ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA MẠO ĐÁY BIỂN ĐÔNG
I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN
5. Lịch sử phát triển địa hình đáy Biển Đông
Địa hình đáy Biển Đông rất đa dạng và phức tạp, chúng đã trải qua một quá trình phát triển với 3 thời kỳ sau đây:
Thời kỳ Eocen - Miocen: Địa hình đáy Biển Đông thời kỳ này được đặc trưng bằng việc hình thành các bồn trũng nước sâu Biển Đông mang tính kế thừa của thung lũng rift trước núi và việc đại dương hoá vỏ lục địa do vận động của vỏ Trái đất cộng với quá trình dao động mực nước đại dương. Vào cuối Eocen địa hình đáy
biển chỉ mới tồn tại ở phía ngoài quần đảo Hoàng Sa, còn quần đảo Trường Sa là phần lục địa kéo dài của lục địa đông nam. Hệ đứt gãy Sông Hồng đã tạo thành một thung lũng trước núi có phương tây bắc - đông nam kéo dài đến tới tách giãn Biển Đông. Địa hình đồng bằng biển thẳm được hình thành và phân bố trong giới hạn của bồn trũng sâu hiện tại. Cuối Oligocen địa hình tích tụ của bồn trũng nam Hải Nam và trũng Sông Hồng được nối với nhau thành một trũng tam giác, riêng địa hình tích tụ ở trũng Cô Tô - Lôi Châu bị tách biệt do sự khống chế của khối nâng Bạch Long Vĩ nằm giữa các hệ đứt gãy ngang phương đông bắc - tây nam. Ở phía nam đồng bằng tích tụ trên trũng Cửu Long và trũng Nam Côn Sơn được thông với nhau do biển tràn vào vũng Malaysia - Thái Lan tồn tại độc lập như một biển hồ lục địa tích tụ trầm tích sông. Các kiểu địa hình tích tụ các vật liệu cát kết, sét kết xen kẽ có nguồn gốc biển phân bố chủ yếu ở trung tâm bồn trũng nước sâu Biển Đông, đồng thời phát triển kéo dài lên phía tây bắc qua trũng Sông Hồng và xuống tây nam qua trũng Nam Côn Sơn và Cửu Long. Lúc này ở đông nam Trường Sa trũng Sarawak trở thành khu vực biển thẳm, địa hình Trường Sa bị chia cắt thành các khối độc lập với nhau. Vào Miocen sớm mực nước Biển Đông dâng lên tràn vào các địa hình trũng, ở phía bắc thung lũng Sông Hồng bị ngập nước và trở thành vịnh Bắc Bộ còn ở phía nam địa hình trũng Malaysia - Thái Lan được khai thông ra biển qua một eo biển nằm giữa hai khu vực nổi cao là Corat và Natuna. Giữa Miocen trung nước biển rút làm cho đường bờ lùi xa khỏi lục địa, các đồng bằng delta sông Hồng và sông Cửu Long ra đến độ sâu 25-40m, đồng bằng delta chiếm cả trũng Malaysia và tiếp giáp với trũng Nam Côn Sơn, địa hình đới ven bờ phản ánh rõ nét nhất ở khu vực từ nam Cù Lao Thu đến Côn Sơn và cả bồn trũng Cửu Long. Chế độ biển sâu chiếm một phần diện tích lục địa vào tới cửa vịnh Bắc Bộ. Các đảo đá vôi ở 2 khu vực Hoàng Sa và Trường Sa, bị chia cắt rất mạnh. Cuối Miocen muộn quá trình kiến tạo nâng lên ở khu vực Biển Đông, đồng thời với sự rút lui của mực nước biển làm cho toàn bộ địa hình thềm lục địa thoát khỏi chế độ biển và phát triển theo chế độ lục địa. Đường bờ biển lúc bấy giờ nằm ở vị trí gần trùng với mép ngoài của thềm lục địa hiện nay.
Toàn bộ khu vực vịnh Bắc Bộ, Nam Bộ, vịnh Thái Lan hình thành các đồng bằng tích tụ dạng delta do các hệ thống sông lớn từ lục địa mang ra bồi đắp như Sông Hồng và Sông Cửu Long. Thời gian này tại khu vực phía đông và trung tâm của Biển Đông xuất hiện hoạt
động của núi lửa, các dung nham bazan trào lên tạo thành những ngọn núi cao hàng ngàn mét.
Thời kỳ Pliocen - Pleistocen: Thời kỳ này, về cơ bản địa hình đáy Biển Đông gần giống với ngày nay. Các đồng bằng tích tụ delta trên thềm lục địa tiếp tục phát triển kéo dài từ cuối Miocen đến đầu Pliocen. Đầu Pliocen cùng với giai đoạn tạo núi Hymalaya lần thứ 3, quá trình sụt lún của trũng Sông Hồng diễn ra với biên độ khá lớn (3.000m). Sự có mặt của đợt phun trào bazan (tuổi xác định K/Ar 3,95 triệu năm) tạo thành các núi lửa phân bố ở phía nam và tây nam Biển Đông đã chứng minh cho một thời kỳ hoạt động kiến tạo khá sôi động của khu vực biển rìa nói chung. Cuối Pliocen, biển tiến Đông Nam Á lần thứ 4 với quy mô khá lớn làm cho toàn bộ các đồng bằng ven biển Việt Nam bị chìm ngập. Trong lịch sử phát triển của địa hình đáy Biển Đông, có lẽ đây là thời kỳ thềm lục địa lớn nhất ăn sâu vào lục địa. Chế độ biển thiết lập đã bồi đắp cho đồng bằng một lớp trầm tích cát, bột kết (hệ tầng Biển Đông) chứa hoá thạch Foraminifera, đồng thời hình thành hệ thống thềm biển phân bố ven bìa rìa các đồng bằng có độ cao khá lớn (ví dụ thềm Mavieck cao 75-80m). Địa hình 2 quần đảo Trường Sa và Hoàng Sa bị chìm ngập trở thành các khối và cao nguyên san hô ngầm. Đầu Pleistocen biển thoái trên phạm vi toàn cầu, mực nước Biển Đông rút ra xa thềm lục địa đến độ sâu 180-200m ở khu vực biển bắc và Nam Bộ tới 300-400m ở vùng biển miền Trung. Ở bắc đồng bằng tích tụ delta Sông Hồng trải dài đến vịnh Bắc Bộ, ở phía nam delta sông Cửu Long phát triển rộng ra khắp thềm lục địa phía nam riêng khu vực miền Trung, đồng bằng tích tụ ven biển mở rộng ra cách xa bờ hiện tại tới 30-50km. Thời gian này cung đảo Philippin, Indonesia nối liền lại với nhau thành một dải kéo dài chắn phía ngoài bồn trũng Biển Đông. Khí hậu lạnh ở khu vực Đông Nam Á nói chung và Việt Nam nói riêng đã tạo điều kiện để hình thành tầng sản phẩm đá vôi vụn nát do phong hoá vật lý tạo ra với mức độ gắn kết kém như cao nguyên san hô Hoàng Sa và Trường Sa. Ở thềm lục địa miền Trung, hình thành bề mặt tích tụ vật liệu thô tìm thấy ở độ sâu 497m (E. Saurin, 1962). Các hệ thống đảo ven bờ bị bào mòn mãnh liệt và trở thành nơi cung cấp vật liệu cho các vùng trũng xung quanh. Chế độ kiến tạo thời kỳ đầu Pleistocen biểu hiện khá mạnh, dọc các đứt gãy sâu và nơi tiếp xúc giữa vỏ lục địa và vỏ đại dương xuất hiện các phun trào bazan ví dụ như ở đảo Hòn Tháp (thuộc quần đảo Hoàng Sa), đảo Lý Sơn và Cù Lao Thu ở miền
Trung và có thể ở cả khu vực bãi ngầm Tư Chính và một số nơi ở Trường Sa. Vành đai núi lửa này bao bọc lấy trũng sâu Biển Đông.
Thời kỳ Pleistocen trung mực nước Biển Đông cao dần và lấn vào một số khu vực trũng của đồng bằng như Tiền Hải ở đồng bằng Sông Hồng với việc thành tạo trầm tích cát bột chứa hoá thạch Foraminifera, các đụn cát đổ phân bố ven biển miền Trung. Khí hậu ấm áp của thời kỳ này tạo điều kiện cho san hô ở hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa phát triển tạo thành tầng sản phẩm đá vôi san hô ngầm dày tới 150m. Cuối Pleistocen trung biển rút lui làm cho đồng bằng ven biển bị phong hoá tạo ra sản phẩm laterit. Hoạt động núi lửa cũng xuất hiện ở một số nơi trên các đảo và dưới đáy biển, bazan ở Hoàng Sa chủ yếu là bazan Pleistocen, bazan olivin.
Ở khu vực phía tây lòng chảo Biển Đông hình thành các núi lửa ngầm có độ cao từ vài trăm đến hàng ngàn mét. Pleistocen muộn là thời kỳ tan băng trên toàn cầu làm cho mực nước đại dương dâng cao tràn ngập và nhấn chìm các vùng trũng ven biển. Ở Việt Nam một lần nữa ranh giới phía trong thềm lục địa được mở rộng ăn sâu vào đất liền. Hoạt động của biển vào thời kỳ này đã để lại ở các đồng bằng ven biển các thềm tích tụ cao 10-15m. Mực nước dâng cao làm cho nhiều khối núi trên đồng bằng tách khỏi đất liền tạo thành các đảo, đồng bằng delta Sông Hồng, sông Cửu Long bị ngập nước tới hàng chục mét và lúc này thềm lục địa mở rộng vào tận chân đồi của miền trung du hiện tại. Sự xuất hiện phun trào núi lửa ở quần đảo Hoàng Sa đồng thời với phun trào ở bán đảo Lôi Châu (Trung Quốc) và ở khu vực miền Trung cho thấy vành đai núi lửa của thềm lục địa tái hoạt động trở lại.
Cuối Pleistocen muộn là thời kỳ biển thoái toàn cầu, theo J.
Jelgerma (1978) mực nước đại dương lúc bấy giờ nằm ở độ sâu 50-60m. Ở Trung Quốc người ta phát hiện ra đường bờ nằm ở độ sâu 150m có tuổi xác định là 22.000-12.000 năm và bậc thềm phân bố ở độ sâu 130-155m có tuổi 23.700-14.000 năm. Thời gian này phần lớn thềm lục địa Biển Đông (đến độ sâu 110- 120m) nhô lên khỏi mực nước và chịu chế độ bóc mòn lục địa.
Hai cao nguyên Trường Sa và Hoàng Sa nhô lên khỏi mực nước ít nhất là 50-60m nhiều ám tiêu san hô vòng trở thành các hồ nước ngọt, diện tích cao nguyên mở rộng gấp nhiều lần so với hiện tại. Sau thời kỳ mực nước biển lên từ từ và dừng lại ở độ sâu 40-60m để tạo các bề mặt tích tụ mài mòn trên thềm lục địa ví dụ
thềm mài mòn bao quanh đảo Hải Nam (40-60m) ở Hoàng Sa (45-50m) có tuổi là 11.000 năm.
Thời kỳ Holocen - hiện đại: Đầu Holocen khí hậu lạnh tiếp tục một thời gian ngắn, sau đó ấm dần làm cho mực nước biển tăng lên.
Vào khoảng 9.000-7.000 năm tiểu lục địa Hoàng Sa - Trường Sa lớn gấp 20 lần so với ngày nay và đường bờ biển lúc đó nằm ở độ sâu 40-60m. Dấu vết đường bờ biển này để lại những doi cát phân bố ở Nam Côn Sơn, ở miền Trung và vịnh Bắc Bộ và các mặt mài mòn có độ sâu tương tự phát hiện được ở bãi Tư Chính và Trường Sa. Ở khu vực phía đông nam bãi ngầm Tư Chính, Vũng Mây, các đảo trong quần đảo Trường Sa nhô cao khỏi mực nước biển hàng chục mét. Thời kỳ Holocen trung khí hậu toàn cầu ấm áp, quá trình tan băng và biển tiến Flandrian (6.000-4.000 năm) làm cho mực nước biển dâng cao 4-5m so với mặt biển hiện tại, một lần nữa thềm lục địa Biển Đông được nới rộng vào lục địa. Hoạt động của biển đã để lại các thềm tích tụ cao 4 đến 5m và các doi cát phân bố ở đồng bằng ven biển. Giữa và cuối Holocen muộn, mực nước biển có dao động lên xuống không đáng kể và kết quả của các đợt dao động này là việc hình thành các giông cát ven biển cao 1,5-3,0m ở đồng bằng sông Cửu Long và Sông Hồng. Chỉ cách ngày nay 5-6 thế kỷ, mực nước tiếp tục dâng lên với tốc độ 1,5-2mm/năm.
Từ những kết quả nghiên cứu trên đây có thể chỉ ra một số đặc điểm chủ yếu của địa hình đáy Biển Đông như sau:
- Địa hình đáy Biển Đông rất đa dạng và phức tạp nó vừa mang đặc điểm di tích hình thái cấu trúc của lục địa, vừa mang đặc điểm hình thái cấu trúc đại dương.
- Sự đan xen giữa các khối lục địa cổ với bồn trũng sâu hình thành trên cấu trúc vỏ đại dương tạo nên mối tương phản của địa hình đáy biển khác biệt với các biển khác.
- Địa hình đáy Biển Đông được đặc trưng bằng các bậc địa hình chuyển tiếp nhau, thời gian hình thành chúng tương ứng với các thời kỳ dao động mực nước Biển Đông trong suốt Neogen - Đệ tứ.
- Địa hình đáy Biển Đông đã xuất hiện cách ngày nay ít nhất là 32 triệu năm, tương ứng với thời kỳ tách giãn lần thứ nhất, khi đó mực nước Thái Bình Dương tràn vào chiếm cứ một hệ thống thung lũng trước núi.
- Trong quá trình phát triển, địa hình đáy biển đã xuất hiện 5 lần phun trào núi lửa liên quan với các đứt gãy sâu và các chu kỳ kiến tạo đó là thời kỳ Miocen muộn, Pliocen sớm, Pliocen muộn, Pleistocen giữa, Pleistocen muộn và Holocen hiện đại.
- Chuyển động thẳng đứng của vỏ Trái đất gây nên sụt lún dạng bậc của địa hình đáy biển làm xuất hiện đầy đủ các đơn vị địa hình bậc cao như thềm lục địa, sườn lục địa, chân lục địa và bồn trũng nước sâu của Biển Đông.
- Thềm lục địa Biển Đông là phần kéo dài của lục địa bị ngập nước với ranh giới ngoài đạt đến độ sâu trung bình 150-160m và cực đại là 300m, có cấu trúc vỏ granít đồng nhất dày 15-17km. Quá trình sụt chìm dạng bậc không đều của móng granít đã tạo ra hàng loạt các trũng Kainozoi có chiều dày trầm tích cực đại tới 14km. Sự có mặt của những địa hình tàn dư có nguồn gốc lục địa là những đường bờ biển cổ phân bố ở các độ sâu 20-25m, 30- 5m, 50-60m, 100-110m.
- Sườn lục địa Biển Đông là một dải đáy biển bao quanh thềm lục địa, kéo dài xuống đến độ sâu trung bình 2.500 đến 3.000m, cực đại tới 4.000m, với cấu trúc vỏ đặc trưng là vỏ chuyển tiếp (tồn tại cả vỏ granit và vỏ bazan). Sườn lục địa được hình thành bởi cấu trúc đoạn tầng, oằn võng và các khối nâng, hố sụt, tạo cho địa hình đáy biển bị phân dị rất lớn (giá trị năng lượng địa hình tới hàng 1.000m).
- Chân lục địa là những dải hẹp không liên tục, phân bố dưới chân sườn lục địa ở độ sâu từ 2.500 đến 4.000m, là đới chuyển tiếp giữa sườn lục địa với trũng sâu Biển Đông, do đó cấu trúc vỏ granít bị vát mỏng chỉ còn 2-3km và biến mất khi tiếp giáp với bồn trũng nước sâu. Quá trình hoạt động của canhon và sông ngầm trên sườn lục địa đã đưa vật liệu xuống chân sườn tạo ra các nón phóng vật và các vạt gấu sườn tích rất đặc trưng.
- Địa hình đáy biển thẳm có độ sâu trung bình là 4.000m, cực đại đạt 5.500m chiếm hầu hết diện tích của đới tách giãn Biển Đông. Cấu trúc lớp vỏ đại dương điển hình là bazan, lớp phủ trầm tích chỉ đạt vài trăm mét đến 2.000m. Sự có mặt của hệ thống núi ngầm có chiều cao từ 200-3.800m trên nền đồng bằng biển thẳm rất đặc trưng cho kiểu địa hình đáy biển rìa.