ĐỊA MẠO

Đặc điểm chung địa hình khu vực

Hình thái sơn văn lãnh thổ Thanh Hoá tương đối hài hoà, phía Tây-Bắc,   Tây và Tây-Nam có núi và núi cao bao bọc, đồng bằng có dạng tam giác ở trung tâm và hướng về phía Đông ra Vịnh Bắc Bộ,  Kiến trúc hình thái định hướng chung Tây Bắc-Đông Nam.

Sông Mã có lưu vực kéo dài theo hướng Tây Bắc-Đông Nam bắt nguồn từ phía Đông tỉnh Điện Biên chảy qua các tỉnh Sơn La, lãnh thổ Lào, tỉnh Thanh Hoá và đổ ra Vịnh Bắc Bộ. Phần thượng nguồn sông Mã có 2 nhánh chính là Nậm Mã chảy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam và suối Lư chảy gần theo hướng Bắc-Nam.

Sông Mã có hướng dòng chảy chung là Tây Bắc-Đông Nam, tuy nhiên, một số đoạn khúc khuỷu có hướng khác nhau. Đoạn chảy trên địa phận tỉnh Sơn La khá thẳng và có hướng chung là hướng của lưu vực. Đoạn trên lãnh thổ Lào hơi uốn khúc, nhưng nhìn chung hướng cũng không biến đổi nhiều. Bắt đầu vào địa phận tỉnh Thanh Hoá sông chuyển hướng Đông, Đông-Bắc, đôi khi hướng Bắc, khoảng 40-50 km, đến ranh giới giữa Thanh Hoá và Hoà Bình sông chuyển hướng chung là Tây Bắc-Đông Nam. Phần lớn trong địa phận Thanh Hoá sông Mã chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, tuy nhiên, hình thế bình đồ của sông khá khúc khuỷu chủ yếu do ảnh hưởng của cấu trúc địa chất.

Chắn phía Bắc và Đông-Bắc lưu vực là dãy núi Si Xung Chảo Chai, cao nguyên Mộc Châu và dãy núi đá vôi Ninh Bình kéo dài liên tục từ phía thượng nguồn tới bờ biển. Chắn phía Tây-Nam lưu vực là các khối và dãy núi  kéo dài từ khối Phu Sam Sao qua lãnh thổ Lào đến khối Pu Hoạt.

Địa hình núi phần thượng lưu, phần trên lãnh thổ tỉnh Sơn La, thể hiện sự tương phản lớn giữa hai bên thung lũng thẳng, sâu và có dạng chữ V là hai dãy núi lớn có sườn rất dốc (trung bình đến trên 300), phần lớn có đọ cao trên 1 500 m, kéo dài gần song song với thung lũng. Địa hình núi thể hiện 3 bậc địa hình chính là bậc 500-700 m phân bố ở đáy thung lũng sông Mã, bậc 700-1 000 m thể hiện là các dải núi cắt ngang thung lũng và bậc 1 000-1 500 m là vòm chính của các dãy núi. Ngoài ra phần chóp đỉnh các dãu núi phần lớn có độ cao trên 1 500 m. Địa hình núi có độ dốc và chia cắt lớn (nhất là chia cắt sâu). Đặc điểm chia cắt sâu và độ dốc quan hệ với nhau về sự phân bố. Sườn thung lũng có dạng chữ V với các sườn khá thẳng dốc trên 350, phần chân và đỉnh khá hẹp và thoải hơn một chút. Cũng phân bố tương tự như vậy, độ chia cắt sâu khu vực sườn thung lũng đến 300 m/km, còn ở chân và đỉnh chỉ khoảng 200 m/km.

Địa hình phần trung lưu trên địa phận tỉnh Thanh Hoá có hình thế sơn văn khác nhiều so với phần thượng lưu. Các dãy núi song song có hướng Tây Bắc-Đông Nam cùng với thung lũng sông Mã khi bắt đầu vào tỉnh Thanh Hoá thì đổi hướng thành phương á vĩ tuyến. Các dãy núi thấp dần và bị chia cắt mạnh hơn làm giảm tính liên tục của chúng. Các dãy núi và thung lũng giữ hướng á kinh tuyến cho đến Quan Hoá thì đổi hướng Đông-Nam và kéo dài, thấp dần qua vùng đồi ra đến đồng bằng. ở vùng trung lưu các dãy núi không những biến đổi về hướng mà cả về độ cao và đặc điểm chia cắt. Độ cao phổ biến của các dãy núi ở đây là 700-1 000 m, độ cao trên 1 000 m không nhiều và trên 1 500 m rất hiếm gặp.

Hình thái địa hình vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa tương đối đơn giản  mặc dù đa dạng  nguồn gốc và vật chất cấu thành. Đông bằng ven biển có độ cao phổ biến 3-4 m với các thành tạo aluvi-biển, 4-6 m đối với các thành tạo biển-gió phân bố thành dải dọc bờ biển và song song với bờ biển, điển hình ở Quảng Xương và Tĩnh Gia. Bờ biển đang ở trạng thái cân bằng tưng đối trắc diện, được phân đoạn tự nhiên thành các cung bờ có hình thái-động lực khác nhau, tiếp tục bị chia cắt bới các sông lớn nhỏ. Trong quá trình phát triển đồng bằng ven biển, các mũi nhô đá gốc trước đây là đảo ven bờ với vai trò điểm tựa cho hình thành các các doi cát nối đảo, thuận lợi cho quá trình lấp đầy phía trong. Đồng bằng tích tụ ngầm phía ngoài nghiêng thoải, nổi lên trên đó là Hòn Nẹ ở phía Bắc và nhóm đảo Nghi Sơn-Hòn Mê ở phía Nam.  


Đăc điểm địa mạo

Vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa gồm phần biển ven bờ, trong đó có đảo, và phần lục địa ven biển. Phần đáy biển ven bờ là đồng bằng tích tụ ngầm với thành phần cát nhỏ, cát trung ở ven bờ và cát-bột ở phía ngoài. Đáy biển nghiêng thoải, trên đó chưa thấy rõ dấu vết của thung lũng sông cổ có thể do đã bị lấp đầy. Phần lục địa ven biển chủ yếu là đồng bằng Đệ tứ, cấu tạo từ các trầm tích đa nguồn gốc, điển hình trong đó có:

(1). Đồng bằng thềm tích tụ nguồn gốc sông-biển tuổi Pleistocene muộn (Q13), có diện tích phân bố khá rộng trên các khu vực rìa đồng bằng, dọc theo các sông như sông Mã, sông Chu, Hoàng Giang, sông Yên. Các bề mặt khá rộng và bằng phẳng phân bố chuyển tiếp từ các địa hình cao hơn như đồi, đồng bằng đồi thể hiện ở các khu vực sông Mã, sông Yên. Điều đó cho thấy sự ảnh hưởng của biển tiến trong thời kỳ này khá sâu, khi đó các khu vực này trở thành các vũng vịnh cửa sông. Ở khu vực sông Hoàng Giang bề mặt này khá rộng, có độ cao khoảng 10-12 m, thể hiện nổi cao hơn trên đồng bằng so với các dạng bao quanh. Những mảnh sót của bề mặt này có diện tích nhỏ phân bố ở một số nơi như ở tả ngạn sông Chu thuộc các xã Xuân Châu, Thọ Lập, ở hữu ngạn sông Chu thuộc các xã Xuân Hưng, Thọ Ngọc, Xuân Thịnh, Thọ Phú, Thọ Vực, Thiệu Tâm. Bề mặt này có độ cao khoảng 8-12 m. ở khu vực tả ngạn sông Chu bề mặt có độ cao trên 10 m, còn ở hữu ngạn cao chưa đến 10 m. Sự khác nhau về độ cao giữa các khu vực có thể do tân kiến tạo hoặc chúng được thành tạo ở các vị trí sườn bờ ngầm cổ khác nhau. Chính do độ cao khác nhau mà đặc điểm hình thái bề mặt của chúng cũng khác nhau. Khu vực tả ngạn sông Chu có bề mặt chia cắt, tuy là chia cắt yếu, còn hữu ngạn bằng và thấp hơn. Cấu tạo nên đồng bằng là các trầm tích sông-biển hỗn hợp có thành phần gồm sét, bột, cát, tạo nên bãi bồi ven sông hoặc giữa lòng, có chỗ có thực vật chưa phân hủy thành than bùn.

(2). Đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông-đầm lầy tuổi Holocene sớm-giữa (Q21-2), phân bố rất hạn chế trong một số ít các trũng xâm thực ở chân đồi. Các trũng có bề mặt thấp, bị chắn bên ngoài bởi các thềm nguồn gốc sông biển cao hơn, tạo điều kiện ứ nước và môi trường đầm lầy. Qui mô dạng địa hình khá nhỏ và không phổ biến.

(3). Đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông-biển tuổi  Holocene giữa (Q22), khá phổ biến trên đồng bằng Thanh Hoá, tạo nên dải khá rộng kéo dài từ khu vực hợp lưu giữa sông Chu và sông Mã đến tận cực nam của đồng bằng với khoảng cách đến bờ biển khá đều, khu vực cực nam tiến sát ra biển, còn khu vực tập trung các sông như sông Chu và sông Mã thì chúng phân bố sâu vào phía lục địa và bị chia cắt thành các mảnh nhỏ bởi các thành tạo sông trẻ hơn. Ở khu vực hạ lưu sông Chu bề mặt có độ cao không lớn (khoảng 4-6m), phân bố ở rìa đồng bằng thành những vùng trũng cách nhau bởi các dải bề mặt cao hơn nguồn gốc sông. ở tả ngạn sông Chu bề mặt này tạo nên những dải lớn ở khu vực các xã Thiệu Công, Thiệu Ngọc, Thiệu Duy, ở hữu ngạn ở các xã Thiệu Lý, Thiệu Đô, Thiệu Châu, Thiệu Khánh, Xuân Lộc, Xuân Thịnh, Thiệu Hoà, Dân Quyền.

(4). Đồng bằng tích tụ nguồn gốc biển tuổi Holocene giữa (Q22), phân bố thành những dải khá rộng ở khu vực các huyện như Quảng Xương, Nông Cống, Tĩnh Gia. ở khu vực Quảng Xương dải phân bố cách khá xa biển, càng về phía Nam, dải phân bố ăn sát ra biển. Cấu tạo nên dạng địa hình là các trầm tích cát, cát bột chọn lọc khá tốt. Bề mặt địa hình khá bằng, hơi lượn sóng, có độ cao trung bình khoảng 4-6 m, có nơi đến 10 m.

(5). Đồng bằng tích tụ nguồn gốc biển-gió tuổi Holocene  muộn (Q23),  phân bố dọc chiều dài ven biển với bề rộng khá lớn, có nơi đến vài km. Bề mặt có độ cao 2-3 m, có nơi đến 4 m, cấu tạo từ cát nhỏ. Dưới tác động của gió tạo nên các đụn cát.

(6). Đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông-biển-đầm lầy tuổi HGolo cene muộn (Q23), phân bố ở các trũng ven biển, được ngăn với biển bởi các dải tích tụ cát biển. Cơ chế thành tạo dạng địa hình này cũng gần giống với các đầm phá ở miền Trung, nhưng chúng khá trẻ và có qui mô nhỏ hơn, cấu tạo bởi các trầm tích bùn, sét, giàu vật chất hữu cơ.


ĐỊA CHẤT

Cấu trúc môi trường địa chất hiện đại

Cấu trúc thẳng đứng

(1). Tầng móng

Tầng móng môi trường địa chất hiện đại vùng bờ biển tỉnh Thanh Hoá được cấu thành từ các thành tạo địa chất biến chất, gắn kết và kết tinh tuổi từ Proterozoi tới Mezozoi, gồm cả thành tạo lục nguyên, tuf, carbonate và magma xâm nhập, cụ thể:

- Các đá biến chất của Hệ tầng Nậm Cô (PR3-Є1 nc), lộ ở Mỹ Khê (Hoằng Hoá) và Núi Chao (Sầm Sơn). Tại Mỹ Khê, phần dưới gồm đá phiến thạch anh 2 mica, silimanit có granat, đá có màu sẫm, phân phiến mỏng, dày 300 m; phần trên gồm cát kết dạng quarzit, màu xám, phân lớp dày, xen đá phiến mica, dày 200 m. Ở phía Tây Nam Mỹ Khê, có các lớp amphibolit dày 2-3 m. Tại lỗ khoan ở vùng Hởu Lộc, dưới lớp phủ Đệ tứ dày hơn 100 m cũng gặp đá phiến thạch anh mica của hệ tầng.

Hình 1. Đá phiến thạch anh lộ ở Mũi Hoàng Yến (N.H Cử, 2008)

-  Các đá của Hệ tầng Sông Mã (Є2 sm), dày  khoảng 630 m, lộ hạn chế ở Tĩnh Gia (Trần Văn Trị và nnk, 1977), gồm các đá phiến sét, sét vôi, đá quaczit, cát kết màu xám vàng, phân lớp dày 0,7-1 m, xen bột kết cùng màu chứa nhiều vẩy sericit, cát kết màu xám vàng xen bột kết và đá phiến sét, đá vôi phân lớp dày khoảng 1m, màu xám đen, hạt mịn, xen đá vôi sét, bột kết, đá phiến sét màu xám vàng.

- Các đá magma xâm nhập acid của phức hệ Mường Lát (γaC1 ml), lộ ở khu vực Sầm  Sơn,  gồm các đá granite hai mica dạng gneis yếu, granite moscovit dạng porphyr hạt vừa và nhỏ.

Hình 2. Vết lộ đá granite ở bờ biển Sầm Sơn (N. H Cử, 2008)

- Các đá của Hệ tầng Cẩm Thủy (P2 ct lộ ở vùng Thạch Thành, Nông Cống, thành phần chủ yếu là basalt màu lục và basalt hạnh nhân, xen dăm núi lửa, thấu kính đá vôi (Phan Cự Tiến và nnk, 1977), dày 300-400 m. Đá này tạo nên phần Đông Bắc đảo Hòn Mê.

- Các đá của Hệ tầng Đồng Trầu (T2a  đt), lộ phổ biến ở Tĩnh Gia, gồm các đá trầm tích lục nguyên, carbonate và phun trào acid, tạo nên vùng đồi Nam Tĩnh Gia và các đảo của nhóm đảo Hòn Mê, dày 2.500 m (Jamoiđa, A.I., Mareichev, A.M. và nnk., 1965). Hệ tầng  được chia thành hai phân hệ.

Phân hệ tầng dưới (đt1), day 900-1 000 m, gồm: cát kết, bột kết phong hoá màu loang lổ, đá phiến sét màu xám nâu, chứa hoá thạch: Balatonites cf. lemoinei, Ceratites   sp., Danubites sp.;  cuội kết tuf màu xám, nâu đỏ; bột kết phân dải thanh, màu xám tro, xen bột kết màu vàng nhạt; bột kết phân lớp vừa, cát bột kết, đá phiến sét màu đen phân lớp mỏng, xen bột kết màu xám, đá phiến silic màu đen; cát kết màu lục xen cát kết xám trắng. Các đá phun trào axit phân bố ở nhiều mức trong tập 1. Chúng có dạng thấu kính hoặc lớp xen mỏng. Ngoài ra, ở vùng Nghi Lộc còn gặp đá anđesit và tuf của chúng.

Phân hệ tầng trên (đt2), dày 1 500 m, l? ở bờ trái sông Hoàng Mai đi Quỳnh Lưu ở vùng Quy Lăng và một vài nơi khác, gồm đá đá vôi màu xám sẫm phân lớp mỏng 5-30 cm, xen với cát kết, bột kết màu xám sẫm, các lớp mỏng sét vôi; đá vôi màu xám sáng, phân lớp dày, tái kết tinh yếu; đá vôi màu xám sáng, xám tro, phân lớp dày hoặc dạng khối; đá vôi màu xám, phân lớp dày 1-2 m, sét vôi màu đỏ, phân lớp mỏng 2-20 cm.

- Các đá của  Hệ tầng Đồng Đỏ (T3n-r đđ ) (Mareichev, A.M. và nnk, 1965), gồm  các đá vụn lục nguyên chứa than,  phân bố rộng rãi ở khu vực Nam Tĩnh Gia và tạo nên đảo Nghi Sơn, Mũi Bạng, Mũi Tròn. Bề dày đạt tới 2 400 m. Theo theo thành phần thạch học, hẹ tầng được chia thành 2 phân hệ, cụ thể:

Phân hệ tâng dưới (đđ1) lộ ở vùng núi Xước, gồm cát kết xen kẽ bột kết, sạn kết, cuội kết màu xám trắng; cát kết, cuội, sạn kết thạch anh màu trắng; cát kết màu xám tro, xám trắng xen vài lớp cuội kết, sạn kết; cuội kết thạch anh xen kẽ nhịp nhàng với cát kết màu xám trắng và cát kết xen bột kết màu xám và vài lớp cuội kết màu trắng. ở gần Hải Lễ và Ngọc Đường, trong mặt cắt gặp ít lớp sét than, thấu kính than antracit mỏng, chứa hoá thạch thực vật  Dictyophyllum  sp. và bột kết ở Lèn Chùa có  Neoschizodus  sp., Myalina sp.

Phân hệ tầng trên (đđ2) phân bố ở nhân nếp lõm Núi Xước và Rú Trăm, vật liệu gồm cuội kết, sạn kết thạch anh -silic, cát kết thạch anh màu nâu đỏ.

- Các đá của Hệ tầng Yên Châu (K2 yc) (N.X. Bao, 1969), lộ hạn chế ở phía Bắc cửa sông Yên (Quảng Xương), gồm cuội  kết, cát kết màu đỏ, bột  kết, dày 200 m.

 (2). Tầng phủ

Tầng phủ môi tường địa chất hiện đại vùng bờ biển Thanh Hoá gồm các thành tạo địa chất Đệ tứ bở rời, chủ yếu là trầm tích Holocene nguồn gốc biển và sông-biển.

Trầm tích sông-bỉển thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (amQ13 vp) phân bố hạn chế ở phía Nam Tĩnh Gia, phủ lên  các thành tạo của hệ tầng Đồng Trầu và hệ tầng Đồng Đỏ.

Trầm tích biển và sông-biển tuổi Holocene giữa (m, amQ22) có diện lộ lớn nhất ở vùng bờ biển tỉnh Thanh Hoá, thành  tạo chủ yếu của đồng bằng ven biển tỉnh Thanh Hoá nói riêng hay đồng bằng Thanh-Nghệ-Tĩnh nói chung.

Các trầm tích đa nguồn gốc biển, sông-biển, biển-gió tuổi Holocene muộn và hiện đại (m, am, mvQ23) phân bố dọc bờ biển, tạo nên phần ngoài cùng của đồng bằng ven biển. Tuy nhiên, phổ biển nhất là trầm tích biển và biển-gió, tạo nên hệ thống cồn-đụn cát và bãi biển hiện đại, nổi tiếng trong đó là bãi biển Sầm Sơn.

Cấu trúc ngang môi trường địa chất

Theo cấu trúc ngang môi trường địa chất hiện đại, vùng bờ biển tỉmh Thanh Hoá thuộc hệ môi trường địa chất vùng bờ biển (coastal geological system), cùng bậc với các hệ môi trường địa chất biển phía ngoài và hệ môi trường địa chất lục địa phía trong. Môi trường địa chất hiện đại vùng bờ biển Thanh Hoá gồm nhiềi kiểu và phụ kiểu, điển hình trong đó là kiểu môi trường địa chất biển nông ven bờ, kiểu môi trường địa chất  đảo, kiểu môi trường địa chất vùng cửa sông với các phụ kiểu châu thổ và trung gian, kiểu môi trường địa chất  bãi biển, kiểu môi trường địa chất cồn đụn, v.v. 

(1). Kiểu môi trường địa chất biển nông ven bờ

Kiểu môi trường địa chất biển nông ven bồ chiếm phần lớn điện tích được tính từ bờ tới độ sâu khoảng 20 m, nơi hải lưu ven bờ hoạt động mạnh. Quá trình địa chất đặc trưng là tích tụ tạo nên đồng bằng tích tụ ngầm nghiêng thoải, có thành phần cấu tạo chủ yếu là cát từ bờ tới độ sâu 5-6 m và cát-bột ở phía ngoài. Ở giữa các đảo của nhóm đảo Hòn Mê, hòn Nghi Sơn theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, đáy biển bị bào mòn do dồng chảy hướng về phía Đông- Nam hoạt động mạnh thường xuyên, tốc độ đạt 0,5-0,7 m/s.

Nguồn cung cấp trầm tích cho đồng bằng tích tụ ngầm chủ yếu từ các sông, một phần do dòng bồi tích dọc bờ từ phía Bắc (châu thổ sông Hồng hiện đại). Đến lượt mình, đồng bằng tích tụ ngầm này lại là nguồn cung cấp bồi tích cho các dạng tích tụ cát ven bờ nhờ dòng sóng di chuyển ngang, đồng thời cung cấp cho vùng biển ven bờ phía Nam nhờ dòng chảy dọc bờ.

(2). Kiểu môi trường địa chất vũng vịnh ven bờ

Vũng Nghi Sơn là một vịnh nhỏ giới hạn bởi Mũi Bạng ở phía Bắc và hòn Nghi Sơn ở phía Nam, phía trong là cung bờ lõm bị chia cắt bởi Lạch Bạng. Bờ và đáy vũng Nghi Sơn đã đạt đến cân bằng tương đối trắc diện đọc và ngang, cấu tạo chủ yếu từ cát nhỏ và cát trung nhờ động lực sóng di chuyên ngang từ đáy và dòng chảy dọc bờ do sóng có hướng thay đổi theo mùa. Về mùa đông, gió Đông-Bắc thịnh hành, dòng bồi tích dọc bờ do sóng có hướng Đông-Nam, bồi tụ lấp góc tương đối mạnh ở ven bờ biển phía Nam  xã Hải Thanh và xã Hải Thượng. Ngược lại về mùa hè, gió Đông-Nam thịnh hành, dòng bồi tích dọc bờ do sóng có hướng Tây-Bắc nhưng yếu hơn.  Do đó, cửa Lạch Bạng  không có nguy cơ bị bồi lấp.

Hình 3. Phần phía Nam vũng Nghi Sơn, nơi có bến tầu chuyên dùng  nối với nhà máy xi măng Nghi Sơn qua hệ thống băng tải (N. H. Cử, 2008)

(3). Kiểu môi trường địa chất đảo ven bờ

Kiểu môi trường địa chất đảo ven bờ xuất hiện ở phía Bắc (Hòn Nnẹ) nhưng chủ yếu ở phía Nam vùng bờ biển tỉnh Thanh Hoá, cụ thể là nhóm đảo Hòn Mê và Nghi Sơn. Hoạt động địa chất hiện đại đặc trưng ở đây là tiếp diễn các quá trình xâm thực bóc mòn và rửa trôi bề mặt đảo do dòng chảy mặt tạm thời về mùa mưa, xâm thực mài mòn bờ đảo do sóng, tạo nên các vách biển, mặt mài mòn, khối sót, khối tảng đổ lở, v.v.

Nhóm đảo Hòn Mê (thuộc xã Hải Bình, huyện Tĩnh Gia) có 17 đảo lớn nhỏ, lớn nhất trong đó là đảo Hòn Mê (5,5 km2) ở phía Đông. Hòn Nghi Sơn (xã Nghi Sơn) từng là đảo cho tới khi có đường nối đảo từ xã Hải Thượng và cảng Nghi Sơn. Con người đã tác động và làm thay đổi mạnh cấu trúc và động lực môi trường địa chất từ khi có đường nối đảo và sau này là các công trình hạ tầng giao thông và công nghiệp.

(4). Kiểu môi trường địa chất vùng cửa sông

Ở vùng bờ biển tỉnh Thanh Hoá có một số vùng cửa sông, tạo  ên  kiểu môi trường địa chất vùng cửa sông với hai phụ kiểu - phụ kiểu cửa sông  châu thổ (delta) và phụ kiểu của sông trung gian (neutral). Vùng cửa sông Mã và vùng cửa Lạch Trường thuộc phụ kiểu môi trường địa chất cửa sông châu thổ,  quá trình bồi tụ lấn tiến về phía biển chậm nhưng cơ chế khác nhau -  cơ chế lấp đầy nhờ doi cát chắn dạng khuy áo đối với cửa sông Mã, cơ chế lấp đầy dịch tiến đối với cửa Lạch Trường. Tuy nhiên, quá trình bồi tụ lấp đầy đều do dòng triểu quyết định và hình thành hệ thống bãi triều.

Phụ kiểu môi trường địa chất cửa sông trung gian (có dạng liman) phổ bíen ở vùng bờ biển Bắc Trung Bộ, điển hình ở Thanh Hoá là cửa Lạch Ghép     và cửa Lạch Bạng. Trong tương tác lục địa-biển ở đới bờ (LOICZ), cụ thể là tương tác sông-biển, động lực sông ưu thế đối với vung cửa sông châu thổ, nhưng chịu tác động mạnh của biển, đặc biệt là sóng, đối với cửa sông Mã với  dấu hiệu đặc trưng có các doi cát dạng khuy áo tiên phong chắn cửa. Khác với vùng cửa sông châu thổ, động lực sông-biển cân bằng tương đối và ưu thế thay thế nhau theo mùa. Về mùa đông (trùng vào mùa khô), gió đông bắc thịnh hành, dòng bồi tích dọc bờ do sóng hướng về phía Nam, làm cho doi cát kéo dài khép dần cửa Lạch Ghép. Về mùa hè (trùng vào mùa mưa), lượng chảy của sông tăng cao, khai thông cửa về trắc diện ban đầu và dòng bồi tích dọc bờ do sóng từ phía Nam không đủ mạnh để làm thay đổi  hình thái vùng cửa sông. Kết quả là hình thái trắc diện bờ và vùng cửa sông hiện nay đã đạt  cân bằng sau hai pha biến đổi trước đó trong lịch sử phát triển đồng bằng vào cuối Holocene.

(5). Kiểu môi trường địa chất cồn-đụn và bãi biển

Kiểu môi trường địa chất cồn-đụn và bãi biển phổ biến trên suốt chiều dài bờ biển từ Hoằng Hoá tới Tĩnh Gia  của tỉnh Thanh Hoá. Kiểu này là tổ hợp của hai phụ kiểu cồn-đụn và bãi biển, cấu tạo từ cát trung và cát nhỏ, màu trắng hoặc xám sáng đối với cồn-đụn, xám và xám vàng đối vơi bãi biển.

Hình 4. Bãi biển khu du lịch Sầm Sơn (N.H. Cử, 2009)

Các hoạt động địa chất hình thành hệ thống cồn-đụn đã yếu dần, thay cho các quá trình tự nhiên trước đay nhờ sóng-gió là tác động của con người có xu hướng gia tăng khi chiếm cứ không gian môi trường địa chất này để xây dựng cơ sở hạ tầng, làm nơi sinh cư của cộng đồng ven biển, kể cả đô thị hoá và khu công nghiệp, điển hình ở Sâm Sơn và Tĩnh Gia. Hệ thống cồn-đụn từ Mũi Bạng tới Nghi Sơn đã trở thành nơi sinh cư mật độ cao, điển hình ở Hải Bình và Hải Thanh phát triển thành các tiểu đô thị làng nghề thủy sản. Trong tương lai không xa, khu công nghiệp–đô thị Nghi Sơn hình thành, môi trường địa chất cồ-đụn ở đây hầu như không còn.

Khác với môi trường địa chất cồn-đụn, môi trường địa chất bãi biển tiếp tục biến đổi về động lực và hình thái các tthể tích tụ theo mùa - mùa đông  đặc trưng vbởi tác động của sóng hướng Đông-Băc và mùa hè đặc trưng bởi tác động của sóng hướng Đông-Nam. Sóng là yếu tố động lực tạo bãi, nhưng đồng thời là tác nhân phá hủy bờ và bãi trong diều kiện cực đoan khi có bão và nước dang do bão. Xét trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu làm dâng cao mực biển và gia tăng nhiễu động nhiệt đới, trong đó có bão và nước dâng do bão, sự ổn định tương đối của kiểu môi trường địa chất cồn-đụn và bãi biển sẽ bị phá vỡ, xói lở bờ biển, ngập chìm và nhiễm mặn là không thể tránh khỏi.  

(6). Kiểu môi trường địa chất mũi nhô đá gốc

Mũi nhô đá gốc có mặt hạn chế ở Hoằng Hoá (mũi Hoàng Yến), Sầm Sơn, Tĩnh Gia (Mũi Bạng, Mũi Tròn và Nghi Sơn kể từ khi có đường nối đảo). Quá trình địa chất đặc trưng ở đây là xâm thực mài mòn bờ đá gốc do sóng và dòng chảy dọc bờ có hướng thay đổi theo mùa. Sản phẩm của quá trình này là vách biển (cliff) và thềm mài mòn (bench) các thế hệ tương ứng với thay đổi mực nước trong Holocene, nhưng dấu vết còn lại rõ và phổ biến nhất của thèm mài mòn cổ là thềm mài mòn tuổi Holocene giữa (Q22), hình thành đồng thời với hệ thống cồn-đụn cát phổ biến ở đồng bằng ven biển. Tuy  nhiên, đối với mũi nhô Sầm Sơn cấu tạo từ đá magma xâm nhập acid, tác động xâm thực mài mòn của biển không tạo vách dốc như dối với các thành tạo đá vụn lục nguyên hay carbonate, mà tạo nên các vách đổ lở tương đối thoải và các khía (notch) cắt sâu.

Có quy mô không gian không lớn, nhưng mũi nhô đá gốc là yếu tố cấu  trúc môi trường địa chất quan trọng phân hoa tự nhiên bờ biển theo chiều dọc tạo thành các cung bờ, cụ thể là các cung bồi tụ Lạch Trường-Sầm Sơn, Sầm Sơn-Mũi Bạng, Mũi Bạng-Nghi Sơn tạo nên vũng Nghi Sơn với hai cung bờ cục bộ - Mũi Bạng-Mũi Tròn và Mũi Tròn-Nghi Sơn. Sự hình thành các cung bồi tụ là điều kiện thuận lợi ổn định trắc diện trong quá trình san bằng bằng bờ của động lực biển.

(7). Kiểu môi trường địa chất đồi đá gốc

Kiểu môi trường địa chất đồi đá gốc Có mặt hạn chế ở Nam cửa Lạch Trường (Hoằng Hóa), Sầm Sơn, ven biển Quảng Xương và Tĩnh Gia. Quá trình địa chất đặc trưng ở đây là xâm thực bóc mòn và rửa trôi bề mặt và chia cắt sườn yếu dần do con người chiếm cứ không gian làm nơi sinh cư, canh tác và phát triển rừng phòng hộ và rừng sinh thái. Đây là các khối sót đá gốc trong quá trình phát triển đồng bằng Thanh Hóa theo cơ chế lấp đầy thung lũng rìa núi bởi các tràm tích biển và sông-biển chủ yếu trong Holocene.

(8). Kiểu môi trường địa chất đồng bằng ven biển

Kiểu môi trường địa chất đồng bằng ven biển Tỉnh Thanh Hóa chiếm diện tích lớn, kéo dài liên tục từ Nga Sơn, Hậu Lộc tới Tĩnh Gia nhưng hẹp dần. Cấu tạo nên đồng bằng ven biển tỉnh Thanh Hóa chủ yếu từ trầm tích sông-biển, biển-gió tuổi Holocene giữa và muộn (m(v)Q22, am,m,m(v)Q23), phổ biến là cát và cát-bột. Các trầm tích aluvi Holocene (aQ2) tướng bãi bồi  phân bố hạn chế dọc theo sông. Về cơ bản, đồng bằng ven biển tỉnh Thanh Hóa hình thành theo cơ chế lấp đầy nhiều pha tương ứng với hình thành các hệ thống cồn cát chắn ngoài (cơ chế Strickland). Hiện nay, hình thái cấu trúc đồng bằng đã ổn định, quá trình bồi tụ lấp đầy hay chia cắt  dày không còn, hệ thống lạch triều đã tàn, thậm chí là sông tàn (Lạch Ghép, Lạch Bạng), thay vào đó là tác động của con người chiếm cứ không gian làm nơi sinh cư, canh tác nông nghiệp, v.v.


Tài nguyên môi trường địa chất

Tài nguyên là con người, tài sản, nguyên vật liệu, nguồn vốn có thể sử dụng để đạt được một mục đích. Tài nguyên thiên nhiên là tài nguyên xuất hiện trong tự nhiên có thể sử dụng để tạo ra lợi ích. Tài nguyên thiên nhiên là một đặc tính hoặc một hợp phần của môi trường tự nhiên có giá trị phục vụ cho nhu cầu của con người như đất, nước, động vật, thực vật, v.v. Tài nguyên thiên nhiên có giá trị kinh tế và giá trị phi kinh tế (EEA, 2007)

Tài nguyên biển bao gồm các tài nguyên sinh vật và phi sinh vật như đất, nước, băng nằm trong hoặc nằm dưới một vùng biển và cả động vật hoang dã sống trong một vùng thường xuyên, tạm thời hoặc theo mùa vụ. Tài nguyên biển là một phạm trù rộng để chỉ các tài nguyên động vật và thực vật biển, nước và dòng chảy, đáy biển và bờ biển có chủ thể. Chúng còn bao gồm các tài nguyên văn hoá có chủ thể, từ xác tàu đắm, đèn biển cho đến các di chỉ khảo cổ, lịch sử văn hoá của cộng đồng bản địa. Chủ thể được xác lập để bảo vệ các vùng có một hoặc nhiều đặc thù tự nhiên và văn hoá. Tài nguyên biển thường gắn liền với quyền tài phán quốc gia (De Jesus, E.A., et al.,2001. Ebarvia M., 1998).

Tài nguyên vùng bờ biển là một khu vực hoặc đặc tính tự nhiên nằm trong hoặc gần một vùng bờ biển mà sự tồn tại phụ thuộc vào bờ biển, hoặc tài nguyên được coi là hàng hoá, có giá trị kinh tế, môi trường, giải trí, văn hoá, thẩm mỹ hoặc các giá trị khác, được tăng lên nhờ nằm trong vùng bờ biển (UNEP, 1996).

Tài nguyên thiên nhiên biển, theo nguồn gốc, được chia thành tài nguyên sinh vật và tài nguyên phi sinh vật. Theo khả năng tái tạo, chúng được chia thành tài nguyên tái tạo và không tái tạo, tài nguyên tiêu hao và không tiêu hao. Tài nguyên tái tạo sinh vật như tôm, cá, thực vật ngập mặn, v.v. có thể tự phục hồi tới mức chúng được lấy ra nếu không bị khai thác quá mức. Tài nguyên tái tạo phi sinh vật bao gồm đất và các tài nguyên năng lượng như gió, thuỷ triều, sóng biển và bức xạ mặt trời. Tài nguyên không tái tạo điển hình là khoáng sản.

Tài nguyên môi trường địa chất (tài nguyên địa chất) bao gồm toàn bộ tài nguyên phi sinh vật, đó là các thành tạo do các quá trình địa chất tạo ra có giá trị sử dụng trực tiếp hay gián tiếp, hoặc giá trị phi sử dụng (lưu tồn). Theo đó, tài nguyên địa chất vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa có thể được đề cập tới dưới dạng: tài nguyên nước, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên vị thế và tài nguyên di sản địa chất.

Tài nguyên nước

Tài nguyên nước vùng bờ biển Thanh Hóa bao gồm nước mặt và nước ngầm chứa trong các thành tạo địa chất, nhưng chủ yếu là trầm tích Đệ tứ.

Ở đồng bằng aluvi, nước ngầm liên quan trực tiếp tới hệ thống dòng chảy mặt, nhưng ở các thể tích tụ cát ven biển, nước ngầm chủ yếu do mưa bổ cập theo mùa. Lượng nước ngầm trong cát nói chung không lớn nhưng rất qúy đối với các vùng cát ven biển. Nước ngầm khe nứt, lỗ hổng chứa trong các thành tạo gắn kết trước Đệ tứ hoặc kết tinh cũng không lớn do quy mô nhỏ, thảm thực vật trên vỏ phong hóa các thành tạo này vốn bị rửa trôi mạnh chủ yếu là thảm thực vật trồng phủ xanh đồi núi trọc nên ít có khả năng sinh thủy.

Nước mặt vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa bao gồm nước vùng cửa sông và nước biển ven bờ. Nước hạ lưu các sông được sử dụng chủ yếu cho nông nghiệp và có vai trò ổn định gương nước ngầm khu vực. Tuy nhiên, nước ở vùng cửa sông chủ yếu được sử dụng cho nuôi trồng thủy sản nước lợ. Về mùa khô, áp lực thủy triều đẩy khối nước lợ cửa sông xâm nhập sâu vào đồng bằng, làm nhiễm mặn nước nông nghiệp và sinh hoạt, đặc biệt vào các kỳ gió  Tây khô nóng khi nhiệt độ không khí tới 37-38 0C, độ ẩm không khí dưới 50% và nước mặt bốc hơi mạnh.

Vùng cửa sông  không những cho tiềm năng nuuôi thủy sản nước lợ, mà con cho tiềm năng phát triển cơ sở dịch vụ hậu cần nghề cá cho khai thác hải sản xa bờ, phát triển điểm dân cư đông đúc mà nhièu nơi thành tiểu đô thị làng nghề thủy sản, điển hình trong đó là khu vực cửa Lạch Bạng (Hải Thamh và Hải Bình ở Tĩnh Gia).

Giá trị lớn nhất của tài nguyên nước biển ven bờ là môi trường. Đây là dạng tài nguyên môi trường có giá trị to lớn đối với các tỉnh ven biển. Ngoài giá trị cho hoạt động hàng hải, điều hoà khí hậu cho cả vùng lục địa rộng lớn vốn khắc nghiệt như ở Thanh Hóa hay Bắc Trung Bộ nói chung, nước biển ven bờ là môi trường sông cho hàng nghìn loài sinh vật với nhiều ôài có giá  trị kinh tế cao, duy trì nguồn giống và tiềm năng nguồn lợi sinh vật nói chung.


Tài nguyên khoáng sản 

Tài nguyên khoáng sản ở tỉnh Thanh Hóa khá đa dạng nhưng chủ yếu ở quy mô vừa, nhỏ vfa điểm khoáng. Nhiều khoáng sản kim loại quý có mặt ở Thanh Hoá như Crom, Thiếc, Đồng, Vàng, Wolfram, v.v. Tuy nhiên, trong phạm  vi vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa, khoáng sản không  nhiều, đáng chú ý là Titan, cát thủy tinh, cát xây dựng và sét gạch ngói.

(1). Titan

(2). Cát thủy tinh

Cát nguyên liệu thủy tinh có mặt ở một số điểm như Hải Yến (Tĩnh Gia), tập trung thành mỏ như Mai Lâm và Tào Trung. Mỏ Mai Lâm đã được Sở Công nghiệp Thanh Hoá thăm dò và khai thác (1970). Tại đây lớp cát nguyên liệu phân bố trên mặt hoặc dưới lớp thổ nhưỡng dày 0,1-0,8 m. Khu vực chứa cát dài 500-600 m đến 1 300 m; rộng 100-300 m. Lớp cát có giá trị công nghiệp dày 0,3-0,6 đến 1,3 m. Cát màu trắng, trắng xám, kích thước hạt chủ yếu trong khoảng 0,1-0,25 mm. Cát của mỏ Mai Lâm: có hàm lượng SiO2  đạt 99,2-99,6 %; Al2O3 - 0,7-1,01 %; Fe2O3 - 0,2-0,4 %; CaO - 0,3-0,61%  và MgO - 1-1,6 %. Cát có thể được sử dụng để sản xuất thuỷ tinh dân dụng.

(3). Sét gạch ngói

Trong phạm vi đồng bằng ven biển, sét gạch ngói khá phổ biến nhưng quy mô vừa và nhỏ, nguồn gốc trầm tích, hình trhành trong quá trình phát triển đồng bằng châu thổ, trong đó có châu thổ sông Mã. Hiện có 8 mỏ sét gạch ngói.đã được đăng ký.  Hầu hết các mỏ này đã được thăm dò.vvà đang được khai thác. Bề dày và độ sâu của các lớp sét nguyên liệu rất khác nhau. Sét mịn, dẻo, có độ hạt chủ yếu dưới 0,05 mm. Chỉ số dẻo của sét từ 16 đến hơn 20.

(4). Cát kết

Mỏ cát kết Núi Bợm phân bố ở phía bắc huyện lỵ Tĩnh Gia, do Ty Công nghiệp tỉnh Thanh Hoá tìm kiếm, đã được khai thác làm vật liệu xây dựng. Cát kết này thuộc hệ tầng Đồng Đỏ,  cấu tạo dạng lớp dày 3-5 m đến 7-8 m; xen với bột kết, đá phiến sét. Cát  kết có thành phần SiO2 đạt 80 % và  Al2O3 đạt 0,97%, có thể được sử dụng làm trợ dung luyện kim, cốt liệu không nung và vật liệu xây dựng tự nhiên.


Tài nguyên vị thế

Ở Việt Nam, vị thế được nhắc nhiều trong các văn liệu kinh tế và quản lý gần đây. Cơ sở khoa học của tài nguyên vị thế cho phát triển kinh tế-xã hội là vấn đề mới mẻ ở nước ta và cũng chưa phổ biến rộng trên thế giới. Tuy nhiên, đây là hướng rất quan trọng mà việc nhận thức đúng đắn sẽ tạo ra một cách nhìn mới về sử dụng hợp lý tài nguyên, tổ chức không gian và quy hoạch phát triển bền vững kinh tế-xã hội (UNEP, 1996; VH Lâm, 2008). Việc sử dụng tài nguyên vị thế ngày càng mở rộng và có định hướng rõ ràng, nhưng cơ sở lý luận đang được định hình và  bàn luận.

Trong hệ thống tài nguyên biển, tài nguyên vị thế biển đóng vai trò then chốt. Đó là không gian biển và ven bờ, mặt nước và đáy biển, luồng lạch, bến bãi, đất đai ven bờ, bán đảo và hải đảo, bãi cát biển, thềm đá, vách đá, hang động, v.v. Một vịnh nước sâu, kín nghèo tài nguyên truyền thống, nhưng có giá trị sử dụng thành một cảng nước sâu mang lại những lợi ích kinh tế to lớn. tài nguyên vị thế biển không chỉ có nguồn gốc tự nhiên, mà còn do con người tạo ra như các di tích lịch sử, khảo cổ, văn hóa, cấu trúc cộng đồng, v.v. tài nguyên vị thế biển bao hàm cả các yếu tố sinh vật và phi sinh vật, tái tạo và không tái tạo hợp thành hình thể và vị trí trong không gian.

Tài nguyên vị thế trong các văn bản quản lý tiếng Việt hiện nay có hàm ý rộng hơn tài nguyên không gian trong các tài liệu nước ngoài, gồm cả giá trị đem lại của không gian liên quan tới vị trí địa lý của nó với các trung tâm, đầu mối kinh tế chính trị khu vực, với các vùng kinh tế trọng điểm, các vành đai, hành lang kinh tế, v.v.

Tài nguyên vị thế được hiểu là những lợi ích có được từ vị trí địa lý và các thuộc tính về cấu trúc, hình thể sơn văn và cảnh quan, sinh thái của một khu vực, có giá trị sử dụng cho các mục đích phát triển kinh tế-xã hội, đảm bảo an ninh, quốc phòng và chủ quyền quốc gia” (TĐ Thạnh, 2009a; LĐ An và TĐ Thạnh, 2010). Tài nguyên vị thế là tổ hợp của ba hợp phần - vị thế  địa tự nhiên, vị thế địa kinh tế và vị thế địa chính trị, cụ thể:

Vị thế (địa) tự nhiên là lợi ích có được từ vị trí không gian, tổng thể các yếu tố hình thể và cấu trúc không gian của một khu vực nào đó và tính ổn định của các quá trình tự nhiên và khả năng ít chịu tác động của thiên tai.

Vị thế địa kinh tế là lợi ích có được từ các đặc điểm địa lý chi phối quá trình phát triển kinh tế của một vùng, một quốc gia, thậm chí một khu vực, gắn với vai trò đầu mối trong tổ chức lãnh thổ kinh tế; từ giao lưu và quan hệ kinh tế, sức hấp dẫn và không gian ảnh hưởng.

Vị thế địa chính trị là lợi ích kết hợp của lợi thế về địa lý tự nhiên và nhân văn với một bối cảnh chính trị và kinh tế nhất định.

Vị thế tự nhiên có tính ổn định khá cao, trong khi vị thế địa kinh tế có tính ổn định tương đối và vị thế địa chính trị có tính ổn định thấp, có khả năng tạo cơ hội lớn hoặc thách thức lớn đối với phát triển kinh tế. Vị thế tự nhiên có giá trị tiềm năng, vị thế địa kinh tế có giá trị khả kiến và vị thế địa chính trị là giá trị hỗ trợ. Việc sử dụng phát huy tốt cả ba hợp phần này sẽ tạo nên giá trị hiện thực của tài nguyên vị thế.

(1). Vị thế tự nhiên  

          Vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa là đới chuyển tiếp iưã biển và lục địa. Về địa hệ hay môi trường tự nhiên, nó ngang cấp với biển và lục địa. Giá trị vị thế tự nhiên vùng bờ biển vô cùng to lớn có được từ chức năng tự nhiên của chúng:

- Điều hoà khí hậu khu vực cho cả vùng lục địa rộng lớn vốn khắc nghiệt với các hình thế thời tiết cực đoan xuất hiện trong cả mùa khô (gió Tây khô nóng tạo tiền đề sinh hạn) và mùa mưa (nhiễu động nhiệt đới (bão và áp thấp) kèm theo mưa lớn dài ngày trên diện rộng tạo tìền đề sinh lũ và ngập lụt).

- Sự hình thành các mũi nhô đá gốc là yếu tố thuận lợi không những cho quá trình phát triển đồng bằng ven biển và san bằng bờ biển trong Holocene, mà còn thuận lợi cho ổn định bờ biển cấu tạo chủ yếu từ cát. Nhờ có mũi nhô đá gốc mà các cung bờ hình thành, ở đó quá trình bồi tụ mở rộng và san bằng bờ, cân bằng trắc diện bờ và đáy nhờ dòng bồi tích cát có hướng và cường độ thay đổi theo mùa và nhờ dòng bồi tích do sóng di chuyển  ngang từ đáy. 

- Vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa được ví như “hành lang” tự nhiên cho giao thương Bắc-Nam và giao lưu với khu vực miền núi phía Tây, mang lại những giá trị to lớn cả về kinh tế và quốc phòng.

(2). Vị thế địa kinh tế

- Vùng bờ biển là nơi tập trung dân cư mật độ cao, nhiều nơi quần cư thành tiểu đô thị làng nghề như Ngư Lộc, Minh Lộc (Hậu Lộc), Sầm Sơn,  Hải Thanh, Hải Bình, Nghi Sơn (Tĩnh Gia), cho nguồn lao động dồi dào và giẻ.

- Nhờ có vị thế tự nhiên thuận lợi, cùng với nguồn lao động dồi dào và giẻ, tiện nghi môi trường có được từ các chức năng môi trường và chức năng sinh thái đã hấp dẫn đầu tư phát triển kinh tế-xã hội trên nhiều lĩnh vực,   trong đó thủy sản nuôi trồng thủy sản nước lợ ở các vùng cửa sông, chế biến   thủy sản, dịch vụ hậu cần nghề cá, đánh bắt hải sản xa bờ), du lịch biển (Sầm Sơn), cảng, khu công nghiệp đi kèm và đô thị hóa (Nghi Sơn).

(3). Vị thế địa chính trị

Tài nguyên di sản

Tài nguyên di sản địa chất vùng bờ biển Thanh Hóa chưa được quan tâm đánh giá. Tài nguyên di sản địa chất có thể là một kỳ quan địa chất (geotope), một điểm danh thắng địa chất (geosite), một địa hệ (gosystem)  hay một yếu tố đa dạng địa chất (geodiversity) có giá trị di sản (geoheritage)  và tiềm năng bảo tồn địa chất (geoconservation) phục vụ nghiên cứu khoa học, giáo dục và văn hoá. Những thành tạo địa chất vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa có tiềm năng trở thành điểm danh thắng địa chất bao gồm:

- Mũi Hoàng Yến ở cửa Lạch Trường, nơi lộ đá phiến thạch anh Tiền Cambri bị sóng biển mài mòn tạo nên một địa cảnh độc đáo duy nhất ở ven bờ biển Việt Nam.

- Tổ hợp đá granite dạng gneis yếu tuổi Palezoi muộn của phức hệ Mường Lát, đá magma xâm nhập acid cổ nhất lộ ở bờ biển Việt Nam và bãi biển liền kề Sầm Sơn đã tạo nên một địa cảnh đa dạng và đoọc đáo.

- Tổ hợp đá vụn lục nguyên chứa than tuổi Mesozoi sớm ở Mũi Bạng đang hoạt động tích cực tạo nên điểm danh thắng địa chất độc đáo nhất ở ven bờ biển Việt Nam, ngay ở vùng Đông Bắc Việt Nam vốn phổ biến thành tạo này nhưng không lộ ở bờ biển thành mũi nhô đá gốc.

-  Nhóm đảo Nghi Sơn-Hòn Mê là nhóm đảo ven bờ có nhiều đảo nhất ở vùng bờ biển Bắc Trung Bộ, có tiềm năng trở thành một công viên địa chất nếu được điều tra, nghiên cứu chi tiết. 

Động lực môi trường địa chất


Động lực nội sinh

Chế độ địa động lực nội sinh môi trường địa chất hiện dại vùng bờ biển Thanh Hóa chịu ảnh hưởng chung và kế thừa. Trên bình đồ kiến trúc hiện đại, lãnh thổ Thanh Hóa nằm ở vùng tiếp giáp của hai phân vị kiến tạo bậc thấp quan trọng - miền uốn nếp Việt-Lào và miền uốn nếp Tây Bắc. Ranh giới giữa chúng là đới đứt gẫy sâu Sông Mã. Đới kiến trúc Sông Mã thuộc miền uốn nếp Việt-Lào phân bố dọc theo cánh Đông Bắc của đới đứt gãy sâu sông Mã, trong phạm vi tờ Thanh Hóa chỉ xuất hiện phần Đông Nam của đới với 4 phức hệ thạch kiến tạo.

- Phức hệ Paleozoi hạ phân bố chủ yếu ở khu vực Núi Nưa và phụ cận. Thành phần vật chất của phức hệ bao gồm các thành tạo mafic (đunit, harburgit và werlit) bị serpentin hóa mạnh. Về mặt kiến trúc, phức hệ đang mô tả có dạng tấm vảy xen kẹp với trường đá phiến lục và các thể bazơ sọc dải. Theo các đặc trưng thạch hóa thì tất cả các đá này đều thuộc loại tholeit phân dị thống nhất (Lê Duy Bách, 1982, 1984). Chúng được hình thành trong bối cảnh tách giãn vỏ lục địa tạo nên vỏ đại dương.

- Phức hệ Paleozoi thượng có thành phần carbonat xen kẽ các thành tạo silic và lục nguyên thuộc các hệ tầng Bắc Sơn tuổi Carbon-Permi lộ ở phần rìa đứt gãy Sông Mã, phía bắc Bái Thượng. Thế nằm thoải 5-10o, ít bị biến chất. Chúng hình thành trong các bồn trũng thềm lục địa ổn định.

- Phức hệ Permi-Trias nảy sinh cùng thời với hoạt động hủy hoại và tách giãn mạnh trên phạm vi miền uốn nếp Tây Bắc. Căn cứ vào các phức hệ thạch kiến tạo còn được bảo tồn trên diện đới Sông Mã thuộc tờ Thanh Hóa thì có thể ghi nhận những pha tách giãn nội lục, tạo nên các trũng hẹp với các thành tạo biển bắt đầu từ Permi và kéo dài sang Trias sớm. Di chỉ của pha hoạt động này là các thành hệ phun trào mafic (hệ tầng Cẩm Thủy) và trầm tích lục nguyên (hệ tầng Cò Nòi). Các thành tạo này lộ tập trung chủ yếu trong khu vực Bắc Bái Thượng, tạo nên các kiến trúc uốn nếp dạng tuyến hẹp trải theo phương tây bắc-đông nam, và tiếp xúc dạng cánh gà với đới đứt gãy sâu Sông Mã. Tổng bề dày của phức hệ đạt trên 1000m.

- Phức hệ Trias thượng-Đệ tứ. Từ cuối Trias đến Đệ tứ, đới Sông Mã bước vào giai đoạn phát triển các tách giãn nhỏ trên rìa lục địa (hoạt hóa lục địa mới) với trầm tích màu đỏ (hệ tầng Đồng Đỏ, hệ tầng Yên Châu) phủ không chỉnh hợp trên các thành tạo cổ hơn.

Vào giai đoạn tân kiến tạo đã diễn ra các chuyển động kiểu sinh núi lặp lại thể hiện ở việc hồi sinh các chuyển dịch dọc các đới đứt gãy và nâng phân dị các khối kiến trúc lục địa. Trên phạm vi đới Sông Mã đã hình thành lớp phủ mỏng tuổi Đệ tứ có xen các đợt phun trào bazan và lục địa vào nửa cuối Đệ tứ.

Thuộc miền nâng Tây Bắc Bộ có 5 khối kiến trúc với đặc điểm kiến trúc, hình thái và biên độ nâng khác nhau: phía Tây Bắc là khối Quan Hóa với biên độ nâng trung bình (1 000-1 500 m); phía Đông Nam là khối Thanh Hóa có biên độ nâng yếu (100-500 m); phía Đông Bắc là khối Nho Quan cũng có biên độ nâng yếu; còn lại là hai khối Cẩm Thủy và Thạch Thành có biên độ nâng trung bình yếu (500-1 000 m).

Khối Quan Hóa được giới hạn phía bắc bởi ranh giới khu vực nghiên cứu, phía Tây Nam là đứt gãy Sông Mã, phía Đông Bắc là đứt gãy Sơn La và phía Đông bởi đứt gãy á kinh tuyến Bá Thước.

Tạo nên khối là các đá phiến thạch anh-mica, đá phiến mica, đá phiến thạch anh-sericit, quarzit thuộc hệ tầng Nậm Cô (PR2-\1 nc); đá phiến chứa cuội, sỏi kết, đá phiến thạch anh - sericit, đá vôi, cát kết vôi, sét vôi thuộc hệ tầng Sông Mã (\ sm); đá vôi, đá vôi silic thuộc hệ tầng Hàm Rồng (\ hr); đá phiến sét, bột kết, cát kết dạng quarzit thuộc hệ tầng Đông Sơn (1đs); quarzit, bột kết, đá vôi, phun trào mafic, đá phiến lục, đá phiến sericit, sét vôi thuộc hệ tầng Pa Ham (-D1ph); cuội sạn kết, quarzit, đá phiến sét, thuộc hệ tầng Nậm Pìa (D1np); đá phiến, bột kết vôi, đá vôi, đá vôi kết tinh thuộc hệ tầng Bản Páp (D2bp); đá vôi xám sáng dạng khối thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs); porphyrit bazan và tuf thuộc hệ tầng Cẩm Thủy (P2 ct).

Trong giai đoạn tân kiến tạo, địa hình bị phân dị, chia cắt mạnh tạo nên các khối núi với các phương khác nhau trong đó phương tây bắc - đông nam, với các đỉnh có độ cao chủ yếu trong khoảng 1000 - 1500 m. Chạy dọc theo khối là dòng chảy sông Mã.

Khối bị cắt xẻ bởi mạng lưới đứt gãy với phương chủ đạo là tây bắc - đông nam, đặc biệt là dải sát đứt gãy Sông Mã, mật độ cao hơn hẳn.

Tai biến trượt đất trong khối xảy ra ở 8 vị trí, chủ yếu dọc QL 15 và 217, trong đó 4 điểm dọc đứt gãy Sông Mã. Còn tai biến lũ quét, lũ bùn đá xẩy ra 1 điểm ở rìa tây nam khối, thuộc địa phận huyện Quan Hóa, trên đứt gãy Sông Mã.

- Khối Cẩm Thủy

Khối Cẩm Thủy tiếp giáp với khối Quan Hóa ở phía tây qua ranh giới đứt gãy á kinh tuyến Bá Thước; phía đông bắc giáp khối Thạch Thành qua đứt gãy Sơn La; phía tây nam giáp khối Lang Chánh qua đứt gãy Sông Mã và phía đông nam giáp khối Thanh Hóa qua đứt gãy phương đông bắc - tây nam Xuân Bái - Kim Tân.

Tạo nên khối là các đá của hệ tầng Sông Mã (\ sm), Hàm Rồng (\ hr), Đông Sơn (1 đs), Nậm Pìa (D1 np), Bản Páp (D2 bp), Bắc Sơn (C - P bs), Cẩm Thủy (P2 ct), đá phiến sét, đá phiến silic, than đá, đá vôi, đá vôi silic, đá phiến vôi thuộc hệ tầng ên Duyệt (P2 - T1 yd); đá phiến sét, đá vôi, cát kết, sét vôi, sét kết, bột kết thuộc hệ tầngCò Nòi (T1 cn); đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao (T2 đg) và các đá xâm nhập siêu mafic và mafic thuộc phức hệ Ba Vì (s14 bv).

Địa hình trong khối gồm các dãy núi kéo dài theo phương tây bắc - đông nam phát triển ở hai bờ sông Mã, với độ cao trong khoảng 500 - 1000 m. ở phần đông nam khối địa hình thấp dần chuyển sang đồng bằng có nhiều núi sót.

Chia cắt khối Cẩm Thủy chủ yếu là hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam. Chúng tập trung ở khu vực sát đứt gãy Sông Mã. Một số đứt gãy cánh gà của đứt gãy Sơn La. Chúng có dạng cung á kinh tuyến và tây bắc - đông nam, tạo góc nhọn với đứt gãy Sơn La.

Tai biến trượt đất trong khối xảy ra 5 điểm, tập trung ở khu vực tiếp giáp giữa ba huyện Bá Thước, Lang Chánh, Cẩm Thủy, trong đó 1 điểm trên đứt gãy Sông Mã. Còn tai biến lũ quét, lũ bùn đá xẩy ra ở 6 vị trí thuộc các huyện: Bá Thước, Ngọc Lạc, Cẩm Thủy, Thạch Thành, trong đó điểm dọc đứt gãy Sơn La.

-  Khối Thạch Thành

Khối Thạch Thành tiếp giáp khối Quan Hóa và Cẩm Thủy ở phía tây nam qua đứt gãy Sơn La, phía đông bắc tiếp giáp khối Nho Quan qua đứt gãy phương tây bắc - đông nam Lạc Sơn - Tam Điệp, phía đông nam tiếp giáp khối Nam Định qua đứt gãy Sông Hồng; phía tây bắc là ranh giới khu vực nghiên cứu.
Tạo nên khối chủ yếu là đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao.

Địa hình trong khối chủ yếu là carst với các dãy núi và thung lũng hẹp kéo dài theo phương tây bắc - đông nam. Độ cao của chúng nghiêng dần từ tây bắc xuống đông nam.

Đây là khối có chiều rộng hẹp, chỉ khoảng 10 km, nhưng chiều dài tới trên 100 km. Chia cắt khối chủ yếu là các đứt gãy phương tây bắc - đông nam.

Tai biến trượt đất trong khối xảy ra ở 1 điểm phía rìa tây nam khối, thuộc huyện Thạch Thành và trên đứt gãy Sơn La.  Còn tai biến lũ quét, lũ bùn đá xẩy ra ở  điểm thuộc huyện Thạch Thành, dọc đứt gãy Sơn La.

-  Khối Nho Quan

Khối Nho Quan có dạng tam giác, phía bắc là ranh giới khu vực nghiên cứu; phía đông bắc tiếp giáp khối Nam Định qua đứt gãy Sông Hồng; phía tây nam tiếp giáp khối Thạch Thành.

Tạo nên khối chủ yếu là đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao, các đá thuộc hệ tầng Cò Nòi, cá đá cát kết, sét kết, bột kết xen đá vôi và phun trào bazơ thuộc hệ tầng Mường Trai (T2- mt); đá cát kết, phiến sét, bột kết, than đá thuộc hệ tầng Suối Bàng (T sb).

Trong khối chủ yếu là địa hình carst và đồi núi thấp bóc mòn - xâm thực. Chúng bị chia cắt thành nhiều khối biệt lập nổi cao trên đồng bằng, đặc biệt là phần phía đông nam.

Chia cắt nửa phần bắc khối là hệ thống đứt gãy phương á kinh tuyến (nửa phía đông - khu vực Lạc Thủy) và á vĩ tuyến ( nửa phía tây - khu vực Lạc Sơn - ên Thủy).

Trong khối chưa thấy các dạng tai biến như trượt đất, lũ quét, lũ bùn đá.

-  Khối Thanh Hóa

Khối Thanh Hóa có dạng đẳng thước, phía đông bắc tiếp giáp với khối Thạch Thành qua đứt gãy Sơn La, phía tây nam tiếp giáp với khối Quỳ Châu và Như Thanh qua đứt gãy Sông Mã, phía tây bắc tiếp giáp với khối Cẩm Thủy và phía đông nam là biển Đông.

Tạo nên khối là các đá thuộc hệ tầng Nậm Cô (PR3-Є1 nc), Sông Mã  Hàm Rồng, Đông Sơn, Nậm Pìa, Bắc Sơn, Cẩm Thủy, Yên Duyệt, Cò Nòi,  Đồng Giao, Đồng Đỏ( và các đá siêu mafic phức hệ Núi Nưa.

Trên đất liền thuộc lãnh thổ nước ta đới đứt gãy Sơn La có chiều dài khoảng 450 km. Đoạn đứt gãy Sơn La trong vùng nghiên cứu, dài khoảng 115 km từ địa phận xã Thành Sơn huyện Bá Thước tỉnh Thanh Hóa chạy theo phương tây bắc - đông nam ra đến biển Đông ở khu vực Nga Sơn (Thanh Hóa). Đoạn tây bắc, từ Thành Sơn tới Ban Công, đứt gãy Sơn La chạy dọc quốc lộ 15A, dài khoảng 15 km; còn đoạn đông nam từ Cổ Lũng tới Nga Sơn, dài khoảng 100 km, đi qua Thành Mỹ (Thạch Thành, Thanh Hóa).

Trên bản đồ địa hình đứt gãy Sơn La trùng với các chấn đoạn sông suối phương TB - ĐN, đồng thời trùng với ranh giới giữa hai kiểu hình thái sơn văn khác hẳn nhau: rửa lũa carst ở phía Đông Bắc và xâm thực bóc mòn  ở phía Tây Nam.

Kiến trúc của đứt gãy, đoạn Thành Sơn - Ban Công được đặc trưng bởi các đứt gãy phụ phát triển cả hai bên cánh và gần song song với đứt gãy chính; còn ở đoạn Cổ lũng - Nga Sơn, ở cánh Tây Nam, có nhiều đứt gãy phụ cánh gà dạng uốn cong lồi về Đông Bắc. Đi kèm với các đứt gãy cánh gà còn xuất hiện địa hào được lấp đầy bởi các thành tạo Đệ tứ dọc thung lũng sông Con, đoạn từ Thành Mỹ tới thị trấn Kim Tân (Thạch Thành). Địa hào này rộng 1 km và kéo dài khoảng 15 km.

Phân tích các tài liệu khe nứt theo phương pháp kiến tạo động lực và hình đông học kết hợp với tài liệu địa chất Kainozoi đã xác định được lịch sử chuyển dịch của đứt gãy trong Tân kiến tạo với hai giai đoạn rõ nét nhất. (Nguyễn Văn Hùng, 2002), Giai đoạn sớm, đứt gãy dịch chuyển trượt bằng trái trong trường ứng suất trượt bằng phương nén á vĩ tuyến; giai đoạn muộn, có lẽ từ Pliocen - Đệ tứ, đứt gãy dịch chuyển trượt bằng phải trong trường ứng suất trượt bằng phương nén Bắc Tây Bắc - Nam Đông Nam, cùng phương với địa hào Đệ tứ dọc sông Con, đoạn từ Thành Mỹ tới thị trấn Kim Tân.

Đứt gãy Sơn La là đứt gãy sinh chấn vẫn đang hoạt động, bằng chứng là nó đã gây phát sinh động đất ở Tuần Giáo và ngày 24 tháng 6 năm 1983 với cường độ 6,7 độ Richter. Trong vùng nghiên cứu đứt gãy cũng đã gây ra động đất trên 5 độ Richter ở Kim Tân và nhiều trận động đất yếu ở khu vực Nga Sơn [Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Ngọc Thuỷ, 1997]. Đứt gãy cũng là tác nhân gây nên nhiều tai biến địa chất đã được đề cập trong [Trần Trọng Huệ, 2001] như nứt đất ở Cẩm Thủy, Thạch Thành, trượt đất ở Thạch Thành và lũ bùn đá cũng ở huyện Thạch Thành.      

Vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa trong Tân kiến tạo và Kiến tạo hiện đại chịu ảnh hưởng của các vận động phân dị - sụt hạ yếu ở rìa Tây Nam châu thổ sông Hồng hiện đại (Nga Sơn-Hậu Lộc), châu thổ sông Mã, sụt hạ tương đối ở Quảng Xương-Tĩnh Gia và nâng yếu ở ven bờ Nam Tĩnh Gia-Quỳnh Lưu.


Động lực ngoại sinh 

 Đặc trưng cơ bản động lực ngoại sinh môi trường địa chất vùng bờ biển Thanh Hóa là động lực sông và động lực biển, tạo nên các quá trình tương tác lục địa-biển ở đới bờ (LOICZ), cụ thể là tương tác sông-biển. Sông đóng vai trò ưu thế tạo nên đồng bằng aluvi rộng lớn nhưng tương tác mạnh với sóng, động lực chính tạo nên các dạng tích tụ cát nhiều thế hệ chạy dọc bờ biển. Chính các dạng tích tụ cát (cồn-đụn) có vai trò đê chắn tạo điều kiện thuận lợi tích tụ trầm tích aluvi-biển lấp đầy các vùng trũng tạo nên đồng bằng.

Sóng và dòng chảy dọc bờ là yếu tố động lực chính san bằng bờ biển. Dưới tác động của sóng hợp với các trường gió có hướng thay đổi theo mùa, dòng bồí tích cát hình thành và di chuyển ngang từ đáy và di chuyển dọc bờ làm cho các cung bờ dần được lấp đầy và san bằng.      


KHÍ HẬU

Khí hậu vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa mang tính chuyển tiếp khí hậu vùng duyên hải Bắc Bộ, nhưng đồng thời có sự thống nhất tương đối của  vùng khí hậu khu 4 cũ và vùng khí hậu Bắc Trung Bộ. Vùng bờ biển tỉnh Thanh Hóa thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh vừa. Khí hậu mang tính chất điều hoà của khí hậu biển phía Tây Vịnh Bắc Bộ và khí hậu lục địa ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Theo biến trình nhiệt dộ không khí theo thời gian, khí hậu hiình thành 2 mùa rõ rệt, mùa nóng từ tháng 4 tới tháng 10 và trùng vào mùa mưa, mùa lạnh từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau và  trùng vào mùa khô. Đây là đặc điểm quan trọng kế thừa chế độ  khí hậu vùng boà biển Đông Bắc Việt Nam bởi phân bố mưa ở venh bờ Tây Vịnh  Bắc Bộ muộn dần về phía Nam từ Móng Cái tới Hải Vân rồi mùa lạnh trùng vào  mùa mưa ở khu vực Bình-Trị-Thiên. Nhiệt độ không khí trung bình năm dạt 23-24 0C, về mùa hè đạt 25-29 0C, về mùa đông đạt 18-20 0C.

Lượng mưa trung bình năm trong khoảng 1 600-2 300mm, mỗi năm có khoảng 90-130 ngày mưa. Mùa mưa thường kéo dài 6 tháng, bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10. Các tháng mưa nhiều là tháng 8, 9, 10. Mùa mưa tập trung đến 60-80 % lượng mưa của cả năm. Độ ẩm tương đối 85-87%, số giờ nắng bình quân 1 600-1 800 giờ, tổng lượng bức xạ 110-120 Kcal/cm2.  Về mùa đông, hướng gió thịnh hành là Tây Bắc và Đông Bắc, mùa hè gió Đông và Đông Nam.

Mỗi năm trung bình có 10,6 ngày có sương mù, sương mù xuất hiện vào các tháng mùa đông, tháng 3 là tháng có nhiều ngày sương mù nhất trong năm (từ 3-9 ngày). Do ảnh hưởng của sương mù nên tầm nhìn bị hạn chế, trong năm có 2,6 ngày có tầm nhìn xa dưới 1 km; 31,5 ngày có tầm nhìn xa  1-10 km và 330,9 ngày có tầm nhìn xa trên 10 km.


THỦY VĂN


Thủy văn sông

Tỉnh Thanh Hoá có một số sông, nhưng đág kể có sông Mã. Cửa sôngt Mã thuộc kiểu cửa sông châu thổ lấp đầy, lấn tiến chận và có tên  địa phương là cửa Hới. Dòng sông Mã có chiều dài chính tổng cộng là 512 km và diện tích toàn lưu vực là 28 400 km2, bắt nguồn từ dãy Puva, ở độ cao 1 500 m thuộc tỉnh Sơn La, chảy lên phía Bắc một đoạn nhỏ rồi lại quay về hướng chung là Tây Bắc - Đông Nam, trong đó có một phần trung lưu chảy qua Sầm Nưa bên đất Lào rồi lại về Việt Nam ở Mường Lát qua thành phố Thanh Hóa và đổ ra biển ở cửa Hới.

Toàn hệ thống sông có 90 phụ lưu với mật độ sông ngòi là 0,66 km/km2. Về dòng chảy, sông Mã tại Cẩm Thủy có lưu lượng bình quân nhiều năm là 330 m3/s, tương đương với tổng lượng dòng chảy là 10,46.109 m3/năm.

Chế độ nước của hệ thống sông Mã là đơn giản, trong năm thủy văn chỉ có một mùa lũ và một mùa cạn kế tiếp nhau. Mùa lũ khá dài với thời đoạn lũ tới 5 tháng/năm, xảy ra trong các tháng 6-10. Lượng chảy trong mùa lũ chiếm tới 75 % tổng lượng chảy năm. Đỉnh lũ trên sông Mã diễn ra vào tháng 8, chiếm tới 21,8% tổng lượng chảy năm. Lũ lớn trên hệ thống sông Mã đã từng xảy ra vào những năm 1963, 1973, 1975. Dòng chảy kiệt xuất hiện vào tháng 3, chỉ chiếm 2,4 % tổng lượng chảy năm.

Hải văn ven bờ

Thủy triều và mực nước

Khu vực phía bắc của Thanh Hoá có chế độ triều toàn nhật đều, trong một nửa tháng có trên 10 ngày (độ xích vĩ mặt trăng tương đối lớn) là mỗi ngày một lần triều dâng, một lần triều rút. Triều dâng lớn phát sinh trước giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych (phía trên-xích vĩ Bắc hoặc phía dưới-xích vĩ Nam) chừng 1,5 và sau giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych 1 giờ lúc đó tốc độ chảy khoảng từ 0,8 đến 1,2 nút. Triều rút chuyển sang triều dâng phát sinh sau giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych (phía trên-xích vĩ Bắc hoặc phía dưới-xích vĩ Nam) chừng 17,5-18 giờ, triều lưu rút lớn nhất phát sinh sau giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych (phía trên-xích vĩ Bắc hoặc phía dưới-xích vĩ Nam) chừng 10-10,5 giờ, tốc độ chảy lớ nhất khoảng 1 nút; triều lưu dâng chuyển sang triều lưu rút phát sinh khoảng sau giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych (phía trên-xích vĩ Bắc hoặc phía dưới-xích vĩ Nam) chừng 4,5 đến 6 giờ. Thời kỳ triều phân điểm lưu yếu, triều lưu rút và triều lưu dâng lớn nhất lần lượt phát sinh sau giờ mặt trăng qua kinh tuyến Grinuych 3 giờ và 9 giờ, nói chung tốc độ chảy không quá 0,5 nút.

Vùng biển Thanh Hóa nhìn chung có chế độ nhật triều chiếm ưu thế. Độ cao mực nước triều trung bình kỳ nước cường biến đổi trong khoảng 1,2 - 2,5 m. Tốc độ dòng triều ở khu vực biển Thanh Hóa là khá lớn, tại cửa Hới tốc độ dòng lớn nhất của sóng K1 tại tầng 4m đạt trên 70 cm/s (Sở TN&MT Thanh Hóa, 2009).


Hình 5. Mực nước trung bình năm

Mực nước trung bình nhiều năm tại trạm Hòn Ngư (1986-2002) là 180,7 cm. Mực nước lớn nhất quan trắc được là 368 cm (tháng 9/2000) và nhỏ nhất là 1 cm (tháng 8/2000). Mực nước trung bình năm của chuỗi số liệu từ năm 1986 đến năm 2002 có xu hướng giảm theo thời gian (hình 5). Mực nước trung bình tháng nhiều năm có sự khác nhau giữa các tháng mùa đông và các tháng mùa hè. Vào mùa đông do chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc nên mực nước cao hơn mùa hè.

Hình 6. Mực nước trung bình tháng nhiều năm

Sóng

Sóng ở vùng biển Thanh Hoá mang tính chất chung của sóng trong Vịnh Bắc Bộ nhưng cũng đặc điểm riêng. Về mùa đông (từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau), sóng hợp với trường gió thịnh hành và có hướng Đông Bắc. Sóng lừng thịnh hành phần lớn có hướng Đông Bắc, chếch Bắc. Sóng gió và sóng lừng đều được hình thành trong vịnh dưới tác dụng của gió mùa đông bắc. Xu thế phân bố như sau: ở khu vực phía Bắc vịnh và Tây Bắc đảo Hải Nam có sóng gió là chính, ở các khu vực khác sóng lừng chiếm ưu thế. Chiều cao trung bình của sóng gió là 1,2 m, sóng lừng 1 m (Tây Bắc đảo Hải Nam, phía Đông quần đảo Bái Tử Long). Nhỏ nhất ở phía Đông Thanh Hóa và Vinh lần lượt các giá trị này là 0,4 m và 0,6 m. Khu vực có giá trị lớn nhất, nhỏ nhất (4,5 giây; 2,8 giây) của chu kỳ trung bình sóng gió trùng với chiều cao của sóng. Còn chu kỳ trung bình của sóng lừng lớn nhất (4,5 giây) ở giữa vịnh và nhỏ nhất (2,6 giây), phía Tây Nam bán đảo Lôi Châu. Ở vùng biển Thanh Hoá về mùa đông, sóng có hướng thịnh hành là Đông Bắc với tần suất 40 %, độ cao trung bình 0,8-0,9 m, riêng 3 tháng đầu mùa đông độ cao trung bình xấp xỉ 1,2 m và độ cao lớn nhất 2,0-2,5 m.

Về mùa xuân (tháng 3-5), ở phía Bắc Vịnh Bắc Bộ, sóng gió có hướng chếch Bắc, chếch Đông, ở cửa Vịnh soáng có hướng Đông Nam, chếch Nam, ở vùng trung tâm và phía Tây Vịnh Bắc Bộ, sóng mang tính hỗn hợp của hai vùng trên. Hướng sóng lừng trùng hướng sóng gió. Ở  khu biển phía Bắc Vịnh và Tây Nam đảo Hải Nam, sóng gió là chính, ở các khu vực khác sóng lừng chiếm ưu thế. Chiều cao sóng gió trên 1 m, ở Tây Nam đảo Hải Nam lớn nhất 1,2 mét. Sóng lừng thấp hơn sóng gió 0,5-0,8 mét (riêng khu giữa vịnh 1,2 m). Chu kỳ sóng gió và sóng lừng giữa các khu không chênh lệch nhau nhiều lần lượt là 3,2-4,3 và 3,2-4,5 giây.

Về mùa hè ở vùng biển Thanh Hoá, sóng có hướng Bắc, Đông Bắc  nhưng thịnh hành Đông Nam. Độ cao sóng trung bình 0,6-0,7 m, lớn nhất đạt 3,0-3,5 m. Từ tháng 6 tới tháng 8, sóng có hướng thịnh hành Tây Nam và độ cao sóng đạt 0,6-0,7 m, đặc biệt khi có bão, độ cao sóng có thể đạt tới 6 m.   m.
Về mùa thu (tháng 9-11), ở phía Bắc vịnh sóng gió thịnh hành hướng chủ yếu Đông Bắc, chếch Bắc. Ở cửa vịnh có sóng gió hướng Tây Nam với tần suất khá lớn. Tình hình sóng lừng tương tự sóng gió. Chiều cao sóng gió trung bình 0,7-1,1 m, sóng lừng 0,6-0,8 m. Chu kỳ sóng gió và sóng lừng lớn nhất ở cửa vịnh 4,8 và 5,1 giây, nhỏ nhất ở Tây bán đảo Lôi Châu tương ứng 3,4 và  3,2 giây.



Hình 7. Hoa sóng Trạm Hòn Ngư giai đoạn 1992-2002
(Nguồn: Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thủy văn)

Dòng chảy

Dòng triều

Dòng triều trong Vịnh Bắc Bộ chủ yếu có dạng triều lưu thuận nghịch hướng chảy dọc bờ. Tuy nhiên, trong một khu vực nhỏ ở bờ Tây bán đảo Lôi Châu, dòng triều hồi chuyển tương đối rõ rệt. Ở cửa Vịnh tuy có dòng triều bán nhật hồi chuyển nhưng do tính chất triều toàn triều trội hơn bán nhật nên dạng triều lưu gần như thuận nghịch.

Dòng triều ở khu vực này có sự khác nhau giữa các phân triều. Phân  triều M­2 có trục dài ngắn hình bầu dục có quy luật, trục dài trùng với hướng  đường bờ từ hướng Đông Nam-Tây Bắc ở phía Nam của vịnh chuyển dần về hướng Tây Nam- Đông Bắc, ở gân bờ thường song song với đường bờ, ở eo biển Quỳnh Châu có hướng Đông Tây, ở bờ Tây của bán đảo Lôi Châu có hướng Nam-Bắc. Tốc độ dòng triều M2 không lớn, nhưng ở vùng cạnh eo biển Quỳnh Châu, vùng quần đảo Bái Tử Long và đảo Bạch Long Vĩ lớn hơn. Dòng phân triều S2 là dòng triều bán nhật nên tốc độ khá nhỏ. Dòng phân  triều K1 có hướng trục dài hình bầu dục trùng với đường bờ, ở cửa vịnh có hướng Đông Nam-Tây Bắc chuyển dần về hướng Tây Nam-Đông Bắc, ở eo biển Quỳnh Châu có hướng Đông Tây, bờ ttây bán đảo Lôi Châu có hướng Nam-Bắc. Tốc độ dòng phân triều K1 ở eo Quỳnh Châu là lớn nhất do hình thái của eo biển và sự chênh lệch của hai đầu thủy triều lớn, phía Đông vịnh mạnh hơn phía Tây, trong đó gần khu biển Cảm Ân bờ tây đảo Hải Nam tương đối mạnh, nếu lấy Cảm Ân làm trung tâm thì tốc độ giảm theo hình cung về phía Tây. Tốc độ dòng chảy ở cửa vịnh mạnh ở tuyến đốt sóng dừng, nguyên nhân của bờ phải mạnh hơn bờ trái là vị trí đảo Hải Nam duôi vào trong vịnh, ngoài cửa vịnh bị ảnh hưởng của sóng tiến. Do nguyên nhân trên mà tốc độ chảy gần Cảm Ân tương đối lớn. Dòng phân triều O1 ở Vịnh Bắc Bộ là trọng yếu, tốc độ dòng chảy lớn hơn so với các phân triều khác (Báo cáo điều tra tổng hợp vịnh Bắc Bộ. Phần 2: Vật lý thủy văn, 1965

Dòng chảy gió

Gió là một trong những nguyên nhân gây ra dòng chảy gió ở khu vực Vịnh Bắc Bộ. Về mùa đông, hoàn lưu tầng mặt và tầng đáy giống nhau. Nước biển Nam Hải chảy qua phía Đông và phía giữa cửa vịnh vào vịnh với phạm vi rộng, hướng  chảy tương đối ổn định, khi đỉnh của dòng hải lưu tới vùng biển phía Bắc eo Quỳnh Châu. Do chịu tác động của gió mùa đông bắc thổi mạnh từ phía Bắc xuống và nước ven bờ chảy xuống phía Nam cùng với tác dụng của dòng chảy từ eo Quỳnh Châu sang phía Tây, đồng thời chịu ảnh hưởng của địa hình đáy làm cho nó chuyển sang phía Tây hợp với nước ven bờ ở đây rồi cùng chảy xuống phía Nam vịnh. Trong dòng hải lưu trên còn có một bộ phận vẫn đi lên phía Bắc tới khu biển gần đỉnh vịnh cũng chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu này. Dòng chảy dọc bờ Tây xuống phía Nam ra ngoài biển. Hoàn lưu trong gió mùa đông bắc tương đối rộng và ngược chiều kim đồng hồ. Nước biển chảy qua phía Đông cửa vịnh đến gần vĩ độ 190N có một bộ phận nhỏ tách ra chảy sang phía Đông, do đó hình thành một hoàn lưu nhỏ cùng chiều kim đồng hồ. Khu nhỏ gần đảo Hòn Mê, trong trường gió chếch Bắc góc lệch hải lưu âm, còn các khu vực khác góc lệch dương. Xu thế phân bố góc lệch hải lưu nhỏ dần từ bờ Đông đến bờ Tây Bắc.

Dòng chảy tổng hợp

Dòng chảy tổng hợp trong Vịnh Bắc Bộ được hình thành từ rất nhiều nguyên nhân như do gió, dòng chảy triều, v.v. Do độ sâu của vịnh không lớn nên hoàn lưu trong vịnh được hình thành chủ yếu do tác động của trường gió trên mặt biển. Tuy nhiên do sự kết hợp chặt chẽ với Biển Đông, quá trình trao đổi nước qua vịnh cũng gây nên tính đa dạng biến động của hoàn lưu mùa trong vịnh. Ngoài ra tính đa dạng này còn bị chi phối bởi sự tương tác biển- khí quyển, chủ yếu là tương tác nhiệvà phụ thuộc vào vị trí địa lý.

Đặc điểm hoàn lưu trong Vịnh Bắc Bộ là sự tồn tại trong cả năm của dòng chảy ven bờ Tây vịnh. Trên vùng biển phía Bắc vịnh có sự hiện diện của xoáy nghịch trong mùa hè. Nguyên nhân hình thành hoàn lưu trên có thể lý giải bằng sự phân hóa về hướng gió trên vịnh do hoạt động kết hợp của áp thấp bắc Đông Dương và dải hội tụ nhiệt đới. Với hướng gió thịnh hành Đông-Nam từ Bạch Long Vĩ đến Hải Phòng, Quảng Ninh, sự hình thành hai xoáy đối lập nhau nằm ở phía Bắc và Nam hoàn toàn khẳng định vai trò của gió trong mùa hè. Trong mùa đông sự xâm nhập của dòng chảy Biển Đông góp phần tăng cường dòng chảy đi về phía Nam ven bờ phía Tây vịnh [Đinh Văn Ưu, 2008].

Trong Vịnh Bắc Bộ hình thành hoàn lưu ngược chiều kim đồng hồ trong bốn mùa. Ở phía Bắc vịnh dạng hoàn lưu biến đổi khá nhiều. Về mùa xuân xuất hiện hoàn lưu ngược chiều kim đồng hồ, còn về mùa hè gần đỉnh vịnh có thể xuất hiện hòan lưu cùng chiều kim đồng hồ. Về mùa thu ở giữa vịnh hình thành một hoàn lưu trên phạm vi rộng ngược chiều kim đồng hồ.

Trong Vịnh Bắc Bộ, dòng nước lạnh chảy sang hướng Đông rồi cùng với dòng nước ấm chạy ngược lên phía Bắc tạo thành một vòng tuần hoàn ngược chiều kim đồng hồ. Do hoàn lưu của vịnh như vậy nên vùng biển Thanh Hóa chịu ảnh hưởng của dòng nước lạnh theo hướng Tây Nam và Nam.

Hình 8. Trường dòng chảy tổng hợp khi triều lên ở vùng biển ven bờ tỉnh Thanh Hóa về mùa khô
(Nguồn: Vũ Duy Vĩnh, 2012)

Về mùa lạnh, gió mùa Đông Bắc hoạt động mạnh, hoàn lưu trong Vịnh Bắc Bộ nói chung và biển Thanh Hóa nói riêng có hướng dòng chảy ven bờ  Bắc-Nam với tốc độ  tùy thuộc vào cường độ gió mùa Đông Bắc.

Về mùa nóng, do ảnh hưởng của gió Tây Nam, dòng chảy ven bờ có hướng ngược lại so với mùa lạnh, nhưng yếu hơn. Tử tháng 2 đến tháng 3 ở  vùng biển Thanh Hóa thường có hiện tượng nước xoáy và tập trung ở phía Bắc, nhưng đến tháng 7 hiện tượng này xảy ra ở phía Nam.

Theo kết quả tính toán dòng chảy vào tháng 3 và tháng 9 của mô hình,  dòng chảy có sự khác biệt giữa 2 mùa và giữa pha triều lên và pha triều xuống:

Về mùa khô, khi triều lên, dòng chảy vẫn áp sát bờ chảy lên phía Bắc nhưng yếu hơn so với khi triều xuống. Dòng chảy tạo thành xoáy thuận chiều kim đồng hồ ở phía ngoài khơi Thanh Hoá. Khi triều xuống, dòng chảy vẫn sát bờ, ngược hướng với khi triều lên nhưng mạnh hơn, xoáy nước phía ngoài khơi biến mất.

Hình 9. Trường dòng chảy tổng hợp khi triều xuống ở vùng biển ven bờ tỉnh Thanh Hóa về mùa khô
(Nguồn: Vũ Duy Vĩnh, 2012)

Về mùa mưa, dòng chảy có hướng Bắc-Nam trong cả pha triều lên và pha triều xuống, nhưng dòng khi triều xuống mạnh hơn khi triều lên do ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam và nước sông đổ ra. Khi triều lên, dòng chảy ven bờ được hình thành từ dòng chảy từ phía Bắc và dòng chảy ngoài khơi vào và hình thành 1 xoáy ngược chiều kim đồng hồ ở gần khu vực đảo Hòn Mê. Khi triều xuống, dòng chảy của khu vực theo hướng Bắc-Nam và mạnh hơn khi  triều lên, xoáy nước biến mất.

Hình 10. Trường dòng chảy tổng hợp khi triều lên ở vùng biển ven bờ tỉnh Thanh Hóa về mùa mưa
(Nguồn: Vũ Duy Vĩnh, 2012)

Hình 11. Trường dòng chảy tổng hợp khi triều xuống ở vùng biển ven bờ tỉnh Thanh Hóa về mùa mưa
(Nguồn: Vũ Duy Vĩnh, 2012)

Bảng 1. Nhiệt độ nước biển tại Sầm Sơn về mùa khô trong thời gian 1999-2008

Năm	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008
Mặt	21,6	16,3	21,1	20,3	24,8	23,0	19,7	20,4	20,7	25,2
Đáy	-	16,1	20,3	20,7	24,0	22,1	20,6	21,0	20,7	25,1

Nguồn: Phạm Văn Lượng, 2008

Sự biến đổi nhiệt độ nước biển ở Sầm Sơn về mùa khô cũng tương tự ở Trà Cổ, Cửa Lục, Đồ Sơn và Ba Lạt. Nhiệt độ nước biển trong quý I chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ không khí bởi các đợt gió mùa đông bắc (Hình 12).

Các số liệu quan trắc nhiệt độ nước biển ở Sầm Sơn về mùa khô cho thấy không có biến động bất thường do các hoạt động của con người.
 

Hình 12. Nhiệt độ nước biển tại Sầm Sơn về mùa khô rong thơi gian 1999-2008

Về mùa mưa, nhiệt độ nước tại Sầm Sơn trong khoảng 28,5-30,9 0C trong lớp nước mặt, 28,5-30,6 0C trong lớp nước sát đáy (bảng 2).

Bảng 2. Nhiệt độ nước tại Sầm Sơn về mùa mưa trong thời gian 2000-2008

Năm	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008
Mặt	-	29,0	29,1	28,7	30,8	28,5	29,9	29,0	30,9	30,0
Đáy	-	29,4	29,8	28,9	30,6	28,5	29,5	30,0	30,4	29,4

Nguồn: Phạm Văn Lượng, 2008

Nhiệt độ nước biển tại Sầm Sơn về mùa mưa tương tự ở Trà Cổ, Cửa Lục, Đồ Sơn và Ba Lạt, về cơ bản khá ổn định vì trùng vào gian mùa hè (Hình 13), nhiệt độ không khí không có biến động mạnh như mùa đông. Nhiệt độ quan trắc được gần với giới hạn cho phép (GHCP) theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Chất lượng nước biển ven bờ (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2009).

Các số liệu quan trắc nhiệt độ nước biển ở Sầm Sơn về  mùa mưa cho thấy không có biến động bất thường do các hoạt động của con người.
i 

Hình 13. Nhiệt độ nước biển tại Sầm Sơn về mùa mưa trong thời  gian 2000-2008

Độ muối

Về mùa khô, độ muối của nước biển tại Sầm Sơn khá cao, trong khoảng 17-31 0/00 trong lớp nước mặt, 25-33 0/00 trong lớp nước sát đáy. Số liệu quan trắc cho thấy độ muối ở đây mặc dù khá cao nhưng biến đổi khá mạnh (bảng 3, hình 14).

Bảng 3. Độ muối của nước biển tại Sầm Sơn về mùa khô trong thời gian 1999-2008

Nguồn: Phạm Văn Lượng, 2008

Hình 14. Độ muối của nước biển tại Sầm Sơn về mùa khô trong thời gian 1999-2008

Về mùa mưa, độ muối của nước biển tại Sầm Sơn khá thấp, trong khoảng 12-30 0/00 trong lớp nước mặt, 20-31 0/00 trong lớp nước sát đáy, thấp hơn so với quý I và biến đổi mạnh hơn do ảnh hưởng mạnh của nước sông (bảng 4, hình 15).
Bảng 4. Độ muối của nước biển tại Sầm Sơn về  mùa mưa trong thời gian 1999-2008

Nguồn:Phạm Văn Lượng, 2008

Hình 15. Độ muối của nước biển tại Sầm Sơn về mùa mưa trong thời gian 1999-2008