Kết cấu đá vôi của Vịnh Hạ Long

Ha Long Bay là một khu vực đá vôi thuần khiết bị xói mòn thành một cảnh quan trưởng thành của núi đá vôi Fengcong và Fenglin. Quá trình này diễn ra do sự xói mòn dưới không khí bình thường của đá vôi, sau đó bị biển xâm nhập và thay đổi nhẹ ở giai đoạn muộn. Hàng trăm hòn đảo đá tạo nên những cảnh quan đẹp nhất và nổi tiếng nhất trong vịnh là những ngọn tháp riêng biệt trong một cảnh quan đá vôi fenglin cổ điển, nơi những đồng bằng xen kẽ bị ngập dưới biển (Hình 1).

Ảnh 1 bản đồ đơn giản của Vịnh Hạ Long, cho thấy các đảo lớn và địa chất nổi bật, và đặt tên cho một số hang động lớn — Ảnh 1: bản đồ đơn giản của Vịnh Hạ Long, cho thấy các đảo lớn và địa chất nổi bật, và đặt tên cho một số hang động lớn

Hầu hết các tòa tháp đạt độ cao từ 50 đến 100 m, với tỷ lệ chiều cao/chiều rộng lên tới khoảng 6. Nhiều tòa tháp có tường thẳng đứng ở tất cả hoặc hầu hết các mặt; chúng tiếp tục phát triển do các tảng đá rơi và các vết nứt lớn. Năm 1997, một phiến đá lớn đã được bóc tách ra khỏi một hòn đảo nhỏ phía bắc Cát Bà để tạo nên một mặt đứng mới; bề mặt hư hỏng chính là các vết nứt thẳng đứng, một phần trong đó đã được mở ra để tạo thành một hang động sau đó được lấp đầy một phần bằng thạch nhũ lớn, và khối rơi có diện tích khoảng 500 m3 hiện nằm trên biển và bị xói mòn do quá trình hòa tan và tác động của sóng.

Nhiều tháp có tàn tích hang động rất cổ được bảo tồn bên trong, và nhiều tháp có các hang động ở chân là tàn tích của vết cắt ở nhiều mức độ khác nhau (Hình 2). Các cụm đồi đá vôi tạo thành những hòn đảo lớn hơn trong Vịnh Hạ Long và là ví dụ điển hình về núi đá vôi Fengcong. Các đỉnh thường ở độ cao khoảng 100 m so với mực nước biển và các đỉnh cao nhất đạt tới độ cao trên 200 m. Hình dạng của chúng chủ yếu là hình nón rất dốc; ngoại trừ xung quanh rìa biển của chúng, các vách đá thẳng đứng chỉ là những thành phần nhỏ, vì chúng không bị cắt ngang ở những nơi mà các đường thẳng bên trong của chúng không chạm tới mức đáy. Những ngọn đồi hình nón này cũng chứa tàn tích của các lối đi hang động cũ. Một số ngọn đồi Fengcong có các sườn hoặc sườn riêng biệt được hình thành trên các mặt phẳng nền dốc trong đá vôi; Ngoài những địa điểm này, cấu trúc địa chất có rất ít ảnh hưởng đến mặt cắt đồi đá vôi.

Hình 4. Sơ đồ thể hiện các loại hang động chính ở vùng núi đá vôi Vịnh Hạ Long. — Hình 2. Sơ đồ thể hiện các loại hang động chính ở vùng núi đá vôi Vịnh Hạ Long.

Điểm đặc biệt của Vịnh Hạ Long là có rất nhiều hồ nước nằm bên trong các đảo đá vôi. Đảo Đầu Bê ở cửa vịnh có sáu hồ khép kín, trong đó có hồ Hồ Ba Hầm. Tất cả các hồ trên đảo này đều nằm trong các hố nước chìm trong núi đá vôi Fengcong và được gọi là hong ở các khu vực khác ở Đông Nam Á (Hình 3). Hồ sơ độ sâu của chúng chưa được khảo sát; hầu hết có vẻ sâu, nhưng một số có khu vực nông trên bề mặt phẳng ngay dưới mực nước và hầu hết đều có các rãnh dung dịch biển xung quanh thành của chúng. Chúng là thủy triều, khi nước biển di chuyển tự do qua đá vôi, tại một số địa điểm thông qua các hang động mực nước biển có thể đi qua bằng thuyền, nhưng tại các địa điểm khác thông qua mạng lưới khe nứt không thể tiếp cận. Có một hồ nước ngọt được biết đến ở phía đông đảo Cống Đỏ (Hình 6); nó có thể tồn tại trên tầng trầm tích mảnh vụn, nhưng chi tiết về địa mạo của nó vẫn chưa được biết rõ.

Hình 11 Sơ đồ và mặt cắt hang Trinh Nữ ở Bồ Hòn — Hình 3 Sơ đồ và mặt cắt hang Trinh Nữ ở Bồ Hòn

Hệ sinh thái Tùng Ánh — Hình 4. Hồ cá heo trong nội địa đảo Cống Đỏ (Ảnh: Thảo Nguyên)

Nhiều vùng biển nông giữa các đảo đá vôi hình như là đồng bằng núi đá vôi đã bị nước biển nhấn chìm; hầu hết vịnh có độ sâu dưới 10 m. Trầm tích vụn bao phủ phần lớn đáy biển; hầu hết có lẽ có nguồn gốc từ biển, mặc dù tàn tích của trầm tích dưới không khí từ các đồng bằng núi đá vôi nguyên thủy có thể tồn tại trong các dãy bị chôn vùi. Các vùng đồng bằng ngập nước dọc phía trong vịnh là nơi thoát nước từ sông Hồng và đất liền chảy vào đá vôi. Các mảng đá vôi Fengcong hiện tạo thành các hòn đảo lớn hơn có lẽ có nguồn gốc từ các khu vực có nền đất cao hơn một chút hoặc có ít đường dốc hơn trên bề mặt ban đầu mà từ đó các núi đá vôi hiện đại phát triển. Tất cả các bề mặt đá vôi trên quần đảo Vịnh Hạ Long đều bị xáo trộn bởi sự hòa tan. Các đỉnh núi, rặng núi và lưỡi đá còn sót lại đều có bề mặt rillenkarren sắc như dao cạo, tạo ra một địa hình khắc nghiệt và rất khó vượt qua. Các vết nứt lởm chởm tiếp tục ăn sâu và không có lớp đất phủ liên tục cũng như không có lớp đất dưới rundkarren. Phần lớn đất hữu cơ tích tụ trong một số khe nứt đá vôi, nơi nó cung cấp môi trường tạo rễ cho thảm thực vật bụi phổ biến. Tất cả các bề mặt đá vôi đều có màu đen do tảo xanh lam sống trong lớp vỏ bề mặt của đá và hỗ trợ sự rỗ của nó bằng cách hòa tan sinh học.

quá trình xói mòn của đá vôi bởi nước biển

Sự xâm lấn của biển vào vùng núi đá vôi Vịnh Hạ Long đã bổ sung thêm một yếu tố tạo nên sự cắt ngang các đảo đá vôi. Đặc điểm dễ thấy nhất là rãnh biển chính cắt vào hầu hết các bờ biển nhiều đá. Vùng sâu nhất của nó thường cao gần 3 m, nằm giữa mức thủy triều cao và thấp bình thường. Đây là một đặc điểm phức tạp, thường có vai ở độ cao trung bình và phần cắt nhỏ hơn kéo dài thêm một mét cao hơn; cái sau có thể thể hiện sự xói mòn do tác động của sóng cao và thủy triều dâng cao vào mùa xuân. Các rãnh tiếp theo ở mực nước cao hơn đã bị cắt vào thời điểm mực nước biển cao hơn và không còn hoạt động nữa. Các đặc điểm dưới mức thủy triều thấp chưa được quan sát, nhưng không có bằng chứng về bất kỳ nền tảng cắt sóng rộng nào. Trên khắp vịnh, không có sự thay đổi về kích thước của các rãnh liên quan đến việc tiếp xúc với các đợt sóng lớn hơn xuất phát từ biển khơi. Điều này chỉ ra rằng các vết khía đã bị cắt phần lớn do sự hòa tan của đá vôi. Nước biển thường bão hòa canxi cacbonat và do đó sự hòa tan đá vôi phụ thuộc vào môi trường vi mô tích cực do tảo tạo ra ở các lớp bề mặt của đá vôi. Các lớp vỏ sẫm màu chứa tảo xanh lục, có mặt khắp nơi trên các mỏm đá vôi dưới khí quyển, kéo dài xuống các vách đá cho đến phạm vi thủy triều; các dạng tảo biển có lẽ cũng phổ biến như nhau nhưng vẫn chưa được ghi nhận. Sự hòa tan đá vôi cũng được tăng cường ở mực nước biển bằng cách trộn lẫn nước biển và nước ngọt trong hệ thống khe nứt của quần đảo. Các vết khía là một đặc điểm của các vách đá vôi ven biển trên toàn thế giới, nhưng các vết khía ở Vịnh Hạ Long đặc biệt phát triển và ở nhiều địa điểm kéo dài trở lại các vòm và hang động (xem bên dưới). Cắt xén ở các rãnh biển hiện nay là quá trình chính gây ra sự xói mòn và rút lui của các mặt vách đá vôi. Xói mòn biển không chỉ tạo thêm các vết khía trên mặt cắt của các đảo đá vôi mà còn duy trì bề mặt dốc của các tháp đá vôi Fenglin, và do đó duy trì tính chất ngoạn mục của cảnh quan núi đá vôi (Hình 5).

Hình 7 Một hòn đảo đá nhỏ ở Vịnh Hạ Long; còn sót lại của một tòa tháp fenglin, nó bị cắt ngang bởi một rãnh nước biển, và một đoạn vách đá gần đây đã rơi ra nên giờ đây nó nằm trên nền đá ngập nước.

Nhiều hòn đảo trong vịnh có bán đảo hẹp được hình thành bởi các rặng núi đá vôi cao được bao bọc bởi các vách đá; những vịnh riêng biệt và nhìn ra này rộng hơn nhiều sao với các mảnh đất xen vào, như ở đầu phía bắc của đảo Đầu Bê. Các rặng núi liên kết các chuỗi đỉnh được tạo ra ở vùng núi đá vôi Fengcong, nơi có các dạng đường dốc lớn thuận lợi. Trong điều kiện thời tiết bình thường, chúng phân hủy thành các cột thấp hơn, cuối cùng để lại các đỉnh núi karst bị cô lập. Các khu vực đá vôi rất hẹp của Vịnh Hạ Long không phải là điển hình của núi đá vôi phong công dưới không trung. Chúng là hậu quả của sự mở rộng nhanh hơn theo chiều ngang của các vùng trũng ở giữa và dường như là một đặc điểm của xói mòn biển. Sự hiện diện của chúng cho thấy một thành phần quan trọng của hoạt động biển trong quá trình tiến hóa địa mạo Vịnh Hạ Long.