Geological history of ha long bay lịch sử địa chất vịnh hạ long

Trung tâm khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia
Phân Viện Hải dương học tại Hải Phòng

The National Natural Science & Technological Centre
The Oceanographical Institute in Hai Phong

LỊCH SỬ ĐỊA CHẤT VỊNH HẠ LONG

Geological History of Ha Long Bay

Trần Đức Thạnh
1998

by
Tran Duc Thanh
1998

Introduction

LỜI MỞ ĐẦU

Ha Long Bay was recognized as a World Natural Heritage site for
its values in many aspects, of which the most outstanding are its
landscape and its geology. Over hundreds of millions of years, nature
has created and formed Ha Long Bay, a site that is famous for all
Vietnamese people. To create the marvel of Ha Long Bay, there has
been a combination of factors that occurred over this long period of
geological time. Consequently, Ha Long Bay attracts visitors not only
by the delightful scenery of its many islands, but also with regard to its
geology and geomorphology.
To appreciate the values of this Natural Heritage Site, it is important to

understand the geological history of Ha Long Bay. To serve this aim,
this document summarises the results of the geological research and
study that have been published. Some paragraphs in this document
are not as fully explored as they could be, due to a lack of available
material, and not all the judgements have been evaluated by experts.
However, the information is continually updated, and we hope that this
document will be of some use for people who wish to understand Ha
Long Bay more thoroughly. The author wishes to thank Mr Nguyen

Vịnh Hạ Long được công nhận là di sản thiên nhiên thế giới vì những
giá trị nhiều mặt, nổi bật nhất là cảnh quan tự nhiên gắn chặt với giá
trị địa chất học. Để có được một Vịnh Hạ Long đặc sắc, độc đáo, trở
thành niềm tự hào của mỗi người Việt Nam, thiên nhiên đã phải dày
công chuẩn bị, tôn tạo và tu chỉnh qua hàng trăm triệu năm. Để tạo
ra được một Vịnh Hạ Long huyền diệu, đã phải có sự hội tụ, kết hợp
hài hồ của nhiều yếu tố, q trình địa chất, dường như được sắp
đặt theo một trình tự hợp lý khơng thể khác của thời gian. Vì thế,
Vịnh Hạ Long khơng chỉ hấp dẫn với cảnh trí tuyệt vời của biển, trời
và mn vàn hịn đảo mà cịn bởi chiều sâu của thời gian với những
biến cố vĩ đại của lịch sử địa chất. Năm tháng qua đi, một phần di
tích của những biến động ấy còn được ghi lại bằng những “trang sử
đá” hoặc tạc lại bằng hình thể của núi sông, đáy biển, chùm đảo.
Hiểu về lịch sử địa chất cũng là hiểu thêm về giá trị chiều sâu của
khu di sản tự nhiên có một khơng hai này.
Với mục đích như vậy, tập tài liệu này tổng hợp lại những kết quả
khảo sát, nghiên cứu đã được công bố nhằm giúp bạn đọc hệ thống

1

lại tiến trình lịch sử địa chất Vịnh Hạ Long. Có thể có chỗ chưa được
thỏa ý do thiếu tư liệu hoặc cịn có những nhận định chưa được các
nhà nghiên cứu thống nhất. Bỏ qua những khiếm khuyết cần được
tiếp tục bổ sung điều chỉnh, hy vọng rằng tài liệu này bổ ích cho
những ai yêu mến và muốn hiểu sâu về Vịnh Hạ Long. Xin chân
thành cảm ơn ông Nguyễn Văn Tuấn, Giám đốc Ban quản lý Khu di
sản Vịnh Hạ Long đã gợi ý, động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành
tập tư liệu này.

Van Tuan, Head of The Management Department of Ha Long Bay
World Heritage Site, who suggested, encouraged and helped the
author to complete this document, and also Dr Tony Waltham,
geologist from Nottingham Trent University in UK, who assisted in
preparing the text in the English language.

Chapter I
Stratigraphical background

Chương I
Cơ sở địa tầng
Địa tầng trầm tích chính là những "trang sử đá" ghi lại các
biến cố địa chất thông qua các đặc điểm màu sắc, thành phần vật
chất, kiến trúc, cấu tạo các lớp đá, các di tích hố thạch cịn được
bảo tồn và cả quan hệ không gian của các hệ tầng. Cho đến nay
được biết, trong phạm vi lịng Vịnh Hạ Long chỉ có mặt các hệ tầng
trầm tích cacbonat Cát Bà, Quang Hanh và các trầm tích lục nguyên
bở dời hệ Nhân sinh. Tuy nhiên ở dải bờ vịnh và những vùng phụ
cận cùng nằm trong đới kiến trúc địa chất Duyên Hải, cịn có nhiều
hệ tầng trầm tích khác mà q trình thành tạo chúng vẫn có quan hệ
chặt chẽ với lịch sử địa chất Vịnh Hạ Long. Chúng tạo một bối cảnh

không gian địa chất nền để chúng ta xem xét lịch sử địa chất Hạ
Long.

The sequence of sediments records the evidence of geological
events by its characteristic colour, material components, structure,
texture and preserved fossils and by the spatial relationships between
the formations. Only the Cat Ba and Quang Hanh carbonate
formations and unconsolidated Anthropogene sediments are known at
outcrop within Ha Long Bay. However, the shore of the bay and the
buffer zones include the Duyen Hai structural zone, where many other
sediment formations provide a continuation of the geological history of
Ha Long Bay.

1. Paleozoic group
1.1.Co To Formation (03 - S1 ct)
The Co To is the oldest group of rocks known in the coastal
zone of northeast Vietnam. It is made of detrital clastic sediment
dominated by acidic volcanic tuff material, and it has the structure of a
flysch with a thickness of over 2500m. Rocks of the Co To Formation
are found on the islands of Co To, Thanh Lan, Chang Tay and Con
Ngua. Volcanic fragments form 75% of the sediment; the remainder is

1. Giới cổ sinh (paleozoi)
1.1. Hệ tầng Cô Tô (O3 - S1 ct)
Là hệ tầng cổ nhất được biết ở ven bờ Đơng Bắc Việt Nam,
có nguồn gốc lục nguyên xen kẽ phân nhịp với đá vụn núi lửa thành
tạo axít, cấu tạo flít điển hình, bề dầy trên 2500m. Trầm tích hệ tầng
Cơ Tơ phân bố trên các đảo Cô Tô, Thanh Lân, Chàng Tây, Con
Ngựa..v.v. Đá vụn núi lửa thành phần axít (cuội kết tufogen, tufit)
chiếm trên 75% thành phần trầm tích, cịn lại là trầm tích lục nguyên

2


và hoá học xen kẽ. Trong thành phần cát kết, khoáng vật tạo đá phổ
biến là Thạch anh, Fenpat kali và Plagiocla. Ngồi ra cịn có
Muxcovit, Biotit, Zircon, Tuamalin..v.v. Trong sét kết lẫn tro núi lửa,
khoáng vật sét chiếm 60 - 90% khối lượng, chủ yếu là Hydromica,
Thạch anh ẩn tinh chiếm đến 20%. Phân nhịp là đặc điểm đặc trưng
của hệ tầng. Mỗi nhịp gồm hai hoặc ba thành phần trầm tích với
thành phần hạt thơ nằm dưới, hạt vừa nằm giữa và hạt mịn nằm
trên. Trong mỗi nhịp các đá phân lớp song song với bề dày từ vài
centimet đến hàng mét.
Trầm tích hệ tầng Cơ Tơ chứa nhiều hố thạch Bút đá
(Graptolit), một loại động vật có có cấu tạo đơn giản đặc trưng cho
mơi trường biển sâu. Các dạng Bút đá thường gặp là Spirograptus
turriculatus. Pristiogratus cf. regularis, Monograptus, Campograptus
communis, Demirastrites triangulatus...v.v. Các hiện tượng trượt
ngầm, cấu tạo phân lớp xiên, thấu kính cuội sỏi kết khơng đều và
hình dạng thay đổi trong trầm tích chứng tỏ trong q trình lắng đọng
có những dải đảo ngầm, những dịng nước đối lưu và chuyển động
thăng trầm ln thay đổi trong khu vực. Quan hệ trên và dưới của hệ
tầng Cô Tô chưa rõ.

terrestrial weathering debris and chemical deposits. In the sandstones,
the main grains are lithic fragments, quartz, potassium feldspar and
plagioclase, with minor muscovite, biotite, zircon and tourmaline. Clay
minerals form 60-90% of the finer volcanic material, and hydromica is
the main component; quartz forms 20%. The cyclic bedding is notable;
in each cycle there are 2 or 3 sedimentary components, generally with

the coarsest bed at the bottom, and the finest bed at the top. Each
cycle has a thickness from centimeters to meters.
The sedimentary rocks of the Co To Formation contain many fossils
of graptolites, a simple pelagic animal from deep sea environments.
The common species are Spirogratus turriculatus, Pristiogratus cf.
regularis, Monograptus sp., Campograptus comminis and
Demirastrites triangulatus. All the rock textures and structures, oblique
bedding, lenses, pebble beds and the variations in the sediments,
demonstrate sedimentation in currents of water around some small
islands. The relation between the upper and lower layers of the Co To
Formation is not clear.

1.2.Duong Dong Formation (D1-2 dd)
The Duong Dong Formation dates from the early and middle
Devonian. It occurs widely in the northeast (forming Ngoc Vung and
Van Canh islands) and in the southwest of Ha Long Bay (north of Thuy
Nguyen and south of Dong Trieu). The thickness is 450-550 m. The
main rocks are quartzitic sandstone with light grey interbedded
siltstones. Fossils of brachiopads, corals and crinoids indicate its
deposition in a coastal environment; notable species are Euryspirifer
tonkinensis, Indospirifer kwangsiensis, Atripa ex gr. reticularis,
Camarotaoechia sp., Acrospirifer sp., Desquamata ex gr. desquamata,
Syringopora ex gr. eifeliensis and Aulacella zhamoida. Its basal
relationships are not clear, but its top is transitional to the Lo Son
Formation.

1.2. Hệ tầng Dưỡng Động (D1-2 dđ)
Hệ tầng có tuổi Đevon sớm - giữa, phân bố rộng rãi ở khu vực
rìa đơng bắc và tây nam Vịnh Hạ Long. ở rìa đơng bắc, trầm tích hệ
tầng gặp ở Ngọc Vừng, Vạn Cảnh. ở tây nam, gặp ở bắc Thủy

Nguyên, nam Đông Triều. Bề dày trầm tích hệ tầng 450 -550m.
Thành phần chủ yếu là cát kết, cát kết dạng quắc zit mầu xám sáng
xen các lớp mỏng sét bột kết, cát bột kết. Các hố thạch Tay cuộn
(Brachiopada), San hơ (Coral), Huệ biển (Crinoidae) chỉ thị cho môi
trường ven bờ với các dạng đặc trưng là Euryspirifer tonkinensis,
Indospirifer kwangsiensis, Atripa ex gr. reticularis, Camataoechia sp.,
Acrospirifer sp., Desquamatia ex gr. desquamata, Syringopora ex gr.
eifeliensis, Aulacella zhamoida. Quan hệ dưới của hệ tầng không rõ,
quan hệ trên chuyển tiếp lên hệ tầng Lỗ Sơn .

3


1.3. Hệ tầng Lỗ Sơn (D2 ls)
Có tuổi Đevon giữa, trầm tích dày 300m, phân bố trên các đảo
Trà Bản, Cái Lim và một số đảo nhỏ rìa đơng bắc Vịnh Hạ
Long( thuộc Bái Tử Long), ở phía bắc Thủy Ngun, Tràng Kênh dọc
sơng Đá Bạc. Trầm tích hệ tầng là đá vơi nguồn gốc hố học và sinh
vật phân lớp dày đến dạng khối, hạt nhỏ, màu xám đen đến xám
sáng, phần dưới có các lớp vơi sét, vơi silic , chứa phong phú tập
hợp San hô cổ như Stringocephalus burtini, Amphipora ramosa,
Amphipora minima, Scoliopora denticulata, Stachyodes costulata,
Dendrostella trigeme. Một số kết quả phân tích hố (Ngơ Quang
Tồn, 1993) cho thấy hàm lượng Cacbonatcanxi CaCO 3 chỉ 54,28%,
các hợp chất khác Al2O3 = 0,42%, Fe2O3 = 0,14%; SiO2 = 0,4%, MgO
= 0,85%..v.v.

1.3.

Lo Son Formation (D2 ls)

The Lo Son Formation is middle Devonian age, and its
thickness is 300 m. Its outcrops are on the Tra Ban and Cai Lim
islands, some small islands at the northeast margin of Bai Tu Long
Bay, and north of Thuy Nguyen and Trang Kenh along the Da Bac
River. The unit consists of limestone with chemical and biological
origins; it is massively bedded, dark grey and light grey, with many clay
lime layers, and siliceous beds near the base. It contains a diversity of
corals, including Stringocephalus burtini, Amphipora ramosa,
Amphipora minima, Scohopora denticulata, Stachyodes costulata and
Dendrostella trigeme. Some chemical analyses (Ngo Quang Toan,
1993) showed contents of CaCo3 = 54.28%, Al2O3 = 0.42% ; SiO2 =
0.4%, MgO = 0.85%.
1.4.

Do Son Formation (D3 ds)
The Do Son Formation is late Devonian, is 350 m thick and
occurs on Do Son, Dong Kho, Quan Lan and Tra Ban islands. The
main rock types are quartzitic sandstone, which is violet grey, red grey,
yellow grey and pale grey, with layers of pebble beds and siltstones.
On Do Son, the unit is divided into 3 sub-formations. Its fossils include
fish of the Bothriolepsis group, plants, brachiopods, and bivalve
molluscs. This unit was formed in a coastal environment with tidal
estuaries in a hot and dry climate. Its boundary relationships are not
clear.

1.4. Hệ tầng Đồ Sơn (D3 đs)
Hệ tầng tuổi Đevon muộn, dày khoảng 350m, phân bố ở Đồ
Sơn và các đảo Đông Kho, Quán Lạn và Trà Bản. Thành phần trầm
tích chủ yếu là cát kết dạng quắc zit, cát kết màu xám tím, xám đỏ,

xám vàng, xám trắng có xen các lớp cuội kết, bột kết. ở Đồ Sơn, địa
tầng trầm tích được nghiên cứu kỹ và được chia làm ba phụ hệ tầng.
Trong trầm tích gặp hố thạch Cá Giáp nhóm Bothriolepis, thực vật
dạng vảy, Tay cuộn và Thân mềm hai mảnh. Hệ tầng được thành tạo
trong môi trường dải ven bờ, cửa sơng có chịu ảnh hưởng của thủy
triều, khí hậu khơ nóng. Quan hệ trên và dưới của hệ tầng chưa rõ.

1.5.

Pho Han Formation (D3 - C1 ph)
The thickness of the Pho Han Formation is 400-650 m,
occurring on Cat Ba, Thuy Nguyen and Nui Voi (Hai Phong) islands. It
consists of carbonate sediments alternated with clastic beds, divisable
into 3 sub-formations. The lower sub-formation includes thick
limestone beds, some lime-bouder beds, and thinly bedded limestone,
grey and dark grey in places. The middle sub-formation includes black
limestone, siliceous limestone and argilites; some beds are lenticular.
Limestone of the middle sub-formation contains 97-98% calcite and 2-

1.5. Hệ tầng Phố Hàn (D3 - C1 ph)
Hệ tầng dày 400 - 650m, phân bố ở đảo Cát Bà, Thuỷ Ngun
và Núi Voi (Hải Phịng), bao gồm các trầm tích cacbonat xen lục
nguyên và được chia thành ba phụ hệ tầng .
Phụ hệ tầng dưới gồm đá vôi phân lớp dày, đơi chỗ có ít đá
vơi dạng khối, đá vơi phân lớp rất mờ màu xám, xám đen. Phụ hệ
tầng giữa là đá vôi màu đen, đá vôi silic, đá vơi sét, sét vơi phân dải
mờ, phần trên có các lớp kẹp hoặc thấu kính đá silic xám đen. Đá

4

vơi phụ hệ tầng giữa có 97 - 98% là canxit, 2 - 3% là sét hữu cơ và
đá vôi silic có canxit 65 - 68%, silic 30 - 33%. Phụ hệ tầng trên là đá
sét bột kết màu xám, phong hố có màu vàng, xám đỏ, đá silic mầu
xám, phong hố có màu vàng, xám đỏ, đá silic màu xám đen, đá vơi
phân dải màu đen.
Trầm tích hệ tầng Phố Hàn chứa phong phú hố thạch San
hơ, Tay cuộn, Trùng lỗ (Foraminifera).Quan hệ địa tầng duới khơng
rõ, phía trên bị trầm tích hệ tầng Cát Bà phủ khơng chỉnh hợp lên.

3% organic clay. The siliceous limestone has 65-68% calcite and 3033% silica. The upper sub-formation includes argilite and siliceous
beds, both grey and weathering to yellow and red-grey, and dark grey
siliceous bedded limestone. The Pho Han Formation contains a great
diversity of fossil corals, brachiopads and foraminifera. Its basal
relationships are not clear, and its top is covered unconformably by the
Cat Ba Formation.
1.6.

Cat Ba Formation (C1 cb)
Carbonate sediments of biogenic and chemical origins have a
thickness of 400-500 m. They occur on Cat Ba islands, in many parts
of the World Heritage Site of Ha Long Bay and Bai Tu Long Bay and at
sites in the north of Thuy Nguyen. The rocks are very uniform, bedded
limestones, with some siliceous nodules.
The thickness of the lower sub-formation is 200m, including
black and dark grey limestones, thinly and thickly bedded, alternating
with thin layers and nodules of chert, with some thin beds of
calcareous clay. The limestones are very fine grained, patchily
recrystallized into nodules; bed thicknesses are 200-400 mm and also
around 1 m. Calcite forms 96-100%, quartz and plagioclase form 1-2%

and clay forms 2-3%. Chert nodules are fractured, dark grey and less
than 50 mm thick.
The thickness of the upper sub-formation is 250 m; the rocks
are similar including limestone and oolitic limestone that are black,
dark grey and light grey, bedding both thinly and thickly. The fine
grained limestones have 98-100% calcite with 1-2% quartz, but in
some places the dolomite content rises to over 50%.
Typical limestone of the Cat Ba Formation has a density of 2.64
g/cm3, a porosity of 2.6% and an unconfined compressive strength of
104.6 MPa (1046 kg/cm2).
The abundant fossils include many foraminifera, notably
Tournayella lebottomaevae, Carbonella spectabilis, Carbonella cf.
discoidea, Planoendothyra sp., Archaeosphera sp., Parathurammina
sp. and Septabrunsiian sp., and also brachiopods, corals and crinoids.

1.6. Hệ tầng Cát Bà (C1 cb).
Trầm tích cacbonat nguồn gốc hoá học và sinh vật của hệ
tầng dày 400 - 450m, phân bố trên đảo Cát Bà, phổ biến rộng rãi ở
Vịnh Hạ Long, kể cả trong khu di sản, vịnh Bái Tử Long và một số
nơi phía bắc Thuỷ Nguyên. Thành phần trầm tích khá đồng nhất gồm
đá vôi phân lớp mỏng đến dày, màu đen, xám đen , xám sáng xen
kẹp ít lớp mỏng và mấu ổ silic.
Phụ hệ tầng dưới dày 200m gồm đá vôi màu đen, xám đen,
phân lớp mỏng đến dày, xen kẹp mhững lớp mỏng và mấu ổ silic, có
xen ít lớp mỏng sét vơi. Đá vơi thường vi hạt, ẩn tính, đơi nơi kết tinh
thành hạt nhỏ, phân lớp dày 20-40cm đến 1 mét, khoáng vật canxit
chiếm 96 - 100%, Thạch anh và Plagiocla khoảng 1 - 2%, sét 2 3%. Các lớp đá silic cứng và giòn, dày dưới 5 cm, màu đen nhạt.
Phụ hệ tầng trên dày 250m, thành phần trầm tích khá đồng
nhất gồm đá vơi xen kẹp đá vôi giả trứng cá, màu đen, xám sẫm,
xám sáng, phân lớp vừa đến dày. Đá vơi có cấu tạo vi hạt, ẩn tinh,

thành phần khoáng vật canxit 98 - 100%, Thạch anh 1 - 2%, có nơi
do bị dolomit hố, lượng khống vật dolomit đạt trên 50%.
Một số tính chất cơ lý đá của đá vôi hệ tầng Cát Bà như sau:
khối lượng thể tích cốt đá 2,64 g/cm 3, khối lượng riêng 2,72 g/cm 3,
độ rỗng 2,6%, cường độ kháng nén 1046 kg/cm2.
Hố thạch trong trầm tích rất phong phú, bao gồm các loại
Trùng lỗ (Foraminifera) mà đặc trưng là Tournayella lebedaevae,
Carbonella spectabilis, Carbonella cf. discoidea, Planoendothyra sp.,
Archaeosphera sp., Parathurammina sp., Septabrunsiina sp., Tay

5


cuộn (Brachiopoda), san hô (coral) và Huệ biển (Crinoidea). Hệ tầng
Cát Bà phủ không chỉnh hợp trên hệ tầng phố Hàn và chuyển tiếp
liên tục lên hệ tầng Quang Hanh.

The Cat Ba Formation lies uncomformably on the Pho Han Formation
and is transitional to the Quang Hanh Formation.
1.7.

Quang Hanh Formation (C2 - P qh)
The limestones of the Quang Hanh Formation, along with those
of the Cat Ba Formation, form the islands of Ha Long Bay. The Quang
Hanh Formation also has outcrops on Cat Ba, Quang Hanh and Deo
But islands, and the small limestone islands of Bai Tu Long BAy. The
thickness of the formation is 750 m, including limestone with biogenic
and chemical origins; it is thickly bedded and massive, and is grey or
light grey and fine grained.
The lower sub-formation includes 400 m of light grey

limestones, that are thickly bedded and massive. The clean limestones
are nearly 100% moicro-crystalline calcite, but are locally dolomitized
with 0-19% MgO.
The thickness of the upper sub-formation is 350 m, including
light grey limestone, thick bedding to massive, that alternates with thin
siliceous limestone beds in the lower part, and with oolitic limestones
in the upper part. The micro-granular limestone has 99-100% calcite
and 1% quartz.
The main fossils are diverse foramminifera, besides corals and
brachiopodas. The Quang Hanh Formation is transitional above the
Cat Ba Formation, and is overlain uncomformably by the Bai Chay
Formation.

1.7. Hệ tầng Quang Hanh (C2 - P qh)
Trầm tích hệ tầng Quang Hanh cùng với hệ tầng Cát Bà là hai
thành phần tạo nên các đảo đá vơi Vịnh Hạ Long. Ngồi ra, hệ tầng
Quang Hanh còn gặp trên đảo Cát Bà, Quang Hanh, Đèo Bụt và một
số hịn đá vơi nhỏ ở Bái Tử Long. Hệ tầng có bề dày 750m, gồm đá
vơi nguồn gốc hố học và sinh vật, phân lớp dày và dạng khối, có
màu xám, xám sáng, vi hạt hoặc ẩn tinh.
Phụ hệ tầng dưới gồm đá vôi màu xám sáng, xám nhạt phân
lớp dày đến dạng khối, bề dày 400m. Đá vôi khá sạch gần phư
100% là canxit, ở dạng vi hạt, ẩn tinh có khi bị dolomit hoá với hàm
lượng oxyt manhê trong đá từ một vài đến 19% .
Phụ hệ tầng trên dày 350 m gồm đá vôi màu xám sáng, phân
lớp dày đến dạng khối, xen kẹp các lớp mỏng đá vôi silic, đá silic vôi
phần dưới và đá vôi cấu tạo giả trứng cá ở phần trên. Đá vơi cũng
có kiến trúc ẩn tinh, vi hạt với thành phần Canxit 99 - 100%, có mẫu
Thạch anh tới 1%.
Hoá thạch chủ yếu là Trùng lỗ, khá phong phú. Ngồi ra, cịn

gặp San hơ và Tay cuộn. Hệ tầng Quang Hanh chuyển tiếp trên hệ
tầng Cát Bà và bị hệ tầng Bãi Cháy phủ bất chỉnh hợp trên.

1.8.

Bai Chay Formation (P2 bc)
WIth small outcrops on the south of Son Duong, Bai Chay, Giap
Khau and southwest of Ha Tu, the Bai Chay Formation consisys of
siliceous shales, interbedded with thin layers of grey sandstone,
limestone lenses and black carbonaceous clay. Thickness of the
formation is 300-320 m. The main fossils include Neoendothyra,
Nankinella, Orthoceras, Spiriferina and Productus, which are all
species of a coastal environment. The Bai Chay Formation lies

1.8. Hệ tầng Bãi Cháy (P2 bc)
Phân bố ở một vài dải hẹp ở phía nam mũi Sơn Dương, Bãi
Cháy, Giáp Khẩu, tây nam Hà Tu với thành phần trầm tích đá phiến
silic phân lớp mỏng xen các lớp cát bột kết màu xám, thấu kính đá
vơi và sét than màu đen. Bề dày 300 - 320m. Tập hợp hoá thạch bao
gồm các lọai Trùng lỗ (Neoendothyra, Nankinella), Chân đầu
(Orthoceras) và Tay cuộn (Spiriferina, Productus), đặc trưng cho môi

6


trường ven bờ. Hệ tầng Bãi Cháy phủ không chỉnh hợp trên hệ tầng
Quang Hanh và quan hệ trên chưa rõ.

uncomformably on the Quang Hanh Formation, and its upper
boundary is not seen.

2. Giới trung sinh (Mezozoi)
2.1. Hệ tầng Hòn Gai (T3n-r hg)
Trầm tích chứa than hệ tầng Hịn Gai tuổi Trias muộn phân bố
ở thành phố Hạ Long, đảo Cái Bầu, Vàng Danh, Mạo Khê. Ngồi ra
cịn phân bố trên các đảo Tuần Châu, Hoàng Tân, bề dày 2000 2500m. Phụ hệ tầng dưới là cuội kết, sạn kết, cát kết và những thấu
kính than mỏng nằm bất chỉnh hợp góc trên đá Pecmi, bề dày thay
đổi 200 - 500m. Phụ hệ tầng trên gồm cát kết, cuội kết, bột kết,
acgilit và những vỉa than dày. Bề dày phụ hệ tầng trên 600 - 800m và
chứa từ một vài đến 60 vỉa than có chất lượng tốt, trữ lượng lớn
trên 3 tỷ tấn. Có những vỉa than dày vài chục mét, những chùm vỉa
dày 60m, trong đó phần nguyên than đạt 40m. Than có chất lượng
rất tốt, nhiệt lượng 7000 - 8400 Kcal/kg, độ tro 1,2 - 1,5%, chất bốc 5
- 10%, lượng lưu huỳnh 0,2 - 1,2%. Các đá trầm tích hệ tầng Hịn
Gai có khối lượng riêng 2,6 - 2,7 g/cm3 cường độ kháng nén từ 372
(sét kết) đến 1188 kg/cm2 (sạn kết). Phức hệ hoá thạch thực vật Tuế
và Dương xỉ rất phong phú, với hơn 150 dạng, tiêu biểu là
Daeneopsis fecunda, Bernouillia zeilleri, Asterotheca cottoni,
Clathropteris meniscioides, Dictyophyllum nathorstii, Geoppertella
microloba,
Pecopteris
tonquinensis,
Taeniopleris
Jourdyi,
Pterophyllum contiguum, Otozamites indosinensis, Cladophlebis
shensiensis..v.v. và hoá thạch Thân mềm như Gervillia inflata.
Trên thực tế, bể than Quảng Ninh kéo dài 150km từ Phả Lại
tới Cái Bầu gồm có hai cấu trúc chứa than. Cấu trúc phía bắc tên là
Bảo Đài - Yên Tử có dạng phức nếp lõm kéo dài 30km, rộng 4 5,5km, chiều cao địa hình đạt tới trên ngàn mét. Cấu trúc phía nam
là bể than Hòn Gai ngăn cách với cấu trúc Bảo Đài - Yên Tử qua một

khối nâng cổ tuổi Paleozoi - Mezozoi. Bể than Hòn Gai là một trũng
địa hào (graben) bản chất cổ địa lý là hồ đầm lục địa, kéo dài từ Mạo
Khê tới Cái Bầu. Nó được sinh thành nhờ các chuyển động khối tảng

2. Mesozoic group
2.1. Hon Gai Formation (T3n-r hg)
The coal measure rocks of the Hon Gai Formation are of
Triassic age; they occur around Ha Long City and on Cai Bau, Vang
Danh, Mao Khe, Tuan Chau and Hoang Tan islands with a total
thickness of 2000-2500 m. The lower sub-formation are
conglomerates, gritstones, sandstones and thin lenses of coal, lying
angularly on the Permian rocks, with a thickness of 200-500 m. The
upper sub-formation are terrigenous sandstones, conglomerates,
siltstones and shales with thick coal seams. Its thickness of 600-800 m
includes 60 coal seams with total resources of 3 billion tons. Some
coal seams have thicknesses of tens of meters; some groups of
seams are 60 m thick, in which pure coal totals 40m. The coal is of
good quality, with 7000-8400 Kcal/kg, 1.2-1.5% ash, 5-10% volatiles
and 0.2-1.2% sulphur. Mean rock density in the Hon Gai Formation is
2.6-2.7 g/cm3, and unconfined compressive strenghts range from 37.2
MPa (372 kg/cm2) for the shale to 118.8 MPa (1188 kg/cm2) for the
sandstone. There are over 150 species of treea nd fern fossils; the
most common are Daeneopsis fecunda, Bernoullia zeilleri,
Asterotheca cottoni, Clathropteris meniscioides, Dictyophyllum
nathorstii, Geoppertella microloba, Pecopteris tomquinensis,
Taeniopleris
Jourdyi,
Pterophyllum
contiguum,
Otozamites

indosinensis and Cladophlebis shensienis. A common bivalve is
Gervillia inflata.
The Quang Ninh coal basin extends for 150 km from Pha Lai to
Cai Bau, including two structures containing coal. The northern
structure of Bao Dai - Yen Tu, is a syncline complex 30 km long and
4.0-5.5 km wide, with topographic relief of over 1000 m. The southern
structure is the Hon Gai coal basin, separated from Bao Dai - Yen Tu
by an uplifted block of Paleozoic and Mesozoic rocks. The Hon Gai
coal basin is a graben, where the paleo-environment was a continental

7


khống chế bởi hệ thống đứt gãy chính phương á vĩ tuyến. ở Mạo
Khê, các vỉa than có cấu trúc đơn nghiêng, nghiêng về phía bắc với
góc dốc 25 - 45o. ở phần trung tâm, các vỉa than uốn nếp theo trục
hướng bắc nam, vng góc với hương kéo dài của bể than. Tại Cẩm
Phả, các nếp uốn vỉa phức tạp, nhiều hướng với góc dốc vỉa 45 60o. Tại Cái Bầu, trục các nếp uốn vỉa trùng với hướng kéo dài của
bể than.

lake, stretching from Mao Khe to Cai Bau. It was created by tectonics
and is bordered by east-west faults. At Mao Khe, the coal measures
have a monocline structure, dipping north at 25-45. In the centre, the
coal seams are folded south-north, across the length of the basin. At
Cam Pha, folding of the seams is very complex, with dips of 45-60 in
many directions.
3. Cenozoic Group
3.1. Neogene System
3.1.1. Dong Ho Formation (N1 dh)
This Miocene formation includes oil shales, and occurs around

Cua Luc Bay at Tieu Giao, Dong Ho, Xich Tho and Troi. It is separated
into two parts identifiable by their fossils.
The lower part is 60 m thick, and includes pebble beds
alternating with sandstone and shale that is rich in oil, along with coal
seams. The grey sediments include the plant fossils that are weakly
coalized. They are separated into four beds, with grey conglomerate at
the base, overlain by grey sandstones, then siltstones, oil shales rich
in plant fossils, and dark grey sandstone at the top.
In the upper part are fine sediments 70-90 m thick, that formed
in a deep lake; they are pink, brown pink and violet. The main clay
sediment is argilite with thin layer of sandstone and siltstones and
lenses of fine quartz conglomerate. The main beds are a pink and
brown quartz sandstone, followed by a thick clay used for brick
manufacture, overlain by sandstone and red-brown siltstones.
The common tree fossils are Larus, Cinnamomum, Diospyros
brachysepala and Arundodo, and the main ferns are Gleichenia and
Pecopteris totangenis; they are flora typical of a warm bog.

3. Giới tân sinh (Kainozoi)
3.1. Hệ Neogen
3.1.1. Hệ tầng Đồng Ho (N1đh)
Bao gồm các trầm tích Mioxen chứa đá dầu xung quanh vịnh
Cửa Lục như ở Tiêu Giao, Đồng Ho, Xích Thổ, Trới. Theo thành
phần thạch học và đặc điểm các hoá thạch, hệ tầng Đồng Ho được
chia thành 2 phần.
Phần dưới dài 60m bao gồm cuội kết cơ sở xen kẽ cát kết và
đá phiến sét tẩm dầu, đơi nơi có chứa than. Trầm tích có màu xám,
chứa các di tích thực vật bảo tồn dưới dạng than hoá yếu. Chúng
được chia thành 4 tập theo thứ tự từ dưới lên. Tập 1 là cuội kết màu
xám, tập 2 là sỏi kết, cát kết màu xám, tập 3 là bột kết, đá phiến tẩm

dầu chứa nhiều hoá thạch thực vật và tập 4 trên cùng là cát kết màu
xám đen.
Phần trên là các trầm tích hạt mịn dày 70 - 90 m nguồn gốc hồ
nước sâu, màu sắc hồng, nâu hồng, tím gụ sặc sỡ. Trầm tích sét chủ
yếu, trong sét kẹp các ổ hoặc một số lớp mỏng cát kết và bột kết và
một số thấu kính cuội kết hạt nhỏ và sỏi kết thạch anh. Ba tập trầm
tích được phân chia từ dưới lên. Tập 1 là cát kết thạch anh hạt nhỏ
màu tím hồng, nâu. Tập 2 là sét phân lớp dày, có chỗ dạng khối, ử
dụng làm gạch ngói rất tốt. Tập 3 là cát kết, bột kết màu nâu đỏ.
Các di tích hố thạch thực vật thường gặp là Laurus,
Cinnamomum, Diospyros brachysepala, Arundo và các đại biểu
dương xỉ như Gleichenia, Pecopteris totangensis. Chúng đặc trưng
cho thảm thực vật nóng ẩm ven đầm lầy
3.1.2. Hệ tầng Tiêu Giao (N2 tg)

3.1.2.Tieu Giao formation (N2 tg)
These fine grained Pliocene sediments occur around Tieu Giao,

8


Bao gồm các trầm tích Plioxen nằm chuyển tiếp trên trầm tích
Mioxen của hệ tầng Đồng Ho, thành phần đá vụn thơ, sắc cạnh phân
bố ở Tiêu Giao (phía nam vịnh Cửa Lục), Trới, Xích Thổ, Đồng Ho
(phía bắc vịnh Cửa Lục). Trầm tích hệ tầng gồm 2 tập.
Tập dưới dày 15m nằm dưới gồm cát kết, bột kết màu xám,
phân lớp dày 0,2 - 0,5m. Trong các lớp sét có vết in của lá, quả và
hạt nhiều lồi thực vật và các loại động vật thân mềm nước ngọt.
Tập trên dày 100 - 180m, gồm cuội kết hạt nhỏ, sỏi kết, cát
kết màu xám xen kẽ nhịp nhàng, thành phần hạt chủ yếu là thạch

anh
Hoá thạch thực vật hệ tầng Tiêu Giao gồm những dạng sống
quanh các vực nước và đầm lầy, ưu thế các dạng thuộc về ba phức
hệ: 1. Quercus nerrifolia - Acer trilobatum - Zelcova ungeri; 2.
Phragmites oeningensis - Typha latissima; 3. Fagus antipofii Phoebe pseudolanceolata. Đại biểu cho các động vật Thân mềm
nước ngọt là Viviparus, Anodonta, Unio, Tulotoma, Cerathium.
Trầm tích hệ tầng Tiêu Giao nằm chuyển tiếp trên hệ tầng
Đồng Ho. Chúng thành tạo trong các trũng địa hào được khống chế
bởi các đứt gãy hoạt động trong tân kiến tạo.

north of Cua Luc Bay. A lower bed 15 m thick consists of sandstone
and grey siltstones, with a bedding thickness of 200-500 mm;
interbedded clays have traces of leaves, fruits and nuts, and also fresh
water shells. An upper bed 100-180 m thick consists of cycles of fine
quartz conglomerates and grey sandstones.
Plant fossils of the Tieu Giao Formation include species that
grew around water and in bogs. They form three assemblages: 1 Quercus nerrifolia - Acer trilobatum - Zelcova ungeri; 2 - Phragmites
oeningensis - Typha latissima; 3 - Fagus antipofii - Phoebe
pseudolancealata. Common freshwater gasteropods are are
Viviparus, Anodonta, Unio, Tulotoma and Cerathium.
The Tieu Giao sediments lie conformably on the Dong Ho
formation. They were deposited in grabens, and are bordered by faults
that have been active in Neotectonic times.

3.2. Anthropogene (Quaternary)
3.2.1. Vinh Phuc formation (QIII vp)
In late Pleistocene times, deltaic sediments included material
with marine (m), fluvial (am) and alluvial origins (a). The alluvial
sediments are the youngest; they are mottled brown, red and pale grey
due to strong weathering in the continential environment. The

thickness of the sediment formation is 1-10m, and their age is 50-20
thousand years.
The marine sediments are sands with pebble components that
create narrow terraces, at altitudes of 10-15m on the sides of Quang
Yen, Yen Lap, Cat Ba and Cua Luc. In the Ao Coi marine terrace, at
the same height, the sediment contains many fragments of coral and
molluscs. Fluvial and marine sediments occur on the sides of valleys
at Cua Luc, Yen Lap, Quang Yen, Gia Luan and Trung Trang (Cat Ba).

3.2. Hệ Nhân sinh (Đệ tứ)
3.2.1. Hệ tầng Vĩnh Phúc (QIII2 vp).
Tuổi Đệ tứ, thế Pleixtoxen muộn. Đó là một phức hệ trầm tích
nguồn gốc châu thổ, gồm các tướng nguồn gốc biển (m), sông biển
(am) và aluvi sông (a). Trong đó, các trầm tích nguồn gốc aluvi sơng
có tuổi trẻ nhất. Chúng thường có màu sắc loang lổ nâu, đỏ, xám
trắng do bị phong hố mạnh trong mơi trường lục địa sau khi thành
tạo. Bề dày trầm tích hệ tầng tại khu vực khoảng 1 - 10m. Chúng
được tích tụ vào cuối Pleixtoxen muộn, khoảng 50 - 20 nghìn năm
trước.
Các trầm tích biển thành phần cát cuội cấu tạo nên các bậc
thềm hẹp cao 10 - 15m ven Quảng Yên, Yên Lập, Cát Bà, Cửa Lục.
ở thềm 10m Ao Cối (Cát Bà), trầm tích chứa rất nhiều mảnh vụn San
hơ và Thân mềm biển. Các trầm tích sơng biển phân bố ở rìa các

9


thung lũng sông suối tại Cửa Lục, Yên Lập, Quảng Yên, Gia Luận,
thung lũng Trung Trang (Cát Bà). Tại Gia Luận, lớp mặt (0,3m) là cát
nhỏ màu nâu, sau đó chuyển xuống dưới là sét pha cát màu nâu (0,3

- 2m) loang lổ đỏ và tiếp dưới là sạn sỏi pha sét xám đen. Các trầm
tích Pleixtoxen muộn aluvi sơng phân bố lót dưới các trầm tích
Holoxen vùng triều ở Yên Lập, Đại Đán, Hoàng Tân, hoặc lộ trên
mặt, dưới dạng các mơ đất sót, gọi là các “đượng” cao 3 - 4m. Trên
các đượng nằm giữa vùng triều chứa nhiều di tích sinh hoạt của các
nhóm cư dân cổ đã dời đi do biển lấn hoặc các lớp văn hố khảo cổ
nhưng cịn ít được nghiên cứu. Các di tích tảo silic và bào tử phấn
hoa đã khẳng định nguồn gốc lục địa của trầm tích này.

At Gia Luan, a thin surface layer of brown fine sand, is followed by a
brown-red mottled clay mixed with sand; an adjacent bed is of pebbles
mixed with dark grey clay. Late Pleistocene alluvial sediment forms
small mounds 3-4m high beneath Holocene sediment in the tidal zone
at Yen Lap, Dai Dan and Hoang Tan. On mounds beyond the tidal
zone, there are many archaeological relics of past cultures. Analysis of
pollen and siliceous algae have confirmed the continental origin of this
sediment.

3.2.2. Hai Hung formation (QIV1 -2 hh)
Sediments of the Hai Hung Formation are common in the
northern plains; they date from 11-3 thousand years ago in the Early
and Middle Holocene. In and around Ha Long Bay, Hai Hung
sediments have marine, saltmarsh and lake origins, with a thickness
generally of 1-7m.
Typical marine sequences of sand alternated with clay form the
sea beds, littoral dunes on some islands, and outcrops along the edge
of the mainland at heights of 4-7m. The sands are coloured red-brown,
yellow, grey and white. There are thin layers in the tidal zone, and
coral reef limestones on some island coasts.
The saltmarsh sediments are dark grey and green-grey fine silts

and clays with many relict mangrove tree roots, that are either rotten or
undamaged; the thickness of the sediment is 1-3m. These occur
widely in the tidal zones of the Bay, reaching to 0.5-2.0m deep.
Lake sediments are restricted to small soites at Yen Lap and
Hoang Tan; they are green, fine clays 0.5-1.0m thick, with siliceous
freshwater algae and continental pollen.

3.2.2. Hệ tầng Hải Hưng (QIV1-2 hh)
Trầm tích hệ tầng Hải Hưng phổ biến ở đồng bằng Bắc Bộ,
tuổi Holoxen sớm - giữa, đa nguồn gốc. ở khu vực Vịnh Hạ Long và
rìa bờ lân cận, trầm tích hệ tầng Hải Hưng có nguồn gốc biển, đầm
lầy - biển và hồ đầm với bề dày tổng hợp khoảng 1 - 7m.
Trầm tích biển điển hình, thành phần cát lẫn cuội sỏi phân bố
ở các thềm biển, cồn cát ven bờ ở nhiều đảo và ven rìa lục địa cao 4
- 7m. Màu sắc cát rất khác nhau, từ nâu đỏ, vàng, xám, trắng. Thuộc
trầm tích biển cịn có các lớp mỏng ở dưới mặt vùng triều và đá vơi
rạn san hơ ven các đảo.
Trầm tích đầm lầy biển thành phần cát bột, bột sét màu xám
xanh, xám đen cứa nhiều di tích thân dễ mục nát hoặc còn nguyên
vẹn của thực vật ngập mặn, bề dày 1 - 3m, phân bố rộng khắp ở
vùng triều ven vịnh, lộ ra trên mặt hoặc chìm sâu 0,5 - 2m dưới mặt
bãi triều.
Trầm tích hồ đầm lục địa phân bố rất hạn chế ở những điểm
nhỏ tại Yên Lập, Hoàng Tân, thành phần sét mịn xanh lục, dày 0,5 1m, chứa tảo silic nước ngọt và bào tử, phấn hoa lục địa.
Trầm tích hệ tầng Hải Hưng được thành tạo trong giai đoạn
chủ yếu của biến tiến Holoxen, vào khoảng 11 - 3 nghìn năm trước
đây.

10

3.2.3. Thai Binh formation (QIV3 tb)
Sediment of the Thai Binh formation is of late Holocene age;
they are the youngest sediments in the Ha Long Bay area. They were
formed on the surfaces of deltas, inside the tidal zone and on the floor
of the Bay. They originated in marine, saltmarsh and deltaic
environments with thicknesses of 1-5m.
The marine sediments include many sand-pebble beds on
marine terraces at heights of 2.0-3.5m, on the mainland slopes, on
some islands, and as beaches and sand spits; they are also common
as fine sands and silts in today's lower tidal zones and as thin layers
alternating with the saltmarsh sediments. Some small beaches on
islands in the southern Bay have sands that are entirely shell
fragments of coral, bivalves and foraminifera. The saltmarsh sediments
are 0.6-1.2m thick as layers of dark grey and gree-grey silt and clay
beneath the modern low tide zone; they are recorded in the Hoang Tan
and Dai Dan areas, Cua Luc Bay, the north of Cat Ba, the coast from
Hon Gai to Cam Pha and on some small islands. They contain many
relics of mangrove, with the sulphide minerals of pyrite (FeS2) and
pyrrhotite (FeS).
Tidal mud flats of alluvial sediment reworked by tidal currents
occur along the western sides of Ha Long Bay and Cua Luc Bay and
on the southwest of Cat Ba Island.

3.2.3. Hệ tầng Thái Bình (QIV3 tb)
Trầm tích của hệ tầng Thái Bình tuổi Holoxen muộn, trẻ nhất
trong hệ thống các hệ tầng trầm tích ở khu vực Vịnh Hạ Long và lân
cận, đồng thời rất phổ biến ở bề mặt các đồng bằng ven bờ, vùng
triều và mặt đáy vịnh. Trầm tích hệ tầng Thái Bình đa nguồn gốc. Tại
khu vực vịnh, chúng có nguồn gốc biển, đầm lầy biển và sơng biển

với bề dày chỉ 1 - 5m.
Trầm tích biển bao gồm các loại cát cuội trên các thềm biển
cao 2 - 3,5m ở ven bờ lục điạ và nhiều đảo, các bãi biển, doi cát hiện
đại; loại cát nhỏ, cát bột ở các bãi triều thấp hiện nay và các lớp
mỏng xen kẽ với các trầm tích đầm lầy biển. ở một số bãi nhỏ ven
các đảo phía nam vịnh, trầm tích cát tạo bãi biển hầu hết là các
mảnh vỏ của sinh vật biển như San hô, Thân mềm, Trùng lỗ.
Trầm tích đầm lầy biển có bề dày trung bình 0,6 - 1,2m tạo
nên lớp cát bột hoặc bột sét màu xám xanh, xám đen, nằm dưới bề
mặt bãi triều hiện đại 0 - 0,3m, rất phổ biến ở khu vực Hoàng Tân,
Đại Đán. vịnh Cửa Lục, bắc Cát Bà, ven bờ Hòn Gai đi Cẩm Phả và
ven nhiều đảo nhỏ trong vịnh. Trầm tích đầm lầy biển có chứa nhiều
di tích thực vật ngập mặn và có hàm lượng sunfua rất cao dưới dạng
các hợp chất FeS2, FeS..v.v.
Trầm tích sơng biển tạo nên lớp bề mặt chỉ dày một vài đến
10 - 20 cm, phân bố hạn chế ở ven bờ phía tây Vịnh Hạ Long, vịnh
Cửa Lục, tây bắc Cát Bà. Đó vốn là các trầm tích kiểu bãi bồi ngập
triều, tích tụ từ phù sa sơng và hiện đang bị đầm lầy hố trở lại hoặc
đang bị dịng triều xâm thực bóc mịn.

3.2.4. Ha Long Bay seabed sediment (QIV)
The Holocene seabed sediments of Ha Long Bay are little
known due to the lack of documented boreholes and gravity sampling.
They include some coarse sands, fine silts and muds. Fine silt
covering most of the bay floor has an average diameter (Md) of 0.0210.049 mm. Silty mud in some level areas has an Md of 0.0070.008mm, and silty muds inthe south of the bay and in deeper
trenches has an Md of 0.053-0.083mm. Typically the sediments are

3.2.4. Trầm tích mặt đáy vịnh Hạ Long (QIV)
Trầm tích mặt đáy vịnh Hạ Long có tuổi Holoxen khơng phân
chia. Do cịn thiếu các tài liệu lỗ khoan và ống phóng trọng lực, hiểu

biết về địa tầng trầm tích đáy vịnh vẫn cịn là một khoảng trống.
Trầm tích mặt đáy vịnh gồm các loại bột lớn, bùn bột nhỏ và
bùn sét bột. Bùn bột nhỏ là trầm tích phủ hầu hết diện tích đáy vịnh,
có đường kính cấp hạt trung bình Md = 0,021 - 0,049 mm. Bùn sét

11


bột Md = 0,007 - 0,008 mm phân bố hạn chế ở vài nơi có đáy khá
bằng phẳng. Bột lớn Md = 0,053 - 0,083 mm phấn bố ở phía nam
vịnh và dọc theo các trục luồng sâu. Màu sắc trầm tích đặc trưng là
xám xanh, ở phía nam vịnh có phủ màng mỏng màu vàng do ảnh
hưởng phù sa ven bờ từ phía tây nam lên và ở ven thành phố Hạ
Long có màu xám đen do ảnh hưởng của vật liệu than. Độ ướt trầm
tích lớn, 41 - 61%. Trầm tích có thành phần khống vật nhẹ gồm
Thạch anh, Fenpat và rất ít Mica, Clorit, thành phân khống vật nặng
dưới 1% phổ biến là Leucoxen, Tuamalin, Zircon, Limonit, Ilmenit,
Hematit. Hàm lượng Fe2+ dễ hoà tan trong khoảng 0,24 - 1,45%, Fe3+
dễ hoà tan 0,14 - 0,81%. Tỷ số Fe 3+/Fe2+ phổ biến ở khoảng 0,50 0,80 (nhỏ hơn 1) đặc trưng cho mơi trường địa hố khử. Hàm lượng
lưu huỳnh sunfua 0,15 - 0,25% chỉ thị cho môi trường khử yếu.
Quy luật phân bố trầm tích của một bồn đang tích tụ là trầm
tích mịn dần theo độ sâu tăng. Bức tranh phân bố trầm tích ở vịnh
Hạ Long ngược lại, cho thấy trầm tích mặt đáy chủ yếu “ đã tích tụ”
trong q khứ, chứ khơng phải “đang tích tụ” hiện nay trong mơi
trường nước trong. Nguồn gốc trầm tích bề mặt đáy Vịnh Hạ Long là
vấn đề lý thú và có nhiều ý nghĩa cần được quan tâm nghiên cứu
sâu hơn.

grey-green, but there are some thin yellow layers in the south of Bay,
caused alluvium from the southwest, and there are dark grey layers

containing coal material near Ha Long City. The sediments' main
mineral components include quartz, feldspar, mica and chlorite, with
less than 1% of heavy mineral components including leucoxene,
tourmaline, zircon, limonite, ilmenite and hematite. The content of
soluble Fe2+ is 0.24-1.45% and soluble Fe3+ is 0.14-0.81%; the ratio of
Fe3+/Fe2+ is 0.5-0.8, typical of a reducing geochemical environment.
The sulphur content is 0.15-0.25%.
The origin of the sediments of the Ha Long Bay seafloor is
interesting and needs to be studied in greater depth.

Chương 2
Hạ long trước kỷ nhân sinh

Chapter 2
Ha Long Bay before the Anthropogene

1. Tiền Cambri - Phần quá khứ sâu thẳm của thời gian
Các nhà thiên văn và địa chất học dự đốn trái đất và hệ mặt
trời có tuổi khoảng 5 - 7 tỉ năm, được hình thành từ những đám mây
bụi vũ trụ có thành phần giống các thiên thạch hiện nay. Tuổi của
những đá cổ nhất tạo nên vỏ trái đất được biết khoảng 3,6 - 3,8 tỷ
năm nhờ các phương pháp phân tích phóng xạ. Suốt thời gian dài
sau khi hình thành là thời kỳ khởi nguyên của trái đất, mặt trái đất là
những biển dung nham nóng bỏng. Dung nham nguội dần tạo nên
lớp vỏ trái đất mỏng cùng bầu khí quyển sơ khai. Hơi nước bắt đầu

1. The Precambrian - the earliest part of geological time
The age of the Earth is at least 5 billion years, and the oldest
rocks yet found and dated by radioactive decay of their uranium are
3.8 billion years old. For a long time the surface of Earth was a sea of

hot lava. When this cooled it created a thin surface of solid rock, and
was soon partly covered by oceanic waters and an atmosphere. After
this initial Archean era, the Proterozoic era (2.6 billion years to 570
million years ago) saw primitive life appear. The crust of the planet

12


ngưng tụ, tập trung dần thành biển, hồ và lịch sử địa chất vỏ trái đất
sang trang, bước vào đại Thái cổ (Ackei) kéo dài cho đến 2,6 tỉ năm
trước. Tiếp theo Thái cổ là đại Nguyên sinh (2,6 tỉ đến 570 triệu năm
trước) với sự xuất hiện chính thức của sự sống, sự thành tạo các
lớp trầm tích dày dưới đáy biển và vỏ trái đất đã hình thành hai chế
độ hoạt động khác nhau là các vùng địa máng (các rãnh biển sâu
kéo dài, hoạt động địa chất mạnh mẽ) và các vùng nền (các phần vỏ
trái đất dày, kiểu lục địa và có hoạt động địa chất bình ổn).
Tài liệu địa chất về thời gian Khởi nguyên, Thái cổ và Nguyên
sinh, được gọi chung là thời kỳ Tiền Cambri, ít ỏi và càng lùi sâu vào
quá khứ các di tích càng mờ nhạt. ở Việt Nam, dấu vết của trầm tích
tiền Cambri phân bố hạn chế ở dải giữa sông Hồng và sông Chảy,
Fansipan, tây Nghệ An, thượng nguồn sông Mã và phổ biến hơn cả
ở nam Trung Bộ trên một đơn vị cấu trúc cổ được gọi là “khối nâng
Công Tum”. ở khu vực Hạ Long, cho đến nay chưa có một tài liệu,
hiểu biết gì về lịch sử địa chất của thời gian tiền Cambri dài dằng dặc
hàng tỉ năm. Hy vọng trong tương lai, bằng các tài liệu trực tiếp hoặc
gián tiếp, ta có thể hiểu thêm quá khứ sâu thẳm của Vịnh Hạ Long.

slowly evolved until masses of light granitic rocks formed the
continents, while heavier basaltic rocks formed the ocean floors
between them. Seas formed where the oceanic waters had shallow

overlaps onto the edges of the continental blocks.
In Vietnam, rocks of the Precambrian (the Archean and
Proterozoic combined) are limited to the central areas between the
Hong and Chay Rivers, Fansipan, eastern Nghe An and the upper
basin of the Ma River. Around Ha Long Bay, there are no Precambrian
rocks at the surface, and we await further investigation of the deep
structure of the Bay area.

2. Nguyên đại Cổ sinh (Paleozoi) và những lần biển tiến từ phía
tây
2.1. Một vùng biển sâu mênh mông
Bước sang đại Cổ sinh (570 - 240 triệu năm trước) tài liệu lịch
sử địa chất khu vực vịnh Hạ Long bắt đầu phong phú, rõ ràng. Vào
Cổ sinh sớm (570 - 410 triệu năm trước) khí hậu trái đất khơ nóng.
Thời gian này, lịch sử địa chất vịnh Hạ Long gắn liền với sự phát
triển của địa máng - vùng biển sâu Katazia. Vùng biển này kéo dài
dọc ven biển Trung Quốc bây giờ (Phúc Kiến, Quảng Đông) sang địa
phận ven bờ Đông Bắc Việt Nam. Khác với ngày nay, vùng biển cổ
Katazia mở rộng về phía tây, cịn phía đơng lại là vùng lục địa rộng
lớn. Vào đầu kỷ Cambri (570 - 500 triệu năm trước), Vịnh Hạ Long
cơ bản vẫn còn là một vùng lục địa nổi cao, chịu các quá trình rửa
trơi, bóc mịn. Chỉ đến nửa cuối Cambri, Vịnh Hạ Long bị nhấn chìm
do biển mở rộng từ phía tây tới và lần đầu tiên được biết có biển trên

2. The Paleozoic Era and the marine trangression
2.1.

A deep and large sea area
In the early Paleozoic (570 - 410 million years ago) the climate
of the region was hot and dry, and the geological history of Ha Long

Bay related to the development of the Katazia oceanic trough. This
ocean extended along the edge of the Chinese continental block (now
at Phuc Kien and Quang Dong) to the northeastern interior of Vietnam.
In the early Cambrian (570 - 500 million years ago), the site of Ha
Long Bay was an erosional zone on the continent, until it was flooded
by the sea's expansion from the west. In the late Cambrian there was
sea at Ha Long Bay for the first time, and this sea lasted for most of
the next 100 million years. The sea floor accumulated 2000 m of
bedded sediments of the Co To Formation, which contain graptolite
fossils and are now exposed at Tan Mai and on Co To island. At first

13


phạm vi Hạ Long. Trong thời gian các kỷ Ođovic và Silua (500 - 410
triệu năm trước), khu vực Hạ Long và Đông Bắc Việt Nam cơ bản là
vùng biển sâu, rộng nằm trong chế độ hoạt động địa máng tích cực.
Đáy biển liên tục hạ lún và được bồi tụ bằng tầng trầm tích của hệ
tầng Cơ Tơ có cấu tạo phân nhịp dày trên 2000m, chứa nhiều hoá
thạch Bút đá hiện phân bố ở khu vực Tấn Mài và quần đảo Cô Tô.
Ban đầu biển rất sâu, lắng đọng các trầm tích sét, bột, cát, rồi sau đó
nơng dần, lắng đọng các lớp bột, cát, sạn và các sản phẩm bùn núi
lửa.

the sea was very deep and accummulated clay, silt and sand, but it
then became shallower and accummulated silt, sand, pebbles and
volcanic ash debris.

2.2. Lần đầu tạo sơn
Vùng biển sâu - địa máng Katazia trùm lên Vịnh Hạ Long

trong Cổ sinh sớm là một bộ phận của đai địa máng Thái Bình
Dương. Vào cuối kỷ Silua, khu vực biển này trải qua một pha chuyển
động nghịch đảo tạo sơn, biến vùng biển sâu trở thành một vùng núi
uốn nếp. Chuyển động này kết thúc một chu kỳ kiến tạo có tên là
Caledoni và cấu trúc núi uốn nếp gọi là Cadedonit. Vì thế, từ cuối
Silua và trong kỷ Đê vôn hay Cổ sinh giữa (410 - 340 triệu năm
trước), khu vực vịnh Hạ Long là một vùng núi chịu q trình xâm
thực bóc mịn mạnh mẽ trong điều kiện khơ nóng. Hạ Long là một bộ
phận của lục địa Katazia rộng lớn và bao trùm lên gần toàn bộ khu
vực Biển Đông và thềm lục địa Trung Quốc hiện nay. Vật liệu trầm
tích tạo ra từ q trình xâm thực được vận chuyển đưa đến lắng
đọng ở các bồn trũng trước núi và giữa núi ở khu vực quần đảo Trà
Bản, Đơng Kho thuộc Bái Tử Long (phía đơng), hay Thuỷ Ngun,
Kiến An - Đồ Sơn (phía tây).
Sau vận động nghịch đảo tạo núi, có lúc, có nơi biển lấn sát
vào, nhưng vịnh Hạ Long vẫn là vùng lục địa nổi cao. ở Trà Bản,
Tràng Kênh vào giữa kỷ Đevon có biển lấn vào tạo nên tầng đá vôi
mỏng chứa nhiều sinh vật biển đặc biệt là san hô. ở bán đảo Đồ
Sơn, trong các lớp cát kết, bột kết màu tím, người ta tìm thấy phong
phú các di tích hố thạch của động vật Tay cuộn, Thân mềm, thực
vật đầm lầy và đặc biệt là hoá thạch Cá Giáp chứng minh cho mơi
trường trầm tích vùng triều ở một phần lân cận lục địa Hạ Long vào

2.2.The first orogeny
In the early Paleozoic, the deep Katazia sea that covered Ha
Long Bay was a part of the Pacific Ocean rim. At the end of the
Silurian period, this marine trough closed and the Caledonian orogenic
uplift changed the deep sea into a complex chain of fold mountains.
From then, the Ha Long Bay area was a mountain zone for over 70
million years, when it was a site of strong erosion and denudation in

hot and dry conditions. Ha Long was a part of the large Katazia
continent, occupying the Chinese continental and its eastern shelf
seas of today. Sediments were produced by the erosion process, and
were transported to accumulate in the central mountain depression of
Tra Ban, and to form the Dong Kho islands, in eastern Bai Tu Long,
and Thuy Nguyen, Kien An and Do Son in the west.
After further orogenic movements, the sea trangressed in some
places, but Ha Long Bay was still a continental land mass. In the
middle Devonian, there was more marine trangression that created
thin beds of limestone with marine fossils, notably corals, at Tra Ban
and Trang Kenh. On Do Son Island, there are many fossils of
brachiopods, bivalve molluscs and bog plants. At Ca Giap the violet
sandstone, with siltstone layers, shows that the environment 340
million years ago was one of the tidal zone with sediment from the
adjacent Ha Long continent.

14


340 triệu năm trước.
2.3. Vùng biển ven bờ nóng ấm và sự hình thành các tầng đá vơi
Vào cuối kỷ Đevon, do ảnh hưởng của chuyển động kiến tạo
Hecxini, khu vực Vịnh Hạ Long và cả vùng Đông Bắc bị nâng cao
tiếp tục và mơi trường biển hồn tồn biến mất. Tuy nhiên, bước
sang thời gian Cổ sinh muộn (bao gồm kỷ Cacbon và Pecmi, kéo dài
340 - 240 triệu năm trước) chế độ biển nơng nóng ấm được thiết lập
trở lại, kéo dài suốt kỷ Cacbon và gần hết kỷ Pecmi. Vùng biển nơng
này cịn mở rộng trên hầu hết lãnh thổ Miền Bắc và Miền Trung Việt
Nam. Cũng khác với bây giờ, biển thời đó mở rộng từ phía tây. Trong
khi ở phía đơng, nơi bây giờ có biển, vào Cổ sinh muộn lại là lục địa.

Chế độ biển nơng tồn tại hàng trăm triệu năm đã tích tụ nên hai
thành tạo đá nguồn gốc hoá học và sinh vật nổi tiếng là hệ tầng Cát
Bà tuổi Cacbon sớm và hệ tầng Quang Hanh tuổi Cacbon trung Pecmi sớm. Hệ tầng Cát Bà dày 450 m, gồm đá vôi phân lớp màu
đen, xám đen xen kẹp các lớp đá silic. Hệ tầng Quang Hanh dày
750m gồm đá vôi dạng khối màu xám sáng. Hai hệ tầng đá vôi này
chiếm ưu thế tuyệt đối trên hàng trăm đảo nhỏ ở Vịnh Hạ Long, đảo
Cát Bà và cả những vùng phụ cận, vùng sát bờ biển từ Hòn Gai đi
Cẩm Phả. Trong các tầng đá vôi, gặp vô số các di tích hố thạch như
San hơ, Tây cuộn, Huệ biển..v.v. đặc trưng cho mơi trường biển nóng
ấm - độ mặn cao nhưng độ sâu có lẽ khơng q 50m. Chính hai hệ
tầng đá vôi dày 1200m này là cái nôi đầu tiên, nói đúng hơn là nền
móng, chất liệu ban đầu để thiên nhiên chạm khắc nên Vịnh Hạ Long
sau này.
Để tích tụ nên các tầng đá vơi dày trên 2000m liên tục trong
điều kiện biển nông gần bờ, đáy biển phải trải qua thời kỳ sụt hạ
chậm chạp và bình ổn suốt cả trăm triệu năm với tốc độ bồi tụ bùn
vơi hố học trên đáy biển cũng chậm chạp như thế để tạo nên sự bù
trừ cân bằng giữa sụt hạ và bồi tụ. Suốt cả trăm triệu năm vẫn duy
trì một mơi trường biển nơng nóng ấm và nước mặn trong một diện
rộng trùm lên Vịnh Hạ Long và một phần lớn lãnh thổ Việt Nam là
một điều kỳ diệu của tự nhiên. Các nhà địa chất Việt Nam gọi đây là

2.2.

Warm seas and the formation of the limestone
At the end of the Devonian, the Ha Long area were continuially
uplifted in the Hercynian orogeny , so that the marine environment
disappeared. But then the system of warm, shallow seas reestablished and lasted through the Carboniferous and most of the
Permian, over the times 340 - 240 million years ago. This shallow sea
expanded onto the land in the north and middle of Vietnam. The

shallow seas existed for 100 million years, during which two limestone
formations accumulated by chemicial and biological processes; these
are the Cat Ba Formation of the early Carboniferous and the Quang
Hanh Formation of the middle Carboniferous to early Permian. The
Cat Ba Formation is 450 m thick, including black and grey bedded
limestones alternating with chert layers. The Quang Hanh Formation is
750 m of light grey massive limestone. These two formations form the
hundreds of islands of Ha Long Bay, Cat Ba Island, the buffer zones of
the World Heritage Site and the seashores of Hon Gai and Cam Pha.
There are many fossil remains of corals, brachiopods and crinoids that
are a feature of the warm sea environment with a high salinity and a
depth not more than 50 m. These two limestones with a thickness of
1200 m provide the characteristic landscapes of Ha Long Bay.
In order to accumulate thick limestones in the shallow seas, the
sea bed subsided slowly throughout the hundred million years,
balancing the rate of chemical sedimentation of the limestones. For a
hundred million years, the sea maintained a stable environment of
shallow, warm salt water, covering Ha Long Bay and a large part of
Vietnam that exists today. The Carboniferous (340 - 285 million years
ago) was a warm period all over the planet, when huge bogs created
the great coal basins in Europe and America. But in Ha Long Bay,
limestone sediments were deposited in a shallow sea. In the middle
Permian, there was an uplift that caused marine retreat in the Ha Long
area. Then the sea trangressed again from the west, creating the 300 320 m of Bai Chay Formation; these are thinly bedded siltstones

15


thời kỳ “san bằng kiến tạo” trên quy mô lớn sau chuyển động
Hecxini vào cuối kỷ Đê von. Kỷ Cacbon (340 -285 triệu năm trước) là

thời gian nóng ẩm của trái đất phát triển môi trường đầm lầy thực
vật, thuận lợi cho hình thành các bể than đá khổng lồ ở Châu Âu.
Nhưng ở Vịnh Hạ Long nói riêng, lãnh thổ Việt Nam nói chung lại là
thời gian thuận lợi cho tích tụ trầm tích cacbonat trong điều kiện biển
nơng. Vào thời gian đầu Pecmi muộn có một pha chuyển động nâng
của vỏ trái đất làm cho biển thoái ở khu vực Hạ Long. Tiếp sau đó,
biển lại lấn vào từ phía tây, tạo nên các trầm tích lục nguyên dày 300
- 320m thuộc hệ tầng Bãi Cháy (P2 bc), thành phần đá phiến silic
phân lớp mỏng xen cát bột kết màu xám, một số thấu kính đá vơi và
sét than màu đen chứa hoá thạch Trùng lỗ, Chân đầu và Tay cuộn.
Chúng phân bố hạn chế ở Sơn Dương, Bãi Cháy, Giáp Khẩu và tây
nam Hà Tu.

alternating with grey sandstones, limestone lenses and black
carbonaceous clay containing foraminifera, gastropods and
brachiopods, and they now occur at Son Duong, Giap Khau and
southwest Ha Tu.

3. Nguyên đại Trung sinh (Mezozoi) - Thời kỳ lục địa kéo dài và
tạo sơn lần thứ hai .

3. Mesozoic Era - a continental phase and the second orogeny

Mặc dù chịu ảnh hưởng của những vận động kiến tạo có bản
chất và quy mơ khác nhau, khu vực Vịnh Hạ Long trong suốt đại
Trung sinh bao gồm các kỷ Trias, Jura và Kreta, tồn tại chế độ lục
địa kéo dài khoảng 173 triệu năm (240-67 triệu năm trước). Trong
thời gian này, một pha chuyển động tạo sơn có tên Indosini vào
khoảng trên dưới 200 triệu năm trước đã có tác động sâu sắc dến
khu vực Vịnh Hạ Long và lân cận. Tiếp sau đó là những chuyển động

“tạo sơn sau nền” vào cuối Jura và trong Kreta được coi là chuyền
động Mezozoit tiếp tục duy trì chế độ lục dịa lâu dài của khu vực.

Although there were some tectonic moverments within the
Mesozoic era, the Ha Long Bay area remained as a land region for the
period 240 - 67 million years ago. During that time, the Indosinian
orogenic movements folded the rocks of Ha Long Bay. In the late
Mesozoic there were only minor uplift movements on the stable
continental block.

3.1. Đầm lầy tạo than kỉ Trias
Về cơ bản vào kỷ Trias ( 240 - 195 triệu năm trước), khu vực
Vịnh Hạ Long là lục địa chịu các q trình phong hố, bóc mịn.
Trong khi đó, ở phía tây bắc tồn tại chế độ biển ven bờ ở vũng trũng
An Châu với trầm tích lục nguyên xen cacbonat và phun trào axit,
bazơ dày đến hàng ngàn mét. Chỉ mãi đến cuối Trias, pha chuyển

3.1.The coal measure swamps of the Triassic
In the Triassic (240 - 195 million years ago), Ha Long Bay was
a continental region subjected to weathering and denudation
processes. To the south-west, the An Chau depression was a coastal
environment with carbonate sedimentation alternating with acid and

16


động tạo sơn mạnh mẽ Indosini bao trùm lên lãnh thổ Đông Dương
kết thúc chế độ địa máng - biển ở nhiều nơi đã gây nên những biến
cố kèm theo ở khu vực Vịnh Hạ Long. Tại đây, chuyển động khối
tảng liên quan đến hoạt động mạnh mẽ của các đứt gãy hướng gần

vĩ tuyến đã tạo nên một trũng địa hào chạy dọc Cái Bầu, Cẩm Phả,
Hòn Gai tới ng Bí , Mạo Khê. Tại trũng địa hào này đã tích tụ nên
các trầm tích hệ tầng chứa than Hòn Gai. Phần dưới của hệ tầng
dày 1300 - 1500m gồm cuội kết, sạn kết, cát kết thạch anh, bột kết,
đá phiến sét, sét than và nhiều vỉa than công nghiệp. Phần dày trên
600 - 800m bao gồm cát kết thạch anh xen kẽ bột kết màu xám
xanh, xám sáng và bột kết than, chúng được lắng đọng trong môi
trường lục địa ven biển. Các vỉa than Antraxit có chất lượng tốt, trữ
lưọng lớn (khoảng 3 tỷ tấn), có vỉa dày đến vài chục mét.
Những cánh rừng thực vật đầm lầy khổng lồ thuộc các nhóm
Dương xỉ, Tuế .v.v. tích tụ nhiều thế hệ bị chôn vùi đã tạo nên các vỉa
than này. Vơ số các di tích hố thạch vết in thân, lá của chúng hằn
ghi trên mặt các tảng than đá. Trias là thời gian khí hậu khơ nóng
trên trái đất nói chung ở châu Âu nói riêng. Nhưng đây lại là một thời
kỳ nóng ẩm tạo than từ thực vật đầm lầy ở khu vực Hạ Long. Có lẽ,
đó là kết quả tác động của “vi khí hậu” liên quan đến đặc điểm địa
hình và cổ địa lý khu vực.

basic volcanics, totalling 1000 m. At the end of the Triassic, the strong
Indosinian orogeny affected all the Dong Duong area as the
geosynclinal ocean closed. Assaoiated movements disturbed the Ha
Long Bay area, where fault block movements created a graben
depression from Cai Bau to Cam Pha, Hon Gai, Uong Bi and Mao
Khe. The Hon Gai Formation of coal measures accumulated in this
graben. The lower part is 1300-1500 m thick, including conglomerate,
sandstone, siltstone, mudstone, cannel coal and some workable coal
seams. The upper part is 600-800 m thick, and includes sandstone,
alternating with green-grey siltstone, carbonaceous siltstone and coal
that accumulated in a marginal continential environment. The
anthracite coal seams are of good quality and total about 3 billion tons,

with some seams that are tens of metres thick. These coals were
created in the great wet forests of tree ferns, that each grew for
centuries and were then covered by sediment. Many fossils remain in
the rocks. The Triassic had a hot and dry climate over much of planet
Earth, but it was hot and wet in the Ha Long region.

3.2. Lục địa khơ nóng kỷ Jura và Kreta
Trong suốt kỷ Jura (195 - 137 triệu năm trước) và Kreta (137 67 triệu năm trước) tiếp theo, chế độ lục địa vẫn tiếp tục tồn tại ở khu
vực Hạ Long nhờ được tăng cường bằng chuyển động tạo sơn nền
mà Trung Quốc gọi là chuyển động Yến Sơn, ở châu Âu gọi là
Kimmeri. Nếu Vịnh Hạ Long là vùng núi chịu xâm thực, bóc mịn, thì
ở gần phía bắc thuộc địa phận Bình Liêu, Ba Chẽ (Quảng Ninh),
Đình Lập (Lạng Sơn) và Sơn Động (Hà Bắc) hình thành nên bồn
trũng giữa núi rộng lớn, tích tụ các trầm tích lục địa màu tím đỏ thuộc
hệ tầng Hà Cối (J1-2 hc) dày 1 - 2 nghìn mét, thành phần cuội kết, cát
kết, bột kết và hệ tầng Tam Lang (J 3 - K1tl), thành phần cuội kết, sạn
kết, tro bụi núi lửa và đá núi lửa Riolit được hình thành vào Jura

3.2.The hot and dry continent of the Jurassic and Cretaceous
In Jurassic times (195-137 M years ago) and then in the
Cretaceous (137-67 M years ago), the Ha Long area remained a
continental environment affected orogenic movements comparable
with the Yen Son in China and the Kimmeridgian in Euroupe. Ha Long
Bay was in the mountain zone, subject to erosion and denudation. In
the north, at Binh Lieu, Ba Che (Quang Ninh), Dinh Lap (Lang Son)
and Son Dong (Ha Bac), depressions were created between large
mountains and were filled with 1000-2000 m of red and violet
sediments of the Ha Coi Formation (J1 - 2 hc); the components are
conglomerates, sandstones, pyroclastics and rhyolite lavas that were
formed in the late Jurassic and early Cretaceous. This is the era of the

17


muộn - Kreta sớm. Jura và Kreta là kỷ nguyên thống trị của các loại
bò sát khổng lồ ở mặt đất dưới nước và trên không mà ở Hạ Lào
cũng đã phát hiện được nhiều di tích. Jura là một thời kỳ biển mở
rộng trên thế giới, nhưng chỉ phân bố hạn chế ở phía nam Việt Nam
và hồn tồn vắng mặt ở phía bắc Việt Nam. Cho đến cuối kỷ Kreta,
chế độ lục địa thống trị trên toàn bộ lãnh thổ Đông Dương. Cuối Jura
và suốt Kreta là thời kỳ khí hậu khơ nóng. Vì thế các tầng trầm tích
hình thành ở lân cận Hạ Long đều có màu tím đỏ sặc sỡ.

great reptiles on land, in water and in the air, and many fossils have
been found in the Ha Lao area. The Jurassic is a period of worldwide
expanding seas, but seas were limited in Vietnam. Throughout the
Cretaceous the climate was hot and dry, so that the sediments around
Ha Long are violet and red colours. By the end of the Cretaceous,
continential conditions dominated on the Dong Duong area.

4. Nguyên đại Tân sinh (Kainozoi) và sự hình thành bồn trũng
Hạ Long
Nguyên Đại Tân Sinh bắt đầu từ 67 triệu năm trước và kéo
dài cho đến ngày nay. Trong lịch sử trái đất, nguyên đại Tân Sinh là
thời gian thống trị của động vật có vú và thực vật hạt kín. Nguyên đại
gồm 3 kỷ là Paleogen (67 - 26 triệu năm trước), Neogen (26 - 2 triệu
năm trước và Đệ tứ hay còn gọi là kỷ Nhân sinh (2 triệu năm qua).
Lịch sử địa chất khu vực vịnh Hạ Long kỷ Nhân sinh sẽ được trình
bày chi tiết hơn ở phần sau. Thời gian 2 kỷ, Paleogen và Neogen
quen gọi gộp là Đệ tam.

4. The Cenozoic era and the formation of Ha Long depression
The Cenozoic era started 67 million years ago and continues to
now. In the history of Earth, the Cenozoic is a time of mammals and
angiosperms. The era includes the Paleogene (67-26 M years ago),
the Neogene (26-2 M years ago) and the Quarternery or
Anthropogene (the last 2 million years). The geological history of Ha
Long area in the Anthropogene is described more fully below. The
Paleogene and Neogene are also known together as the Tertiary.

4.1. Chuyển động tạo sơn Anpi và sự hình thành bồn trũng Hạ
Long
Trong nguyên đại Trung sinh, vùng Hạ Long tồn tại ở dạng
môi trường lục địa núi cao do ảnh hưởng của các pha chuyển động
tạo sơn mạnh mẽ. Vào nửa đầu kỷ Paleogen thuộc đại Tân sinh,
chuyển động kiến tạo nâng yếu dần và trở nên ổn định. Quá trình
xâm thực ban đầu rất mạnh mẽ, sau yếu dần và được thay thế bằng
quá trình bóc mịn hạ thấp địa hình. Kết quả là, sau thời gian bóc
mịn hàng triệu năm, một bề mặt địa hình khá bằng phẳng, rộng
mênh mơng có dạng bán bình nguyên đã được hình thành. Sau này,
chuyển động kiến tạo nâng mạnh mẽ đã nâng cao và quá trình xâm
thực sâu đã chia cắt bề mặt này thành các mảnh có độ cao khác
nhau, ứng với các mặt bằng liên kết các mức đỉnh núi bây giờ.
Đó là chuyển động tạo sơn qui mô lớn lần cuối trong lịch sử

4.1.

Alpine earth movements and formation of the Ha Long
depression
In the Mesozoic period, the Ha Long area was in a high

mountain continental environment influenced by orogenic movements.
At the start of the Paleogene, the slow tectonic uplift reduced.
Erosional processes weakened as the terraine became lower. After
millions of years of denudation, the terraine was an almost flat plain.
Then tectonic activity returned as grabens broke the plain into blocks
with different altitudes.
This was the local expression of the great Alpine orogeny,
which affected the entire Alpine-Himalayan belt when the Tethys
Ocean closed as the southern continents collided with the Asia-Europe
continental mass. The Alpine orogeny formed the highest mountain

18


địa chất trái đất, có tên là Anpi, bao trùm lên dải địa máng Thái Bình
Dương, Địa Trung Hải và trên nhiều vùng nền lục địa rộng lớn. Chính
chuyển động tạo sơn này đã tạo nên dải Hymalaya - nóc nhà của thế
giới, dải Fansipan cao nhất Việt Nam và vịng cung Đơng Triều với
đỉnh n tử cao 1068 m. Chuyển động tạo sơn Anpi bắt đầu từ thế
Oligoxen, thuộc kỷ Paleogen gồm một số pha. Pha đầu từ trong
khoảng 30 đến 9,5 triệu năm trước (Oligoxen - Mioxen muộn) hoạt
động cùng với sự hồi sinh của hệ thống đứt gãy sâu lớn sông Hồng
và Tiên Yên - Cao Bằng. Chuyển động khối tảng của pha này đã tạo
nên một loạt các trũng địa hào, kể cả trũng Hà Nội ở trung tâm của
đồng bằng Bắc Bộ và là tiền thân của đồng bằng Sông Hồng sau
này.
ở khu vực Hạ Long, các bồn trùng Đệ tam do các chuyển
động khối tảng tạo ra, được khống chế bằng các đứt gãy có thể
hình thành muộn hơn vào kỷ Neogen. Đó là bồn vịnh Cửa Lục và
bồn Vịnh Hạ Long. Bồn vịnh Cửa Lục nằm ở phía bắc khối nâng

dạng địa lũy Bãi Cháy - Hòn Gai là một vịnh nhỏ nước sâu tới 14m.
Xung quanh rìa vịnh lộ ra các đá tuổi Neogen thuộc các hệ tầng
Đồng Ho (tuổi Neogen sớm N1 đh) và Tiêu Giao ( tuổi Neogen muộn
- N2 tg). Hệ tầng Đồng Ho dày 100 - 150m, phân bố thành dải hẹp
phía bắc thành phố Hạ Long, thành phần gồm cuội kết, sạn kết thạch
anh, cát kết - bột kết, sét kết, đá phiến sét chứa dầu. Hệ tầng Tiêu
Giao dày 150m lộ ra trên mặt ở phía bắc thành phố Hạ Long, thành
phần gồm cuội kết, sạn kết, cát kết màu nâu xám. Đá sét Neogen
Giếng Đáy là sản phẩm sản xuất gạch nổi tiếng khai thác từ hệ tầng
Đông Ho. Bồn trũng Đệ Tam vùng Cửa Lục với sản phẩm đá phiến
sét chứa dầu có thể còn được thành tạo sớm hơn, từ giai đoạn
Oligoxen thuộc kỷ Paleogen. Cho đến nay, đó vẫn là một trong
những dấu hiệu cho phép hy vọng tìm thấy dầu khí ở ven bờ Đông
Bắc Việt Nam.
Bồn trũng Vịnh Hạ Long nằm giữa các khối nâng địa luỹ Bãi
Cháy - Hòn Gai và khối nâng Cát Bà, có thể sụt hạ muộn hơn so với
bồn trũng vịnh Cửa Lục. Đáng tiếc, do chìm ngập nước biển hiện đại
và lớp bùn đáy phủ dày, cho đến nay chưa tìm thấy các lớp đá Đệ
tam trong phạm vi lòng vịnh. Sự tồn tại bồn trũng mới chỉ được xác

belt in Viet Nam and the Dong Trieu arcs with the summit at Yen Tu,
1068 m high. The main earth movements were 30-10 million years ago
(in the Oligocene and late Miocene) and included reactivation of the
deep fault system in the Red River valley and at Tien Yen and Cao
Bang. The block movements of this stage formed many graben
depressions, including one at Hanoi one in the centre of the North
Delta that pre-dates the Red River delta.
At Ha Long, the graben depressions were complicated by thrust
faulting in the Neogene. The Cua Luc Bay depression, north of the
Hon Gai - Bai Chay uplifted blocks, is a small bay with a water depth of

14 m. Around the rim of the bay are Neogene rocks of the Dong Ho
formation, 100-150 m of conglomerate, sandstone, siltstone and oilbearing shale. The Tieu Giao formation is 150 m of clastic sediments in
the north of Ha Long city. The Neogene clay at Gieng Day is well
known as a resource for brick manufactures. The depression of Cua
Luc contains shales with oil, and it is possible that resources of gas
await discovery in the depression.
The Ha Long Bay depression lay between the Bai Chay - Hon
Gai and the Cat Ba uplifted blocks, and it sunk later than Cua Luc
depression. However, the Tertiary rocks on the floor of the bay are not
seen due to the cover of moderm marine mud. Structures within the
bay depression are only known by geomorphological interpretation;
they include a narrow depression that is almost north-south. Most of
the present Ha Long Bay is being slowly uplifted. Along the Dong Trieu
fault system, recent seismic movements included the three
earthquakes at Bac Giang (1961), Yen The (1987) and Cam Pha
(1988); these had Richter magnitudes of 4 to 6.
In the middle of the Neogene, the tectonic movements gradually
weakened. Denudation was also reduced, but included the karstic
evolution of the limestone by dissolutional processes. A new planation
level was formed, and now stands at 100-250 m on the islands and the
continental shores of Ha Long Bay. Tectonic movements continued
throughout the Anthropogene.

19


định nhờ phân tích cấu trúc địa chất khu vực và đặc điểm điạ mạo.
Đó là một bồn trũng hẹp, hơi cong lõm về phía bắc, kéo dài theo
phương á vĩ tuyến. Ngoài bồn trũng hẹp, một phần lớn diện tích Vịnh
Hạ Long ngày nay nằm trong chế độ nâng yếu trong tân kiến tạo và

kiến tạo hiện đại. Bồn trũng Vịnh Hạ Long nằm trong phạm vi ảnh
hưởng của hệ đứt gãy Đơng Triều có hướng á vĩ tuyến, hoạt động
tích cực trong tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại (thời gian NeogenNhân sinh). Tại đây, xuất hiện chấn tâm địa chấn có cường độ 4,1 4,5 đến 5,1 - 5,5 độ Richter. Trong gần 40 năm qua, có đến 3 trận
động đất đạt cấp 6,7 trên vịng cung này. Đó là động đất Bắc Giang
(1961), Yên Thế (1987) và Cẩm Phả (1988). Tính chất "động" này
phản ảnh khả năng của các vận động khối tảng tạo bồn trũng Đệ
Tam vịnh Cửa Lục và Vịnh Hạ Long.
Vào khoảng giữa kỷ Neogen (thế Plioxen sớm - Plioxen giữa).
Các chuyển động kiến tạo yếu dần và ổn định. Do đó, các q trình
xâm thực yếu đi và bóc mịn ưu thế đối với đồi núi đá lục nguyên
nhưng rất thuận lợi cho phát triển q trình Karstơ ăn mịn hố học
đối với đá vôi. Một bề mặt san bằng bán bình nguyên mới hình
thành, sau này bị nâng cao chia cắt thành các đồi, núi thấp, cao 100
- 250 m ở các đảo và lục địa ven bờ Vịnh Hạ Long. Sau thời kỳ bình
ổn ngắn vào cuối Neogen, vận động kiến tạo tiếp tục xảy ra và kéo
dài sang thời kỳ Pleixtoxen của kỷ Nhân sinh.
4.2. Sự hình thành Biển Đơng.
Trong ngun đại Cổ sinh có hai lần biển ngự trị dài lâu ở khu
vực Hạ Long. Đó là biển sâu vào Cổ sinh sớm và biển nông vào Cổ
sinh muộn. Cả hai lần ấy, biển đều mở rộng từ phía tây đến. Trong
suốt nguyên đại Cổ sinh, Biển Đông hiện nay tồn tại ở chế độ lục địa.
Trong nguyên đại Trung sinh, chế độ lục địa cơ bản vẫn tồn tại, măc
dù vỏ trái đất đã có những dấu hiệu tách dãn để Biển Đơng chuyển
mình biến dần từ lục địa sang biển. Nhưng có lẽ chỉ từ thế Oligoxen
thuộc kỷ Paleogen, khoảng 28 - 30 triệu năm trước, Biển Đơng mới
được chính thức hình thành cùng với chu kỳ hoạt động tạo sơn Anpi
xây đắp nên những "mái nhà" cao nhất thế giới.

4.2.

Formation of the East Sea (South China Sea)
Oceans and seas existed in the early history of Ha Long Bay,
but they were barely related to the formation of the East Sea. This
formed in the Alpine earth movements about 28-30 million years ago
on the eastern margin of the Pacific Ocean. It is separated from the
deep ocean by the volcanic island arcs of the Phillipines and Indonesia
and the deepest ocean sea trench in the world. At first the East Sea
was narrow but at the beginning of the Neogene, 26 million years ago,
it spread over the whole continental shelf of Viet Nam. Perhaps in the
Miocene, the East Sea was the site of the oil formation in Dong Ho

20


Biển Đơng nằm trong phần phía tây của đai địa máng - biển
sâu Thái Bình Dương phát triển cho đến ngày nay. Nó được gọi là
biển rìa vì ngăn cách với đại dương bên ngoài qua các cung đảo núi
lửa (Philippin và Indonesia) và các máng biển sâu có độ sâu lớn
nhất thế giới (11km). Ban đầu Biển Đơng cịn hẹp và chỉ vào nửa
đầu kỷ Neogen (26 -12 triệu năm trước) mới mở rộng tràn vào toàn
bộ địa phận thềm lục địa Việt Nam. Trước đó, biển chỉ lấn vào hạn
chế dọc theo những thung lũng dạng địa hào bị sụt võng do hoạt
động đứt gãy khối tảng. Vì vậy, trong thời gian Đệ tam, ảnh hưởng
của Biển Đông đến khu vực Hạ Long chưa rõ ràng. Có thể vào
Mioxen, biển đã có ảnh hưởng nhất định đến mơi trường trầm tích có
thành tạo đá chứa dầu ở Đồng Ho (Hồnh Bồ) sau đó lại rút ra xa do
Biển Đông bị thu hẹp. Đúng như tên gọi, lần đầu tiên trong lịch sử
địa chất ghi nhận được sự có mặt của Biển Đơng ở phía đơng khu
vực Vịnh Hạ Long nói riêng, Việt Nam nói chung. Thật đơn giản, có
hình thành Biển Đơng mới có Vịnh Bắc Bộ và Vịnh Hạ Long ngày

nay. Sự ra đời của Biển Đông liên quan và chi phối tới lịch sử phát
triển địa chất vịnh Hạ Long, kể cả về các phương diện kiến tạo, khí
hậu và thuỷ văn.

(Hoanh Bo), before it narrowed. The East Sea first developed in the
west, before Ha Long Bay was recognisable, but its development and
geological history influenced Ha Long Bay, its climate and its
hydrography.

Chương 3
Hạ Long trong kỷ nhân sinh

Chapter 3
Ha Long Bay in the Anthropogene

Kỷ Nhân sinh (Antropogen) hay cịn gọi là kỷ Đệ tứ
(Quaternary), có thời gian ngắn nhất so với các kỷ khác trong lịch sử
địa chất, mới được bắt đầu từ khoảng 2 triệu năm trước và hiện vẫn
đang tiếp tục. Gọi là kỷ Nhân sinh vì trong thời gian này con người
xuất hiện trên trái đất và hoạt động của con người dần trở thành một
tác nhân quan trọng trong các quá trình địa chất. Đặc trưng lớn nhất
của kỷ Nhân sinh là hoạt động của băng hà. Khí hậu trái đất trong kỷ
này trải qua các kỳ lạnh giá gây đóng băng nước quy mô lớn ở bán
cầu bắc, làm hạ thấp mực nước đại dương thế giới và các kỳ nóng
ẩm làm tan băng. Trong kỷ Nhân sinh có 4 kỳ băng hà xen kẽ với các

The Anthropogene (or Quaternary) period has lasted a short
time compared with other periods in geological history; it started about
two million years ago, and it continues to the present time and into the
future. It is called the Anthropogene because it is the period when

human beings appeared on Earth and gradually became an important
agent in natural processes. The largest subdivision of the
Anthropogenee is the Pleistocene period of cyclic worldwide cooling,
which caused the glaciations of the higher latitudes. These glacial
expansions caused the world's sea levels temporarily to decline by

21


kỳ tan băng. Chúng gây lên những đợt biển tiến và biển thoái trên
các vùng thềm lục địa và dải ven bờ ở quy mô hành tinh. Kỷ Nhân
sinh được chia thành hai thời kỳ Pleixtoxen (Cánh tân) và Holoxen
(Toàn tân)

about 100 m. In the Anthropogene there were at least four glacial
stages betwee stages of hotter climate when the sea levels were a
little higher than they are today; they then created widespread
continental terraces. The last 10,000 years, of warmer climates after
the Pleistocene, are known as the Holocene.

1. Thời gian Pleixtoxen - Lục địa thống trị
1. The Pleistocene - continental environents
Pleixtoxen kéo dài từ 2 triệu năm đến 11 nghìn năm trước,
được chia thành Pleixtoxen sớm (2000 - 700 nghìn năm trước),
Pleixtoxen giữa (700 - 300 nghìn năm trước) và Pleixtoxen muộn
(300 - 11 nghìn năm trước), là thời gian tập trung các kỳ băng hà.
Đó cũng là thời gian của thời kỳ đồ đá cũ, ứng với sự phát triển của
các thế hệ người cổ đại: người vượn châu Úc, người cổ Gia Va,
người cổ Bắc Kinh và người Neanđectan. Vào các kỳ băng hà, mực
nước đại dương hạ thấp trên trăm mét làm phơi cạn các vùng thềm

lục địa, khí hậu khơ lạnh ở các vùng đóng băng, nhưng lại thường
mưa lũ lớn ở các vùng nhiệt đới bây giờ.

The Pleistocene is defined by the periods of worldwide cooling
that caused the Ice Ages; it started about 2 million years ago and
ended 10,000 years ago. These were also the times of the Old Stone
Age and development of the ancient peoples of the Atlanthoropites,
Australipithes,
Pithecanthropites,
Sinanotropithes
and
Neandertalensis. During the glacial epansions, sea level decreased by
over one hundred metres, exposing new areaes of land. Outside the
glacial regions, world climates cooled, often accompanied by
increased rainfalls.

1.1. Cánh đồng Karstơ
Do ảnh hưởng của hiện tượng băng hà và đặc điểm kiến tạo
khu vực, hầu hết địa phận thềm lục địa Việt Nam, trong đó có vịnh
Bắc Bộ nằm trong môi trường lục địa. Vào thời gian này, người ta
vẫn nói một cách hình ảnh rằng có thể đi bộ từ Việt Nam đến các
nước hải đảo trong vùng Đông Nam Á. Biển chỉ đôi khi lấn vào hạn
chế dọc theo các thung lũng sông. Trong bối cảnh chung đó, khu vực
Vịnh Hạ Long tồn tại trong mơi trường lục địa trong gần như suốt
thời gian Pleixtoxen.
Trong một thời gian dài trước đó, nhất là từ giữa Neogen, q
trình Karstơ xâm thực hịa tan đá vơi đã phát triển mạnh mẽ ở các
khối núi đá vôi Hạ Long và lân cận. Vào thời gian Pleixtoxen, trong
điều kiện môi trường lục địa, quá trình Karstơ tiếp tục phát triển
mạnh mẽ ở vùng đá vơi Hạ Long. Đặc điểm khí hậu mưa nhiều và hệ

thống dịng chảy sơng dày đặc cịn được giữ lại trên đáy vịnh hiện
nay đã làm tăng cường quá trình xâm thực Karstơ và đã tạo nên

1.1.

Karstic landforms
Due to the low sea levels during the Ice Ages, all of Vietnam
and much of the Gulf of Tonkin was a land region during the
Pleistocene; people could walk on foot from Vietnam to the islands of
the southern East Sea. Sometimes the sea transgressed along the
river valleys. Within this background, Ha Long Bay was formed during
the Pleistocene. Prior to this, and especially since the middle
Neogene, karstic erosion by dissolution of the limstone developed the
landscapes of Ha Long Bay and neighbouring areas. The climate
included a high rainfall; river systems, that are still recognisable by
their seabed channels, were part of the karstic erosion processes, and
created the cone and tower karst with valleys, caves, sinkholes and
underground streams. Karstic plains and upland blocks were carved
by the erosion in a continental environment. That was a basic factor in
the formation of Ha Long Bay before the sea trangressed across the
area. The sea bed of Ha Long Bay is a kind of plain with inherited

22


cánh đồng đá vôi rộng lớn với các thung lũng, hang phễu, giếng
Karstơ, các con suối ngầm và địa hình Carư (đá tai mèo) trên mặt.
Đồng bằng Karstơ và các khối núi đá vôi bị xâm thực chia cắt được
tạo ra trong mơi trường lục địa chính là khung nền để hình thành nên
Vịnh Hạ Long khi có biển tiến tràn vào. Về mặt địa mạo học, đáy

Vịnh Hạ Long được xếp vào kiểu đồng bằng tích tụ có dạng địa hình
kế thừa và xâm thực của dịng triều. ở đây, bản chất tích tụ của đồng
bằng được hình thành trong biển tiến Holoxen, cịn bản chất kế thừa
chính là đồng bằng Karstơ lục địa trước biển tiến, thuộc thời gian
Pleixtoxen. Nếu loại trừ các yếu tố chia cắt rất phức tạp như các đảo
nổi, các hòn đá ngầm, hệ thống kênh lạch ngầm chằng chịt và các
hố ngầm, thì đồng bằng mặt đáy vịnh có thể được phân chia thành
ba bề mặt khá rộng và thoải.
- Bề mặt sâu 2 - 5m: chiếm phần lớn diện tích đáy vịnh, phân
bố chủ yếu ở phía tây, phần trung tâm và đơng bắc vịnh. Đây là bề
mặt tích tụ tuổi Holoxen giữa muộn, chủ yếu vào 4000 - 3000 năm
trước, phát triển trên bề mặt kế thừa của đồng bằng châu thổ - aluvi
sơng tuổi nửa sau Pleixtoxen muộn. Chính đồng bằng châu thổ aluvi này lại phát triển kế thừa trên cánh đồng Karstơ tuổi cổ hơn
(Pleixtoxen giữa - muộn).
- Bề mặt sâu 6 - 11m: phân bố ở phần đơng nam khu di sản
và ven rìa đơng nam đảo Cát Bà. Nó có tuổi địa hình Holoxen sớm giữa và phát triển kế thừa trên bề mặt cánh đồng Karstơ tuổi
Pleixtoxen giữa - muộn.
- Bề mặt sâu 12 - 20m: phân bố ở khu vực xung quanh các
đảo Đầu Bê, Hang Trai, tuổi địa hình Holoxen sớm, phát triển kế
thừa trên bề mặt đồng bằng Karstơ tuổi Pleixtoxen sớm - giữa muộn.
Các đảo đá vôi trên vịnh hiện nay, bản chất là những núi sót
trên bề mặt đồng bằng Karstơ bị biển tiến Holoxen làm chìm ngập.
Việc tồn tại rất nhiều các khối đá vơi sót vách dốc, nằm sát kề nhưng
phân tách nhau và phân bố dày đặc là một hiện tượng đặc biệt. Đó
là sự kết của các yếu tố đá vôi sạch, phân lớp dày hoặc dạng khối bị
nhiều hệ thống khe nứt tách chia cắt dạng ô mạng, phát triển ở vùng

relief, modified by later marine erosion. Sediment has accumulated on
the karst plains that have formed the seabed since the Holocene
transgression.

Except for the islands, the underwater bedrock outcrops and
the systems of underwater channels and depressions, the seabed
plain of Ha Long Bay can be divided into three large and sloping
surfaces.
- The seabed at depths of 2-5 m: forming most of the seabed of
the Bay, mainly in the west, the center and the northeast of the bay,
and developed in the middle and late Holocene 4,000-3,000 years ago
on the inherited surface of the alluvial plain of the late Pleistocene; this
plain continued to develop on the older karstic surface of the middle
and late Pleistocene.
- The seabed at depths of 6-11 m: forming the southeastern
part of the World Heritage area and southeastern edge of Cat Ba
island; its age is early to middle Holocene, and it also developed on
the karstic surface of the middle and late Pleistocene.
- The seabed at depths of 12-20 m: forming zones around Dau
Be and Hang Trai Islands; its age is early Holocene, and it developed
on karstic surfaces formed throughout the Pleistocene.
The limestone islands in the present bay are mountains that
stood above the karst plain that was submerged by the Holocene
transgression. The limestone pinnacles on the cliffs are a special
phenomenon of the karst. They are bounded by the fractures within
the rock, and were carved and fretted by the high rainfall.

23


có lượng mưa lớn tạo nên hệ thống mạng sơng suối dày đặc phân
cắt chân các khối đá.
1.2. Hệ thống sông cổ
Hệ thống sông cổ dày đặc, đan dạng cành cây trên đáy Vịnh

Hạ Long trong thời kỳ đồng bằng lục địa Pleixtoxen còn được lưu giữ
lại nhờ hiện tại phù sa bồi lắng ở khu vực thấp và dòng triều xâm
thực sâu rất mạnh duy trì.
Trong Pleixtoxen, khi mực nước hạ thấp hơn hiện nay trên
trăm mét, phần lớn các chi lưu sông suối của hệ thống ven bờ Đơng
Bắc hội lưu theo các dịng chính chạy gần song song với bờ biển
hiện nay, chảy vào trung tâm Vịnh Hạ Long, tiếp tục hội lưu với các
nhánh sông suối của hệ thống Cửa Lục, Yên Lập thành một chủ lưu
chảy theo Lạch Vạn, sau đó hội lưu với sơng Bạch Đằng. Cuối cùng
sông Bạch Đằng cổ hội lưu với sông Hồng cổ ở khoảng tọa độ
107o50' Đ - 108o56' B trước khi đổ ra biển ở phía ngồi vịnh Bắc Bộ.
Phân tích độ sâu cơ sở của các lạch ngầm (các lịng sơng cổ)
khi hội lưu với nhau và theo nguyên tắc phân cấp nhánh sông, hệ
thống sông cổ dưới đáy Vịnh Hạ Long được chia thành 6 cấp. Cấp 1
có mực xâm thực cơ sở đạt đến độ sâu 1,5 - 2m; Cấp 2: 3,0 - 3,5m;
Cấp 3: 6 - 7m; Cấp 4: 12 - 13m; Cấp 5: 20 - 22m và Cấp 6: 35 - 40m.
Các cấp 1 và 2 có trắc diện ngang hình chữ "V" biểu hiện q trình
xâm thực sâu lịng sơng chiếm ưu thế. Các cấp 3 - 6 có trắc diện
ngang hình chữ "U" biểu hiện q trình xâm thực ngang lịng sông
kiểu đồng bằng ưu thế, trước khi bị biển làm chìm ngập. Mưa nhiều
và lưu lượng nước lớn là yếu tố thuận lợi để phát triển hệ thống
sông nhiều nhánh ở đồng bằng. Hiện tại ven bờ Đơng Bắc có lượng
mưa 2000 - 2800 mm/năm, thuộc loại lớn ở ven bờ Việt Nam. Trong
q khứ, tình hình phân bố có thể khác, nhưng vào các kỳ băng hà
Pleixtoxen nơi đây chắc chắn là vùng mưa lũ lớn. Những bãi cuội
tảng lớn ở gần các cửa sông khu vực Tiên Yên - Hà Cối là dẫn
chứng cho điều này.

1.2.

The old system of rivers
On the continental Pleistocene plain, the dense system of rivers
created valleys that now lie on the seabed of Ha Long Bay are still
maintained between banks of silt in the shallow zones and by the
scouring erosion of strong tidal currents.
In the Pleistocene, when the water level was lower than it is at
present by more than one hundred metres, rivers and streams drained
from the land in the northeast to the center of Ha Long Bay, where they
joined rivers from Cua Luc and Yen Lap; the main river then flowed to
Lach Van, after joining the Bach Dang River. The old Bach Dang River
took the water from the old Red River on the Red River plain (at
10750'E, 10856'N) before its flow was redirected to further west in
the Gulf of Tonkin.
Six levels may be recognised in the old river channels on the
seabed of Ha Long Bay; these lie at depths of 1.5-2.0m, 3.0-3.5m, 67m, 12-13m, 20-22m and 35-40m. The first and second levels have Vshaped profiles due to their deep and youthful erosion. The third and
fourth levels have U-shaped profiles where their rivers had carved
wider valleys with flat floors before they were submerged by the sea.
High rainfalls in the Pleistocene ensured rapid excavation of these
valleys; today the rainfall in the hills to the northeast is 2000-2800
mm/year, higher than in most other parts of Vietnam. Large cobbles in
the old river sediment in Tien Yen and Ha Coi areas is one result of the
torrential river flows.

1.3. Hệ thống hang động

24


Pleixtoxen là thời gian chủ yếu để tạo nên hệ thống hang
động nổi tiếng ở Vịnh Hạ Long. Chúng thường tập trung ở các

khoảng độ cao 10 - 15m; 20 - 30m và 40 - 60m. Mỗi hệ độ cao hang
động đánh dấu một thời kỳ ổn định kiến tạo, ứng với một mực xâm
thực cơ sở nhất định. Sau đó, đáy hang động được nâng cao do vận
động kiến tạo khu vực. Vì thế, có thể nhận thấy sự tương đồng về
độ cao của hệ thống hang động Vịnh Hạ Long với hệ thống các thềm
sông, thềm biển phổ biến suốt từ Móng Cái đến Quảng Yên. Ngay
trong phạm vi Vịnh Hạ Long và lân cận cũng có thể nhận thấy sự
tương đồng của độ cao hang động với độ cao của các đỉnh khối đá
vôi bị chia cắt. Trong khu vực, trừ đảo Cát Bà có đỉnh cao nhất
322m, các bề mặt đỉnh cịn lại có độ cao nằm trong các khoảng 100 250m, có tuổi địa hình Plioxen muộn, bề mặt đỉnh 80 - 100m và 40 60m có tuổi Pleixtoxen sớm - giữa và 10 - 15m tuổi Pleixtoxen muộn.
Các bề mặt đỉnh là dấu tích bề mặt các cánh đồng Karstơ cổ bị nâng
cao do chuyển động kiến tạo.
Có thể hiểu đơn giản, mực xâm thực cơ sở ngang với gương
mực nước ngầm địa phương. Mực xâm thực cơ sở duy trì lâu dài do
ổn định kiến tạo sẽ là cơ hội phát triển hệ thống hang động cao và
sâu rộng. Ban đầu, nước mưa chảy theo những khe nứt vỡ của đá
vôi được tạo ra do các chuyển động kiến tạo phát sinh đứt gãy. Q
trình ăn mịn hố học do nước mưa ngày càng mở rộng các khoảng
trống khe nứt để hình thành nên hang động. Các hang động sâu,
rộng đều có liên quan đến các con suối ngầm trong lòng núi đá vôi.
Những tầng đá vôi sạch, cấu tạo dạng khối hoặc phân lớp dày của
hệ tầng Quang Hanh nói chung thuận lợi phát triển hang động hơn
so với hệ tầng Cát Bà.
Quá trình hình thành một hang động kéo dài suốt từ điểm khởi
đầu ứng với sự tồn tại một mực xâm thực cơ sở cho đến tận ngày
nay. Tuy nhiên, thời gian để hình thành hang động cơ bản nhất vẫn
là giai đoạn đầu tiên, trước khi nền hang bị nâng do vận động kiến
tạo. Dù sao vẫn nhận thấy đặc điểm chung, những hang nằm ở độ
cao lớn thường có trần hang cao. Có thể có những hang cổ hơn, cao
hơn nhưng đã bị đổ sập. Các mức hang phổ biến có tuổi khoảng

Pleixtoxen giữa và muộn (700 - 11 nghìn năm trước), là thời gian

1.3.The cave systems
The Pleistocene was the main time when the well-known caves
within Ha Long Bay were formed. They mainly lie at altitudes of 1015m; 20-30m and 40-60m. Each erosion level may indicate an age,
after which the caves were uplifted by tectonic movements. The cave
systems in Ha Long Bay may be correlated to the river and marine
terraces at the same heights at Hong Cai and Quang Yen, and to the
summit levels on the limestone hills and islands in the bay. Except the
highest top on Cat Ba island at 322m, most summits are at 100-250m,
and predate the Pleistocene. Summits at 80-100m and 40-60m are
early and middle Pleistocene, and those at 10-15m are late
Pleistocene. All the summit surfaces are vestiges of old karstic plains
that have been raised by tectonic movements. The base levels of
erosion are and were at the contemporary local groundwater levels.
Karstic erosion began when rainwater flowed into the
limestone's fractures that had been created by tectonic movements.
Chemical corrosion by the rainwater gradually enlarged the fractures,
ultimately into caves; the deeper and larger caves were formed by the
larger underground streams in the limestone mountains. In general,
the strong limestones, with large fractures and thick beds, of the
Quang Hanh formation have developed in them caves that are longer
and larger than those the Cat Ba formation.
Cave development has continued whenever the limestone has
been exposed to erosion. Many caves formed in the cool and wet
stages of the middle and late Pleistocene. Stalactites are younger than
caves that contain them, and some developed in the warm Holocene
period.
The process of dissolving limestone to form caves and
redepositing it to form stalactites is showed by the chemical equation:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3
This equation works in both directions. Removal of the limestone takes
place when it is dissolved in water that is enriched in carbon dioxide
that it has gathered from plant-rich soil atmosphere (to create weak
carbonic acid). The opposite, the precipitation of dissolved CaCO3 to

25