3.5. LỊCH SỬ TIẾN HO� VỎ TR�I ĐẤT V�NG PHONG NHA - KẺ B�NG
Phong Nha - Kẻ Bảng l� nơi c� nhiều t�nh đa dạng của thi�n nhi�n: địa chất, địa mạo, địa h�nh, kh� hậu, sinh học, sinh th�i v� cảnh quan m�i trường. Nơi đ�y vẫn c�n hiện diện những sự kiện địa chất chứng minh cho lịch sử ph�t triển vỏ Tr�i đất s�i động trong suốt 500 triệu năm, từ kỷ Orđovic đến nay. Hoạt động kiến tạo phức tạp của vỏ Tr�i đất l� nguy�n nh�n của mọi nguy�n nh�n kiến lập n�n rồi ph� vỡ c�c b�nh đồ địa chất, đ� l� h�nh xo�y ốc tiến ho� để c� một b�nh đồ địa chất - địa mạo như� ng�y nay. Cấu tr�c địa chất v� th�nh phần thạch học đa dạng l� nh�n tố quyết định t�nh đa dạng của địa h�nh - địa mạo v� cũng l� một trong những nguy�n nh�n quyết định mạng l�ới thuỷ văn, nước ngầm, kh� hậu - địa l� tự nhi�n, t�nh đang dạng sinh học v� cảnh quan m�i trường trong một xứ sở hoang sơ đầy b� ẩn của thi�n nhi�n. Mối quan hệ nh�n quả đ� như� một chu tr�nh năng l�ượng kh�p k�n, h�i ho� v� ho�n thiện đến mức kh�ng thể t�ch ri�ng lẻ một yếu tố n�o trong hệ thống để xem x�t m� phải nh�n nhận ch�ng trong mối quan hệ thống nhất v� biện chứng - mối quan hệ tiến ho�.
Lịch sử tiến ho� c�c th�nh tạo địa chất v� thế giới cổ sinh, tiến ho� địa mạo v� sự đa dạng địa h�nh gắn liền với lịch sử ph�t triển vỏ Tr�i đất. Mỗi một giai đoạn ph�t triển vỏ Tr�i đất đ�ược định h�nh bởi một kiểu cấu tr�c đặc tr�ưng gọi l� b�nh đồ kiến tr�c.
J. Fromaget (1927) đ� n�i tới chuyển động tạo n�i Hercyn ở v�ng Trường Sơn. A. E. Đovjikov v� nnk (1965), khi th�nh lập bản đồ địa chất 1/500.000 miền Bắc Việt Nam, cũng xếp v�ng nghi�n cứu v�o chuyển động tạo n�i Hercyn muộn thuộc miền kiến tạo Bắc Việt Nam. Trong sơ đồ kiến tạo của �ng, v�ng nghi�n cứu chủ yếu thuộc đới- tướng cấu tr�c Trường Sơn v� một phần thuộc đới tướng - cấu tr�c Ho�nh Sơn. Tuy nhi�n, v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng hiện tại l� kết quả tổng hợp của 5 giai đoạn ph�t triển lớn trong lịch sử ph�t triển vỏ Tr�i đất trong khu vực:
1. Giai đoạn Orđovic 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 (250 - 65 triệu năm)
5. Giai đoạn Kainozoi: Neogen (23,75 - 1,75 triệu năm) v� Đệ tứ (1,75 triệu năm đến nay)
Dưới đ�y sẽ lần l�ượt xem x�t c�c giai đoạn của lịch sử tiến ho� của vỏ Tr�i đất v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng bao gồm c�c nội dung quan trọng bố cục theo logic quan hệ nh�n - quả: chuyển động kiến tạo, đặc tr�ưng thạch học v� cổ địa l�, c�c th�nh hệ trầm t�ch - cổ sinh, đặc điểm thạch học v� hoạt động magma, tiến ho� địa mạo, cơ chế tạo địa h�nh v� hệ thống thuỷ văn, cơ chế h�nh th�nh c�c thế hệ v� kiểu hang động karst.
Giai đoạn ph� vỡ lục địa, bắt đầu ph�t triển bồn trũng Cambri giữa đến Orđovic (e 2-O1). C�ch đ�y khoảng 520 triệu năm, tại v�ng nghi�n cứu, vỏ lục địa bắt đầu bị ph� vỡ, sụt l�n k�o d�i đến Orđovic, tạo ra c�c bồn trũng, trong đ�, th�nh tạo trầm t�ch lục nguy�n - carbonat d�y 1550 m thuộc hệ tầng A V�ương. Hiện nay hệ tầng trầm t�ch n�y đ� bị biến chất th�nh đ� hoa, dolomit, đ� phiến mica v� quarzit. Diện lộ trầm t�ch n�y rất hẹp như� một mảnh s�t t�n dư� nằm ngo�i v�ng nghi�n cứu.
a. Giai đoạn Orđovic muộn - Silur. V�ng Phong Nha - Kẻ B�ng bắt đầu bị sụt l�n trở lại, b�nh đồ kiến tr�c bị ph� vỡ theo cơ chế tạo "bồn cung n�i lửa flysh andesit Long Đại" (Trần Văn Trị, 1995). Bồn c� dạng tuyến uốn cong, k�o d�i theo h�ướng TB-ĐN, được ph�t triển theo bốn thời kỳ sau đ�y:
- Thời kỳ đầu, ứng với thời kỳ bắt đầu h�nh th�nh hệ tầng Long Đại (O3-S1 lđ), bắt đầu sụt l�n th�nh tạo cuội kết, c�t kết t�ướng ven bờ, s�t chứa bitum thuộc tướng nước s�u, m�i trường oxy ho� - khử xen kẽ. C�c đ� nguy�n thuỷ đ� bị biến chất trong c�c giai đoạn sau v� trở th�nh đ� phiến thạch anh sericit, c�t kết quarzit v� đ� phiến s�t bitum xen kẽ nhau v� c� cấu tạo dạng flysh.
- Thời kỳ thứ
hai: bồn trầm t�ch tiếp tục sụt l�n xen
kẽ với c�c khối n�ng dạng đảo kiểu
"Cordilliere" tạo ra trầm t�ch cấu tạo
dạng flysh.
- Thời kỳ thứ ba: bồn trầm t�ch c� th�nh phần thạch học v� cổ sinh tương tự c�c th�nh tạo thời kỳ thứ hai, song độ hạt giảm hơn, bồn trũng c� xu thế sụt l�n s�u hơn.
- Thời kỳ thứ tư�, tương ứng với thời gian h�nh th�nh hệ tầng Đại Giang (S2-D1 đg). Bồn trầm t�ch c� chiều h�ướng n�ng l�n, đặc trư�ng bởi c�c tướng c�t bột v� c�t thạch anh đơn kho�ng biển n�ng v� ven biển c� hoạt động của s�ng.
C�c trầm t�ch Orđovic - Silur v� Silur - Devon hạ lộ ra chủ yếu ở đ�ng nam v�ng nghi�n cứu (thuộc một phần huyện Quảng Ninh v� một phần huyện Bố Trạch) v� một dải hẹp ở t�y bắc (huyện Minh Ho�) ngo�i v�ng nghi�n cứu. Nh�n bản đồ cấu tr�c địa chất c� thể suy luận về một bồn trầm t�ch Orđovic - Silur - Devon hạ thống nhất dạng tuyến nối liền hai diện lộ n�i tr�n chạy theo h�ướng TB-ĐN.
b. Giai đoạn Devon
Tương ứng với c�c hệ tầng R�o Chan (D1 rc), Bản Gi�ng (D1-D2e bg) Mục B�i (D2g mb), Động Thờ (D2g-D3fr đt) v� C�t Đằng (D3 cđ).
Giai đoạn Devon cũng l� giai đoạn kết th�c ph�t triển c�c bồn trũng kiểu Ordovic-Silur. Vỏ Tr�i đất v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng bắt đầu ph�t triển một kiểu bồn trũng mới, kiểu "rift lục địa". Trục của bồn trũng c� dạng c�nh cung chạy theo hướng TB-ĐN, nằm lệch ra ngo�i phạm vi nghi�n cứu ở ph�a đ�ng bắc kh�ng xa. So với bồn trầm t�ch Ordovic-Silur, bồn Devon được mở rộng th�m về chiều ngang v� trở n�n n�ng hơn, thể hiện qua 5 tầng trầm t�ch từ cổ đến trẻ nh� sau:
- Tầng 1: gồm trầm t�ch Devon hạ (hệ tầng R�o Chan) bao gồm c�t kết, bột kết, argilit v� đ� v�i m�u đen chứa bitum, phản �nh m�i trường trầm t�ch biến đổi từ ven bờ đến vũng vịnh tương đối k�n, qui m� bồn trầm t�ch nhỏ b� song ph�t triển th�nh hệ thống được ngăn c�ch nhau bởi c�c khối n�ng rộng lớn hơn c� tuổi O-S đ�ng v�i tr� miền cung cấp vật liệu. C�c trầm t�ch n�i tr�n lộ ra ở phần r�a v�ng nghi�n cứu, l� một trong hai hệ tầng hợp phần của loạt Ho� Sơn, l� th�nh tạo khởi đầu của chu kỳ địa chất thứ hai tại v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng.
- Tầng 2: gồm trầm t�ch Devon hạ-trung với hai phần, tương ứng với c�c hệ tầng Bản Gi�ng v� Mục B�i. Phần d�ưới bao gồm c�t kết dạng quarzit, c�t bột kết c� nơi xen c�c ổ silic v� đ� phiến s�t, chứa ho� thạch San h� v� Tay cuộn. Đ�y l� trầm t�ch của một nhịp mới đặc tr�ưng cho tướng biển tiến từ ven bờ đến biển n�ng v� biển s�u. Bồn trũng được mở rộng, tuy nhi�n �t nhiều bị ph�n dị tạo ra c�c trũng nửa k�n lắng đọng s�t v�i m�u đen chứa bitum. Phần tr�n bao gồm đ� v�i, s�t v�i chứa ổ silic v� c�t bột chứa đ�ng đảo ho� thạch Tay cuộn, San h� v�ch đ�y v� Dạng lỗ tầng, lộ ra th�nh từng dải hẹp ở r�a đ�ng bắc v� t�y bắc v�ng nghi�n cứu.
Đ�y l� một phức hệ trầm t�ch đặc trưng cho một kiểu bồn ph�n dị đ�y rất r� rệt. Đ� v�i dạng nền được th�nh tạo ở cấu tr�c thềm, c�n đ� v�i - silic dạng dải, dạng ph�n lớp mỏng xen đ� phiến s�t lắng đọng ở c�c m�ng s�u hơn. C�t kết thạch anh chọn lọc tốt l� đặc tr�ưng của tướng c�t ven bờ c� s�ng hoạt động.
- Tầng 3: gồm trầm t�ch Devon trung - thượng với hai phần, tương ứng với hai hệ tầng Động Thờ v� C�t Đằng. Phần dưới bao gồm c�t kết, c�t kết dạng quarzit, c�t bột kết, đ� phiến silic v� đ� phiến s�t đen chứa bitum d�y 350-450 m, chứa tập hợp ho� thạch Tay cuộn v� Huệ biển. Đ�y l� mặt cắt trầm t�ch biển tiến thứ 3 trong Devon từ tướng c�t thạch anh ven bờ đến s�t v� silic biển s�u kiểu vũng vịnh, thể hiện pha sụt l�n kiến tạo của bồn trũng trong Devon muộn.
C�c trầm t�ch n�y ph�n bố th�nh từng dải theo hướng TB-ĐN, nằm chỉnh hợp tr�n c�c th�nh tạo của tầng 2 v� dưới phần tr�n của tầng 3. Tất cả chạy khu�n theo c�nh của 3 nếp l�m, nguy�n l� 3 bồn trầm t�ch c� trục chạy qua R�o Nậy, Minh Ho� v� X�m Quyền. Điều đ� thể hiện sự ph�n dị th�nh ba bồn thứ cấp trong Devon muộn, trong đ� bồn R�o Nậy l� bất đối xứng.
Phần tr�n của tầng 3 l� th�nh tạo trẻ nhất của Devon thượng, lộ ra dọc phần nh�n của nếp l�m X�m Quỳnh thuộc diện t�ch v�ng nghi�n cứu v� hai nếp l�m c�n lại nằm ngo�i v�ng nghi�n cứu song vẫn chung một quy luật ph�n bố cộng sinh tướng, bao gồm c�c trầm t�ch carbonat đa dạng, trong đ� đ� v�i sọc dải v� đ� v�i loang lổ chiếm một khối l�ợng đ�ng kể. Đ�i nơi c�n c� xen những tập đ� v�i, v�i silic hoặc phiến silic. Bề dầy của phần n�y khoảng 400-450m, chứa tập hợp ho� thạch Dạng lỗ tầng v� Răng n�n c� tuổi từ Frasni đến cuối Famen (D3 fr-fm).
Cấu tạo sọc dải của đ�, th�nh phần thạch học phức tạp, với sự c� mặt cả đ� v�i dạng khối v� đ� v�i xen silic chứa ho� thạch Răng n�n đặc trư�ng cho m�i trường nước s�u, c� sự ph�n dị đ�y r� rệt. Điều đ� chứng minh cho một pha kiến tạo sụt l�n trở lại, tạo ra c�c m�i trường trầm t�ch kh�c nhau rất nhanh khi đi theo ph�ơng vu�ng g�c với trục của bồn trũng, tức ph�ương ĐB-TN.
c. Giai đoạn Carbon -
Permi
Đầu kỷ Carbon vỏ Tr�i đất khu vực Phong Nha - Kẻ B�ng bắt đầu biến cải theo một cơ thức ho�n to�n mới. Một pha kiến tạo c� xu thế n�ng l� chủ yếu đ� k�o theo ba qu� tr�nh diễn ra trong v�ng nghi�n cứu: hoạt động magma x�m nhập h�nh th�nh khối granit Đồng Hới tuổi Carbon sớm; sự h�nh th�nh bồn trũng Carbon - Permi dạng đẳng th�ước kiểu thềm nội lục điển h�nh ở ph�a t�y Đồng Hới v� c�c kiểu bồn trũng dạng tuyến t�n dư� theo hư�ớng TB-ĐN; sự xuất hiện những miền x�m thực b�c m�n rộng lớn c� tuổi trư�ớc Carbon ph�n bố ở ph�a đ�ng, đ�ng nam v� đ�ng bắc bồn trũng Carbon - Permi Phong Nha - Kẻ B�ng.
- Sự xuất hiện hoạt động magma x�m nhập:
Khối Đồng Hới nằm ở ph�a t�y thị x� c�ng t�n c� diện t�ch khoảng 300 km2. Trong v�ng nghi�n cứu chỉ lộ khoảng 1/4 diện t�ch ph�a t�y nam của khối.
Khối n�y xuy�n qua trầm t�ch Orđovic - Silur thuộc hệ tầng Long Đại (O3-S lđ) v� tạo ra đới biến chất tiếp x�c rộng đến 2-3 km. Gần tiếp x�c l� đ� phiến mica - staurolit, chuyển dần sang đ� sừng felspat-biotit - thạch anh, rồi đến đ� phiến s�t gần như� kh�ng bị biến chất.
Khối Đồng Hới xuy�n l�n trong Carbon sớm tạo n�n một nếp lồi dạng v�m, nh�n l� trầm t�ch của hệ tầng Long Đại.
- Sự h�nh th�nh bồn trũng nội lục Devon muộn - Carbon - Permi. Bồn trũng Carbon - Permi được h�nh th�nh theo cơ chế chuyển động khối tảng, khống chế bởi ba hệ thống đứt g�y lớn l� ĐB-TN chạy s�t khối Đồng Hới, TB-ĐN v� Đ-T. Ba hệ thống đ� đ� tạo ra 4 bồn trầm t�ch: bồn Phong Nha - Kẻ B�ng dạng đẳng thư�ớc v� 3 bồn dạng tuyến c� trục chạy theo hướng TB - ĐN c� h�nh cung k�o d�i, cung bồn quay về hướng t�y nam.
Bối cảnh kiến tạo đ� quy định c�c th�nh hệ carbonat đặc trưng cho ba kiểu bồn như� sau:
+ Kiểu bồn chuyển tiếp Devon muộn - Carbon sớm
+ Kiểu bồn dạng đẳng thước n�ng
+ Kiểu bồn dạng tuyến n�ng
d. Giai đoạn tạo
n�i Mesozoi (Indosini)
- Trong giai đoạn Trias - Jura to�n bộ v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng biến th�nh chế độ lục địa, n�ng l�n tạo n�i dạng khối tảng. Ph�a bắc v�ng nghi�n cứu, từ s�ng Gianh đến s�ng Cả lại bị sụt v�ng tạo n�n một bồn trầm t�ch - phun tr�o axit kiểu rift ven r�a. C�n lại từ s�ng Gianh (đứt g�y R�o Nậy) đến đ�o Hải V�n trở th�nh một miền cung cấp vật li�ụ cho c�c biển xung quanh.
- V�o giai đoạn Creta, trong xu thế chuyển động n�ng tạo n�i kiểu khối tảng lại xuất hiện nhiều bồn trũng tr�ước n�i, ven r�a v� nội lục dạng đẳng thước, bầu dục, b�n li�n th�ng với đại d�ơng ở ph�a đ�ng v� cả ph�a t�y L�o.
Trong v�ng nghi�n cứu c�n ghi nhận được hai bồn trầm t�ch Creta thuộc hệ tầng Mụ Giạ (K mg) ở ph�a đ�ng nam v� ph�a t�y khối đ� v�i Phong Nha - Kẻ B�ng, chồng gối bất chỉnh hợp tr�n khối đ� v�i n�y. Th�nh phần phức hệ trầm t�ch chủ yếu gồm cuội kết, sạn kết, c�t kết xen bột kết, s�t kết, c�t kết v�i, s�t bột kết v�i, bị phong ho� th�nh m�u n�u đỏ, n�u t�m, d�y khoảng 700 m.
Hệ tầng Mụ Giạ chứa c�c ho� thạch Ch�n r�u tương tự ho� thạch gặp trong c�c trầm t�ch m�u đỏ ở M�ường Pha Lan b�n L�o.
e. Giai đoạn Kainozoi
Giai đoạn Kainozoi l� giai đoạn hoạt động kiến tạo m�nh liệt như� một b�ước ngoặt trong lịch sử h�nh th�nh Biển Đ�ng, tạo n�i lục địa v� c�c bồn trũng trầm t�ch giữa n�i, trước n�i, ven r�a v� tr�n thềm lục địa Việt Nam. Những th�nh tạo Kainozoi một phần mang t�nh chất kế thừa song cơ bản l� cuốn h�t b�nh đồ địa chất cổ v�o một cơ chế kiến tạo mới để c� bức tranh địa h�nh - địa mạo hiện tại.
C�c hệ thống đứt g�y mới bắt đầu h�nh th�nh c�ng với c�c hệ thống đứt g�y cũ t�i hoạt động đ� chia cắt b�nh đồ kiến tr�c cũ th�nh b�nh đồ kiến tr�c Kainozoi v� tiếp tục biến cải đến ng�y nay.
Vỏ lục địa bị ph� huỷ tạo ra c�c bồn trầm t�ch kiểu rift nội lục Đồng Hới, được lấp đầy bởi một phức hệ trầm t�ch Neogen v� Đệ tứ c� cấu tr�c chu kỳ. B�n cạnh đ� v�ng n�ng l�n tạo n�i cũng diễn ra theo c�c chu kỳ. Đ� l� hai hướng chuyển động ng�ược chiều nh�ư một quy luật tất yếu để c�n bằng đẳng tĩnh của vỏ Tr�i đất.
Địa h�nh hiện nay của v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng l� hệ quả của chuyển động kiến tạo Kainozoi do c�c qu� tr�nh địa mạo diễn ra trong suốt 65 triệu năm trở lại đ�y v� được thể hiện qua sự ph�n bậc địa h�nh. ở v�ng n�y c� thể dễ d�ng nhận thấy 5 bề mặt san bằng theo c�c độ cao kh�c nhau nh�ư sau:
- Bậc địa h�nh 1600-1400 m l� di t�ch của bề mặt san bằng cao nhất v� cổ nhất, chỉ ph�t triển tr�n c�c trầm t�ch lục nguy�n m�u đỏ tuổi Creta thuộc hệ tầng Mụ Giạ (K mg). Đ�y l� bề mặt san bằng tuổi Paleogen đ� được nghi�n cứu v� c�ng nhận tr�n to�n Đ�ng D�ương, tương ứng với pha t�ch gi�n Biển Đ�ng đầu ti�n v� sụt l�n tạo c�c bồn trũng Eocen - Oligocen.
- Bậc địa h�nh 1000-800 m (ở ph�a t�y) v� 700-600m (ở ph�a đ�ng) l� bậc địa h�nh thứ hai, dấu hiệu san bằng chu kỳ n�ng thứ hai trong Kainozoi. Bề mặt địa h�nh n�y được ph�t hiện nhờ c�c mảnh s�t san bằng tr�n c�c đỉnh n�i lục nguy�n ven r�a khối đ� v�i v� bề mặt đỉnh của đ� v�i. Tuổi của bề mặt n�y được x�c định v�o Miocen (từ 23 đến 5 triệu năm).
- Bề mặt 600-400 m v� 300-200 m l� sản phẩm san bằng của pha kiến tạo n�ng trong Pliocen (từ 5 đến 1,6 triệu năm). Bề mặt n�y tương ứng với bề mặt san b�ng Pliocen rất phổ biến đ� được c�ng nhận của nhiều t�c giả ở Việt Nam (Nguyễn Cẩn, Nguyễn Thế Th�n, Rezanov, 1969; L� Đức An, 1985; Nguyễn Thế Th�n, 1978 v.v...). Tuy nhi�n bề mặt n�y chỉ mới ph�t hiện được ở ven r�a khối đ� v�i dưới dạng c�c n�i đ� v�i xen lục nguy�n c� đỉnh tương đối bằng v� n�i lục nguy�n đỉnh tr�n cũng như� c�c v�ch đ� cổ v� c�c hang động cổ bị "treo" ở độ cao tương ứng, dấu hiệu m�i m�n, rửa lũa của mực nước bề mặt cổ.
- C�c bề mặt san bằng từ 100m trở xuống ở Việt Nam n�i chung v� v�ng Phong Nha - Kẻ B�ng n�i ri�ng đều được xếp v�o tuổi Đệ tứ (từ 1,75 triệu năm trở lại đ�y).
Đối s�nh với c�c bậc thềm biển, c�c v�ch biển, c�c bậc thềm s�ng đ� được nghi�n cứu ở Việt Nam c� thể ph�n c�c bậc san bằng v� c�c thế hệ bậc thềm trong mối quan hệ với c�c chu kỳ gian băng trong Đệ tứ nh� sau:
- Từ 100-80 m: ứng với gian băng Gunz - Mindel, c�ch đ�y tr�n 800.000 năm (cuối Pleistocen sớm)
- Từ 80-60 m: ứng với gian băng Mindel - Riss, c�ch đ�y tr�n 300.000 năm (đầu Pleistocen giữa)
- Từ 40-25 m v� 25-15 m: ứng với gian băng Riss - Wurm, c�ch đ�y tr�n 70.000 năm (đầu Pleistocen muộn)
- Từ 15-6 m: ứng với biển tiến Flandri, xảy ra từ 18.000 năm đến 4.000 năm tr�ớc đ�y.
C�c mức độ cao của địa h�nh n�i tr�n l� dấu ấn hoạt động của mực nước biển d�ng cao, sau đ� được n�ng tiếp l�n do c�c pha kiến tạo xảy ra theo từng chu kỳ (nhịp).