' - 106o24' độ kinh Đông. Theo chiều dọc, nơi dài nhất là 70km từ đèo Mụ Giạ đến núi U Bò theo hướng Tây Bắc - Đông Nam; theo chiều ngang, nơi rộng nhất là 31km từ Tây Gát, xã Xuân Trạch [huyện Bố Trạch] đến biên giới Việt - Lào theo hướng Đông Bắc - Tây Nam. PN-KB nằm trên địa phận của 9 xã thuộc 2 huyện Minh Hoá [các xã Dân Hoá, Hoá Sơn, Trung Hoá, Thượng Hoá] và huyện Bố Trạch [Xuân Trạch, Thượng Trạch, Tân Trạch, Phúc Trạch, Sơn Trạch.
PN-KB tuy là vùng đất nhỏ hẹp, nhưng đã tồn tại, phát triển khá lâu dài trên vỏ Trái đất, với tính đa dạng về địa chất, địa hình, địa mạo và đặc thù, đặc hữu... đáp ứng tiêu chuẩn Di sản Thiên nhiên thế giới về đặc điểm và các quá trình địa chất quan trọng, nổi bật toàn cầu trong lịch sử tiến hóa vỏ Trái đất [Tiêu chí thứ 1].
Qua nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc địa chất, địa tầng, cổ sinh vật, hoạt động magma, địa hình, địa mạo và các quá trình địa chất khác..., PN-KB và vùng phụ cận có một lịch sử phát triển địa chất phức tạp và lâu dài từ Ordovic muộn [khoảng 450 triệu năm] đến nay [2]. Mỗi giai đoạn được đánh dấu bởi những thành tạo địa chất, là sản phẩm đặc trưng cho quá trình địa chất tương ứng [các hoạt động kiến tạo, chuyển động nâng trồi, uốn nếp tạo núi và chuyển động sụt lún tạo các bồn trũng trầm tích và các quá trình địa chất khác...]. Ở đây đã phát hiện tới 15 hệ tầng trầm tích, 1 phức hệ magma xâm nhập có thành phần, tuổi, nguồn gốc khác nhau.
Các quá trình địa chất chính là nguyên nhân của mọi nguyên nhân để tạo ra tính đa dạng và phức tạp về đặc điểm và cấu trúc địa chất, địa hình địa mạo, mạng lưới thuỷ văn, đặc biệt là tính đa dạng và kỳ vĩ về hệ thống hang động Karst có một lịch sử hình thành khoảng 35 triệu năm [liên quan đến các pha tạo núi và đứt gãy kiến tạo trong Kainozoi từ Oligocen - 35 triệu năm], được coi là cổ nhất ở Đông Nam Á.
Đặc điểm và các quá trình địa chất quan trọng, nổi bật toàn cầu của PN-KB trong lịch sử phát triển vỏ Trái đất chính là tiêu chí Di sản Thiên nhiên thế giới, được thể hiện như sau:
2. Các quá trình địa chất quan trọng trong các giai đoạn lớn của lịch sử tiến hóa vỏ Trái đất vùng nghiên cứu
Lịch sử tiến hoá các thành tạo địa chất và thế giới cổ sinh, tiến hoá và sự đa dạng địa hình, địa mạo, tính đặc thù, đặc hữu và giá trị nổi bật toàn cầu khu vực PN-KB luôn gắn liền với các quá trình địa chất quan trọng trong lịch sử phát triển của vỏ Trái đất.
Vùng PN-KB, theo Trần Văn Trị 1977, thuộc đới - tướng cấu trúc Trường Sơn và một phần thuộc đới - tướng cấu trúc Hoành Sơn và được xếp vào chuyển động tạo núi Hercyni muộn thuộc miền kiến tạo Bắc Việt Nam, là kết quả tổng hợp của 5 giai đoạn phát triển lớn trong lịch sử phát triển vỏ Trái đất khu vực:
1. Giai đoạn 0rdovic muộn - Silur [450 - 410 triệu năm];
2. Giai đoạn Devon [410 - 355 triệu năm];
3. Giai đoạn Carbon - Permi [355 - 250 triệu năm];
4. Giai đoạn Mesozoi [Trias, Jura, Creta] [250 - 65 triệu năm];
5. Giai đoạn Kainozoi: Paleogen: 65 - 23,75; Neogen [23,75 - 1,75 triệu năm] và Đệ Tứ [1,75 triệu năm đến nay].
Như đã biết, vào đầu Cambri giữa, cách đây khoảng 520 triệu năm, vỏ lục địa lãnh thổ Trung Trung Bộ bắt đầu bị phá vỡ, sụt lún kéo dài đến Ordovic, tạo ra các bồn trũng, trong đó, thành tạo trầm tích lục nguyên - carbonat dày 1.550m thuộc hệ tầng A Vương. Hiện nay hệ tầng trầm tích này đã bị biến chất thành đá hoa, dolomit, đá phiến mica và quarzit. Diện lộ trầm tích biến chất này nằm ngoài vùng nghiên cứu. [Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam…]. Cuối Ordovic vùng này được nâng lên.
- Trong giai đoạn Ordovic muộn - Silur: Vỏ trái đất vùng PN-KB bị phá vỡ, mới bắt đầu bị sụt lún theo cơ chế tạo "bồn cung núi lửa flysh andesit Long Đại" [Trần Văn Trị, 1995]. Bồn có dạng tuyến uốn cong, kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, được phát triển theo bốn thời kỳ sau đây:
Thời kỳ đầu: ứng với thời kỳ bắt đầu hình thành hệ tầng Long Đại [O3-S1 1d] với các trầm tích lục nguyên, bắt đầu sụt lún thành tạo cuội kết, cát kết tướng ven bờ, sét chứa bitum thuộc tướng nước sâu, môi trường oxy hoá - khử xen kẽ. Các đá nguyên thuỷ đã bị biến chất trong các giai đoạn sau và trở thành đá phiến thạch anh sericit, cát kết quarzit và đá phiến sét bitum xen kẽ nhau và có cấu tạo dạng flysh.
Thời kỳ thứ hai: bồn trầm tích tiếp tục sụt lún xen kẽ với các khối nâng dạng đảo kiểu "Cordilliere" tạo ra trầm tích cấu tạo dạng flysh.
Thời kỳ thứ ba: bồn trầm tích có thành phần thạch học và cổ sinh tương tự các thành tạo thời kỳ thứ hai, song độ hạt giảm hơn, bồn trũng có xu thế sụt lún sâu hơn.
Thời kỳ thứ tư: tương ứng với thời gian hình thành hệ tầng Đại Giang [S2-D1đg]. Bồn trầm tích có chiều hướng nâng lên, đặc trưng bởi các tướng cát bột và cát thạch anh đơn khoáng biển nông và ven biển có hoạt động của sóng.
Các trầm tích Ordovic - Silur và Silur - Devon hạ lộ ra chủ yếu ở Đông Nam vùng nghiên cứu [thuộc một phần huyện Quảng Ninh và một phần huyện Bố Trạch] và một dải hẹp ở Tây Bắc [huyện Minh Hoá] ngoài vùng nghiên cứu. Nhìn bản đồ cấu trúc địa chất có thể suy luận về một bồn trầm tích Ordovic - Silur - Devon hạ thống nhất dạng tuyến nối liền hai diện lộ nói trên chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam.
- Trong giai đoạn Devon: Vỏ Trái đất bị sụt lún lần thứ hai, biển được mở rộng.
Giai đoạn Devon cũng là giai đoạn kết thúc phát triển các bồn trũng kiểu Ordovic - Silur. Vỏ Trái đất vùng PN-KB bắt đầu phát triển một kiểu bồn trũng mới, kiểu "rift lục địa". Trục của bồn trũng có dạng cánh cung chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nằm lệch ra ngoài phạm vi nghiên cứu ở phía Đông Bắc không xa. So với bồn trầm tích Ordovic - Silur, bồn Devon được mở rộng thêm về chiều ngang và trở nên nông hơn.
Trong gia đoạn này hình thành các hệ tầng: Rào Chắn [D1 rc], Bản Giàng [D1-D2e bg] Mục Bài [D2g mb], Đông Thọ [D2g-D3fr đt] và Cát Đằng [D3 cđ]. Các trầm tích tiến hoá về thành phần từ cát kết, bội kết đến argilit, xen đá vôi.
- Giai đoạn Carbon - Permi:
Tạo đá vôi dạng khối tuổi Carbon - Permi. Vỏ Trái đất ở vùng PN-KB bị phá vỡ lần thứ ba, tạo thành các bồn trũng nông, dạng đẳng thước.
Vào đầu kỷ Carbon: Vỏ Trái đất khu vực PN-KB có xu thế nâng là chủ yếu, hoạt động magma xâm nhập hình thành khối granit Đồng Hới tuổi Carbon sớm; về sau, vỏ Trái đất ở vùng PN-KB bị phá vỡ lần thứ ba, tạo thành các bồn trũng nông Carbon - Permi dạng đẳng thước kiểu thềm nội lục điển hình ở phía Tây Đồng Hới và các kiểu bồn trũng dạng tuyến tàn dư theo hướng Tây Bắc - Đông Nam; sự xuất hiện những miền xâm thực bóc mòn rộng lớn có tuổi trước Carbon phân bố ở phía Đông, Đông Nam và Đông Bắc bồn trũng Carbon - Permi PN-KB.
Vào thời kỳ Permi muộn: đánh dấu một quá trình chuyển động nâng trồi, lục địa hóa, tạo núi đá vôi kiểu khối tảng hoang mạc bởi 3 hệ thống đứt gãy.
- Giai đoạn tạo núi Mezozoi [Trias, Jura, Creta]:
Trong giai đoạn Trias - Jura, toàn bộ vùng PN-KB biến thành chế độ lục địa, nâng lên tạo núi dạng khối tảng. Vào đầu Trias, đới Trường Sơn được nâng lên và đới Hoành Sơn bị sụt lún, phía Bắc vùng nghiên cứu, từ sông Gianh đến sông Cả lại bị sụt võng tạo nên một bồn trầm tích - phun trào axit kiểu rift ven rìa, còn lại từ sông Gianh [đứt gãy Rào Nậy] đến đèo Hải Vân trở thành một miền cung cấp vật liệu cho các biển xung quanh. Đến Trias Trung, đứt gãy Rào Nậy hoạt động mạnh rồi xảy ra quá trình lắng đọng trầm tích lục nguyên xen phun trào axit và tuf của chúng với tổng bề dày 3.000m. Cuối Trias muộn, vùng nghiên cứu được nâng lên, các hoạt động đứt gãy, chuyển động khối tảng mạnh mẽ tạo nên các trũng chậu nông.
Vào giai đoạn Creta, trong xu thế chuyển động nâng tạo núi kiểu khối tảng lại xuất hiện nhiều bồn trũng trước núi, ven rìa và nội lục dạng đẳng thước, bầu dục, bán liên thông với đại dương ở phía Đông và cả phía Tây Lào, các trũng chậu được lấp đầy bởi các trầm tích lục nguyên kiểu Molat đa khoáng, màu xám loang lổ vàng đỏ do bị phong hóa.
- Vào giai đoạn Kainozoi:
Giai đoạn Kainozoi là giai đoạn hoạt động kiến tạo mãnh liệt như một bước ngoặt trong lịch sử hình thành biển Đông, tạo núi lục địa và các bồn trũng trầm tích giữa núi, trước núi, ven rìa và trên thềm lục địa Việt Nam. Những thành tạo Kainozoi một phần mang tính chất kế thừa song cơ bản là được mở rộng do cuốn hút bình đồ địa chất cổ vào một cơ chế kiến tạo mới để có bức tranh địa hình - địa mạo hiện tại.
Vào đầu Kainozoi toàn vùng PN-KB được nâng lên, hoạt động đứt gãy, chuyển động khối tảng mãnh liệt đã tạo nên một bối cảnh kiến tạo đặc trưng:
Các hệ thống đứt gãy mới bắt đầu hình thành cùng với các hệ thống đứt gãy cũ tái hoạt động đã chia cắt bình đồ kiến trúc cũ thành bình đồ kiến trúc Kainozoi và tiếp tục biến cải đến ngày nay.
Vỏ lục địa bị phá huỷ tạo ra các bồn trầm tích kiểu rift nội lực Đồng Hới, được lấp đầy bởi một phức hệ trầm tích Neogen và Đệ Tứ có cấu trúc chu kỳ. Bên cạnh đó vùng nâng lên tạo núi cũng diễn ra theo các chu kỳ. Đó là hai hướng chuyển động ngược chiều như một quy luật tất yếu để cân bằng đẳng tĩnh của vỏ Trái đất.
Vỏ lục địa bị phá hủy kiểu Rift nội lục, các bồi trầm tích có dạng địa hào, được lấp đầy bởi thành hệ lục nguyên giữa núi và trước núi có cấu trúc chu kỳ.
Vùng nâng ven rìa đã tạo nên các bậc thềm có độ cao khác nhau: 200m, 150m, 100m, phản ánh các pha kiến tạo xảy ra đồng thời giữa vùng nâng và vùng sụt lún.
Toàn bộ hình thái cấu trúc của địa hình hiện tại với ‘hoang mạc đá vôi’ hùng vĩ vùng PN-KB được định tuổi trẻ nhất cũng từ Paleogen đến Neogen [65 - 23,75 triệu năm].
3. Cấu trúc uốn nếp và phá hủy đứt gãy kiến tạo như là yếu tố gia tăng tính đa dạng, nổi bật toàn cầu của hiện tượng Karst và đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu.
- Vùng PN-KB có đặc điểm cấu trúc địa chất đa dạng và phức tạp, có 5 nếp lồi và 5 nếp lõm cơ bản: Nếp lồi dạng vòm Đồng Hới: dài 10 - 20km, rộng 5 - 8km. Nhân nếp lồi là hệ tầng Long Đại. Trục nếp lồi có dạng cánh cung, lưng quay về phía Tây Nam; Nếp lồi Đại Đủ: dạng cánh cung dài 20 - 25km, rộng 6 -7km. Nhân nếp lồi có tuổi Devon sớm [D1]; Nếp lồi Đông Phường: dài 20 - 25km, rộng 2 - 4km. Nhân nếp lồi có tuổi Devon giữa [D2e], trục có phương Tây Bắc - Đông Nam; Nếp lồi Cao Mại: dài 15 - 20km, rộng 2 - 3km. Nhân nếp lồi có tuổi Devon sớm [D1], trục có phương Tây Bắc - Đông Nam; Nếp lồi Si Thượng; Nếp lõm dạng địa hào Rào Nậy [nằm ngoài khu vực Di sản]; Nếp lõm Quy Đạt: dài 20 - 25km, rộng 3 - 4km nằm giữa 2 nếp lồi Si Thượng và Cao Mại; Nếp lõm Phong Nha chạy từ đường 20 lên Thác Dài; Nếp lõm Thác Dài - Marai: dài 15 - 20km, rộng 5 - 6km. Nhân nếp lõm là đá vôi C-P và Nếp lõm Trung Thuần [nằm ngoài vùng Di sản].
- Hệ thống đứt gãy khu vực bao gồm 2 hướng chính và 2 hướng phụ: Hai hướng chính là Tây Bắc - Đông Nam và Đông Bắc - Tây Nam có tuổi cổ trước Ordovic - Silur, tái hoạt động trong Kainozoi. Hướng Đông Bắc - Tây Nam xuất hiện chủ yếu trong Kainozoi đóng vai trò quyết định quá trình Karst và tạo hệ thống hang động Phong Nha - Kẻ Bàng; Hai hướng phụ là hướng vĩ tuyến và kinh tuyến.
- Khu vực có cấu trúc địa chất phức tạp, thành phần thạch học và quy luật phân bố đa dạng. Ở đây có các loại đá: cát kết, cát kết dạng quaczit, bột kết, đá phiến sét, đá vôi, đá vôi silic, đá macnơ, granit, granodiorit, diorit, aplit, pecmatit…
- Trầm tích cấu tạo nên khối núi PN-KB chủ yếu là đá vôi có tuổi rất cổ từ Devon đến Permi và đa dạng, có thành phần vật chất, màu sắc và cấu tạo khác nhau:
Đá vôi tuổi Devon dạng khối, màu xám nhạt, xen các lớp đá vôi sét, vôi silic màu xám đen [ở khu vực cửa hang Phong Nha, hang Tối...].
Đá vôi tuổi Carbon - Permi chiếm gần hết diện tích khối đá vôi, có thành phần CaCO3 chiếm trên 95%, cấu tạo khối [massive], phân bố liền khối được thành tạo trong giai đoạn kiến tạo bình ổn.
Xen trong và bao quanh có nhiều thành hệ lục nguyên khác nhau, với các phân vị địa tầng địa chất chủ yếu như: hệ tầng Long Đại [O3-S1 lđ], loạt Hoá Sơn [D1-D2e hs] gồm 2 hệ tầng Rào Chan [D1 rc] và Bản Giàng [D1-D2e bg], hệ tầng Mục Bãi [D2g mb], hệ tầng Đông Thọ [D2g-D3fr đt], hệ tầng Cát Đằng [D3 cđ], hệ tầng Phong Nha [D3-C1 pn], hệ tầng Bắc Sơn [C-P bs], hệ tầng Khe Giữa [P2 kg], hệ tầng Mụ Giạ [K mg], hệ tầng Đồng Hới [N13-N21 đh] và các thành tạo Đệ Tứ.
- PN-KB là khu Karst cổ có ý nghĩa và có giá trị nhất ở Đông Nam Á và trên thế giới với những đặc trưng riêng so với các di sản khác trên thế giới như:
Khu vực PN-KB có lịch sử phát triển vỏ Trái đất lâu dài, từ thế Ordovic muộn [450 triệu năm] đến nay, trải qua 5 chu kỳ kiến tạo lớn: Ordovic - Silur muộn [O3-S1]; Devon giữa - Devon muộn [D2-D3]; Carbon - Permi [C-P]; Mezozoi [T, J, K] và Kainozoi [E, N, Q]; chịu ảnh hưởng của đai tạo núi Alpi - một đai núi trẻ phát triển mạnh mẽ vào Kainozoi; chịu tác động của khí hậu nhiệt đới ẩm, do đó khối đá vôi ở đây bị biến dạng khá mạnh vì đứt gãy, nứt nẻ và Karst hóa.
Về mặt diện tích, khối núi đá vôi PN-KB có diện tích lớn nhất ở Việt Nam. Nếu kể thêm cả phần diện tích đá vôi ở Hin Namno CHDCND Lào thì khu vực này có thể được xem là vùng đá vôi cỡ lớn nhất hành tinh. Đá vôi có cấu tạo khối và phân lớp dày đạt trên 1.000m.
Trong đại Kainozoi, khu vực PN-KB bị lôi kéo vào chuyển động tân kiến tạo liên quan tạo núi Alpi và hang Karst cổ, kiểu nhiệt đới điển hình tương ứng 7 chu kỳ nâng tân kiến tạo có 7 bậc độ cao hang động và bề mặt san bằng tiêu biểu, như sau:
Bậc 1.600 - 1.400m: ứng với thế hệ hang động Karst đầu tiên có tuổi Oligocen [35 - 23 triệu năm];
Bậc 1.000 - 800m [ở phía Tây] và 700 - 600m [ở phía Đông]: có tuổi Miocen [23 - 5 triệu năm];
Bậc 600 - 400m và 300 - 200m: ứng với Pliocen [5 - 1,75 triệu năm];
Bậc 100 - 80m: ứng với Gian băng Gunz - Mindel vào cuối Pleitocen sớm Q1 l [QI], cách đây khoảng trên 800.000 năm;
Bậc 80 - 60m: ứng với Gian băng Mindel - Riss vào Pleitocen giữa muộn
[QII-III], cách đây khoảng trên 300.000 năm;
Bậc 40 - 25m và 25 - 15m: ứng với Gian băng Riss - Wurm vào Pleitocen muộn [QIII2], cách đây khoảng trên 70.000 năm;
Bậc 15 - 16m: ứng với Biển tiến Flandrian vào Holocen sớm-giữa Q21-2 [QIV1-2], cách đây khoảng 18.000 - 4.000 năm.
[Các bậc địa hình từ 100m trở xuống ở Việt Nam nói chung và Phong Nha - Kẻ Bàng nói riêng được xếp vào tuổi Đệ Tứ và có tuổi 1,75 triệu năm trở lại đây].
Khác với Karst ôn đới ở các nước châu Âu như Vườn Quốc gia Pirin [ở Bungari], Vườn Quốc gia hồ Plitvice [Croatia], hang động Skocjan [Slovenia], Vườn Quốc gia Daler - Yorkshire [Anh], hang động Carlsbad và Vườn Quốc gia hang Mammothe [Mỹ]..., PN-KB là khu Karst nhiệt đới ẩm điển hình. Quá trình xói mòn cơ học và rửa lũa hoá học CaCO3 do dòng sông lũ nhiệt đới trong hang dâng cao ở vùng là hết sức mãnh liệt, mang tính đột phá do thung lũng hệ thống sông và sông ngầm rất hẹp, là bồn thu nước duy nhất nằm sát đường phân thuỷ Việt - Lào để đổ vào sông Gianh. Các ngấn nước gặm mòn vào sâu trong trần và vách hang, các bãi cát sạn thành phần lục nguyên kiểu “thềm” và “bãi bồi” ven sông ngầm và “nón phóng vật” của hang nhánh là dấu hiệu đặc trưng của Karst nhiệt đới PN-KB.
So với Karst các vùng nhiệt đới khác ở Đông Nam Á như Vườn Quốc gia Gunung Mulu [Malaysia], Vườn Quốc gia Lorents [Indonesia], các khu Karst ở Đông Nam Á có tuổi trẻ, chủ yếu phát triển trong Đệ Tứ trên nền đá vôi trẻ có tuổi từ Oligocen [khoảng 35 triệu năm]. Trong khi đó, đá vôi PN-KB có tuổi rất cổ [Paleozoi], từ kỷ Devon [410 triệu năm] đến Permi [250 triệu năm].
Khu vực PN-KB có hệ thống đứt gãy chằng chịt trên mặt đá vôi đã tạo điều kiện để nước dễ dàng thấm vào đá làm tăng khả năng hoà tan. Vì vậy, hệ thống hang động ở vùng PN-KB mang đặc tính của hang động vùng Karst nhiệt đới ẩm. Hệ thống hang động hùng vĩ của PN-KB được tạo ra do quá trình các khe nứt kiến tạo, sau đó là quá trình phong hoá vật lý và hoá học đã gặm mòn, hoà tan, rửa trôi qua hàng triệu năm. Trong điều kiện nhiệt đới ẩm, quá trình Karst hoá rất mạnh mẽ về cường độ và tốc độ phá huỷ. Kết quả nghiên cứu tốc độ Karst hóa [bóc mòn Karst] ở đây đạt trên 55mm/1000 năm [3].
Hệ thống hang động ở khối đá vôi PN-KB được phân thành hai loại: hang khô đã ngừng hoạt động và hang ướt đang hoạt động. Các hang hoạt động thuộc hệ thống hang sông và nằm ở mực hang thấp nhất liên quan với mực nước ngầm [mực cơ sở xâm thực] khu vực hiện đại.
Các hang khô ngừng hoạt động bao gồm: Các hang liên quan đến mực nước ngầm cổ hiện nay đã thoát khỏi sự tác động của mực nước ngầm hiện đại [do vận động nâng tân kiến tạo]. Trong các hang này có rất nhiều nhũ đá đẹp như hang Tiên [Cao Mại], hang Phong Nha khô,... Loại hang này chủ yếu phân bố ở các mực cao. Tại một số cửa hang loại này ở mực cao đã phát hiện được những dấu tích [như xương, răng động vật, vỏ ốc, mảnh gốm,...] cho thấy đã từng có người cổ đại sinh sống ở trong hang; và các hang chân núi Karst cổ là các hang nằm ngang hình thành khi chân các khối đá vôi ngập trong nước. Tại vùng PN-KB, trong các hang này hầu như không có thạch nhũ. Các hang này gặp ở mực cửa hang thứ hai, điển hình là hang Chày…
Như vậy có thể nói, khối đá vôi PN-KB là một trong những khối Karst lớn nhất chưa bị phân cắt mạnh ở khu vực Đông Nam Á. Các mực hang động nằm ở độ cao khác nhau cũng như cấu tạo đa pha của các hang động chứng tỏ khối đá vôi PN-KB có lịch sử tiến hóa địa mạo rất lâu dài và trải qua nhiều chu kỳ biến hóa. Vùng PN-KB có một lịch sử địa chất phức tạp và lâu dài từ Cambri đến ngày nay. Trải qua các kỳ vĩ kiến tạo quan trọng và các pha chuyển động đứt gãy, khối tảng và uốn nếp đã liên tục tạo ra các dãy núi trùng điệp do chuyển động nâng cao và các bồn trầm tích do chuyển động sụt lún. Đó là các bối cảnh kiến tạo đóng vai trò như nguyên nhân của mọi nguyên nhân để tạo ra tính đa dạng về địa chất, đa dạng về địa chất - địa mạo, mạng lưới thủy văn và tính đa dạng, kỳ thú về hang động du lịch đối với các thành tạo đá vôi PN-KB phát triển từ Devon đến Carbon - Permi.
4. Quá trình tiến hóa địa hình, địa mạo của khu vực PN-KB
Sau khi quá trình tích tụ các trầm tích màu đỏ của hệ tầng Mụ Giạ vào Kreta, vùng PN-KB được nâng lên và các quá trình cải biến địa hình ngoại lực. Tính “nhịp thở “của các chuyển động tân kiến tạo kết hợp với tính chu kỳ của giao động mực nước đại dương thế giới dẫn tới sự hình thành đa dạng các bậc địa hình và hang động Karst.
Hoạt động san bằng địa hình mạnh mẽ toàn lãnh thổ vào Oligocen đã dẫn tới hình thành bề mặt Peneplen rộng lớn, nay còn được bảo tồn dạng sót trên các đỉnh cao 1.200 - 1.600m.
Các chuyển động tân kiến tạo của khu vực có lẻ được xảy ra vào cuối Paleogen - đầu Miocen đã dẫn tới sự phân cắt mạnh mẽ bề mặt Paneplen. Giai đoạn mở đầu cho quá trình Karst phát triển mạnh mẽ và rộng khắp mà ngày nay còn được bảo tồn có lẽ là Miocen giữa - muộn, khi mà quá trình bóc mòn, san bằng địa hình đã bốc đi một khối lượng đáng kể các thành tạo lớp phủ tuổi Kreta và làm lộ các thành tạo Carbonat vốn được các thành tạo màu đỏ che phủ. Các hoạt động nâng kiến tạo mạnh mẽ xen với các thời kỳ yên tĩnh tương đối trong Pliocen đã góp phần hình thành các bề mặt san bằng, nay là di tích các đỉnh cao 400 - 600m và 200 - 300m ở phần rìa của khối đá vôi.
Trong giai đoạn Đệ Tứ, các chu kỳ biển tiến, biển thoái xảy ra vào cuối Pleistocen sớm, Pleistocen giữa, Pleistocen muộn, Holocen giữa, kết hợp với hoạt động tân kiến tạo đã tạo nên các bậc hang động nhóm thấp bên dưới hiện phân bố trên các độ cao khác nhau. Đáng chú ý là ở phần rìa Đông khối đá vôi PN-KB, quá trình Karst hóa xảy ra vào thời kỳ biển thoái cuối Pleistocen giữa, đã tạo nên một bề mặt đồng bằng Karst ven rìa khá rộng, tuy nhiên một phần diện tích của bề mặt này đã bị phủ bởi trầm tích hỗn hợp sông - biển của thời kỳ biển tiến cuối Pleistocen muộn.
Khu vực PN-KB là một vùng núi đá vôi Karst chiếm hầu hết diện tích, phi Karst chiếm một diện tích nhỏ ở các phạm vi giáp ranh, có độ cao trung bình khoảng 600 - 700m. Các quá trình địa chất nội - ngoại sinh phức tạp đã và đang diễn ra từ Trias đến nay, là nguyên nhân tạo nên sự đa dạng của địa hình và địa mạo, có thể phân thành 3 kiểu địa hình chính:
- Kiểu địa hình Karst: địa hình Karst đặc trưng cho Karst cổ nhiệt đới được hình thành chủ yếu trong Kainozoi chiếm 2/3 diện tích vùng Di sản, gồm khối núi đá vôi liên tục từ dãy núi Phu Toc Vu, đèo Mụ Giạ [huyện Minh Hoá] kéo dài tới hang Én, Rào Bụt, Cà Roòng [huyện Bố Trạch], dài khoảng 70km. Đây chính là khối núi đá vôi liên tục rộng lớn nhất của Việt Nam. Phạm vi của núi đá vôi trải rộng sang CHDCND Lào, có diện tích khoảng gần 200.000ha. Nếu tính toàn bộ khối núi đá vôi liên tục cả về phía Việt Nam và Lào thì đây là một trong những khối núi đá vôi rộng lớn nhất hành tinh [Pierre G., 1966]. Tại đây, các dãy núi đá vôi phát triển hầu như liên tục, thành phần tương đối đồng nhất, độ dày trên 1.000m.
Địa hình núi đá vôi bị chia cắt rất mạnh, với những vách đá dựng đứng, xếp lớp, đỉnh lởm chởm, thường kèm theo quá trình Karst do hoà tan và ngưng đọng carbonat canxi hình thành nên các nhũ đá, măng đá, nấm đá, chuông đá, cột đá đa dạng, phức tạp, đẹp kỳ diệu trong các hang động. Nhiều nơi đá bị mài mòn tạo nên những cổng trời, rừng đá, cầu đá, giếng đá rất kỳ thú. Giữa các vách đá thường là các thung kín dài và nhỏ, rộng khoảng 20 - 100m [hậu quả của hoạt động xâm thực của dòng chảy mặt hình thành vào mùa mưa lũ nhiệt đới]. Trong vùng núi đá vôi hầu như không có sông suối trên bề mặt mà chỉ thấy ở vành ngoài. Các mắt hút rải rác trong các thung đưa nước thoát theo các sông ngầm.
Vùng Karst này còn chứa nhiều bí ẩn, nhiều nơi chưa hề có dấu chân người đặt chân tới. Đặc biệt nó nằm ở miền phân thuỷ giữa hai hệ thống sông: Xê Băng Hiên và Xê Băng Phai chảy vào sông Mê Kông và hệ thống sông Son, sông Gianh, sông Đại Giang chảy ra biển Đông.
- Kiểu địa hình phi Karst: chiếm tỷ lệ thấp, phân bố ở vòng ngoài vùng núi đá vôi ở phía Bắc, Đông Bắc và Đông Nam PN-KB. Độ cao biến động khoảng từ 500 - 1.000m. Độ chia cắt tương đối cao và độ dốc khá lớn, trung bình 25 - 30o. Có khá nhiều thung lũng hẹp chạy dài theo các suối như khe Am, khe Cha Lo, khe Chua Ngút và ở cực Tây Nam có thung lũng dọc Rào Thương. Nhìn chung địa hình phi Karst không cao hơn nhiều so với địa hình Karst, nhưng lại lưu vực tập trung nước cung cấp cho quá trình Karst phát triển liên tục và thuận lợi.
Địa hình phi Karst cũng là vùng đầu nguồn của các con sông, suối chảy vào sông Gianh. Nhìn chung dạng địa hình này thoải và mềm mại hơn vùng núi đá vôi. Độ chia cắt không cao bằng địa hình Karst.
- Kiểu địa hình chuyển tiếp: có sự xen kẽ phức tạp giữa các khối đá vôi và địa hình đá lục nguyên. Chúng phân bố rãi rác, thường tập trung ở những vùng chuyển tiếp giữa núi đá vôi và đá lục nguyên. Địa hình thường là những đỉnh núi thấp dưới 800m, tuy không hiểm trở như kiểu địa hình Karst nhưng cũng rất đa dạng, phức tạp.
Ngoài ra, ở PN-KB có đa dạng sinh học, nhiều động thực vật, nguồn gen quý hiếm, đặc hữu, đặc thù cần được bảo vệ, bảo tồn... Có nhiều loại thảm thực vật phong phú và đa dạng trên núi đá vôi - đây là mẫu điển hình của lớp thảm thực vật trên núi đá vôi và hầu như không thấy ở các nước khác trong khu vực.
Kết luận
- Các quá trình địa chất quan trọng, tính đa dạng, phức tạp và độc đáo của đặc điểm và cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo... là điều kiện tiên quyết chi phối cả những tính độc đáo khác nữa, đó là tính đa dạng sinh học, những cảnh quan đẹp và huyền bí, những cánh rừng hoang sơ như những khu bảo tàng thiên nhiên đầy bí ẩn... Nó là điều kiện tiên quyết để hình thành một hệ thống hang động kỳ vĩ, có vẽ đẹp tự nhiên, độc đáo khác thường và có giá trị toàn cầu...
- Khu vực PN-KB có lịch sử phát triển vỏ Trái đất lâu dài, từ kỷ Ordovic muộn [450 triệu năm] đến nay, trải qua 5 chu kỳ kiến tạo lớn: Ordovic muộn - Silur sớm [O3-S1]; Devon giữa - Devon muộn [D2-D3]; Carbon - Permi [C-P]; Mezozoi [T, J, K] và Kainozoi [E, N, Q]; chịu ảnh hưởng của đai tạo núi Alpi - một đai núi trẻ phát triển mạnh mẽ vào Kainozoi; chịu tác động của khí hậu nhiệt đới ẩm.
- Khối núi đá vôi PN-KB là khối núi đá vôi liên tục, nói chung chưa bị phân cắt mạnh, có diện tích lớn nhất ở Việt Nam. Nếu tính toàn bộ khối núi đá vôi liên tục cả về phía Việt Nam và CHDCND Lào thì đây là một trong những khối núi đá vôi rộng lớn nhất hành tinh [Pierre G., 1966].
- Đá vôi PN-KB có tuổi cổ Devon - Carbon - Permi [410 - 250 triệu năm], cấu tạo khối và phân lớp dày đạt trên 1.000m.
- Hệ thống hang động ở vùng PN-KB mang đặc tính của hang động vùng Karst nhiệt đới ẩm, có 7 bậc độ cao hang động và bề mặt san bằng tiêu biểu tương ứng 7 chu kỳ kiến tạo [Oligocen, Miocen, Pliocen, Pleistocen sớm Q1 l [QI], Pleistocen giữa muộn Q12-31 [QII-III], Pleistocen muộn Q132 [QIII2] và Holocen sớm - giữa Q21-2 [QIV1-2]] và có tuổi ít nhất là 35 triệu năm.
Với những giá trị khoa học nổi bật toàn cầu, tại phiên họp lần thứ 27 của UNESCO diễn ra tại Cộng hoà Pháp vào tháng 7 năm 2003, Hội đồng Di sản thế giới đã công nhận Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng là Di sản Thiên nhiên thế giới theo tiêu chí về lịch sử Trái đất và đặc điểm địa chất.
Những kết quả nghiên cứu khoa học nêu trên về PN-KB chưa phải là tất cả, nó mới chỉ một phần đã được phát hiện, nhiều bí ẩn còn chưa được khám phá, chưa được nghiên cứu sâu vẫn đang là tiềm ẩn cần được tiếp tục nghiên cứu nhằm bổ sung ngày càng đầy đủ kho tàng dữ liệu khoa học về một Di sản Thiên nhiên thế giới.
TS. Nguyễn Đức Lý
Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ