TRÇN NGHI, T¹ HßA PH¦¥NG, NGUYÔN QUANG Mü,

Vò V¡N PH¸I, §ÆNG V¡N BµO, PHAN DUY NGµ

I. Më §ÇU

Vïng Phong Nha - KÎ Bµng vµ phô cËn n»m trong giíi h¹n täa ®é 17⁰22’ - 17⁰50’ vÜ ®é B¾c vµ 105⁰45’ - 106⁰24’ kinh ®é §«ng, bao gåm ®Þa phËn huyÖn Qu¶ng Ninh, mét phÇn c¸c huyÖn Bè Tr¹ch, Tuyªn Hãa vµ Minh Hãa, tØnh Qu¶ng B×nh.

Phong Nha - KÎ Bµng lµ n¬i héi tô nhiÒu tÝnh ®a d¹ng cña thiªn nhiªn: ®Þa chÊt, ®Þa m¹o, ®Þa h×nh, khÝ hËu, sinh häc, sinh th¸i vµ c¶nh quan m«i tr­êng. N¬i ®©y cßn hiÖn diÖn dÊu Ên nh÷ng sù kiÖn ®Þa chÊt chøng minh cho mét lÞch sö ph¸t triÓn vá Tr¸i ®Êt s«i ®éng 410 triÖu n¨m qua, tõ kØ Devon ®Õn nay [2, 7]. LÞch sö kiÕn t¹o phøc t¹p cña vá Tr¸i ®Êt lµ nguyªn nh©n cña mäi nguyªn nh©n t¹o lËp råi ph¸ vì c¸c b×nh ®å ®Þa chÊt, ®ã lµ h×nh xo¸y èc tiÕn hãa ®Ó cã mét b×nh ®å ®Þa chÊt, ®Þa m¹o nh­ ngµy nay. CÊu tróc ®Þa chÊt vµ thµnh phÇn th¹ch häc ®a d¹ng quyÕt ®Þnh sù ®a d¹ng cña ®Þa h×nh - ®Þa m¹o vµ còng lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n quyÕt ®Þnh m¹ng l­íi thñy v¨n, n­íc ngÇm, khÝ hËu - ®Þa lý tù nhiªn vµ tÝnh ®a d¹ng sinh häc vµ c¶nh quan m«i tr­êng trong mét vïng hoang s¬ ®Çy bÝ Èn cña tù nhiªn. Mèi quan hÖ nh©n qu¶ ®ã nh­ mét chu tr×nh n¨ng l­îng khÐp kÝn, hµi hßa vµ hoµn thiÖn tíi møc kh«ng thÓ t¸ch riªng mét yÕu tè nµo trong hÖ thèng ®Ó xem xÐt mµ ph¶i nh×n nhËn chóng trong mèi quan hÖ thèng nhÊt vµ biÖn chøng - mèi quan hÖ tiÕn hãa.

II. §A D¹NG §ÞA CHÊT Vµ LÞCH Sö PH¸T TRIÓN

LÞch sö tiÕn hãa c¸c thµnh t¹o ®Þa chÊt vµ thÕ giíi cæ sinh, tiÕn hãa ®Þa m¹o vµ sù ®a d¹ng ®Þa h×nh g¾n liÒn víi lÞch sö ph¸t triÓn vá Tr¸i ®Êt. Trong mçi giai ®o¹n ph¸t triÓn, vá Tr¸i ®Êt ®­îc ®Þnh h×nh bëi mét kiÓu cÊu tróc ®Æc tr­ng, t¹o nªn mét b×nh ®å kiÕn tróc riªng.

A.E. §ovjikov vµ nnk. [2], khi thµnh lËp B¶n ®å ®Þa chÊt 1/500.000 miÒn B¾c ViÖt Nam, ®· xÕp vïng nghiªn cøu vµo vïng chuyÓn ®éng t¹o nói Hercyn muén thuéc miÒn kiÕn t¹o B¾c ViÖt Nam. Trong s¬ ®å kiÕn t¹o cña «ng, vïng nghiªn cøu chñ yÕu thuéc ®íi t­íng - cÊu tróc Tr­êng S¬n vµ mét phÇn thuéc ®íi t­íng - cÊu tróc Hoµnh S¬n. Tuy nhiªn, vïng Phong Nha - KÎ Bµng hiÖn t¹i lµ kÕt qu¶ tæng hîp cña 4 giai ®o¹n ph¸t triÓn lín trong lÞch sö ph¸t triÓn vá Tr¸i ®Êt trong khu vùc:

1) Giai ®o¹n Devon (410 - 355 triÖu n¨m)

2) Giai ®o¹n Devon muén - Carbon sím (370 - 320 triÖu n¨m)

3) Giai ®o¹n Carbon - Permi (355 - 250 triÖu n¨m)

4) Giai ®o¹n Mesozoi (250-65 triÖu n¨m)

D­íi ®©y sÏ lÇn l­ît xem xÐt c¸c giai ®o¹n cña lÞch sö tiÕn ho¸ cña vá Tr¸i ®Êt vïng Phong Nha - KÎ Bµng bao gåm c¸c néi dung quan träng bè côc theo logic quan hÖ nh©n - qu¶: chuyÓn ®éng kiÕn t¹o, ®Æc tr­ng th¹ch häc vµ cæ ®Þa lý, c¸c thµnh hÖ trÇm tÝch - cæ sinh, ®Æc ®iÓm th¹ch häc vµ ho¹t ®éng magma, tiÕn ho¸ ®Þa m¹o, c¬ chÕ t¹o ®Þa h×nh vµ hÖ thèng thuû v¨n, c¬ chÕ h×nh thµnh c¸c thÕ hÖ vµ kiÓu hang ®éng karst.

T­¬ng øng víi c¸c hÖ tÇng Rµo Chan (D₁ rc), B¶n Giµng (D₁-D₂e bg) Môc B·i (D₂g mb), §éng Thê (D₂g-D₃fr ®t) vµ C¸t §»ng (D₃ c®).

Giai ®o¹n Devon lµ giai ®o¹n kÕt thóc ph¸t triÓn c¸c bån tròng Ordovic - Silur. Vá Tr¸i ®Êt vïng Phong Nha - KÎ Bµng b¾t ®Çu ph¸t triÓn mét kiÓu bån tròng míi, kiÓu "rift lôc ®Þa". Trôc cña bån tròng cã d¹ng c¸nh cung ch¹y theo h­íng TB - §N, n»m lÖch ra ngoµi ph¹m vi nghiªn cøu ë phÝa ®«ng b¾c kh«ng xa. So víi bån trÇm tÝch Ordovic - Silur, bån Devon ®­îc më réng thªm vÒ chiÒu ngang vµ trë nªn n«ng h¬n, thÓ hiÖn qua 3 tÇng trÇm tÝch tõ cæ ®Õn trÎ nh­ sau:

- TÇng 1: TrÇm tÝch Devon h¹ (hÖ tÇng Rµo Chan) ®Æc tr­ng bëi c¸t, bét, sÐt vµ ®¸ v«i mµu ®en chøa bitum, vòng vÞnh nöa kÝn. Quy m« bån trÇm tÝch nhá bÐ song ph¸t triÓn thµnh mét hÖ thèng ng¨n c¸ch nhau bëi c¸c khèi n©ng réng lín h¬n cã tuæi Ordovic-Silur ®ãng vai trß miÒn cung cÊp vËt liÖu. HÖ tÇng Rµo Chan lé ra ë phÇn r×a vïng nghiªn cøu khëi ®Çu cña chu kú ®Þa chÊt thø hai t¹i vïng Phong Nha - KÎ Bµng.

- TÇng 2: TrÇm tÝch Devon h¹ - trung bao gåm hai hÖ tÇng B¶n Giµng vµ Môc B·i.

HÖ tÇng B¶n Giµng bao gåm t­íng c¸t, c¸t bét biÓn ven bê vµ t­íng sÐt biÓn n«ng chøa ho¸ th¹ch Tay cuén vµ San h«, kÕt thóc lµ t­íng ®¸ v«i silic biÓn s©u kiÓu m¸ng trong nÒn.

HÖ tÇng Môc B·i bao gåm t­íng ®¸ v«i, sÐt v«i chøa æ silic biÓn s©u vµ t­íng c¸t bét n»m chØnh hîp trªn hÖ tÇng B¶n Giµng chøa ®«ng ®¶o ho¸ th¹ch Tay cuén, San h« v¸ch ®¸y vµ D¹ng lç tÇng, lé ra thµnh tõng d¶i hÑp ë r×a ®«ng b¾c vµ t©y b¾c vïng nghiªn cøu.

§©y lµ mét phøc hÖ trÇm tÝch ®Æc tr­ng cho mét kiÓu bån ph©n dÞ ®¸y rÊt râ rÖt, bao gåm t­íng ®¸ v«i d¹ng thÒm xen kÏ víi t­íng ®¸ v«i silic d¹ng d¶i biÓn s©u kiÓu m¸ng trong nÒn.

- TÇng 3: TrÇm tÝch Devon trung-th­îng víi hai phÇn t­¬ng øng víi hai hÖ tÇng §éng Thê vµ C¸t §»ng, ®Æc tr­ng bëi c¸c t­íng c¸t, c¸t bét biÓn n«ng xen sÐt silic vµ t­íng sÐt ®en chøa bitum biÓn s©u chøa tËp hîp ho¸ th¹ch Tay cuén vµ HuÖ biÓn. §©y lµ mét mÆt c¾t trÇm tÝch biÓn tiÕn thø 3 trong Devon tõ t­íng c¸t th¹ch anh ven bê ®Õn sÐt vµ silic biÓn s©u kiÓu vòng vÞnh, thÓ hiÖn pha sôt lón kiÕn t¹o cña bån tròng trong Devon muén.

PhÇn trªn cïng cña tÇng 3 bao gåm mét nhãm t­íng trÇm tÝch carbonat ®a d¹ng, trong ®ã t­íng ®¸ v«i silic säc d¶i vµ t­íng ®¸ v«i silic loang læ chiÕm mét khèi l­îng ®¸ng kÓ. §«i n¬i cßn cã xen t­íng ®¸ v«i vµ ®¸ v«i silic biÓn s©u chøa ho¸ th¹ch R¨ng nãn. §iÒu ®ã chøng minh cho mét pha kiÕn t¹o sôt lón trë l¹i, t¹o ra c¸c m«i tr­êng trÇm tÝch kh¸c nhau rÊt nhanh khi ®i theo ph­¬ng vu«ng gãc víi trôc cña bån tròng, tøc ph­¬ng §B-TN [1, 4, 5, 10].

§Çu kû Carbon vá Tr¸i ®Êt vïng Phong Nha - KÎ Bµng b¾t ®Çu biÕn c¶i theo mét c¬ thøc hoµn toµn míi. Mét pha kiÕn t¹o cã xu thÕ n©ng lµ chñ yÕu ®· kÐo theo ho¹t ®éng magma x©m nhËp h×nh thµnh khèi granit §ång Híi tuæi Carbon xuyªn qua trÇm tÝch Ordovic - Silur thuéc hÖ tÇng Long §¹i vµ t¹o ra ®íi biÕn chÊt tiÕp xóc réng ®Õn 2-3 km.

- Bån tròng Carbon - Permi h×nh thµnh theo c¬ chÕ chuyÓn ®éng khèi t¶ng, khèng chÕ bëi ba hÖ thèng ®øt g·y lín lµ §B-TN ch¹y s¸t khèi §ång Híi, TB-§N vµ §-T. Ba hÖ thèng ®ã ®· t¹o ra hai kiÓu bån trÇm tÝch: 1 bån Phong Nha - KÎ Bµng d¹ng ®¼ng th­íc vµ 3 bån d¹ng tuyÕn ch¹y theo h­íng TB-§N cã h×nh cung kÐo dµi quay vÒ h­íng t©y nam.

Giai ®o¹n Carbon sím ®Æc tr­ng lµ hÖ tÇng La Khª (C₁ lk) bao gåm c¸c t­íng c¸t, c¸t bét, sÐt vµ sÐt chøa bitum, ®¸ v«i, sÐt v«i vµ silic, ph©n bè thµnh c¸c d¶i hÑp. C¸c trÇm tÝch nµy ®Æc tr­ng cho mÆt c¾t biÓn tiÕn tõ t­íng ven bê ®Õn biÓn s©u. Khi bån sôt lón cùc ®¹i, m«i tr­êng giµu CO₂, SiO₂ cã nguån gèc phun trµo, kiÒm yÕu vµ khö, ph¸t triÓn t¶o silic, nguyªn liÖu t¹o bitum trong sÐt v«i.

Giai ®o¹n Carbon muén - Permi sím, ®Æc tr­ng bëi hÖ tÇng B¾c S¬n (C-P bs) chiÕm hÇu hÕt khèi l­îng ®¸ v«i cña khèi Phong Nha - KÎ Bµng, t¹o nªn mét vïng nói ®¸ v«i kú vÜ kÐo sang c¶ Trung Lµo, tiªu biÓu cho mét bån trÇm tÝch d¹ng ®¼ng th­íc n«ng kiÓu nÒn víi t­íng ®¸ v«i ®iÓn h×nh (H×nh 2).

H×nh 1. §¸ v«i hÖ tÇng Phong Nha (D₃ – C₁ pn)

H×nh 2. §¸ v«i hÖ tÇng B¾c S¬n (C-P)

MÆt c¾t trÇm tÝch ph¶n ¸nh bån trÇm tÝch n«ng dÇn vµ më réng theo chiÒu ngang. Tõ m«i tr­êng khö yÕu trong Carbon sím chuyÓn sang m«i tr­êng oxy ho¸ ë Carbon gi÷a vµ Permi.

Giai ®o¹n Permi muén ®­îc thÓ hiÖn qua hÖ tÇng Khe Gi÷a (P₂ kg) ph¶n ¸nh mét kiÓu trÇm tÝch carbonat cña mét bån tròng tµn d­ võa mang tÝnh kÕ thõa cña bån Carbon muén - Permi sím võa bÞ ¶nh h­ëng cña qu¸ tr×nh n©ng tråi khèi t¶ng, ®¸ v«i hÖ tÇng B¾c S¬n bÞ d¨m kÕt ho¸ ®Ó chuyÓn sang mét giai ®o¹n ph¸t triÓn míi - giai ®o¹n t¹o nói sau Carbon-Permi [3, 14].

- Trong Trias - Jura toµn bé vïng Phong Nha - KÎ Bµng biÕn thµnh mét miÒn lôc ®Þa, n©ng lªn t¹o nói d¹ng khèi t¶ng. PhÝa b¾c vïng nghiªn cøu, tõ s«ng Gianh ®Õn s«ng C¶ l¹i bÞ sôt vâng t¹o nªn mét bån trÇm tÝch - phun trµo axit kiÓu rift ven r×a. Cßn l¹i tõ s«ng Gianh (®øt g·y Rµo NËy) ®Õn ®Ìo H¶i V©n trë thµnh mét miÒn cung cÊp vËt liªô cho c¸c biÓn xung quanh.

- §Õn Creta, trong xu thÕ chuyÓn ®éng n©ng t¹o nói kiÓu khèi t¶ng l¹i xuÊt hiÖn nhiÒu bån tròng tr­íc nói, ven r×a vµ néi lôc d¹ng ®¼ng th­íc, bÇu dôc, b¸n liªn th«ng víi ®¹i d­¬ng ë phÝa ®«ng vµ c¶ phÝa t©y Lµo.

Trong vïng nghiªn cøu cßn ghi nhËn ®­îc hai bån trÇm tÝch Creta thuéc hÖ tÇng Mô Gi¹ (K mg) ë phÝa ®«ng nam vµ phÝa t©y khèi ®¸ v«i Phong Nha - KÎ Bµng, chång gèi bÊt chØnh hîp trªn khèi ®¸ v«i nµy. Bån trÇm tÝch nµy chñ yÕu thµnh t¹o c¸c t­íng cuéi, s¹n, c¸t xen bét - sÐt, c¸t chøa v«i, sÐt bét chøa v«i vòng vÞnh vµ hå lôc ®Þa.

HÖ tÇng Mô Gi¹ chøa c¸c ho¸ th¹ch Ch©n r×u t­¬ng tù ho¸ th¹ch gÆp trong tÇng trÇm tÝch mµu ®á ë M­êng Pha Lan bªn Lµo [2, 7, 13].

III. TIÕN HO¸ §ÞA M¹O TRONG MèI QUAN HÖ VíI HO¹T §éNG §ÞA CHÊT

§Þa h×nh hiÖn nay cña vïng Phong Nha - KÎ Bµng lµ hÖ qu¶ cña chuyÓn ®éng kiÕn t¹o Kainozoi vµ c¸c qu¸ tr×nh ®Þa m¹o diÔn ra trong suèt 65 triÖu n¨m trë l¹i ®©y thÓ hiÖn qua sù ph©n bËc ®Þa h×nh. ë vïng nµy cã thÓ dÔ dµng nhËn thÊy 5 bÒ mÆt san b»ng theo c¸c ®é cao kh¸c nhau nh­ sau :

- BËc ®Þa h×nh 1600 - 1400 m lµ di tÝch cña bÒ mÆt san b»ng cao nhÊt vµ cæ nhÊt, chØ ph¸t triÓn trªn c¸c trÇm tÝch lôc ®Þa mµu ®á tuæi Creta thuéc hÖ tÇng Mô Gi¹. §©y lµ bÒ mÆt san b»ng tuæi Paleogen ®· ®­îc nghiªn cøu vµ c«ng nhËn trªn toµn §«ng D­¬ng, t­¬ng øng víi pha t¸ch gi·n BiÓn §«ng ®Çu tiªn vµ sôt lón t¹o c¸c bån tròng Eocen - Oligocen.

- BËc ®Þa h×nh 1000 - 800 m (ë phÝa t©y) vµ 700-600 m (ë phÝa ®«ng) lµ bËc ®Þa h×nh thø hai, dÊu hiÖu san b»ng chu kú n©ng thø hai trong Kainozoi. BÒ mÆt ®Þa h×nh nµy ®­îc ph¸t hiÖn nhê c¸c m¶nh sãt san b»ng trªn c¸c ®Ønh nói lôc nguyªn ven r×a khèi ®¸ v«i vµ bÒ mÆt ®Ønh cña ®¸ v«i. Tuæi cña bÒ mÆt nµy ®­îc x¸c ®Þnh vµo Miocen (tõ 23 ®Õn 5 triÖu n¨m).

- BÒ mÆt 600-400 m vµ 300-200 m: lµ s¶n phÈm san b»ng cña pha kiÕn t¹o n©ng trong Pliocen (tõ 5 ®Õn 1,6 triÖu n¨m). BÒ mÆt nµy t­¬ng øng víi bÒ mÆt san bµng Pliocen rÊt phæ biÕn ®· ®­îc c«ng nhËn cña nhiÒu t¸c gi¶ ë ViÖt Nam (NguyÔn CÈn, NguyÔn ThÕ Th«n, Rezanov, 1969; Lª §øc An, 1985; NguyÔn ThÕ Th«n, 1978 v.v...). Tuy nhiªn bÒ mÆt nµy chØ míi ph¸t hiÖn ®­îc ë ven r×a khèi ®¸ v«i d­íi d¹ng c¸c nói ®¸ v«i xen ®¸ lôc nguyªn cã ®Ønh t­¬ng ®èi b»ng vµ nói ®¸ lôc nguyªn ®Ønh trßn còng nh­ c¸c v¸ch cæ, ngÊn biÓn cæ vµ c¸c hang ®éng cæ bÞ "treo" ë ®é cao t­¬ng øng trªn s­ên v¸ch c¸c khèi nói ®¸ v«i, dÊu hiÖu mµi mßn, röa lòa cña bÒ mÆt mùc n­íc biÓn cæ khi ch­a cã chuyÓn ®éng n©ng kiÕn t¹o.

- C¸c bÒ mÆt san b»ng tõ 100 m trë xuèng ë ViÖt Nam nãi chung vµ vïng Phong Nha - KÎ Bµng nãi riªng ®Òu ®­îc xÕp vµo tuæi §Ö tø (tõ 1,75 triÖu n¨m trë l¹i ®©y).

C¸c møc ®é cao cña ®Þa h×nh nãi trªn lµ dÊu Ên ho¹t ®éng cña mùc n­íc biÓn d©ng cao, sau ®ã ®­îc n©ng tiÕp lªn do c¸c pha kiÕn t¹o x¶y ra theo tõng chu kú [19].

- Mét sè d¹ng ®Þa h×nh phi karst

§Þa h×nh phi karst ph©n bè xung quanh khèi ®¸ v«i Phong Nha - KÎ Bµng gåm c¸c kiÓu sau ®©y:

- Nói ®¸ magma d¹ng vßm cao trung b×nh ph©n bè ë phÝa ®«ng Phong Nha.

- Nói ®¸ lôc nguyªn cã ®Ønh bãc mßn kh¸ cao (1200 – 1600 m) ®ãng vai trß bån thu n­íc cho khèi ®¸ v«i ph©n bè ë cùc nam cña khèi.

- D·y nói thÊp khèi t¶ng bãc mßn trªn ®¸ lôc nguyªn, ®­êng ph©n thñy l­în sãng tho¶i ph©n bè ë phÝa b¾c khèi ®¸ v«i.

- C¸c nói ®¸ phi karst lµ l­u vùc thu n­íc vµ chuyÓn t¶i c¸c vËt liÖu trÇm tÝch lôc nguyªn (cuéi, s¹n, c¸t, bét vµ sÐt) l¾ng ®äng trong c¸c thung lòng s«ng Chµy, s«ng Son vµ trong c¸c hang ®éng.

- §Þa h×nh ®a d¹ng vµ nguån n­íc phong phó cña l­u vùc lµ mét trong c¸c nguyªn nh©n t¹o nªn tÝnh ®a d¹ng sinh häc trong hang ®éng vµ trong khu vùc.

- §Þa h×nh karst

§Þa h×nh karst lµ d¹ng ®Þa h×nh ®Æc tr­ng nhÊt cña khèi Phong Nha - KÎ Bµng, chiÕm 2/3 diÖn tÝch vïng di s¶n, ®ång thêi còng lµ khèi ®¸ v«i nguyªn vÑn lín nhÊt ë ViÖt Nam vµ tiÕp tôc kÐo sang Lµo t¹o nªn mét hoang m¹c ®¸ v«i kú vÜ.

Cã thÓ chia ®Þa h×nh karst vïng nghiªn cøu ra hai d¹ng:

- §¸ v«i ®Ønh d¹ng nãn kiÓu hoang m¹c: bªn ngoµi liªn kÕt khèi t¶ng, bªn trong cã ®Þa h×nh ©m khÐp kÝn. §Þa h×nh nµy ®Æc tr­ng cho ®¸ v«i Carbon - Permi d¹ng nÒn ë vïng Phong Nha.

- §¸ v«i thÊp d¹ng nói sãt ®Ønh d¹ng nãn, s­ên v¸ch dèc ®øng vµ gi÷a chóng lµ c¸c thung lòng s«ng suèi réng. KiÓu ®Þa h×nh nµy ph¸t triÓn ë r×a c¸c khèi ®¸ v«i däc theo s«ng Son, s«ng Chµy lªn Minh Hãa [6, 19, 11].

IV. §ÞA CHÊT HANG §éNG PHONG NHA - KÎ BµNG

Khi ®Ò cËp tíi ®Þa chÊt hang ®éng, tr­íc hÕt cÇn xem xÐt vai trß ®øt g·y kiÕn t¹o trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh hang ®éng. §øt g·y kiÕn t¹o lµ ng­êi mÑ khai sinh ra hÖ thèng hang chÝnh vµ hÖ thèng khe nøt më do céng øng lùc. Cã hai ph­¬ng ®øt g·y chñ ®¹o vïng Phong Nha - KÎ Bµng.

- Ph­¬ng t©y b¾c - ®«ng nam, t¸i ho¹t ®éng trong Kainozoi, nguyªn lµ ®øt g·y cæ quyÕt ®Þnh tuyÕn bån trÇm tÝch tr­íc Carbon - Permi ch¹y theo h­íng nµy (hang Ðn, hang Tèi, hang Phong Nha, hang Khe Tiªn…).

- Ph­¬ng ®«ng b¾c - t©y nam h×nh thµnh do t¸ch gi·n BiÓn §«ng t¹o ra vµo Oligocen (hang Khe Ry, hang Vßm).

Hai ph­¬ng ®øt g·y nµy ®· t¹o ra hai ph­¬ng ®øt g·y céng øng thµnh phÇn lµ t©y ®«ng vµ b¾c nam. Ngoµi ra hÖ thèng khe nøt më hoÆc nöa kÝn sinh ra lµ do céng øng lùc thø cÊp.

Do b¶n chÊt ®¸ v«i lµ dÔ bÞ biÕn d¹ng gißn, mÆt kh¸c ®¸ v«i Phong Nha cã tuæi Carbon - Permi kiÓu nÒn d¹ng khèi kh¸ tinh khiÕt nªn tÊt c¶ c¸c ph­¬ng ph¸ hñy trªn ®Òu kh«ng ch¹y theo tuyÕn th¼ng mµ th­êng khóc khuûu hoÆc cã d¹ng cµnh c©y ë phÇn ®Çu nguån.

Khi hai ph­¬ng ®øt g·y c¾t nhau hang sÏ ®­îc më réng h¬n, ®iÒu nµy thÊy râ h¬n trong hang Phong Nha.

§Ó c¸c tuyÕn ®øt g·y vµ khe nøt kiÕn t¹o trë thµnh hang karst cã th¹ch nhò l¹i cÇn cã hai ®iÒu kiÖn:

1. Ph¸ hñy c¬ häc: khèi ®¸ v«i ph¶i ®ñ lín, ®øt g·y t­¬ng ®èi s©u ®Ó ®¸y hang vµ thµnh hang ®­îc më réng nhê ph¸ hñy c¬ häc, song trÇn hang ph¶i ®­îc khÐp l¹i nöa kÝn, thÝch hîp cho c¬ chÕ t¹o th¹ch nhò nh­ mét nãc nhµ dét.

2. Ph¸ hñy hãa häc: sù më réng bµo mßn hai thµnh hang vµ trÇn cña hang lµ nhê c¸c dßng s«ng ngÇm ho¹t ®éng lóc mùc n­íc cao nhÊt (mïa lò vµ biÕn tiÕn cùc ®¹i).

Sù bµo mßn ®¸ v«i trong hang vµ t¹o thµnh nhò ®¸, m¨ng ®¸ vµ travertin ®­îc kh¸i qu¸t qua ph­¬ng tr×nh ph¶n øng thuËn nghÞch sau ®©y:

Nhò ®¸, m¨ng ®¸ chÝnh lµ CaCO₃ tinh khiÕt, kÕt tña ë tr¹ng th¸i nöa kh«, nöa ­ít trong m«i tr­êng kh«ng khÝ. Nh­ vËy, vµo mïa m­a lò th× ph­¬ng tr×nh chuyÓn vÒ bªn vÕ ph¶i, ®¸ v«i bÞ hßa tan gÆm mßn, cßn mïa kh« h¬n th× ph­¬ng tr×nh chuyÓn sang tr¹ng th¸i kÕt tña CaCO3 thø sinh.

H×nh 3. S¬ ®å hÖ thèng hang ®éng Phong Nha - Qu¶ng B×nh

H×nh 4. Dßng s«ng ngÇm ch¶y gi÷a c¸c v¸ch ®¸ trong hang Phong Nha

H×nh 5. §­êng hÇm trong hang Phong Nha

B¶ng 1 ®· chØ ra r»ng ®é cao t­¬ng ®èi cña cöa hang vµ ®¸y hang tõ ®Çu nguån hang ®Õn cöa ®éng Phong Nha (0 m) lµ gi¶m dÇn theo bËc vµ cã thÓ ®èi s¸nh víi tuæi cña thÒm vµ bÒ mÆt san b»ng nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn. Tæng hîp c¸c vÞ trÝ ®é cao kh¸c nhau cña nhiÒu hang trong khèi ®¸ v«i Phong Nha - KÎ Bµng cã cïng mét lÞch sö tiÕn hãa ®Þa chÊt - ®Þa m¹o, ta cã 5 bËc ®é cao:

- 1500 - 1600 m, cã tuæi Oligocen

- 300 - 360 m, cã tuæi Pliocen

- 93 m, cã tuæi Pleistocen sím

- 43 m, cã tuæi Pleistocen gi÷a

- 24 m, cã tuæi Pleistocen muén

H×nh 6. Nhò ®¸ khæng lå trong hang Phong Nha

H×nh 7. M¨ng ®¸ d¹ng ph©n bËc trong hang Khe Ry

V. MéT Sè NHËN XÐT SO S¸NH VíI C¸C KHU VùC KH¸C TR£N THÕ GIíI

HiÖn nay, trªn thÕ giíi cã nhiÒu vïng karst ®· ®­îc UNESCO c«ng nhËn lµ di s¶n thiªn nhiªn, trong ®ã cã vÞnh H¹ Long ë ViÖt Nam. Cã thÓ nãi, tÊt c¶ c¸c vïng di s¶n nµy ®Òu cã nh÷ng nÐt ®Æt thï cña m×nh vµ hÇu nh­ kh«ng gièng nhau. Tuy nhiªn, hÇu hÕt c¸c di s¶n thiªn nhiªn thÕ giíi cã hiÖn t­îng lµ ®Þa h×nh karst ®Òu n»m ë khu vùc «n ®íi, nh­ng tËp trung nhiÒu h¬n ë ch©u ¢u vµ B¾c Mü nh­ V­ên quèc gia Pirin ë Bulgari, V­ên quèc gia hå Plitvice ë Croatia, c¸c hang ®éng Skocjan ë Slovenia, V­ên quèc gia Dales - Yorkshire ë V­¬ng quèc Anh, vïng c¸c hang ®éng Aggtelek vµ Slovak n»m ë khu vùc biªn giíi hai n­íc Hungari vµ Slovak, V­ên quèc gia hang ®éng Carlsbad vµ V­ên quèc gia hang Mammothe ë Hoa Kú, vïng hoang d· Tasman ë Australia v.v.. TÊt c¶ c¸c vïng nµy trong lÞch sö ph¸t triÓn cña m×nh ®Òu chÞu ¶nh h­ëng rÊt lín cña c¸c thêi kú b¨ng hµ, ®Æc biÖt lµ nh÷ng ®ît b¨ng hµ trong thêi kú §Ö tø. DÊu Ên cña c¸c thêi kú b¨ng hµ nµy cßn thÓ hiÖn kh¸ râ ë c¸c d¹ng ®Þa h×nh karst trªn mÆt. §ã lµ ®­êng nÐt mÒm m¹i cña c¸c khèi ®¸ v«i, ®­êng viÒn cña c¸c car­, nhiÒu hå n­íc vµ c¸c hÎm vùc kh¸ s©u vµ dèc ®øng. MÆt kh¸c, do hÇu hÕt n»m trªn c¸c lôc ®Þa cæ vµ c¸ch xa c¸c ®ai ®éng hiÖn ®¹i (ranh giíi gi÷a c¸c m¶ng th¹ch quyÓn) nªn c¸c thµnh t¹o carbonat ë c¸c vïng nµy ®Òu cã thÕ n»m nghiªng tho¶i hoÆc gÇn ngang vµ phñ bÊt chØnh hîp gãc rÊt râ rÖt lªn c¸c thµnh t¹o kh¸c vµ l¹i lµ c¸c vïng ®Þa h×nh cao h¬n so víi xung quanh. V× vËy, cã rÊt nhiÒu th¸c n­íc ®Ñp trong c¸c di s¶n nµy. Còng v× vËy, c¸c hang ®éng ë ®©y cã ®é s©u rÊt ®¸ng kÓ. Trong sè c¸c v­ên quèc gia ®· ®­îc c«ng nhËn lµ di s¶n thiªn nhiªn thÕ giíi nµy th× vïng hang ®éng cña khèi karst Aggtelek vµ Slovak ®­îc xem lµ hÖ thèng karst «n ®íi ®iÓn h×nh.

Vïng Phong Nha - KÎ Bµng hoµn toµn kh¸c víi nh÷ng di s¶n nãi trªn. Sù kh¸c nhau nµy do hai nguyªn nh©n chÝnh lµ cÊu tróc ®Þa chÊt vµ khÝ hËu quyÕt ®Þnh. Vïng Phong Nha - KÎ Bµng n»m trong ®ai t¹o nói Alpi - mét ®ai nói trÎ ph¸t triÓn m¹nh mÏ vµo Kainozoi. Do ®ã c¸c khèi ®¸ v«i ë ®©y bÞ biÕn d¹ng c¬ häc kh¸ m¹nh do ®øt g·y vµ khe nøt. Khèi ®¸ v«i Phong Nha - KÎ Bµng l¹i n»m trong khu vùc khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa; do vËy c¸c hiÖn t­îng karst ë vïng nµy kh«ng gièng víi c¸c khu vùc «n ®íi c¶ vÒ c­êng ®é qu¸ tr×nh karst lÉn c¸c d¹ng ®Þa h×nh do nã t¹o ra (trªn mÆt còng nh­ ngÇm s©u ë phÝa d­íi), ®Æc tr­ng cho c¸c qu¸ tr×nh karst nhiÖt ®íi.

T¹i khu vùc nhiÖt ®íi nãi chung, ë ch©u ¸ vµ §«ng Nam ¸ nãi riªng, mét sè V­ên quèc gia còng ®­îc UNESCO c«ng nhËn lµ di s¶n thiªn nhiªn thÕ giíi nh­ V­ên quèc gia Gunung Mulu ë Sarawak thuéc Malaysia, V­ên quèc gia Lorents ë T©y Irian thuéc Indonesia v.v... vµ nhiÒu vïng karst kh¸c ë §«ng Nam ¸ ®· ®­îc ®iÒu tra kh¸ chi tiÕt.

V­ên quèc gia Gunung Mulu n»m ë tØnh Sarawak, mét tØnh cña Malaysia trªn ®¶o Borneo. Cã mÆt trong V­ên quèc gia nµy lµ lo¹i ®¸ v«i san h« tÝch tô trong kho¶ng thêi gian tõ gi÷a Eocen cho ®Õn cuèi Miocen sím víi diÖn tÝch rÊt ®¸ng kÓ.

Khung c¶nh nh­ vËy còng ®­îc m« t¶ ë s«ng Baliem trong V­ên quèc gia Lorents, t©y Irian cña Indonesia hoÆc c¸c vïng kh¸c ë Papua New Guinea - c¶ hai khu vùc nµy ®Òu n»m trªn ®¶o New Guinea vµ mét phÇn ®¶o New Britain. §¸ v«i ë ®©y còng cã tuæi tõ Oligocen ®Õn Miocen víi bÒ dµy trªn 1000 m. Trong dßng s«ng ngÇm T©y Irian còng cã mét phßng cã thÓ tÝch kho¶ng 45.000 m3. ë ®¶o New Britain thuéc Papua New Guinea cã mét dßng s«ng n­íc ch¶y cuån cuén, víi chiÒu dµi gÇn 4 km. C¸c d¹ng ®Þa h×nh karst trªn mÆt ë khu vùc nµy ®Òu bÞ rõng nhiÖt ®íi dµy ®Æc che phñ. C¸c miÖng phÔu karst lín cã thÓ quan s¸t ®­îc tõ trªn m¸y bay trùc th¨ng.

Mét vïng karst kh¸c ë Indonesia n»m ë phÝa ®«ng ®¶o Java lµ Gunung Sewu, víi c¸c ®åi b¸t óp d¹ng nãn cã ®­êng kÝnh ®¸y lín h¬n chiÒu cao tíi 4 lÇn. Ngoµi ra ë ®©y cßn cã tíi 17 hang ®éng ®­îc gép l¹i thµnh c¸c hÖ thèng kh¸c nhau, trong ®ã hÖ thèng Lweng Jaran lµ dµi nhÊt ë Indonesia víi tæng chiÒu dµi trªn 18 km.

HÇu hÕt c¸c n­íc §«ng Nam ¸ n»m trªn phÇn lôc ®Þa cã ®¸ v«i, trong ®ã ®¸ng kÓ h¬n c¶ lµ Lµo, Th¸i Lan vµ ViÖt Nam. Riªng ®èi víi Lµo, c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ karst vµ hang ®éng ch­a nhiÒu. MÆt kh¸c ®¸ v«i còng chØ tËp trung nhiÒu ë phÇn Trung Lµo tiÕp nèi víi khèi ®¸ v«i Phong Nha - KÎ Bµng cña ViÖt Nam. T¹i Th¸i Lan, ®¸ v«i còng cã mÆt trong mét sè v­ên quèc gia nh­ Trung Salaeng. PhÇn lín ®¸ v«i ë ®©y cã tuæi Permi gièng nh­ nhiÒu n¬i ë ViÖt Nam vµ Trung Quèc. Tuy nhiªn, diÖn tÝch lé ®¸ v«i trªn mÆt ë Th¸i Lan kh«ng nhiÒu. Th¸i Lan l¹i cã khÝ hËu nhiÖt ®íi, v× vËy c¸c thµnh t¹o karst ë ®©y còng rÊt ph¸t triÓn, trªn bÒ mÆt c¸c vïng ®¸ v«i ®Òu bÞ rõng nhiÖt ®íi che phñ vµ ph¸t triÓn kh¸ nhiÒu karst d¹ng th¸p.

Tõ nh÷ng ®iÒu võa tr×nh bµy ë trªn, so víi c¸c di s¶n thiªn nhiªn thÕ giíi ®· ®­îc UNESCO c«ng nhËn cã thÓ thÊy r»ng V­ên Quèc gia Phong Nha - KÎ Bµng hÇu nh­ kh«ng cã g× gièng víi c¸c n¬i kh¸c, chøa ®ùng tÝnh ®a d¹ng ®Þa häc vµ ®a d¹ng sinh häc ®Æc tr­ng nhiÖt ®íi vµ ®Æc thï ViÖt Nam sau ®©y:

- §¸ v«i cã tuæi rÊt cæ tõ Devon ®Õn Permi

- Vïng Phong Nha - KÎ Bµng võa cã nh÷ng ®Æc ®iÓm chung víi c¸c vïng nªu trªn, nh­ng l¹i võa cã nÐt ®Æc thï víi diÖn tÝch lín nhÊt ë ViÖt Nam. NÕu kÓ thªm c¶ phÇn diÖn tÝch ®¸ v«i ë Lµo th× vïng nµy cã thÓ ®­îc xem lµ vïng ®¸ v«i cì lín nhÊt hµnh tinh.

- §¸ v«i cã cÊu t¹o khèi vµ ph©n líp dµy (víi ®é dµy cña tÇng ®¸ v«i ®¹t trªn 1000 m) cã tuæi rÊt cæ (tõ Devon ®Õn Permi) l¹i ®­îc ph©n bè trong vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi víi sù phæ biÕn cña rõng l¸ réng th­êng xanh. §Þa h×nh khèi ®¸ v«i l¹i n»m thÊp h¬n so víi vïng xung quanh cÊu t¹o bëi c¸c ®¸ phi karst. Nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã ®· lµm cho khèi karst Phong Nha - KÎ Bµng trë nªn ®a d¹ng vµ phøc t¹p h¬n, réng h¬n vµ næi bËt h¬n vÒ nhiÒu mÆt so víi c¸c vïng kh¸c ë §«ng Nam ¸.

KÕT LUËN

1. LÞch sö ph¸t triÓn ®Þa chÊt vïng Phong Nha - KÎ Bµng rÊt phøc t¹p tr¶i qua 4 chu kú kiÕn t¹o lín t¹o nªn mét b×nh ®å ®Þa chÊt rÊt ®a d¹ng cã mÆt c¸c thµnh t¹o tõ Devon ®Õn Creta.

2. TiÕn hãa ®Þa h×nh vµ ®Þa m¹o g¾n liÒn víi tiÕn hãa ®Þa chÊt ®Æc biÖt trong Oligocen (tõ 35 triÖu n¨m ®Õn nay). §ã lµ sù tiÕn hãa qua 6 chu kú n©ng kiÕn t¹o vµ c¸c chu kú biÕn tiÕn (gian b¨ng) ®· ®Ó l¹i 5 bËc ®Þa h×nh vµ 4 mùc ®é cao cña hang.

3. HÖ thèng hang ®éng Phong Nha - KÎ Bµng võa cã nh÷ng ®Æc ®iÓm chung víi karst ë mét sè khu vùc trªn thÕ giíi, song l¹i cã nh÷ng nÐt ®Æc thï cña ViÖt Nam:

- Hang ®éng cã tuæi cæ nhÊt §«ng Nam ¸, b¾t ®Çu h×nh thµnh hang ®éng lµ 35 triÖu n¨m ®ång thêi víi pha t¸ch gi·n h×nh thµnh BiÓn §«ng; c¸c h­íng ch¹y cña hÖ thèng hang trïng víi h­íng c¸c ®øt g·y lín mang tÝnh khu vùc vµ ®Þa ph­¬ng.

- DiÖn tÝch réng lín cña mét khèi ®¸ v«i hoang m¹c nèi liÒn tõ ViÖt Nam sang Lµo sÏ trë nªn mét khèi ®¸ v«i lín nhÊt §«ng Nam ¸.

- §¸ v«i cã tuæi rÊt cæ tõ Devon muén ®Õn Permi.

- Bao quanh khèi ®¸ v«i ph¸t triÓn c¸c ®Þa h×nh phi carbonat lµ ®iÒu kiÖn thu n­íc tèt cho khèi ®¸ v«i vµ t¨ng tÝnh ®a d¹ng sinh häc.

V¡N LIÖU

1. D­¬ng Xu©n H¶o, Rjonxnickaja M.A., Bunvanke E.Z., Kulikova V.F., Makximova Z.A., Tèng Duy Thanh, 1968. Nh÷ng ho¸ th¹ch ®Æc tr­ng cho ®Þa tÇng Devon ë miÒn B¾c ViÖt Nam. Tæng côc §Þa chÊt, 123 tr. Hµ Néi.

2. §ovjikov A.E. (chñ biªn), 1965. §Þa chÊt miÒn B¾c ViÖt Nam. Nxb. KHKT, 580 tr. Hµ Néi.

3. Lª Hïng, 1977. HÖ Permi, thèng th­îng. Trong §Þa chÊt ViÖt Nam, phÇn miÒn B¾c. Nxb. KHKT, tr. 118 -119. Hµ Néi.

4. NguyÔn H÷u Hïng, Ph¹m Kim Ng©n, NguyÔn §×nh Hång, NguyÔn §øc Khoa, §oµn NhËt T­ëng, 1980. Ph¸t hiÖn ®¸ v«i Frasni - Famen (Devon th­îng) trong vïng Quy §¹t (B×nh TrÞ Thiªn). TC C¸c khoa häc vÒ Tr¸i ®Êt , 4 /2 : 27 - 28. Hµ Néi.

5. NguyÔn H÷u Hïng, §oµn NhËt Tr­ëng, NguyÔn §øc Khoa, 1995. §Þa tÇng c¸c trÇm tÝch Devon vµ Devon th­îng - Carbon h¹ ë B¾c Trung Bé ViÖt Nam. §Þa chÊt vµ kho¸ng s¶n, 4 : 17 - 29. ViÖn §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n xuÊt b¶n. Hµ Néi.

6. Nguyen Quang My, H. Limbert, 1993. Some outlines about investigation of karst in Vietnam and the world. Hanoi University.

7. NguyÔn Quang Trung (chñ biªn), 1983. §Þa chÊt vµ kho¸ng s¶n tê Mahaxay - §ång Híi. Côc §Þa chÊt VN, 86 tr. Hµ Néi.

8. Nguyen Vi Dan, 1993. Some feature of tropical karst in Vietnam. Hanoi University.

9. Nguyen Xuan Truong and T. Allen, 1993. The longest limestone caves in Vietnam. Hanoi.

10. T¹ Hoµ Ph­¬ng, §oµn NhËt Tr­ëng, 1995. Preliminary studies on the boundaries of Famennian stage in Viet Nam. Proc. IGCP Symp. on Geology of SE Asia : 94-104. Hµ Néi.

11. TrÇn §×nh Gi¸n, 1979. §Æc ®iÓm ®Þa m¹o khu vùc b¾c Trung Bé vµ mét sè ý kiÕn vÒ quy ho¹ch phôc vô s¶n xuÊt. TuyÓn tËp nghiªn cøu biÓn, I/2. Nha Trang.

12. TrÇn Nghi, Hoµng Träng Së, 1997. §Æc ®iÓm trÇm tÝch vµ lÞch sö tiÕn ho¸ c¸c thµnh t¹o c¸t ven biÓn Qu¶ng B×nh. TC Khoa häc, Khoa häc Tù nhiªn, XIII/3. Hµ Néi.

13. TrÇn Nghi (chñ biªn), 2003. Di s¶n thiªn nhiªn thÕ giíi: V­ên Quèc gia Phong Nha - KÎ Bµng. Côc §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n VN, Hµ Néi.

14. TrÇn V¨n TrÞ, 1995. Viet Nam’s tectonic framework and mineral potential. J. Geology, B/ 5-6: 275-281. Hµ Néi.