Giá trị lịch sử địa chất của vịnh Hạ Long đƣợc đánh giá qua 2 yếu tố lịch sử kiến tạo và địa chất địa mạo (Karst):
1.3.1. Lịch sử kiến tạo
Lịch sử địa chất địa mạo của vịnh Hạ Long trải qua ít nhất 500 triệu năm với
những hoàn cảnh cổ địa lý rất khác nhau, với nhiều lần tạo sơn - biển thối và sụt
chìm - biển tiến. Vịnh Hạ Long từng là khu vực biển sâu vào các kỷ Ordovic - Silua (khoảng 500- 410 triệu nẳm trƣớc); khu vực biển nông vào các kỷ Cacbon - Pecmi (khoảng 340 -250 triệu năm trƣớc); biển ven bờ vào cuối kỷ Paleogen đầu kỷ Neogen (khoảng 26 - 20 triệu năm trƣớc) và trải qua một số lần biển lấn trong kỷ
Nhân sinh (khoảng 2 triệu năm trƣớc). Vào kỉ Trias (240 - 195 triệu năm trƣớc) khu
vực vịnh Hạ Long là những đầm lầy ẩm ƣớt với những cánh rừng tuế, dƣơng
xỉ khổng lồ tích tụ nhiều thế hệ.
1.3.2. Đặc điểm địa mạo
Nguyên nhân ban đầu phải tính đến là sự hoạt động trồi lên của các khối xâm nhập nông á núi lửa trẻ hơn đá vôi. Các khối xâm nhập nông á núi lửa trẻ cùng với
việc nâng các lớp đá vơi lên cao nhƣ ngày nay cịn làm phát sinh động đất, đứt gẫy và núi lửa. Tại giao điểm của các đứt gẫy hoặc các đới đứt gẫy lớn, núi lửa phun lên sẽ làm biến chất đá vôi, biến đá vơi thành vơi sống (CaO) dễ hồ tan trong nƣớc, đồng thời mang vào các đứt gẫy, khe nứt của đá vôi dăm, cuội, dung nham núi lửa
và nƣớc ngầm. Dung nham này trong môi trƣờng nƣớc sẽ bị biến thành bùn, sét -
kaolin mềm nhão dễ bị nƣớc cuốn trơi hoặc lắng chìm vào các khe nứt, lỗ hổng do
mật độ nặng hơn đá vơi từ 0,3 - 0,4 g/cm3. Nƣớc đã đóng vai trò dọn dẹp lòng hang,
các thung lũng giữa núi đá vôi (cuốn trôi vôi sống, bùn, sét - kaolin) và tạo thành
các thạch nhũ cho chúng ta thấy nhƣ ngày nay.
Hình 1.4: Kiến tạo đá vơi kiểu Phong Tùng, một trong hai kiểu địa hình
Karst đặc thù trên vịnh Hạ Long
Vịnh Hạ Long có q trình tiến hóa Karst đầy đủ trải qua trên 20 triệu năm nhờ sự kết hợp đồng thời giữa các yếu tố nhƣ tầng đá vơi dày, khí hậu nóng ẩm và q trình nâng kiến tạo chậm chạp trên tổng thể, với nhiều dạng địa hình Karst kiểu Phong Tùng (fengcong) gồm một cụm đá vơi thƣờng có hình chóp nằm kề nhau có đỉnh cao trên dƣới 100m, cao nhất khoảng 200m; hoặc kiểu Phong
Linh (fenglin) đặc trƣng bởi các đỉnh tách rời nhau tạo thành các tháp có vách dốc
đứng, phần lớn các tháp có độ cao từ 50 - 100m. Tỉ lệ giữa chiều cao và rộng khoảng 6m.
Karst vịnh Hạ Long có ý nghĩa tồn cầu và có tính chất nền tảng cho khoa học địa mạo. Mơi trƣờng địa chất vịnh Hạ Long cịn là nền tảng phát sinh các giá trị khác nhƣ đa dạng sinh học, văn hóa khảo cổ và các giá trị nhân văn khác.