2.3.1.1 Lịch sử phỏt triển ủịa chất ủệ tứ
Theo tài liệu chuyờn khảo của Viện địa lý [39], lịch sử phỏt triển ủịa chất khu vực bói bồi Kim Sơn qua cỏc thời kỳ như sau:
Bói bồi Kim Sơn nằm trong ủới nõng tõn kiến tạo của cỏnh tõy nam
ủồng bằng Bắc bộ. Trong cả thời kỳ Pleistocen sớm, cỏnh tõy nam ủồng bằng Bắc bộ cũng như vựng bói bồi Kim Sơn chịu sự vận ủộng nõng tõn kiến tạo nờn trong vựng vắng mặt cỏc thành tạo Pleistocen dưới. địa hỡnh ủược nõng lờn và trải qua quỏ trỡnh xõm thực búc mũn mạnh mẽ.
* Thời kỳ Pleistocen giữa - muộn phần sớm (Q12-3.1):
Trong giai ủoạn ủầu Pleistocen giữa, hoạt ủộng nõng tõn kiến tạo trong vựng ủó giảm ủỏng kể. Giai ủoạn này ủược ủỏnh dấu bởi tập trầm tớch nguồn gốc sụng gồm sạn cỏt hạt thụ, chuyển lờn cỏt bột, bột sột của hệ tầng Hà Nội. Cỏc thành tạo aluvi ủó lấp ủầy cỏc hố trũng và cú tớnh phõn nhịp mịn dần từ
dưới lờn. đõy là thời kỳ biển thoỏi, ủường bờ nằm ở ngoài thềm lục ủịa. Vào cuối Pleistocen giữa, ủầu Pleistocen muộn (Q13) biển tiến vào
ủồng bằng Bắc bộ. Khu vực bói bồi Kim Sơn trở thành nơi tranh chấp giữa sụng và biển. Kết quả là một tập trầm tớch sụng- biển với thành phần chủ yếu là bột cỏt, bột sột ủược tớch tụ. Tập hợp bào tử phấn và vi cổ sinh chứng tỏ khớ hậu trong thời kỳ này cú ủặc ủiểm xen kẽ của khớ hậu nhiệt ủới khụ núng và nhiệt ủới ẩm. Vào cuối thời kỳ này, biển lựi ra xa, bề mặt ủồng bằng bị búc mũn, phong hoỏ.
* Thời kỳ Pleistocen muộn- phần muộn (Q13.2):
Vào ủầu thời kỳ cuối Pleistocen muộn do hậu quả băng tan toàn cầu, nước biển lại dõng lờn. Cỏc thành tạo hỗn hợp sụng- biển ủược tớch tụ phủ
trờn bề mặt búc mũn của cỏc thành tạo hệ tầng Hà Nội (Q12-3ahn). Trong thời gian Pleistocen muộn, khi biển tiến Vĩnh Phỳc ủạt cực ủại thỡ vựng bói bồi Kim Sơn tồn tại chế ủộ vũng vịnh, dấu ấn ủể lại là tập trầm tớch biển chứa phong phỳ hoỏ ủỏ Foraminifera. Tập trầm tớch biển này cú ủộ hạt khỏ mịn gồm bột sột, bột pha cỏt mịn.
Vào khoảng 30.000 ữ 20.000 năm cỏch ngày nay, biển lại rỳt khỏi vựng
ủồng bằng Bắc bộ. Mực biển hạ thấp xuống -100; -120m so với mực biển hiện tại. Bề mặt ủồng bằng Pleistocen muộn bị phơi ra trờn lục ủịa. Quỏ trỡnh búc mũn và phong hoỏ xảy ra làm cho phần trờn cựng của tầng sột bột hệ tầng Vĩnh Phỳc cú màu sắc loang lổ - minh chứng cho thời gian trầm tớch nổi lờn trờn mặt nước, bị phong hoỏ hoỏ học mạnh mẽ.
* Thời kỳ Holocen sớm - giữa (Q21-2):
Vào cuối Pleistocen muộn (cỏch ngày nay 13.000 năm), ủợt biển tiến Flandrian bắt ủầu tiến vào ủồng bằng Bắc Bộ. Vào khoảng 8.000 ữ 7.000 năm cỏch ngày nay, ủường bờ biển ủó tiến ủến vị trớ ủường bờ hiện tại. Vựng ven biển hỡnh thành lớp bựn sột chứa than bựn cơ sở (basal peat). Biển tiếp tục tiến vào ủồng bằng làm ngập chỡm toàn bộ ủồng bằng Bắc Bộ. Vào khoảng 7.000 ữ 6.000 năm cỏch ngày nay ủường bờ biển tiến về phớa Hà Nội tới vựng
đan Phượng- Hà Tõy, Phả Lại...
Trong giai ủoạn này, tốc ủộ lỳn chỡm của ủồng bằng Bắc Bộ và tốc ủộ
dõng của mực nước biển vượt xa tốc ủộ lắng ủọng trầm tớch, hỡnh thành nờn lớp trầm tớch vũng vịnh- estuary với sự cú mặt của sột bột, bột sột màu xỏm xanh thuộc hệ tầng Hải Hưng phổ biến khỏ rộng rói.
Vào cuối Holocen sớm- ủầu Holocen giữa (từ 6.000 năm cỏch ngày nay), tốc ủộ lắng ủọng trầm tớch bắt ủầu cõn bằng và vượt tốc ủộ lỳn chỡm và tốc ủộ dõng mực nước biển. Vào thời ủiểm này, mực biển ủạt mức cao nhất +5 ữ +6m trờn 0 hải ủồ (0 Hđ). Sau ủú nước biển bắt ủầu rỳt xuống theo hỡnh sin với nguyờn lý con lắc ủơn tắt dần. Cỏc vật liệu ủược tớch tụở cỏc vựng cửa sụng hỡnh thành nờn tập trầm tớch chõu thổ cú xu hướng vươn dài ra phớa biển.
đường bờ biển lựi dần ra phớa biển đụng. Bề mặt ủồng bằng Bắc bộ dần dần nổi cao lờn mặt nước biển. đương nhiờn vựng bói bồi Kim Sơn trong cuối giai
* Thời kỳ Holocen muộn (Q23):
Vào ủầu Holocen muộn khoảng 3.000 năm cỏch ngày nay (Bp) ủường bờ biển ủó lựi dần ủến quỏ Thành phố Ninh Bỡnh ngày nay và ngày càng tiến ra phớa biển. Trong thời gian từ 3.000 năm Bp ủến khoảng 1.500 năm Bp ở bói bồi Kim Sơn vẫn tồn tại chế ủộ vũng vịnh. Cỏch ủõy vào khoảng 1.000 năm (thế kỷ IX- thế kỷ X) ủường bờ ủó bị ủẩy lựi ra ủến vựng Phỏt Diệm, Kim Sơn. Với tốc ủộ tiến ra biển gần 100m/năm, vựng bói bồi Kim Sơn ủược hỡnh thành khỏ nhanh chúng.
Nguồn vật liệu ủược sụng đỏy ủưa ra và từ cửa Ba Lạt ủưa xuống ủó làm cho tốc ủộ tiến ra phớa biển của vựng bói bồi Kim Sơn ngày càng nhanh. Quỏ trỡnh tương tỏc sụng biển bị thay ủổi ủỏng kể khi cỏc cụng trỡnh xõy dựng lớn (hồ chứa nước, ủập thuỷủiện...) ủược xõy dựng trờn vựng thượng lưu cỏc con sụng làm thay ủổi chế ủộ thuỷ văn và dũng bựn cỏt ở phớa hạ lưu. Cỏc hoạt ủộng chuyển ủộng tõn kiến tạo và chuyển ủộng hiện ủại cựng với dao
ủộng mực nước biển cũng gúp phần làm thay ủổi bức tranh bồi tụ, xúi lở
trờn toàn dải ủường bờ chõu thổ Sụng Hồng.
2.3.1.2 Sự hỡnh thành và phỏt triển cồn cỏt cửa sụng ven biển vựng cửa sụng
đỏy, sụng Càn
Quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển bói bồi Kim Sơn gắn liền với quỏ trỡnh thành tạo và phỏt triển cỏc cồn cỏt, bar (cồn cỏt ngầm) chắn cửa sụng
đỏy tương tự quy luật thành tạo và phỏt triển cỏc bar cỏt cửa sụng của một số
cửa sụng lớn cú bói triều rộng trờn thế giới. Quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển bói bồi Kim Sơn gắn liền với quỏ trỡnh dịch chuyển chung của chõu thổ sụng Hồng. Trong quỏ trỡnh dịch chuyển của cỏc thuỳ chõu thổ sụng Hồng thỡ thuỳ
Kim Sơn cú tốc ủộ dịch chuyển tương ủối lớn, với tốc ủộ lấn ra biển trung bỡnh xấp xỉ 100m/năm.
lực ma sỏt ủỏy lớn, xếp vào loại cửa sụng cú lực cản mạnh (inertia river mouth). Chớnh do sức cản mạnh (ủỏy nụng) mà hỡnh thành cỏc bar cỏt chắn cửa hỡnh tam giỏc. Cỏc bar chắn cửa này ủó tạo ủiều kiện cho quỏ trỡnh lắng ủọng cỏc vật liệu mịn sau bar. Dần dần, vựng sau bar ủược lấp ủầy bởi vật liệu tương
ủối mịn (sột bột, bột sột pha cỏt mịn). Một khi ủỏy cửa sụng bị lấp ủầy thỡ dũng sụng sẽ chuyển hướng tỡm cửa mới bằng cỏch xẻ thẳng bar cỏt cửa sụng trong mựa lũ lớn hay phõn nhỏnh chảy theo hai hướng khỏc nhau tạo cửa sụng mới. Tại mỗi vựng cửa sụng mới lại hỡnh thành cỏc bar cỏt chắn mới và lịch sử lại tiếp diễn. Cứ như vậy, vựng bói bồi cứ liờn tục tiến ra phớa biển với cơ chế dịch chuyển từng bước một.
Trong vựng nghiờn cứu, lượng bựn cỏt vận chuyển theo con triều cú kớch thước hạt lớn hơn so với bựn cỏt mà chớnh dũng sụng ủưa ra. Chuyển
ủộng hai hướng tại vựng cửa sụng cú triều cú tốc ủộ dũng lớn cảở trờn mặt và cả ở dưới ủỏy. Theo số liệu tớnh toỏn của một số cỏc nhà nghiờn cứu, hàng năm sụng Hồng vận chuyển ra phớa biển khoảng 114,363 triệu tấn bựn cỏt [13]. Số bựn cỏt này ủược phõn bố như sau:
+ 9,657 triệu tấn ủược vận chuyển ra khỏi vựng cửa sụng ven biển. + 71,736 triệu tấn/năm lắng ủọng trong quỏ trỡnh thành tạo và phỏt triển bói cửa sụng.
+ 40,633 triệu tấn/năm lắng ủọng ở cỏc nhỏnh cửa sụng.
Từ cỏc số liệu trờn cho thấy, lượng bựn cỏt tham gia vào quỏ trỡnh thành tạo và phỏt triển cồn, bói ở vựng cửa sụng ven biển chỉ chiếm khoảng 63% tổng lượng bựn cỏt vận chuyển bởi nước sụng. đồng thời cỏc tài liệu nghiờn cứu ven biển cũng chỉ ra rằng, khụng phải tất cả lượng bựn cỏt sụng
ủều ủược ủưa ra lắng ủọng lại ở vựng ven biển mà cú ủến 9% lượng bựn cỏt này ủược ủưa ủi rất xa ủến tận vựng miền Trung cỏch xa cửa sụng Hồng chừng 300km. Qua số liệu nghiờn cứu của Nguyễn Văn Cư và cộng sự [13]
thấy rằng, hàng năm cú ớt nhất 25 ữ 30 triệu tấn phự sa ủược mang ủến vựng cửa đỏy qua sụng Ninh Cơ và sụng đỏy, chưa kể vật liệu ủược cỏc dũng hải lưu, dũng triều mang ủến từ vựng Hải Hậu, Giao Thuỷ (Nam định).
Theo cỏc số liệu quan trắc, tốc ủộ dũng chảy ở những cửa sụng này cú khi ủạt ủến 1,8m/s. Với tốc ủộ như vậy, dũng chảy làm cho vựng ngưỡng dưới của cửa sụng cú lũng sụng ủược mở rộng và ủộ sõu ủỏy luụn giữ ở thế ổn
ủịnh, mặc dự lượng phự sa bồi trong mựa mưa khỏ lớn. Mựa khụ, ngoài dũng chảy sụng, dũng do giú mựa đụng Bắc kết hợp với dũng triều ủó tạo nờn dũng tổng hợp cú tốc ủộ khoảng 1,2 ữ 1,5m/s. Dũng chảy với tốc ủộ lớn như vậy ủó làm cho lũng sụng bị xúi sõu, thành dốc trơ lớp sột dưới ủỏy.
Nhỡn chung, tốc ủộ dũng sụng bị giảm dần từ ngưỡng dưới cửa sụng ra biển. Vào khoảng 5 ữ 8km tớnh từ cửa sụng ra phớa biển, tốc ủộ dũng sụng rất nhỏ, cú thể xem như hoàn toàn bị triệt tiờu. Trong ủiều kiện như vậy, do tốc
ủộ bị giảm nhanh, trầm tớch lắng ủọng dần bựn cỏt và tạo nờn cỏc cồn cỏt ngầm chắn trước cưả sụng và cỏc bói bồi hai bờn cửa sụng.
Bói bồi Kim Sơn cú ủặc ủiểm là ở phớa tõy nam cú sụng Càn ủổ ra biển cũng mang theo một lượng trầm tớch và bồi tụ ở cửa sụng, cho nờn bói bồi Kim Sơn cú tốc ủộ nõng cao trỡnh và lấn ra biển nhanh, do vậy bói bồi Kim Sơn thường khụng bị chia cắt. Ở cửa đỏy bar chắn cửa sụng cú dạng hỡnh tam giỏc, phõn bốở cỏch bờ khoảng 5 ữ 8km. Cựng với sự hỡnh thành bar chắn và bói bồi hai bờn cửa sụng là sự hỡnh thành cỏc lạch triều cú hướng song song hoặc hơi xiờn gúc so với ủường bờ biển. đõy là giai ủoạn ủầu tiờn của chu trỡnh phỏt triển kộo dài cửa sụng.
Giai ủoạn tiếp theo là bar chắn cửa sụng ủược phỏt triển mở rộng và nhụ cao dần lờn khỏi mặt nước. Dũng chảy sụng bị chặn, cho nờn buộc phải phõn nhỏnh về 2 phớa cửa sụng. Tuỳ theo thời gian và ủiều kiện ngoại sinh mà một trong cỏc nhỏnh trở thành nhỏnh chớnh. đõy là giai ủoạn cửa sụng phõn
nhỏnh. Cỏc nhỏnh này phỏt triển kộo dài ra cựng với sự lớn dần của cỏc bói bờn và bói chắn. đồng thời sức cản ủộng năng của cỏc lạch cũng ngày một tăng dần lờn làm giảm khả năng thoỏt lũ (trong mựa mưa) và xõm nhập mặn (trong mựa kiệt) ở vựng cửa sụng.
Bóo là hiện tượng cực ủoan của khớ hậu ở vựng ven biển cú cửa sụng ở
vựng Bắc Bộ Việt Nam. Những trận lũ kết hợp với bóo và triều cường cú sức cụng phỏ lớn ủó chọc thủng bói chắn phớa trước cửa sụng và dũng chảy sụng băng thẳng ra biển. Bar chắn ủược bồi cao thờm ở phớa ủuụi bói. Cơ chế ủú làm cho cỏc bói bồi hai bờn cửa sụng ủược bồi cao và mở rộng thờm, cỏc lạch ngang thu hẹp và nụng dần, tạo thành một vựng ủất và ủường bờ biển mới.
Kết quả ủo ủạc nhiều năm, từ 1939 cho ủến nay cho thấy, chu kỳ phỏt triển bar và kộo dài cửa sụng vựng sụng Hồng và sụng đỏy là khoảng 35 ữ 40 năm. Cỏc thời kỳ thành tạo và phỏt triển bói chắn cửa sụng trựng với thời kỳ
nhiều nước và ớt nước của sụng Hồng.
Bản chất của quỏ trỡnh thành tạo và phỏt triển bói bồi Kim Sơn cũng phản ỏnh những nột ủặc trưng nhất của cỏc bói bồi của ủồng bằng chõu thổ Sụng Hồng. Trước hết ủú là sự phỏt triển của ủất liền ra phớa biển dưới sự tương tỏc
ủan xen của ủộng lực dũng chảy sụng và ủộng lực biển ven bờ. Do bói bồi ủược bồi ủắp cựng một lỳc bởi lượng phự sa lớn do hai sụng: sụng đỏy và sụng Càn nằm khụng cỏch xa nhau (trờn 10km) ủều cú hướng ỏ kinh tuyến. Mặt khỏc, quỏ trỡnh hỡnh thành bói bồi xảy ra trờn bỡnh ủồ kiến trỳc hạ lỳn (0,05 ữ 0,06mm/năm) với tốc ủộ bồi tụ thẳng ủứng từ 1 ữ 7cm/năm (thậm chớ ủến 12cm/năm) [29]. Những ủặc ủiểm nờu trờn là ủiều kiện thuận lợi cho bói bồi Kim Sơn cú tốc ủộ lấn biển thuộc loại lớn nhất ở ven biển chõu thổ sụng Hồng.
Một số nhà nghiờn cứu cho rằng tốc ủộ lấn ra biển của cỏc ủường bờ là tốc ủộủặc trưng mà khụng phải là giỏ trị trung bỡnh cộng của tốc ủộ lớn nhất và nhỏ nhất. Giỏ trị ủặc trưng của cỏc bói bồi cửa sụng thuộc chõu thổ sụng
Hồng trong ủú cú sụng đỏy là khoảng 25m/năm. Tuy nhiờn, một số tài liệu khỏc lại cho rằng tốc ủộ lấn biển trung bỡnh mỗi năm của sụng Hồng và sụng
đỏy lấn ra biển là 50 ữ 100m, thậm chớ 80 ữ 120m [13].
2.3.1.3 Tỏc ủộng của con người ủến xu hướng phỏt triển bói bồi
Một tỏc nhõn khỏc giữ vai trũ quan trọng trong quỏ trỡnh phỏt triển bói bồi Kim Sơn là hoạt ủộng ủắp ủờ lấn biển của con người. Quỏ trỡnh quai ủờ lấn biển bói bồi và vựng phụ cận Kim Sơn bắt ủầu từ thế kỷ XV, khi ủờ Hồng
đức bắt ủầu ủược tiến hành xõy dựng (1471). Cụng việc chinh phục bói bồi mở mang bờ cừi của nhõn dõn huyện Kim Sơn và vựng phụ cận thể hiện qua 9 lần quai ủờ lấn biển, từủờ Hồng đức (1471) ủến ủờ BM3 (2001).
1- đờ Hồng đức là lần quai ủờ ủầu tiờn vào năm 1471, chạy từ bắc Yờn Mụ ủến Phụng Cụng. Vào thời kỳ này, trục ủờ gần như là ủường thẳng chạy theo hướng ủụng bắc - tõy nam. Sau hơn 500 năm con ủờ này ủó nằm sõu trong ủất liền khoảng 25km.
2- đờ đường Quan ủược xõy dựng vào năm 1828, hướng trục ủờ ngả
hơn vềủụng song vẫn theo hướng chủủạo ủụng bắc - tõy nam. Hệ thống ủờ bắt ủầu từ Thần Phự - điền Hộ. Khoảng cỏch giữa ủờ Hồng đức và
đường Quan là 8km, ủỏnh dấu thời gian 357 năm tiến ra biển của ủường bờ. 3- đờ đường 10 xõy dựng vào năm 1899, gần như song song với hệ
thống ủờ đường Quan.
4- đờ Hoành Trực ủược xõy dựng năm 1927. Do hoạt ủộng uốn khỳc