Đảo san hô vòng, tiếng Anh là atoll, là một vành rạn san hô hình vòng hoặc bầu dục bao quanh một đầm phá nước nông, trên vành có những dải đảo cát thấp chỉ cao vài mét. Hầu hết đảo san hô vòng nằm ở vùng biển nhiệt đới, đặc biệt nhiều ở Thái Bình Dương thuộc châu Đại Dương và ở Ấn Độ Dương.
Cách giải thích được chấp nhận rộng rãi là thuyết sụt lún do Charles Darwin đề xuất: san hô mọc viền quanh một đảo núi lửa; đảo núi lửa nguội dần và chìm xuống, trong khi san hô liên tục xây lên để ở gần ánh sáng; cuối cùng núi lửa biến mất dưới mặt nước, chỉ còn vành san hô. Mũi khoan sâu ở đảo Enewetak đầu thập niên 1950 đã chạm tới đá núi lửa bên dưới lớp đá vôi san hô dày, xác nhận ý tưởng ấy.
Bài viết đi qua từng giai đoạn từ đảo núi lửa tới vành san hô, các kiểu đảo khác trong vùng, và cách cư dân đảo thấp sống với nguồn nước ngọt ít ỏi.
Đảo cao và đảo thấp: hai thế giới khác nhau
Khi đi qua các đảo Thái Bình Dương, người ta nhanh chóng nhận ra hai kiểu đảo. Đảo cao là đảo núi lửa, có đỉnh nhọn, sườn dốc phủ rừng, thung lũng sâu và sông suối, đất đỏ phong hoá từ đá bazan. Tahiti, Upolu ở Samoa, Viti Levu ở Fiji, các đảo Hawaii là ví dụ. Đảo cao giữ được mây và mưa, có nước ngọt chảy trên mặt, trồng được nhiều loại cây.
Đảo thấp là đảo san hô, phần lớn là các dải đất trên vành đảo san hô vòng. Đất chỉ là cát và sỏi vụn từ san hô, vỏ sò, tảo vôi; độ cao thường vài mét; không có sông, hầu như không có nước ngọt trên mặt. Toàn bộ nước của Tuvalu, quần đảo Marshall và phần lớn Kiribati là đảo thấp kiểu này.
Hai kiểu đảo không tách rời mà là các giai đoạn của cùng một câu chuyện. Rất nhiều đảo san hô vòng hôm nay từng là đảo cao núi lửa cách đây hàng triệu năm. Hiểu được quá trình ấy là hiểu vì sao Thái Bình Dương có những chuỗi đảo xếp theo tuổi, đầu này còn núi lửa cao, đầu kia chỉ còn vành san hô.
Ba giai đoạn từ đảo núi lửa đến đảo san hô vòng
Thuyết sụt lún mô tả ba giai đoạn liên tiếp, có thể thấy cùng lúc ở những đảo khác nhau trên Thái Bình Dương:
- Rạn viền. Một núi lửa mới nhô khỏi mặt biển ở vùng nước ấm. Ấu trùng san hô trôi tới, bám vào bờ đá nông và xây thành rạn sát chân đảo. Hầu hết đảo núi lửa nhiệt đới trẻ có kiểu rạn này.
- Rạn chắn. Núi lửa ngừng hoạt động, đá nguội đi, co lại và đè lên vỏ đại dương, làm cả đảo từ từ lún xuống, đồng thời bị mưa gió bào mòn. San hô vẫn xây lên để ở gần mặt nước, nên rạn dần tách khỏi bờ, giữa rạn và đảo hình thành đầm phá. Bora Bora ở Polynesia thuộc Pháp, với đỉnh núi giữa đầm phá xanh và vành rạn có các đảo nhỏ bao quanh, là ví dụ thường được nhắc.
- Đảo san hô vòng. Đảo núi lửa chìm hẳn dưới mặt nước. Chỉ còn vành san hô hình vòng tiếp tục sống ở mặt biển, bao lấy đầm phá. Sóng và bão chất cát, sỏi san hô lên vành thành các dải đảo nhỏ, người Polynesia gọi là motu. Có những khe hở trên vành nơi nước biển ra vào đầm phá theo thuỷ triều.
- Chìm hẳn. Nếu nền tiếp tục lún nhanh hơn tốc độ san hô xây lên, hoặc đảo trôi ra vùng nước quá lạnh, vành san hô cũng chết và chìm. Đáy đại dương có nhiều núi ngầm đỉnh bằng, được hiểu là những đảo cũ bị bào phẳng rồi chìm sâu.
Quá trình từ đảo núi lửa mới tới đảo san hô vòng hoàn chỉnh thường mất hàng triệu tới vài chục triệu năm. Tốc độ lún chậm, chỉ khoảng milimét mỗi năm hoặc chậm hơn, nhưng trong thang thời gian địa chất, nó đủ để kéo cả một ngọn núi xuống đáy biển.
Darwin, mũi khoan Enewetak và những điều chỉnh sau đó
Darwin nghĩ ra thuyết sụt lún trong chuyến đi vòng quanh thế giới trên tàu Beagle những năm 1830, trước cả khi tận mắt thấy một đảo san hô vòng. Ông ghé quần đảo Cocos (Keeling) ở Ấn Độ Dương năm 1836 và công bố lập luận đầy đủ trong cuốn sách về cấu trúc và phân bố rạn san hô năm 1842. Logic của ông dựa trên quan sát rằng san hô xây rạn chỉ sống ở nước nông, vậy mà có những khối đá vôi san hô dường như kéo xuống rất sâu; cách giải thích hợp lý là nền bên dưới đã chìm dần.
Thuyết này bị tranh luận gần một thế kỷ vì chưa ai nhìn thấy núi lửa bên dưới. Đầu thập niên 1950, các mũi khoan sâu ở đảo Enewetak thuộc quần đảo Marshall xuyên qua khoảng 1.300 m đá vôi san hô trước khi chạm tới đá bazan núi lửa. Lớp đá vôi dày như vậy chỉ có thể hình thành nếu nền đã lún liên tục hàng chục triệu năm trong khi san hô xây lên.
Thế kỷ 20 bổ sung thêm hai mảnh ghép. Thứ nhất, mực nước biển dao động theo các thời kỳ băng hà, có lúc thấp hơn hiện nay khoảng một trăm mét trở lên, làm rạn lộ ra, bị phong hoá thành hình chậu rồi lại được san hô phủ khi nước dâng; nhà địa chất Reginald Daly là người sớm nhấn mạnh vai trò này. Thứ hai, kiến tạo mảng giải thích vì sao đảo lún: vỏ đại dương nguội và đặc lại khi dịch xa nơi sinh ra nó. Ngày nay hai cơ chế được coi là cùng tác động, chứ không loại trừ nhau.
Chuỗi đảo Hawaii: xem quá trình như một cuốn phim
Ví dụ rõ nhất về các giai đoạn này là chuỗi đảo Hawaii. Theo cách giải thích phổ biến, bên dưới có một điểm nóng, nơi vật chất nóng từ sâu trong lớp phủ dâng lên. Mảng Thái Bình Dương trượt về phía tây bắc qua điểm nóng, mỗi lần đi qua lại "đục" thêm một núi lửa. Kết quả là một chuỗi đảo xếp theo tuổi.
Ở đầu đông nam là đảo Hawaii lớn, còn núi lửa đang phun, rất trẻ, chưa có rạn lớn. Đi dần về phía tây bắc, Maui, Oahu, Kauai già hơn, núi bị bào mòn, có rạn viền phát triển. Xa hơn nữa, các đảo chỉ còn mỏm đá nhỏ, rồi tới đảo san hô vòng Midway và Kure, tuổi vài chục triệu năm. Sau đó chuỗi tiếp tục dưới biển thành dãy núi ngầm Emperor kéo lên phía bắc.
Kure nằm gần một ngưỡng mà các nhà khoa học gọi là điểm Darwin: xa hơn về phía bắc, nước quá lạnh để san hô xây kịp với tốc độ lún, nên đảo không giữ được ở mặt nước và chìm thành núi ngầm. Nhìn từ đông nam sang tây bắc, chuỗi Hawaii giống một cuốn phim tua nhanh về đời sống của đảo núi lửa đại dương.
Không phải đảo nào cũng là đảo san hô vòng
Trên Thái Bình Dương còn vài kiểu đảo khác, dễ bị gọi chung là "đảo san hô":
| Kiểu đảo | Hình thành | Ví dụ |
|---|---|---|
| Đảo san hô vòng | Vành san hô trên núi lửa đã chìm, có đầm phá giữa | Funafuti (Tuvalu), Tarawa (Kiribati), Majuro (Marshall) |
| Đảo san hô nâng | Đảo san hô vòng hoặc rạn bị nâng lên khỏi mặt biển do chuyển động vỏ Trái Đất, thành cao nguyên đá vôi có vách | Nauru, Niue, Makatea |
| Đảo núi lửa có rạn chắn | Giai đoạn giữa: còn núi ở giữa, đầm phá và rạn bao quanh | Bora Bora, nhiều đảo ở quần đảo Society |
| Đảo cát trên rạn | Cát san hô bị sóng dồn lên đỉnh rạn nền, không có vành vòng | Nhiều đảo nhỏ trong hệ Great Barrier |
| Đảo nền lục địa | Mảnh vỏ lục địa, đá granite, đá biến chất | New Caledonia, đảo lớn của New Zealand |
Đảo san hô nâng khác hẳn đảo thấp: có vách đá vôi cao hàng chục mét, nhiều hang động, nước ngấm qua đá xốp. Niue, thường được gọi là một trong những khối san hô nâng lớn nhất thế giới, có bờ biển vách đá và hang ngầm thay vì bãi cát.
Sống trên đảo thấp: thấu kính nước ngọt và tri thức bản địa
Đảo san hô vòng không có sông, vậy nước ngọt ở đâu ra? Câu trả lời là thấu kính nước ngọt. Nước mưa thấm qua lớp cát xốp, vì nhẹ hơn nước biển nên nổi thành một lớp hình thấu kính trên nước mặn bên dưới. Theo một quy tắc gần đúng trong thuỷ văn, cứ mỗi xentimét mực nước ngọt cao hơn mực nước biển thì thấu kính kéo sâu xuống khoảng bốn mươi xentimét. Đảo càng rộng, thấu kính càng dày.
Thấu kính này rất mỏng manh. Bơm quá nhiều, nước mặn dâng lên thay chỗ. Hạn hán kéo dài, thấu kính mỏng đi. Sóng lớn tràn qua đảo khi bão hoặc triều cường làm nước mặn thấm xuống, có khi mất nhiều tháng mới phục hồi. Vì thế người dân đảo thấp từ xưa đã hứng nước mưa, đào giếng nông, và chọn cây chịu mặn.
Tri thức bản địa thể hiện rõ nhất trong cách trồng khoai môn đầm lầy: người ta đào những hố rộng xuống tới lớp nước của thấu kính, đổ lá mục, mùn vào làm đất, rồi trồng loại khoai môn chịu được nước lợ nhẹ. Dừa, cây dứa dại và sa kê cho thức ăn, nước uống, sợi, gỗ, lá lợp nhà. Đầm phá và rạn cho cá, ốc, cua. Hệ sinh thái nhỏ này nuôi được cộng đồng hàng thế kỷ nhờ khai thác vừa đủ và chia sẻ trong cộng đồng.
Những hiểu lầm hay gặp về đảo san hô vòng
Đảo san hô vòng có hình dạng lạ nên dễ sinh ra những cách hiểu sai. Một số điểm cần chỉnh lại:
- "Đảo san hô vòng là miệng núi lửa." Đầm phá không phải miệng núi lửa. Vành san hô bám theo bờ của cả hòn đảo núi lửa cũ, nên đầm phá thường rộng hơn nhiều so với miệng núi.
- "San hô tạo ra cả hòn đảo." San hô xây rạn dưới nước; phần đất nổi là cát, sỏi vụn từ san hô, vỏ sinh vật, tảo vôi do sóng và bão dồn lên. Không có sóng, rạn chỉ là rạn ngầm.
- "Đảo san hô vòng là đất cố định." Các dải đất trên vành có thể dịch chuyển, đổi hình dạng sau bão, có chỗ bồi chỗ lở. Đó là đặc tính tự nhiên, không phải lúc nào cũng là dấu hiệu bất thường.
- "Mọi đảo san hô đều thấp." Đảo san hô nâng như Nauru, Niue có vách đá vôi cao hàng chục mét, khác hẳn đảo san hô vòng.
- "Đảo san hô vòng chỉ có ở Thái Bình Dương." Ấn Độ Dương cũng có nhiều, ví dụ quần đảo Maldives và Cocos (Keeling), nơi Darwin từng ghé.
Hiểu đúng những điểm này giúp đọc tin tức về biến đổi khí hậu ở các đảo thấp tỉnh táo hơn: đảo san hô là hệ thống sống, phụ thuộc vào sức khoẻ của rạn chứ không chỉ vào mực nước.
Câu hỏi thường gặp
Thế giới có bao nhiêu đảo san hô vòng?
Các thống kê thường đưa ra con số vài trăm, tuỳ cách tính những vành rạn chưa có đảo nổi hoặc đã bị nâng lên. Phần lớn nằm ở Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương, rất ít ở Đại Tây Dương vì vùng biển nhiệt đới Đại Tây Dương có ít đảo núi lửa đại dương phù hợp.
Đầm phá của đảo san hô vòng sâu bao nhiêu?
Phần lớn đầm phá chỉ sâu vài chục mét, nông hơn nhiều so với biển khơi bên ngoài vốn sâu hàng nghìn mét. Đáy đầm phá là cát và các khối san hô rải rác. Một số đầm phá lớn đủ rộng và sâu để tàu thuyền lớn trú ẩn.
Vì sao đảo san hô vòng hay có hình tròn?
Vành san hô mọc theo đường bờ của đảo núi lửa ban đầu, mà núi lửa hình nón nhìn từ trên xuống gần tròn. Hình dạng thật thường méo, có cạnh dài cạnh ngắn, vì phía đón gió và sóng san hô phát triển mạnh hơn, phía khuất gió lại có nhiều khe hở.
Darwin có tận mắt kiểm chứng thuyết của mình không?
Darwin quan sát nhiều rạn san hô và ghé quần đảo Cocos (Keeling) năm 1836, nhưng thời đó không có cách khoan xuống sâu. Ông đề nghị khoan để kiểm chứng; phải hơn một thế kỷ sau, các mũi khoan ở Enewetak mới chạm tới đá núi lửa, xác nhận lập luận chính của ông.
Đảo san hô có tự lớn lên được không?
Có thể. Cát và sỏi trên đảo thấp đến từ chính rạn san hô xung quanh; rạn khoẻ thì nguồn vật liệu dồi dào, bão có khi chất thêm vật liệu lên đảo. Vì thế hình dạng đảo thay đổi liên tục, có phần bị xói, có phần được bồi. Rạn suy yếu sẽ làm nguồn cát giảm.
Nước trong đầm phá có thông ra biển không?
Có. Vành san hô thường có một hoặc vài khe hở sâu, nơi nước biển chảy vào khi triều lên và chảy ra khi triều xuống; một số đầm phá còn nhận nước qua các rãnh nông khi sóng lớn tràn qua rạn. Khe sâu là lối cho tàu thuyền vào trú, nhưng dòng chảy ở đó có thể rất mạnh.
