Hệ tầng Bản Páp (D2 bp)
Tuổi Devon sớm – giữa, trong phạm vi Đông Bắc Bộ; hệ tầng Bản Páp phân bố rộng rãi ở Hà Giang, Tuyên Quyên, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Cạn, Thái Nguyên và vùng duyên hải Bắc Bộ. Đá vôi tái kết tinh hạt nhỏ, màu xám xẫm, phân lớp trung bình đến dày, đơi khi xen những lớp mỏng sét vôi chứa: Coenites cf. vermicularis, Parastriatopora champugensis,…, dày 230m. Đá xám, phân lớp không đều, đôi khi xen những lớp mỏng sét vôi, phần trên cùng là đá vôi silic hạt mịn, trong đá chứa Favosites stellaris, dày 75m. Đá vôi hạt nhỏ đến xám sáng, phân lớp không đều đôi khi xen những lớp mỏng sét vơi phong hóa có màu nâu đỏ, những lớp trên cùng của tập chứa Lỗ tầng và Tay cuộn kích thước nhỏ, …, dày khoảng 150m. Đá vôi mịn hạt, màu xám sẫm, phân lớp mỏng đến trung bình, xen những lớp mỏng hoặc thấu kinh đá phiến silic, vôi silic màu xám sẫm tới đen, dày 250 – 280m. Tổng bề dày của hệ tầng ở mặt cắt này hơn 700m.
Loạt Sơng Cầu
Tuổi Devon sớm, phân bố ở phía Đơng Bắc Bộ; tỉnh Thái Ngun; bản Chanh – Bản Tắc, theo suối Bản Rõm đổ ra sông Cầu, Thái Nguyên. Cát kết thạch anh dạng quarzit màu xám vàng hoặc tím gụ, dày 500m; đá vơi, cát kết vơi xám đen, xen đá phiến vôi, cát kết dạng quarzit, dày 400 – 450m. Tổng chiều dày của loạt này từ 900 – 1000m.
Hệ tầng Cát Bà (C1 cb)
Trầm tích cacbonat nguồn gốc hóa học và sinh vật của hệ tầng dày 400 – 450m, phân bố trên đảo Cát Bà, phổ biến rộng rãi ở vịnh Hạ Long, kể cả trong khu di sản vịnh Bái Tử Long và một số nơi phía Bắc Thủy Nguyên. Thành phần trầm tích khá đồng nhất gồm đá vôi phân lớp mỏng đến dày, màu đen, xám đen, xám sáng xen kẹp ít lớp mỏng và mẩu ổ silic.
Phụ hệ tầng dưới dày 200m gồm đá vôi màu đen, xám đen, phân lớp mỏng đến dày, xen kẹp những lớp mỏng và mẩu ổ silic, có xen ít lớp mỏng sét vôi. Đá vôi thường vi hạt, ẩn tinh, đôi nơi kết tinh thành hạt nhỏ, phân lớp dày 20 – 40cm đến 1m, khống vật can xít chiếm 96 – 100%, thạch anh và plagiocla khoảng 1 – 2%, sét 2 – 3%. Các lớp đá silic cứng và giòn, dày dưới 5cm, màu đen nhạt.
Phụ hệ tầng trên dày 250m, thành phần trầm tích khá đồng nhất bao gồm đá vôi xen kẹp đá vôi giả trứng cá, màu đen, xám sẫm, xám sáng, phân lớp vừa đến dầy. Đá vơi có cấu tạo vị hạt, ẩn tinh, thành phần khoáng vật canxit 98 – 100%, thạch anh 1 – 2%, có nơi do bị dolomit hóa, lượng khống vật dolomit đạt trên 50%.
Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs)
Tuổi Carbon hạ - Permi, phân bố rộng rãi ở Đơng Bắc Bộ: Hải Phịng, Quảng Ninh, Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Cạn, Thái Nguyên; Tây Bắc Bộ: các tỉnh Sơn La, Lai Châu, Hịa Bình, Thanh Hóa; Bắc Trung Bộ:các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình. Gồm đá vơi màu xám, xám sáng, phân lớp vừa, dày và dạng khối. Đá vôi silics, đá vôi sét dày 20 – 25m; đá vôi tái kết tinh, dày 50 – 100m; đá vôi trứng cá, dày 40 – 70m; đá vôi hạt hơi thô, dày 200m; đá vôi trứng cá, dày 250 – 400m; đá vôi dạng khối, dày 100m; đá vôi hữu cơ, dày 70 – 90m; đá vôi dạng khối, dày 150 – 200m; đá vơi dạng khối nhiều di tích hữu cơ, dày 50m. Bề dày chung của hệ tầng đá vôi này khoảng 1000 – 1500m. Hệ tầng Bắc Sơn được chia thành 13 sinh đới Trùng Lỗ: Uralodiscus, Glomodiscus, Endothyranopsis – Pseudoendothyra,…
Hệ tầng Hịn Gai (T3n-r hg)
Trầm tích chứa than hệ tầng Hòn Gai tuổi Trias muộn, phân bố ở thành phố Hạ Long, đảo Cái Bầu, Vàng Danh, Mạo Khê. Ngồi ra cịn phân bố trên các đảo Tuần Châu, Hoàng Tân, bề dày 2000 – 2500m. Phụ hệ tầng dưới là cuội kết, sạn kết, cát kết và những thấu kinh than mỏng nằm bất chỉnh hợp góc trên đá Pecmi, bề dày thay đổi từ 200 – 500m. Phụ hệ tầng trên gồm cát kết, cuội kết, bột kết, acgilit và những vỉa than dày. Bề dày phụ hệ tầng trên là 600 – 800m và chứa từ một vài đến 60 vỉa than có chất lượng tốt, trữ lượng lớn trên 3 tỷ tấn. Phức hệ hóa thạch thực vật Tuế và Dương xỉ rất phong phú, hơn 150 loại.
Hệ tầng Hà Cối (J1-2 hc)
Có tuổi Jura hạ - trung, phân bố trên những diện tích rộng lớn ở Quảng Ninh, ven vịnh Hà Cối từ Móng Cái đến Mông Dương, qua Đông Triều và trên các đảo Cái Bầu, Vĩnh Thực, Cái Chiên; ngồi ra cịn lộ ở Đình Lập, An Châu, Thái Nguyên và rải rác ở một số nơi khác. Phân hệ tầng dưới chủ yếu là trầm tích hạt thơ: 1. Cuội kết thạch anh phân lớp dày đến dạng khối xen ít lớp kẹp bột kết; 2. Cát kết thạch anh hạt thơ màu trắng xen ít lớp kẹp cát kết dạng quarzit xám trắng; 3. Bột kết nâu đỏ xen ít cát kết màu xám chứa vật chất than đen; 4. Cát kết thạch anh, cát kết dạng quarzit
xám trắng, hồng nhạt chứa hóa thạch Chân bụng bảo tồn xấu xem ít lớp kẹp bột kết nâu đỏ. Bề dày chung của phân lớp đạt khoảng 390m. Trong những lớp sét than, bột kết than ở vùng Thác Than, Bắc Tiên Yên.
Trầm tích mặt đáy vịnh Hạ Long
Trầm tích mặt đáy vịnh Hạ Long có tuổi Holoxen khơng phân chia. Trầm tích mặt vịnh gồm các loại bột lớn, bùn bột nhỏ và bùn sét bột. Bùn bột nhỏ là trầm tích phủ hầu hết diện tích đáy vịnh có đường kính cấp hạt trung bình Md = 0,021 – 0,049mm. Bùn sét bộ Md = 0,007 – 0,008mm phân bố hạn chế ở vài nơi có đáy khá bằng phẳng. Bột lớn Md = 0,053 – 0,083mm phân bố ở phía Nam Vịnh và dọc theo các trục luồng sâu. Màu sắc đặc trưng là màu xám xanh. Quy luật phân bố trầm tích của một bồn đang tích tụ là trầm tích mịn dần theo độ sâu tăng. Bức tranh phân bố trầm tích ở vịnh Hạ Long ngược lại, cho thấy trầm tích mặt đáy chủ yếu “đã tích tụ” trong q khứ, chứ khơng phải “đang tích tụ” hiện nay trong mơi trường nước trong. Nguồn gốc trầm tích bề mặt đáy vịnh Hạ Long vẫn đang là vấn đề cần nghiên cứu sâu hơn.
b) Đặc điểm kiến tạo
Lịch sử địa chất vịnh Hạ Long – vịnh Bái Tử Long được biết đến cách ngày nay khoảng gần 500 triệu năm với những hoàn cảnh cổ địa lý hết sức khác nhau. Trong thời gian các kỷ Ocdovic – Silua (500 – 410 triệu năm trước), khu vực cơ bản là vùng biển sâu, rộng nằm trong chế độ hoạt động địa máng hoạt động tích cực. Đáy biển liên tục hạ lún và được bồi tụ bằng tầng trầm tích chứa nhiều hóa thạch bút đá. Ban đầu, biển rất sâu, sau đó do lắng đọng các trầm tích sét, bột, cát, sạn và các sản phẩm bùn núi lửa khiến cho đáy biển ở đây nông dần.
Vào cuối kỷ Silua vịnh Hạ Long – vịnh Bái Tử Long trải qua một pha chuyển động nghịch đảo tạo sơn, biến vùng biển sâu trở thành một vùng núi uốn nếp. Đến kỷ Devon (410 – 340 triệu năm trước), khu vực là một vùng núi chịu q trình xâm thực, bóc mịn mạnh mẽ trong điều kiện khơ nóng. Sau pha chuyển động tạo sơn, có lúc có nơi biển tiến lấn sát vào nhưng khu vực vẫn là lục địa nổi cao.
Vào cuối kỷ Devon, do ảnh hưởng của chuyển động kiến tạo Hecxini, khu vực Vịnh Hạ Long và cả vùng Đông Bắc tiếp tục bị nâng cao và môi trường biển hoàn toàn biến mất. Tuy nhiên, sang kỷ Cacbon chế độ biển nông được thiết lập trở lại và tồn tại trong suốt kỷ Cacbon – Permi (340 – 240 triệu năm trước), đây là thời kỳ tích
tụ nên hai thành tạo đá có nguồn gốc hóa học và sinh vật là hệ tầng Cát Bà dày 450m, gồm đá vôi phân lớp màu đen, xám đen kẹp các lớp đá silic. Hệ tầng Quang Hanh dày 750m gồm đá vôi dạng khối màu xám sáng. Hai hệ tầng đá vôi này chiếm ưu thế tuyệt đối hàng trăm đảo ở vịnh. Chính hai hệ tầng đá vơi dày 1.200m này là nền móng, chất liệu ban đầu để hình thành lên khu vực vịnh Hạ Long – Bái Tử Long sau này.
Đến kỷ Trias (240 – 195 triệu năm trước), pha chuyển động tạo sơn Indosini đã tác động sâu sắc đến khu vực biến vùng biển nơng này thành lục địa và chịu q trình phong hóa, bóc mịn. Trong suốt kỷ Jura – Kreta (195 – 67 triệu năm trước), chế độ lục địa tiếp tục tồn tại ở đây.
Vào kỷ Paleogen (67 – 26 triệu năm trước) chuyển động tạo sơn Anpi đã nâng cao khu vực vịnh hơn nữa. Sau đó trải qua các q trình biển tiến, biển thối, xâm thực, bào mòn, chuyển động kiến tạo đã chia cắt bề mặt vịnh thành từng mảng lớn có độ cao tương ứng với các đỉnh núi ngày này và hình thành lên hàng ngàn đảo đá vôi với những sườn đá dốc đứng, bề mặt sắc nhọn, nứt nẻ, bị uốn nếp, phân phiến, phân lớp ngang và xiên chéo. Các lớp đá vơi này màu xám nhạt, có độ cứng cao, hạt mịn, bề dày của các lớp thay đổi từ 0,5 – 5m, các lớp đá phiến rất mỏng xuất hiện nhiều trên bề mặt phân lớp.
Sang kỷ Neogen (26 – 2 triệu năm trước) các chuyển động kiến tạo yến dần và ổn định. Kỷ Đệ Tứ (2 triệu năm đến nay) được chia thành 2 thế:
Thế Pleistoxen (2 triệu – 11.000 năm cách ngày nay) là thời gian khí hậu nóng ẩm mưa nhiều thuận lợi cho quá trình Karst phát triển tạo thành cánh đồng Karst đá vơi rộng lớn và địa hình Carư (đá tai mèo). Các đảo đá vơi trên vịnh bản chất là những núi sót trên bề mặt đồng bằng Karst bị biến tiến làm ngập chìm, tạo nên cảnh quan ngày nay. Thế Pleixtoxen giữa và muộn (700.000 – 11.000 năm) là thời kỳ chính tạo nên các hang động trên vịnh. Các chuyển động kiến tạo trước đó đã hình thành các khe nứt và đường đứt gãy tạo thuận lợi cho nước mưa bào mòn, rửa trôi và ngày càng mở rộng các khe nứt. Các dịng suối ngầm cũng được bắt nguồn từ đó, chúng kết hợp tạo thành các hang động sâu rộng.
Đến thế Holocen (11.000 năm đến nay) các chuyển động tân kiến tạo chậm chạp trong phạm vi khu vực phát triển và nâng nền hang động lên tạo thành những hang động như bay giờ.
Khí hậu có ảnh hưởng vơ cùng to lớn đối với sự hình thành và phát triển của địa hình mặt đất. Nó quyết định tính chất và cường độ các q trình và kiểu vỏ phong hóa cũng như các q trình bào mịn, xâm thực. Chính khí hậu là yếu tố quy định tập hợp các yếu tố ngoại sinh tác động lên địa hình như: cường độ nắng và nhiệt độ khơng khí liên quan tới q trình phong hóa nhiệt; chế độ mưa liên quan tới phong hóa hóa học;… Trong phạm vi nghiên cứu của mình, luận văn chỉ tập trung vào phân tích các tác động của các yếu tố khí hậu tới tài ngun địa hình. Theo các tài liệu nghiên cứu về vịnh như: Các báo cáo hoạt động bảo tồn vịnh Bái Tử Long [16] Quy hoạch tổng thể phát triển du lịch huyện Vân Đồn – tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020 – định hướng đến năm 2030 [20], nghiên cứu đã rút ra được các đặc điểm khí hậu của khu vực nghiên cứu:
Chế độ hoàn lưu
Chế độ hoàn lưu ở khu vực bị chi phối bởi hai khối khơng khí: Khối khơng khí cực đới lục địa châu Á, với dịng khơng khí lạnh hoạt động quanh năm nhưng mạnh nhất vào mùa đơng. Khối khơng khí nhiệt đới Ấn Độ Dương trong mùa hè và nhiệt đới xích đạo Thái Bình Dương với áp thấp nhiệt đới thường xuyên có bão trong mùa hè.
Mùa khí hậu
Vịnh Bái Tử Long có hai mùa chính và hai mùa chuyển tiếp: Mùa đông từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau là mùa khí hậu lạnh. Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 8 là mùa khí hậu nóng và hai mùa chuyển tiếp: Mùa xuân vào tháng 4 và mùa thu vào tháng 9 có khí hậu mát mẻ ơn hịa.
Ngồi ra, Vịnh cịn chịu ảnh hưởng của gió đất liền: ban đêm có gió từ đất liền thổi ra biển; ban ngày có gió từ ngồi biển thổi vào.
Bức xạ nắng
Lượng bức xạ có ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu và sinh thái mơi trường của mọi sinh vật. Theo tài liệu của Đài khí tượng thủy văn Quảng Ninh, lượng bức xạ nhiệt trung bình năm ở vịnh là 200Kcal/cm2. Từ tháng 1 – 2 lượng bức xạ thấp, chỉ đạt 5Kcal/cm2/tháng – 7Kcal/cm2/tháng. Tháng lớn nhất (tháng 8) đạt 11,4 Kcal/cm2/tháng, tháng ít nhất (tháng 11) cũng đạt 5,2 Kcal/cm2/tháng.
Nhiệt độ khơng khí
Nhiệt độ khơng khí theo từng tháng có khác nhau. Mùa Đơng, từ tháng 11 đến tháng 3, nhiệt độ trung bình 15oC – 16 oC, lúc lạnh nhất nhiệt độ có thể xuống đến 4,6 oC – 5,3 oC.
Mùa hè, từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ trung bình 28 oC – 29 oC, lúc nóng nhất nhiệt độ có thể lên đến 38,8 oC.
Tổng lượng nhiệt độ trong năm thường lớn hơn hoặc bằng 8.000 oC, tính trung bình năm vẫn lớn hơn hoặc bằng 21 oC.
Như vây, khí hậu khu vực thuộc vùng nhiệt đới. Biên độ dao động nhiệt ngày lớn nhất vào mùa hè, mùa thu và nhỏ nhất vào thời kỳ mưa phùn, ẩm ướt (tháng 1, 2, 3), trung bình 4,3 oC – 7,0 oC.
Mưa
Lượng mưa trung bình của khu vực dao động trong khoảng 1.700mm đến 2.300mm/năm tùy theo khu vực. Ví dụ như lượng mưa trung bình năm đo được ở khu vực quần đảo Cái Bầu là 1.748mm, ở Bản Sen thuộc quần đảo Vân hải là 2.442mm. Lượng mưa phân bố không đều trong năm và chia thành 2 mùa khá rõ rệt. Mùa mưa nhiều, mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9, trùng với mùa nắng nóng. Lượng mưa trong thời gian này chiếm tới 83% - 86% tổng lượng mưa cả năm. Trong đó, tháng mưa nhiều nhất là tháng 8. Mùa ít mưa từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau. Mùa này lượng mưa nhỏ chỉ chiếm 14% - 17% tổng lượng mưa cả năm. Tháng ít mưa nhất là tháng 1.
Độ ẩm
Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm ở địa bàn khu vực là khoảng 84%. Sự chênh lệch độ ẩm khơng khí giữa các khu vực trong Vịnh là khơng lớn nhưng có sự phân hóa theo thời gian: vào mùa mưa, độ ẩm khơng khí trung bình tháng đạt hơn 90% và mùa khơ có thể xuống dưới 70%.
Chế độ gió
Trong vịnh Bái Tử Long thịnh hành 2 loại gió chính là gió Đơng Bắc và gió Đơng Nam. Gió Đơng Nam thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 9, gió thổi từ biển vào với vận tốc không lớn (khoảng cấp 1 – cấp 2), mang theo hơi nước khiến khơng khí
mát mẻ, dễ chịu thuận lợi cho cuộc sống sinh hoạt của người dân và cho hoạt động du lịch. Gió Đơng Bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau. Gió Đơng Bắc có tốc độ khá mạnh, thơng thường đạt tới cấp 5, cấp 6; ở ngồi khơi có thể giật đến cấp 7, 8. Gió Đơng Bắc thường mang theo khí hậu lạnh giá ảnh hướng đến người dân địa phương và các hoạt động du lịch.
Với những điều kiện khí hậu trên, địa hình khu vực chịu tác động rất lớn của các hoạt động phong hóa nhiệt vào mùa khơi và phong hóa hóa học vào mùa mưa. Đồng thời cùng với các hoạt động địa mạo mạnh mẽ, các dòng chảy thường xuyên và các dịng chảy tạm thời (các khe rãnh xói mịn) cũng có vai trị to lớn trong việc hình thành nên đặc điểm địa hình khu vực như các bề mặt đá vơi bị xói mịn do rửa lũa hịa tan,….
Hình 7. Bề mặt sườn vách đá vơi bị rửa lũa tại khu vực vịnh Bái Tử Long.
2.1.1.3. Đặc điểm thủy văn – hải văn
Tại khu vực nghiên cứu, đặc điểm thủy văn – hải văn cũng có tác động quan trọng trong việc góp phần hình thành lên các đặc trưng địa hình của khu vực như: