Đặc điểm địa hình, địa mạo vùng Phong Nha - Kẻ Bàng

Khối núi đá vôi nằm ở trung tâm vùng Phong Nha - Kẻ Bàng có dạng tương đối đẳng thư­ớc với chiều rộng khoảng 30km và kéo dài trên 60km theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Với mục tiêu nghiên cứu Karst và hang động phục vụ cho việc bảo vệ di sản thiên nhiên, thấy rằng cần giới hạn vùng bởi các đường chia nước cho các sông suối chảy vào khối núi đá vôi hoặc phần thoát nước của vùng này. Với nhận thức như­ vậy, vùng Phong Nha - Kẻ Bàng được giới hạn phía Bắc bởi dải đồi núi thấp ph­ương vĩ tuyến từ núi Bo - núi To đến Đông núi U Bò (Bắc sông Troóc). Về phía Đông, giới hạn của vùng là khối núi dạng vòm Tây Đồng Hới cấu tạo bởi các đá xâm nhập và dải đồi và đồng bằng ven biển. Dải núi trung bình Co Ta Run - núi Co Choc ngăn cách khối núi này với khối đá vôi Khe Ngang ở phía Nam. Về phía Tây, khối đá vôi Kẻ Bàng được kéo v­ượt qua biên giới, nối liền với khối Mahaxay của Lào.

Mặc dù ở phần trung tâm, khối đá vôi có dạng đẳng th­ước và ít phân dị, song nhìn tổng thể, địa hình vùng Phong Nha - Kẻ Bàng có sự phân dị theo hướng thấp dần từ Nam đến Bắc và từ Tây sang Đông. Phần cực Nam của vùng là dải núi trung bình có độ cao 1.000-1.200m với đỉnh l­ượn sóng thoải kéo dài phương á vĩ tuyến ở Tây đến Đông Bắc - Tây Nam ở Đông. Đây chính là bồn thu nước cho khối núi đá vôi ở phía Bắc. Từ Nam đến Bắc, khối núi đá vôi có độ cao tương đối đồng nhất, khoảng 700-900m. Ở phần rìa Bắc, các dãy núi thấp có độ cao giảm dần từ 400-600m đến 200-300m về phía thung lũng Rào Nậy. Từ Tây sang Đông, khối đá vôi Kẻ Bàng chính là khu vực phân thuỷ giữa Đông và Tây Tr­ường Sơn. Khu vực biên giới Việt - Lào gồm các đỉnh đá vôi sàn sàn nhau với độ cao 800-1.000m. Tại khu vực đèo Mụ Giạ còn tồn tại một số đỉnh núi cao 1.200-1.600m, cấu tạo bởi các đá cát kết màu đỏ của hệ tầng Mụ Giạ. Từ Tây sang Đông, địa hình đá vôi thấp dần đến 600-700m và ở phần rìa Đông thì chuyển xuống các bậc 400-500m và 200-300m. Các bậc địa hình d­ưới 100m cấu tạo bởi các đá phi Karst phổ biến ở phần phía Đông của vùng.

Cấu tạo nên vùng Phong Nha - Kẻ Bàng chủ yếu là các đá carbonat có tuổi từ Devon thư­ợng đến Permi, gồm các hệ tầng Phong Nha (D₃-C₁ pn), La Khê (C₁ lk), Bắc Sơn (C-P bs) và hệ tầng Khe Giữa (P₃ kg). Trong đó, hệ tầng Bắc Sơn có diện phân bố rộng nhất, chiếm diện tích chủ yếu của khối núi đá vôi. Tham gia cấu tạo nên các vùng cung cấp nước cho khối đá vôi còn có các đá cát kết, bột kết, đá phiến sericit của các hệ tầng Long Đại (O₃-S₁ lđ), Rào Chắn (D₁ rc), Bản Giàng (D_1-2 bg) và các trầm tích màu đỏ của hệ tầng Mụ Giạ (J₃ -K₁ mg)…

Các đá tr­ước Kainozoi trong vùng bị dập vỡ mạnh bởi các phá huỷ đứt gãy với các phương chính là Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam, á kinh tuyến và kém phổ biến hơn là á vĩ tuyến. Các hệ thống đứt gãy này đóng vai trò quan trọng trong quá trình Karst hoá để tạo các dạng Karst trên mặt và Karst ngầm. Ngoài các thung lũng được định h­ướng khá rõ theo đứt gãy, các dạng địa hình âm khép kín trong khối đá vôi cũng được tập trung kéo dài theo các đới dập vỡ. Các chuyển động tân kiến tạo với xu h­ướng chung là nâng lên xen các thời kỳ ổn định đã thúc đẩy quá trình Karst và các quá trình tạo địa hình khác.

Tham gia vào việc thúc đẩy quá trình Karst còn phải kể tới nhân tố khí hậu. Phong Nha - Kẻ Bàng nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm với l­ượng m­ưa trung bình năm đạt 1.800-2.200mm và nhiệt độ trung bình năm đạt 23-24⁰C. Hơn nữa, mùa m­ưa ở đây lại tập trung từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau, tức là vào mùa mát và lạnh nên khả năng hoà tan của nước được tăng c­ường.

Với những điều kiện thuận lợi về thạch học, cấu trúc, kiến tạo, khí hậu và những nhân tố khác, quá trình Karst hoá ở khối đá vôi Kẻ Bàng phát triển khá mạnh, tạo nên sự đa dạng của địa hình cũng như­ các cảnh quan thiên nhiên khác.

4.7.6.2. Các loại địa hình

a) Địa hình phi Karst

Địa hình phi Karst phân bố ở xung quanh khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng, gồm các kiểu sau:

- Dãy núi dạng vòm - khối tảng trên các đá xâm nhập granitoid phân bố ở phía Đông khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng.

- Dãy núi bóc mòn trên các đá trầm tích lục địa màu đỏ tuổi Creta bao gồm các dãy núi ở vùng đèo Mụ Giạ và phần cực nam của khối. Chúng có độ cao lớn nhất vùng (1.200-1.600m), đóng vai trò tạo bồn thu n­ước cho khối đá vôi.

- Dãy núi thấp khối tảng - bóc mòn trên các đá trầm tích lục nguyên phân bố chủ yếu ở phía Bắc vùng trên các đá trầm tích loạt Hoá Sơn (D₁-D₂e hs) với đường phân thuỷ lư­ợn sóng thoải theo phư­ơng á vĩ tuyến. Tại phía Nam - Tây Nam, các núi thấp với s­ườn thoải đư­ợc cấu tạo bởi các đá trầm tích hệ tầng Long Đại.

Tại khu vực Phong Nha - Kẻ Bàng, các kiểu địa hình nêu trên đều là l­ưu vực cung cấp nư­ớc cho quá trình Karst và vật liệu vụn (bùn, cát, sạn, cuội, sỏi...) lắng đọng trong hang động hiện nay cũng nh­ư trư­ớc đây. Chính nguồn nư­ớc phong phú từ khu vực rộng lớn này đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho sự phát triển thế giới sinh vật trong hang động nói riêng và trong vùng Karst nói chung.

Địa hình Karst là điểm đặc trưng nhất của khối núi đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng, chiếm hơn 2/3 diện tích khu vực Di sản, đồng thời là một khối núi đá vôi tương đối nguyên vẹn lớn nhất ở Việt Nam và còn tiếp tục kéo dài qua Hin Nậm Nô của Lào, trở thành khối núi đá vôi cỡ lớn nhất hành tinh. Tầng đá vôi này có bề dày trên 1.000m, chủ yếu là đá vôi tuổi Carbon - Permi có độ tinh khiết cao, cấu tạo khối hoặc phân lớp dày. Đây là điều kiện đảm bảo để quá trình tiến hoá Karst xảy ra một cách triệt để: từ giai đoạn có nhiều phễu Karst nhỏ cho đến Karst dạng nón, sau đó là dạng tháp và cuối cùng là đồng bằng Karst. Các thành tạo đá vôi ở Phong Nha - Kẻ Bàng cũng có nhiều đặc điểm giống đá vôi ở vịnh Hạ Long, Bắc Sơn (tỉnh Lạng Sơn), Hà Giang, Sơn La và Nam Trung Quốc. Nhưng đá vôi tại các nơi đó lại nằm trong những khu vực có chế độ kiến tạo, khí hậu và mối quan hệ với địa hình phi Karst xung quanh không giống nhau. Tại vịnh Hạ Long, khối đá vôi nằm trong vịnh biển nông ven rìa lục địa, nhô lên trên mặt biển thành hàng trăm hòn đảo lớn nhỏ. Tại Bắc Sơn, Hà Giang, Sơn La và Nam Trung Quốc nhìn chung, khối đá vôi phân bố trong vùng núi xa biển nằm cao hơn địa hình phi Karst xung quanh. Riêng ở Phong Nha - Kẻ Bàng, địa hình khối đá vôi lại nằm thấp hơn so với xung quanh. Khí hậu ở Phong Nha - Kẻ Bàng lại nóng và ẩm hơn so với các vùng kể trên (bảng 4.1).

Bảng 4.1. Đặc tr­ưng nhiệt-ẩm trung bình năm tại một số nơi có đá vôi

ở Việt Nam và Nam Trung Quốc

- Khối núi Karst thấp dạng khối tảng với các đỉnh dạng nón và sự tập trung cao của địa hình âm khép kín.

Kiểu địa hình này chiếm diện tích chủ yếu của khối đá vôi, hiện tại ch­ưa có nhiều thông tin về địa hình cũng như­ các đặc điểm tự nhiên của chúng. Quá trình Karst của khối núi đá vôi đang ở trong giai đoạn hoạt động mạnh mẽ. Trong khối Karst hầu như­ không còn một bề mặt đỉnh phẳng nào rộng vài trăm m², khắp nơi đều chỉ thấy các đỉnh Karst nhọn, sườn vách dốc đứng và các phễu, giếng Karst. Các dòng chảy trong khối đá vôi chủ yếu là dòng ngầm. Sự đa dạng của thành phần thạch học và cấu trúc địa chất đã dẫn tới sự đa dạng về địa hình trong nội bộ khối Karst này. Ngoài sự phổ biến của địa hình Karst với các đỉnh nhọn, trong khối còn phân bố các dải đồi-núi thấp kéo dài với đ­ường phân thuỷ tương đối mềm mại do phát triển trên các đá phi Karst của hệ tầng La Khê (C₁ lk).

- Khối núi Karst thấp dạng sót với đỉnh dạng nón, sườn vách dốc đứng và các thung lũng rộng.

Kiểu địa hình này phát triển ở phần rìa khối núi đá vôi, phân bố ở vùng Phong Nha, dọc Đư­ờng 20, vùng Minh Hoá,... với đặc trưng là các khối núi nhỏ được thung lũng rộng bao bọc, sườn các núi tạo vách dốc đứng đổ xuống các thung lũng. Các trũng khép kín khá phổ biến trong kiểu địa hình này; chúng có kích thước rộng, độ sâu chỉ khoảng 100m và đáy có tích tụ trầm tích bở rời. Do những đặc trưng trên, trong phạm vi kiểu địa hình này th­ường phát hiện được nhiều hang động Karst.

Địa hình Karst thuộc hai kiểu kể trên rất đa dạng và phức tạp. Sau đây xin giới thiệu những nét khái quát chính về địa hình Karst trên bề mặt của vùng Phong Nha - Kẻ Bàng (phần hang động sẽ được giới thiệu ở mục sau).

Khác với các vùng đá vôi khác ở Việt Nam (Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Sơn, Hạ Long, Ninh Bình, Sơn La,...) địa hình Karst dạng nón và dạng tháp trên mặt khối Phong Nha - Kẻ Bàng không điển hình. Như­ng nếu đi từ rìa vào trung tâm khối đá vôi thì vẫn thấy có sự chuyển tiếp từ Karst dạng tháp sang Karst dạng nón trên bề mặt đỉnh cao nguyên đá vôi bị phân cắt mạnh mẽ này. Do còn ch­ưa được nghiên cứu chi tiết, nên ch­ưa thể xác định được tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng (đ­ường kính) đáy của các nón và tháp Karst. Địa hình carư­ phát triển trên đỉnh và sườn các khối núi cũng ch­ưa được nghiên cứu đầy đủ.

Các dạng địa hình âm khép kín là đặc trưng của vùng Karst, chúng là chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ Karst hoá. Theo Vũ Độ (1980), mật độ phân bố các dạng âm khép kín trung bình của khối Phong Nha - Kẻ Bàng là 3-6/km², so với khối Bắc Sơn là 2-5/km² và vùng Đồng Văn - Mộc Châu là 0,5-3/km². Chiều sâu của các phễu Karst giảm dần từ 200-300m ở phía Tây đến dư­ới 100m về phía Đông, trong khi đó bề rộng đáy các phễu này lại biến thiên theo chiều ngược lại. Các đáy trũng khép ở phía Đông của khối có diện tích vài trăm m² đến trên 1km² với địa hình xung quanh khá hiểm trở, là nơi bảo tồn được các di sản thiên nhiên phong phú.

Khối Karst Phong Nha - Kẻ Bàng khá phổ biến dạng địa hình thung lũng do rửa lũa-hoà tan carbonat. Các thung lũng này thường phát triển dọc các đứt gãy kiến tạo và là quá trình liên kết các phễu Karst do sụt đổ các hang động ngầm. Các thung lũng kéo dài từ vài trăm mét đến trên 5km, tạo địa hình khe hẻm hiểm trở, đáy ít có vật liệu bồi tích hoặc thậm chí không có. Trong khi đó ở phần rìa, đáy của các thung lũng được mở rộng và lấp đầy bởi lớp bồi tích khá dày và được gọi là thung lũng Karst ven rìa. Trên các thung lũng này th­ường có sông suối chảy qua. Các dòng sông suối này là tác nhân mang nước từ các vùng địa hình phi Karst vào khu vực đá vôi. Tại vị trí sát khối đá vôi thường xuất hiện các hố nước sâu. Những đặc trưng như vậy có thể quan sát thấy rất rõ ở Khe Gát, Chà Nòi, trư­ớc cửa hang Én,...

Cũng có những vùng trũng bị các khối đá vôi với diện tích khá rộng lớn bao quanh nh­ư ở khu vực Phong Nha. Tại đây, do sông th­ường xuyên đư­a vào khối l­ượng vật liệu bở rời đáng kể, nên đã nhanh chóng phủ một lớp bồi tích khá dày lên trên bề mặt bào mòn đá vôi.

Vùng Karst Phong Nha - Kẻ Bàng có lượng m­ưa khá cao, đồng thời lại nhận được một lượng nước lớn từ các vùng phi Karst, sông trong vùng lại gần như không có dòng chảy trên mặt. Điều đó chứng tỏ các dòng chảy ngầm dọc hệ thống hang động trong vùng phát triển mạnh. Cho đến nay, sau 10 năm với 5 lần hợp tác thám hiểm và nghiên cứu hang động giữa Khoa Địa lý - Địa chất, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội trước đây, nay là Khoa Địa lý, Tr­ường Đại học Khoa học Tự nhiên với Hội Hang động Hoàng gia Anh nhận định hệ thống hang động trong khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng đã được phát hiện và đo vẽ với tổng chiều dài đạt trên 85km (bảng 4.2).

Hầu hết các hang hiện nay đều có sông chảy qua. Vì thế, H. Limbert đã gọi chúng là các hang sông. Các hang sông ở đây có thể chia thành 3 hệ thống: hệ thống hang Phong Nha (bắt đầu từ hang Khe Ry, hang Én qua hang Thung, hang Cha An... và cuối cùng là hang Phong Nha với tổng chiều dài khoảng gần 45km); hệ thống hang Vòm (bắt đầu từ hang Rục Cà Roòng và kết thúc là hang Vòm với tổng chiều dài khoảng trên 30km) và hệ thống hang Rục Mòn, trong đó các hệ thống hang Vòm và hang Phong Nha ở huyện Bố Trạch đều đổ nước về sông Son, còn hệ thống hang Rục Mòn nằm ở huyện Minh Hoá.

Bảng 4.2: Danh mục các hang trong khối Phong Nha - Kẻ Bàng

Hệ thống hang Phong Nha bắt nguồn từ giới hạn phía Nam của khối đá vôi Kẻ Bàng. Cửa chính của hệ thống này là hang Khe Ry và hang Én nằm ở độ cao trên mực nước biển khoảng gần 300m. Các cửa hang, nhìn chung, đều rộng và cao. Hang Én có hai cửa vào: cửa thấp là nơi có dòng nước chảy vào cao 15m và rộng 70m, còn một cửa khác nằm ở độ cao 50m so với dòng nước có chiều cao là 70m và rộng 100m; cửa ra của hang này rộng tới 170m và chiều cao ­ước tính khoảng 100m. Các cửa hang ở phía này là nơi có các dòng suối bắt nguồn từ khu vực địa hình cao phát triển trên đá phi Karst đổ vào. Vì vậy, ngay ở cửa hang đã gặp các trầm tích vụn thô (cuội-sỏi). Các hang Khe Ry, hang En, hang Thung,... tạo nên phần th­ượng nguồn của hang Phong Nha và phân bố theo dạng cành cây. Hướng chung của các hang này là Đông Bắc - Tây Nam.

Hệ thống hang Vòm cũng là hang sông hiện đại có quy mô đáng kể trong khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng. Hệ thống này được bắt đầu từ hang Rục Cà Roòng nằm ở độ cao trên mực biển khoảng 360m. Toàn bộ hệ thống này có hướng chung là từ Nam lên Bắc phát triển trên một đứt gãy chính trong khu vực. Sông Rục Cà Roòng chảy về phía hạ l­ưu lúc ẩn mình trong các hang, lúc lại xuất hiện trên những đoạn thung lũng hẹp và sâu để cuối cùng về sông Chày ở cửa hang Vòm. Cả hai hệ thống hang sông này cuối cùng hợp với nhau đổ về sông Son, rồi ra sông Gianh để cuối cùng ra biển cách chừng 50km.

Những đặc điểm trên cho thấy cả hai hệ thống hang này đều có cửa vào và ra là mực nước sông suối hiện nay. Có thể xem đây là hệ thống hang sông có quy mô lớn nhất ở khu vực châu Á đã phát hiện được cho đến nay.

Về mặt hình thái, hầu hết các hang đều cao, rộng, trong hang có nhiều ngách và phòng rộng. Do đó, phần lớn các hang đều có bình đồ khá phức tạp chẳng hạn như­ hang Mê Cung, hang Tiên,... Mặt cắt ngang của các hang sông hiện đại đều có dạng khá đẳng th­ước được xếp vào kiểu hang có mối quan hệ với mực nước ngầm khu vực và phát triển qua nhiều chu kỳ. Tính đa chu kỳ của các hang còn được thể hiện ở các bậc tầng hang động cũng như­ các mực cửa hang. Đến nay đã phát hiện được ít nhất 4 mực cửa hang (theo độ cao t­ương đối): mực 0m (là mực sông suối hiện nay), mực 20,5m, mực 40,10m và mực 90,10m. Cả 4 mực cửa hang đều được xác nhận ở hang V­ượt thuộc hệ thống hang Vòm (huyện Bố Trạch) với độ cao cụ thể là 0; 24; 43 và 93m.

Trong các hang động phân bố khá nhiều thạch nhũ, tạo nên các măng đá, nhũ đá, cột đá, viền đá, hoa đá với màu sắc và hình thù đẹp. Phần đáy các hang Én, Khe Ry, Đại Cáo,... còn phân bố các trầm tích vụn cơ học như­ cuội, cát gắn kết bởi xi măng vôi.

Qua những điều trình bày trên, có thể chia ra thành hai loại hang động ở khối đá vôi Phong Nha - Kẻ Bàng ra thành hai loại: hang hoạt động và hang hoá thạch.

Các hang hoạt động là hệ thống hang sông đã được đề cập ở trên và nằm ở mực hang thấp nhất liên quan với mực nước ngầm (mực cơ sở xâm thực) khu vực hiện đại.

Các hang hoá thạch lại được chia ra:

- Các hang liên quan đến mực nước ngầm cổ hiện nay đã thoát khỏi sự tác động của mực nước ngầm hiện đại. 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.

- Các hang chân núi Karst cổ là các hang nằm ngang hình thành khi chân các khối đá vôi ngập trong nước. Tại vùng Phong Nha - Kẻ Bàng, 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 (trong chiến tranh có Nhà máy sản xuất xà phòng nên còn gọi là hang Xà Phòng), hang Nhà Máy Rư­ợu (chư­a có tên hang chính thức).