Karst là kiểu địa hình hình thành khi nước hoà tan dần những loại đá dễ tan, chủ yếu là đá vôi. Nước mưa hấp thụ khí cacbonic trong không khí và trong đất, trở nên hơi chua, rồi hoà tan canxi cacbonat trong đá theo các khe nứt. Qua thời gian rất dài, quá trình này khoét đá thành rãnh, phễu, hố sụt, hang động, sông ngầm và để lại những ngọn núi hình chóp nón như ở cao nguyên Đồng Văn.
Tên "karst" đến từ một vùng cao nguyên đá vôi ở Slovenia và Italy ngày nay, nơi các nhà khoa học châu Âu nghiên cứu kiểu địa hình này từ thế kỷ 19. Bài viết giải thích cơ chế hoá học đơn giản đằng sau, các dạng karst bạn gặp ở Đồng Văn, và vì sao karst nhiệt đới vùng núi cao như ở đây có những nét riêng.
Cơ chế: nước mưa, khí cacbonic và đá vôi
Đá vôi có thành phần chính là canxi cacbonat. Chất này gần như không tan trong nước tinh khiết, nhưng tan được trong nước có hoà khí cacbonic. Khi mưa rơi qua không khí, nước hấp thụ một ít khí cacbonic, tạo thành axit cacbonic rất yếu. Khi thấm qua lớp đất, nước tiếp tục nhận thêm nhiều khí cacbonic hơn nữa, sinh ra từ hô hấp của rễ cây và quá trình phân huỷ chất hữu cơ, nên độ chua tăng lên.
Nước hơi chua này phản ứng với canxi cacbonat, biến nó thành canxi bicacbonat, một chất tan được và bị nước mang đi. Phản ứng này có thể đảo ngược: khi nước chảy ra không khí trong hang, mất bớt khí cacbonic hoặc bay hơi, canxi cacbonat lại kết tủa thành thạch nhũ, măng đá. Vì vậy một hệ karst vừa có chỗ đá bị hoà tan, vừa có chỗ đá được "đắp" lại.
Tốc độ hoà tan rất chậm so với một đời người, nhưng tích luỹ qua hàng trăm nghìn đến hàng triệu năm thì đủ khoét cả một vùng núi. Nó phụ thuộc vào lượng mưa, nhiệt độ, lớp đất và thảm thực vật, độ tinh khiết của đá vôi, và đặc biệt là hệ thống khe nứt trong đá, nơi nước có thể đi vào.
Vì sao khe nứt quyết định hình dạng
Đá vôi ở Đồng Văn đã trải qua nhiều pha uốn nếp, đứt gãy, nên bị chia cắt bởi vô số khe nứt và mặt phân lớp. Nước không hoà tan đá đồng đều mà ưu tiên đi theo các khe này. Khe nào được nước đi qua nhiều sẽ mở rộng nhanh hơn, hút thêm nước, và càng mở rộng hơn nữa. Kết quả là đá bị khoét sâu theo những đường nứt, để lại các khối đá giữa các khe nhô lên.
Ở bề mặt, quá trình này tạo nên đá tai mèo với rãnh sâu và gờ sắc. Ở quy mô lớn hơn, nơi nhiều khe nứt giao nhau, nước tập trung xuống một điểm và khoét thành phễu. Ở quy mô cả vùng, giữa các phễu là những khối đá cao hơn, dần dần thành các đỉnh núi hình chóp.
Những đứt gãy lớn còn quyết định vị trí các thung lũng dài, các đoạn sông thẳng và các đèo. Con đường bạn đi trên cao nguyên thường men theo chính những đường yếu ấy, vì đó là nơi địa hình thấp và liên tục hơn. Nói cách khác, mạng lưới đường sá trên cao nguyên một phần được vẽ sẵn bởi cấu trúc địa chất từ hàng triệu năm trước.
Đây là lý do vì sao cao nguyên đá trông "lộn xộn" khi nhìn gần nhưng lại có trật tự khi nhìn từ trên cao: các đỉnh núi, các phễu thường xếp theo những hướng nhất định, phản ánh hướng của các hệ khe nứt và đứt gãy trong đá.
Các dạng karst thường gặp ở Đồng Văn
Bảng dưới đi từ quy mô nhỏ đến lớn. Những tên trong ngoặc là thuật ngữ quốc tế bạn có thể gặp trong tài liệu:
| Dạng karst | Quy mô | Hình thành thế nào | Thấy ở đâu |
|---|---|---|---|
| Đá tai mèo (karren) | Vài cm đến vài mét | Nước mưa, nước dưới đất hoà tan theo rãnh, khe nhỏ | Khắp các sườn đá, ven đường, quanh nhà |
| Phễu karst, hố sụt (doline) | Vài mét đến vài trăm mét | Nước tập trung xuống một điểm và hoà tan, hoặc trần hang sụt | Lòng chảo nhỏ giữa các đỉnh núi |
| Thung lũng karst (polje) | Hàng trăm mét đến vài km | Hoà tan mở rộng, đáy phủ đất, có khi do đá không tan xen kẽ | Các thung lũng có bản làng, ruộng ngô |
| Núi chóp nón | Hàng chục đến hàng trăm mét chiều cao | Phần đá còn lại giữa các phễu bị hoà tan | Khắp cao nguyên, rõ nhất khi nhìn từ đèo |
| Đồi sót | Khối nhỏ trên đáy thung lũng | Phần đá chưa bị hoà tan hết | Như núi đôi ở Quản Bạ |
| Hang động, sông ngầm | Từ khe nhỏ đến hang lớn | Nước hoà tan theo khe sâu dưới mặt đất | Trong lòng núi, lộ ra ở chân núi |
| Hẻm vực | Sâu hàng trăm mét | Sông đào sâu khi vùng đất được nâng lên | Hẻm Tu Sản trên sông Nho Quế |
Các nhà địa mạo thường mô tả kiểu karst ở Đồng Văn là karst chóp nón, nơi các đỉnh núi đứng sát nhau, chân liền nhau, xen giữa là các phễu sâu. Kiểu này khác với karst tháp ở vùng thấp như Tràng An hay Hạ Long, nơi các khối đá đứng rời trên một mặt bằng hoặc mặt nước.
Karst nhiệt đới vùng núi cao: những nét riêng của Đồng Văn
Karst ở vùng nhiệt đới thường phát triển mạnh vì mưa nhiều và thảm thực vật dày tạo ra nhiều khí cacbonic trong đất. Đồng Văn nằm ở vĩ độ nhiệt đới nhưng lại ở độ cao lớn, khí hậu mát đến lạnh. Sự kết hợp này tạo ra một kiểu karst có cả nét nhiệt đới, như núi chóp nón dày đặc, phễu sâu, lẫn nét của vùng núi cao lạnh hơn.
Một yếu tố quan trọng là vùng đất được nâng lên trong giai đoạn địa chất gần đây. Khi mặt đất nâng cao, mực nước ngầm hạ xuống tương đối, các dòng sông như Nho Quế đào sâu, và nước trên cao nguyên có xu hướng thoát nhanh xuống dưới. Kết quả là bề mặt cao nguyên khô, các phễu và khe nứt "nuốt" nước, trong khi ở rìa cao nguyên hình thành hẻm vực sâu.
Hoạt động của con người cũng góp phần định hình cảnh quan hiện nay. Khi rừng bị chặt để lấy đất canh tác qua nhiều thế hệ, lớp đất mỏng trên đá vôi dễ bị rửa trôi, làm lộ ra những bề mặt đá trước đây nằm dưới đất. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng một phần cảnh "đá tai mèo trơ trụi" ngày nay là hệ quả của quá trình mất đất này.
Thạch nhũ, măng đá: mặt "xây" của karst
Karst không chỉ là chuyện đá bị khoét đi. Trong hang, khi nước chứa canxi bicacbonat nhỏ giọt từ trần xuống, một phần khí cacbonic thoát ra không khí, làm canxi cacbonat kết tủa trở lại. Mỗi giọt để lại một lớp mỏng; qua thời gian dài, những lớp ấy chồng lên thành thạch nhũ treo từ trần, măng đá mọc từ nền, và khi hai thứ gặp nhau thành cột đá.
Tốc độ lớn của thạch nhũ thay đổi rất nhiều theo lượng nước nhỏ giọt, nhiệt độ, độ ẩm và hàm lượng khí cacbonic trong hang, nhưng nhìn chung rất chậm so với một đời người. Một đoạn thạch nhũ dài bằng ngón tay có thể là kết quả của rất nhiều năm. Vì vậy bẻ một nhánh thạch nhũ là phá đi thứ không thể phục hồi trong thời gian của con người.
Chạm tay vào thạch nhũ cũng gây hại: dầu và bụi bẩn trên da để lại một lớp màng làm nước khó bám và kết tủa tiếp, khiến chỗ đó ngừng lớn và đổi màu. Khi vào hang ở Đồng Văn hay bất kỳ vùng karst nào, nguyên tắc đơn giản là chỉ nhìn, chụp ảnh không dùng đèn quá gần, và đi đúng lối đã mở. Thạch nhũ còn là tư liệu khoa học: các lớp của nó ghi lại thông tin về khí hậu trong quá khứ, được các nhà nghiên cứu dùng để tái dựng lịch sử mưa, nhiệt độ của một vùng.
Nhận ra karst khi đi đường: vài dấu hiệu dễ thấy
Suối biến mất. Một dòng suối đang chảy bỗng chui vào chân núi hoặc mất hút vào lòng đất. Đó là điểm nước đi xuống hệ thống ngầm, người ta gọi là điểm hút nước. Mùa khô, lòng suối trên mặt đất có thể khô hoàn toàn.
Lòng chảo kín không có lối thoát nước. Đứng trên đèo nhìn xuống, bạn thấy những lòng chảo nhỏ bao quanh bởi núi, không có dòng suối nào chảy ra. Nước mưa đọng ở đó rồi thấm xuống. Đây chính là phễu karst.
Mó nước ở chân núi. Ở chân một vách đá, nước trong vắt chảy ra từ khe đá, quanh năm hoặc theo mùa. Đó là nơi nước ngầm lộ ra. Bản làng thường dựng gần những mó nước như vậy.
Bề mặt đá có rãnh song song. Trên mặt đá dốc, những rãnh nhỏ chạy song song từ trên xuống, ngăn cách bởi gờ sắc. Đó là vết nước mưa hoà tan, dạng nhỏ nhất của đá tai mèo.
Karst và đời sống: vì sao hiểu karst lại hữu ích
Hiểu karst giúp giải thích gần như mọi điều đặc biệt trong đời sống trên cao nguyên. Thiếu nước, vì nước thấm xuống khe nứt. Đất ít và quý, vì đá vôi khi tan để lại rất ít cặn, mỗi nắm đất phải tích tụ qua thời gian dài. Bản làng tập trung ở thung lũng, vì đó là chỗ có đất dày và có thể có mạch nước. Đường sá phải uốn lượn, vì địa hình bị chia cắt bởi vô số phễu và đỉnh núi.
Ngay cả cách dựng nhà cũng phản ánh karst: người dân chọn nền đất ổn định ở chân núi hoặc đáy thung lũng, tránh mép phễu và chỗ nước mưa dồn về, xếp đá làm móng, làm tường rào. Những kinh nghiệm ấy là hiểu biết về karst được tích luỹ qua nhiều thế hệ, dù không gọi bằng thuật ngữ khoa học.
Karst cũng đặt ra những rủi ro riêng. Nước thải, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật có thể đi rất nhanh qua khe nứt xuống nước ngầm mà không được lọc như trong đất dày, làm ô nhiễm mó nước ở xa. Hố sụt có thể xuất hiện khi trần hang ngầm yếu đi. Xây dựng trên nền đá vôi nhiều hang hốc cần khảo sát kỹ.
Với du khách, nhìn cảnh quan qua lăng kính karst biến chuyến đi thành một bài học địa lý sống động. Một phễu đá bên đường, một mó nước dưới chân núi, một hàng thạch nhũ trong hang đều là các mảnh ghép của cùng một câu chuyện: nước và đá vôi, qua hàng triệu năm.
Câu hỏi thường gặp
Karst có nghĩa là gì?
Karst là thuật ngữ quốc tế chỉ địa hình hình thành do nước hoà tan đá dễ tan như đá vôi, đôlômit, thạch cao. Tên gọi bắt nguồn từ tên một vùng cao nguyên đá vôi ở Slovenia và Italy, nơi kiểu địa hình này được nghiên cứu sớm.
Vì sao đá vôi tan trong nước mưa mà đá granit thì không?
Đá vôi chủ yếu là canxi cacbonat, phản ứng với nước có hoà khí cacbonic và chuyển thành chất tan được. Đá granit gồm các khoáng vật silicat bền hơn nhiều, bị phong hoá chủ yếu thành sét và cát chứ không tan hết, nên tạo địa hình núi đất chứ không phải karst.
Núi đá ở Đồng Văn có tiếp tục bị hoà tan không?
Có, quá trình karst vẫn đang diễn ra, nhưng rất chậm so với một đời người. Bạn không thể thấy núi thấp đi, nhưng có thể thấy dấu vết như rãnh nước trên đá, thạch nhũ trong hang hay nước mó có vị hơi chát do chứa nhiều khoáng chất.
Đồng Văn có hang động lớn để tham quan không?
Vùng cao nguyên có nhiều hang động, một số đã được giới thiệu cho khách tham quan. Tuy nhiên hang ở vùng cao thường dốc, trơn, thiếu ánh sáng; chỉ nên vào những hang đã được mở cho du khách, có người địa phương dẫn, không tự ý vào hang lạ.
Karst Đồng Văn khác karst Hạ Long, Tràng An thế nào?
Đồng Văn chủ yếu là karst chóp nón trên cao nguyên, các đỉnh núi đứng sát nhau xen giữa là phễu sâu, bề mặt khô. Hạ Long, Tràng An là karst tháp ở vùng thấp, các khối đá đứng rời trên mặt nước hoặc đồng bằng, gắn với lịch sử biển tiến và biển thoái.