C16 kientao 1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

The yellow dot shows a massive underwater chain of mountains that stretch right down the Atlantic - the Mid- Atlantic Ridge and it is an area where new plate is constantly being created.

KIẾN TẠO TOÀN CẦU

CHƯƠNG 16

 1 Học thuyết kiến tạo mảng

 2 Từ trường Trái đất và Cổ địa từ

 3 Kiến tạo mảng

 4 Các kiểu ranh giới mảng

 4.1 Ranh giới phân kỳ

 4.2 Ranh giới hội tụ

 5 Sự dịch chuyển ranh giới mảng  

 6 Điểm nóng và vận tốc tuyệt đối của mảng

 7 Nguyên nhân kiến tạo mảng

 8 Kiến tạo mảng và Vỏ trái đất

1 Thuyết kiến tạo mảng

 Thuyết kiến tạo giải thích: nguyên nhân, cơ chế, vị trí hình thành núi, động đất, núi lửa; tuổi các biến dạng, tuổi và hình dạng các lục địa và bồn

 Các thuyết vào cuối TK 19  

 Thuyết co rút do nguội lạnh của Trái đất hình

thành các yếu tố nén ép như đứt gãy, nếp uốn tại các đai núi nhưng không giải thích các yếu tố

căng dãn cũng như các thung lũng rift và bồn đại dương, cũng như hình dạng và vị trí của các lục địa

 Thuyết trương nở do nhiệt của Trái đất: giải thích được sự tách vỡ của các lục địa và các yếu tố

căng giãn nhưng không giải thích được các yếu tố nén ép

 Alfred Wegener (nhà khí tượng học Đức vào đầu

những năm 1900)

 Ông chú ý đến sự lắp ghép trùng khớp ở rìa Atlantic

 Từ các bằng chứng về sự phân bố băng hà cổ và hóa thạch đã thúc đẩy sự hình thành thuyết, cho

rằng các lục địa đã dịch chuyển trên bề mặt Trái đất Đôi khi chúng hình thành một siêu lục địa và đôi khi tách thành các lục địa riêng rẽ

 Ông đề nghị khoảng 200 triệu năm trước tất cả các lục địa là một khối lớn tên là Pangea

 Thuyết trôi dạt lục địa của Wegener

 Ông cũng cho rằng các dãy núi đã được hình thành khi Trái đất còn là quả cầu nóng chảy sau đó nguội dần

gây nứt nẻ và tự nó uốn nếp

  tất cả các dãy núi có cùng tuổi, tuy nhiên điều này

phía xích đạo

 Nhưng lực ly tâm không đủ để làm L D dịch chuyển

 Vào năm 1929, Arthur Holmes đã đề cập lại học thuyết của Wegener, và cho rằng trong manti có dòng đối lưu nhiệt dựa trên cơ sở: khi vật chất bị nung nóng sẽ trồi lên bề mặt cho tới khi nó nguội và chìm xuống lại Hiện tượng nóng và lạnh sẽ làm cho các L Đ dịch chuyển

 Nhưng ý tưởng này không được quan tâm

 Cho đến khi các khám phá mới ở đại dương: sống núi ngầm giữa đại dương, các dị thường từ song song với SNGDD, các cung đảo và máng nước sâu, thì sự đối lưu mới thực sự được quan tâm

  Harry Hess (1962) and R.Deitz (1961) đã đề xuất

thuyết tương tự dựa trên dòng đối lưu trong manti -

“tách giãn đáy đại dương” (cơ bản giống như thuyết của Holmes cách nay 30 năm nhưng có nhiều bằng chứng hơn

2 Địa từ trường và Cổ từ

Trái đất có từ tính: kim nam châm luôn chỉ hướng B

 0o ở xích đạo và 90o ở từ cực  đo độ từ nghiêng và góc so với từ cực có thể biết vị trí trên T Đ so với từ cực.

Đường sức giao với mặt đất theo các góc khác nhau

 Vào những năm 1950 phát hiện rằng: các kv có từ tính nguội <

nhiệt Curie, các KV từ tính sẽ định hướng song song với từ trường

T Đ lúc bấy giờ khi nhiệt độ < nhiệt độ Curie

 Vì từ tính của KV sẽ theo hướng từ trường lúc

nguội  có thể xác định hướng từ trường lúc đá chứa KV từ tính đông nguội dưới nhiệt độ Curie

 Hình thành khoa học nghiên cứu cổ từ (lịch sử của từ trường T Đ

 Magnetite là KV từ tính phổ biến nhất của Vỏ T Đ và có nhiệt độ Curie 580oC

3 Tách giãn đáy đại dương

 Trước 1950, biết rất ít về đáy đại dương

 Trong Thế chiến II, các nhà DC nghiên cứu đáy biển, phát hiện 2 yếu tố quan trọng:

 - Sống núi ngầm giữa đại dương Atlantic và

phần phía đông TBD 

 - Máng nước sâu: dọc theo các rìa L Đ và quanh TBD

The yellow dot shows a massive underwater

chain of mountains that stretch right down the Atlantic - the Mid-

Atlantic Ridge and it is

an area where new

plate is constantly

being created

 Ng/c khác liên quan đến từ trường cho thấy: dị thường từ trên đáy đại dương, với từ

trường cao chạy dọc theo SNGDD và các dải từ cao- thấp song song ở hai bên SBGDD

 Cổ địa từ- các khám phá về sự đảo cực của từ trường trái đất

 Ng.c các dòng dung nham ở LD, các nhà DVL phát hiện rằng có những giai đoạn từ trường đảo cực ngắn hạn (Từ cực bắc trở thành từ cực Nam) Bằng cách xác định tuổi phóng xạ và đối sánh sự đảo cực trên toàn thế giới có thể lập thang thời gian từ.

 Vỏ ĐD mới và thạch quyển được hình thành ở SNGDD do magma xâm nhập và phun trào Khi magma nguội nó sẽ

nhiễm từ theo từ trường T Đ lúc đó Khi từ cực T Đ thay đổi, vỏ ĐD à thạch quyển mới được hình thành ở SNGDD sẽ nhiễm hướng từ cực khác  đặc trưng từ trường của đá sẽ giúp các nhà ĐC chứng minh sự tách giãn đáy đại dương

4 Kiến tạo mảng

Tách giãn đáy đại

dương

Địa chấn toàn cầu Trôi dạt lục địa

Thuyết kiến tạo mảng

Giải thích sự dịch chuyển vỏ T ĐCác mảng là Vỏ cứng và phần trên manti trên dày khoảng 100 km, nổi trên quyển mềm dẻo

Các mảng ứng xử như là các thể cứng với vài nơi linh hoạt, và biến dạng xảy ra ở ranh giới các mảng

5 Các kiểu ranh giới mảng

Ranh giới mảng phân kỳ

 Tại SNGDD do magma đi lên và nóng chảy gây

phun trào và xâm nhập magma basalt hình thành vỏ

 Do V ĐD bị hút chìm nên tuổi của bồn ĐD tương đối trẻ V ĐD già nhất ở nơi xa nhất so với SNGDD Ở ĐTD, vỏ ĐD già nhất ở gần Bắc Mỹ và châu Phi có tuổi khảong 180 triệu năm

 Ở TBD, vỏ ĐD già nhất khoảng Jura và ở ngoài biển Nhật Bản  

  Do có tuổi trẻ nên vỏ ĐD chứa ít trầm tích

 Bề dày trầm tích gia tăng ở cả 2 phía xa với

SNGDD Vỏ ĐD già nhất sẽ có bề lớn lớn nhất

 Ranh giới mảng hội tụ

 Khi mảng của quyển mềm đại dương di

chuyển va chạm với mảng đối diện, một trong

2 mảng sẽ hút chìm dưới mảng kia tại màng nước sâu hình thành đáy biển và mảng bị hút chìm trở thành đới hút chìm – đtheo độ sâu

khảong 700km trước khi mảng hút chìm nóng lên và mất khả năng biến dạng dòn

 Khi mảng ĐD hút chìm, nó bắt đầu nóng lên và gây biến chất Các phản ứng khử nước giải phóng nước từ quyển mềm bên trên làm giảm nhiệt độ nóng chảy và hình thành magma andesit Magma này đi lên bề mặt và hình thành cung núi lửs song song với máng nước sâu

 Nếu hút chìm xảy ra ở dưới vỏ ĐD, cung đảo được hình thành trên bề mặt (như các đảo Nhận Bản và Aleutian, Philippine hay các

đảo Caribbean

 Nếu hút chìm xảy ra ở dưới vỏ L Đ, cung đảo lục địa được hình thành (Cascades of ở Tây Hoa Kỳ, núi Andes mountains Nam Mỹ)

 Các ranh giới mảng biến dạng  

 Nơi các mảng trượt bằng hình thành các đứt gãy biến dạng Động đất xảy ra dọc theo các đứt gãy biến dạng có tâm nông

 Hầu hết các đứt gãy

biến dạng nơi sống núi giữa ĐD bị dịch chuyển trên đáy ĐD Một ranh giới biến dạng lớn nhất xảy ra dọc theo Nam Mỹ và mảng TBD- đứt gãy San Andreas Tại đây đứt gãy biến dạng cắt ngang qua vỏ LD

6 Điểm nóng và vận tốc tương đối của các mảng

Các điểm nóng và vận tốc tuyệt đối của các mảng

 Vận tốc mảng xác định từ vận tốc của tách giãn đáy

ĐD hay bằng việc đo ngang qua ranh giới mảng nếu

ta giả định là mảng kế cận không dịch chuyển

 Ở TBD, nơi mà các đảo Hawaiian là một phần của các dải đảo Đảo Lớn của Hawaii ở phía Đông Nam là đảo duy nhất núi lửa đang hoạt động Đảo được hình thành do mảng TBD dịch chuyển trên điểm

nóng, nơi mà trong manti vật liệu nóng từ ruột T Đ

đi lên Giả sử điểm nóng là trạm cố định, thì có thể tính được vận tốc tuyệt đối của mảng TBD khi dịch chuyển trên điểm nóng

â

 Từ các điểm nóng khác vận tốc tuyệt đối của mảng được xác định Mảng Phi châu gần như là trạm cố định (vì mảng Phi châu bị bao quanh bở SNGDD, và SNGDD ĐTD dịch chuyển về phía Tây Ngoài ra,

ĐTD ngày càng lớn hơn và TBD ngày càng nhỏ đi

7 Nguyên nhân kiến tạo mảng

 Từ vận tốc sóng địa chấtn biết rằng quyển mềm ở dạng dẻo, ngay cả dưới dạng rắn thì nó cũng có thể “chảy” dưới áp suất và ứng xử như dạng dung dịch  có sự đối lưu- là phương thức

truyền nhiệt nơi mà nhiệt dịch chuyển theo vật liệu Sự đối lưu là do vật liệu ở dưới sâu bị nung nóng đến giãn nở và nhẹ hơn vật liệu bên trên nó  trồi lên Trong không gian bị nén ép, vật liệu nóng đi lên sẽ bị nguội và trở nên nạng hơn xung quanh chìm xuống  sự đối lưu với

dòng nóng trồi lên và nguội chuồi xuống

 Nếu trong quyển mềm vật chất đối lưu thì đây là

cơ chế của kiến tạo mảng Dòng vật liệu nóng xảy ra bên dưới SNGDD.

 Magma xâm nhập vào sống núi sẽ đẩy thạch quyển về 2 bên sống núi Khi vỏ ĐD mới nguội, nó sẽ trượt khỏi địa hình cao do sự trồi lên của manti và cuối cùng trở nên nguội và cứng rắn Vỏ cứng này có khuynh hướng kéo phần còn lại của vỏ cứng xuống Một tổ hợp kéo vỏ dọc đỉnh dòng đối lưu, sống núi đẩy, trượt và kéo, tất cả là nguyên nhân gây ra kiến tạo mảng

8 Kiến tạo mảng và Vỏ L Đ

 Kiến tạo mảng và Vỏ L Đ

Vỏ L Đ chia thành 2 đơn vị kiến trúc:

 Craton (khiên nền cổ) là nhân của các lục địa

Các phần này của Vỏ L Đ ổn định, được hình

thành và đã bị biến dạng vào giai đoạn sớm của lịch sử T Đ và là những phần cổ nhất của L Đ

 Đai núi là những đai dạng tuyến của đá biến dạng và bao chung quanh các khiên nền cổ- ở dạng các gốc bị xâm thực của các đai núi trước đó do sự va chạm L Đ và L Đ Chỉ có các phần trẻ nhất tồn tại dạng dãy núi trẻ

Continuity of Precambrian rocks There is good correlation between these

geological units when the continents are fitted along their opposing margins The immense periods of time over which these Archaean and Precambrian units were formed (>2 Ga) indicate that South America and Africa had together formed a single land mass for a considerable part of the Earth's history (Adapted from

Hallam, 1975)

Rìa L Đ hội tụ ( Continental Convergent Margins)

- ở nơi mà rìa của L Đ trùng khớp với ranh giới hội tụ

Sự hút chìm của thạch quyển ĐD bên dưới vỏ L

Đ hình thành cung núi lửa L Đ phun trào magma andesit Trầm tích dọc rìa bị biến dạng thành

melange và một cặp đai biến chất phát triển bên dưới rìa L Đ gần sát với rìa mảng: tướng đá biến chất- đá phiến xanh và bên dưới cung đảo núi

lửa là tướng đá phiến lục và amphibolite.

Cặp đá biến chất là bằng chứng cho vùng trườc đây là rìa L Đ hội tụ (Rìa L Đ hội tụ hiện nay dọc bờ biển TBD của Nam Mỹ và dãy Cascade ở Tây Hoa Kỳt)

Rìa L Đ va mảng ( Continental Collision Margins)

nơi 2 mảng L Đ va nhau, đặc trưng là các nếp uốn, đai núi chờm nghịch dọc theo đói va mảng Núi

Himalayas đại diện cho rìa L Đ va mảng – kết quả của va mảng giữa Ấn và mảng Eurasia

2 mảng rời nhau lại Sự hiện diện của đai núi uốn nếp chờm nghịch như Appalachian ở Eastern U.S., dãy Urals of Central Russia, và núi Alps Nam

Europe là bằng chứng của rìa L Đ va mảng cổ

 Rìa đứt gãy biến dạng ( Transform Fault Margins) nơi rìa L Đ trùng khớp với ranh giới mảng đứt gãy biến dạng của rìa L Đ như đứt gãy San Andreas Fault

Andreas Fault phát triển từ Trung sinh khi sống núi tách rời

2 mảng bị hút chìm

Rìa mảnh bồi kết (Accreted Terrane Margins )–

rìa hội tụ cũ hay rìa đứt gãy biến dạng đã bị thay đổi bởi sự bồi kết thêm vào của nhiều khối vỏ đã gắn vào rìa L Đ

 Mảnh là một tổ hợp các đá có lịch sử địa tầng và kiến trúc rõ ràng, xuất hiện hình thành tại những nơi khác hơn là vị trí hiện tại Tây bắc Bắc Mỹ

cấu tạo bởi các mảnh bồi kết vào lục địa Rìa

mảnh bồi kết hiện diện gần ranh giới mảng vì nó từng là rìa mảng hội tụ hay biến dạng  

t