Sự biến đổi lòng sông Đáy, sông Nhuệ và sông Hồng trong điều kiện cổ khí hậu gắn liền với sự biến đổi khí hậu trong quá khứ, liên quan với sự nâng hạ của mực nước biển, được phản ánh qua trầm tích và địa hình. Qua nghiên cứu các tầng trầm tích sẽ giúp chúng ta có một cái nhìn tổng quát về sự biến đổi lòng sông trong quá khứ. Với cách tiếp cận này, chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi mực nước biển ảnh hưởng tới khu vực đồng bằng sông Hồng, ảnh hưởng của nó tới sự phân bố dòng chảy trong các lưu vực sông trong lưu vực, đặc biệt là sông Hồng, sông Đáy.
Nhiều nghiên cứu cho thấy có sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất tương ứng với các đợt băng hà và gian băng. Các nghiên cứu đó cũng đã chứng minh rằng, vào thời kỳ băng hà, nhiệt độ trên toàn Trái đất giảm, thời kỳ gian băng thì Trái đất trở nên nóng ẩm. Vào các thời kỳ gian băng (như hiện nay), thiên nhiên nước ta cũng đã từng nhiều lần thay đổi khí hậu từ nhiệt đới ẩm (mà nhiều nhà khoa học gọi là các “thời kỳ mưa”) thành cận nhiệt đới ít mưa, ít ẩm hơn (mà nhiều người gọi là những “thời kỳ gian mưa”). Điều này cho thấy có sự xen kẽ giữa các thời kỳ mưa và gian mưa, giống hoặc tương ứng như băng hà và gian băng trong quá khứ. Sự thay đổi điều kiện khí hậu như
54
vậy làm thay đổi mực nước biển, tức là gốc xâm thực cơ sở. Điều này ảnh hưởng trực tiếp tới các quá trình địa mạo trên lục địa.
Hình 2.8: Dao động mực nước đại dương theo các tác giả
Hình 2.9: Dao động mực biển ở Nam Trung Quốc từ Pleistocen muộn tới nay
Vào các thời kỳ băng hà, mực nước ở đại dương thế giới bị hạ thấp, nghĩa là hạ thấp mực cơ sở xâm thực của các con sông đổ ra đại dương gây ra sự tăng cường mạnh mẽ của hoạt động xâm thực theo chiều sâu, sự đào lòng của các con sông và nói chung là sự chia cắt địa hình đất nổi với một cường độ mạnh mẽ hơn. Vào các thời kỳ gian băng, các băng tan của các băng hà rút lui quay trở lại đại dương và làm mực nước đại dương tăng lên; các biển ven lục địa xuất hiện, các đại lục và các đảo bị phân rời, mực cơ sở xâm thực của các con sông được dâng cao, điều này dẫn đến giai đoạn phát triển yếu của địa hình (X.V. Kalexnhik 1970).
Các nghiên cứu trên được phổ biến trên thế giới cho thấy trong Đệ Tứ có 4 đợt băng hà lớn theo thứ tự từ cổ đến trẻ là Gunz, Mindel, Riss và Wurm, giữa chúng là các đợt gian băng. Băng hà lần cuối cùng là Wurm xảy ra cách đây khoảng 40.000 năm và lần biển tiến sau băng hà lần cuối cùng là Flandrian (cách đây khoảng 17000-18000 năm).
55
Với khả năng định tuổi tuyệt đối theo phương pháp phóng xạ C14, nhiều mô hình dao động mực nước biển đã được đưa ra. Tuy còn có nhiều bất đồng, song nhìn chung đều phản ánh rằng trong khoảng 15.000 - 7.500 năm cách ngày nay là thời kỳ mực biển dâng nhanh (hình 16) từ độ sâu -100 -60m vào 15.000 năm cách ngày nay, tới độ sâu -15 -10m vào 7.500 năm cách ngày nay.
Những dao động nhỏ từ cách đây 7500 năm cho đến nay còn có nhiều ý kiến khác nhau. Tóm lại, ta có thể chia thành hai nhóm ý kiến: ý kiến thứ nhất cho rằng mực biển dâng và có thời kỳ mực biển cao hơn so với mực biển hiện đại (điển hình là Fairbridge ); nhóm ý kiến thứ hai cho rằng mực biển tiếp tục dâng từ cách đây 7500 năm cho đến nay với tốc độ chậm hơn và không vượt lên quá mực biển hiện tại (tiêu biểu là Shepard).
Các nghiên cứu về dao động mực nước Biển Đông (còn gọi là biển Nam Trung Hoa) trong Holocen của các học giả Việt Nam và Trung Quốc cho kết quả tương đối phù hợp với mô hình của của Fairbridge. Ở miền nam Trung Quốc, theo Huang Zhenguo (hình 17), mực biển đã dâng mạnh từ cách đây khoảng 17.000 năm ở độ sâu - 40m tới độ cao +4,5m so với mực biển hiện đại vào thời kỳ cách đây khoảng 6.000 năm. Trong đó thời kỳ từ 8.000 - 6000 năm cách ngày nay là thời kỳ biển dâng rất mạnh với tốc độ 12,25 mm/năm. Sau đó là biển thoái và dao động dập dình quanh vị trí bờ hiện tại với các cực trị tại các thời điểm cách ngày nay 3.800 năm: -2,7m; 2.200 năm: +1,5m; 1100 năm: -1,9m; 640 năm: -1,5m và tiếp tục dâng cho tới ngày nay với tốc độ có thể là 1,43 mm/năm.
Tổng hợp những ý kiến hiện có, có thể nhận định chung là mực nước biển khi bắt đầu đợt biển tiến này là -110m đánh dấu vị trí nó cách đây 17-18 ngàn năm. Các nhà nghiên cứu đều cho rằng lúc đầu mực nước dâng lên rất nhanh, và 12 ngàn năm trước đây nó đạt mức -30m. Mực nước biển trong 10 ngàn năm trở lại đây có nhiều thay đổi và cũng có nhiều quan điểm của các nhà khoa học không giống nhau:
56
1. Theo như Shepard, Emery, Kaplin thì mực nước biển khoảng 10-7 ngàn năm trở lại đây vẫn dâng cao không ngừng và chậm dần lại và tiến dần tới mức hiện nay.
2. Theo ý kiến thứ 2 của Fairbridge, Skofild, Hill, Leontyev, Nikiforov thì cách đây 5-6 ngàn năm, vào thời kỳ ấm áp Atlantic, mực nước biển đã cao hơn hiện nay 3- 5m, sau đó nó hạ xuống, rồi lại dâng lên một cách chậm chạp với những dao động không lớn lắm cho đến mực nước hiện nay.
3. Còn ý kiến thứ 3, như Fisk cho rằng mực nước biển đã đạt tới mực hiện nay cách đây vào khoảng 5000 năm rồi ổn định cho tới ngày nay
Quan điểm được cho rằng hợp lý hơn cả là quan điểm thứ 2 bởi vì nó đã được khẳng định bằng sự phân bố rộng rãi của bậc thềm Flandrian ở độ cao 3-6m so với mực nước biển hiện nay.
Tại Việt Nam, trước đây dao động mực nước biển được phác hoạ rất sơ lược. Theo các tác giả thì cuối Pleistocene đầu Holocen là thời kỳ biển thoái. Tiếp sau đó là thời kỳ biển tiến đạt cực đại vào Holocen giữa ở độ cao khoảng 4 - 6 m trên mực biển hiện tại và sau đó biển lại rút dần tới mực biển hiện tại với một thời kỳ ngưng nghỉ ở độ cao khoảng +2m so với mực biển hiện nay. Nghiên cứu gần đây của Lê Đức An cho thấy dao động mực nước biển ở đây không hoàn toàn đơn giản như vậy. Theo tác giả này thì trong Holocen, đúng hơn là từ 8000 năm trở lại đây dao động của mực nước biển ở thềm lục địa ven bờ biển Việt Nam như sau (hình 2.10):
57
Hình 2.10: Sơ đồ tiến trình dao động mực nước biển Việt Nam trong Holocen
- Có ba lần mực biển hạ thấp vào các thời điểm khoảng 7000, gần 4000 và 1500 - 1200 năm trước cự ly hạ thấp có xu thế giảm dần, - Có ba lần mực biển dâng cao hơn hiện nay vào các thời điểm khoảng 5500 - 4500 năm (ứng với thềm 4 - 6m), 2500 - 2000 năm (ứng với thềm 2 - 3m) và khoảng 1000 năm trước.
Theo các kết quả quan trắc mực nước tại các trạm đo của Việt Nam trong thời gian gần đây cho thấy mực nước biển đang dâng lên liên tục với tốc độ 1,75 – 2,56 mm/năm. Theo tác giả Nguyễn Hữu Ninh, mực nước biển của Việt Nam đã dâng lên khoảng 5cm trong vòng 30 năm qua và có thể sẽ tăng lên 9cm vào năm 2010, 33cm vào 2050, 45cm vào 2070 và 1m vào năm 2100. Tốc độ dâng của mực nước biển theo kết quả quan trắc mực nước biển tại Hòn Dấu là 2,15 mm/năm. Theo số liệu thống kê của Nguyễn Ngọc Thụy và Bùi Đinh Khước, qua phân tích số liệu mực nước biển tại Hòn Dấu và Vũng Tàu từ năm 1957 đến nay cho thấy rõ xu thế tăng lên của mực nước biển là có thực với mực nước dâng cao 2,3 mm/năm ở ven các đồng bằng lớn ở Việt Nam trong khoảng 40 năm qua. Bên cạnh đó, các tài liệu đo đạc do tác giả Đinh Văn Ưu và người Nhật công bố gần đây lại cho biết mực nước biển dâng 3,3mm/năm tại Vũng Tàu, 3,8mm/năm tại Hòn Dấu.
58
Trên cơ sở nghiên cứu sự biến đổi khí hậu qua các thời kỳ, kể từ sau biển tiến Fladrian thì quá trình tiến hoá trầm tích Holocen châu thổ sông Hồng gồm ba giai
đoạn như sau: Bắt đầu là các thành tạo cửa sông - vũng vịnh của pha biển tiến được
hình thành, lắng đọng trầm tích trong bồn và phủ lên trên bề mặt bóc mòn của các thành tạo Pleistocen thượng (Q13). Bản thân các thành tạo này về sau bị phủ bởi các thành tạo châu thổ do tốc độ lắng đọng trầm tích của bồn vượt hơn hẳn tốc độ ngập chìm của bồn và cuối cùng là các thành tạo aluvi phủ lên trên các thành tạo châu thổ. Như vậy mặt cắt đầy đủ của đồng bằng sông Hồng gồm ba phần: dưới cùng là các trầm tích cửa sông - vũng vịnh, chuyển lên các trầm tích châu thổ và trên cùng là trầm tích aluvi. Địa hình đồng bằng hiện nay chủ yếu được phủ bởi lớp trầm tích aluvi, đôi nơi còn sót lại các trầm tích giai đoạn trước.
Trong công tác nghiên cứu biến động lòng sông, sinh viên đặc biệt quan tâm tới các quá trình thành tạo địa hình trên bề mặt của các trầm tích aluvi của đồng bằng, bởi sự chúng có mối quan hệ gắn liền với các hoạt động dòng chảy sông.
Giai đoạn aluvi là giai đoạn cuối cùng của chu kì phát triển đồng bằng châu thổ. Lúc này đường bờ ngày càng lùi ra phía biển, hoạt động của sông ngày càng chiếm ưu thế hơn và làm thay đổi địa hình đồng bằng châu thổ trước đó. Do độ dốc của bề mặt châu thổ giảm đáng kể nên một phần vật liệu do các con sông vận chuyển sẽ được lắng đọng ngay trên bề mặt của đồng bằng châu thổ. Trong các kì lũ lụt, bề mặt đồng bằng châu thổ bị ngập chìm trong nước lũ để lại lớp trầm tích hạt mịn, chủ yếu là sét, sét bột.
Vào mùa khô đồng bằng châu thổ phơi ra, còn vào mùa mưa thì bị ngập nước. Sự ngập nước định kì sẽ làm quá trình di chuyển ngang của lòng sông phát triển, tạo ra những bãi bồi ven lòng với các vật liêụ trầm tích tương đối thô như cát mịn, cát bột. Khi nước sông chảy tràn ra hai bên bờ thì động năng của dòng chảy giảm. Lúc này các vật liệu thô như bột cát, cát bột sẽ lắng đọng, tạo nên những con trạch hay đê tự nhiên
ven sông. Càng xa lòng sông, động năng của dòng chảy càng giảm nên trầm tích lắng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
59
song cũng còn một số nơi tồn tại các ô trũng ngập nước nông. Các ô trũng này dần dần trở thành đầm lầy nước ngọt và các trầm tích hạt mịn như sét, sét bột lắng đọng tạo thành trầm tích đầm lầy màu xám đen đặc trưng với các di tích động thực vật nước ngọt. Điều này cho thấy quá trình uốn khúc và biến đổi lòng sông theo mùa và theo năm diễn ra một cách liên tục, gây ảnh hưởng lớn tới sự thành tạo địa hình khu vực đó.
Các thành tạo aluvi phủ lên trên các thành tạo của đồng bằng châu thổ hình thành trước đó, càng ngày càng làm cho bề mặt đồng bằng nổi cao hơn. Kể từ khi con người can thiệp vào quá trình thiên nhiên bằng cách đắp đê dọc theo các con sông, nhằm khống chế và điều tiết quá trình lũ lụt, thì quá trình trầm tích trên toàn đồng bằng châu thổ sông Hồng hầu như đã ngừng hẳn, có chăng chỉ còn diễn ra ở ngoài đê làm lòng dẫn của các sông ngày càng được tôn cao.