Karst là kiểu địa hình hình thành khi nước hoà tan dần những loại đá dễ tan, chủ yếu là đá vôi. Nước mưa hấp thụ khí cacbonic trong không khí và trong đất, trở thành một dung dịch axit rất yếu; nó thấm vào khe nứt của đá vôi, ăn mòn dần qua hàng trăm nghìn đến hàng triệu năm, khoét ra hang, phễu, thung lũng kín và để lại những khối núi sót dựng đứng. Ở Việt Nam, núi đá vôi chiếm khoảng 50.000–60.000 km², cỡ một phần sáu lãnh thổ tuỳ cách tính, phần lớn ở miền Bắc và Bắc Trung Bộ.
Cái tên "karst" từ đâu ra
"Karst" là tên tiếng Đức của vùng cao nguyên đá vôi Kras, nằm ở Slovenia ngày nay, gần biên giới Italia. Đây là nơi các nhà khoa học châu Âu thế kỷ 19 nghiên cứu kỹ đầu tiên những hiện tượng lạ: sông biến mất vào lòng đất, phễu lõm khắp nơi, hang sâu, mặt đá lởm chởm. Tên vùng đất trở thành tên gọi chung cho kiểu địa hình này trên toàn thế giới.
Tiếng Việt thường dùng nguyên chữ "karst" (có sách ghi "các-xtơ"), và cũng nói "địa hình đá vôi" hay "núi đá vôi" theo cách dân dã.
Hoá học của một giọt mưa
Đá vôi chủ yếu là canxi cacbonat (CaCO₃). Nước tinh khiết hoà tan nó rất chậm. Điều làm nên khác biệt là khí cacbonic (CO₂):
- Nước mưa đi qua không khí hấp thụ một ít CO₂. Khi thấm qua lớp đất có rễ cây và vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ, nó hấp thụ thêm rất nhiều CO₂ nữa.
- CO₂ hoà vào nước tạo thành axit cacbonic, một axit rất yếu, giống như trong nước có ga.
- Axit cacbonic phản ứng với canxi cacbonat, biến nó thành canxi bicacbonat, chất tan được trong nước. Nước mang chất này đi.
Viết gọn: CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇄ Ca(HCO₃)₂. Phản ứng này chạy được cả hai chiều. Chiều thuận khoét đá ra. Chiều ngược, khi nước mất bớt CO₂ (ví dụ khi nhỏ giọt trong hang thoáng khí), canxi cacbonat kết tủa trở lại, tạo thạch nhũ, măng đá. Một phản ứng vừa khoét núi vừa đắp nhũ.
Vì đất nhiệt đới có nhiều rễ cây và vi sinh vật, nước thấm qua đất mang nhiều CO₂ hơn, mưa lại nhiều. Vì vậy karst nhiệt đới như ở Việt Nam phát triển mạnh và cho ra những dạng địa hình hùng vĩ hơn karst vùng ôn đới.
Nước đi đường nào trong đá vôi
Đá vôi không tan đều. Nước luôn tìm đường dễ nhất: các khe nứt, mặt lớp, đường đứt gãy. Chỗ nào nước đi qua nhiều thì khe được nong rộng ra, càng rộng thì càng hút thêm nước, càng bị khoét nhanh hơn. Đây là một vòng lặp tự khuếch đại.
Kết quả là sau một thời gian dài, nước gần như bỏ đường chảy trên mặt để đi xuống dưới. Mặt đất khô, còn bên dưới là một mạng lưới khe, hang, sông ngầm chằng chịt. Người ta hay ví một khối đá vôi đã karst hoá như một miếng bọt biển cứng.
Bộ từ vựng của địa hình karst
| Dạng địa hình | Là gì | Ví dụ dễ gặp ở Việt Nam |
|---|---|---|
| Đá tai mèo (karren, lapies) | Mặt đá bị nước khoét thành rãnh, gờ sắc | Cao nguyên đá Đồng Văn, sườn núi đá vùng Đông Bắc |
| Phễu karst (doline) | Hố lõm hình phễu, nơi nước rút xuống | Rải rác trên các cao nguyên đá vôi phía Bắc |
| Thung lũng karst kín (polje) | Lòng chảo đáy bằng giữa núi đá, thường có ruộng | Thung lũng Bắc Sơn, các thung lũng ở Đồng Văn |
| Tháp karst, chóp karst | Núi sót dựng đứng hoặc chóp nón nối nhau | Tràng An, Cao Bằng, Lạng Sơn |
| Sông mất dòng, sông ngầm | Suối chảy trên mặt rồi chui vào núi | Nhiều vùng đá vôi Tây Bắc, Bắc Trung Bộ |
| Mạch karst | Nước ngầm phun ra ở chân núi | Các mó nước chân núi đá vùng cao |
| Hang động | Đường nước ngầm cũ hoặc đang hoạt động | Vùng Phong Nha – Kẻ Bàng, Tràng An… |
Hang động là phần nổi tiếng nhất của karst, nhưng không phải trọng tâm bài này. Điều cần nhớ: hang chính là những con đường cũ của nước ngầm, nay nhiều đoạn đã khô vì mực nước hạ xuống thấp hơn.
Karst tháp và karst chóp: hai kiểu núi đá vôi nhiệt đới
Ở vùng nhiệt đới, các nhà địa mạo hay phân biệt hai kiểu cảnh quan:
Karst chóp (cụm đồi nón)
Những chóp núi đá vôi đứng sát nhau, chân dính liền, giữa chúng là những hố lõm kín hình sao. Nhìn từ trên cao giống một hộp trứng úp. Kiểu này hay gặp ở những vùng đá vôi còn cao, sông chưa đào sâu đến đáy khối đá, như nhiều nơi ở Đông Bắc và Tây Bắc.
Karst tháp (rừng tháp)
Những khối núi sót đứng riêng rẽ hoặc thành cụm, vách dựng đứng, nổi lên giữa một mặt bằng thấp và phẳng, thường là đồng ruộng hoặc mặt nước. Kiểu này xuất hiện khi quá trình hoà tan đã kéo dài, mặt bằng giữa các núi được san phẳng và phủ phù sa. Vùng Tràng An, các thung lũng Cao Bằng, Lạng Sơn có nhiều cảnh kiểu này. Khi mặt bằng ấy bị biển tràn ngập, ta có karst ngập nước như các vịnh đá vôi Đông Bắc.
Hai kiểu này thường được coi là hai giai đoạn của cùng một quá trình: từ khối đá vôi nguyên vẹn, nước khoét thành cụm chóp; khoét lâu hơn nữa thì các chóp tách rời thành tháp đứng giữa đồng bằng.
Karst nhanh hay chậm
Tốc độ hạ thấp bề mặt đá vôi do hoà tan được các nhà khoa học đo ở nhiều nơi, thường ở mức vài chục milimét đến khoảng một trăm milimét mỗi nghìn năm, tuỳ lượng mưa, nhiệt độ và thảm thực vật. Con số nhỏ, nhưng nhân với một triệu năm thì là hàng chục đến hàng trăm mét đá đã bị nước mang đi. Đó là cách một khối đá vôi khổng lồ biến thành rừng tháp.
Đây cũng là lý do karst luôn gắn với thời gian địa chất rất dài. Những núi đá vôi ta thấy hôm nay là phần còn sót lại, không phải phần được "đắp" lên.
Karst và đời sống
- Nước: mặt đất khô mà nước ngầm lại nhiều, nhưng nằm sâu và khó lấy. Vùng đá vôi cao thường thiếu nước sinh hoạt, trong khi chân núi có mạch nước mạnh. Bài Nước ở vùng núi đá vôi kể kỹ hơn.
- Ô nhiễm: nước thấm qua khe nứt rất nhanh, gần như không được đất lọc, nên chất thải trên mặt có thể vào thẳng nước ngầm và chảy ra mạch ở rất xa.
- Đất: đất trên đá vôi mỏng, chỉ đọng trong khe và thung lũng. Canh tác vì vậy bám vào các lòng chảo và hốc đá.
- Sụt lún: ở một số nơi, trần hang ngầm gần mặt đất có thể sụp, tạo hố sụt. Công trình xây dựng trên nền đá vôi cần khảo sát kỹ.
- Vật liệu: đá vôi là nguyên liệu cho xi măng, vôi, đá xây dựng. Khai thác đá đang xoá mất nhiều núi đá vôi ở cả Bắc lẫn Nam.
Góc nhìn hôm nay
Karst là một trong những cảnh quan nổi bật nhất của Việt Nam, và nhiều nơi đã được UNESCO ghi nhận: vịnh Hạ Long, Tràng An, Phong Nha – Kẻ Bàng, công viên địa chất Đồng Văn, Non nước Cao Bằng. Nhưng điều đáng mang về hơn danh sách ấy là cách nhìn: khi đứng trước một vách đá vôi, hãy nghĩ tới giọt mưa mang CO₂ đã làm việc kiên nhẫn suốt hàng triệu năm để tạc nên nó.
Muốn tìm hiểu thêm: SGK Địa lí 10 phần ngoại lực và địa hình karst; Atlat Địa lí Việt Nam trang địa chất – khoáng sản để thấy dải đá vôi trải từ Đông Bắc, Tây Bắc xuống Bắc Trung Bộ; các trung tâm thông tin của công viên địa chất và di sản thiên nhiên ở các vùng karst.
Câu hỏi thường gặp
Karst là gì?
Karst là kiểu địa hình hình thành khi nước hoà tan dần đá dễ tan, chủ yếu là đá vôi. Nó gồm những dạng như hang động, phễu, thung lũng kín, sông ngầm và núi sót dựng đứng.
Vì sao nước mưa hoà tan được đá vôi?
Nước mưa hấp thụ khí CO₂ từ không khí và đất, tạo thành axit cacbonic rất yếu. Axit này biến canxi cacbonat của đá vôi thành canxi bicacbonat tan được, rồi nước mang đi.
Chữ karst có nghĩa là gì?
Karst là tên tiếng Đức của vùng cao nguyên đá vôi Kras ở Slovenia, nơi các nhà khoa học nghiên cứu kỹ kiểu địa hình này từ thế kỷ 19. Sau đó tên vùng trở thành tên gọi chung.
Việt Nam có bao nhiêu núi đá vôi?
Đá vôi ở Việt Nam chiếm khoảng 50.000–60.000 km², cỡ một phần sáu diện tích lãnh thổ, các nguồn đưa số khác nhau tuỳ cách tính. Phần lớn nằm ở Đông Bắc, Tây Bắc và Bắc Trung Bộ.
Karst tháp và karst chóp khác nhau thế nào?
Karst chóp là các chóp núi đá vôi dính chân nhau, xen hố lõm kín. Karst tháp là các khối núi sót đứng riêng, vách dựng đứng giữa mặt bằng phẳng. Karst tháp thường là giai đoạn hoà tan kéo dài hơn.
