Vùng đất Thăng Long-Đông Đô-Hà Nội có lịch sử hình thành từ rất lâu đời. Trải qua bao lần "bãi bể nương dâu", đến nay, các nhà địa chất Việt Nam đã cố gắng rất nhiều để khôi phục lại những sự thay đổi đó.

Tuy nhiên, nếu lùi xa hơn nữa hàng mấy trăm triệu năm, vào thời kỳ hồng hoang khi Trái đất còn đang cựa mình thay đổi, khi những bày khủng long còn đang hoành hành, thì nguồn tư liệu chưa cho phép. 

Càng gần ngày nay, các bằng chứng thu thập được càng nhiều và mức độ khôi phục ngày càng chính xác. Do đó, có thể chia lịch sử hình thành miền đất địa linh nhân kiệt này ra các giai đoạn để nghiên cứu.

1. Cấu trúc vỏ Trái đất ở Hà Nội

Theo các nhà địa chất học, vỏ Trái đất là phần trên cùng nhưng bề dày của vỏ Trái đất rất không đồng đều ở các vùng khác nhau. Trên lục địa bề dày của nó trung bình là 35km, nhỏ nhất dưới 10km, lớn nhất là 70km. 

Sự khác nhau như vậy phụ thuộc vào độ cao của địa hình: vùng núi là nơi nó có bề dày lớn nhất có thể đạt 70km (chiếm 1,1%), vùng đồng bằng khoảng 35-45km (chiếm 0,47 - 0,7%), còn ở đáy đại dương bề dày này chỉ đạt cực đại là 10km (chiếm 0,15%). 

Nếu ở các vùng đại dương, tính cả lớp nước của nó, thì bề dày cũng chỉ đạt khoảng 20km (chiếm 0,30%). 

Bề mặt phân chia vỏ Trái đất với phần dưới sâu (gọi là lớp manti của Trái đất) được gọi là mặt Mohorovich (tên của một nhà địa vật lý người Nam Tư cũ) và gọi tắt là mặt Moho. 

Nhờ các tài liệu địa chấn và trọng lực cũng như bản thân cấu tạo của chính đất đá, người ta chia thành vỏ Trái đất kiểu lục địa và vỏ Trái đất kiểu đại dương. Vỏ Trái đất được cấu tạo bởi 3 lớp vật chất có tỷ trọng khác nhau. 

Vỏ Trái đất kiểu lục địa có tỷ trọng trung bình khoảng 2700 kg/m3 và được chia thành các lớp khác nhau là: lớp bazan, lớp “granit” và lớp trầm tích. 

Thông thường, phần dưới của vỏ Trái đất là hai lớp: bazan và granit, lớp trầm tích ở phía trên tạo thành phần móng của lãnh thổ. 

Tại vùng Hà Nội, mặt Moho có phương Tây Bắc - Đông Nam kéo dài về phía Đông Nam ra tới bờ vịnh Bắc Bộ và về phía Tây Bắc đến biên giới Việt-Trung ở khu vực Lào Cai. 

Do đó bề dày vỏ Trái đất dọc theo đới này cũng có sự thay đổi. Tại vùng Tiền Hải (Thái Bình), giá trị của nó đạt khoảng 28-30km, tại khu vực Hà Nội đạt khoảng 32-34km, còn ở khu vực Lào Cai đạt tới 40-42km. 

Phần móng trước Kainozoi của Hà Nội và vùng lân cận có thành phần rất phức tạp và nằm ở những độ sâu khác nhau. 

Phần móng này bị các đứt gãy sâu phá hủy và chia thành nhiều khối chuyển động tương đối với nhau cả theo chiều thẳng đứng lẫn theo chiều nằm ngang và đều bị các thành tạo Kainozoi phủ lên với bề dày khác nhau. 

2. Giai đoạn trước Kainozoi (trước thời kỳ Đệ tam, khoảng 65 triệu năm trước đây)

Giai đoạn trước Kainozoi là thời kỳ hình thành nên phần nền móng vững chắc của lãnh thổ Việt Nam, vùng đồng bằng Bắc Bộ, trong đó có vùng đất Thăng Long-Đông Đô-Hà Nội. Giai đoạn này kéo dài trong khoảng mấy trăm triệu năm. 

Các đặc điểm địa chất và địa mạo của giai đoạn này được giải thích thông qua các bằng chứng còn lại cho đến ngày nay và được gắn chung với lịch sử tiến hóa của đồng bằng Bắc Bộ. 

Đó là các loại đá lộ ra ở vùng đồi, núi thấp của Huyện Sóc Sơn và phần còn lại bị chìm phủ dưới đồng bằng thuộc diện tích của Thành phố Hà Nội.

2.1. Địa tầng

Các thành tạo địa chất cổ nhất của giai đoạn này phần lớn bị chìm sâu dưới bề mặt địa hình hiện đại. 

Hiện nay, các đá biến chất cổ có thành phần là đá gneis, đá hoa, quarzit, amphibolit... chỉ gặp trong các lỗ khoan ở phía Bắc, Tây Bắc thị trấn Đông Anh. 

Các đá này được xếp vào hệ tầng sông Chảy được thành tạo vào trước Kỷ Cambri (N-P1sc) có tuổi từ 1.000 triệu năm đến 520 triệu năm cách ngày nay. 

Tiếp theo, trong thành phần tham gia cấu tạo nên phần móng cố kết của trũng địa hào Hà Nội còn có các thành tạo thuộc Đại Trung sinh (Mesozoi). 

Trong phạm vi lãnh thổ Hà Nội, các thành tạo này cũng lộ ra trên mặt ở vùng đồi núi Huyện Sóc Sơn và lân cận. 

Đó là các loại đá trầm tích lục nguyên xen phun trào được lắng đọng trong môi trường biển nông ven bờ vào kỷ Trias, Jura và Creta thuộc Đại Trung sinh (Mesozoi) cách ngày nay trên dưới 200 triệu năm. 

Trong số các thành tạo này phải kể đến là:

- Các đá của hệ tầng Khôn Làng có tuổi Triat giữa (T2kl), cách ngày nay trên 200 triệu năm. Đó là các đá lục nguyên (cát kết, bột kết, bột kết chứa tụt núi lửa, có các thấu kính phun trào axit (trachit, ryotit porphyr và felsit) phân bố thành các dải núi ở Vệ Linh, Núi Dõm, Núi Cửa Rừng, Núi Chân Chim, Núi Hàm Lợn, Núi Đôi. Chiều dày tổng cộng của hệ tầng đạt từ 650-845m.

- Hệ tầng Nà Khuất là các đá có tuổi Triat giữa (T2 nk), nằm chuyển tiếp từ các đá của hệ tầng Khôn Làng lên, cách ngày nay trên 200 triệu năm, phân bố ở các dải núi ở phía Bắc, Tây Bắc Huyện Sóc Sơn. 

Phần dưới của hệ tầng là các đá cát kết, bột kết, sét màu xám sáng, chuyển lên phần trên chủ yếu là cát kết, bột và sét màu xám nâu đỏ. Trong đá chứa rất nhiều hóa thạch chân rìu. Các thành tạo của hệ tầng Nà Khuất có bề dày tổng cộng 600-940m.

- Hệ tầng Hà Cối. Các đá của hệ tầng có tuổi Jura sớm - giữa (J1-2hc), cũng cách ngày nay khoảng 150-200 triệu năm. 

Các đá của hệ tầng này lộ ra không liên tục với diện tích nhỏ hẹp ở vùng đồi sót thấp phía Tây Hiền Ninh và Tân Dân thuộc Huyện Sóc Sơn. 

Thành phần của đá là cuội, sỏi , sạn và dăm kết dạng thấu kính, các lớp cát kết hạt thô màu xám nâu, xám vàng. Toàn bộ hệ tầng có chiều dày 120m.

- Hệ tầng Tam Lung. Các đá phun trào núi lửa ryodacit, ryolit porphyr màu xám, bị ép phân phiến của hệ tầng này có tuổi Jura muộn - Creta sớm lộ ra với diện tích nhỏ hẹp, phân bố ở vùng Nam Cường, Hiền Lương, Dốc Diều cũng thuộc Huyện Sóc Sơn. Chiều dày các đá quan sát được khoảng 100m.

Như vậy, tổng bề dày trầm tích được thành tạo trong Đại Trung sinh trên lãnh thổ Hà Nội đạt khoảng 2.000m. 

Các đá có cấu tạo phân lớp và sau này bị biến vị tạo nên các nếp uốn nhỏ hoặc bị chia cắt thành các khối dịch chuyển tương đối với nhau bởi các đứt gãy. 

Trong đá có nguồn gốc núi lửa có chứa khoáng sản kaolin. Về mặt thời gian, đây là giai đoạn địa chất kéo dài nhất trong sự hình thành nền móng vững chắc của vùng đất Thăng Long-Đông Đô-Hà Nội. 

Để đạt được trạng thái vững chắc của móng, vùng đất này cũng đã trải qua nhiều biến đổi thăng trầm bởi các chu kỳ kiến tạo khác nhau. Trong đó hoạt động của hệ thống đứt gãy sông Hồng giữ vai trò rất quan trọng.

Trước khi xảy ra sự sụt lún của vùng trũng địa hào Hà Nội vào giai đoạn Kainozoi, vùng trũng sông Hồng nói riêng và đại bộ phận lãnh thổ miền Bắc Việt Nam nói chung là một khối lục địa thống nhất bị các quá trình chia cắt và bóc mòn do hoạt động của nước chảy trên mặt. 

Đó là lý do vì sao không có các thành tạo địa chất nào tuổi đầu Paleogen (Paleogen - tức là khoảng từ gần 60 đến 50 triệu năm trước) tham gia vào cấu tạo của móng ở vùng trũng địa hào Hà Nội.

2.2. Kiến tạo

Theo cách gọi của các nhà địa chất, thì vào giai đoạn trước Kainozoi, vùng trũng địa hào Hà Nội đã trải qua nhiều pha (chu kỳ) kiến tạo khác nhau. 

Mỗi chu kỳ kiến tạo đều được bắt đầu bằng hiện tượng sụt lún và quá trình tích tụ trầm tích sẽ xảy ra, sau đó là hiện tượng nâng lên và xảy ra quá trình bóc mòn. 

Do đó, trong giai đoạn này (có thể kéo dài hàng nghìn triệu năm - từ Kỷ Tiền Cambri cho đến Kỷ Triat) đã xảy ra nhiều chu kỳ như vậy. 

Tuy nhiên, các hiện tượng của chu kỳ sau đều lặp lại các chu kỳ trước, nhưng ở mức độ cao hơn, phức tạp hơn và ngày càng hoàn thiện hơn.

Cho đến nay, các tài liệu về lịch sử kiến tạo của vùng trũng địa hào Hà Nội vào giai đoạn trước Kainozoi còn rất nghèo nàn, bởi vì móng cứng của vùng trũng này còn nằm ở độ sâu tới trên 5.000m. 

Các thành tạo tham gia vào cấu tạo móng lại cũng rất khác nhau về tuổi và thành phần thạch học. Do đó, để có một nhận xét đúng đắn về vấn đề này, hiện nay tài liệu chưa cho phép. 

Nhưng một điều quan trọng cần quan tâm là, vào giai đoạn này hệ thống đứt gãy sông Chảy, đứt gãy sông Hồng... đã tồn tại và hoạt động lâu dài cho tới hiện nay, cho nên nhiều nhà địa chất đã gọi hệ thống đứt gãy sông Hồng (chung cho các đứt gãy trên) thuộc loại đa chu kỳ xuyên suốt quá trình hình thành và phát triển từ đơn giản đến phức tạp của Bắc Bộ nói chung và vùng trũng địa hào Hà Nội nói riêng. 

Nếu diễn đạt tất cả các hiện tượng và quá trình kiến tạo trong giai đoạn kéo dài hàng tỷ năm này sẽ rất nhiều. 

Do đó, trên cơ sở các tài liệu thu thập được, có thể đi đến kết luận rằng, tiến hóa kiến tạo của vùng trũng địa hào Hà Nội trong giai đoạn trước Kainozoi là thời kỳ chuẩn bị và hoàn thiện cơ sở vật chất cứng ban đầu quyết định để tạo ra bức tranh của vùng đất Hà Nội như ngày nay - nghĩa là tích lũy về lượng để sang giai đoạn Kainozoi có những bước đột biến về chất./.

(Tổng tập Nghìn năm văn hiến Thăng Long/Vietnam+)