CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan vấn đề 1. Địa di sản Địa di sản được coi như một dạng tài nguyên đặc biệt có thể có các giá trị khoa học, giáo dục, thẩm mỹ và kinh tế [19].
Địa di sản là một bộ phận không thể thiếu của thế giới tự nhiên, bao gồm các thành tạo địa chất còn lưu giữ những dấu ấn của các quá trình, bối cảnh địa chất đặc biệt đã xảy ra trong quá khứ hoặc đang diễn ra hàng ngày, các cảnh quan về địa mạo, các di chỉ cổ sinh và hoá thạch, các miệng núi lửa đã tắt hoặc đang hoạt động, các hang động, hẻm vực sông, hồ tự nhiên, thác nước, các diện lộ tự nhiên của đá và quặng, thậm chí cả các khu mỏ đã ngừng khai thác [35]. Được xác định là loại tài nguyên không tái tạo, do vậy địa di sản cần được đánh giá giá trị nhằm có kế hoạch bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững. Khái quát chung về hang động karst Cảnh quan các vùng karst thường có giá trị thẩm mỹ cao, là điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế dựa trên khai thác du lịch. Đồng thời nghiên cứu những nơi này cũng có ý nghĩa xã hội do liên quan đến việc giải quyết những khó khăn của người dân địa phương về vấn đề thiếu nước và đất trồng.
Hoạt động karst chủ yếu được hiểu là quá trình hòa tan của các đá có khả năng hòa tan trong nước thiên nhiên, chủ yếu là đá carbonat, tạo nên các dạng địa hình karst khác nhau [7]. Hoạt động karst gồm 3 quá trình: quá trình phá hủy (chủ yếu là hòa tan), quá trình vận chuyển (sản phẩm hòa tan theo dòng nước tự nhiên) và quá trình tích tụ (tạo nên các thể địa chất mới). Hoạt động karst xảy ra mạnh hay yếu phụ thuộc vào khả năng hòa tan của đá vôi, cấu trúc địa chất, đặc điểm địa hình, chế độ khí hậu, lượng nước tự nhiên và khả năng lưu thông của chúng,. Khả năng hòa tan của đá vôi lại phụ thuộc vào chính bản chất của nó, như hàm lượng khoáng vật calcit, độ nứt nẻ, độ rỗng,.
Khả năng lưu thông của nước phụ thuộc vào lượng nước, độ rỗng và liên thông của các khoang rỗng trong đá vôi, độ chênh cao của địa hình, trong đó độ cao tương đối giữa tầng đá vôi với các tầng đá không hòa tan đóng vai trò quan trọng. Một hang động được định nghĩa là một khoang ngầm hình thành tự nhiên, đủ lớn để cho phép con người xâm nhập. Tùy thuộc vào các loại đá hình thành hang động và quá trình phát triển, các hang động thường được chia thành: hang động đá vôi, hang động núi lửa (chủ yếu là hang động dung nham), hang động sa thạch, hang 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com động thạch cao, hang động muối mỏ, hang động băng và những hang động khác [36]. Hang động karst là những khoang rỗng có quy mô khác nhau, phân bố phổ biến trong các vùng đá vôi và thường liên kết thành hệ thống, có nhiều tầng cao thấp.
Thạch nhũ là những khoáng chất thứ cấp được hình thành trong hang động, thường là hang động đá vôi không bao gồm các khoáng chất thứ cấp được hình thành trong hầm mỏ, đường hầm hay các công trình nhân tạo. Chúng có nguồn gốc từ những phản ứng lý hóa của khoáng vật chính trong đá tảng hoặc mảnh vụn và được lắng đọng trong thời gian dài do các điều kiện môi trường trong hang động (chủ yếu là hoạt động nước ngầm trong hang). Tụ khoáng canxit (CaCO3) được hình thành thông qua phản ứng hòa tan cacbonat, dưới dạng các tinh thể khoáng vật nhóm calcit và carbonat. - Nước phản ứng với CO2 trong không khí để tạo ra axit yếu H2O + CO2 H2CO3 - Khi nước có độ PH thấp đi qua lớp đá vôi canxi cacbonat từ bề mặt trần hang hình thành nước chứa Ca(HCO3)2 ở dạng hòa tan CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + 2(HCO3)- - Khi loại nước này nhỏ xuống từng giọt từ trần hang, gặp không khí trong hang có nhiệt độ cao hơn so với trong lòng đá – một lượng nước (H2O) bốc hơi và cacbonat canxi (CaCO3) kết tủa.
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2. Do đó từ trên trần hang nơi giọt nước nhỏ xuống có những thạch nhũ rủ xuống, được gọi là chuông đá (stalactite), còn từ dưới nền hang mọc lên các măng đá (stalagmite). Chuông đá và măng đá không ngừng phát triển, lớn lên và dài ra, rồi cuối cùng giao nhau, hợp thành cột đá. Tuy nhiên bản chất vẫn là quá trình karst nên sự hình thành chuông đá và măng đá phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do đó hệ thống thạch nhũ trong hang động cũng vô cùng phong phú, đa dạng về màu sắc, quy mô, kích thước và hình dạng.
Hang động karst thường được phân thành hai loại là hang hoạt động và hang hóa thạch: Hang hoạt động là loại hang còn đang phát triển về cả quy mô và hệ thạch nhũ dưới sự tác động liên tục của dòng chảy ngầm trong hang. Thuộc loại này có các hang 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sông, nghĩa là dọc theo chiều dài của hang đang có dòng sông ngầm hoạt động. Có những đoạn lòng hang mở rộng, hình thành nên các hồ nước ngầm. Trong vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng có nhiều hang sông, trong đó động Phong Nha là hang sông dài và đẹp tiêu biểu nhất.
Hang hoá thạch là hang đã được nâng lên tầng cao, thoát khỏi hoạt động của mực nước ngầm hiện đại. Do không có nguồn nước ngầm nuôi dưỡng, hệ thống thạch nhũ không còn tiếp tục phát triển trở nên khô khốc. Các hang hóa thạch thường có bình đồ cấu trúc phức tạp, gồm nhiều tầng hang, mỗi tầng lại gồm nhiều nhánh, nhiều phòng. Động Tiên Sơn ở VQG Phong Nha – Kẻ Bàng là một trong những hang thuộc loại hình này.
Các hang Tối, hang Vòm, hang Sơn Đoòng, động Phong Nha ở Quảng Bình đều có những tầng và nhánh hang hóa thạch. Nhưng tầng hang thấp nhất của các hang kể trên còn gắn với mực cơ sở xâm thực hiện tại của các sông trong khu vực. Vì thế địa hình tầng này, đặc biệt là vách hang, có hình thái rất hiểm trở. Trong hang còn gặp cả những bãi cát do sông ngầm tạo ra.
Cơ sở lý luận Bộ khung tiêu chí về địa di sản của UNESCO (2005) cũng như hệ thống tiêu chí đã được công nhận và áp dụng cho các khu vực tiêu biểu trên Thế giới sẽ được luận văn sử dụng làm cơ sở cho công tác thống kê, phân loại và đánh giá. Khung Địa di sản Thế giới [31] Theo Khung Địa di sản Thế giới, để công nhận một đối tượng địa chất là một điểm địa di sản, cần thiết đối tượng địa chất đó phải đáp ứng tiêu chí chứa các yếu tố tự nhiên phù hợp với khoa học địa chất và địa mạo như sau: đối tượng địa chất là ví dụ điển hình, đại diện cho các giai đoạn lớn của lịch sử Trái đất, gồm dấu ấn của sự sống hoặc các quá trình địa chất có ý nghĩa đối với sự hình thành bề mặt Trái đất, hoặc các đặc điểm địa chất và địa mạo quan trọng. Lịch sử Trái đất Tập hợp các đặc điểm được thể hiện bằng các dấu ấn diễn ra trong quá trình phát triển hành tinh như: - Dấu ấn về địa động lực và kiến tạo vỏ Trái đất, liên quan với nguồn gốc và sự hình thành, phát triển các đai tạo núi, núi lửa, mảng lục địa, rift; - Dấu ấn về các vụ va chạm thiên thạch; - Dấu ấn về các chu kỳ băng hà trong lịch sử địa chất; 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các vị trí có giá trị nổi bật ghi lại những dấu ấn phát triển của Lịch sử Trái đất thường thể hiện bằng các đối tượng địa chất như (tập hợp) hóa thạch, tổ hợp các đá b. Dấu ấn của sự sống Đó là các vị trí còn lưu giữ dấu ấn về hoạt động sinh vật trong quá khứ (cổ sinh) được thể hiện bằng các hóa thạch.
Các dấu ấn của hoạt động sinh vật thể hiện sự phát triển trong lịch sử qua các chu trình tiến hóa loài. Mỗi giai đoạn đại diện bằng sự kiện sinh học tiêu biểu (bảng 1. Dấu ấn sinh học tiêu biểu cho các giai đoạn địa chất Các giai đoạn địa chất Dấu ấn sinh học Đệ tứ 25 triệu năm Con người xuất hiện; Kỷ băng hà Paleocene 65 triệu năm Động vật linh trưởng đầu tiên Khủng long bị tuyệt chủng Cretaceous 135 triệu năm Nguồn gốc của thực vật có hoa Jurassic 195 triệu năm Thời kỳ khủng long; Loài chim xuất hiện Triassic 240 triệu năm Động vật có vú và khủng long xuất hiện Carboniferous 375 triệu năm Loài bò sát xuất hiện Devonian 420 triệu năm Lưỡng cư xuất hiện; Rừng xuất hiện Silurian 450 triệu năm Thực vật trên mặt đất xuất hiện Ordovician 520 triệu năm Cá/san hô xuất hiện Cambrian 570 triệu năm Bọ ba thùy xuất hiện Precambrian > 570 triệu năm Tảo và vi khuẩn xuất hiện c. Các quá trình địa chất có ý nghĩa đối với sự hình thành bề mặt Trái đất Các vị trí này thể hiện các quá trình địa chất liên quan với sự hình thành bề mặt Trái đất: - Các quá trình hình thành sa mạc và hoang mạc; 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Các quá trình băng hà; - Núi lửa; - Các quá trình lắng đọng và bồi tích vật liệu; - Các quá trình tạo sông và bãi bồi; - Các quá trình hình thành biển và bờ biển.
Các đặc điểm địa chất và địa mạo quan trọng Các vị trí thể hiện các quá trình địa chất địa mạo bằng hiện trạng địa hình. Đối với các vị trí này, các đối tượng địa chất địa mạo không chỉ thể hiện các giá trị khoa học mà còn thể hiện các giá trị thẩm mỹ.