Phong Nha – Kẻ Bàng: từ biển cổ đến thế giới karst hàng trăm triệu năm

Ngày nay, trên khối núi đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng hiện hữu một thảm thực vật thường xanh nhiệt đới có cấu trúc nhiều tầng tán, độ che phủ rừng rất cao, là sinh cảnh của 2.953 loài thực vật và 1.394 loài động vật với nhiều dạng sống khác nhau. Nằm trong khối núi đá vôi rộng lớn ấy là cả một thế giới hang động đồ sộ, với 425 hang động đã được biết đến, cùng hệ thống thủy văn phức tạp gồm các dòng sông Son, Chày, Troóc, Long Đại, Rào Nan và nhiều mạch nước ngầm len lỏi trong lòng đá như những huyết mạch nuôi dưỡng sự sống. Nếu hiện tại Phong Nha – Kẻ Bàng là một không gian sinh thái – địa chất đặc sắc, thì nhìn ngược vào quá khứ hàng trăm triệu năm trước, nơi đây lại mở ra một câu chuyện dài về lịch sử Trái đất, lịch sử biển cổ và những biến động môi trường sâu sắc đã góp phần tạo dựng nên cảnh quan karst kỳ vĩ ngày nay.

Khối núi đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng có từ bao giờ?

Đá vôi là đá trầm tích, thành phần chủ yếu là calci carbonat (CaCO₃), thường được hình thành trong môi trường biển nông, ấm, nơi các sinh vật như san hô, tảo vôi, sò, ốc và nhiều nhóm sinh vật biển khác tích tụ vỏ, bộ khung hay xác hữu cơ giàu carbonat qua thời gian rất dài. Xét về phương diện môi trường, sự hình thành đá vôi luôn gắn chặt với sự tương tác giữa thủy quyển, khí quyển và sinh quyển. Trong các vùng biển nông nhiệt đới, nơi nhiệt độ tương đối ổn định, ánh sáng dồi dào và hoạt động sinh học mạnh, các loài sinh vật tiết carbonat phát triển thuận lợi; khi chết đi, xác và bộ khung của chúng lắng xuống đáy biển, tạo thành các lớp trầm tích carbonat, dần dần bị nén ép và hóa đá qua hàng triệu năm. Một số mô tả cổ môi trường cho thấy những vùng biển nông nhiệt đới trong khoảng 25–30°C là điều kiện đặc biệt thuận lợi cho kiểu lắng đọng ấy.

Đối với Phong Nha – Kẻ Bàng, điều quan trọng không nằm ở câu hỏi “đá vôi trên Trái đất xuất hiện từ bao giờ”, mà ở chỗ nền đá vôi của khu vực này đã được tích tụ và biến đổi từ khi nào. Theo khung niên đại địa chất quốc tế, kỷ Ordovic kéo dài từ khoảng 485,4 đến 443,8 triệu năm trước, và các dấu tích địa tầng của Phong Nha – Kẻ Bàng cho thấy khu vực này gắn với một lịch sử phát triển địa chất rất cổ, bắt đầu từ Ordovic và tiếp tục qua nhiều giai đoạn sau đó. Vì thế, khi nói Phong Nha – Kẻ Bàng có tuổi khoảng 400–450 triệu năm, cần hiểu đây là tuổi rất cổ của nền địa chất và đá mẹ, chứ không phải toàn bộ cảnh quan núi karst hiện nay đã tồn tại nguyên trạng từ thời điểm ấy.

Vào giai đoạn cuối Ordovic, Trái đất mang một diện mạo môi trường rất khác hiện nay. Một số mô hình phục dựng cổ khí hậu cho thấy mực nước biển toàn cầu khi ấy có thể cao hơn hiện nay rất đáng kể, có phục dựng nêu mức khoảng 180 m, trước khi giảm mạnh trong giai đoạn băng hà cuối Ordovic. Cùng với đó, thành phần khí quyển cũng khác biệt rõ rệt: nhiều mô hình cho rằng oxy khí quyển thấp hơn hiện nay, có thể chỉ tương đương khoảng 68% mức hiện đại, trong khi CO₂ đạt mức rất cao, vào khoảng 4.200 ppm hoặc vài nghìn ppm tùy theo mô hình. Nhiệt độ bề mặt đại dương khi ấy cũng biến động theo thời kỳ; có những phục dựng cho rằng giai đoạn cuối Ordovic đã chứng kiến xu thế lạnh đi rõ rệt, gắn với băng hà và sự thay đổi lớn của hệ khí hậu toàn cầu. Những con số ấy, dù là các giá trị phục dựng, vẫn cho phép hình dung rằng môi trường cổ khi khối đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng bắt đầu hình thành khác xa Trái đất ngày nay về khí hậu, thành phần khí quyển, mực nước biển và điều kiện sinh thái.

Đây cũng là giai đoạn Trái đất đi qua một trong năm cuộc tuyệt chủng lớn. Cuộc tuyệt chủng cuối Ordovic diễn ra vào khoảng 444 triệu năm trước, gắn với sự phát triển của băng hà, sự hạ thấp mực nước biển và sự thu hẹp nhanh chóng của các biển nông ven lục địa — vốn là môi trường sống rất giàu sự sống thời đó. Vì vậy, những biến đổi của khí hậu, đại dương, băng hà và khí quyển không chỉ tác động đến sinh giới, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lắng đọng trầm tích carbonat, tạo nên nền vật chất ban đầu cho khối đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng.

Có thể hình dung rằng khối đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng được hình thành từ các trầm tích biển giàu carbonat tích tụ qua nhiều giai đoạn, sau đó được nâng lên bởi các vận động kiến tạo của vỏ Trái đất. Từ một nền đá biển cổ, khu vực này tiếp tục trải qua những pha nứt vỡ, nâng lên, phong hóa và karst hóa kéo dài. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, nước mưa, nước mặt và nước ngầm hòa tan dần đá vôi, mở rộng các khe nứt, tạo thành sông ngầm, hố sụt, thung lũng kín và hệ thống hang động đồ sộ. Chính sự kết hợp giữa lịch sử biển cổ, vận động kiến tạo lâu dài và điều kiện môi trường nhiệt đới ẩm đã tạo nên diện mạo karst độc đáo của Phong Nha – Kẻ Bàng ngày nay.

Phong Nha – Kẻ Bàng phải chăng hiện diện trên lục địa từ khoảng 450 triệu năm trước?

Lục địa — nơi trú ngụ của phần lớn sinh giới ngày nay — đã trải qua lịch sử hợp nhất, phân tách và dịch chuyển vô cùng phức tạp. Trong cổ địa lý học, những siêu lục địa như Rodinia, Pannotia, Gondwana và Pangaea là các mốc lớn giúp hình dung quá trình vận động của vỏ Trái đất qua thời gian sâu. Rodinia được cho là hình thành khoảng 1,1 tỷ năm trước và bắt đầu phân rã vào khoảng 750 triệu năm trước. Sau đó, Pannotia tồn tại vào khoảng 600–540 triệu năm trước. Đến thời Ordovic, Gondwana là siêu lục địa lớn ở bán cầu nam, còn các khối lục địa khác như Laurentia, Baltica và Siberia tồn tại như những thành phần quan trọng của bức tranh cổ địa lý thời kỳ này.

Tuy nhiên, với riêng Phong Nha – Kẻ Bàng, cách diễn đạt thận trọng và khoa học hơn là: nền địa chất của khu vực bắt đầu được hình thành từ rất sớm trong bối cảnh cổ địa lý biến động mạnh của Trái đất, còn cảnh quan lục địa – karst hiện nay là kết quả của một chuỗi biến đổi kéo dài hàng trăm triệu năm sau đó. Nói cách khác, tuổi rất cổ của Phong Nha – Kẻ Bàng phản ánh lịch sử của đá mẹ, của biển cổ, của vận động kiến tạo và của các quá trình karst hóa, chứ không nên hiểu giản đơn rằng toàn bộ khối núi hiện nay đã “đứng nguyên trên mặt đất” từ hơn 450 triệu năm trước. Chính sự chuyển đổi từ môi trường biển cổ sang môi trường lục địa, rồi sang môi trường karst nhiệt đới ẩm, mới là chìa khóa giúp hiểu đầy đủ lịch sử của vùng di sản này.

Sự sống thời cổ xưa ở Phong Nha – Kẻ Bàng?

Vào cuối Ordovic và các giai đoạn kế tiếp của Đại Cổ sinh, phần lớn sự sống vẫn tập trung trong biển. Điều đó cho thấy yếu tố môi trường thời ấy giữ vai trò quyết định: biển là không gian sống chủ đạo, còn môi trường trên cạn chưa thực sự trở thành nơi cư trú phổ biến của sinh giới. Nhiều nhóm sinh vật biển phát triển mạnh rồi suy giảm hoặc tuyệt chủng qua các biến cố lớn. Trong cuộc tuyệt chủng cuối Ordovic, các nhóm chịu ảnh hưởng nặng nề gồm tay cuộn (Brachiopoda), bọ ba thùy (Trilobita), rêu động vật (Bryozoa), graptolite và nhiều nhóm sinh vật biển khác. Đó không chỉ là một khủng hoảng sinh học, mà còn là biểu hiện của một cuộc khủng hoảng môi trường quy mô hành tinh.

Phong Nha – Kẻ Bàng ngày nay vẫn còn lưu giữ những chỉ thị cổ sinh dưới dạng hóa thạch trong các hệ tầng đá vôi, như san hô bốn tia, huệ biển, lỗ tầng, tay cuộn… Những hóa thạch ấy cho thấy khu vực này từng là môi trường biển cổ, nơi tồn tại các quần xã sinh vật đáy và sinh vật tạo rạn đặc trưng của Đại Cổ sinh. Xét về mặt môi trường, sự hiện diện của chúng phản ánh một vùng biển có điều kiện tương đối thuận lợi cho sinh vật phát triển: nước đủ nông, đủ ổn định, nền đáy phù hợp cho sinh vật cư trú, bám sống và để lại dấu tích trong trầm tích. Nói cách khác, trong lòng khối núi đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng ngày nay vẫn lưu giữ ký ức của một đại dương cổ đã biến mất từ hàng trăm triệu năm trước.

Xét riêng từng nhóm, huệ biển thuộc lớp Crinoidea của ngành Da gai (Echinodermata), là nhóm đã xuất hiện rất sớm trong Đại Cổ sinh. Brachiopoda là một trong những nhóm động vật không xương sống quan trọng nhất của biển cổ. Lỗ tầng (stromatoporoid) từng là những sinh vật tạo rạn quan trọng trong Ordovic – Devon. Những bằng chứng ấy không chỉ giúp nhận diện tuổi tương đối của đá, mà còn góp phần tái hiện môi trường cổ nơi đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng được hình thành.

Bức tranh về thời hồng hoang của Phong Nha – Kẻ Bàng

Bức tranh về thời hồng hoang của Phong Nha – Kẻ Bàng được phục dựng từ nhiều lớp dữ liệu: địa tầng, cổ sinh, cổ khí hậu, cổ địa lý và địa mạo. Những dữ liệu ấy cho phép khẳng định rằng đây là một vùng đá vôi có lịch sử phát triển cực kỳ lâu dài, bắt đầu từ hơn 400 triệu năm trước, trải qua nhiều pha biển tiến – biển thoái, vận động kiến tạo, nâng lên địa hình và karst hóa mạnh mẽ. Các yếu tố môi trường như biển nông nhiệt đới, biến động mực nước biển, nồng độ CO₂ cao, oxy khí quyển thấp hơn hiện nay, xu thế lạnh đi về cuối Ordovic, băng hà và sự tái cấu trúc của các lục địa cổ đều là những mảnh ghép quan trọng để hiểu bối cảnh hình thành của khối đá vôi này.

Nhìn theo cách đó, lịch sử Phong Nha – Kẻ Bàng là lịch sử tương tác lâu dài giữa thạch quyển, thủy quyển, khí quyển và sinh quyển. Thạch quyển cung cấp nền đá vôi; thủy quyển chi phối quá trình lắng đọng, hòa tan và tạo hang; khí quyển tác động đến khí hậu, nhiệt độ, lượng mưa và chu trình carbon; còn sinh quyển vừa góp phần hình thành trầm tích carbonat, vừa thích nghi hoặc suy giảm trước các biến động môi trường qua tiến hóa và tuyệt chủng. Chính sự tương tác không ngừng giữa bốn quyển ấy đã làm nên một Phong Nha – Kẻ Bàng vừa cổ xưa về địa chất, vừa giàu có về sinh thái, vừa đặc biệt về giá trị khoa học.

Dẫu vậy, lịch sử Trái đất nói chung và lịch sử riêng của Phong Nha – Kẻ Bàng nói riêng vẫn còn nhiều khoảng trống cần tiếp tục nghiên cứu. Khoa học hiện đại có thể xác lập niên đại, nhận diện hóa thạch, dựng lại môi trường cổ và giải thích phần nào vận động của vỏ Trái đất, nhưng không phải mọi chi tiết đều đã được biết đến một cách tuyệt đối. Chính vì thế, cách tiếp cận khoa học nhất là phân biệt rõ giữa dữ kiện đã được chứng minh, suy luận dựa trên chứng cứ và giả thuyết còn cần kiểm chứng. Cũng từ đó, Phong Nha – Kẻ Bàng hiện lên không chỉ như một di sản thiên nhiên với núi đá, rừng xanh và hang động, mà còn như một “thư viện địa chất” khổng lồ, nơi lưu giữ những chương rất cổ của lịch sử Trái đất. 

Tuệ Minh