Mối quan hệ của địa chất học với các ngành khoa học khác
Địa chất học là ngành khoa học nghiên cứu về Trái Đất, bao gồm các hoạt động, quá trình và sự phát triển của các đối tượng địa chất trong các điều kiện phức tạp Ngành này có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều lĩnh vực khoa học khác như vật lý, hóa học, toán học, cơ học và sinh vật học Địa chất học không chỉ sử dụng kết quả từ các nghiên cứu này mà còn cung cấp dữ liệu và kiểm chứng các kết quả đó Mối liên hệ giữa địa chất học và các môn khoa học cơ bản còn thể hiện qua sự ra đời của các ngành khoa học liên kết như địa hóa học, địa vật lý, toán địa chất và tin học địa chất nhằm giải quyết các vấn đề của địa chất học.
Ý nghĩa của nghiên cứu địa chất đối với cuộc sống con người
Nghiên cứu địa chất đóng vai trò quan trọng trong việc phục vụ đời sống con người, vì cuộc sống của mọi loài phụ thuộc vào môi trường xung quanh, được hình thành bởi các quá trình địa chất trên bề mặt và bên trong Trái Đất Hiểu biết về hành vi của các quá trình này sẽ quyết định tương lai nhân loại thông qua khả năng dự đoán và tiên đoán Để có thể dự đoán những gì sẽ xảy ra trong tương lai, chúng ta cần nắm vững kiến thức về vật chất của Trái Đất và các quá trình địa chất.
Tất cả tài nguyên mà chúng ta sử dụng đều xuất phát từ Trái Đất Việc nghiên cứu và hiểu rõ quy luật phân bố cũng như trữ lượng của các tài nguyên như khoáng sản và nước dưới đất là rất quan trọng Điều này không chỉ giúp chúng ta nhận thức được ý nghĩa của các tài nguyên đối với cuộc sống con người mà còn định hướng cho sự phát triển bền vững thông qua việc khai thác và sử dụng tài nguyên một cách hợp lý.
- Vì toàn bộ các kết cấu do con người tạo ra (nhà cửa, đường xa, cầu cống, sân
Chương 1 Đại cương về môn học Trang 16
Tất cả các tai biến tự nhiên đều bắt nguồn từ hoạt động của Trái Đất Mặc dù chúng ta có thể hy vọng sẽ kiểm soát được thiên tai trong tương lai, nhưng hiện tại, việc dự đoán thời gian và địa điểm xảy ra của chúng là điều quan trọng nhất để chuẩn bị ứng phó Để dự đoán chính xác các hiện tượng tự nhiên, cần nghiên cứu sự thay đổi và các dấu hiệu của nó thông qua các quá trình địa chất.
Xu thế phát triển của địa chất học
Trong bối cảnh tiến bộ vượt bậc của nghiên cứu khoa học trong thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21, ngành địa chất học đang đối mặt với nhiều cơ hội và thách thức mới Sự gia tăng ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ trong nghiên cứu địa chất đã giúp định lượng hóa ngành này ở cả tầm vĩ mô và vi mô.
Nghiên cứu địa chất ngày càng trở nên chính xác, với các kết quả nghiên cứu ngày càng gần gũi hơn với quy luật thực tế của các quá trình địa chất trong cả quá khứ và hiện tại.
Nghiên cứu địa chất không chỉ diễn ra trên đất liền mà còn mở rộng ra biển và dưới đáy đại dương, đồng thời tiến sâu vào các phần sâu hơn của Trái Đất.
Nghiên cứu địa chất đang mở rộng quy mô, tập trung vào mối quan hệ giữa Trái Đất và các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời Điều này đã dẫn đến sự hình thành của môn địa chất vũ trụ, nghiên cứu bản chất địa chất của các hành tinh và vũ trụ.
CÁC NGÀNH VÀ MÔN HỌC ĐỊA CHẤT
Địa chất học bao gồm nhiều nhánh nghiên cứu, trong đó có địa chất cơ sở và địa chất lịch sử Địa chất cơ sở tập trung vào các quá trình địa chất diễn ra trên hoặc dưới bề mặt Trái Đất, cùng với các vật chất bị ảnh hưởng Ngược lại, địa chất lịch sử nghiên cứu trình tự thời gian của các sự kiện tự nhiên và sinh học trong quá khứ của Trái Đất Tùy thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể, các nhánh này còn được chia thành nhiều môn học khác nhau, phản ánh sự phân nhánh trong lĩnh vực Địa chất học theo 7 hướng nghiên cứu cơ bản.
- Hướng 3: Nghiên cứu những chuyển động kiến tạo vỏ Trái đất: Địa kiến tạo, Địa mạo, Địa chất kiến tạo, Địa mạo tân kiến tạo,…
- Hướng 4: Nghiên cứu sự hình thành và phân bố khoáng sản: Khoáng sàng học, Địa chất dầu khí, tìm kiếm thăm dò khoáng sản,…
- Hướng 5: Nghiên cứu sự phân bố, vận động của nước dưới đất: Địa chất thủy văn,…
- Hướng 6: Nghiên cứu điều kiện địa chất cho các công trình nền móng: Địa chất công trình,…
- Hướng 7: Nghiên cứu những biện pháp phòng chống thiên tai, bảo vệ môi trường: Địa chất môi trường, Địa chấn học,…
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỊA CHẤT HỌC
Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
Phương pháp khảo sát địa chất bao gồm việc thu thập thông tin như số liệu địa chất và mẫu vật thông qua quan sát trực tiếp hoặc sử dụng các thiết bị hiện đại như địa vật lý, khoan và viễn thám.
Những chỗ được khảo sát, được gọi là “vết lộ” Khảo sát vết lộ để:
+ Xem cấu tạo của nó là gì ? ( Khối, dòng chảy, bở rời,…)
+ Xem thành phần cấu tạo là gì ?
+ Xác định sơ bộ tên của nó ( Đá Granite, Bazan,…)
Chương 1 Đại cương về môn học Trang 18
Hình 1 1 Hình ảnh thực địa đo vẽ bản đồ của USGS năm 1950
Ngày nay, các quan sát trực tiếp ngoài thực địa đã được thay thế và nâng cao hiệu quả nghiên cứu nhờ vào nhiều phương tiện máy móc như máy móc địa vật lý và các công trình khoan Đặc biệt, các phương tiện viễn thám như máy bay, vệ tinh và tàu vũ trụ đã mở rộng tầm nhìn và khả năng tiếp cận của con người.
Ngày nay, công tác phân tích ảnh viễn thám là yếu tố không thể thiếu trong nghiên cứu địa chất, đặc biệt là trong việc đo vẽ bản đồ địa chất Sự xuất hiện của ảnh viễn thám kết hợp với kính lập thể đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong việc nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất, mang lại ý nghĩa to lớn tương tự như sự ra đời của kính hiển vi phân cực trong thế kỷ trước để khám phá thành phần vật chất vi mô.
Công việc khảo sát địa chất thực địa thay đổi theo nhiệm vụ được giao, với các công việc thông thường bao gồm lập bản đồ địa chất.
- Bản đồ cấu trúc: xác định vị trí của các thành tạo đá chính và các đứt gãy, nếp uốn
Bản đồ địa tầng giúp xác định vị trí của các tướng trầm tích như tướng thạch học và tướng sinh học, đồng thời lập bản đồ đẳng dày của các lớp đá trầm tích Ngoài ra, việc khảo sát các đặc điểm địa hình cũng rất quan trọng trong nghiên cứu địa chất.
Lập bản đồ dưới bề mặt bằng phương pháp địa vật lý là một kỹ thuật quan trọng trong việc tìm kiếm dầu khí, nước ngầm và xác định vị trí các kiến trúc cổ bị chôn vùi Các phương pháp khảo sát bao gồm sóng địa chấn ở độ sâu nông, thẩm thấu radar mặt đất và ảnh điện trở.
- Địa tầng học phân dải cao: đo đạc và mô tả các mặt cắt địa tầng trên bề mặt và khoan, đo đạc trong giếng khoan
Sinh địa hóa học và vi sinh địa học đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập mẫu để xác định các đường sinh hóa, tổ hợp loài mới và hợp chất hóa học mới Những nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tiến trình của sự sống trước đây trên Trái Đất và tìm kiếm các hợp chất quan trọng cho ứng dụng trong dược phẩm.
- Cổ sinh vật học: xác định các hóa thạch để nghiên cứu sự sống trong quá khứ và sự tiến hóa của nó, trưng bày trong bảo tàng
- Thu thập mẫu để nghiên cứu Niên đại địa chất
- Nghiên cứu băng hà: đo đạc các đặc điểm của băng hà và sự di chuyển của chúng.
Phương pháp nghiên cứu trong phòng
Các phương pháp nghiên cứu trong phòng bao gồm phân tích dữ liệu địa chất, phân tích mẫu, tổng hợp số liệu, mô phỏng thực nghiệm, suy đoán và đối sánh, cũng như mô hình hóa.
Hình 1 2 Kính hiển vi phân tích thành phần thạch học
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 1 Đại cương về môn học Trang 20 a Thạch học:
Xác định các mẫu đá dưới kính hiển vi quang học giúp phân tích các thuộc tính khác nhau của khoáng vật thông qua ánh sáng phân cực chiếu qua lát mỏng Đồng thời, việc sử dụng kính hiển vi điện tử cho phép xác định sự thay đổi thành phần hóa học của các tinh thể khoáng vật riêng lẻ.
Nghiên cứu đồng vị phóng xạ sau khi xác định thành phần thạch học cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc vật chất bên trong và sự tiến hóa địa hóa của các loại đá Dữ liệu về nhiệt độ và áp suất từ các bao thể trong đá, sau khi phân tích thạch học, giúp khôi phục môi trường và điều kiện hình thành của các pha khoáng khác nhau.
Các nhà địa chất cấu tạo áp dụng phương pháp phân tích thạch học lát mỏng để nghiên cứu cấu trúc thớ nứt của đá, vì phương pháp này cung cấp thông tin quan trọng về ứng suất bên trong cấu trúc tinh thể khoáng vật.
Nghiên cứu kết hợp các đo đạc địa chất cấu tạo giúp hiểu rõ xu hướng đứt gãy và nếp uốn, từ đó phục hồi lịch sử biến dạng đá của khu vực và phát triển kiến tạo của nó.
Các phân tích cấu tạo thường sử dụng đồ thị xu hướng để thể hiện các đặc điểm biến đổi trên lưới chiếu nổi, một lưới hình cầu được biểu diễn trên mặt phẳng Trên lưới này, các mặt phẳng được chuyển thành đường thẳng, và các đường thẳng lại được biểu diễn thành điểm Lưới chiếu nổi giúp xác định vị trí của các trục nếp uốn, mối quan hệ giữa các đứt gãy, và các cấu tạo địa chất khác nhau.
Trong phòng thí nghiệm, các nhà địa tầng học tiến hành phân tích mẫu từ các mặt cắt địa tầng, được thu thập từ các lộ trình khảo sát địa chất và mẫu lõi giếng khoan.
Dữ liệu địa vật lý và log lỗ khoan được kết hợp để mô phỏng không gian ba chiều trên máy tính, giúp hiểu rõ hơn về các đặc điểm dưới mặt đất Những dữ liệu này sau đó được sử dụng để tái lập các quá trình lịch sử trên bề mặt Trái Đất và giải đoán đặc điểm của các môi trường trong quá khứ.
Trong phòng thí nghiệm, các nhà sinh địa tầng học phân tích mẫu đá và hóa thạch để xác định tuổi đá và môi trường trầm tích Các nhà địa thời học xác định tuổi đá trong mặt cắt địa tầng, cung cấp ranh giới tuổi chính xác về thời gian và tốc độ trầm tích Đồng thời, các nhà từ địa tầng học sử dụng dấu hiệu đảo cực từ trong lõi khoan của đá magma để định tuổi đá Ngoài ra, nghiên cứu các đồng vị ổn định trong đá cũng giúp cung cấp thông tin về khí hậu trong quá khứ.
Phương pháp hiện tại luận
Phương pháp "lấy mới suy cũ" hay "so sánh lịch sử" dựa trên nguyên tắc "Hiện tại là chìa khóa của quá khứ" Việc quan sát các quá trình hiện tại giúp chúng ta hiểu và giải đoán các diễn tiến trong quá khứ Đây là một phương pháp nghiên cứu cơ bản trong Địa chất học.
+ Nghiên cứu Sanhô cho ta biết đó là vùng biển ấm (t ≥ 21 o C)
Muối mỏ có màu đỏ do oxit sắt hình thành trong điều kiện khô hạn Khi phát hiện muối mỏ màu đỏ, ta có thể suy đoán rằng khí hậu trong thời kỳ đó là khô ráo.
Phương pháp này có những hạn chế nhất định do hoàn cảnh và điều kiện địa chất đã thay đổi theo thời gian Chẳng hạn, các sinh vật từng sống ở biển nông hiện nay có thể đã chuyển sang sinh sống ở biển sâu Vì vậy, việc suy luận cần được thực hiện một cách thận trọng.
Ngoài ra còn nhiều phương pháp khác như:
Phương pháp đối sánh địa chất là việc so sánh và đối chiếu các số liệu nghiên cứu của mình với các số liệu đã được nghiên cứu trước đó từ một vùng hoặc khu vực cụ thể, nhằm rút ra những kết luận chính xác Chẳng hạn, khi nghiên cứu vùng than ở Than Thùng Yên Tử, Mạo Khê – Tràng Bạch, có thể thực hiện đối sánh với vùng than ở Hòn Gai, Nông Sơn để tăng cường độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.
Phương pháp đồng biến luận là một kỹ thuật mô phỏng dựa trên nguyên lý tương tự, giúp hình thành các mô hình về quá trình biến dạng, biến động cấu tạo và sự hình thành khoáng sản Để thực hiện nghiên cứu, có thể sử dụng các phần mềm như Map-info và GIS.
Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:
- Địa chất học và nội dung nghiên cứu
- Các ngành và môn học địa chất
- Các phương pháp nghiên cứu của địa chất học
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 1 Đại cương về môn học Trang 22
❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1
Câu hỏi 1 Địa chất học là gì?
Câu hỏi 2 Trình bày các nội dung nghiên cứu của địa chất học?
Câu hỏi 3 Trình bày các ngành và môn học địa chất Câu hỏi 4 Trình bày các phương pháp nghiên cứu của địa chất học?
Câu hỏi 5 Đối với ngành khoan khai thác sẽ có những môn địa chất nào phải học?
NHỮNG VẤN ĐỀ KHÁI QUÁT VỀ TRÁI ĐẤT
NGUỒN GỐC TRÁI ĐẤT
Trái Đất là một thiên thể trong vũ trụ, nơi có vô số hệ thiên thể Theo khoa học hiện đại, có khoảng 10 tỷ hệ sao trong vũ trụ, và hệ xa nhất mà con người có thể quan sát được nhờ vào trình độ kỹ thuật hiện nay.
1010 năm ánh sáng (1 năm ánh sang bằng 94,6 x 10 12 km) Khoảng cách giữa các hệ sao khoảng 1,6 x 10 9 năm ánh sáng
Trái Đất thuộc về hệ Mặt trời, một phần của hệ Ngân Hà Hệ Ngân Hà là một trong nhiều thiên hà, và các thiên hà này lại nằm trong một cấu trúc lớn hơn gọi là siêu thiên hà.
CẤU TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRÁI ĐẤT – CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TRÁI ĐẤT
2.2.1 Hình dạng, kích thước, hình thái bề mặt của trái đất a Hình dạng:
Trái Đất là hành tinh có hình dạng gần cầu, nhưng lực hấp dẫn từ Mặt Trời và các lực hấp dẫn vũ trụ ảnh hưởng đến cấu trúc và đặc tính của nó Các đo đạc gần đây cho thấy hình dạng bên ngoài của Trái Đất tương đối bất thường, không phải là ellipsoid lý tưởng như trước đây đã được cho là với độ dẹt 1/298,275 Thay vào đó, Trái Đất có hình dạng giống “quả lê”, với cực Bắc nhô cao hơn 10m và cực Nam lõm vào 30m.
Bán kính xích đạo : 6378,140 Km Bán kính cực : 6356,779 Km Bán kính bình quân : 6371,012 Km (R) Độ dẹt : 1/298,275
Chu vi xích đạo : 40075,240 Km Chu vi kinh tuyến : 40008,060 Km Thể tích : 1,0832 x 10 12 Km 3 (V=4/3 R 3 ) Diện tích : 510 x 10 6 Km 2 (S=4 R 2 ) c Hình thái bề mặt Trái Đất:
Gần 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước, hình thành nên các biển và đại dương Phần còn lại, khoảng 29,2%, là các lục địa, nằm chủ yếu ở Bán cầu Bắc Kích thước của các lục địa này có sự khác biệt, với các lục địa phía bắc gắn kết với nhau.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 2: Những vấn đề khái quát về Trái Đất Trang 26 các vùng đất rộng lớn còn ở phía nam thường là các lục địa riêng rẽ nổi trên mặt đại dương Đường bờ biển phân cách các lục địa và đại dương thường là các đường uốn lượn phức tạp Địa hình bề mặt Trái Đất rất gồ ghề và có độ chênh lệch độ cao rất lớn Độ chênh cao giữa nơi cao nhất trên lục địa và nơi sâu nhất dưới đáy các đại dương là khoảng gần 20.000m Địa hình lục địa gồm cả các vùng bình nguyên bằng phẳng, vùng đồi núi thấp, cao nguyên và các vùng núi cao hiểm trở Độ cao trung bình của địa hình lục địa so với mực nước biển trung bình khoảng 875m Đỉnh núi cao nhất (Verest) có độ cao 8848,13m
Địa hình đáy đại dương, mặc dù chìm dưới nước, rất phức tạp và đa dạng Độ sâu trung bình của vỏ đại dương khoảng 3700m, trong khi nơi sâu nhất, hố sâu Mariana, đạt độ sâu 11.033m Địa hình này được chia thành nhiều phần chính khác nhau.
Rìa lục địa là khu vực chuyển tiếp giữa lục địa và đại dương, trong khi thềm lục địa là phần tiếp giáp giữa rìa lục địa và biển khơi, có độ sâu tương đối nông và độ dốc thoải, thường nhỏ hơn 0,30.
➢ Sườn lục địa (continental slope: phần nằm cạnh thềm lục địa, có độ dốc lớn và có độ sâu < 2000m);
➢ Chân lục địa (continental rise, nằm phía ngoài sườn lục địa và nối với bồn đại dương, thoải, độ sâu 2000 - 5000m)
Rãnh nước sâu, hay còn gọi là oceanic trench, là những vực thẳm hẹp và dài với độ sâu vượt quá 6000m Chúng chủ yếu phân bố xung quanh Thái Bình Dương và thường chạy song song với bờ biển của một số lục địa hoặc dọc theo các cung đảo.
Cung đảo đại dương là chuỗi hòn đảo hình thành từ sự phun trào núi lửa hoặc xâm nhập của magma trong lòng đại dương Những hòn đảo này thường chạy song song với các rãnh sâu đại dương và nằm gần lục địa, nơi có hoạt động núi lửa và động đất mạnh mẽ.
Bồn đại dương, hay còn gọi là đồng bằng biển thẳm, là phần đáy của đại dương với độ sâu từ 4000 đến 6000 mét Trong bồn đại dương, có những vùng nhô cao cục bộ được gọi là sea mounts (núi dưới biển) hoặc abyssal hills (đồi biển thẳm).
Sống núi giữa đại dương là các dãy núi ngầm nằm ở đáy đại dương, với tổng chiều dài lên tới 65.000 km và chiều cao trung bình từ 2.000 đến 3.000 m so với đáy đại dương Một số nơi, như Iceland, thậm chí nổi lên trên bề mặt đại dương Dọc theo trung tâm của các sống núi thường có các dải sụt tương đối, với độ sâu từ 1 đến 2 km và chiều rộng hơn 10 km.
Dọc theo các rãnh đại dương dài khoảng 50 km, thường xảy ra hiện tượng tách giãn và mở rộng đáy đại dương Các hoạt động này đi kèm với động đất và núi lửa, bao gồm sự phun trào và xâm nhập của magma.
Hình 2 1 Mặt cắt tổng quát qua lục địa và đáy đại dương
Đáy đại dương có nhiều dạng địa hình lớn, bao gồm thềm lục địa, sườn lục địa, chân lục địa, lòng chảo biển ven, vòng cung đảo, rãnh sâu, bình nguyên sâu, dãy núi giữa đại dương và đồi nước sâu Hình 2.2 minh họa mặt cắt bao quát của đáy đại dương, thể hiện sự đa dạng và phức tạp của các cấu trúc địa hình này.
Theo quan điểm hiện đại, cấu trúc vĩ mô của đáy đại dương sâu có thể được phân chia thành bốn phần chính: rìa lục địa dưới nước, đới chuyển tiếp, những dãy núi giữa đại dương và lòng chảo đại dương.
Rìa lục địa dưới nước chiếm 22,6 % đáy Đại dương Thế giới, viền quanh tất cả các lục địa, gồm những dạng địa hình lớn sau đây:
Thềm lục địa là phần mở rộng của nền lục địa, nơi đáy đại dương hạ thấp dần đến độ sâu khoảng 200m, có thể sâu hơn tới 2000m như ở biển Ôkhôt, với độ dốc nhỏ dưới 3 độ Địa hình đáy thường phẳng, nhưng đôi khi phản ánh các dạng địa hình của đất liền lân cận Vùng thềm lục địa rộng nhất được quan sát ở Bắc Băng Dương, bờ châu Âu, bờ đông châu Mỹ, bờ đông nam Nam Mỹ của Đại Tây Dương, bờ đông châu Á và quần đảo Dônđơ của Thái Bình Dương, trong khi bờ tây Bắc Mỹ, Nam Mỹ và bờ châu Phi có thềm lục địa hẹp hơn.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 2: Những vấn đề khái quát về Trái Đất Trang 28 lục địa rất hẹp
Từ phía biển và đại dương, thềm lục địa giới hạn bởi sườn lục địa
Sườn lục địa là phần dưới nước của lục địa, nằm ở độ sâu từ khoảng 200m đến 2500m Tại đây, đáy biển có độ dốc lớn hơn so với thềm lục địa, với độ dốc có thể lên tới 4-7 độ, thậm chí 20-40 độ Điều này dẫn đến sự thay đổi trong tính chất của sóng biển và hướng dòng chảy biển.
Chân lục địa là một vùng bình nguyên rộng lớn, bao gồm các lớp đá trầm tích lục nguyên dày tới 3,5 km Khu vực này có mặt nghiêng dạng sóng thoải và bề rộng từ biên với sườn lục địa ra tới vùng nước sâu của đại dương khoảng vài trăm km.
TUỔI THÀNH TẠO ĐỊA CHẤT
2.3.1 Tuổi của các thành tạo địa chất
Các nhà địa chất học và địa vật lý hiện đại ước tính rằng Trái Đất có tuổi khoảng 4,54 tỷ năm, với độ chính xác ± 1% Giá trị này được xác định dựa trên tuổi đồng vị phóng xạ của các thiên thạch và vật liệu cổ nhất trên Trái Đất, cũng như các mẫu từ Mặt Trăng.
2.3.2 Các phương pháp xác định tuổi tương đối của đá
Tuổi tương đối là khái niệm dùng để xác định tuổi của một sự kiện địa chất bằng cách so sánh với các sự kiện khác xảy ra trước và sau Chẳng hạn, trong một lớp đá trầm tích nằm ngang, lớp đá ở giữa có tuổi trẻ hơn lớp đá bên dưới và già hơn lớp đá bên trên.
Các phương pháp này không cho ta biết được tuổi chính xác của các lớp đá,
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 2: Những vấn đề khái quát về Trái Đất Trang 36 nhưng xác định được thời gian hình thành các lớp đá một cách tương đối, cho ta biết được lớp nào hình thành trước, lớp nào hình thành sau.Trên cơ sở nghiên cứu về thành phần, cấu tạo, thế nằm và đặc điểm sự phân lớp của đá và những hóa thạch chứa trong các lớp, người ta có thể xác định tính tương đối về thời gian hình thành của các lớp đá
2.3.3 Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá
Phương pháp đồng vị phóng xạ là kỹ thuật xác định tuổi vật liệu thông qua việc so sánh lượng đồng vị phóng xạ còn lại và các sản phẩm phân rã của chúng, hay còn gọi là tốc độ phân rã Kỹ thuật này cung cấp thông tin quan trọng để xác định tuổi chính xác của đá và các yếu tố địa chất khác, bao gồm cả tuổi của Trái Đất Ngoài ra, nó còn được áp dụng để định tuổi các vật liệu tự nhiên và nhân tạo, kết hợp với nguyên tắc địa tầng học để thiết lập niên đại địa chất.
Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:
- Cấu trúc và thành phần của Trái đất – Các tính chất vật lý của Trái đất
- Tuổi của các thành tạo địa chất
❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 2 Câu hỏi 1 Em hãy trình bày nguồn gốc của Trái đất
Câu hỏi 2 Hãy mô tả cấu trúc của Trái đất?
Câu hỏi 3 Trình bày các tính chất vật lý của Trái đất?
Câu hỏi 4 Trình bày các cách xác định tuổi của các thành tạo địa chất?
Câu hỏi 5 Xác định đặc điểm địa chất tuyến đường Hạ Long, Tp Vũng Tàu, Mô tả đặc điểm địa chất ngọn núi nơi có tượng chúa dang tay.
TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT NGOẠI LỰC
TÁC DỤNG PHONG HÓA
3.1.1 Khái niệm chung về tác dụng phong hóa
Tác dụng phong hóa là quá trình phân huỷ cơ học và phân giải hóa học các khoáng vật và đá, chịu ảnh hưởng từ các tác nhân như nhiệt độ, nước, O2, CO2 và sinh vật.
Phong hóa diễn ra mạnh mẽ gần bề mặt Trái đất, nơi chịu tác động trực tiếp từ ánh sáng Mặt trời, khí quyển, thủy quyển và sinh quyển.
Tác dụng phong hóa được chia ra làm 2 loại: tác dụng phong hóa vật lý và tác dụng phong hóa hóa học
Phong hóa vật lý là quá trình phá hủy đá và khoáng vật thành các mảnh vụn với kích thước khác nhau, chủ yếu do tác động cơ học mà không có sự biến đổi hóa học Hiện tượng phong hóa này được chia thành hai loại chính: tác dụng phong hóa nhiệt và tác dụng phong hóa cơ học Tác dụng phong hóa nhiệt, một trong những hiện tượng phổ biến nhất, xảy ra do sự dao động của nhiệt độ, khiến các hạt khoáng vật trong đá giãn nở hoặc co lại khi nhiệt độ thay đổi.
Khả năng hấp thụ nhiệt mặt trời của đá giảm theo chiều sâu và tùy thuộc từng loại khoáng vật
Những nhân tố ảnh hưởng đến phong hóa nhiệt độ là:
- Biên độ dao động nhiệt
- Sự không đồng nhất về thành phần của đá
- Kích thước hạt khoáng vật trong đá
- Đá càng bị nứt nẻ nhiều càng bị phong hóa mạnh
Phong hóa cơ học là quá trình mà các tác nhân vật lý gây ra sự phân rã của đá gốc thành những mảnh nhỏ Hình 3.1 minh họa hiện tượng đá vỡ ra do sự thay đổi nhiệt độ đột ngột.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 40 vụn mà không làm thay đổi thành phần hóa học của đá
Những nhân tố ảnh hưởng đến phong hóa cơ học là:
- Do nước (chảy, đóng băng) trong khe nứt của đá
- Do sư kết tinh của muối trong khe nứt của đá
- Do đá bị tẩm ướt và phơi khô theo chu kì
- Do sinh vật: sự lớn lên của rễ cây, hoạt động của con người.
Phong hóa hóa học là quá trình phá hủy đá do tác động của các tác nhân hóa học từ khí quyển, thủy quyển và sinh quyển, trong đó nước chứa các thành phần hóa học là yếu tố quan trọng nhất Quá trình này làm biến đổi sâu sắc các tính chất vật lý, cấu trúc và thành phần hóa học của đá Các yếu tố hóa học như oxy, nước, thán khí (khí carbonic) và các acid hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong phong hóa hóa học.
Phong hóa hóa học được chia thành bốn loại chính Đầu tiên, sự oxi hoá xảy ra khi các khoáng vật và đá tiếp xúc với oxy tự do trong môi trường, dẫn đến việc các nguyên tố chuyển từ hóa trị thấp lên hóa trị cao, từ đó tạo ra sự bền vững hơn Thứ hai, sự hydrat hoá là quá trình hình thành các hợp chất khoáng chứa nước thông qua việc hấp thụ nước vào cấu trúc tinh thể, làm tăng thể tích và gây vỡ đá xung quanh Nước chỉ được giải phóng khi khoáng vật tan rã hoàn toàn, hiện tượng này thường xảy ra ở nhiệt độ cao Cuối cùng, sự hòa tan là kết quả của tác động của nước và axit cacbonic lên đá.
Quá trình hòa tan phụ thuộc vào nồng độ H+ trong nước; nồng độ H+ tăng làm tăng quá trình hòa tan và ngược lại Khả năng hòa tan của khoáng vật cũng ảnh hưởng đến quá trình này, với các muối halogen như NaCl và KCl có mức độ hòa tan cao nhất, trong khi muối silicat khó hòa tan nhất Dưới tác động của nước và thán khí, các đá dễ hòa tan hình thành những địa hình đặc biệt như phễu, lòng chảo, và hang động, được gọi là quá trình karst Hiện tượng này chủ yếu do khí dioxit carbon hòa tan trong nước, tạo thành acid carbonic, là nguyên nhân chính gây ăn mòn đá vôi Sản phẩm tự nhiên của quá trình phong hóa karst bao gồm các hang động với nhũ đá và sông suối ngầm Ngoài ra, nước và thán khí còn gây ra hiện tượng thủy phân, dẫn đến sự phân giải khoáng vật và sắp xếp lại mạng lưới tinh thể, có thể gây phá hủy hoàn toàn cấu trúc tinh thể của khoáng vật.
3.1.4 Tính giai đoạn và tính phân đới trong quá trình phong hóa
Trong quá trình phong hóa phát sinh hai nhóm sản phẩm phong hóa:
✓ Sản phẩm bị lôi đi nơi khác
✓ Sản phẩm sót lại ngay tại chỗ phá hủy của đá
Các sản phẩm sót là những thành tạo lục địa và gọi là tàn tích (eluvi)
Thành phần tàn tích phụ thuộc vào giai đoạn phong hóa, mỗi giai đoạn có những sản phẩm riêng biệt Có 4 giai đoạn phong hóa: a Giai đoạn vỡ vụn:
Phong hóa cơ học chủ yếu phá vỡ đá mẹ thành đá vụn mà không làm thay đổi đáng kể thành phần hóa học Ở các vùng khí hậu nóng ẩm, giai đoạn này diễn ra nhanh chóng, trong khi phong hóa hóa học lại chiếm ưu thế và dẫn đến sự thay đổi trong thành phần khoáng vật Giai đoạn Sialit vôi (kiềm) cũng là một phần quan trọng trong quá trình này.
Giai đoạn đầu của sự phong hóa hóa học là khi các alumosilicat bắt đầu bị phá hủy, dẫn đến việc cation bị lôi cuốn đi Sự hòa tan của các kim loại kiềm và kiềm đất tạo ra môi trường có phản ứng kiềm, từ đó hình thành các khoáng vật sét trung gian thuộc nhóm montmorillonit và một phần thuộc nhóm hydromica.
Trong giai đoạn này, muối CaCO3 ít hòa tan trong nước và tập trung trong đất, hình thành từ tác dụng của thán khí lên canxi đã được giải phóng Tàn tích giàu CaCO3 được gọi là tàn tích vôi, thường xuất hiện ở miền lục địa có khí hậu khô, nơi đá magma và đá biến chất lộ ra trên bề mặt.
Các cation tiếp tục bị cuốn trôi, dẫn đến một phần SiO2 cũng bị mất đi, làm cho môi trường kiềm chuyển thành môi trường acid Trong quá trình này, các khoáng vật trung gian như montmorillonit và hydromica cũng xuất hiện.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 42 bị phá hủy Trong điều kiện đó, phát sinh những khoáng vật mới thuộc nhóm kaolinit Phần lớn canci bị hòa tan, vì vậy trong tàn tích không thấy có CaCO3 Các quá trình rửa trôi CaCO3 và một phần nào SiO2 phát sinh rất nhanh trong điều kiện khí hậu nóng và ẩm d Giai đoạn alit:
Các khoáng vật sét tiếp tục bị phá hủy, dẫn đến sự hình thành các hợp chất bền vững như hydroxit alumin, sắt và silic, tạo thành các khoáng vật keo Tàn tích phát sinh trong giai đoạn này được gọi là alit, đặc trưng bởi sự hiện diện của hydroxit alumin, phổ biến ở khí hậu nóng ẩm nhiệt đới và cận nhiệt đới Tàn tích có màu đỏ tươi do chứa hydroxit sắt, vì vậy còn được gọi là đá ong Vỏ phong hóa cổ thường là nguồn gốc của quặng sắt và bauxit.
Phong hóa vật lý và hóa học tạo ra khối sản phẩm phá hủy và biến đổi đá gốc tại chỗ, được gọi là vỏ phong hóa.
Vỏ phong hóa chứa nhiều khoáng sản quý giá như kim loại đen, kim loại màu, nguyên liệu gốm sứ chịu lửa và vật liệu xây dựng như bauxit, felspat, sét, caolin Đặc biệt, một số loại vỏ phong hóa, như từ đá basalt, tạo ra đất màu mỡ, rất thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng.
TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA DÒNG CHẢY TRÊN MẶT
3.3.1 Khái niệm chung về dòng chảy trên mặt
Nước trên mặt đất là một phần quan trọng của thủy quyển, với nước mưa được chia thành ba phần: phần lớn chảy trên bề mặt, phần ngấm xuống đất tùy thuộc vào loại đất, và phần nhỏ bốc hơi trở lại Nước chảy trên mặt không chỉ có tác dụng phá hủy mà còn có khả năng xây dựng.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 46 hủy của nước thể hiện ở sự xâm thực và sự vận chuyển Tác dụng xây dựng thể hiện ở sự trầm tích
3.3.2 Tác dụng xâm thực của dòng nước chảy trên mặt a Tác dụng xâm thực của nước lũ:
Nước mưa rơi xuống có thể tạo ra dòng chảy mạnh mẽ, nhưng thường bị dẫn xuống những nơi trũng Mặc dù nước lũ chảy ồ ạt trong thời gian ngắn, với tốc độ lớn, nó có khả năng bào mòn các đá mềm và kéo theo các sản phẩm bị bào mòn, làm lộ ra đá gốc và gây ra sự phá hủy dần dần Nước lũ cũng có thể gây ra những tai nạn nghiêm trọng, như làm đổ núi và lấp các làng mạc, hoặc tạo ra hiện tượng đất lở và bùn trôi với sức tàn phá khủng khiếp.
Các vật liệu phá hủy di chuyển theo nước bằng hai cách: vật liệu mịn cuốn trong nước, vật liệu thô thì lăn, trượt trên sườn dốc địa hình
Dòng lũ có lưu lượng và vận tốc lớn, có khả năng vận chuyển nhiều loại vật liệu từ đá tảng, cuội đến cát và bùn Lũ xuất hiện nhanh chóng và sẽ lắng đọng khi vận tốc giảm, đặc biệt ở khu vực mực gốc xâm thực Khi động năng của dòng nước giảm do gặp các vật cản như bụi cây hay bậc đá, các ô trũng sẽ tích tụ vật liệu, được gọi là lũ tích (proluvi).
Lũ tích có thành phần phức tạp với kích thước hạt đa dạng như cát, bột, sét và mảnh đá, đồng thời có độ chọn lọc và bào mòn kém, hướng phân bố luôn thay đổi Tác dụng xâm thực của nước mặt chủ yếu là hiện tượng rửa trôi, xảy ra khi có mưa lớn hoặc mùa băng tuyết tan Mặc dù nước chảy tràn không có dòng chảy cố định và phủ rộng, nhưng do động năng và lưu lượng nhỏ, khả năng phá hủy của nó là yếu Tốc độ rửa trôi còn phụ thuộc vào tính chất của đá; các loại đá vụn mềm như đất loss và sét thường bị rửa trôi nhanh, trong khi các đá cứng như cát kết, đá magma và đá quarzit bị rửa trôi chậm hơn.
Tác dụng xâm thực của nước chảy tràn tạo ra địa hình "ống khói nàng tiên" ở những khu vực có trầm tích không đồng nhất, đồng thời hình thành các mương xói trên sườn núi Những mương xói này gây ra tác hại lớn, làm khô cạn các vùng đất do tăng cường bốc hơi và khiến nước từ các tầng chứa nước chảy ra để bốc hơi Hiện tượng này dẫn đến hạ thấp mực nước ngầm, làm cho cây cối dần nghèo đi và có thể biến mất hoàn toàn, tạo điều kiện thuận lợi cho các tác động phong hóa vật lý mạnh và tác động địa chất của gió.
➢ Tác dụng của dòng chảy tạm thời:
Dòng chảy tạm thời (phát triển ở miền núi) là dòng chảy chỉ có nước vào mùa mưa, mùa tuyết tan và khô cạn vào mùa khô
Quá trình phá hủy đá diễn ra qua hai hình thức chính: xâm thực dọc và xâm thực ngang Xâm thực dọc, hay còn gọi là xâm thực sâu, tạo ra những rãnh sâu do việc đào khoét Trong khi đó, xâm thực ngang, hay xâm thực bên, xảy ra khi dòng nước mở rộng thung lũng nhờ động năng và va chạm với các vật liệu cứng.
Quá trình vận chuyển vật liệu phá hủy diễn ra qua hai phương thức chính: các vật liệu mịn và nhỏ bị cuốn trôi theo dòng nước, trong khi các vật liệu thô lăn và trượt trên bề mặt đáy của khe rãnh.
Quá trình tích tụ diễn ra tại cửa tỏa nước, nơi động năng của dòng nước giảm, dẫn đến sự hình thành nón phóng vật (proluvial fan) Nón này có hình dạng giống như một cái nón, với đỉnh hướng về nguồn nước và miệng tỏa xuống đồng bằng Sự phân bố trầm tích theo quy luật cho thấy các tảng và hạt thô hơn nằm gần đỉnh, trong khi các hạt nhỏ hơn nằm xa hơn Tại các vùng miền núi, nhiều nón phóng vật có thể hợp lại, tạo thành vạt gấu trước núi rộng lớn.
Dòng chảy tạm thời cũng có đặc điểm xâm thực ngược, nghĩa là dòng nước đào lòng nó phát triển về phía thượng lưu
➢ Tác dụng xâm thực của sông:
Dòng có nước chảy quanh năm không phụ thuộc vào khí hậu được gọi là dòng
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 48 chảy thường xuyên (sông, suối) Nguồn nước cung cấp là nước mưa, nước băng tuyết tan, nước hồ và nước dưới đất
Các yếu tố chính của một con sông bao gồm: nguồn sông, đoạn chảy, cửa sông, độ dài sông, hệ số uốn khúc, lòng sông, bờ sông, đáy sông, thung lũng sông, đường chia nước và hệ thống sông Nguồn sông là nơi bắt đầu, trong khi đoạn chảy vận chuyển nước từ nguồn đến cửa sông, nơi sông chảy vào sông lớn, hồ hoặc biển Độ dài sông được tính từ nguồn đến cửa sông, và hệ số uốn khúc là tỷ lệ giữa độ dài sông và khoảng cách thẳng từ nguồn đến cửa, luôn lớn hơn 1 Lòng sông là nơi có nước chảy thường xuyên, còn bờ sông và đáy sông là các phần liên quan đến mực nước Thung lũng sông là diện tích mà nước chảy đổ dồn vào lòng sông, với các dạng mặt cắt ngang khác nhau Đường chia nước phân chia lưu vực sông, và hệ thống sông bao gồm nhiều sông lớn nhỏ đổ nước vào một khu vực, trong khi phân đoạn sông được chia thành thượng lưu, trung lưu và hạ lưu.
Một số địa hình có liên quan với sự phát triển của sông:
- Bãi bồi: phần địa hình có phù sa lắng đọng trong lũng sông, mùa mưa bãi bồi bị nước sông phủ ngập, trên bãi bồi có cây cối mọc
Thềm là phần diện tích tương đối bằng phẳng của lũng sông, có dạng bậc và phân bố dọc theo sông do sông đào sâu lòng Khác với bãi bồi, thềm không bị ngập nước ngay cả trong mùa lũ Sự xuất hiện của thềm cho thấy khu vực của sông đã bị nâng lên, và một con sông có thể có nhiều thềm, được đánh số từ dưới lên.
Đoi cát là những diện tích nhỏ nằm dọc theo sông hoặc giữa lòng sông, thường bị ngập trong mùa nước và lộ ra nhiều cát trong mùa cạn Thực chất, đoi cát chính là bãi bồi.
Tác dụng xâm thực của sông là một hiện tượng địa chất quan trọng, chủ yếu thể hiện qua sự phá hoại cơ học Có hai dạng xâm thực của sông: xâm thực dọc, hay còn gọi là xâm thực sâu, diễn ra khi lòng sông bị đào sâu theo chiều thẳng đứng; và xâm thực ngang, hay xâm thực bên, xảy ra khi lòng sông được mở rộng.
+ Tác dụng xâm thực dọc hay xâm thực sâu:
Tác dụng xâm thực dọc là quá trình đào sâu lòng sông diễn ra mạnh mẽ ở trung lưu do lưu lượng nước và vận tốc dòng chảy lớn Hiện tượng này sẽ dừng lại khi sông đạt trắc diện cân bằng, với đặc điểm mặt nước ở hạ lưu gần ngang mặt cơ sở, trung lưu thoải và thượng lưu có độ dốc lớn nhất Khi đạt trắc diện cân bằng, sông hoàn thành một chu kỳ xâm thực, tạo ra một đường cong trơn cho trắc diện dọc, dốc ở thượng lưu và tương đối bằng phẳng ở hạ lưu.
Trong thực tế, sông không bao giờ đạt được trạng thái cân bằng hoàn toàn do chảy qua các khu vực có độ cứng đá và hoạt động kiến tạo vỏ Trái Đất khác nhau.
TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 54
3.4.1 Khái niệm chung về nước dưới đất (ground water) a Khái niệm:
Nước dưới đất bao gồm tất cả các loại nước tồn tại dưới dạng khác nhau trong các lỗ hổng, khe nứt và hang động ngầm của đất đá dưới mặt đất Nó có ba trạng thái: rắn, lỏng và khí, và có khả năng chuyển đổi giữa các trạng thái này Nước ngầm là một loại nước thuộc nhóm nước dưới đất.
Hình 3 9 Chu kỳ tuần hoàn của nước b Điều kiện tàng trữ và chuyển động của nước dưới đất:
Nước được tàng trữ và chuyển động có liên quan chặt với độ lỗ hổng của đá và tính thấm nước
Độ lỗ hổng (porosity) p là tỷ lệ giữa thể tích không gian rỗng (Vp) và tổng thể tích mẫu đá (V), được tính bằng công thức p = (Vp/V).100% Độ lỗ hổng liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau.
- Độ lỗ hổng tăng khi đá bở rời
- Đá có độ hạt đồng đều thì có độ lỗ hổng lớn hơn so với đá có có độ hạt không đều
- Đá ở gần mặt đất có mức độ phong hóa mạnh thì có độ lỗ hổng lớn hơn đá ở dưới sâu
➢ Tính thấm nước của đá - độ thấm (permeability)
Là thông số phản ánh khả năng của đá cho chất lưu có độ nhớt nhất định đi qua dưới một đơn vi gradien áp lực
Mặc dù đá sét có độ lỗ hổng lên tới 40% hoặc hơn, nhưng nước không thể thấm qua do các lỗ hổng mao quản quá nhỏ, khiến nước không vượt qua được do sức căng bề mặt.
Tính thấm nước phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Độ lỗ hổng, đường kính của lỗ hổng có dễ để cho nước chảy qua hay không
Kích thước hạt ảnh hưởng đến khả năng thấm nước của đá Đối với đá chưa gắn kết, hạt lớn hơn 2mm dễ ngấm nước, trong khi hạt nhỏ hơn 0,001mm khó thấm Đá có cát pha sét cũng gặp khó khăn trong việc thấm nước Đối với đá đã gắn kết, độ thấm nước phụ thuộc vào kiến trúc và độ gắn kết của đá.
Người ta căn cứ vào hệ số thấm để phân chia mức độ thấm nước
Mức độ thấm nước Các loại đá chủ yếu Hệ số thấm
Thấm nước tốt Đá hòn, cuội, tầng cát, đá nhiều hang hốc > 10
Thấm nước Tầng cát, cát kết, cuội kết, các tảng đá nứt nẻ 1 - 10
Thấm nước trung bình Bột kết, đá vôi sét 0,1 - 1
Thấm nước kém Đất á cát, đất á sét 0,001 - 0,1
Không thấm nước Đất sét, đá không nứt nẻ < 0,001
Bảng 3 1 Bảng phân chia đá theo mức độ thấm nước
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 56
Hình 3 10 Đặc điểm của nước dưới đất c Phân loại nước dưới đất:
Tùy theo các đặc tính xuất xứ, tàng trữ , ứng dụng nhiều cách phân loại:
- Phân loại theo nguồn gốc: có các loại nước ngấm thấu, nước ngưng tụ, nước trầm tích, nước nguyên sinh, nước thủy phân
- Phân loại theo điều kiện tàng trữ:
Nước ở đới thông khí nằm gần bề mặt đất và bao gồm các loại nước thổ nhưỡng, nước hấp phụ, nước màng mỏng và nước mao quản, tất cả đều phụ thuộc vào lượng mưa và điều kiện thời tiết.
Nước ngầm (nước phreatic) là lớp nước đầu tiên từ mặt đất trở xuống, được lưu trữ trong các lớp đá chứa nước như cát và cát kết, nằm trên lớp đá không chứa nước như sét và phiến sét Bề mặt nước ngầm không bị che phủ bởi lớp cách thủy, do đó nó có bề mặt thoáng và không chịu áp lực Nước ngầm thường có diện phân bố rộng rãi trong các lớp chứa nước.
Quan hệ giữa nước ngầm và nước bề mặt:
Nước ngầm có mối quan hệ thủy lực chặt chẽ với nước bề mặt như sông, hồ và ao Các thung lũng sông thường được hình thành từ bồi tích và băng tích, chủ yếu là cát, sỏi và cuội Trong những trầm tích này, có nhiều khu vực chứa nước ngầm chất lượng cao.
1- Tầng cách nước; 2- Tầng chứa nước; 3- Nước ngầm;
1- Nước gian tầng; 5- Miền cấp nước Hình 3 11 Sơ đồ phân bố nước gian tầng không áp
+ Nước khe nứt: nước dưới đất phân bố trong khe nứt, trong mạng phá hủy nứt nẻ của đá
Nước karst là nước ngầm tồn tại trong các hang động được hình thành từ quá trình hòa tan và ăn mòn các loại đá, đặc biệt là đá vôi Thành phần hóa học của nước dưới đất này có sự ảnh hưởng lớn từ các khoáng chất có trong đá và môi trường xung quanh.
Nước dưới đất, khác với nước mặt, là một dung dịch hóa học phức tạp do tiếp xúc trực tiếp với đất đá, chứa hầu hết các nguyên tố trong vỏ Trái Đất Tuy nhiên, chỉ có khoảng 10 loại nguyên tố và ion chủ yếu, bao gồm: Cl-, HCO3-, SO4²-, CO3²-, Ca²+, Mg²+, Na+, K+, NH4+, và H+.
3.4.2 Tác dụng địa chất của nước dưới đất
Nước dưới đất có tác dụng địa chất quan trọng thông qua các quá trình như oxy hóa, hydrat hóa, hòa tan, phân hủy silicat và tích đọng trầm tích Quá trình oxy hóa là một trong những yếu tố chính trong việc hình thành và biến đổi các khoáng chất trong đất.
Oxy chiếm 1/5 thể tích trong khí quyển và gần 1/3 thể tích không khí hòa tan trong nước dưới đất Dưới tác động của oxy hòa tan, các hợp chất oxyt trong đá có thể chuyển đổi thành oxyt và peroxyt.
Magnetit (Fe.Fe2O3 hoặc Fe3O4) có thể chuyển hóa hoàn toàn thành oxyt sắt Fe2O3 Sau khi trải qua quá trình hydrat hóa, nó sẽ biến đổi thành Fe2O3.nH2O, được biết đến là limonit hay quặng sắt nâu.
+ Trong nhiều đá khác nhau như đá sét, đá phiến sét, đá vôi, do kết quả tác dụng
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 58 oxy hóa của nước dưới đất thành tạo hình nhánh cây (dendrite) Dendrit là một thành tạo thường rất đẹp, có nhiều màu sắc khác nhau Chúng thường có ở trên mặt của thớ phiến hoặc ở các mặt nứt của đá phiến và đá sét Chúng được cấu tạo bởi các oxyt của các nguyên tố như sắt, mangan, magne, đồng, niken, crom
Hình 3 12 Hình ảnh của dendrit trên bề mặt khe nứt và thớ phiến của đá b Quá trình hydrat hóa:
Hydrat hóa là quá trình mà nước dưới đất tác động lên khoáng vật, khiến chúng hấp thụ thêm các phần tử nước vào cấu trúc Kết quả là, cấu trúc và các tính chất vật lý của khoáng vật sẽ bị thay đổi.
+ Anhydrit hydrat hóa biến thành thạch cao:
Quá trình này làm tăng thể tích khoáng vật hoặc đá lên 33%, và nếu có lớp đá khác nằm trên anhydrit, nó sẽ đẩy các lớp đá phía trên lên, gây ra hiện tượng uốn nếp và tạo thành nếp vồng.
TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA BIỂN VÀ ĐẠI DƯƠNG
3.5.1 Khái niệm chung về biển và đại dương a Khái niệm:
Biển là vùng nước mặn lớn, kết nối các đại dương hoặc chứa nước mặn mà không có lối ra tự nhiên ra đại dương, như biển Caspi và biển Chết Thuật ngữ này cũng áp dụng cho một số hồ nước ngọt khép kín hoặc có lối ra tự nhiên ra biển, ví dụ như biển Galilee ở Israel và Biển Hồ ở Campuchia Đại dương và biển là nguồn tài nguyên phong phú, chứa nhiều vật liệu trầm tích, thủy sản và khoáng sản, đặc biệt là muối Hiện nay, chúng đóng vai trò quan trọng trong giao thông vận tải Về mặt địa chất, các hoạt động tách giãn đáy đại dương giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lịch sử phát triển của Trái Đất và mối liên hệ với các quá trình địa chất nội sinh trong việc hình thành khoáng sản.
Nghiên cứu biển và đại dương rất quan trọng vì nước biển và đại dương chiếm phần lớn diện tích trái đất Để hiểu cấu trúc vỏ cứng của trái đất, cần phải khảo sát đáy biển và đại dương một cách chi tiết Hơn nữa, phần lớn các đá trầm tích trong vỏ Trái Đất có nguồn gốc từ biển, do đó, việc nghiên cứu các đặc điểm của sự tích đọng trầm tích trong các biển hiện nay là cần thiết để hiểu cơ chế tích đọng và sự biến đổi của chúng.
Các dạng địa hình lớn dưới đáy đại dương bao gồm rìa lục địa, bao gồm thềm lục địa, sườn lục địa và chân lục địa, cùng với đáy biển sâu, bao gồm sống núi giữa đại dương và hẻm vực đại dương.
Biển có ba tác dụng địa chất chính: tác dụng phá hoại, tác dụng vận chuyển và tác dụng tích đọng trầm tích Những tác dụng này diễn ra đồng thời, nhưng cường độ của chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc bờ, độ dốc đáy và tính chất của vật liệu trong nước.
Tác dụng địa chất của biển chủ yếu phụ thuộc vào sự vận động của nước và sự hiện diện của thế giới hữu cơ Hai yếu tố này lại chịu ảnh hưởng lớn từ độ sâu của biển, dẫn đến việc phân chia các miền khác nhau theo độ sâu.
Miền duyên hải là khu vực được xác định bởi ranh giới thủy triều cao nhất và thấp nhất, kéo dài dọc theo bờ biển Chiều rộng của vùng này phụ thuộc vào đặc điểm địa hình; nếu địa hình thoải, bề rộng sẽ lớn hơn, tạo ra các bãi biển rộng rãi.
Miền biển nông, với độ sâu từ 0m đến 200m, được gọi là thềm lục địa, nơi có sự phát triển phong phú của sinh vật Các loại trầm tích phổ biến ở đây bao gồm trầm tích cơ học, trầm tích hữu cơ và trầm tích hóa học Tại Việt Nam, thềm lục địa phân bố rộng rãi ở vịnh Bắc Bộ và khu vực biển Nam Bộ, có nơi rộng tới 200km, trong khi thềm lục địa miền Trung, từ Đà Nẵng đến Nha Trang, lại hẹp hơn nhiều.
Miền biển sâu, nằm ở độ sâu từ 200m đến 2000m và cách bờ khoảng 600-700km, có đáy gọi là sườn lục địa Khu vực này có sinh vật khá nghèo nàn do ánh sáng không thể chiếu xuống đáy biển Tại đây, các vật liệu vụn hầu như không được mang đến, nhưng có thể gặp các tích tụ bùn với màu sắc khác nhau, bao gồm cả bùn núi lửa, và đôi khi có dòng đáy và dòng xoáy mang theo vật liệu vụn.
Miền biển thẳm được xác định từ độ sâu trên 2000m, với đáy của nó được gọi là đáy đại dương Những khu vực có độ sâu trên 6000m trong đáy đại dương được gọi là rãnh đại dương hay vực thẳm đại dương Tại đây, sinh vật rất nghèo nàn, chỉ có các trầm tích hữu cơ như bùn vôi, bùn silic, sét đỏ miền biển thẳm và bùn núi lửa.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 64
Hình 3 14 Các dạng địa hình dưới đáy biển và đại dương b Thành phần hóa học của nước biển:
Nước biển, nguồn nước từ các biển và đại dương, chứa 72 nguyên tố, trong đó 12 nguyên tố chiếm 99,80% hàm lượng với nồng độ từ 1mg/l trở lên Các nguyên tố chính bao gồm Clo (Cl) với 19000 mg/l, Natri (Na) với 10500 mg/l, và Magie (Mg).
(1350 mg/l); S (885 mg/l); Ca (400 mg/l); K (380 mg/l); Br (65 mg/l); C (28 mg/l); Sr
(8 mg/l); B (4,6 mg/l); Si (3 mg/l); F (1,3 mg/l)
Các muối hòa tan chính trong nước biển (tính theo hàm lượng % trọng lượng) là: NaCl (77,75%); MgCl2 (10,87%); MgSO4 (4,73%); CaSO4 (3,6%); K2SO4 (2,46%); MgBr2 (0,21%); CaCO3 và các muối khác (0,38%)
➢ Độ mặn: của nước biển được tính bằng:
Độ mặn trung bình của nước biển trên toàn cầu là khoảng 3,5%, với sự dao động từ 3,1% đến 3,8% tùy thuộc vào từng khu vực Điều này có nghĩa là trong mỗi lít nước biển, trọng lượng muối chiếm khoảng 35 gram.
(1000 ml) nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn (nhưng không phải toàn bộ) là clorua natri (NaCl) hòa tan trong đó dưới dạng các ion Na+ và Cl-
Nước biển chứa nhiều loại muối và nguyên tố hóa học, dẫn đến vị mặn và chát đặc trưng Các muối hòa tan chủ yếu trong nước biển bao gồm NaCl (2,72%), MgCl2 (0,38%), MgSO4 (0,17%) và CaSO4 (0,13%) Bên cạnh đó, nước biển còn chứa các nguyên tố như I, F, P và Zn.
Độ mặn của nước biển không đồng đều trên toàn cầu, thường dao động từ 3,1% đến 3,8% Nước biển trở nên nhạt hơn khi pha trộn với nước ngọt từ sông hoặc băng tan, với vịnh Phần Lan là nơi có độ mặn thấp nhất Ngược lại, biển Đỏ có độ mặn cao nhất do nhiệt độ cao và hạn chế tuần hoàn, dẫn đến bốc hơi mạnh và ít nước ngọt Độ mặn trong các biển kín như biển Chết còn cao hơn nhiều Độ mặn ảnh hưởng đến môi trường sống của sinh vật; nếu độ mặn vượt quá 4,0% hoặc dưới 3,5%, sự đa dạng sinh học sẽ giảm Sự chênh lệch độ mặn cũng tạo ra các dòng hải lưu, làm thay đổi điều kiện hóa học và ảnh hưởng đến quá trình trầm tích.
Tỉ lệ các chất khí hòa tan trong nước biển khác biệt so với tỉ lệ các chất khí trong không khí, với nước biển thường chứa oxy (O), nitơ (N), carbon dioxide (CO2) và hydrogen sulfide (H2S) Những chất khí này có ảnh hưởng đáng kể đến đặc trưng của trầm tích.
Nước biển thường có độ pH từ 7,4 đến 8,4, mang tính kiềm yếu, với độ pH ở Thái Bình Dương cao hơn so với Đại Tây Dương Độ pH ảnh hưởng đến sự kết tinh của các khoáng vật, trong đó kaolin hình thành ở độ pH dưới 6, trong khi calcit và dolomit hình thành ở độ pH từ 7,2 đến 9.
➢ Màu sắc của nước biển:
TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA HỒ VÀ ĐẦM LẦY
3.6.1 Tác dụng địa chất của hồ a Tác dụng phá hoại và vận chuyển của hồ:
Xâm thực của hồ thường yếu hơn so với biển và đại dương, nhưng vẫn có những đặc điểm tương tự, đặc biệt ở các hồ lớn với độ sâu lớn Tại đây, sóng hồ có thể tạo ra hiện tượng xâm thực mạnh, làm phá hủy bờ và hình thành các địa hình như hang sóng vỗ và vách đứng Nếu có sự chuyển động kiến tạo nâng lên, sẽ hình thành bậc thềm ở bờ hồ.
Tác dụng vận chuyển của hồ phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy và kích thước hạt Khi nước hồ chảy bình thường, hạt vụn sẽ được mài tròn và phân loại theo kích thước: hạt thô lắng đọng gần bờ, trong khi hạt mịn được đưa ra trung tâm hồ Ngược lại, trong dòng nước xoáy, sự pha trộn giữa hạt to và hạt nhỏ xảy ra, cho phép hạt to cũng có thể lắng đọng ở trung tâm hồ.
Hồ là một bồn trũng chứa nước, và nếu có diện tích lớn, nó sẽ hình thành các kiểu trầm tích tương tự như biển Trong quá trình trầm tích, nếu hồ tiếp tục sụt lún và nước được cung cấp đầy đủ, trầm tích có thể trở nên dày Tuy nhiên, nếu có chuyển động kiến tạo nâng lên hoặc lượng vật liệu trầm tích được cung cấp đầy đủ, hồ sẽ cạn dần, tạo thành đầm lầy và cuối cùng không còn trầm tích Trầm tích của hồ bao gồm trầm tích vụn, trầm tích hóa học và trầm tích sinh học, với sự biểu hiện khác nhau tùy theo điều kiện khí hậu Ở vùng khí hậu ẩm ướt, cả ba loại trầm tích đều xuất hiện, trong đó trầm tích sinh học rất phổ biến, trong khi ở vùng khí hậu khô nóng, nước bị hóa mặn dẫn đến sự giảm thiểu trầm tích sinh học và chủ yếu là trầm tích muối.
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Trang 74
3.6.2 Tác dụng địa chất của đầm lầy Đầm lầy cũng có trầm tích vụn nhưng rất ít Quá trình hóa than bùn xảy ra như sau: xác các thực vật chết tập trung ở đáy đầm lầy bị phân hủy (dưới tác dụng của các vi khuẩn trong môi trường khử) bị O và H tác dụng tạo thành acid carbonic, khí metan và thành loại bùn thối Quá trình phân giải tiếp tục O và H bay đi, hàm lượng C tăng dần để thành than bùn có hàm lượng C đến 59%
Than bùn là trầm tích hữu cơ màu nâu hoặc đen, có cấu trúc nhiều lỗ hổng và chứa nhiều nước, đồng thời bảo tồn chất sợi Tại các vùng ẩm nóng, thường xuất hiện các lớp trầm tích vụn xen kẽ với than bùn Độ dày của mỗi lớp than bùn có thể dao động từ vài cm đến vài mét, với tốc độ hình thành ước tính khoảng 4-5 cm mỗi năm.
Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất lớn, than bùn có thể chuyển hóa thành các loại than khác nhau như than nâu, than khói và than không khói, với nhiệt lượng tăng dần từ 4186,8 J/kg lên 5400, 6700 và 8500 J/kg Nghiên cứu về đầm lầy có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ quá trình này.
Nghiên cứu đầm lầy có ý nghĩa thực tiễn quan trọng vì đây là nguồn dự trữ than bùn lớn, được sử dụng làm nguyên liệu cho phân bón và hóa chất.
Than bùn khi bị chôn vùi dưới các lớp trầm tích sẽ bị nén chặt và biến thành than đá Trong các mỏ than, các lớp than thường xen kẽ với lớp đá trầm tích khác, cho thấy sự nâng lên và lún xuống của vỏ Trái Đất Mỗi lần mặt đất lún, trầm tích lại phủ lên đầm lầy, tạo điều kiện cho một loại cây cối mới phát triển, tiếp tục chu trình này.
Trong lịch sử địa chất, các kỷ có nhiều than nhất là C, P, J và Đệ Tam Bể than Quảng Ninh ở Việt Nam thành tạo trong kỷ Trias
Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:
- Tác dụng địa chất của gió
- Tác dụng địa chất của dòng chảy trên mặt
- Tác đụng địa chất của nước dưới đất
- Tác dụng địa chất của biển và đại dương
- Tác dụng địa chất của hồ và đầm lầy
❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 3
Câu 1 Trình bày tác dụng địa chất phong hóa? Lấy ví dụ minh họa?
Gió có tác dụng địa chất quan trọng, bao gồm việc bào mòn, vận chuyển và lắng đọng sediment, ví dụ như sự hình thành cồn cát Dòng chảy trên mặt cũng đóng vai trò lớn trong việc hình thành địa hình, như việc tạo ra các thung lũng và bờ sông thông qua quá trình xói mòn và lắng đọng Biển và đại dương ảnh hưởng đến địa chất thông qua sóng, thủy triều và dòng chảy, dẫn đến sự hình thành các cấu trúc như bãi biển và rạn san hô.
Câu 5 Trình bày tác dụng địa chất của hồ và đầm lầy?
Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.
