CHƢƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN ĐỊA HÌNH KARST
1.3. Tổng quan nghiên cứu địa hình karst
1.3.1. Ở ngoài nước
Theo nhà địa mạo Jening năm 1985, “karst” là một từ bắt nguồn từ tiếng Đức (kras) để chỉ một hiện tượng ăn mịn phổ biến của đá vơi ở phía Tây nước Slovenie và cũng là nơi có những nghiên cứu về địa hình karst đầu tiên trên thế giới vào thế kỷ XIX khi mà khu vực này còn đang thuộc đế chế Áo - Hung. Theo Ford năm 1989, diện tích karst trên thế giới chiếm khoảng 12% và là nơi sinh sống của rất nhiều dân tộc. Tuy nhiên không giống hầu hết các loại đá khác, đá vơi có thể bị nước hịa tan, rửa lũa và vì thế, các vùng karst có đặc điểm độc đáo là có hệ thống không gian karst ngầm. Hang động karst là một khoảng khơng ngầm dưới đất có thể đủ lớn để cho con người có thể chui vào.
Nghiên cứu khám phá hang động ở Châu Mỹ được thực hiện vào đầu những năm của thế kỷ 18, với mục đích đơn giản là thỏa mãn hiếu kỳ của con người và phục vụ cho hoạt động du lịch tại địa phương, chủ yếu ở khu vực núi Appalachian, Ozark, và các vùng đá vôi của Kentucky, Tennessee, Indiana (David C. Culver, 1990).
- Constantine Rafinesque là người đầu tiên thực hiện nghiên cứu có hệ thống các hang động ở khu vực Kentucky. Ông nghiên cứu về các sơng ngầm, sự hình thành hang động, hang đá trú ẩn và các hang lớn có nhiều nitrat.
- Peter Wilhelm Lund, nhà tự nhiên học người Đan Mạch, là người đầu tiên đặt nền móng cho khoa học nghiên cứu hang động ở Brazin, khi ông tiến hành nghiên cứu các hình thái hang khu vực Minas Gerais từ những năm 1834 đến năm 1844.
- Những hang động ở Canada rất ít được biết đến, từ những năm 1960 và 1970, ba trong số 5 hang động sâu nhất ở Canada mới được khám phá và nghiên cứu gồm: Aretomys, Castle guard, Yorkshire. Trong đó, hang Castle Guard được cho là dài nhất ở Canada (W. Ford,1990). Các hang động được sử dụng từ cuối thời kỳ leistocene đến đầu Holocene. Hầu hết các hang động sử dụng cho mục đích khảo
- Trong năm 1691, Francisco de Mendonỗa Mar, mt ngi cú nim tin mónh liệt vào tơn giáo, đã đặt một miếu thờ trong một hang động ở sông São Francisco (nơi mà người ta cho rằng Đức Chúa Giexu ra đời). Từ đó, các hang động ở phía đơng Brazin trở thành những nơi hành hương nổi tiếng của thế giới.
- Nghiên cứu hang động ở Hoa Kỳ, được chia làm hai giai đoạn: giai đoạn 1, nghiên cứu hang động với mục đích tìm Nitrat sử dụng cho sản xuất thuốc súng, chủ yếu ở các hang Kentucky, Indiana, Virginia và New York trong những năm 1880 và giảm xuống trong giai đoạn Chiến tranh thế giới thứ 1; Giai đoạn 2, khám phá hang động phát triển mạnh trong những năm 1930, 1940 và đạt được những thành công rực rỡ sau chiến tranh thế giới thứ 2, với mục đích thỏa mãn tính hiếu kỳ của một số nhà leo núi thám hiểm, sau đó các hang động này được sử dụng phục vụ du lịch, thể thao, nghệ thuật… và từ đó các nhà địa chất, khảo cổ, sinh thái, thủy văn, cũng quan tâm và nghiên cứu về chúng.
Nhìn chung, tại Châu Mỹ các khám phá hang động di ễn ra mạnh mẽ vào những năm 1960, với sự giúp đỡ từ phía các nước Châu Âu như: Colombia, Peru, Bolivi, và Ecuador. Sau này, việc khám phá hang động tại khu vực này được thực hiện ở các nước thông qua các Hiệp hội nghiên cứu hang động của từng quốc gia.
Ở Châu Âu các khám phá hang động chủ yếu ở khu vực Trung Âu, được thăm
dò từ giữa thời kỳ đồ đá, hầu hết các nghiên cứu ở giai đoạn này liên quan đến việc khai thác mỏ và tìm kiếm khống sản.
- Từ thế kỷ 16, sự mô tả chi tiết và bản đồ các hang ở khu vực Trung Âu được tìm thấy trong nhiều tài liệu. Đáng chú ý nhất là cơng trình nghiên cứu hang động và Karst vùng Slovenia của Johann Weichhard Freiherr vào năm 1689, cũng từ đó, nhiều cơng trình nghiên cứu khác được nhân rộng khắp các nước vùng Trung Âu vào cuối thế kỷ 17 đến đầu thế kỷ 18. Trong giai đoạn này, nhiều hang động được nghiên cứu và đo vẽ một cách cẩn thận nhằm mục đích phục vụ cho chiến tranh.
- Vào năm 1850, Nhà khoa học Adolf Schmidl đã công bố về thuật ngữ “Karst” và được sử dụng rộng rãi đến ngày nay. Các cơng trình khám phá hang
động ở Trung Âu phát triển mạnh vào thế kỷ 19, với mục đích nghiên cứu khảo cổ, cổ sinh vật và phục vụ cho chiến tranh.
Ở Châu Úc các hang động đá vôi tại khu Bathurst được Châu Âu khám phá và
ghi nhận đầu tiên vào năm 1821.
- Năm 1824, nhà thực vật học Alan Cunningham, đã khám phá các hang động tại Bungonia ở New South Wales, cho rằng nơi đây từng là khu định cư của người nguyên thủy.
- Năm 1983, James Whalan đã cho rằng hang động Jenolen được sử dụng vào mục đích chơn cất của những người tiền sử.
- Từ những năm 1840, 1850, Jeremiah Wilson đã đề xuất việc sử dụng các hang vào mục đích phát triển du lịch tại địa phương.
- Năm 1979, hiệp hội hang động Úc, đã tổ chức hội nghị quản lý hang động Karst. Trong hội nghị này, phân loại các hang động cho mục đích sử dụng đã được đưa ra.
Nhìn chung, Úc là một trong những quốc gia đầu tiên trên thế giới quan tâm nghiên cứu các giá trị của hang động và đặt nền móng trong cơng tác bảo vệ và bảo tồn chúng.
Ở Châu Á việc nghiên cứu các hang động ở khu vực Châu Á được tiến hành chủ yếu ở khu vực Trung Á và Đông Nam Á. Khu vực này bao gồm các phần sâu bên trong của lục địa Á - Âu bao gồm: Kazakhstan, Turkmenistan, Uzbekistan, Tajikistan và Kyrgyzstan [26].
Dựa vào cấu trúc địa chất, khu vực có hang động ở Trung Á có thể được chia thành: Đồng bằng Turansky, các hang động nổi tiếng về độ dài và độ sâu như: hang Sarykamyshskaya là hang động dài nhất (dài 200m), hang Bolojuk là hang sâu nhất (120m); Vùng đồng bằng, núi thấp của Trung Kazakhstan và các núi cao của dãy núi Kopetdag có các hang động nổi tiếng về độ dài và độ sâu như: hang Dnepropetrovskaya (dài: 2500 m, sâu:100 m), hang Komsomol„skaya (dài:1800m, sâu:100m), hang Soljenoye Chjudo (dài:870m, sâu:60m), hang Vershinnaja (dài:338m, sâu:120m) (Grozdetsky, 1981).
Ở khu vực Đông Nam Á, núi đá vôi chiếm khoảng 10% diện tích, phân bố chủ yếu ở các nước như Myanmar, Thái Lan, Lào, Việt Nam, Campuchia, Malaysia (David C. Culver, 1990). Với điều kiện khí hậu nhiệt đới và mưa nhiều, nên khu vực này rất thuật lợi cho quá trình Karst phát triển.
- Từ năm 1879, các cơng trình nghiên cứu sinh học hang động đầu tiên đã tiến hành ở vùng Selangor (Sungei Batu) - Malaisia. Sau đó, các nghiên cứu về khảo cổ và khoáng sản của các tác giả như Annandale, Coggin-Brown và Gravely trong hang động đá vôi ở Miến Điện và Malaisia.
- Trong những năm 1960, các nghiên cứu hang động có một bước phát triển mạnh mẽ, nổi bật có các cơng trình như: nghiên cứu sinh học hang động của Lindberg, K (1960); tìm kiếm tổ yến trong các hang động ở Gomantong của Burder, J.R.N (1961); nghiên cứu điều kiện sinh thái ở hang động Batu, Malaisia của Mc.Clure, H.E (1965); khảo cổ học thời tiền sử các hang động Malaisia của Peacock, B.Av. (1965); nghiên cứu khảo cổ học trong hang động ở Phnom Loang, Campuchia của Carbonnel, J.P. và P. Biberson (1968).
1.3.2. Ở trong nước
Trong thời kỳ Pháp thuộc, các nhà địa chất Pháp đã tiến hành nghiên cứu về karst ở Việt Nam. Tuy nhiên, họ mới dừng lại ở mức độ mơ tả địa hình karst một cách đơn giản. Các nghiên cứu về karst chỉ có ở trong các báo cáo tổng hợp về khống sản, địa chất phục vụ cho mục đích của họ. Blodel F, (1937) đã đưa ra và giải thích khái qt sự hình thành của đá carbonat và cho rằng hiện tượng karst ở Việt Nam giống như ở vùng ơn đới. Đây là một quan niệm cịn phiến diện và chưa đúng. Ngồi ra về mặt khoa học thuần túy nhất có lẽ là tài liệu về các cuộc nghiên cứu hang động cho mục đích khảo cổ của bà Coladi. Nói chung, trong thời kì này các tài liệu về karst rất ít có giá trị lý luận cũng như thực tiễn.
Sau cách mạng tháng 8, nhà địa lý Lê Xuân Phương đã biên soạn cuốn Sơ thảo địa lí Việt Nam, trong đó có đề cập đến tất cả các vùng karst Việt Nam, tuy nhiên chỉ ở khía cạnh cảnh quan địa lí, ca ngợi vẻ đẹp của những vùng karst.
Năm 1956 khi Khoa Địa lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội ra đời, Nguyễn Đức Chính đã biên soạn cuốn Địa lí tự nhiên Việt Nam, trong đó có nêu lên các đặc điểm karst nhiệt đới ở nước ta.
Trong thời gian kháng chiến chống Mỹ các nghiên cứu về hang động, địa hình karst được Bộ Quốc phịng, Bộ Cơng nghiệp nghiên cứu tìm hiểu để phục vụ chiến tranh vì những ưu điểm nổi bật của các dạng cảnh quan karst (nơi trú ẩn cho nhân dân, bộ đội, chứa đựng hàng hóa vũ khí, hay là những nơi có vị trí chiến lược). Cũng trong thời gian này các nhà khoa học của Liên Xô (M.A. Zubasenko), Ba Lan (J. Glazek) sang nghiên cứu và có những nhận định về karst Việt Nam, họ đã đề cập đến ảnh hưởng của các yếu tố nội lực, ngoại lực đối với sự hình thành địa hình karst và các khoáng sản liên quan ở nước ta.
Gần đây, các phát hiện về hang động như hang Tam Cốc, Bích Động, Động Tiên, Động Người Xưa (Ninh Bình) là những phát hiện rất có giá trị cho khảo cổ học và ngành du lịch. Năm 1998, Đỗ Tuyết và cộng sự đã cơng bố cơng trình “Địa chất karst Tây Bắc”. Đây là cơng trình có giá trị về nghiên cứu sâu đá carbonat, đã kết hợp với các nhà hang động Bỉ phát hiện hệ thống hang động ngầm vùng Tây Bắc Việt Nam, tuy nhiên các vấn đề về môi trường karst vẫn chưa được tiến hành.
Các cơng trình có chất lượng cao là: Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam, tỷ lệ 1:500.000 của A.E. Dovjokov và nnk (1965); Bản đồ địa chất Việt Nam, phần miền Bắc, tỷ lệ 1:1.000.000 của Trần Văn Trị và nnk (1977); Bản đồ địa chất tờ Ninh Bình, tỷ lệ 1:200.000 của Đinh Minh Mộng và nnk (1976); Bản đồ địa chất Hải Phịng - Móng Cái tỷ lệ 1:200.000 của Nguyễn Công Lượng và nnk (1983); Các bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 tờ Yên Vệ - Lạc Thuỷ của Nguyễn Duy Ngọc và nnk (1978), tờ Quan Hoá - Vụ Bản của Đỗ Văn Chi (1992). Các nghiên cứu mới nhất về địa chất ở Hải Phịng - Quảng Ninh của Ngơ Quang Tồn và nnk (1993) cũng đã được công bố. Trong các nghiên cứu này, các đặc điểm về đá vôi, cấu trúc, thành phần vật chất được nghiên cứu chi tiết. Tuy nhiên yếu tố môi trường vẫn chưa thực sự được chú ý và vấn đề tai biến địa chất xảy ra trong vùng hầu như còn bỏ ngỏ.
Sau này Glazek J., (1966) đã phân biệt rõ đặc điểm karst nhiệt đới với ôn đới, vùng cực, vùng khô, vùng bán khơ. Nguyễn Đức Chính, Vũ Tự Lập (1963) đã lý giải kỹ hơn về sự hình thành karst nhiệt đới và dẫn ra các cảnh quan karst chính của nước ta (khối núi và cao nguyên). Từ những năm 1970 trở lại đây, song song với việc đo vẽ bản đồ địa chất 1:200.000, các bản đồ địa mạo cùng tỷ lệ cũng ra đời có phản ánh các dạng địa hình karst. Một số tờ bản đồ địa mạo tỷ lệ 1:50.000 cũng được thành lập đã phân loại các dạng địa hình karst cho các vùng Yên Vệ-Lạc Thuỷ, Hồ Bình-Tân Lạc, Na Hang-Ba Bể, Quan Hố-Vụ Bản, Hồ Bình-Suối Rút, Thành phố Hải Phịng, Thành phố Hạ Long. Tuy nhiên vẫn chưa có tài liệu về karst ngầm. Lê Bá Thảo (1977) đã mơ tả chung về địa hình karst ở Việt Nam. Cơng trình nghiên cứu sâu hơn cả về karst là “Địa hình karst ở Việt Nam” của Đào Trọng Năng (1979). Trong cơng trình này ơng đã đề cập đến vai trị quan trọng của yếu tố nhiệt đới ẩm trong quá trình karst hố, đã mơ tả chi tiết các vùng karst của Việt Nam. Tuy nhiên, các tài liệu về karst ngầm, karst ứng dụng còn nghèo nàn. Hoàng Thanh Thuỷ (1972) đã bước đầu định hướng hố tốc độ ăn mịn karst chung ở Việt Nam. Phạm Khang (1991) xác định tốc độ ăn mịn karst trên đá vơi Đồng Giao. Các nghiên cứu về hệ karst kết hợp với các vấn đề về quản lý nước (thuỷ văn karst, hang động karst), quản lý đất và sử dụng đất trong vùng karst, đã được chú ý nhiều trong các cơng trình gần đây (VIBEKAP, Hội Hang động Hồng gia Anh v.v.).
Từ 1975 đã xuất hiện các tài liệu về nhiều hang động ngầm ở những độ sâu khác nhau tạo nên tầng chứa nước karst (Trịnh Đạt 1975, Hồng Văn Chực 1984, Lê Văn Cơng 1983, Trần Trung Thịnh 1984, Vũ Văn Nghi 1983 v.v). Đặc tính phân đới của nước karst ngầm được tổng hợp trong các báo cáo địa chất thuỷ văn khu vực (Nguyễn Kim Ngọc và nnk, 1983, Vũ Ngọc Kỷ và nnk, 1983) hoặc trong các báo cáo đo vẽ bản đồ địa chất thuỷ văn, địa chất cơng trình tỷ lệ trung bình (Cao Sơn Xuyên và nnk 1985, Bùi Phú Thư và nnk 1995, Lê Văn Cơng 1995). Các tác giả nói trên đã xác nhận vai trò chứa nước ngầm của các khoang ngầm, đới dập vỡ trong các khối đá vôi, nhưng những lỗ khoan trong các cơng trình nghiên cứu này
cũng chỉ với tới độ sâu chưa đạt 200m (chỉ trong đới thơng khí, hoặc đới chưa bão hồ nước).
Các tài liệu về karst ngầm có giá trị nhất mới chỉ có được gần đây do các nhà hang động học Bỉ và Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Australia, Anh v.v, khảo sát trực tiếp và đo đạc ở độ sâu hàng trăm mét trong lịng khối đá vơi ở vùng Tây Bắc và Đông Bắc. Các bản đồ tài liệu thực tế thuỷ văn tương ứng với tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 đã được thành lập. Một hệ thống điểm lấy mẫu nước, đo đạc dịng chảy, phân tích hố được thể hiện trên tất cả các loạt tờ bản đồ này. Tuy nhiên chưa có một nghiên cứu đầy đủ về hướng chảy, lưu lượng tại các điểm xuất lộ nước... Đặc biệt việc nghiên cứu hang động trong các loạt tờ này đều chưa được áp dụng để giải quyết vấn đề dòng chảy ngầm và dòng chảy mặt. Việc này có thể giải thích là do các trang thiết bị chuyên dụng khơng có, kiến thức nghiên cứu hang động chưa được phổ cập.
Các nghiên cứu về khoáng sản trong các vùng nghiên cứu trọng điểm ở tỉ lệ 1:200.000 và 1:50.000, có nơi chi tiết ở mức độ 1:10.000 và 1:2.000 đã được tiến hành song song với việc thành lập bản đồ địa chất. Các điểm khoảng sản, vành dị thường sa khoáng cũng như kim lượng đã được thiết lập chi tiết và chuẩn định theo các phương pháp đo về tìm kiếm khống sản.
Hiện nay các đề án mang tính chuyên đề về karst cũng đã được thực hiện, ví dụ như đề tài “Nghiên cứu đặc điểm địa chất, địa mạo hồ Ba Bể lấy làm tiêu chí hàng đầu phục vụ xây dựng hồ sơ Di sản thế giới”: đề án “Nghiên cứu hiện trạng môi trường karst trên một số vùng trọng điểm miền Bắc Việt Nam” do Viện Địa chất Khoáng sản thực hiện năm 2003.
Qua lịch sử nghiên cứu có thể nhận thấy về cơ sơ lí thuyết chung về karst Việt Nam cũng đã khá hồn thiện, nhưng phương pháp nghiên cứu cịn hạn chế và rất lạc hậu so với thế giới. Để đáp ứng yêu cầu phát triển của kinh tế đất nước vấn đề về karst ở Việt Nam cần phải được quan tâm sâu sắc hơn nữa trong đó có vấn đề mơi trường địa chất karst, đất và sử dụng đất vùng karst, địa chất thuỷ văn karst, định hướng sử dụng môi trường karst, đặc biệt các tai biến địa chất karst.
Tổng quan nghiên cứu địa hình karst Vịnh Hạ Long và Vịnh Bái Tử Long
Năm 2000 vịnh Hạ Long đã được UNESCO công nhận là di sản thiên nhiên thế giới về giá trị ngoại hạng tồn cầu thể hiện các giá trị chính của lịch sử Trái Đất