Chúng ta cảm ơn trời đất đã ban tặng cho Việt Nam, cho nhân dân ta một vùng cảnh quan Hạ Long mà không có lời nào để có thể mô tả hết vẻ đẹp thần tiên, huyền bí, lãng mạn của nó, và cũng gần như là kiểu cảnh quan độc nhất vô nhị trên thế giới.

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc (UNESCO) đã trao tặng cho Hạ Long lần thứ hai danh hiệu Di sản thiên nhiên thế giới với những giá trị nổi bật về địa chất lịch sử, địa mạo karst đá vôi theo Công ước Di sản Thế giới tại kỳ họp lần thứ 24 tại thành phố Cairn bang Queensland, Australia, với sự tán thành tuyệt đối của các thành viên tham dự, và đã được ghi vào Di sản thế giới ngày 2/3/2000.

Theo truyền thống cha ông, chúng ta trân trọng tri ân, cảm ơn đội ngũ đông đảo các nhà khoa học trong nước và quốc tế đã lặng lẽ, bền bỉ, không quản ngại gian nan trong nghiên cứu để cho ra những kết quả, những tài liệu làm cơ sở khoa học cho sự công nhận đó. Các nhà khoa học như GS.TS Lê Đức An, TS Trần Đức Thạnh, GS.TS Trần Văn Trị,... rồi các chuyên gia của nhiều tổ chức quốc tế như GS Tony Waltham, TS Han Frisdrich,...  đã hết mình vì địa chất karst Việt Nam. Những nghiên cứu của họ cho chúng ta cái nhìn khá đầy đủ về địa chất – địa mạo karst Hạ Long, nhất là những số liệu về đặc trưng địa chất - kiến tạo, cổ sinh địa tầng, các đặc trưng địa mạo các đảo, bước tiến hóa karst giai đoạn cuối của karst Hạ Long…

Tuy nhiên, từ những tài liệu đã công bố, thấy cần thiết phải có những bổ sung để có thể hiểu được đầy đủ hơn, thấu đáo hơn về bản chất karst Hạ Long cũng như tiến trình phát triển của nó.

(nguồn: web.viu.ca/geoscape/karst.htm)

Trước hết, thuật ngữ mô tả hình thái karst Hạ Long cần phải được chính xác hóa. Nghĩ rằng, việc các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã sử dụng thuật ngữ “Fengcong” và “Fenglin” có nguồn gốc từ Trung Quốc để mô tả các kiểu hình thái karst của Hạ Long là không xác đáng. Thuật ngữ “Fengcong” và “Fenglin” do Yan Daoxin và các nhà nghiên cứu karst Trung Quốc đề xuất để mô tả một loại hình karst đặc biệt xuất hiện ở vùng Quế Lâm miền Nam Trung Quốc. Nó có cảnh quan các khối đá vôi sót dạng tháp, dạng nón, có vách đứng hoặc rất dốc phân bố rời rạc ở vùng Fenglin tạo nên kiểu cảnh quan địa hình karst mà họ gọi là “karst Fenglin”;  khi các khối nổi cao chụm vào nhau thành một số đỉnh, giữa chúng có các trũng, phễu, lũng … ở Fengcong thì họ gọi là “karst Fengcong”. Cả hai dạng karst trên là những dạng sót nổi cao trên đồng bằng của vùng karst đã phát triển đến giai đoạn cuối. Trên đồng bằng bằng phẳng ấy, khắp nơi có phủ thành tạo phong hóa tại chỗ của đá vôi với lớp đất đỏ terrarosa khá dày, nhiều nơi có dòng sông trên mặt để lại các thành tạo tích tụ aluvi. Trên các vách đá vôi có nhiều ngấn nước ăn mòn phản ánh những giai đoạn yên tĩnh tương đối của cơ sở xâm thực địa phương trong tiến trình karst lâu dài. Fengcong và Fenglin xuất hiện trên tầng đá tuổi Paleozoi và trên phông nâng yếu ớt kiến tạo.

Bản chất Fengcong hay Fenglin là vậy. Vậy có nên áp dụng các thuật ngữ trên cho việc mô tả karst Hạ Long? Nghĩ rằng trong khoa học việc sử dụng thuật ngữ có tính quốc tế để mô tả những đối tượng tự nhiên gặp được trong nước là chuyện bình thường, nhưng phải đúng với bản chất của chúng. Nhưng trường hợp này e rằng những người dùng thuật ngữ Fengcong và Fernglin để mô tả hình thái karst Hạ Long là không chính xác. Bởi Fengcong và Fenglin như trên đề cập hoàn toàn là thành tạo karst lục địa với những điều kiện đặc trưng riêng của chúng về phương thức thành tạo và cấu trúc hình thái, còn karst Hạ Long thì hoàn toàn khác hẳn về bản chất. Trước khi bị biển xâm lấn, vùng karst Hạ Long sẽ không phải là đồng bằng bóc mòn karst như vùng Quế Lâm, vì còn đó karst kiểu cụm đỉnh – lũng của Cát Bà ở phía Nam, của vùng núi Bài Thơ, Đèo Bụt ở kề liền Hạ Long về phía tây bắc, hay thực tế đấy vẫn là vẫn là vùng karst núi, nên không thể có dải đồng bằng karst hẹp len vào karst núi trong điều kiện chuyển động kiến tạo mạnh của cùng Quảng Ninh.

Tiếng Việt hiện nay đã rất hoàn thiện. Có lẽ không cần phải vay mượn tiếng Trung Quốc mới có thể mô tả được đặc trưng hình thái các đảo Hạ Long. Người Trung Quốc chắc không có ai dùng thuật ngữ “karst Hạ Long” để mô tả karst vùng Quế Lâm của họ, vậy thì ta không nên dùng tiếng địa phương của họ để mô tả karst Hạ Long mà chúng khác nhau về bản chất. Đảo rời rạc và cụm đảo nổi trên mặt biển Hạ Long, chứ có phải núi sót dạng tháp hoặc cụm tháp nổi trên đồng bằng bóc mòn karst đâu mà dùng các thuật ngữ “Fenglin” và “Fengcong” (?).

Vì sao lại không dùng một cái tên nào đó tiêu biểu trong vùng đảo rời rạc của Hạ Long theo cái cách như người Trung Quốc gọi là Fenglin của họ vậy ?! Chẳng hạn như các đảo đá vôi phân tán rời rạc tiêu biểu như vùng Soi Vân ở phía đông Hạ Long thì có thể gọi là gọi là kiểu karst Soi Vân. Tương tự, nơi các đảo chụm vào nhau tiêu biểu như vùng Cống Đỏ ở trung tâm Vịnh Hạ Long thì nên gọi là kiểu karst Cống Đỏ. Hoặc giả, ta còn thấy thêm kiểu đặc biệt nào khác nữa của Hạ Long thì tiếp tục đặt tên khác để nhận dạng kiểu như “tùng” là thung lũng karst ngập nước biển tạo thành luồng lớn mà tàu lớn có thể ra vào, hoặc “áng” là thung lũng mù karst bị ngập nước biển tạo thành vịnh, lạch biển v.v...

Tiếp đến, cần hiểu thấu đáo hơn điều kiện karst hóa của karst Hạ Long cũng như lịch sử tiến hóa của nó. Chúng ta biết, karst Hạ Long được phát triển trong tầng đá vôi mà các nhà địa chất Việt Nam đã nghiên cứu đặt tên gọi là “hệ tầng Bắc Sơn” có tuổi Cacbon - Pecmi với tuổi 350- 240 triệu năm trước, được thành tạo trong điều kiện cổ địa lý với phần đông của Trái đất khi ấy biển nông mênh mông chế ngự, còn phần tây là hoang mạc, nam cực là vùng băng hà. Điều kiện đó rất thuận lợi cho sự thành tạo loại đá cacbonat hay đá vôi có độ thuần vôi rất cao, có cấu tạo phân phân lớp từ mỏng đến trung bình, một số nơi phân lớp dày, hoặc khối, có kiến trúc hạt nhở đến vừa, có màu xám, xám sáng, có bề dày đến cả 1.000m, phân bố rất rộng rãi ở miến Bắc Biệt Nam trong đó có vùng Hạ Long, Cát Bà, và  nhiều nơi khác trên lãnh thổ nam Trung Quốc. Đá vôi đó sau khi thành tạo đã bị uốn nếp dưới dạng các nếp uốn bậc cao của “đới phức nếp lồi Quảng Ninh”. Bản thân đá vôi là loại đá rất giòn, tự nó bị nứt nẻ trong quá trình hóa đá, đồng thời lại chịu tác tác động dồn nén gây bởi các chuyển động xiết ép trong quá trinh kiến tạo để tạo nên các nếp uốn, nên lần nữa dá vôi lại bị nứt nẻ khiến cho tổng thể đá vôi Hạ Long đã bị nứt vỡ sâu, dày không chỉ ở trên mặt mà hầu như trong toàn bộ địa tầng của nó. Đặc tính đá vôi Hạ Long nêu trên là rất thuận lợi cho tiến trình karst hóa.

Sau khi thành tạo, vì phần lục địa khu vực Hạ Long bị nâng cao liên tục trong suốt Mezozoi – Kainozoi nên đá vôi ở đây đã bị nâng lên khỏi biển để biến thành phần lãnh thổ trên cạn và chịu tác động của các quá trình ngoại sinh gây nên hiện tượng karst hóa. Trong số các nhân tố karst hóa, ngoài đặc tính đá gốc, kiến trúc cấu trúc của nó, đặc tính chuyển động kiến tạo, thì đặc trưng khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa là hết sức quan trọng, đồng thời tính chất môi trường với sự có mặt phong phú của thế giới sinh vật nhất là vi sinh đã sản sinh ra nhiều khí CO₂  đã đẩy nhanh hơn tiến trình karst hóa.

Khó để nói chính xác về hoàn cảnh cổ địa lý của một thời gian rất dài trong suốt Mezozoi – Kainonoi (khoảng 200 triệu năm ) của vùng Hạ Long. Nhưng người ta biết chắc chắn rằng đó là thời kỳ phát triển lục địa của phần lãnh thổ này. Khoảng 200 triệu năm trước khi mà đại lục Gondwana bắt đầu bị nứt tách cũng là lúc phần phía đông của địa cầu khi ấy, biển nông mênh mông thời Cacbon- Pécmi thuận lợi cho sự thành tạo trầm tích đá vôi mà ở ta gọi là “đá vôi Bắc Sơn” trước đó đã bị khép lại. Đá vôi nhô lên khỏi mặt nước. Nước mưa rơi trên mặt các tầng đá vôi. Đá vôi vốn sẵn có vô vàn các khe nứt nên nước mưa theo các khe nứt đó ngấm sâu vào khối đá. Đồng thời, vì đá vôi là loại rất nhạy cảm, dễ dàng chịu tác tác động ăn mòn hòa tan của nước mưa có chứa khí CO₂. Nước mưa theo đó ăn mòn bề mặt các lớp đá vôi cũng như các khe nứt trong đá vôi rồi tạo ra vô số những dạng địa hình nhỏ với những hình thù kỳ dị gồm những hốc, hố, rãnh … giữa chúng là các gờ sắc sảo được gọi cái tên chung là microkarren, karren …và chúng ta cũng có một thuật ngữ khá hình tượng là “đá tai mèo” để chỉ dạng địa hình ấy.

Một phần nước mưa rơi vào bề mặt đá vôi bị bốc hơi quay lại khí quyển, nhưng phần lớn nước mưa đã theo vô số các kheo nứt sẵn có trong đá để đi vào khối đá vôi. Khi ấy nước mở rộng dần các khe nứt. Theo thời gian các khe nứt cứ lớn dần để trở thành các khoảng trống ngầm nữa nước chảy trong đó không theo cơ chế lớp mà là chảy rối kiểu turbin trong đá. Khi mà khoảng trống có kích thước đủ lớn để người ta có thể chui vào thì khoảng trống ấy được gọi cái tên chung là “cave” hay “hang động”. Các khe nứt, các khoảng trống nhỏ (còn gọi là protcave), các hang động liên thông với nhau tạo nên một hệ thống không gian ngầm trong đá vôi. 

Các dạng vi địa hình trên mặt tức các karren của đá vôi do bị hòa tan ăn mòn liên tục nên cứ lớn dần theo thời gian, chúng phát triển theo ba chiều để từ karren dạng hốc nhỏ bé ban đầu, thành dạng lũng, phễu có đường kính đến cả vài trăm mét, chiều sâu hàng chục mét; từ karren khe nứt nhỏ bé phân bố dạng đới ban đầu có thể phát triển thành thung lũng karst có chiều dài hàng cây số hoặc hơn, sâu hàng trăm mét… Đồng thời, quá trình ăn mòn của nước mưa bề mặt đã lại luôn luôn sản sinh các karren mới.

Kết quả tổng thể của ăn mòn đá vôi hay gọi cái tên chung là “karst hóa” hoặc “bóc mòn karst” lâu dài của nước gồm cả nước mưa, nước ngầm, nước mặt đã làm cho tầng đá vôi ban đầu bị hủy hoại không đều để tạo thành những dạng địa hình nổi cao hay địa hình dương như các đỉnh, dãy…có hình thù kỳ dị, giữa chúng là những những dạng địa hình trũng hay địa hình âm rất đa dạng như phễu, lũng, giếng sâu, vực thẳm, thung lũng mù, cánh đồng, đồng bằng ăn mòn… Còn trong khối đá vôi thì có những khe nứt, những khoảng trống nhỏ, những hang động liên thông với nhau để tạo nên một không gian ngầm. Ở những vùng đá vôi như thế địa hình rất đặc biệt, với các dạng hình thái muôn hình vạn trạng, sườn rất dốc, có khi là vách đứng hoặc treo leo, khó khăn đi lại, vắng bóng hệ thống dòng chảy mặt và nước mưa mau chóng đi xuống sâu để rồi được tích lũy tại các khoảng trống ngầm, các khe nứt tạo nên tầng thủy văn karst có những nét riêng.

Trên vùng karst vĩ độ thấp, nhất là karst nhiệt đới ẩm thường có lớp phủ thực vật rừng rất dày, sinh khối rất lớn, có tính da dạng sinh học cao đã tồn tại loại cảnh quan đặc biệt. Người ta gọi cảnh quan địa hình trên đá vôi như thế bằng một cái tên hay thuật ngữ đã được quốc tế hóa là “karst nhiệt đới ẩm” và tạo nên nên một hệ thống môi trường hết sức đặc biệt, rất riêng, đấy là hệ thống môi trường không gian kép tức có môi trường không gian trên mặt ta có thể quan sát, tiếp cận và môi trường không gian ngầm khó tiếp cận.

Vùng Hạ Long đã trải qua giai đoạn karst hóa lục địa liên tục và lâu dài trong khoảng thời gian gần 200 triệu năm xuyên qua các đại Mezozoi – Kainozoi đã tạo nên cảnh quan karst kiểu cụm lũng - đỉnh với những thung lũng déo dài theo hướng tây bắc - đông nam, đồng thời cũng tồn tại một số không nhiều cánh đồng karst (polje) kích thước không lớn trên đó. Trong các khối đá vôi có rất nhiều hang động có kích thước, cấu tạo, độ cao khác nhau, phản ánh chúng được thành tạo trong nhiều pha yên tĩnh kiến tạo khác nhau.

Khi nói về lịch sử tiến hóa của karst Hạ Long, một số người cho rằng lịch sử tiến hóa của nó chỉ được bắt đầu từ 20 triệu năm trước tức từ kỳ Miocen. Như thế, họ đã bỏ quên một giai đoạn hết sức quan trọng trong tiến trình phát triển lục địa của karst Hạ Long kéo dài từ sau Pecmi qua Mzozoi đến đầu Kainozoi như đã nói trên đây. Đó chính là giai đoạn phát triển karst lục địa. Có giai đoạn này mới có được karst trước khi bị nước biển xâm nhập để tạo nên cảnh quan karst hiện đại của Hạ Long.

Trên phạm vi khu vực, vào thời kỳ Miocen – Đề tứ, mảng lục địa Tây Thái Bình Dương va chạm hút chìm khi gặp mảng lục địa Châu Á thể hiện rõ rệt hơn lúc nào hết, cũng như mảng Tiểu lục địa Ấn Độ va chạm cứng chờm lên mảng Châu Á cũng thể hiện thật rõ rệt. Các va chạm ấy tạo nên các lực hành tinh làm biến dạng bình đồ cấu trúc cổ và xác lập bình đồ cấu trúc mới của Đông Dương và Đông Nam Á trong giai đoạn Tân kiến tạo. Trong đó, sụt trũng tạo rift Đồng bằng Sông Hồng và rift Vịnh Bắc Bộ cũng như đới sụt rift Bắc vịnh Bắc Bộ mà người Trung Quốc gọi là trũng “Tây Bán đảo Lôi Châu” được hình thành do các sự kiện nêu trên. Các chuyển động kiến tạo sụt ấy đã làm cho những phần khác nhau của móng cứng trước Đệ tam của các vùng trũng dạng rift nêu trên bị sụt chìm đến những độ sâu khác nhau và trên đó có phủ trầm tích trẻ Kainozoi. Trong đó, đồng bằng Sông Hồng bị sụt sâu trên 5.000m, phần bắc vịnh Bắc Bộ sâu hơn 6.000m, còn phần sâu nhất vịnh Bắc Bộ sụt hơn 15.000m. Theo đó, vùng vịnh Hạ Long – thuộc phần rìa tây vịnh Bắc Bộ đã bị lôi kéo vào sụt lún với biên độ sụt tổng hợp tăng dần về phía nam - đông nam. Tất nhiên, sụt lún đó diễn ra mang tính nhịp, nghiã là có sự ngừng nghỉ tương đối trong tiến trình sụt lún chung. Khi bị sụt lún chạm đến mực biển thì nước biển xâm nhập vào vùng karst Hạ Long vốn có nguồn gốc lục địa trước đó. Khi ấy, đá vôi Hạ Long chịu tác động đồng thời của hoạt động hòa tan rửa lũa do nước mưa trên mặt và ăn mòn cơ học - hóa học của nước biển. Năng lực ăn mòn đá vôi của nước biển khá mạnh khiến cho trên hầu hầu hết các vách đá vôi tiếp xúc với nước biển đều có các ngấn ăn mòn, các “hàm ếch”, các ngàm… mà ai có dịp tham quan Hạ Long đều thấy rõ, hoặc khi nhìn ảnh hòn Gà Chọi bị nước biển ăn mòn gần hết chân, hẳn không khỏi không có câu hỏi vì sao vậy? Nước biển còn hủy hoại các hang động cổ nếu như một khi chúng bị nước biển tràn vào. Mực nước biển lại cũng là yếu tố biến động nghĩa là có sự dao động không ngừng do nhiều nguyên nhân khác nhau nên dễ nhận dạng được bởi có nhiều mức ngấn nước biển cổ ở những độ cao khác nhau.

Biển xâm nhập vào vùng karst lục địa Hạ Long từ khi nào? Một số người cho rằng từ gần 10.000 năm trước, tức từ Holoxen và mở rộng cực đại vào 5000 năm trước. Sau đó biển rút, phạm vi vịnh Hạ Long bị thu hẹp. 2000 năm trước biển lần nữa lại dâng cao, vịnh lại dược mở rộng, sau đó biển lại rút dần và  hiện nay biển có xu thế nâng cao để tiến đến phạm vi phân bố như hiện tại của vịnh.

Gần như mọi người đều có ý kiến đồng thuận về giai đọan cuối cùng này trong lịch sử tiến hóa của vịnh Hạ Long. Nhưng đa phần các nhà nghiên cứu căn cứ vào tài liệu địa chất, địa mạo, cô sinh địa tầng, cổ địa lý… lại cho rằng biển xâm nhập vào vào vùng karst Hạ Long phải sớm hơn thế, ít ra cũng phải gần 40.000 năm trước tức cuối Pleistoxen muộn.

Chúng tôi muốn đóng góp thêm những hiểu biết của mình, những nhận thức, những tài liệu mong góp phần hiểu biết đầy đủ hơn bản chất của karst Hạ Long cùng lịch sử tiến hóa lâu dài và liên tục hay không có sự gián đoạn trong tiến trình phát triển của nó.

TS Đỗ Tuyết - Trung tâm karst và Di sản Địa chất