Từ 10.000 đến 4.500 năm trước, hồ vẫn còn chìm ngập dưới biển. Qua hàng nghìn năm, hồ đã có sự dịch chuyển từ Tây Nam lên Đông Bắc.

Cũng như một số hồ khác, Hồ Hoàn Kiếm phát sinh và tiến hóa trong mối liên quan mật thiết với lịch sử phát triển Sông Hồng và hệ thống sông chảy ngoằn ngoèo trong thành phố Hà Nội gắn liền với các pha biển tiến, thoái diễn ra ở thời kỳ Holocen.

Trên quan điểm đó, để xác định được chính xác nguồn gốc hồ, trong công trình nghiên cứu này các tác giả đã tập hợp phân tích hàng loạt các tài liệu lỗ khoan ở gần khu vực hồ, các kết quả phân tích độ hạt và đặc biệt là khoáng vật sét và độ pH các cột mẫu ống phóng trầm tích hồ.

Trầm tích Holocen khu vực Hà Nội (10.000 năm trước đến nay)

Trầm tích Holocen sớm (QIV1) 10.000 – 6.000 năm (trước biển tiến cực đại)

Trầm tích Holocen sớm được đặc trưng bởi một lớp bùn sét xám đen giàu mùn bã hữu cơ và các vỉa mỏng than bùn thuộc tương đầm lầy ven biển cổ (xem địa tầng lỗ khoan hình 1 của dự án Plaza, 1997). Điều đó chứng minh cho đời đường bờ cổ được ấn định ở khu vực 10.000 – 6.000 năm (trước biển tiến cực đại) trong quá trình đường bờ vẫn được tiếp tục dịch chuyển đến vùng ven rìa đồng bằng.

Như vậy, tại trên lòng hồ lớp trầm tích này nằm ở vị trí sâu dưới lớp trầm tích đáy. Theo quy luật tiến hóa có thể chúng còn được bảo tồn song cũng có thể bị xáo trộn do quá trình tác dụng của dòng chảy ven Sông Hồng cổ nối với Sông Hồng hiện đại qua khu vực Bảo tàng Lịch sử.

Trầm tích Holocen trung (QIV2) 6.000 – 4.500 năm (trước biển tiến cực đại)

Lớp trầm tích có tuổi Holocen trung là lớp sét xám xanh thuộc tương vũng vịnh bắt gặp ở độ sâu từ 1m-6,1m (xem địa tầng lỗ khoan hình 1 – 2b) Trầm tích sét xám xanh đã được nghiên cứu rất chi tiết trong phương án đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực Hà Nội. Thành phần bao gồm: hydromica, kaolonit, monmorilonit đặc trưng cho biển vịnh chứng kiến một giai đoạn cả khu vực rộng lớn Hà Nội và phụ cận đều bị chìm ngập dưới biển. Tuy biển vịnh không sâu lắm song chế độ thủy động lực khá yên tĩnh, môi trường khử thống trị nên sét có màu xám xanh đặc trưng.

Trầm tích Holocen muộn (QIV2-3) (4.500 - 2.000 năm)

Đây là giai đoạn biển lùi, tạo lập đồng bằng Sông Hồng và các hồ móng ngựa, hồ lưỡi liềm và các hệ thống lạch thoát lũ, các ao chuôm, ô trũng trên các bãi bồi thấp, tất cả cấu thành một phức hệ thống tướng bãi bồi của sông đồng bằng.

Hà Nội là một khu vực có đầy đủ các hiện tượng địa chất ghi lại một quá trình tiến hóa bãi bồi Sông Hồng chưa hoàn thiện.

Tuy nhiên các yếu tố cơ bản của phức hệ bãi bồi đã có mặt.

- Tướng sét bột pha cát bãi bồi: Gặp ở độ sâu 0m-1,2m thành tạo do mùa lũ. Tại khu vực Đông Nam của hồ, bề dày trầm tích bãi bồi sông thay đổi rất ít theo chiều ngang. Điều đó có thể lý giải bởi thời gian thành tạo chưa dài.

- Tướng bùn sét kênh - sông thoát lũ: Hệ thống Sông Tô Lịch chạy ngoằn ngoèo trong Hà Nội nay đang ở trong giai đoạn thoái hóa, là sản phẩm thoát lũ từ bãi bồi về lòng sông chính.

Các kiểu dòng chảy này chỉ bắt nguồn từ đồng bằng (bãi bồi cao) đến khu vực bãi bồi thấp, chúng lại kết nối với rất nhiều hồ nhỏ dưới dạng ao chuôm, ô trũng.

Chúng cũng là một bộ phận của hệ thống thủy văn thoát lũ khác với hồ móng ngựa là hiện tượng bỏ rơi một khúc sông trong quá trình uốn khúc quanh co, dịch chuyển ngang nhanh.

Quá trình dịch chuyển lòng Sông Hồng từ Tây Nam lên Đông Bắc là nguyên nhân tạo nên hệ thống sông con bắt nguồn từ bãi bồi cao đổ vào Sông Hồng (hệ thống Sông Tô Lịch), thực chất đó là lạch thoát lũ tự nhiên.

Các hệ thống hồ cạn dạng ao chuôm, ô trũng phát triển trên bãi bồi thấp như Hồ Hoàn Kiếm, Thuyền Quang, Hồ Ba Mẫu, Bảy Mẫu, Hồ Đống Đa, Hồ Xã Đàn, Hồ Ngọc Khánh, Hồ Giảng Võ, Hồ Vạn Phúc, Hồ Trương Định, Hồ Thanh Nhàn... đều có nguồn gốc ra đời trong giai đoạn hình thành hệ thống Sông Tô Lịch.

Cũng cần hết sức lưu ý từ khi Lý Công Uẩn dời đô về Thăng Long là bắt đầu của quá trình đô thị hóa. Vì vậy, theo chiều dài lịch sử, con người đã cải tạo bằng nhiều hình thức làm cho cảnh quan bãi bồi tự nhiên khi xưa đã bị đổi khác. Hồ Hoàn Kiếm cũng nằm trong tình trạng đó.

Cần phải nghiên cứu thêm mối liên hệ giữa Hồ Hoàn Kiếm với các hệ thống hồ kể trên để hiểu đúng hơn nguồn gốc của chúng. Song không còn nghi ngờ gì nữa, Hồ Hoàn Kiếm là sản phẩm tiến hóa của bãi bồi Sông Hồng.

Đặc điểm trầm tích và địa hóa Hồ Hoàn Kiếm

Thành phần độ hạt

Trầm tích chủ yếu là bùn cát trong đó có cả cát sét và bột cát (khu vực gần Đảo Ngọc và Tháp Rùa). Trầm tích bùn cát phân bố thành một đới rộng ven bờ khép kín.

Trầm tích này có độ chọn lọc kém. Hàm lượng cát thay đổi từ 8 đến 29% và có xu thế gia tăng từ độ sâu 1m đến lớp trầm tích tầng mặt.

Ngược lại, thành phần cấp hạt sét chiếm tỷ lệ khá cao, thay đổi từ 29% đến 62% và có xu thế giảm dần từ dưới lên trên. Điều đó đã lý giải bởi quá trình pha trộn vật liệu cát của lớp trầm tích bề mặt do ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh và nước chảy bề mặt.

Song toàn bộ lớp trầm tích tầng mặt (từ 0m - 1m) là sản phẩm bị xáo trộn của một thành tạo sét bùn đặc trưng cho môi trường vũng vịnh nguyên thủy ở tầng dưới (>1m) và chuyển dần lên thành tạo bùn sét pha cát ở tầng trên.

Nhìn hai sơ đồ phân bố trầm tích (trầm tích ở độ sâu 1m và trầm tích tầng mặt) cho thấy sự khác nhau rõ rệt. Trên sơ đồ phân bố trầm tích ở độ sâu 1m, trung tâm của hồ lệch về phía Tây Nam, nằm sát bờ hồ hiện đại.

Trên sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt, trung tâm của Hồ lại phân bố ở giữa, đúng quy luật là càng vào giữa Hồ thì độ hạt càng mịn, tỷ lệ cấp hạt sét (< 0,01mm) tăng lên.

Như vậy, theo quy luật phân dị trầm tích thì Hồ đã có sự dịch chuyển từ Tây Nam lên Đông Bắc.

Thành phần khoáng vật

Từ 10.000 đến 4.500 năm Hồ Hoàn Kiếm còn chìm ngập dưới biển vũng vịnh cùng chung số phận với cả đồng bằng Sông Hồng.

Cửa Sông Hồng đổ ra biển lúc bấy giờ nằm ở lãnh thổ của Phúc Yên ngày nay. Nhờ chế độ biển vịnh nông và yên tĩnh nên toàn bộ đồng bằng lắng đọng một lớp sét xám xanh bao gồm chủ yếu là monmorilonit, hydrromica và kaolinit cùng với các khoáng vật tại sinh khác đặc trưng cho môi trường biển như glauconit, halit, sinvin calcit.

Đó là tổ hợp khoáng vật chỉ thị cho môi trường có độ muối cao (pH > 8), yên tĩnh, bể trầm tích kín hoặc nửa kín kiểu chế độ vũng vịnh.

Thành phần khoáng vật sét được nghiên cứu rất chi tiết bởi lẽ khoáng vật sét là chỉ thị độ pH của môi trường.

Theo kết quả định lượng khoáng vật bằng phương pháp rơghen mẫu trầm tích đáy Hồ Hoàn Kiếm thì:

- Khoáng vật monmorilonit đặc trưng cho môi trường biển vũng vịnh chiếm từ 2,03% đến 2,3% và có xu thế giảm dần từ dưới lên.

- Khoáng vật calcit, đặc trưng cho môi trường vũng vịnh chiếm hàm lượng khá cao (từ 13,5% đến 23,9%).

- Các khoáng vật sinvin, halit là khoáng vật đặc trưng cho môi trường biển, vẫn còn được bảo tồn trong chế độ khử vũng vịnh.

- Khoáng vật glauconit, đặc trưng cho môi trường vũng vịnh, biển nông chiếm từ 4,4% đến 5,2% tương đương với ilit (hay hyromica) (3,4% - 6,0%).

Độ pH của môi trường

Theo chiều thẳng đứng, độ pH giảm dần từ dưới lên (từ 8,15% - 7,0%) phản ánh môi trường chuyển dần từ biển vũng vịnh nước mặn đến hồ lục địa nước ngọt, song vẫn bị ảnh hưởng của môi trường biển do tính kế thừa theo thời gian.

1. pH của lớp bùn ở độ sâu 1m hầu hết > 8 và thay đổi trong khoảng từ 8,02 đến 8,15 đặc trưng cho môi trường biển điển hình.

2. Độ pH của lớp bùn tầng mặt thay đổi từ 7,5 - 7,0 đặc trưng cho môi trường kiềm yếu vũng vịnh ven bờ.

Kết luận

1. Hồ Hoàn Kiếm là một dạng ô trũng trên bãi bồi thấp phía hữu ngạn Sông Hồng. Chúng được thành tạo cách đây khoảng 3.000 năm khi lòng Sông Hồng bị dịch chuyển lên phía Đông Bắc Hà Nội.

2. Không tìm thấy trầm lòng sông cổ trên đáy Hồ Hoàn Kiếm. Trầm tích đáy hồ chủ yếu là sét pha bùn cát và có sự phân tầng: tầng dưới là trầm tích vũng vịnh biển đặc trưng, tầng trên là một hỗn hợp bùn cát bị xáo trộn do tác động nhân sinh (nạo vét làm xáo trộn lớp trầm tích vũng vịnh Holocen Trung cách đây 6.000 - 4.500 năm với lớp bùn cát hiện đại do nước mưa và dòng chảy bề mặt mang tới).

3. Hồ Hoàn Kiếm nguyên là một bộ phận liên thông với hệ thống Sông Tô Lịch chảy ngoằn ngoèo, đó chính là hệ thống thủy văn thoát lũ bắt nguồn từ bãi bồi cao chảy qua khu vực bãi bồi thấp rồi đổ vào Sông Hồng để ra biển.
 
Tương tự như Hồ Đống Đa, Thuyền Quang, Bảy Mẫu, Thanh Nhàn... Hồ Hoàn Kiếm đã bị thu hẹp diện tích do quá trình đô thị hóa, con người lấp dần và độ sâu hồ đang bị cạn dần do quá trình bồi lắng lòng hồ tự nhiên theo thời gian.

4. Theo quy luật, Hồ Hoàn Kiếm sẽ bị đầm lầy hóa theo thời gian, song hiện tại độ pH của nước hồ vẫn dao động trong khoảng 6,9 - 7,5 (mùa Hè) và 9-10 (mùa Đông) nghĩa là môi trường nước hồ trung tính chưa ảnh hưởng đến thế giới thủy sinh và rùa trong hồ.

5. Nguồn gốc của rùa Hồ Hoàn Kiếm còn là vấn đề tranh luận, cần tiếp tục nghiên cứu. Song điều khẳng định là nếu không phải rùa nuôi thì nguồn gốc của rùa phải là từ Sông Hồng đưa vào trước khi đắp đê Sông Hồng./.