Thung lũng

Thung lũng, hoặc gọi là lũng, khe, nghĩa gốc: dòng nước chảy giữa hai vách núi hoặc sườn dốc, là địa hình âm hẹp và dài do hai bên địa hình dương kẹp chặt và đứng đối mặt với nhau, thường có sự phát triển của chi lưu, dòng sông và hồ chằm, thung lũng dốc gần như thẳng đứng có khả năng có dòng bùn đá, ở trên bản đồ địa hình đường đẳng cao biểu hiện là một nhóm đường đẳng cao nhô ra hướng về phía chỗ cao.

Căn cứ nguyên nhân hình thành, thung lũng được chia thành hai loại lớn: thung lũng kiến tạo và thung lũng xói mòn. Thung lũng kiến tạo là thung lũng bị kiến tạo địa chất kiểm soát, nó phát triển dọc theo đường kiến tạo địa chất; thung lũng xói mòn do xói mòn thuỷ lực mà hình thành, thung lũng xói mòn không bị kiến tạo địa chất ảnh hưởng, nó có thể tuỳ ý cắt xuyên qua đường kiến tạo.

Phân loại

Loại hình thung lũng thường thấy có:

• Lũng núi, hoặc gọi là sơn cốc, chỉ nguyên lúc đầu có hai con sông bị đường phân thuỷ ngăn cách, sau khi trải qua tranh đoạt sông, hình thành một dải thung lũng xuyên suốt.
• Khe suối, hoặc gọi là khê cốc, chỉ thung lũng nhỏ, hai bên là gò đồi hoặc đồi núi nhỏ, ở giữa là địa hình khe, suối hoặc dòng nước trong núi mà hình thành; địa hình loại này phân bố ở vùng đồi, vùng gò, khu vực gò đồi, núi thấp, phần lớn biểu hiện là sườn dốc của núi nhỏ. Thường dùng để miêu tả về địa hình có khu vực ở trong phạm vi nhỏ.
• Lũng sông, hà cốc, là địa hình trong đó hai bên do dãy núi hoặc núi lớn, ở giữa là dòng sông mà hình thành. Lũng sông phần lớn nằm ở gò đồi, vùng núi, địa hình lũng sông hình thành 'đồng bằng lũng sông', địa thế của đồng bằng lũng sông khá bằng phẳng, dòng kênh rạch ở giữa bằng phẳng, thong thả.
• Hẻm núi, hoặc gọi là hạp cốc, hai bên do đỉnh núi dốc gần như thẳng đứng hoặc ven rìa dãy núi, cao nguyên mà hình thành. Căn cứ vào hình thái có thể chia nhỏ thành hẻm núi hình chữ V và hẻm núi hình chữ U.
• Thung lũng xói mòn băng (glacial valley), hoặc gọi là thung lũng sông băng, chỉ tốc độ xói mòn băng ở dòng chính có tốc độ nhanh hơn chi lưu, hình thành chi lưu treo lơ lửng trên sườn dốc của dòng chính, làm lộ ra chi lưu chảy vào dòng chính bằng phương thức thác nước.
• Băng đẩu (cirque), hoặc gọi là khuyên cốc, là một loại vùng trũng có dạng sân khấu hình bán nguyệt hoặc dạng ghế tròn. Nham thạch ở ven rìa vết tích tuyết lâu năm, bộ phận lõm xuống của sườn núi sát gần đường băng tuyết vì tác dụng đóng băng và tan băng dồn dập thường xuyên cho nên sạt lở thành mạt vụn, vận tải đến chỗ thấp dưới tác dụng kết hợp của trọng lực và dòng chảy thẳng từ tuyết tan, khiến cho mặt sau của vết tích tuyết, bề mặt phía dưới của vết tuyết, thì dần dần xói mòn hạ thấp, trở thành vùng trũng do tuyết bào mòn. Sau khi quá trình tích tuyết diễn hoá thành băng sông băng, tác dụng khoét mòn của sông băng đối với mặt sàng thấp khiến cho vùng trũng càng thêm sâu, đồng thời ở phía trước tạo thành hố đá trái hướng sườn núi, và vách dốc đứng của mặt sau bị tác dụng khoét mòn của sông băng mà rút về sau, trở nên cao, từ đó hình thành băng đẩu.
• Thung lũng đứt gãy (fault valley), chỉ dưới tác dụng đứt gãy, hình thành một đường thung lũng song song với đường đứt gãy.

Căn cứ nguyên nhân hình thành, thung lũng được chia thành hai loại lớn: thung lũng kiến tạo và thung lũng xói mòn.

Thung lũng kiến tạo

Thung lũng kiến tạo (structural valley) là các thung lũng do sự kiến tạo địa chất điều khiển, phát triển theo chiều dọc của các cấu trúc địa chất, như thung lũng nếp lõm, thung lũng đứt gãy,... tất cả đều thuộc về loại thung lũng kiến tạo. Thung lũng kiến tạo có hai loại chính: một là các thung lũng sông hình thành trong các vùng sâu do kiến tạo địa chất, nơi mà nước sông đã đào xới hình thành thung lũng sông, ví dụ như thung lũng nếp lõm và thung lũng hình chữ V của sông. Loại thứ hai là các dòng sông chảy dọc theo những vùng kiến tạo yếu, khiến lũng sông bị nước chảy mòn hình thành, loại thung lũng này gọi là thung lũng kiến tạo thích nghi, hay còn gọi là thung lũng kiến tạo xói mòn, như thung lũng đứt gãy, thung lũng nếp lồi, thung lũng đơn nghiêng,...

Thung lũng xói mòn

Thung lũng xói mòn (erosional valley) là các thung lũng sông bị mòn theo chiều sâu bởi dòng sông, phát triển trên nền đất nguyên sinh của địa hình. Thung lũng xói mòn phát triển thành các hình thức thung lũng sông thông thường, được chia thành ba giai đoạn chính: hẻm núi, thung lũng ngập lụt và thung lũng sông.

Hẻm núi

Hẻm núi (canyon hoặc gorge) là các thung lũng núi có đáy thung lũng thẳng đứng gần như thẳng, chiều sâu lớn hơn chiều rộng, có thể được phân loại thành hẻm núi hình chữ V hoặc hẻm núi hình chữ U. Đây thường là kết quả của các hoạt động nâng cao đáy lục địa và sự mài mòn của đá cứng (như đá trầm tích, đá nóng chảy, đá biến chất,...), khiến cho sườn thung lũng hình thành trong điều kiện tương tác nâng cao và hạ xuống dễ dàng, dễ dàng hình thành hẻm núi.

Hẻm núi Tam Hiệp bên bờ sông Trường Giang là một vùng đất lý tưởng để xây dựng đập và hồ chứa nước. Hẻm núi là một thung lũng núi cao với những vách đá chót vót vây quanh, hình thành do sự xói mòn dài ngày của dòng sông.

Thung lũng ngập lũ

Thung lũng ngập lũ là kết quả của sự phát triển hình thành hẻm núi hình chữ V. Hẻm núi có dạng hình hộp khi nhìn từ phía ngang, sườn thung lũng mở rộng nhẹ nhàng và rìa thung lũng mở rộng. Nước dập tục ngập ở giữa sông, bãi ngập lũ hai bên sông rộng hơn nhiều lần so với lòng sông, bề mặt bằng phẳng hoặc nhẹ nhàng lồi lõm. Sự gia tăng mạnh mẽ của sự xói mòn bờ sông khiến cho hẻm núi mở rộng, đồng thời hình thành các khúc uốn cong, tùy thuộc vào quá trình tiến triển của xói mòn bờ sông, bờ lõm liên tục lùi về phía sau. Các tác động tích lũy ở bờ lồi tạo nên cảnh quan sông rất đẹp (point bar) được mở rộng. Sự phát triển của con sông khúc uốn (meander) làm cho hẻm núi rộng rãi hơn, bãi ngập lũ mở rộng, hình thành thung lũng ngập lũ.

Lũng sông

Lũng sông (thung lũng sông) là một vùng hình thành dưới tác động địa chất của dòng sông trên bề mặt Trái Đất. Nó được hình thành và phát triển dưới sự xói mòn của nước sông: dòng nước mang theo phù sa, xói mòn núi lởm chởm thung lũng. Xói mòn bờ sông làm cho sườn thung lũng lùi về sau, bao gồm xói mòn mảng (sheet erosion), xói mòn rãnh (gully erosion) và sạt lở đồi núi bên trên sườn thung lũng; xói mòn ngược dòng (headward erosion) làm cho thung lũng kéo dài lên trên, tăng chiều dài của thung lũng. Ba loại xói mòn này thường xảy ra đồng thời, chỉ khác nhau về thời gian và vùng đất. Sự phát triển của lũng sông bị ảnh hưởng bởi khí hậu và kiến tạo.

Hình dạng và cấu trúc của thung lũng sông hiện đại là kết quả của tác động lâu dài của dòng nước, dựa trên các nguyên lý địa chất và hình thành địa chất cụ thể. Thung lũng sông phát triển hoàn chỉnh bao gồm ba phần chính: đỉnh thung lũng, sườn thung lũng và đáy thung lũng, với nhiều loại địa mạo như lòng sông, bãi ngập lụt và thềm sông. Theo mối quan hệ giữa thung lũng sông và hình thành địa chất, chúng được chia thành các loại như: thung lũng nếp lồi, thung lũng nếp lõm, thung lũng đơn nghiêng, thung lũng đứt gãy, thung lũng dọc, thung lũng ngang, thung lũng lệch, v.v.; theo hình dạng mặt cắt ngang, chia thành thung lũng hình chữ V và thung lũng hình chữ U. Hình dạng và cấu trúc của thung lũng sông đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí, hình dạng kết cấu, phân bố các điểm giao thông quan trọng, phương pháp thi công và xử lý nền móng của các công trình thuỷ lợi.

Nhìn từ mặt cắt ngang, thung lũng sông có thể được chia thành hai phần chính: đáy thung lũng và sườn thung lũng. Đáy thung lũng bao gồm lòng sông và bãi ngập lụt; sườn thung lũng là các bờ của thung lũng, thường có sự phát triển của thềm sông. Đường ranh giới giữa sườn thung lũng và đáy thung lũng được gọi là chân sườn thung lũng. Nhìn từ mặt cắt dọc, thung lũng sông ở vùng thượng du thường hẹp và có nhiều thác nước; vùng trung du mở rộng, có bãi ngập lụt và thềm sông phát triển; ở vùng hạ du, dòng nước có dốc đáy sông nhỏ, hình thành các dòng uốn cong và các chi lưu, cửa sông thường có hình tam giác hoặc hình dạng loa (ví dụ như cửa sông Tiền Đường ở vịnh Hàng Châu, cửa sông La Plata ở Nam Mỹ). Dòng sông tạo ra quá trình xói mòn trong quá trình chảy. Ban đầu, tác động chính của xói mòn ở hạ du của dòng sông làm cho thung lũng sông ngày càng sâu hơn và kéo dài. Sau khi dòng nước bồi đắp (mặt cắt hình chữ V), dòng sông xói mòn vào bờ trũng, tạo nên bồi phủ bờ lồi, làm cho dòng sông có hình dạng uốn cong hơn nữa. Cuối cùng, dòng sông hình thành các khúc uốn, xoắn.

Lũng sông là kết quả của quá trình xói mòn, phát triển từ những hố địa hình, khe núi. Nước mưa và nước tan từ băng tuyết trong không khí được tụ lại ở hố địa hình, khe núi, hình thành dòng sông trong hố địa hình, khe núi. Dòng nước lớn, chảy nhanh, tập trung năng lượng là nguyên nhân chính của xói mòn từ trên xuống dưới và từ dưới lên. Khi xói mòn đạt đến một mức độ nhất định, nó có thể cắt qua tầng nước dưới đất, biến nước dưới đất thành nguồn nước cung cấp cho hố địa hình, khe núi. Khi dòng nước có sự cung cấp ổn định từ nước dưới đất, hố địa hình, khe núi trở thành thung lũng hình chữ V.

Nguyên nhân hình thành các loại thung lũng

Địa hình biến thành thung lũng

Địa hào biến thành thung lũng, còn được gọi là thung lũng ríp-tơ, xảy ra khi các mảng kiến tạo của Trái Đất tách rời và kéo dài, các đường nối giữa hai mảng sẽ dần mở rộng (khoảng vài centimet mỗi năm), đồng thời hình thành một vùng đất thấp, và vùng này liên tục mở rộng để trở thành thung lũng. Ví dụ như thung lũng tách rời lớn, bồn địa Biển Chết, bồn địa Quan Trung và hồ Crater.

Nếp lồi biến thành thung lũng

Nếp lồi biến thành thung lũng khi mảng kiến tạo bị ép và gấp lại, sự nhô ra của các lớp đất mềm sẽ dần bị xói mòn. Các lớp đất mềm như đá phiến sét bị xói mòn nhanh hơn so với đá cứng như đá hoa cương. Đá mềm ở phần trung tâm của nếp lồi thường dễ bị gãy và bào mòn thành thung lũng. Ví dụ như bồn địa Elk, thung lũng Nittany.

Nếp lõm biến thành thung lũng

Nếp lõm biến thành thung lũng do sự dồn ép của các mảng kiến tạo, khiến cho các vùng thấp không đồng đều trở thành thung lũng nếp lõm. Ví dụ như bồn địa sông Powder, bồn địa Rainbow.

Thung lũng điển hình

Hẻm núi lớn Hoa Kỳ

Hẻm núi lớn (chữ Anh: Grand Canyon), nằm trên cao nguyên Colorado ở trong bang Arizona, Hoa Kỳ, có sông Colorado từ giữa chảy qua. Là một kì quan nổi tiếng cả thế giới, bởi vì sông Colorado chảy xuyên trong đó, cho nên còn gọi là hẻm núi lớn Colorado. Nó là một trong những di sản thiên nhiên do Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hoá Liên Hợp Quốc bầu chọn cần được bảo vệ. Tổng chiều dài 446 kilômét, chỗ sâu nhất khoảng 1.800 mét, ước chừng cao khoảng 500 tầng lầu, chỗ rộng nhất 13 kilômét, ở trên hai vách núi của nó chạm khắc lịch sử phát triển Trái Đất - có khoảng 1/3 là lịch sử của sự vận động vỏ Trái Đất được ghi chép sâu sắc ở trên vách đá, những tảng đá ở đáy thung lũng đã trải qua sự biến thiên năm tháng khoảng 2 tỉ năm, bằng một nửa tuổi của Trái Đất.

Hẻm núi lớn Hoa Kỳ có hoá thạch sinh vật mang tính đại biểu của thời kì địa chất, cho nên có danh xưng là 'sách giáo khoa lịch sử địa chất sống'. Cao nguyên Colorado là 'cao địa dạng bàn' điển hình, cũng gọi là 'núi bàn', tức là núi có phần đỉnh bằng phẳng, mặt bên dốc dựng đứng. Loại địa hình này là do tác dụng bào mòn (bổ xuống và tách ra) mà hình thành. Vào thời kì bào mòn, nham tầng trong cao nguyên tương đối cứng chắc tạo thành mũ bảo hộ cho các khu vực giữa lũng sông, cho nên tác dụng xói mòn ở trong lũng sông hoạt động mạnh mẽ. Kết quả này đã tạo thành núi lớn kiểu mái nhà hoặc núi nhỏ hình dạng pháo đài.

Hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo

Hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo là hẻm núi sâu nhất trên Trái Đất, có sông Yarlung Tsangpo từ giữa chảy qua, nằm ở huyện Mễ Lâm và huyện Mặc Thoát, thành phố Lâm Chi, Tây Tạng, Trung Quốc, sát gần huyện Upper Siang, bang Arunachal Pradesh, Ấn Độ, có tổng chiều dài 504,6 kilômét, chỗ sâu nhất 6.009 mét, độ sâu trung bình 2.268 mét, cũng là hẻm núi lớn nhất thế giới.

Có bốn nhóm thác nước lớn hiếm thấy ở trên lòng sông của hẻm núi trong vùng trung tâm của hẻm núi, nơi không có người ở, trong đó một số thác chính có mức nước chênh lệch của lòng sông so với mặt biển đều từ 30 - 50 mét. Hẻm núi có sẵn 9 đới tự nhiên thẳng đứng (altitudinal zonation) từ đới băng, tuyết ở núi cao cho đến rừng rậm nhiệt đới ở lũng sông thấp, đã tụ hợp nhiều loại tài nguyên sinh vật, bao gồm 2/3 loài thực vật bậc cao đã biết trên cao nguyên Thanh Tạng, 1/2 động vật có vú đã biết, 4/5 côn trùng đã biết, cùng với 3/5 macrofungi đã biết. Nó chia tách hàng rào đồi núi giữa cao nguyên Thanh Tạng và hơi nước ở Ấn Độ Dương qua lại với nhau, liên tục không ngừng vận chuyển hơi nước vào bên trong cao nguyên, khiến cho phía đông nam cao nguyên Thanh Tạng từ đó trở thành một thế giới xanh. Chỗ có địa thế cao và hiểm trở nhất, cốt lõi nhất trong hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo là một đoạn sông từ Bạch Mã Cẩu Hùng đi xuống khoảng 100 kilômét, hẻm núi sâu thẳm tối tăm, dòng nước tung toé bọt sóng gào thét giận dữ, cho đến nay vẫn không có người có khả năng vượt qua, nó gian nan và nguy hiểm, bị gán biệt danh là 'nơi bí mật cuối cùng của loài người'. Bởi vì môi trường của hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo ác liệt, tai hoạ thường xuyên, tạo thành rào cản và khoảng cách khiến cho mọi người rất khó vượt qua, sự lạc hậu và bế tắc của nó khiến cho huyện Mặc Thoát trở thành 'hòn đảo cô lập' trên cao nguyên, chốn 'bồng lai tiên cảnh' cách xa xã hội hiện đại có rất ít người đặt chân đến. Năm 1994, các nhà khoa học Trung Quốc tập hợp thành một đội khảo sát khoa học, tiến hành khảo sát khoa học đối với hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo, thì mới vén mở một góc bức màn bí mật của hẻm núi lớn Yarlung Tsangpo.

Hẻm núi lớn Mai Lí

Hẻm núi lớn Mai Lí sông Lan Thương, nằm ở Vườn quốc gia núi tuyết Mai Lí thuộc huyện Dêqên, Địch Khánh, Vân Nam, là hẻm núi lớn ở thượng nguồn sông Mê Kông, có sông Lan Thương từ giữa chảy qua. Phía bắc bắt đầu từ xã Phật Sơn, phía nam cho đến xã Yến Môn, dài 150 kilômét, nơi này là chỗ có chênh lệch độ cao lớn nhất ở tỉnh Vân Nam.

Mặt sông của hẻm núi có độ cao 2.006 mét so với mực nước biển, núi tuyết Mai Lí ở tả ngạn có đỉnh Kawagarbo cao 6.740 mét so với mực nước biển, núi tuyết Bạch Mã ở hữu ngạn có đỉnh Zhalaqueni cao đến 5.460 mét, chênh lệch độ cao lớn nhất của hẻm núi đạt 4.734 mét, khoảng cách mặt sườn núi tính từ mặt sông đến đỉnh núi là 14 kilômét, cứ mỗi kilômét trung bình tăng lên 337 mét, hẻm núi có một mặt sườn núi dốc gần như thẳng đứng.

Sông Lan Thương - thượng nguồn sông Mê Kông, sau khi từ Tây Tạng chảy vào hẻm núi Mai Lí, mặt sông bó hẹp, dòng nước chảy xiết, không có ai dám vượt qua, toàn bộ dựa vào zip line để qua sông.

Hẻm núi lớn Mai Lí sông Lan Thương không chỉ nổi tiếng về độ sâu và chiều dài, mà còn nổi tiếng về dòng nước chảy xiết. Mùa đông nước trong và chảy xiết, mùa hè nước đục và sóng vỗ mênh mông, lượng chảy mặt hằng năm của sông là 838 triệu mét khối. Chênh lệch độ rơi trong chiều dài 150 kilômét là 504 mét, gradient bỉ giáng là 3,4%, sóng dữ trên mặt sông chật hẹp đập vào bờ, tiếng nước như sấm, hoàn toàn hùng tráng, địa hình thung lũng dọc, núi cao dốc gần như thẳng đứng như vậy, thực sự hiếm thấy trên thế giới.

Năm 1974, cao tốc Vân Nam - Tây Tạng thông xe xuyên qua hẻm núi lớn Mai Lí, khi bạn đứng ở đèo hẹp của núi tuyết Bạch Mã cao 4.292 mét, cúi nhìn hẻm núi sâu thẳm hùng vĩ và nguy hiểm, nhìn ra xa đỉnh núi tuyết Mai Lí trong suốt và cao chót vót, thì mới chấn động trước phong cảnh sông núi hùng vĩ.

Các thung lũng ngoài Trái Đất

Mặt Trăng của Trái Đất và nhiều hành tinh khác trong hệ Mặt Trời cũng có nhiều thung lũng, đặc biệt là những hành tinh có khí quyển mỏng. Trên Mặt Trăng, các thung lũng được hình thành do va chạm của thiên thạch hay do các sao chổi đi qua.

Thung lũng lớn nhất trong Hệ Mặt Trời là Marineris (do Schiaparelli phát hiện vào năm 1877), nằm gần đường xích đạo của Sao Hoả. Đây là một hệ thống các hẻm núi khổng lồ, có kích thước lên đến 4.500 x 600 km.