Rất nhiều cỏc dạng địa hỡnh barie nằm ven bờ Đại Tõy Dương của nước Mỹ đang ở trong tỡnh trạng bị xúi mũn và điều này đó tạo ra một thỏch thức đối với vấn đề quản lý và phỏt triển kinh tế đới bờ. Vậy, tỏc nhõn nào gõy ra sự xúi mũn này?
Theo Carter (1988), mực nước biển và cỏc nguồn trầm tớch cú thể là những tỏc nhõn chớnh quyết định sự tiến hoỏ của cỏc barie. Theo đú, ba điều kiện mụi trường mực nước cú khả năng xảy ra là dõng lờn, hạ xuống và ổn định. Khi nước biển dõng và hạ, cỏc qỳa trỡnh vận chuyển trầm tớch sẽ được sinh ra, nhưng khi mực nước ổn định, đường bờ sẽ tự biến đổi để qỳa trỡnh cung cấp trầm tớch luụn cõn bằng với cỏc quỏ trỡnh động lực. Trong đa số cỏc trường hợp, nếu nước biển dõng và nguồn trầm tớch ban đầu khụng đổi, cỏc barie sẽ cú khuynh hướng bị suy thoỏi (biển tiến). Trỏi lại, nếu mực nước dõng nhưng nguồn trầm tớch lại được bổ sung bởi cỏc qỳa trỡnh vận chuyển trầm tớch sụng và xúi mũn mũi đất, cỏc barie sẽ được duy trỡ hoặc được bồi tụ thờm. Tuy nhiờn, thực tế cũn rất nhiều yếu tố khỏc cú khả năng can thiệp vào sự phỏt triển và tồn tại của cỏc barie như điều kiện địa chất khu vực, hoạt động sinh học, mức độ xúi mũn, tốc độ biến đổi của mực nước. Do vậy, chỳng ta phải cú những đỏnh giỏ riờng đối với từng trường hợp cụ thể.
Chẳng hạn, trong điều kiện mực nước dõng như ở bờ biển phớa đụng của nước Mỹ thỡ những cơ chế nào sẽ gõy ra sự suy thoỏi của cỏc barie?
(1) Mụ hỡnh thứ nhất, gọi tắt là quy tắc Bruun (Bruun, 1962), với giả thiết về qỳa trỡnh di chuyển của cỏc vật liệu bào mũn trờn sườn bờ ngầm ra khơi. Theo mụ hỡnh, khi mực nước dõng, dưới tỏc động bào mũn của súng với cỏc phần bói bồi nằm trờn (bói biển), đường bờ sẽ bị đẩy lui vào trong đất liền và qỳa trỡnh này đồng thời hỡnh thành nguồn cung cấp trầm tớch cho cỏc khu vực nằm xa bờ, xột trong mặt cắt. Nếu gọi mặt cắt đới bờ ban đầu sau khi bị di chuyển vào đất liền và cú độ cao cao hơn vị trớ ban đầu bằng đỳng độ dõng cao mực nước là z, khoảng tịnh tiến vào đất liền của đường bờ là x, thỡ ta cú thể tớnh toỏn được x theo cụng thức đơn giản sau:
Z xZ x
Trong đú x, z, X và Z sẽ được xỏc định như trờn H.3.20a. Tuy nhiờn, việc kiểm nghiệm mụ hỡnh theo quy tắc Bruun cũn cho thấy nhiều nhược điểm và
những đề xuất cải tiến mụ hỡnh đó được đưa ra (Dolan và Hayden, 1983). Một tập hợp dữ liệu dài hạn sẽ cho những kết qủa nghiờn cứu tốt nhất, chẳng hạn như những số liệu mặt cắt được quan trắc nhiều năm ở hồ Michigan do Hands (1983) thực hiện. Cỏc số liệu mặt cắt này phải được theo dừi liờn tục trong một thời gian (hàng năm hoặc vài chục năm) theo những biến đổi của mực nước. Vấn đề cũn lại là quy tắc Bruun cú thể ứng dụng cho cỏc trường hợp mực nước tăng và nguồn trầm tớch tăng. Trong khi cỏc vật liệu bào mũn trờn sườn bờ ngầm và cỏc nguồn trầm tớch khỏc liờn tục được phỏt tỏn ra khơi thỡ liệu vị trớ ban đầu của cỏc barie cú cũn được giữ nguyờn tại chỗ theo giả thuyết hay khụng? Phần này sẽ được thảo luận thờm ở chương 4.
(2) Sự di chuyển của cỏc barie về phớa đất liền theo cơ chế lăn thường phổ biến ở những khu bờ cú qỳa trỡnh rửa trụi chiếm ưu thế. Khi nước biển dõng, cỏc vật liệu trầm tớch liờn tục bị cuốn trượt từ bói biển xuống sườn bờ ngầm và cuối cựng bồi đắp thành đỉnh của cỏc barie do tỏc động của súng, cựng lỳc cỏc trầm tớch cỏt sẽ được bẫy lại ở cỏc vũng vịnh hay đầm lầy nằm phớa sau barie. Dillon (1970) đó ghi nhận quỏ trỡnh này ở khu bờ phớa nam đảo Rhode. Khi cỏc barie di chuyển về phớa đất liền (theo cơ chế cuốn lăn), trầm tớch ở cỏc bẫy địa hỡnh nằm sau barie sẽ bị đẩy về phớa bờ và cú thể nằm lộ ra trờn bề mặt sườn bờ khụng ngập nước. Hiện tượng này thường xuất hiện ở vựng bờ ven đảo Rhode vào thời điểm cú bóo mựa đụng, lỳc đú nhiều tảng bựn lớn đó bị quăng lờn bờ biển. Dingler, Reiss và Plant (1993) đó mụ tả cơ chế xúi mũn và lắng đọng trầm tớch do qỳa trỡnh rửa trụi ở cụm đảo Dernieres, ngoài khơi nam Lousiana. Qua đú, họ cho rằng tốc độ dịch chuyển hàng năm trờn 10m của đường bờ là do ảnh hưởng của cỏc cơn bóo mựa đụng đó làm di chuyển cỏc vật liệu trầm tớch trờn bề mặt bói biển và những biến đổi đỏng kể khối lượng cung cấp trầm tớch bờn trong bờ do tỏc động của một vài cơn cuồng phong. Ở nhiều khu vực, cơ chế này chỉ xảy ra một chiều, cú nghĩa là lượng cỏt cú khả năng vượt qua đỉnh của cỏc barie rơi vào cỏc vũng vịnh rồi trở về bờ biển là rất hón hữu.
(3) Mụ hỡnh theo cơ chế nhảy cúc thỡ cho rằng sự dịch chuyển của cỏc barie là do ảnh hưởng của sự dõng cao của mực nước đó làm nhấn chỡm cỏc barie cũ ngay tại vị trớ của nú. Để giải thớch cơ chế này, cỏc nhà nghiờn cứu đó đưa ra mấy giả thuyết như sau:
(a) Do tốc độ dõng liờn tiếp của mực nước, cỏc barie khụng kịp phản ứng theo bằng cỏc cơ chế cuốn lăn hoặc bằng cỏc cơ chế tương tự khỏc trước khi bị nhấn chỡm. Theo cỏc trớch dẫn nghiờn cứu của Carter (1988), những barie cú nguồn gốc trầm tớch là cuội và tảng lăn cú vẻ thớch hợp với cơ chế này.
(b) Do sự giảm thiểu của dũng cung cấp trầm tớch đó ảnh hưởng tới tốc độ dịch chuyển của cỏc barie, làm chỳng bị chậm lại tới mức nhảy cúc bởi nếu nguồn cung cấp trầm tớch được duy trỡ ổn định thỡ khi mực biển dõng, cỏc barie vẫn tiếp tục được bồi đắp và mở rộng chõn nhờ cỏc vật liệu mới liờn tục đưa đến. Nhưng vỡ qỳa trỡnh thiếu hụt trầm tớch, tỉ lệ bồi tụ của chỳng tớnh theo đơn vị thời gian ngày
càng suy giảm và cuối cựng bị nhấn chỡm dưới mực nước đẩy đới súng vỗ lui vào bờ.
(c) Giả thuyết thứ 3 cho rằng một barie cú thể giữ nguyờn tại một vị trớ nhờ sự cõn bằng động giữa cỏc qỳa trỡnh vận chuyển trầm tớch vào và ra. Khi nước biển dõng, thể tớch dũng triều đi vào cỏc vũng vịnh tăng lờn đồng thời khả năng tải của dũng triều xuống cũng lớn hơn. Lỳc này khối lượng trầm tớch bị rửa trụi càng nhiều, nhưng khả năng di chuyển của chỳng bị hạn chế do phần lớn lại bị đưa trở lại bờ và đẩy lờn cỏc phần bờ cao hơn. Nếu khụng cú hoặc cú ớt cỏc nguồn trầm tớch mới bổ xung thỡ đỉnh cỏc barie sẽ dần dần bị nước biển bao phủ, tạo điều kiện cho đới súng vỗ vượt qua cỏc barie tiến vào bờ tới một vị trớ nhất định (nơi mà trước đõy được cỏc barie chắn súng).
(d) Cả ba cơ chế theo cỏc giả thuyết này đều cú thể xuất hiện vào cỏc thời điểm khỏc nhau phụ thuộc vào điều kiện mụi trường. Tuy nhiờn, nguồn cung cấp trầm tớch vẫn là yếu tố quan trọng nhất. Một vài barie bị nhấn chỡm, như ở bờ đụng nam vịnh Mexico vẫn tiếp tục phỏt triển chiều cao do cú nguồn cung cấp trầm tớch tương xứng (Otvos,1981).
(4) Nhỡn chung, cỏc barie đều cú khả năng phản ứng theo ba mụ hỡnh dịch chuyển trờn đõy tựy thuộc vào từng thời điểm khỏc nhau và cỏc điều kiện địa chất, địa mạo khu vực như địa hỡnh, nguồn trầm tớch (Carter, 1988). Vào giai đoạn đầu khi nước biển dõng, cỏc vật liệu trầm tớch và xúi mũn bờ bị phõn tỏn và đưa ra khơi (quy tắc Bruun). Nếu cỏc barie ngày càng bị thu hẹp thỡ lượng trầm tớch vượt qua đỉnh đi vào cỏc vũng vịnh ngày càng nhiều khiến cỏc barie cuối cựng cú thể bị mắc lại và chỡm xuống dưới mực nước biển. Tất cả cỏc mụ hỡnh dịch chuyển barie đều bị chỉ trớch là do chỳng mới mụ phỏng cỏc qỳa trỡnh hai chiều mà chưa xột đến ảnh hưởng đa dạng của cỏc dũng chảy trụi dọc bờ. Điều này hoàn toàn đỳng bởi thực tế hoạt động của cỏc dũng chảy trụi khỏ phức tạp khi cỏc barie thay đổi hỡnh dạng hoặc bị chỡm xuống, kết quả là sự hỡnh thành của cỏc dạng địa hỡnh bồi tụ dọc theo đường bờ thoỏi lui do sự cỏc barie dịch chuyển tạm thời.
(5) Túm lại, một vài mụ hỡnh sau khi được nõng cấp đó giải thớch được cơ chế phản ứng của cỏc đảo chắn khi nước biển dõng. Tuy nhiờn, do tớnh chất phức tạp của đới bờ do sự tương tỏc của nhiều qỳa trỡnh nờn việc mụ phỏng qỳa trỡnh tiến húa của cỏc barie theo một loạt cỏc kịch bản nhất định thường thiếu tớnh hiện thực. Vỡ vậy để cú được một mụ hỡnh chớnh xỏc cần phải xỏc định được tất cả cỏc yếu tố cú khả năng ảnh hưởng tới sự hỡnh thành vỏ phỏt triển của cỏc barie.
Hỡnh 3-19: Sự thành tạo đảo chắn từ doi cỏt (theo chỉnh lý của Hoyt, 1967). a. Cỏc doi phỏt triển
xuụi theo đường bờ cú đỉnh nối với mũi đất; b. Cỏc doi tiếp tục phỏt triển và đầm lầy bắt dầu xuất hiện trong vũng vịnh; c. Doi bị xuyờn thủng và biến thành đảo chắn
3.10. BỜ TÍCH TỤ TRẦM TÍCH BIỂN – BÃI BIỂN
Bói biển hay cỏc bói bồi tụ ven bờ khỏc là một trong số cỏc dạng địa hỡnh phổ biến nhất ở mọi khu vực đới bờ trờn toàn thế giới. Chỳng cú một vai trũ rất quan trọng do nằm ở đới tương tỏc giữa lục địa và biển, hơn nữa lại được đỏnh giỏ là nguồn tài nguyờn kinh tế, du lịch qỳy giỏ, vỡ vậy cỏc nghiờn cứu về bói biển luụn thu hỳt sự quan tõm của cỏc nhà khoa học trỏi đất trong suốt một thế kỷ qua. Mặc dự chỳng ta đó biết khỏ nhiều về sự thành tạo cỏc bói biển và qỳa trỡnh biến đổi của chỳng, song mụi trường đới bờ núi chung vẫn luụn là một trận đồ phức tạp với mỗi khu vực là một đại diện đặc trưng cho cỏc điều kiện địa chất và qỳa trỡnh vật lý khỏc nhau. Trong mối tương quan phức tạp đú phải kể đến một số cỏc qỳa trỡnh và chu trỡnh biến thiờn sau:
- Biến đổi khớ hậu
- Những biến đổi xảy ra trong thời gian lõu dài - Sự biến đổi tương đối của mực nước
- Những thay đổi về nguồn cung cấp trầm tớch - Cỏc chu kỳ khớ tượng học
Do vậy, việc xỏc định cỏc đặc tớnh của bói biển là rất khú khăn và những dự bỏo về sự phỏt triển của chỳng trong tương lai khụng thể thiếu được qỳa trỡnh nghiờn cứu và quan trắc trong thời gian dài. Cỏc phần sau đõy sẽ đi vào mụ tả
túm tắt hỡnh thỏi, cấu trỳc trầm tớch của cỏc bói biển và cỏc thuật ngữ khoa học liờn quan đến vấn đề này. Ngoài ra để mở rộng thờm kiến thức về chủ đề này, bạn đọc cú thể tham khảo thờm một số cuốn sỏch của cỏc tỏc giả sau Carter (1988), Davis (1985), Komar (1976), và Schwartz (1973, 1982).
a. Khỏi niệm chung
Bói biển là một dạng địa hỡnh thoải cú tớch tụ trầm tớch bở rời nằm ở rỡa mộp nước biển hoặc ven cỏc thủy vực chứa nước lớn khỏc (bao gồm cả hồ và sụng). Giới hạn phớa đất liền là vị trớ cú sự biến đổi đột ngột về độ dốc do bói biển chuyển tiếp sang dạng địa hỡnh khỏc như vỏch đứng hay cồn cỏt. Mặc dự ranh giới về phớa đất liền đó được thừa nhận nhưng ranh giới về phớa biển vẫn cũn gõy nhiều tranh cói. Một vài tỏc giả đó gộp đới súng vỗ và cỏc dạng địa hỡnh bar và trũng vào khỏi niệm này do ảnh hưởng trực tiếp của cỏc qỳa trỡnh súng vỗ bờ với cỏc phần khụng ngập nước của bói biển. Chiều dài của cỏc bói biển rất đa dạng, một số cú chiều dài tới hàng trăm km, chẳng hạn như cỏc bói biển ở Carolina Outer Banks, một số khỏc lại cú chiều dài hữu hạn khoảng vài chục m như cỏc bói biển dạng tỳi nằm giữa cỏc mũi đất.