Bài giảng địa chất học và địa mạo học dùng cho sinh viên đại học địa lý du lịch, hệ chính qui

Địa chất học cũng là một ngành có tính thực tiễn đặc biệt vì nó là khoa học nghiên cứu về Trái Đất và những kết quả nghiên cứu có thể được kiểm chứng hoặc dựa trên những bằng chứng thực

ii

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA MẠO HỌC 1

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA CHẤT HỌC 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Đối tượng và nhiệm vụ 1

1.1.2.1 Đối tượng 1

1.1.2.2 Nhiệm vụ 1

1.1.3 Phương pháp nghiên cứu 1

1.1.3.1 Các phương pháp trong phòng 2

1.1.3.2 Các phương pháp thực địa 2

1.1.4 Ý nghĩa và xu thế phát triển 2

1.1.4.1 Ý nghĩa 2

1.1.4.2 Xu thế phát triển 3

1.2 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA MẠO HỌC 3

1.2.1 Sự hình thành và phát triển 3

1.2.1.1 Trên thế giới 3

1.2.1.2 Tại Việt Nam 4

1.2.2 Địa mạo học là một ngành khoa học độc lập 4

1.2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 4

1.2.2.2 Nhiệm vụ của địa mạo học 4

1.2.2.3 Phương pháp luận 5

1.2.2.4 Phương pháp nghiên cứu 5

1.2.3 Sự phân ngành của địa mạo học 6

1.2.4 Công tác khảo sát địa mạo 7

1.2.4.1 Nghiên cứu trong phòng 7

1.2.4.2 Nghiên cứu ngoài thực địa 7

1.2.4.3 Nghiên cứu thực nghiệm 7

1.3 THANG TUỔI ĐỊA CHẤT 8

1.3.1 Định nghĩa 8

1.3.2 Các phân vị Thang tuổi địa chất 8

1.3.2.1 Đại 9

1.3.2.2 Kỷ 10

1.3.2.3 Thế 10

1.3.2.4 Kỳ 11

1.3.2.5 Thời 11

CHƯƠNG 2 LỚP VỎ TRÁI ĐẤT 12

2.1 KHÁI QUÁT VỀ TRÁI ĐẤT 12

2.1.1 Một số giả thuyết về sự hình thành Trái Đất 12

2.1.1.1 Giả thuyết Buffon 12

2.1.1.2 Giả thuyết Kant - Laplace 12

2.1.1.3 Giả thuyết Jeans 12

2.1.1.4 Giả thuyết Otto Smith 12

2.1.2 Trái Đất trong hệ Mặt Trời 13

2.1.2.1 Mặt Trời - sao 14

2.1.2.2 Các hành tinh 14

2.1.2.3 Các hành tinh lùn 14

2.1.2.4 Các thiên thể nhỏ 14

2.1.3 Hình dạng và cấu tạo Trái Đất 17

2.1.3.1 Hình dạng Trái Đất 17

2.1.3.2 Cấu tạo của Trái Đất 17

2.1.4 Tính chất vật lý và hóa học 18

2.1.4.1 Đặc điểm vật lý 18

2.1.4.2 Thành phần hóa học 21

2.2 CẤU TRÚC VỎ TRÁI ĐẤT 21

2.2.1 Kiểu vỏ lục địa 22

2.2.1.1 Cấu tạo vỏ lục địa 22

2.2.1.2 Các phụ kiểu của vỏ lục địa 22

2.2.2 Kiểu vỏ đại dương 22

2.2.2.1 Cấu tạo vỏ đại dương 23

2.2.2.2 Các phụ kiểu của vỏ đại dương 23

2.3 CÁC THUYẾT ĐỊA KIẾN TẠO 23

2.3.1 Các thuyết tĩnh 23

2.3.1.1 Thuyết co rút 23

2.3.1.2 Thuyết đứt gãy sâu 23

2.3.1.3 Thuyết kiến tạo máng 23

2.3.2 Các thuyết động 24

2.3.2.1 Thuyết trôi dạt lục địa 24

2.3.2.2 Thuyết tách dãn đại dương 25

2.3.2.3 Thuyết kiến tạo mảng 26

2.4 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT 28

2.4.1 Thời kỳ Tiền Cambri (P) 28

2.4.1.1 Liên đại Hadean (Ha) 28

2.4.1.2 Liên đại Archean (Ar) 29

2.4.1.3 Liên đại Proterozoi (Pr) 30

2.4.2 Đại Paleozoi (Pz) 32

2.4.2.1 Kỷ Cambri (Є) 32

2.4.2.2 Kỷ Ordovic (O) 34

2.4.2.3 Kỷ Silur (S) 36

2.4.2.4 Kỷ Devon (D) 38

2.4.2.5 Kỷ Cacbon (C) 41

2.4.2.6 Kỷ Pecmi (P) 43

2.4.3 Đại Mesozoi (Mz) 45

2.4.3.1 Kỷ Trias (T) 45

2.4.3.2 Kỷ Jura (J) 47

2.4.3.3 Kỷ Kreta (K) 49

2.4.4 Đại Kainozoi (Kz) 51

2.4.4.1 Kỷ Paleogen (E) 51

2.4.4.2 Kỷ Neogen (N) 53

CHƯƠNG 3 KHOÁNG VẬT - ĐÁ 57

3.1 KHOÁNG VẬT 57

iv

3.1.1 Khái niệm và phân loại khoáng vật 57

3.1.1.1 Khái niệm khoáng vật 57

3.1.1.2 Phân loại khoáng vật 57

3.1.2 Hình thái tinh thể khoáng vật 57

3.1.2.1 Một số khái niệm liên quan 57

3.1.2.2 Sự đối xứng của tinh thể 58

3.1.2.3 Mạng tinh thể Bravais 58

3.1.3 Tính chất vật lý của khoáng vật 59

3.1.3.1 Tỷ trọng 59

3.1.3.2 Độ cứng 60

3.1.3.3 Cát khai 60

3.1.3.4 Vết vỡ 60

3.1.3.5 Màu 60

3.1.3.6 Màu vết vạch 61

3.1.3.7 Ánh 61

3.1.3.8 Từ tính 61

3.1.4 Phân loại khoáng vật 61

3.14.1 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh 61

3.1.4.2 Phân loại theo thành phần hóa học 61

3.1.5 Một số khoáng vật tiêu biểu 62

3.2 ĐÁ 63

3.2.1 Khái niệm và phân loại đá 63

3.2.2 Chu trình đá 63

3.2.3 Đá magma 64

3.2.3.1 Khái niệm và phân loại 64

3.2.3.2 Thế nằm đá magma 64

3.2.3.3 Cấu tạo đá magma 65

3.2.3.4 Kiến trúc đá magma 66

3.2.3.5 Thành phần khoáng vật 66

3.2.4 Đá trầm tích 66

3.2.4.1 Khái niệm và phân loại 66

3.2.4.2 Thế nằm đá trầm tích 67

3.2.4.3 Cấu tạo đá trầm tích 67

3.2.4.4 Kiến trúc đá trầm tích 69

3.2.4.5 Thành phần vật chất 69

3.2.5 Đá biến chất 69

3.2.5.1 Khái niệm và phân loại 69

3.2.5.2 Phân bố đá biến chất 70

3.2.5.3 Cấu tạo đá biến chất 70

3.2.5.4 Kiến trúc đá biến chất 70

3.2.5.5 Thành phần khoáng vật 70

3.3 CÁCH TÍNH TUỔI ĐÁ 71

3.3.1 Phương pháp tính tuổi tương đối 71

3.3.1.1 Phương pháp nguyên tắc địa chất 71

3.3.1.2 Phương pháp địa tầng 72

3.3.1.3 Phương pháp thạch học 72

3.3.1.4 Phương pháp cổ sinh 72

3.3.2 Phương pháp tính tuổi tuyệt đối 73

3.3.2.1 Phương pháp Thiên chúa giáo 73

3.3.2.2 Phương pháp độ mặn nước biển 73

3.3.2.3 Phương pháp kết tầng trầm tích 74

3.3.2.4 Phương pháp phóng xạ 74

CHƯƠNG 4 CÁC QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT VÀ SỰ THÀNH TẠO ĐỊA HÌNH 75 4.1 CÁC QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT 75

4.1.1 Hoạt động magma 75

4.1.1.1 Khái niệm về magma 75

4.1.1.2 Các quá trình địa chất của magma 75

4.1.2 Động đất 77

4.1.2.1 Khái niệm và phân loại 77

4.1.2.2 Sự di chuyển và phân bố cường độ sóng chấn động 77

4.1.2.3 Phân bố địa lý động đất 78

4.1.3 Vận động kiến tạo 78

4.1.3.1 Vận động dao động 78

4.1.3.2 Vận động uốn nếp 79

4.1.3.3 Vận động đứt gãy 80

4.1.4 Quá trình phong hoá 81

4.1.4.1 Phong hóa vật lý 81

4.1.4.2 Phong hóa hóa học 82

4.1.4.3 Sản phẩm của phong hóa 84

4.1.5 Quá trình địa chất của gió 84

4.1.5.1 Khái niệm và điều kiện hoạt động của gió 84

4.1.5.2 Quá trình phá hủy 84

4.1.5.3 Quá trình vận chuyển 85

4.1.5.4 Quá trình tích tụ 86

4.1.6 Quá trình địa chất của nước trên lục địa 86

4.1.6.1 Quá trình địa chất của nước chảy trên mặt 86

4.1.6.2 Quá trình địa chất của hồ 89

4.1.6.3 Quá trình địa chất của đầm lầy 90

4.1.6.4 Quá trình địa chất của băng hà 90

4.1.6.5 Quá trình địa chất của nước dưới đất 91

4.1.7 Quá trình địa chất của biển và đại dương 92

4.1.7.1 Các yếu tố tác động 92

4.1.7.2 Tác dụng đối với bờ biển 93

4.2 KHÁI QUÁT VỀ SỰ THÀNH TẠO ĐỊA HÌNH 95

4.2.1 Quy luật cơ bản về sự thành tạo địa hình 95

4.2.2 Các kiểu phát triển của địa hình 95

4.2.2.1 Kiểu địa hình phát triển đi lên 95

4.2.2.2 Kiểu địa hình phát triển đi xuống 95

4.2.2.3 Kiểu địa hình ổn định 96

4.3 CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH ĐỊA HÌNH 96

4.3.1 Tính chất của đá 96

4.3.1.1 Độ bền vật lý 96

vi

4.3.1.2 Độ bền hóa học 97

4.3.1.3 Cấu trúc kiến tạo 97

4.3.2 Hoạt động tân kiến tạo 98

4.3.2.1 Đối với hệ thống dòng chảy 99

4.3.2.2 Đối với biển và bờ biển 99

4.3.2.3 Đối với miền núi 100

4.3.2.4 Đối với địa hình đường tuyết 100

4.3.3 Điều kiện khí hậu 100

4.3.3.1 Khí hậu băng tuyết 100

4.3.3.2 Khí hậu ẩm ướt 100

4.3.3.3 Khí hậu khô khan 101

4.3.4 Quá trình bào mòn 101

4.3.4.1 Bào mòn trực tiếp 102

4.3.4.2 Bào mòn gián tiếp 103

CHƯƠNG 5 HÌNH THÁI BỀ MẶT TRÁI ĐẤT VÀ MỘT SỐ DẠNG ĐỊA HÌNH CHÍNH 104

5.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI ĐỊA HÌNH 104

5.1.1 Một số khái niệm cơ bản 104

5.1.1.1 Địa hình 104

5.1.1.2 Dạng địa hình 104

5.1.1.3 Kiểu địa hình 104

5.1.1.4 Nhóm kiểu địa hình 104

5.1.1.5 Hình thái địa hình 104

5.1.1.6 Tuổi địa hình 105

5.1.1.7 Thang tuổi địa chất 106

5.1.2 Nguyên tắc phân loại địa hình 106

5.1.2.1 Phân loại theo bề mặt ngang 106

5.1.2.2 Phân loại theo độ phức tạp 106

5.1.2.3 Phân loại theo kích thước 106

5.1.2.4 Phân loại theo hình thái và trắc lượng hình thái 107

5.1.2.5 Phân loại theo lực tác động chủ yếu 108

5.1.2.6 Phân loại theo tương quan nội – ngoại lực 108

5.2 HÌNH THÁI BỀ MẶT TRÁI ĐẤT 110

5.2.1 Đặc điểm chia cắt bề mặt Trái đất 110

5.2.1.1 Sự chia cắt theo phương ngang 110

5.2.1.2 Sự chia cắt theo phương đứng 110

5.2.2 Địa hình miền núi 111

5.2.2.1 Một số khái niệm cơ bản 111

5.2.2.2 Đặc điểm miền núi 111

5.2.2.3 Phân loại núi 112

5.2.3 Địa hình miền đồng bằng 112

5.2.3.1 Một số khái niệm cơ bản 112

5.2.3.2 Đặc điểm miền đồng bằng 113

5.2.3.3 Phân loại đồng bằng 113

5.2.4 Địa hình đáy biển - đại dương và ven bờ 114

5.2.4.1 Địa hình đáy biển – đại dương 114

5.2.4.2 Địa hình miền ven bờ 115

5.2.4.3 Phân loại bờ biển 115

5.3 ĐỊA HÌNH NÚI LỬA 116

5.3.1 Khái quát về hoạt động núi lửa 116

5.3.1.1 Núi lửa 116

5.3.1.2 Các thành phần của núi lửa 116

5.3.1.3 Vật liệu núi lửa 117

5.3.1.4 Nguồn cung cấp và độ sâu lò magma 118

5.3.1.5 Các kiểu hoạt động núi lửa 118

5.3.2 Địa hình miệng núi lửa 119

5.3.2.1 Hồ miệng núi lửa 119

5.3.2.2 Địa hình cuesta 119

5.3.2.3 Địa hình dương 119

5.3.3 Địa hình trên sườn núi lửa 119

5.3.3.1 Dạng san bằng 119

5.3.3.2 Hoang mạc đá 119

5.3.3.3 Cột trụ đa giác 120

5.3.3.4 Dạng địa hình sót 120

5.3.3.5 Ghềnh, thác và hồ 120

5.3.3.6 Dạng suối nóng 120

5.4 ĐỊA HÌNH DO GIÓ 120

5.4.1 Địa hình thổi mòn – gặm mòn 120

5.4.1.1 Địa hình thổi mòn 120

5.4.1.2 Địa hình gặm mòn 121

5.4.2 Địa hình do vận chuyển – tích tụ 121

5.5 ĐỊA HÌNH NƯỚC CHẢY TRÊN MẶT 122

5.5.1 Địa hình nước chảy tràn 122

5.5.1.1 Khe mưa 122

5.5.1.2 Mương xói - ống khói nàng tiên 123

5.5.1.3 Vạt sườn tích 123

5.5.1.4 Thềm kiến trúc bào mòn 123

5.5.2 Địa hình dòng chảy tạm thời ở miền núi 123

5.5.2.1 Bồn thu nước 123

5.5.2.2 Mương xói 123

5.5.2.3 Nón phóng vật 123

5.5.3 Địa hình dòng chảy tạm thời ở đồng bằng 124

5.5.3.1 Trũng nông 124

5.5.3.2 Rãnh xói mòn 124

5.5.3.3 Địa hình đất xấu 124

5.5.4 Địa hình dòng chảy thường xuyên 124

5.5.4.1 Lưu vực sông 124

5.5.4.2 Thung lũng sông 125

5.5.4.3 Cửa sông - châu thổ 129

5.6 ĐỊA HÌNH KARST 131

5.6.1 Khái quát về hoạt động karst 131

5.6.1.1 Khái niệm hoạt động karst 131

viii

5.6.1.2 Điều kiện phát triển địa hình karst 132

5.6.1.3 Các giai đoạn hòa tan đá vôi 132

5.6.2 Địa hình karst trên mặt 133

5.6.2.1 Địa hình caru 133

5.6.2.2 Địa hình karst trũng 133

5.6.2.3 Địa hình karst dương 134

5.6.3 Địa hình karst ngầm 134

5.6.3.1 Phân loại hang động karst 134

5.6.3.2 Các dạng địa hình trong hang động 134

5.6.4 Địa hình karst giả 135

5.6.4.1 Khái niệm 135

5.6.4.2 Các kiểu karst giả 135

5.7 ĐỊA HÌNH BỜ BIỂN 136

5.7.1 Địa hình mài mòn 136

5.7.2 Địa hình di chuyển, tích tụ 137

CHƯƠNG 6 THỰC ĐỊA ĐỊA CHẤT – ĐỊA MẠO 140

6.1 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ 140

6.2 NỘI DUNG THỰC ĐỊA 140

6.3 TỔNG KẾT, BÁO CÁO 140

CHƯƠNG 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA CHẤT

VÀ ĐỊA MẠO HỌC

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA CHẤT HỌC

1.1.1 Khái niệm

Cụm từ “Địa chất học” xuất phát từ chữ Hy Lạp geologia (geo: Trái Đất và logia:

nghiên cứu hoặc khoa học) Địa chất học là môn khoa học nghiên cứu về quy luật hình

thành, phát triển và biến đổi của Trái Đất và các yếu tố của nó trong quá khứ, hiện tại

Những nhà khoa học nghiên cứu các vấn đề trên được gọi là nhà địa chất (geologist) Các nhà địa chất tiến hành nghiên cứu ở khắp nơi trên Trái Đất từ những miền núi cao, băng giá, tới đáy đại dương để hiểu biết tất cả các quá trình xảy ra trên Trái Đất và giải đoán lịch sử phát triển lâu dài và phức tạp của Trái Đất

Các quá trình nghiên cứu của các nhà địa chất tuân theo tất cả các quy luật tự nhiên được các nhà vật lý, hoá học và toán học phát hiện Địa chất học cũng là một ngành có tính thực tiễn đặc biệt vì nó là khoa học nghiên cứu về Trái Đất và những kết quả nghiên cứu có thể được kiểm chứng hoặc dựa trên những bằng chứng thực tế mà từ đó đem lại hiểu biết

- Địa chất lịch sử nghiên cứu về trình tự thời gian mà các sự kiện, cả tự nhiên và sinh

học đã xảy ra trên Trái Đất trong quá khứ, cụ thể: xác định tuổi của đá; lập lại những điều kiện địa lý tự nhiên của bề mặt Trái Đất trong những thời kỳ đã qua; lập lại vận động kiến tạo và lịch sử phát triển của cấu trúc lớp vỏ Trái Đất; xác định quy luật phát triển của vỏ Trái Đất

Ngoài ra, phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể mà các nhánh đó lại được chia ra thành nhiều môn khác nhau:

- Nghiên cứu về thành phần vật chất vỏ Trái Đất: Khoáng vật học, Thạch học

- Nghiên cứu về các quá trình hình thành các loại đá: Địa tầng học, Magma học

- Nghiên cứu vận động vỏ Trái Đất: Địa chất cấu tạo, Địa kiến tạo, Tân kiến tạo

- Nghiên cứu về các loại khoáng sản, tiềm năng của chúng và phương pháp thăm dò

và khai thác chúng : Khoáng sản học, Địa chất thủy văn, Tìm kiếm thăm dò khoáng sản,

Địa vật lý, Kinh tế địa chất, Khoan thăm dò

- Nghiên cứu về môi trường và tai biến địa chất: Địa chất môi trường

- Nghiên cứu về điều kiện địa chất để xây dựng công trình: Địa chất công trình, Địa

kỹ thuật

1.1.3 Phương pháp nghiên cứu

Vì Địa chất học là ngành khoa học nghiên cứu về tất cả các hoạt động, quá trình và sự phát triển theo thời gian của các đối tượng địa chất trong những điều kiện vật lý, hóa học

và sinh học và các điều kiện tự nhiên khác vô cùng phức tạp Do đó, Địa chất học có mối quan hệ khăng khít với hầu hết các ngành khoa học khác như vật lý, hóa học, toán học, cơ học, sinh vật học

Địa chất học không những sử dụng thành quả của các nghiên cứu này mà còn bổ sung các dữ liệu và kiểm chứng những kết qủa của các nghiên cứu đó

Mối liên hệ giữa địa chất học và các môn khoa học cơ bản còn được thể hiện bởi sự ra đời của một loạt các môn khoa học có tính chất liên kết với mục đích giải quyết các vấn đề của địa chất học: Địa hoá học, Địa vật lý, Toán địa chất, Tin học địa chất

Cũng như các môn khoa học khác, Địa chất học sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu theo logic khoa học tự nhiên là đi từ việc quan sát, thu thập, xử lý, tổng hợp và tìm ra các quy luật, xây dựng các giả thuyết và kiểm chứng kết quả

Tuy nhiên, do đặc thù của Địa chất học là đối tượng nghiên cứu của nó có không gian rất đa dạng, từ các lục địa tới các hạt khoáng vật hoặc nhỏ hơn và có một lịch sử hình thành

và phát triển rất lâu dài và phức tạp dưới các điều kiện hoá lý khác nhau trong quá khứ, nên việc nghiên cứu địa chất có nhiều nét đặc thù riêng Nhìn chung, việc nghiên cứu địa chất bao gồm một tổ hợp các phương pháp sau:

1.1.3.1 Các phương pháp trong phòng

Các phương pháp trong phòng: phân tích dữ liệu địa chất, phân tích mẫu, tổng hợp số liệu, mô phỏng thực nghiệm, suy đoán và đối sánh (lấy mới soi cũ) và mô hình hóa Trong

đó có phương pháp đặc thù của Địa chất học:

- Phương pháp “Hiện tại luận” của C Lyell (phương pháp suy đoán), dựa trên tư tưởng: “Hiện tại là chìa khóa của quá khứ” Theo phương pháp này thì các điều kiện hiện tại có thể giải thích cho các hiện tượng địa chất xa xưa Ví dụ: Ngày nay, các mỏ muối có màu đỏ của oxid sắt là do được hình thành trong điều kiện khô hanh Khi phát hiện được muối mỏ có màu đỏ như thế thì có thể suy ra giai đoạn quá khứ đó tại khu vực này đã có khí hậu khô hanh

- Phương pháp đối sánh: sử dụng tài liệu địa chất của một khu vực đã được nghiên cứu kỹ, đem so sánh với vùng mình đang nghiên cứu để rút ra kết luận hợp lý Ví dụ: Khi nghiên cứu vùng than ở Mạo Khê – Tràng Bạch có thể đối chiếu với vùng than Hòn Gai (đã được nghiên cứu kỹ)

Việc nghiên cứu địa chất có ý nghĩa thực tiễn quan trọng với mục đích cuối cùng là

phục vụ đời sống của con người Cuộc sống của muôn loài phụ thuộc vào môi trường xung

quanh và môi trường đó được quyết định bởi các quá trình địa chất trên mặt hoặc bên trong Trái Đất Do đó mức độ hiểu biết của chúng ta về hành vi của các quá trình địa chất sẽ quyết định tương lai của nhân loại nhờ những dự báo và tiên đoán của chúng ta Để có thể

dự đoán được những gì sẽ xảy ra trong tương lai, chúng ta phải hiểu rõ rất cả về vật chất của Trái Đất và các quá trình địa chất

Tất cả nguồn tài nguyên mà chúng ta đang sử dụng đều từ Trái Đất, do đó việc nghiên

cứu và hiểu biết rõ quy luật phân bố, trữ lượng tài nguyên (khoáng sản, nước dưới đất…)

có mặt bên trong và trên mặt đất, sự biến đổi toàn diện của khu vực qua các thời kỳ khác nhau và ý nghĩa của chúng đối với cuộc sống con người, giải thích sự phân bố, hình thành của các tài nguyên khoáng sản sẽ giúp chúng ta định hướng được sự phát triển thông qua việc khai thác và sử dụng tài nguyên hợp lý

Vì toàn bộ các kết cấu do con người tạo ra (nhà cửa, đường xa, cầu cống, sân bay, thủy điện…) đều được đặt trên nền móng là phần trên cùng của Trái Đất nên độ an toàn và

ổn định của chúng, sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào sự hiểu biết về đặc điểm của nền móng này

thông qua việc nghiên cứu địa chất

Tất cả các tai biến đã, đang và sẽ xảy ra đều có nguồn gốc từ các hoạt động của Trái

Đất Có thể một ngày nào đó chúng ta có thể học được cách để khống chế các thiên tai, nhưng hiện tại điều tốt nhất ta có thể làm được đó là dự đoán các thiên tai đó sẽ xảy ra khi nào và ở đâu để chuẩn bị đối phó nếu chúng xảy ra Để có thể dự đoán được chính xác các hiện tượng tự nhiên đó, ta phải biết được sự thay đổi có thể xảy ra và các dấu hiệu của nó thông qua việc nghiên cứu các quá trình địa chất

Về mặt tư tưởng, Địa chất lịch sử giải thích được sự biến đổi, phát triển của các quá trình và hiện tượng trong các thời kỳ địa chất đã qua, vì vậy nó đóng vai trò quan trọng

trong sự phát triển thế giới quan duy vật biện chứng

1.1.4.2 Xu thế phát triển

Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của nghiên cứu khoa học trong thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI, ngành địa chất học thế giới cũng đang đứng trước những cơ hội và thử thách mới Với ứng dụng ngày càng tăng các thành tựu của khoa học công nghệ trong nghiên cứu địa chất, địa chất học ngày càng được định lượng hóa cả ở tầm vĩ mô và vi mô

Việc nghiên cứu địa chất ngày càng chính xác hóa, kết quả nghiên cứu ngày càng tiệm cận với quy luật thực tế của các quá trình địa chất, cả trong quá khứ và hiện tại

Việc nghiên cứu địa chất không chỉ được thúc đẩy trên đất liền mà còn được tiến hành rộng rãi trên biển và đáy đại dương, tiến sâu hơn vào các phần sâu của Trái Đất

Hơn thế, việc nghiên cứu địa chất còn đang được tiến hành với quy mô ngày càng tăng vào mối quan hệ giữa Trái Đất và các hành tinh trong hệ Mặt Trời và bản chất địa chất

của các hành tinh cũng như của vũ trụ và hình thành môn Địa chất vũ trụ

1.2 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA MẠO HỌC

Theo quy luật phát triển chung của mọi ngành khoa học, theo đà tích lũy tri thức của con người, các chuyên ngành này dần phát triển thành các ngành khoa học bộ phận riêng Địa mạo học đã được tách ra từ Địa lý tự nhiên và đã phát triển thành một ngành khoa học độc lập Tuy nhiên, địa mạo trở thành một ngành khoa học độc lập khá trễ so với các ngành khác của địa lý tự nhiên

Từ nửa đầu thế kỷ XIX trở về trước, các tài liệu về địa hình mặt đất (đối tượng nghiên cứu của địa mạo học) chỉ được thu thập một cách thụ động trong khi tiến hành các công trình nghiên cứu, khảo sát địa lý, địa chất hay thổ nhưỡng, … Và các tài liệu này hoàn toàn chỉ mang tính chất mô tả đơn thuần, chỉ mới dừng lại ở mức trả lời cho câu hỏi “Hiện tại như thế nào?” mà bỏ lửng câu hỏi “Tại sao? Sẽ như thế nào?” bởi vì các nhà khoa học trong thời kỳ này còn xa lạ với tư tưởng “sự phát triển có quy luật của các dạng địa hình mặt đất” Do đó, giai đoạn này, địa mạo học coi như chưa xuất hiện

Vào cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, từ khi xuất hiện các công trình nghiên cứu tổng quát nổi tiếng của các nhà địa lý, địa chất như: Pauen, Ginpecte, V Davit, Richopen, A Penk, W Penk, … thành ngành địa mạo học mới thực sự hình thành

Thoạt đầu, địa mạo học phát triển trong mối quan hệ chặt chẽ với các ngành bản đồ, địa lý, địa chất Chính vì vậy, những nhà địa lý, địa chất thường tranh luận với nhau về vị trí của địa mạo học trong khối ngành khoa học về Trái Đất

Một số tác giả (I.X Sukin) cho rằng: Địa mạo học thuộc nhóm khoa học địa lý, bởi vì

nó phát triển từ địa lý tự nhiên, và nhất là đối tượng nghiên cứu của địa mạo học là địa hình mặt đất, là một bộ phận hợp thành quan trọng của môi trường địa lý

Tuy nhiên, một số tác giả khác (W Penk) cho rằng: Địa mạo học thuộc nhóm các khoa học địa chất vì có liên quan mật thiết với cấu trúc, lịch sử phát triển của địa chất Ngoài ra, có quan điểm coi: Địa mạo học nằm ở vị trí trung gian giữa địa lý học và địa chất học vì thực tế nó giải quyết các vấn đề về địa lý lẫn địa chất, cũng như việc ngành địa mạo học sử dụng nhiều kiến thức và kết quả nghiên cứu của hai ngành này

Tuy nhiên, các quy điểm trên chưa hoàn toàn đúng đắn, vì thực tế thì Địa mạo học có phương pháp luận hoàn chỉnh, có đối tượng nghiên cứu riêng và có hệ thống phương pháp nghiên cứu thống nhất (các yếu tố để xem xét một ngành khoa học độc lập) Và địa mạo đã trở thành một ngành khoa học độc lập vì hội đủ các điều kiện như nêu trên

1.2.1.2 Tại Việt Nam

Như đã trình bày ở trên, lịch sử địa mạo học trên thế giới với tư cách là một ngành khoa học độc lập thì rất ngắn Riêng tại Việt Nam còn ngắn hơn

Trước 1954, các tư liệu về địa hình Việt Nam chỉ mới được thu thập và sử dụng mang tính chất kết hợp, tạm thời mà chưa có tính hệ thống của một ngành khoa học độc lập Như vậy, thời gian này địa mạo học coi như chưa hình thành

Từ 1954 – 1966 đến nay, do yêu cầu cấp thiết của công cuộc xây dựng Tổ quốc, đã đã

ra yêu cầu cho việc nghiên cứu địa mạo Việt Nam hình thành Trong đó, những năm đầu, Địa mạo học chỉ mới được quan tâm ở mức: giảng dạy môn địa mạo học đại cương cho các trường Đại học ngành Địa lý, và thu thập các tư liệu địa mạo thông qua các nghiên cứu về địa chất

Chỉ từ 1960, việc đào tạo cán bộ chuyên ngành địa mạo mới được quan tâm thật sự Đến năm 1963, những công trình nghiên cứu đầu tiên về địa mạo do các cán bộ giảng dạy

về địa mạo (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) thực hiện dưới sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô và Tổng cục Địa chất đã ra đời

Với sự ra đời của khoa Địa lý – Địa chất tại Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội vào

1966, việc đào tạo cán bộ địa mạo mới được tiến hành một cách hệ thống, bắt đầu hình thành ý định tiến tới thành lập bản đồ địa mạo miền Bắc Việt Nam

1.2.2 Địa mạo học là một ngành khoa học độc lập

Địa mạo học bắt nguồn từ các từ ghép Hi Lạp như Geo: Trái Đất, Morphe: hình dạng, Logos: học thuyết Địa mạo học là ngành khoa học về những dạng địa hình và cách kết hợp của chúng tạo nên diện mạo lục địa và đáy đại dương

Địa mạo học được xem là một ngành khoa học độc lập vì địa mạo có đối tượng nghiên cứu riêng, có phương pháp luận hoàn chỉnh, và có hệ thống phương pháp nghiên cứu thống nhất

1.2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Địa mạo học nghiên cứu địa hình trong trạng thái phát triển của chúng nên đây là ngành khoa học về hình thái, nguồn gốc phát sinh, lịch sử phát triển, những biến đổi hiện tại, hướng phát triển tương lai và tuổi của địa hình mặt đất

Như vậy, đối tượng nghiên cứu của địa mạo học là địa hình bề mặt Trái Đất Sự khác biệt về đối tượng nghiên cứu của địa mạo học với địa chất học và địa lý tự nhiên:

- Đối với địa chất học: điểm khác nhau cơ bản là Địa mạo học nghiên cứu mặt đất và

nhất là các dạng mặt đất hiện nay, còn Địa chất học có đối tượng nghiên cứu là lòng đất, với những lực hoạt động trong lòng đất và sự phát triển của Trái Đất trong quá khứ

- Đối với địa lý tự nhiên: địa mạo học có đối tượng nghiên cứu hẹp hơn rất nhiều, nó

chỉ nghiên cứu hợp phần địa hình của cảnh quan địa lý, trong khi đó, địa lý tự nhiên rộng hơn nhiều, gồm cả các yếu tố: khí hậu, thủy văn, thổ nhưỡng, sinh vật, …

1.2.2.2 Nhiệm vụ của địa mạo học

- Nghiên cứu những nét hình thái của địa hình: kích thước, các dạng sơ đẳng (các chỉ

tiêu về trắc lượng hình thái), mô tả hình thái và cách sắp xếp, định hướng của chúng trong không gian, quan hệ về hướng giữa chúng với nhau

- Xác định nguồn gốc phát sinh, phát triển các dạng địa hình và các kiểu địa hình

- Nghiên cứu các quy luật phát triển của địa hình trong môi trường địa lý nhất định và

trên cơ sở đó mà xây dựng hệ thống phân loại địa hình theo nguồn gốc phát sinh

- Phát hiện những tập hợp tự nhiên của các dạng địa hình có liên quan với nhau về nguông gốc, lặp đi lặp lại một cách có quy luật, xuất hiện trong những điều kiện cấu trúc địa chất nhất định, hoặc trong những cách kết hợp nhất định của các nhân tố địa hình – tức

là xác định kiểu địa hình

- Nghiên cứu sự phân bố địa lý của các dạng địa hình cũng như những tập hợp có quy

luật của chúng trên mặt đất, chủ yếu cho tính phân đới khí hậu chi phối hoặc do cách phân

bố các khối lục địa và biển quyết định

Trong mỗi hướng nghiên cứu nêu trên, đều đòi hỏi phải quan tâm đến “quan điểm lịch sử”, tức là xem xét địa hình trong trạng thái vận động phát triển liên tục Nói cách khác

là phải giải quyết cả vấn đề quá khứ cổ địa mạo và dự đoán tương lai của địa hình

Đó là hướng nghiên cứu của vấn đề địa mạo chung, ngoài ra còn phải giải quyết những vấn đề phục vụ thực tiễn Trong những năm gần đây, hướng này ngày càng phát triển mạnh, lại càng đòi hỏi phải chú ý nhiều hơn đến ý nghĩa thực tiễn của các dạng địa hình và các động lực phát triển của chúng

1.2.2.3 Phương pháp luận

Về phương pháp luận, địa mạo học có hai quan điểm cơ bản:

- Xem địa hình như vật thể có thể phát triển, tiến hóa và nó là kết quả của tác động tương hỗ và đồng thời lên mặt đất của các quá trình nội – ngoại lực Hai nhóm động lực này luôn luôn cùng tồn tại đồng thời, tác động ngược nhau Và tùy thuộc tương quan giữa chúng mà ta có hướng phát triển này hay hướng phát triển khác của địa hình

- Địa hình phải được nghiên cứu trong mối quan hệ chặt chẽ với đặc điểm của môi trường địa lý Do đó, nó luôn có quan hệ chi phối nhân - quả giữa những yếu tố hợp thành này Nghĩa là, khi nghiên cứu địa hình phải chú ý đến toàn bộ quan hệ qua lại, phức tạp của các quyển: thạch quyển, khí quyển, khí quyển, thủy quyển, sinh quyển

1.2.2.4 Phương pháp nghiên cứu

Địa hình mặt đất vừa là bộ phận của môi trường địa lý, đồng thời là sản phẩm của lịch

sử phát triển địa chất Nó phát triển trên cơ sở tác động tương hỗ, ngược nhau xảy ra liên tục của các nhân tố nội – ngoại lực Vì vậy, địa hình rất đa dạng, để có thể nghiên cứu địa mạo thì cần sử dụng nhiều phương pháp khác nhau

- Phương pháp hình thái

Dựa trên cơ sở nghiên cứu định tính, định lượng những dấu hiệu chỉ tiêu hình thái bề ngoài của địa hình mà góp phần giải quyết vấn đề nguồn gốc Mặt khác, phương pháp này

có thể lý giải được hoàn cảnh địa lý cũng như phát hiện được cấu trúc địa chất

- Phương pháp nham tướng – hình thái

Trong khi nghiên cứu địa hình, thành phần, đặc điểm nham tướng của các trầm tích so sánh Qua đó, có thể xác định tuổi và điều kiện thành tạo địa hình

- Phương pháp địa chất – hình thái

Nhằm xác định mối liên hệ giữa địa hình và cấu trúc địa chất để tìm ra sự phụ thuộc của hình thái địa hình đối với các điều kiện cấu trúc nham thạch

- Phương pháp tân kiến tạo – hình thái

Trong nhiều trường hợp, vận động tân kiến tạo giữ vai trò chủ đạo trong việc tạo thành địa hình hiện tại, nhất là với địa hình miền núi Do đó, theo phương pháp này, phải nghiên cứu địa hình trong mối liên hệ với các hoạt động tân kiến tạo

- Phương pháp địa lý – hình thái

Địa hình được coi là một hợp phần của môi trường địa lý, khi môi trường bị biến đổi thì địa hình cũng bị biến đổi Ngược lại, khi địa hình thay đổi thì môi trường địa lý cũng bi

thay đổi theo Phương pháp này hình thành dựa trên cơ sở nghiên cứu điều kiện thành tạo

và những biến đổi của các điều kiện ấy trong môi trường địa lý

- Phương pháp động lực – hình thái

Dựa vào sự biến đổi, phát triển của địa hình để tìm ta những động lực và quá trình tác động lên địa hình trong mối quan hệ với cấu trúc, vận động tân kiến tạo và những điều kiện khí hậu hiện tại

- Phương pháp cổ địa mạo

Nhằm giải quyết vấn đề về tuổi địa hình, xác định các giai đoạn trong lịch sử phát triển địa hình Trên cơ sở đó để dựng lại địa hình cổ và xác định các điều kiện phát triển địa hình trong quá khứ

- Phương pháp bề dày trầm tích

Bề dày trầm tích được thu thập theo các tài liệu lỗ khoan và phương pháp địa vật lý Qua phân tích sự thay đổi bề dày trầm tích có thể suy ra được biên độ, dấu, thời gian vận động tân kiến tạo của vỏ Trái Đất Phương pháp này thường được sử dụng để xác định cấu trúc địa chất dưới sâu trong địa mạo cấu trúc, địa chất cấu tạo, nhất là để phát hiện những cấu trúc có triển vọng chứa dầu mỏ và hơi đốt

- Phương pháp viễn thám – hệ thống thông tin địa lý

Viễn thám hỗ trợ tích cực trong việc xác định ranh giới, hình thái, trắc lượng hình thái, các phân phân bố của địa hình, … mà nhiều khi bằng cách phương pháp mặt đất chúng ta không thể thực hiện được hoặc phải khó khăn, tốn kém nhiều Hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ trong việc phân tích không gian, đưa ra các dự đoán cho sự phân bố không gian của các đối tượng đang được nghiên cứu và hỗ trợ tích cực trong việc thành lập dữ liệu, xây dựng bản đồ địa mạo

Những liệt kê như trên cho thấy có nhiều phương pháp nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu địa mạo, chúng ta không nên sử dụng riêng lẻ các phương pháp mà cần kết hợp chúng lại với nhau Từ đó mới có thể đưa ra những kết luận đáng tin cậy về nguồn gốc phát sinh, phát triển trong lịch sử và động lực hiện tại của địa hình

1.2.3 Sự phân ngành của địa mạo học

Do sự tích lũy và phát triển của những tri thức và tài liệu địa mạo, đồng thời do sự bổ sung qua lại của các ngành khoa học khác mà nhiều hướng nghiên cứu của địa mạo học đã được tách ra thành những bộ phận chuyên môn có liên hệ mật thiết với nhau, kết thành hệ thống khoa học địa mạo

Trước đây, địa mạo học được phân thành bốn nhóm:

- Địa mạo đại cương: có nhiệm vụ nghiên cứu những quy luật chung về nguồn gốc

phát sinh, lịch sưt phát triển và động lực hiện tại của địa hình

- Địa mạo khu vực: giải quyết những vấn đề địa mạo của từng lãnh thổ riêng biệt trên

cơ sở áp dụng những quy luật địa mạo chung

- Cổ địa mạo: giải quyết vấn đề lịch sử phát triển địa hình, dựng lại những giai đoạn

trong quá trình tiến hóa của địa hình

- Địa mạo ứng dụng: có nhiệm vụ nghiên cứu địa hình và những động lực phát triển

địa hình dưới góc độ sửa dụng và cải tạo nó một cách có lợi nhất đối với đời sống xã hội Càng ngày những kết quả và phương pháp nghiên cứu địa mạo ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các công trình nghiên cứu địa lý, địa chất, trong công tác tìm kiếm, thăm dò khoáng sản và trong hoạt động kinh tế của con người như: xây dựng đường xá, cầu cống, những công trình công nghiệp, thiết kế quy hoạch đồng ruộng, …

Hiện nay, với mức độ phát triển của những tri thức khoa học địa mạo, ngay bản than môn Địa mạo đại cương cũng đã được phân ra nhiều bộ phận nhỏ để đáp ứng nhu cầu chuyên môn và giải quyết nhiệm vụ của mình một cách toàn diện hơn Do đó, Địa mạo đại cương được tách thành bốn hướng:

- Địa mạo hành tinh: có đối tượng nghiên cứu là những địa hình cỡ lớn nhất, địa hình

hành tinh, nhằm giải quyết những vấn đề về cách hình thành, sự phát triển, phân bố của chúng

- Địa mạo cấu trúc: nghiên cứu tương quan giữa cấu tạo địa chất với địa hình, các

quy luật và các hướng phát triển lịch sử của địa hình trong sự chi phối của đặc điểm cấu tạo địa chất Hướng nghiên cứu này đã đạt được nhiều thành quả to lớn và ngày càng ứng dụng rộng rãi trong các ngành địa chất, địa mạo và tìm kiếm khoáng sản

- Địa mạo động học: nhằm nghiên cứu về động học của địa hình và đặc biệt là động

học ngoại sinh, kể cả những hoạt động địa mạo của con người

- Địa mạo khí hậu: nghiên cứu những quá trình phát triển địa hình dưới góc độ ảnh

hưởng của điều kiện, tính phân đới khí hậu trong hiện tại và quá khứ

1.2.4 Công tác khảo sát địa mạo

Công tác khảo sát địa mạo được chia thành ba giai đoạn: nghiên cứu trong phòng, nghiên cứu ngoài thực địa và phân tích thực nghiệm

1.2.4.1 Nghiên cứu trong phòng

- Đối với công trình nghiên cứu hoàn chỉnh, giai đoạn làm việc trong phòng bao gồm

cả phần công tác chuẩn bị cho thực địa Ở giai đoạn này, quá trình nghiên cứu sơ bộ khu vực sẽ bao gồm việc xác định, làm rõ các yêu cầu đặt ra qua các tài liệu đã có hoặc qua các bản đồ Từ đó, hình thành những khái niệm đầu tiên về tình hình địa mạo trên lãnh thổ cần nghiên cứu Sau đó, nêu những hướng công việc, các vấn đề cần giải quyết, lập phương án nghiên cứu ngoài thực địa Phần thứ hai là thu thập các tài liệu cần thiết vừa ghi nhận được

từ ngoài thực địa để thực hiện báo cáo tổng kết

- Đối với công trình biên hội, chỉ thực hiện việc nghiên cứu trong phòng để tổng hợp những tài liệu đã có về địa mạo mà không có giai đoạn thực địa Thực ra ở đây không phải

là không có giai đoạn thực địa mà là do các nghiên cứu trước đó trong các đoàn khảo sát khác nhau đã thực hiện

1.2.4.2 Nghiên cứu ngoài thực địa

- Nghiên cứu lộ trình: Việc nghiên cứu địa mạo của lãnh thổ được tiến hành theo từng

lộ trình hoặc toàn bộ khu vực nghiên cứu Trong quá trình thực hiện sẽ thu thập tài liệu cho từng vấn đề cần được giải quyết và lập bản đồ địa mạo Tỷ lệ bản đồ được chọn tùy thuộc vào nhiệm vụ nghiên cứu, trong các công trình lập bản đồ địa chất, tìm kiếm khoáng sản thì

tỷ lệ bản đồ địa mạo được chọn chính là tỷ lệ bản đồ địa chất

- Nghiên cứu ở trạm: Việc nghiên cứu ở các trạm xây dựng cố định nhằm thu thập những tài liệu hoặc giải quyết những vấn đề về mặt định lượng trong sự phát triển của các quá trình và hiện tượng địa mạo Ví dụ: việc theo dõi tốc độ phá hủy hoặc bồi đắp bờ biển,

bờ hồ chứa nước, hiện tượng trượt đất, cường độ quá trình xói mòn đất, … Công việc này

có ý nghĩa về mặt lý luận lẫn thực tiễn, giúp ta dự báo được tốc độ và hướng phát triển của địa hình, từ đó đề ra những biện pháp hạn chế tác hại của các quá trình đó

1.2.4.3 Nghiên cứu thực nghiệm

- Hướng phân tích thực nghiệm: do đòi hỏi về mặt thực tiễn cũng như về lý thuyết địa

mạo là phải nghiên cứu một cách sâu sắc điều kiện thành tạo và phát triển của địa hình, việc xác định tuổi địa hình và thành phần trầm tích (nhất là trầm tích đệ tứ), phân tích đặc điểm thạch học – địa hóa, phân tích bào tử phấn hoa, … nên việc nghiên cứu bằng thực nghiệm và phân tích trong phòng thí nghiệm ngày càng trở nên cần thiết

Để có thể dựng lại điều kiện thành tạo địa hình và những biến đổi của chúng trong quá khứ địa chất thì ta phải thực hiện hàng loạt phép phân tích cần thiết (như phân tích thạch học, khoáng vật, cổ sinh, vi cổ sinh, địa hóa, …)

- Hướng lập mô hình địa mạo: Với đà tiến bộ của khoa học ngày nay, một hướng mới

đã được hình thành Người ta dựng lại những điều kiện địa mạo ở ngay trong phòng thí

nghiệm để nghiên cứu sự phát triển của địa hình trong những điều kiện, hoàn cảnh khác nhau Đó là hướng lập mô hình địa mạo

Ngày nay, hướng lập mô hình này càng phát triển mạnh nhờ kỹ thuật thực tế ảo thực hiện nhờ phần mềm trên máy vi tính

1.3 THANG TUỔI ĐỊA CHẤT

1.3.1 Định nghĩa

Thang tuổi địa chất: là thang của thời gian địa chất Tính liên tục của thang này phản ánh quá trình phát triển liên tục trong lịch sử của vỏ quả đất Thang này mang tính chất toàn cầu, mỗi phân vị trong thang địa tầng1 đều tương ứng với một phân vị của Thang tuổi địa chất Ngược lại nơi này, nơi khác trên vỏ Trái đất có thể vắng mặt phân vị địa tầng nào

đó tương ứng với phân vị có trên thang tuổi địa chất Điều đó xảy ra do quá trình trôi đi của thời gian là liên tục và không giới hạn còn quá trình lắng đọng trầm tích trong từng thời gian phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên của khu vực

1.3.2 Các phân vị Thang tuổi địa chất

Hội nghị địa chất Quốc tế lần thứ VIII năm 1900 ở Pari dựa trên cơ sở quyết định của hội nghị lần thứ III (1890) ở Bôlônhơ (Italia) đã thông qua một hệ thống cấp bậc phân vị tuổi địa chất và địa tầng tương ứng gồm các hàng phân vị sau đây:

Phân vị địa tầng Phân vị tuổi địa chất

đề bàn luận

Bảng 1.1: Thang tuổi địa chất 2009 và phân vị địa tầng tương ứng

đối (triệu năm)

Sinh vật Liên đại/

Liên giới Đại/ Giới Kỷ/ Hệ Thế /Thống Thực vật Động vật

Neogen –

N

Holocen– Q2 0 - 0,01

Thực vật hạt kín

Động vật có

vú

Pleistocen– Q1 0,01 - 2,6 Pliocen– N2 2,6 - 5,3 Miocen– N1 5,3 - 23,0 Paleogen–

E

Oligocen – E3 23,0 - 33,9 Eocen – E2 33,9 - 55,8 Paleocen – E1 55,8 - 65,5

Mesozoi (Mz)

Creta– K Muộn/ Trên – K2 65,5 - 99,6

Thực vật hạt trần

Bò sát (khủng long)

Sớm/ Dưới – K1 99,6 - 145,5 Jura – J

Muộn/ Trên – J3 145,5 - 161,2 Giữa/ Giữa – J2 161,2 - 175,6 Sớm/ Dưới – J1 175,6 - 201,6 Trias– T Muộn/ Trên – T3 Giữa/ Giữa – T2 201,6 - 235 235 - 245

1 Thang địa tầng phản ánh sự kế tiếp nhau của các đá trầm tích, phản ánh các giai đoạn cụ thể của từng thành phần hoặc toàn bộ vỏ quả đất đã trải qua trong quá trình lịch sử Vì vậy ở thang địa tầng trong từng khu vực có thể vắng mặt phân vị này, phân vị khác do hiện tượng thay đổi điều kiện địa lý tự nhiên như các quá trình ngừng lắng đọng trầm tích, hiện tượng bào trụi gây nên

TUỔI TƯƠNG ĐỐI Tuổi tuyệt

đối (triệu năm)

Sinh vật Liên đại/

Liên giới Đại/ Giới Kỷ/ Hệ Thế /Thống Thực vật Động vật

Sớm/ Dưới – T1 245 - 251

Paleozoi (Pz)

Pecmi – P

Muộn/ Trên – P3 251 - 260

Thực vật bào tử

Bò sát

cổ

Giữa/ Giữa – P2 260 - 271 Sớm/ Dưới – P1 271 - 299 Cacbon–

C

Pennsylvania– C2 299 - 318 Lưỡng

cư Mississippi– C1 318 - 359

Devon –

D

Muộn/ Trên – D3 359 - 385

Cá Giữa/ Giữa – D2 385 - 398

Sớm/ Dưới – D1 398 - 416 Silur – S

Muộn/ Trên – S3 416 - 423

Động vật không dây sống

Giữa/ Giữa – S2 423 - 428 Sớm/ Dưới – S1 428 - 444 Ordovic –

O

Muộn/ Trên – O3 444 - 461

Tảo

Giữa/ Giữa – O2 461 - 472 Sớm/ Dưới – O1 472 - 488

Ediacar 542 - 630 Động vật đa bào

Ediacar Khuẩn tảo

Meso proterozoi (MP)

Sten 1.000 - 1.200 Ectas 1.200 - 1.400

Sinh vật có nhân điển hình

Calymni 1.400 - 1.600 Paleo

proterozoi (PP)

Statheros 1.600 - 1.800 Orosira 1.800 - 2.050 Rhyax 2.050 - 2.300 Sideros 2.300 - 2.500

Paleoarche

Eoarchean (EA)

- Paleoarchean (Pa) – Cổ Thái cổ

- Mesoarchean (Ma) – Trung Thái cổ

- Neoarchean (Na) – Tân Thái cổ

- Paleoproterozoi (Pp) – Cổ Nguyên sinh

- Meso proterozoi (Mp) – Trung Nguyên sinh

- Neoproterozoi (Np) – Tân Nguyên sinh

- Paleozoi (Pz) – Cổ sinh

- Mesozoi (Mz) – Trung sinh

- Kainozoi (Kz) – Tân sinh

Các đại Ea, Pa, Ma, Na, Pp, Mp, Np được gọi chung là Tiền Cambri, được xác định

và nghiên cứu chủ yếu dựa vào mức độ biến chất, biến vị của đá và các hoạt động macma,

vì hầu như vắng di tích sinh vật, vì thế người ta còn gọi giai đoạn này là giai đoạn Ẩn sinh (Kryptozoi) Từ đại Pz đến nay là giai đoạn Hiển sinh (Faerozoi) vì có sự xuất hiện của sinh vật rõ ràng

- Gọi theo tên địa phương mà lần đầu tiên hệ tương ứng được xác lập: Cambri, Devon (theo tên địa phương ở nam nước Anh), Pecmi (tên địa phương ở Nga), Jura (tên dải núi ở biên giới Pháp và Thụy Sỹ)

- Gọi tên theo các bộ tộc cổ sinh sống ở địa phương hệ tương ứng được xác lập như hệ Ordovic, Silur

- Gọi tên theo dạng đá phổ biến ở trong hệ tương ứng như hệ Cacbon (lần đầu tiên phổ biến than đá) và Kreta ( phổ biến đá phấn, kreta có nghĩa là phấn trắng)

- Gọi tên theo sự phân tầng như Trias (do trầm tích của hệ này tìm thấy ở Đức được phân thành 3 tầng rõ rệt)

- Gọi tên theo tính chất của thành phần sinh vật: Paleogen (có nghĩa là động vật khác ngày nay), Neogen (gần hiện tại, do chứa động vật có xương sống gần giống động vật ngày nay)

1.3.2.3 Thế

Thế là một phần của kỷ và là phân vị cấp 3 của Thang tuổi địa chất Mỗi kỷ thường có

3 thế, riêng kỷ C, K chỉ có 2 thế, kỷ Є, N có đến 4 thế

Tên của thế gọi theo tên hệ kèm theo chữ “sớm”, “giữa”, “muộn” tương ứng với

“dưới”, “giữa”, “trên”

Thang địa tầng Thang tuổi địa chất

Devon trên D3 Devon muộn

Devon giữa D2 Devon giữa

Devon dưới D1 Devon sớm

Một số trường hợp thế mang tên riêng:

- Paleogen E (Paleocen E1, Eocen E2, Oligocen E3)

- Neogen N (Miocen N1, Pliocen N2, Pleistocen– N3, Holocen– N4)

CHƯƠNG 2 LỚP VỎ TRÁI ĐẤT

2.1 KHÁI QUÁT VỀ TRÁI ĐẤT

2.1.1 Một số giả thuyết về sự hình thành Trái Đất

Ngay từ khi có mặt trên Trái Đất, con người đã bỏ nhiều công sức để tìm hiểu về nguồn gốc, mối quan hệ giữa Trái Đất với Mặt Trời và các thiên thể trên bầu trời Tuy nhiên, đến hiện nay, mọi cố gắng mới chỉ dừng lại ở các giả thiết khoa học:

2.1.1.1 Giả thuyết Buffon

Trái Đất và các hành tinh trong Hệ Mặt Trời tạo ra do quá trình va chạm giữa Mặt Trời và một sao chổi lớn Sự va chạm này đã làm Mặt Trời vỡ ra nhiều mảnh Qua thời gian, các mảnh vỡ này nguội lạnh dần thành các hành tinh trong đó có Trái Đất Quan niệm này từng được coi là có giá trị vào thế kỷ XVIII Tuy nhiên, hiện nay các thành tựu về khoa học vũ trụ đều khẳng đinh rằng: sự va chạm không thể tạo ra những mảnh vỡ đó vì lõi vật chất của sao chổi rất nhỏ trong khi hình dáng to lớn của nó chỉ là một túi khí

2.1.1.2 Giả thuyết Kant - Laplace

Năm 1755, nhà triết học Đức Kant đã giải thích sự hình thành các thiên thể và chuyển động ban đầu của chúng: Mặt Trời và các hành tinh được hình thành từ một đám mây bụi (khối khí) vũ trụ dày đặc Năm 1824, nhà toán học - thiên văn Pháp Laplace kế thừa Kant

để xây dựng giả thuyết Kant – Laplace: các hành tinh hình thành từ một khối khí loãng nóng xung quanh Mặt Trời

Dưới tác động của lực hấp dẫn, các hạt vụn chuyển động, đám mây vũ trụ bị xé thành nhiều mảng Hệ Mặt Trời là một trong số những mảng đó Trong mỗi mảng, các hạt ở trung tâm hút nhau và lớn dần lên tạo thành Mặt Trời Vật chất gần Mặt Trời do sức hút, va chạm nhau (theo Kant) hoặc do nguồn lạnh đông đặc lại (theo Laplace) mà sinh ra vận động xoáy

ốc và hình thành các vành đai vật chất đặc quay quanh Mặt Trời Sau đó, phần lớn khối lượng mỗi vành đai kết tụ thành khối cầu (hành tinh), còn lại thành vệ tinh

Tuy nhiên, giả thuyết này không giải thích được nguyên nhân của chiều quay của vệ tinh Mộc tinh và Thổ tinh ngược với chiều quay của đa số thiên thể trong hệ Mặt Trời; mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng quỹ đạo của cả 5 vệ tinh của Thiên Vương tinh đều vuông góc với mặt phẳng hoàng đạo; sự tự quay ngược kim đồng hồ của các vành đai vật chất; sự ngưng tụ của không khí lại thành hành tinh ở vành vật chất, trong khi kết quả nghiên cứu lẽ

ra nó phải phân tán vào vũ trụ; Mặt Trời tự quay một vòng quanh trục mất từ 25 - 27 ngày, tốc độ này không đủ sức tách một phần vật chất ra thành các hành tinh

2.1.1.3 Giả thuyết Jeans

Theo Jeans, việc tách một phần vật chất vũ trụ từ Mặt Trời để hình thành hành tinh là

do tác động của một ngôi sao lạ nào đó, lớn tương tự Mặt Trời đã đi vào phạm vi hệ Mặt Trời một cách ngẫu nhiên và khoảng cách chúng chỉ còn bằng bán kính Mặt Trời Ở điều kiện đó, hiện tượng triều lực sẽ làm cho vật chất ở Mặt Trời sẽ lồi ra ở hai phía đối diện thành bướu vật chất nóng đỏ Bướu hướng về phía thiên thể lạ dày hơn nhiều so với bướu đối diện Nó tách ra khỏi Mặt Trời, đứt ra từng đoạn sinh ra hành tinh

Giả thuyết giải quyết được vấn đề momen quay của hành tinh không phụ thuộc vào động lượng Mặt Trời Nhưng giả thuyết này mắc một số sai lầm khác: các nhà thiên văn đã tính được rằng khoảng cách giữa các thiên thể là rất lớn, nếu giả sử đường kính Mặt Trời bằng 1mm thì khoảng cách từ nó đến ngôi sao gần nhất phải bằng 20 - 25km, vậy trong sự chuyển động hỗn độn đó làm sao một ngôi sao lạ lại có thể may mắn đi đến gần Mặt Trời với khoảng cách 1mm

2.1.1.4 Giả thuyết Otto Smith

Theo giả thuyết này thì thiên thể trong vũ trụ được hình thành từ một đám mây bụi và khí Đám mây bụi và khí này ban đầu quay tương đối chậm, sự vận động lộn xộn ban đầu

của các hạt bụi đã dẫn đến sự va chạm làm cho động năng chuyển thành nhiệt năng làm hạt bụi nóng lên, dính với nhau Khi đó, khối lượng đám bụi giảm đi, tốc độ quay nhanh hơn

Sự chuyển động đi vào trật tự Đám mây bụi có dạng dẹt hình đĩa với các vành xoắn ốc Khối lượng lớn nhất ở trung tâm, nơi nhiệt độ tăng lên rất cao và các phản ứng hạt nhân bắt đầu xảy ra Mặt Trời được hình thành

Những vành xoắn ốc ở phía ngoài cùng cũng dần kết tụ lại dưới tác dụng của trọng lực trở thành hành tinh Sự kiện này được xảy ra cách đây 10 tỷ năm Trong quá trình hình thành các hành tinh, do tác dụng của bức xạ nhiệt và ánh sáng Mặt Trời, những vành vật chất ở gần trung tâm bị hun nóng nhiều nhất Thành phần khí và một số chất rắn vành này

bị bốc hơi và bị áp lực ánh sáng đẩy ra phía ngoài Vì vậy, ở những vành này chỉ còn khối lượng nhỏ vật chất nhưng nặng và bốc hơi kém là Fe và Ni Điều này giải thích tại sao hành tinh nhóm Trái Đất có kích thước nhỏ nhưng tỷ trọng lớn Các vành đai vật chất ở xa Mặt Trời, ít chịu tác dụng bức xạ của Mặt Trời, các hành tinh được hình thành từ vật chất nguyên thuỷ và vật chất bốc hơi từ vành bên trong ra, gồm chủ yếu là chất khí nhẹ như H2

nên có khối lượng lớn, tỷ trọng nhỏ

Hình dạng đĩa của đám mây bụi ban đầu cũng giải thích tại sao quỹ đạo các hành tinh lại sắp xếp trên cùng một mặt phẳng Các quỹ đạo đó ít nhiều đều có hình elip do tác động phức tạp của các thiên thể

Vào cuối thời kì ngưng tụ, Trái Đất đã có khối lượng lớn gần như hiện nay thì nội bộ diễn ra quá trình tăng nhiệt Lúc đầu là nhiệt của quá trình di chuyển vật chất do P sau đó là quá trình phóng xạ của vật chất Sự tăng nhiệt dẫn đến sự nóng chảy của vật chất bên trong sắp xếp thành lớp nhân, lớp Manti và lớp vỏ như hiện nay Trái Đất lúc đầu nguội lạnh sau

đó nóng dần lên Trái Đất hình thành cách đây 4,5 - 4,6 tỷ năm, còn lớp vỏ thì cách nay 3

tỷ năm

2.1.2 Trái Đất trong hệ Mặt Trời

Hệ Mặt Trời mà Trái Đất đang tồn tại là một bộ phận của Ngân Hà Ngân Hà lại là một phần nhỏ của Thiên Hà, mà Thiên Hà lại là một bộ phận của một Siêu Thiên Hà trong

Vũ Trụ

Hệ Mặt Trời của chúng ta bao gồm: Mặt Trời, 8 hành tinh (với 61 vệ tinh), 5 hành tinh lùn, nhiều thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời Tất cả các vật thể đó di chuyển trong vũ trụ với các quỹ đạo ổn định và ở trạng thái cân bằng trong vũ trụ nhờ lực hấp dẫn Các hành tinh, hành tinh lùn, hoặc các thiên thể nhỏ di chuyển quanh Mặt Trời Trong khi các

vệ tinh lại xoay quanh các hành tinh

Hình 2.1: Vị trí của các hành tinh của hệ Mặt Trời

2.1.2.1 Mặt Trời - sao

Theo Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU – 2006), sao là thiên thể có các đặc điểm:

- Tự phát sáng, vật chất chủ yếu ở trạng thái plasma;

- Khối lượng lớn (1020-1040kg) đủ để tạo ra lực hấp dẫn các hành tinh quay quanh;

- Nhiệt độ cao nhờ các phản ứng nhiệt hạch;

Mặt Trời là một ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99% tổng khối lượng Hệ Mặt Trời Nó là một khối cầu gần hoàn hảo, chỉ hơi dẹt (khoảng 9/1.000.000), có nghĩa đường kính cực của nó khác biệt so với đường kính xích đạo chỉ 10km

2.1.2.2 Các hành tinh

Theo Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU – 2006), hành tinh có các đặc điểm:

- Quỹ đạo quanh Mặt Trời;

- Khối lượng đủ lớn để trọng trường của chính nó thắng lực vật rắn, tạo nên hình dạng cân bằng thủy tĩnh (gần hình cầu);

- Quỹ đạo được dọn sạch (tách bạch với các vật thể khác);

Các nhà khoa học chia các hành tinh thành 2 loại dựa vào mật độ và khoảng cách tới Mặt Trời: Các hành tinh đất (terrestrial planets: terra tiếng Latin là Earth - Trái Đất) và các hành tinh khí (Jovian = Jove thần Jupiter)

- Các hành tinh đất (Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh) là những hành tinh gần

Mặt Trời, nhỏ, rắn chắc, cấu tạo bởi các loại đá, có mật độ cao Thành phần của chúng tương đối giống nhau

- Các hành tinh khí (Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh) là những

hành tinh ở xa Mặt Trời hơn, có kích thước lớn nhưng mật độ thấp Chúng có thể có phần nhân cứng như của các hành tinh đất nhưng phần lớn khối lượng của chúng là một lớp khí quyển dày cấu tạo bởi H2, He và các loại khí khác Bầu khí quyển này có thể quan sát được

từ Trái Đất Có thể tách Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh thành nhóm các hành tinh băng đá, được phân biệt với các hành tinh khí bởi khối lượng thấp hơn của chúng (chỉ bằng

14 và 17 lần khối lượng Trái Đất), và đã mất gần hết H2 và He trong bầu khí quyển của chúng cùng với một tỷ lệ lớn đá và băng

2.1.2.3 Các hành tinh lùn

Theo Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU – 2006), hành tinh lùn có các đặc điểm:

- Quỹ đạo quanh Mặt Trời;

- Khối lượng đủ lớn để trọng trường của chính nó thắng lực vật rắn, tạo nên hình dạng cân bằng thủy tĩnh (gần hình cầu);

- Quỹ đạo chưa được dọn sạch (có vật thể khác nằm trên quỹ đạo)

Như vậy, các hành tinh lùn có chung rất nhiều đặc điểm với hành tinh, nhưng quỹ đạo của chúng chưa thật sự nổi trội như các hành tinh

Theo định nghĩa của IAU (2006), hiện nay Hệ Mặt Trời có 5 hành tinh lùn trong: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake và Eris Một vài thiên thể khác nằm trong vành đai tiểu hành tinh (thiên thể giữa Hỏa tinh và Mộc tinh) và vành đai Kuiper (thiên thể ngoài Hải Vương tinh) đang được xem xét, và có thể sẽ có thêm 50 thiên thể nữa được đưa vào nhóm hành tinh lùn trong tương lai

2.1.2.4 Các thiên thể nhỏ

- Hành tinh vi hình là cách dịch không chính thức của thuật ngữ tiếng Anh "minor

planet" và đôi khi "planetoid", chỉ các thực thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời nhỏ hơn các hành tinh, nhưng lớn hơn thiên thạch (các thiên thạch ở đây được coi là có kích thước nhỏ hơn 10m) và không phải là sao chổi (các sao chổi ở đây là các vật thể có khả năng tạo ra đuôi sao chổi khi đi qua gần Mặt Trời)

Trong tiếng Việt, thuật ngữ này ít dùng, mà thay vào đó là các thuật ngữ: tiểu hành

tinh (các hành tinh nhỏ nằm chủ yếu giữa quỹ đạo Hỏa tinh và Mộc tinh) và các thiên thể

ngoài Hải Vương Tinh (vành đai Kuiper, các hành tinh nhỏ nằm từ quỹ đạo Hải Vương tinh

trở ra)

- Sao Chổi: tiếng Anh gọi là “comet”, xuất phát từ chữ kometes trong tiếng Hi Lạp có

nghĩa là "lông lá", được miêu tả bởi một số chuyên gia bằng cụm từ "quả bóng tuyết bẩn"

vì nó chứa CO2, NH4 và nước đóng băng lẫn với bụi và các khoáng chất Đa phần các sao chổi có quỹ đạo elíp rất dẹt Nhiều sao chổi có viễn điểm nằm ở vùng gọi là Đám Oort, xa hơn nhiều so với Pluto Đây là nơi xuất phát của các sao chổi, một vùng hình vỏ cầu, gồm các vật chất để lại từ thủơ Hệ Mặt Trời mới bắt đầu hình thành Vật chất ở đây nằm quá xa nên chịu rất ít lực hấp dẫn từ trung tâm, đã không rơi vào đĩa tiền Mặt Trời, để trở thành Mặt Trời và các hành tinh Tại đây nhiệt độ cũng rất thấp khiến các chất như CO2, NH4 và nước đều bị đóng băng

Khi lại gần Mặt Trời, nhiệt độ tăng làm vật chất của sao chổi bốc hơi và dưới áp suất của gió Mặt Trời, tạo nên các đuôi giống như hình cái chổi Bụi và khí tạo hai đuôi riêng

rẽ, chĩa về hai phương hơi lệch nhau; các hạt bụi có khối lượng lớn không dễ bị gió Mặt Trời tác động, chỉ bị tách rời khỏi phần đầu của sao chổi và bay chậm lại trên quỹ đạo ngay sau phần đầu (do đó đuôi bụi cong theo đường cong của quỹ đạo) còn đuôi khí (đúng hơn

là khí đã bị ion hóa) chứa các hạt ion nhẹ, dễ dàng bị gió Mặt Trời thổi theo phương nối thẳng đến Mặt Trời, và sau đó chúng đi theo đường sức từ trong không gian thay cho đường quỹ đạo Hạt nhân sao chổi nằm lại bên trong là những khoáng chất nặng, hay chất hữu cơ cao phân tử, chỉ có đường kính khoảng 50km Trong khi đó đuôi sao chổi có thể kéo dài đến cỡ một đơn vị thiên văn hoặc hơn

Theo quỹ đạo, sao chổi được phân chia thành các loại: sao chổi ngắn hạn có chu kỳ quỹ đạo ít hơn 200 năm, sao chổi dài hạn có chu kỳ quỹ đạo lớn hơn, nhưng vẫn quay trở lại, và sao chổi thoáng qua có quỹ đạo parabol hay hyperbol chỉ bay ngang qua Mặt Trời một lần và sẽ ra đi mãi mãi sau đó

- Thiên thạch là các thực thể có đường kính nhỏ hơn 500m, chuyển động xung quanh

Mặt Trời Vành đai thiên thạch nằm giữa Hỏa tinh và Mộc tinh, là khu vực bao gồm hàng triệu thiên thạch lớn nhỏ khác nhau

- Bụi vũ trụ là các hạt vật chất cỡ nhỏ phân tán trong khoảng không giữa các thiên thể

Theo quan niệm hiện nay, bụi vũ trụ cấu thành từ các hạt có kích thước khoảng 1μm với lõi (nhân) là graphit và silicat Các thiên thạch và bụi có thể va quệt vào khí quyển Trái Đất và tạo ra các "cơn mưa" sao băng

Bảng 2.1: Một số đặc điểm của các hành tinh và hành tinh lùn trong Hệ Mặt Trời

Tên gọi

Đường kính xích đạo

so với Trái Đất

Khối lượng

so với Trái Đất

Khoảng cách đến Mặt Trời (AU)

Chu kỳ quỹ đạo (năm)

Độ nghiêng

so với xích đạo Mặt Trời (°)

Độ lệch tâm quỹ đạo

Chu

kỳ tự quay (ngày)

Số vệ tinh tự nhiên

Vành đai

Bầu khí quyển

Nhiệt

độ bề mặt ( 0 K)

I – CÁC HÀNH TINH

Thủy tinh 0,382 0,055 0,39 0,24 3,38 0,206 58,64 0 không rất mỏng 440 Kim tinh 0,949 0,82 0,72 0,62 3,86 0,007 243,02 - 0 không CO2, N2 730 Trái Đất 1,00 1,00 1,00 1,00 7,25 0,017 1,00 1 không N2, O2 287 Hỏa tinh 0,532 0,11 1,52 1,88 5,65 0,093 1,03 2 không CO2, N2 210 Mộc tinh 11,209 317,8 5,20 11,86 6,09 0,048 0,41 67 có H2, He 152 Thổ tinh 9,449 95,2 9,54 29,46 5,51 0,054 0,43 62 có H2, He 134 Thiên Vương tinh 4,007 14,6 19,22 84,01 6,48 0,047 -0,72 27 có H2, He 68 Hải Vương tinh 3,883 17,2 30,06 164,8 6,43 0,009 0,67 13 có H2, He 53

II – CÁC HÀNH TINH LÙN

Ceres 0,08 0,0002 2,5–3,0 4,60 10,59 0,080 0,38 0 không không 167 Pluto 0,19 0,0022 29,7–49,3 248,09 17,14 0,249 -6,39 5 không tạm thời 44 Haumea 0,37×0,16 0,0007 35,2–51,5 282,76 28,19 0,189 0,16 2 32 ± 3 Makemake ~0,12 0,0007 38,5–53,1 309,88 28,96 0,159 ? 0 ? ? ~30 Eris 0,19 0,0025 37,8–97,6 ~557 44,19 0,442 ~0,3 1 ? ? 42

2.1.3 Hình dạng và cấu tạo Trái Đất

Trái Đất là một hành tinh có dạng gần cầu Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời

và các lực hấp dẫn vũ trụ quyết định tới hình dạng, cấu trúc và sự phân bố các đặc tính hoá lý bên trong và bên ngoài Trái Đất

2.1.3.1 Hình dạng Trái Đất

Hình dạng Trái Đất rất phức tạp, có dạng geoid, được xác định theo độ cao trung bình của nước đại dương Quá trình tự quay làm phình ra ở xích đạo nên độ dài đường kính tại đường xích đạo dài hơn 43 km so với độ dài đường kính tính từ cực tới cực Những quan sát chính xác bằng vệ tinh nhân tạo cho thấy Trái Đất có cực Bắc nhô cao hơn 10m và cực Nam lõm vào 30m

Tuy nhiên, bề mặt địa hình gồ ghề hơn bề mặt geoid vì trên bề mặt địa hình có sự tương phản rất lớn giữa núi cao và biển sâu Nơi có độ lệch lớn nhất so với bề mặt geoid

là đỉnh Everest (8.848m trên mực nước biển) và rãnh Mariana (-11.033m dưới mực nước biển) Do sự phồng lên ở xích đạo, nơi xa tâm Trái Đất nhất là đỉnh Chimborazo (Ecuador)

2.1.3.2 Cấu tạo của Trái Đất

Khi các hành tinh đất trở nên lớn hơn, nhiệt độ cũng tăng lên theo do tác động của năng lượng động lực (sự di chuyển của hành tinh), do va chạm của các thiên thạch lên hành tinh Ngoài ra, còn có nhiệt do phân rã các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có mặt trong thành phần Trái Đất (uranium, thorium, potassium)

Theo thời gian, các nguyên tố này có xu hướng tự phân rã để chuyển thành nguyên

tố mới và khi phân rã thì giải phóng nhiệt Do đó nhiệt độ trong Trái Đất ngày càng tăng

và dẫn tới sự nóng chảy vật chất Các vật chất tỷ trọng nhẹ (giàu silic, nhôm, kiềm,…) dâng lên cao và di chuyển về phía bề mặt Các vật chất tỷ trọng nặng hơn như sắt bị nóng chảy chìm về trung tâm Trái Đất Ngoài ra, khối lượng khổng lồ khí ga thoát ra ngoài vỏ qua các họng núi lửa đã tạo nên khí quyển của Trái Đất Hơi nước ngưng tụ thành nước

và dần tràn nhập đại dương Sự nóng chảy từng phần làm Trái Đất từ một hành tinh đồng nhất thành một Trái Đất bị phân lớp theo thành phần

Trái Đất là một hành tinh đặc biệt trong hệ Mặt Trời, có cấu tạo vòng quyển (lớp bao) gồm 5 lớp bao: lớp khí, lớp nước – sinh vật, lớp vỏ, lớp manti và lớp lõi Trong đó,

Hệ Mặt Trời có được Lớp nước (hydrosphere) gồm toàn bộ biển và đại dương, sông, hồ,

nước ngầm và các mũ băng hà núi cao và vùng cực Đây cũng là lớp đặc biệt chỉ Trái Đất

mới có Lớp sinh vật (quyển của sự sống) gồm toàn bộ sự sống trên Trái Đất

Một điểm đặc biệt nữa là sự phong hóa xảy ra ở trên cùng lớp vỏ tạo thành bởi sự biến đổi hoá học và sự phá hủy vật lý của các đá khi chúng xuất lộ ra trên bề mặt trong

các lớp khác, tạo thành một lớp sản phẩm bở rời tàn dư: lớp vỏ phong hóa (regolith) Bên dưới lớp vỏ phong hóa là một lớp đá rắn chắc được gọi là lớp đá

Đối với Địa chất học, đối tượng nghiên cứu chỉ gồm ba lớp: vỏ, manti và lõi Bằng phương pháp gián tiếp đặc biệt là phương pháp địa chấn cho phép các nhà khoa học giả thiết rằng Trái Đất cấu tạo bởi ba lớp khác nhau về thành phần hay trạng thái vật chất

* Lớp vỏ

Lớp vỏ (A) là phần cứng ngoài cùng Trái Đất, ngăn cách với lớp manti bên dưới bằng mặt ranh giới Môkhôrôvich - tên nhà khoa học Nam Tư (cũ), đề xuất vào 1909 (gọi tắt là mặt Môkhô), có bề dày trung bình 5 - 10km ở đại dương và 35 - 40 km ở lục địa Thành phần hoá học lớp vỏ có mặt hầu hết các nguyên tố hoá học trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, trong đó chủ yếu các nguyên tố O2, Si, Al, Na, K, Ca, Fe,

Mg Trong tám nguyên tố này, Si và Al có hàm lượng lớn nhất nên còn gọi là lớp sial

* Lớp manti

Lớp manti ngăn cách với lớp vỏ bằng mặt Moho và ngăn cách với lớp lõi bằng mặt

Gunterberg ở độ sâu 40 – 2.900km, còn có tên là lớp sima Căn cứ vào tốc độ truyền sóng

chấn động chia ra:

- Lớp manti trên bao gồm 2 lớp:

+ Lớp thứ nhất (B): từ khoảng 40 – 400km, vật chất ở trạng thái quánh dẻo (ngưỡng bắt đầu nóng chảy hoặc bắt đầu kết tinh lại), hình thành các dòng chảy vật chất theo chiều thẳng đứng (gây ra động đất, núi lửa, magma xâm nhập) hoặc chiều ngang Thành phần chủ yếu là hợp chất silicat giàu Fe và Mg

+ Lớp thứ hai (C): từ khoảng 400 – 900km, do tốc độ di chuyển của sóng dọc tăng nên trạng thái có thể chặt hơn lớp thứ nhất Thành phần giàu Fe và Mg

- Lớp manti dưới (D): từ khoảng 900 – 2.900km với vật chất ở trạng thái rắn (kết

tinh) Thành phần hóa học chủ yếu là Fe, Mg và các alumin (khoáng vật corindon:

Al2O3…)

* Lớp lõi

Lớp lõi có độ sâu từ 2.900 km – 6.371km, sóng dọc có thể đi qua nhưng tốc độ giảm hẳn (từ 13km/s xuống 7km/s)

Thành phần hóa học: Trước kia người ta cho rằng toàn bộ lõi là sắt và niken nên còn

có tên gọi là lớp nife Ngày nay nhiều nhà khoa học cho rằng, lõi khác các lớp nằm trên

nó không phải do thành phần mà chủ yếu do trạng thái vật chất của nó Với áp suất lớn trong lõi (3,5 triệu atm) vật chất tồn tại ở dạng ion mang điện Lớp lõi được phân thành 3 lớp:

- Lõi ngoài (E): giới hạn từ 2.900 – 5.000km, có tính chất lỏng vì sóng ngang không

đi qua được, cấu tạo chủ yếu từ Si, Mg, Ni, Cr, Fe

- Lớp chuyển tiếp (F): từ 5.000 – 5.100km, có trạng thái chuyển tiếp gần như lỏng

- Lõi trong (G): giới hạn từ 5.100 - 6.371km, giả thuyết là rắn gồm phần lớn Fe, S

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo Trái Đất

2.1.4 Tính chất vật lý và hóa học

2.1.4.1 Đặc điểm vật lý

* Tỷ trọng

Do khối lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới nên vật chất ở các lớp dưới

bị nén chặt làm tăng mật độ vật chất dẫn tới tăng tỷ trọng Như vậy ta thấy tỷ trọng của Trái Đất tăng dần theo chiều sâu

Tỷ trọng trung bình của Trái Đất là 5,52g/cm3 Trong khi đó tỷ trọng trung bình các

đá cấu tạo vỏ Trái Đất không vượt quá 3,0 - 3,1g/cm3 Do đó tỷ trọng tăng rất lớn theo độ sâu

Bảng 2.2: Tỷ trọng của Trái Đất qua các lớp (Magnitxki,1965)

Lõi ngoài E 2.900 – 5.000 9,30 - 11,5 Lớp chuyển tiếp F 5.000 – 5.100 11,5 - 21,0 Lõi trong G 5.100 – 6.371 12,0 - 12,3

Từ bảng ta thấy rõ sự tăng vọt tỷ trọng vật chất ở ranh giới của lõi

* Áp suất

- Áp suất tải trọng sinh ra do trọng lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới,

áp suất thủy tĩnh tăng theo chiều sâu Ứng với sự thay đổi tỷ trọng bên trong Trái Đất người ta đã tính toán được sự thay đổi của áp suất và gia tốc trọng lực

Bảng 2.3: Sự phân bố áp suất theo độ sâu

Ðộ sâu (km) 100 300 900 2.900 5.000 6.370

Áp suất (1000atm) 31 100 346 1.370 3.120 3.510

Từ bảng trên ta thấy áp suất ở ranh giới nhân ngoài đạt gần 1,4 triệu atm, còn ở ranh giới nhân trong đạt trên 3 triệu atm

- Áp suất định hướng sinh ra do các chuyển động kiến tạo của vỏ Trái Đất Chúng

phân bố theo phương nằm ngang ở phần trên của vỏ Trái Đất và giảm dần theo chiều sâu

* Trọng lực

Trọng lực là tổng hợp của hai lực: lực hút của Trái Đất và lực ly tâm sinh ra do sự tự quay của Trái Đất (do lực ly tâm nhỏ chỉ ~ 0,34% nên hướng của trọng lực vẫn là hướng tâm)

Do bán kính của Trái Đất ở cực ngắn hơn ở xích đạo nên trọng lực miền cực lớn hơn

ở xích đạo

Theo lý thuyết thì trên cùng một vĩ độ trọng lực không thay đổi và được gọi là trọng lực bình thường Nhưng thực tế thì trọng lực của vật trên cùng một vĩ độ thay đổi và được gọi là trọng lực bất thường Nguyên nhân gây ra trọng lực bất thường là độ cao tuyệt đối khác nhau và khối lượng đất đá khác nhau phân bố không điều trên cùng vĩ độ ấy Cũng theo lý thuyết thì gia tốc của trọng lực giảm đều từ mặt Trái Đất đến trung tâm Nhưng thực tế thì không phải như vậy: đại lượng của gia tốc gần như tăng đều và đạt trị số tối đa

ở gần ranh giới nhân, sau đó giảm xuống nhanh và ở trung tâm Trái Đất nó bằng 0, vì ở đây lực hút tác động ngang nhau ở mọi phía và trọng lực bằng 0

* Nhiệt của Trái Đất

Nhiệt của Trái Đất gồm có nhiệt bên ngoài (do Mặt Trời cung cấp) và nhiệt bên trong Trái Đất

- Nhiệt bên ngoài: hàng ngày Mặt Trời bức xạ một lượng nhiệt rất lớn về Trái Đất

nhưng Trái Đất không hấp thụ hết mà chỉ hấp thụ một phần, còn lại đa số bức xạ lên không trung Lượng nhiệt mà mỗi điểm của mặt đất nhận được từ Mặt Trời không những phụ thuộc vào sức nóng của Mặt Trời mà còn phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, độ cao địa hình,

bề dày thảm thực vật, sự phân bố lục địa, đại dương,

Nhiệt Mặt Trời chỉ làm nóng Trái Đất đến một độ sâu nhất định và xuống tới một độ sâu nào đó, nhiệt độ không còn phụ thuộc vào nhiệt Mặt Trời thì tầng đó gọi là tầng thường ôn Nhiệt độ của tầng thường ôn bằng nhiệt độ trung bình năm trên mặt đất, tầng này nằm ở những độ sâu khác nhau tùy theo miền và tùy theo tính dẫn nhiệt của đất đá nằm trên, trung bình ở độ sâu từ 2 - 40m

- Nhiệt bên trong: là do hoạt động của các phản ứng hóa học tỏa nhiệt, sự phân hủy

các nguyên tố phóng xạ hay nhiệt toả ra từ các lò magma trong vỏ Trái Đất Bên dưới tầng thường ôn, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng dần, song không đều vì còn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và môi trường địa lý Ví dụ: mỏ đồng luôn nóng hơn mỏ than, gần núi lửa hoạt động thì nhiệt độ tăng cao

+ Cấp địa nhiệt: Là khoảng độ sâu tính bằng mét để nhiệt độ tăng lên 1oC, cấp địa nhiệt trung bình của vỏ Trái Đất là 33m

* Từ tính của Trái Đất

Trái Đất là một nam châm khổng lồ, khoảng không gian chịu ảnh hưởng của nam châmđó gọi là từ trường của Trái Đất (địa từ trường), khoảng không gian chịu ảnh hưởng bằng 10 lần bán kính Trái Đất

Nguyên nhân Trái Đất có từ trường: do sự dịch chuyển các dòng vật chất trong nhân, do đá của vỏ Trái Đất chứa các khoáng vật có từ tính, sự không đồng nhất mật độ vật chất giữa các lớp bên trong Trái Đất

Do vị trí của cực từ trường không trùng với cực địa lý nên trục từ trường và trục địa

lý hợp thành một góc nhất định Mặt khác vị trí của từ cực luôn thay đổi theo thời gian nên góc hợp bởi giữa trục từ trường và trục Trái Đất cũng thay đổi Hiện nay vào khoảng 11.50 Các từ cực không trùng với các địa cực là do sự phân bố đất liền trên bề mặt Trái Đất không đều ở hai bán cầu

Hình 2.3: Sơ đồ từ trường của Trái Đất

- Từ trường của Trái Đất được thể hiện bởi ba đại lượng: độ từ thiên, độ từ khuynh

và cường độ từ trường

+ Độ từ thiên (D): Là góc lệch giữa phương bắc nam theo kim địa bàn chỉ với

phương bắc nam địa lý Ở nước ta góc này không lớn, khoảng 50 phút (ở Groenlan gần

600) Đường nối những điểm có độ từ thiên bằng nhau gọi là đường đẳng thiên, đường có

trị số độ từ thiên bằng 0 được gọi là kinh tuyến từ, (khi kim lệch về phía đông có từ thiên đông (+), về phía tây có từ thiên tây (-)

+ Độ từ khuynh: Là góc lệch giữa kim địa bàn với mặt phẳng nằm ngang.Tại các

điểm xung quanh đường xích đạo độ từ khuynh bằng 0, đi về 2 cực độ từ khuynh tăng dần tới 900 (ở cực bắc kim địa bàn thẳng đứng, đầu kim bắc chỉ xuống dưới) Đường nối

những điểm có độ từ khuynh = 0 gọi là đường xích đạo từ Đường nối những điểm có cùng trị số độ từ khuynh gọi là đường đẳng khuynh

+ Cường độ từ trường được biểu thị bằng đơn vị ơxtét hoặc gamma Theo các nhà

nghiên cứu thì trong khoảng 2.000 năm trở lại đây cường độ từ trường giảm 2 lần Trong thực tế, trị số cường độ từ trường tại các điểm trên bề mặt Trái Đất thường lệch với trị số tính toán - gọi là dị thường từ

2.1.4.2 Thành phần hóa học

Hiện nay người ta mới chỉ nghiên cứu trực tiếp được thành phần của vỏ Trái Đất tới

độ sâu khoảng 15 - 20km Muốn nghiên cứu thành phần hóa học của các phần sâu hơn thì phải dựa vào tài liệu gián tiếp của địa chấn học và khẳng định thêm bằng nghiên cứu thành phần vật chất của các thiên thạch

Nhà khoa học Hoa Kỳ Clac (1889) đã công bố kết quả sau nhiều năm phân tích thống kê, tìm ra tỉ lệ % trọng lượng các nguyên tố Số liệu công bố của ông đã gây lên sự chú ý mạnh mẽ trong giới khoa học Để ghi nhớ công lao của của ông người ta gọi các trị

Do tỷ trọng của vật chất cấu tạo nên Trái Đất tăng theo độ sâu nên người ta cho rằng càng xuống sâu thì các nguyên tố nặng càng tăng lên

2.2 CẤU TRÚC VỎ TRÁI ĐẤT

Vỏ Trái Đất là thành phần vật chất rắn bao bọc bên ngoài của Trái Đất, là một bộ phận cấu thành thạch quyển nằm trên mặt Moho Vỏ Trái Đất là đối tượng nghiên cứu chính của Địa chất học

Vỏ Trái Đất có bề dày không đồng đều, thể hiện ở địa hình phức tạp từ lục địa đến đại dương Căn cứ vào tài liệu địa – vật lý, chia ra 2 kiểu vỏ: vỏ lục địa và vỏ đại dương

Hình 2.4: Cấu tạo vỏ Trái Đất

2.2.1 Kiểu vỏ lục địa

Kiểu vỏ lục địa phân bố ở nền lục địa có một phần nằm dưới mực nước biển, có bề dày không đều: vùng nền (vùng ổn định) có bề dày 35 – 40km; vùng kiến tạo núi trẻ có

bề dày 55 – 70km; vùng núi Hymalaya, Alps có bề dày 70 – 75km

2.2.1.1 Cấu tạo vỏ lục địa

Vỏ lục địa được cấu tạo bởi các lớp:

- Lớp trầm tích có bề dày trung bình khoảng 3 - 5km Thành phần chủ yếu gồm các

đá trầm tích có tuổi khác nhau từ cổ nhất đến trẻ nhất Tốc độ truyền sóng địa chấn từ 3,5 đến 5km/s

- Lớp granit (granite-gonai) dày khoảng 20km (20 – 25km ở vùng núi) hình thành

do đá trầm tích bị biến chất trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao và đá magma hình thành

từ dung dịch silicat nóng chảy từ các lò magma trong lòng đất thoát ra Lớp granit có tốc

độ truyền sóng địa chấn từ 5,5 đến 6,1 km/s Trong lớp này có sự tập trung các nguyên tố kiềm, Al, Si, các nguyên tố hiếm như U, Th

- Lớp bazan có bề dày 15 – 20km (25 – 35km ở vùng núi), được cấu tạo chủ yếu

bởi đá magma bazơ và các đá biến chất tướng granulit, chặt sít giàu Mg và Fe Ranh giới trên tiếp xúc với lớp granit bởi bề mặt Konrad, ranh giới dưới tiếp xúc với lớp Manti bởi bề mặt Moho Lớp bazan tập trung nhiều Ca, Al, Fe, còn lượng Si thì ít hơn, các nguyên tố hiếm chủ yếu là Ti

2.2.1.2 Các phụ kiểu của vỏ lục địa

Vỏ lục địa được phân chia thành 3 phụ kiểu: vỏ lục địa miền nền, vỏ lục địa miền tạo núi đại lục và vỏ lục địa miền tạo núi trẻ và mạnh

- Vỏ lục địa miền nền: đặc điểm của loại này là bề dày lớp granit thay đổi, thường

gặp trên các miền nền đại lục

- Vỏ lục địa miền tạo núi đại lục: khác với loại trên ở chỗ có bề dày lớp granit và

bazan đều lớn hơn Gặp tại các bộ phận cao của lục địa (miền núi với độ cao dưới 3.000 – 4.000m) và trên các đảo (Madagascar, Kalimantan, New Guinea, …)

- Vỏ lục địa miền núi trẻ và mạnh: đặc trưng cho các miền núi cao trên 3.000 –

4.000m, bề dày của vỏ Trái Đất ở đây vượt quá 60km, có thể tới 80km

2.2.2 Kiểu vỏ đại dương

Vỏ đại dương phân bố ở nền đại dương, dưới tầng nước biển và đại dương Lớp vỏ này có độ dày 5 –10 km, nằm ở bên trên lớp vỏ Trái Đất

2.2.2.1 Cấu tạo vỏ đại dương

Về cấu tạo, lớp vỏ đại dương được cấu tạo bởi Si, Fe, Mg Do không có lớp granit nên chỉ gồm 2 lớp:

có bề dày từ vài trăm m đến 1km, ít khi dày hơn

Mg và Fe dày 6 - 7km Ngoài ra, lớp này còn có thể tách ra thêm 1 lớp: gabbro có thành phần gồm đá gabbro (bazo) và pyroxenit (siêu bazo) dày khoảng 5km phân bố không liên tục

2.2.2.2 Các phụ kiểu của vỏ đại dương

Lớp vỏ đại dương có thể được chia thành các phụ kiểu sau đây:

- Vỏ đại dương miền nền: đặc trưng cho phần lớn đáy đại dương và là loại vỏ đại

dương điển hình, dày 3 – 17km

- Vỏ đại dương miền tạo núi phát triển trên các cung đảo và núi dưới đáy đại dương,

phổ biến ở phần ven rìa các bồn đại dương, ở các độ sâu nhỏ hơn 2.500m với bề dày 10 – 25km

- Vỏ đại dương miền biển ven bờ là loại đặc trưng cho các biển ven rìa có cung đảo

chắn Ở đới này, bề dày tầng bazan tăng, đạt tới 5 – 20km, có nơi còn thấy cả di tích của tầng granit (biển Nhật Bản, biển Java, …)

- Vỏ đại dương trong các vực thẳm: nơi bề dày trung bình 8 – 10km

- Vỏ đại dương ở các bồn biển nội địa: kiểu vỏ này có đặc điểm là có tầng đá trầm

tích rất dày, đạt tới 10 – 12km ở biển Đen, 20 – 40km tại hồ Caspian

2.3 CÁC THUYẾT ĐỊA KIẾN TẠO

2.3.1 Các thuyết tĩnh

2.3.1.1 Thuyết co rút

Thuyết co rút được D Pomong (Pháp) đề xuất, bổ sung bởi N Khobo (Áo) Theo

đó, Trái Đất khi mới hình thành ở thể nóng chảy Theo thời gian, vật chất bên ngoài nguội lạnh dẫn đến co thể tích Sự co rút nhờ vào quá trình phân hủy phóng xạ ở từng khu vực làm tăng nhiệt độ, dẫn tới tăng thể tích vật chất gây ra nứt võ (đứt gãy) và uốn nếp vỏ Sự nứt vỡ làm vật chất lỏng bên trong trào ra – núi lửa Qua quá trình phá hủy, xâm thực, các vùng nổi cao do uốn nếp bị bào mòn thành núi

Sau thời gian, thể tích giảm làm Trái Đất co lại dẫn tới sụt lún vỏ và diễn ra trầm tích Vật chất bị bào mòn tích tụ ở vùng trũng tạo ra đá trầm tích Do sự phân hủy phóng

xạ có tính chu kỳ, diễn ra trong thời gian, không gian khác nhau nên các đới uốn nế không cùng thời gian thành tạo

2.3.1.2 Thuyết đứt gãy sâu

Thuyết này được W Hobbs (Hoa Kỳ) đề xuất, bổ sung bởi nhiều nhà nghiên cứu kế tiếp Các đặc trưng về hình thái bề mặt (hình dáng lục địa, các dãy núi lớn, …), cấu trúc

vỏ Trái Đất liên quan đến hệ thống đứt gãy sâu nguyên thủy, phân bố có quy luật, chia vỏ Trái Đất thành những đới có cấu trúc, lịch sử phát triển khác nhau

2.3.1.3 Thuyết kiến tạo máng

Thuyết “Kiến tạo máng” còn gọi là thuyết “Địa máng” ra đời từ thế kỉ XI với khái niệm đầu tiên của các nhà địa chất J Hall (1849) và T Dana (1873) Sau đó, được nhiều nhà địa chất bổ sung hoàn thiện, định nghĩa, xác định tính chất và phân chia nhiều loại hình khác nhau: E Haug (1909), A Arkhangelski (1927 - 1932), H Still (1940), M Key (1944), V Belousov (1948 - 1974), J Aubovin (1949 - 1964),

Thuyết kiến tạo máng cho rằng các lục địa luôn cố định, các vận động kiến tạo nên

bề mặt Trái Đất là những chuyển động thẳng đứng, chia kiến trúc vỏ Trái Đất thành địa

máng và nền bằng Các lực nằm ngang chỉ giữ vai trò phụ và tạo ra các uốn nếp

* Địa máng phân bố dọc rìa giữa lục địa và đại dương, là khu vực hoạt động mạnh

của vỏ Trái Đất, có tốc độ và biên độ dao động lớn Vỏ Trái Đất ở đây dày, đá trầm tích dày với thành phần và tướng đá phức tạp, tích lũy quặng dày, địa nhiệt cao

Các chuyển động kiến tạo hết sức đa dạng Sụt lún mạnh hình thành các khu biển sâu dài hàng trăm, hàng nghìn km, rộng chỉ hàng chục hoặc vài trăm km Hoạt động uốn nếp động đất, đứt gãy phát triển mạnh, các đứt gãy sâu làm tăng sụt lún, đảo lộn thế nằm của đá Hoạt động magma phát triển, sản phẩm phun trào xen kẽ với trầm tích biển (giai đoạn đầu), magma xâm nhập hình thành thể nền (giai đoạn sau) Hoạt động biến chất mạnh gồm biến chất tiếp xúc, động lực và biến chất khu vực do nhiều đứt gãy, sụt võng sâu tạo nên áp suất, nhiệt độ cao)

Địa máng phát triển qua 2 giai đoạn chính:

- Giai đoạn sụt võng: địa máng bắt đầu sụt võng nhanh và mở rộng phạm vi, tạo

thành biển sâu và hình thành lớp trầm tích dày Magma xuyên lên theo đứt gãy sâu, hoạt động dưới dạng phun trào ngầm, đông lạnh nhanh, thành phần chủ yếu là bazơ Cuối giai đoạn này, có những vùng được nâng lên, đá bị uốn nếp, vò nhàu Dọc các đứt gãy có magma phun trào bazơ và trung tính

- Giai đoạn tạo núi: đặc trưng bởi chuyển động nâng lên (gọi là nghịch đảo kiến

tạo) Hoạt động magma giai đoạn này yếu hơn giai đoạn trước và phun trào lục địa thay thế phun trào ngầm dưới nước và thành phần là acid Giai đoạn này đất đá bị uốn nếp và biến chất khu vực Cuối giai đoạn, toàn vùng địa máng được nâng lên, hình thành các thể núi uốn nếp gọi là địa máng đã được đông kết (địa máng đã kết thúc sự phát triển)

* Nền: khu vực rộng lớn, khá bằng phẳng, tương đối ổn định của vỏ Trái Đất, phát

sinh khi địa máng đóng kín Nền ít dao động, biên độ dao động nhỏ, hoạt động magma

chỉ xảy ra dọc các đứt gãy sâu, các lớp trầm tích nằm ngang hoặc gần ngang, đá chỉ bị

biến chất tiếp xúc Vỏ Trái Đất trong miền nền mỏng, đá trầm tích mỏng

Về cấu trúc, nền có hai tầng: móng nền và áo nền Móng nền (địa đài) là phần cơ sở bên dưới gồm đá uốn nếp, biến chất cao và nhiều magma, hình thành trong giai đoạn địa máng Áo nền là tầng cấu trúc bên trên của nền, gồm những đá được thành tạo sau khi miền uốn nếp của móng đã được hình thành Tuy nhiên, cấu trúc bề mặt nền không phải mọi chỗ nền đều đủ cả hai tầng, có nơi tầng móng lộ hẳn trên mặt mà không có lớp phủ - gọi là khiên (khiên Baltica, khiên Laurentia, …)

Nền phát triển qua hai giai đoạn chính Giai đoạn đầu sụt lún, xuất hiện biển tiến, hình thành nên các lớp trầm tích dày Giai đoạn sau, nền bằng được nâng lên làm cho biển thoái, hình thành nên các vũng vịnh Cuối giai đoạn này tất cả miền nền được nâng lên hình thành lục địa

Theo thời gian hình thành, nền chia thành nền cổ và nền mới Nền cổ hình thành từ các địa máng tuổi Tiền Cambri (các nền cấu thành nên 2 lục địa Laurasia và Gondwana) Nền mới hình thành từ Cambri về sau

2.3.2 Các thuyết động

2.3.2.1 Thuyết trôi dạt lục địa

Trước khi thuyết trôi dạt lục địa ra đời đã có nhiều nhà khoa học đề cập tới sự thống nhất các lục địa và sự phá vỡ chúng: E.Becon (1620), Place (1658), Antoni Snider (1858), E.Suess (1827), Fran B.Taylor (1908), Nhưng đến 1915, với nghiên cứu của A.Wegener, mới thành học thuyết

Hình 2.5: Dấu hiệu hóa thạch chứng minh cho sự trôi dạt lục địa

Dựa vào sự giống nhau hình thái đường bờ biển (đông Nam Mỹ - tây Phi, Bắc Mỹ - tây Âu, ), thế giới thực vật cổ (Nam Mỹ - Bắc Mỹ - Âu, Nam Mỹ - Nam Phi - Ấn Độ -

Úc vào Cacbon - Pecmi), cấu trúc địa chất (Bắc Mỹ và Anh, Brazin - Guinea, Nam Mỹ - Nam Phi), Wegener cho rằng trong suốt đại Paleozoi, có một khối lục địa thống nhất (Pangea) và một đại dương lớn bao quanh Sau đó, khối lục địa Pangea vỡ ra rồi di chuyển trên lớp Sima mềm dẻo Quá trình di chuyển do sự chuyển dời về phía tây của lớp Sima, tác động của Mặt Trăng, do sự tự quay của Trái Đất, tác động của khối lượng nên bản thân các lục địa có xu hướng sụt xuống và di chuyển về phía các thung lũng đại dương, lực đẩy các khối lục địa về xích đạo… Sự xô húc của các khối lục địa làm trầm tích uốn nếp rồi nâng cao thành núi

Hình 2.6: Quá trình xô húc của các khối lục địa

Theo các nhà khoa học thì thiếu sót chủ yếu của Wegener ở chỗ: sự trôi dạt các khối lục địa chỉ diễn ra ở vỏ Trái Đất mà không có sự liên hệ tới các quá trình lý - hóa xảy ra dưới sâu trong lòng Trái Đất

2.3.2.2 Thuyết tách dãn đại dương

Từ năm 1950, các nhà nghiên cứu địa chất – địa vật lý nhận thấy: đáy đại dương có biểu hiện dị thường, chúng phân bố gần như đối xứng hai bên sống núi giữa đại dương hai dải song song xen kẽ dị thường âm – dương Các dải càng cách xa sống núi đại dương thì tuổi càng già hơn so với dải ngay sống núi Sự phân bố các dải dị thường này được giải thích là do hiện tượng tách dãn đáy đại dương

Vật chất của lớp manti mà chủ yếu là bazan theo đới tách dãn thường xuyên lên và trào ra hai bên Chúng chịu ảnh hưởng của địa từ nên bị từ hóa theo một hướng nhất định Các vật chất tràn lên sau sẽ đẩy hai dải hình thành trước ra xa trục tách dãn thì càng có

tuổi già hơn Do Trái Đất đã có nhiều lần đổi dấu từ trường nên các dải xen kẽ bị thay đôi dấu khác nhau

Iceland là vết lộ lớn của sống núi giữa đại dương Khu vực đông bắc đảo đá có tuổi già hơn so với khu vực giữa đảo Các núi lửa hiện đại đều phân bố ở trung tâm đảo dọc theo đới tách dãn

Hình 2.7: Tuổi của vỏ đại dương

2.3.2.3 Thuyết kiến tạo mảng

Thuyết “Kiến tạo mảng” hay còn gọi thuyết “Địa mảng”, được bắt đầu từ thuyết

“Trôi dạt lục địa” của Wegener

Từ những năm 1960, sự tiến bộ của nhiều ngành khoa học đã giúp các nhà địa chất nghiên cứu vỏ Trái Đất sâu sắc hơn - chủ yếu vùng đáy đại dương, đã thu thập nhiều tài liệu mới quan trọng:

- Xác định sự khác biệt cơ bản về thành phần, cấu tạo giữa lục địa và đại dương và phần trên của manti

- Phát hiện hệ thống các dãy núi giữa đại dương và hệ thống cấu tạo rift

- Chứng minh sự tồn tại lớp quyển mềm và xác định được thành phần của nó Phát hiện những liên quan có tính quy luật sự tăng nhiệt độ và giảm mật độ vật chất ở phần trên của lớp trong các đới kiến tạo mạnh

- Xác lập lịch sử phát triển vỏ Trái Đất trước kỷ Cambri bằng các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối, để từ đó liên kết các đá trước Cambri giữa các lục địa

- Phát hiện sự dịch chuyển tương đối giữa các lục địa dựa trên nghiên cứu cổ từ trường qua các thời kì địa chất

- Những trầm tích cổ nhất ở đáy đại dương có thời gian hình thành không vượt quá thời gian Mezozoi Không có các lớp phủ trầm tích ở sống núi đại dương chỉ có các sản phẩm phun trào (bazan) được liên tục đưa ra qua hệ thống rift Càng xa sống núi đại dương, chiều dày lớp phủ bazan càng tăng và tuổi càng cổ

- Dị thường từ trường hai bên sống núi đại dương có dạng vân thẳng, dị thường âm

và dương xen kẽ nhau đối xứng nhau qua sống núi đại dương

Trên cơ sở những thuyêt có trước và những tài liệu mới, các nhà nghiên cứu phát triển thuyết “Trôi dạt lục địa” thành thuyết “Kiến tạo toàn cầu mới” theo cách gọi của B.Ixac, J.Olivơ, L.Xake (B.Iacks, J.Oliver, L.Syks) hay “Kiến tạo mảng” theo cách gọi của Lơ Pisoong (Le Pichon) Theo Lơ Pisoong, toàn bộ Trái Đất gồm một số ít các đơn vị kiến tạo Mỗi đơn vị chỉ gồm một mảng cứng

Sự tách giãn các mảng bắt đầu từ sống núi giữa đại dương theo hướng vuông góc với trục sống núi đại dương Tốc độ tách giãn tùy thuộc vào từng mảng từ 1 đến 6mm/năm, có nơi đạt 12mm/năm Phần bao ngoài luôn có xu hướng biến dạng lớn ở dọc theo các vành đai Benniof (chấn tâm động đất sâu tới 150km, các chấn tâm tạo thành

nhóm theo mặt phẳng nghiêng khoảng 450 cắm sâu vào lục địa) Các đới này cùng với đứt gãy biến dạng chia vỏ Trái Đất thành các mảng

Có ba loại ranh giới:

- Ranh giới phân kỳ: phân bố dọc sống núi giữa đại dương, đôi khi còn gặp cả trên

lục địa khi magma mới đi lên, vỏ Trái Đất bị phồng lên, dãn ra và mỏng đi Thung lũng rift được hình thành từ hệ thống đứt gãy thuận (rift Đông Phi kéo dài từ Ethiôpia - Kenia

- Môzămbic)

Hình 2.8: Các mảng của lớp vỏ Trái Đất theo thuyết “Kiến tạo mảng”

Mảng chính Mảng phụ 15 Iran 30 Rivera

1 Thái Bình Dương 1 Aegea (biển) 16 Jan Mayen 31 Sandwich

2 Ấn Độ - Úc 2 Altiplano 17 Juan Fernandez 32 Shetland

3 Á - Âu 3 Amur (Hoa Bắc) 18 Kermadec 33 Solomon (biển)

4 Phi 4 Anatolia 19 Manus 34 Somali

5 Bắc Mỹ 5 Balmoral (đá ngầm) 20 Maoke 35 Nam Bismarck

6 Nam Mỹ 6 Banda (biển) 21 Mariana 36 Sunda

7 Nam Cực 7 Bird's Head 22 Molucca (biển) 37 Timor

8 Ả Rập 8 Burma 23 New Hebrides 38 Tonga

9 Caribe 9 Caroline 24 Niuafo'ou 39 Woodlark

10 Juan de Fuca 10 Conway (đá ngầm) 25 Bắc Andes 40 Dương Tử (Hoa Nam)

11 Scotia 11 Phục Sinh 26 Bắc Bismarck Mảng kiến tạo núi

12 Cocos 12 Futuna 27 Okhotsk 1 Adriatic

13 Nazca 13 Galapagos 28 Okinawa 2 Explorer

14 Philippin 14 Hellenic 29 Panama 3 Gorda

- Ranh giới hội tụ (co, nén ép) nơi hai mảng va chạm nhau với 3 kiểu: hút chìm,

chờm trượt và xô húc Tại đây xảy ra các hoạt động: động đất, núi lửa, mặt đất bị phá hủy

và biến đổi

- Ranh giới chuyển dạng (biến dạng): nơi đây hai mảng dịch chuyển ngang Dọc

theo đứt gãy bị phá hủy mạnh có nhiều tâm động đất Nổi tiếng là đứt gãy Andreis ở

Hình 2.9: Các loại ranh giới 2.4 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT

2.4.1 Thời kỳ Tiền Cambri (P)

Tiền Cambri kéo dài khoảng 3.000 triệu năm, bắt đầu khi Trái Đất hình thành (cách đây 4.550 triệu năm) đến giáp kỷ Cambri (cách đây 542 triệu năm), là tên gọi chung 3 liên đại: Hadean, Archean và Proterozoi

Các đá P lộ ra ở các khu vực nền cổ: Bantica (Đông Âu), Canađa (Bắc Mỹ), Sơn Đông (Trung Hoa), có một số đặc điểm:

- Bị các đá trẻ phủ trên vì thế chỉ trong những cấu trúc nổi cao của vỏ Trái Đất, nhân các phức nếp vồng lớn và các khiên của nền cổ là có thể lộ ra đá P

- Biến chất rất cao, thường gặp là gơnai, phiến mica, ămfibolit, quazit, đá hoa

- Thường chứa nhiều thành phần của đá magma mà phần lớn bị biến chất Sự có mặt

đá magma chứng tỏ hoạt động magma xảy ra mạnh mẽ ở thời kỳ đó

- Bị biến vị mạnh mẽ, bị vò nhàu, uốn nếp và đứt gãy làm đảo lộn thế nằm, chứng tỏ hoạt động kiến tạo đã xảy ra hết sức phức tạp

- Rất nghèo di tích sinh vật, chỉ mới tìm thấy đá vôi có nguồn gốc tảo, một số ít di tích trùng phóng xạ, trùng lỗ Các đá hữu cơ cũng hiếm, vắng mặt dầu mỏ, than đá

- Một số loại đá mà thời kỳ sau không có, đặc trưng nhất là quaczit sắt - loại quaczit phân lớp mỏng xen những lớp quặng sắt hematit (Fe2O3) cũng phân lớp mỏng

Vì không có di tích hóa thạch nên việc phân chia địa tầng chủ yếu dựa vào mức độ biến chất, biến vị của các đá và cũng chỉ có những thang địa tầng địa phương cho từng khu vực Tiền Cambri có thể được chia thành 3 giai đoạn chính:

2.4.1.1 Liên đại Hadean (Ha)

* Xuất xứ

Hadean bắt đầu cách đây 4.550 triệu năm, kết thúc cách đây 3.850 triệu năm khi Trái Đất mới hình thành, không có dẫn liệu địa chất trực tiếp nên hiểu biết còn mù mờ Tên gọi “Hadean” gốc từ Hades, vị thần “âm ti” hay “địa ngục” của Hy Lạp, gợi ra hình

ảnh âm phủ hoặc ám chỉ các điều kiện Trái Đất vào thời gian đó Nhà địa chất Preston Cloud đề xuất năm 1972, ban đầu để gán cho thời kỳ trước cả các loại đá đã biết

* Hoạt động kiến tạo

Trái Đất hình thành cách đây 4.550 triệu năm Khi mới hình thành, Trái Đất bị nóng chảy phần bên ngoài Trái Đất, tạo thành đại dương magma sâu 100 - 1.000km, thành phần chủ yếu là sắt và magnesi Lượng nhiệt làm nóng chảy do: (1) Sự lao bắn của các vật thể vũ trụ truyền vào Trái Đất; (2) Tổ hợp khoáng vật dưới sâu bị biến đổi thành đặc xít hơn làm tăng áp lực và tỏa nhiệt; (3) Nhiệt giải phóng trong quá trình phân rã đồng vị phóng xạ; (4) Nhiệt tạo ra từ sự hình thành lõi (~ 4.400 - 4.500 triệu năm trước đây) Có

lẽ đây là nguồn nhiệt quan trọng nhất trong giai đoạn đầu của Trái Đất

Sự nguội lạnh dần trên bề mặt Trái Đất đã tạo sự phân hóa Vật chất nặng chìm vào lõi, vật chất nhẹ hơn nổi lên bề mặt, sinh ra vỏ nguyên thủy Tuy nhiên, lớp vỏ này nhanh chóng bị mất đi do bị vật thể vũ trụ bắn phá và do Trái Đất tồn tại dưới dạng đại dương dung nham nóng chảy khiến lớp vỏ đá không tồn tại

Tháng 06/2005, tinh thể zircon (một tinh thể bền vững cấu tạo từ silicon, oxy và zirconium cùng các nguyên tố khác) ở Tây Úc là tinh thể già nhất Trái Đất (4.404 triệu năm tuổi), vượt xa các đá già nhất được phát hiện trước đây: 3.900 triệu năm (Canada), 3.800 triệu năm (Nam Greenland) Từ đó, các phân tích lại theo hướng khác: mưa acid diện rộng và hiệu ứng nhà kính khủng khiếp đã hòa tan lớp đá Vì bền vững cao nên chỉ

có zircon mới tồn tại được

Sự lao bắn của thiên thạch (theo tư liệu từ bề mặt Mặt Trăng) còn tiếp diễn đến cách nay 3.900 triệu năm có thể sản sinh ra magma felsic (granit) vào cuối Hadean và bắt đầu quá trình hình thành lục địa

- Địa hình: Sau khi hình thành lớp vỏ, hoạt động núi lửa kém linh động nên magma

nằm lại tại chỗ, nguội lại thành địa hình nổi cao Từ đây, địa hình Trái Đất chỗ cao, chỗ thấp như Mặt Trăng hiện nay Dưới tác dụng nhiệt Mặt Trời, bề mặt Trái Đất bắt đầu tuần hoàn nước và phá hủy đá do phong hóa, bào mòn, xâm thực của nước ở những vùng nổi

cao và vận chuyển, tích tụ sản phẩm đã phá hủy và sản phẩm phun trào ở vùng thấp

* Hoàn cảnh cổ khí hậu và sự sống

Vũ Trụ Tuy nhiên, các khí này nhanh chóng thoát khỏi trường trọng lực Trái Đất và bay vào hệ Mặt Trời do gió Mặt Trời và nhiệt lượng Trái Đất Sau đó, hơi nước thoát ra từ lớp vỏ khi các khí gas bị núi lửa phun lên, tạo ra khí quyển thứ hai chứa NH3, CH4, hơi nước, CO2, N2, Điều này phù hợp về điều kiện hình thành tinh thể zircon: có nước và nhiệt độ khá thấp Do chưa có lớp O3 ngăn cản nên tia cực tím thâm nhập khắp bề mặt

Trái Đất

- Mầm móng sự sống: Cách đây 4.200 triệu năm, Trái Đất lạnh đi, hình thành từ

trường bảo vệ chống lại bức xạ có hại và giữ các khí núi lửa lại, không để bị gió Mặt Trời mang đi Đây là điều kiện cơ bản để hình thành mây, tích lũy nước trong bồn trũng và mầm móng sự sống xuất hiện Tháng 10/2015, các nhà nghiên cứu Đại học California và Stanford phát hiện mẫu tinh thể zircon có nhiều C12 (carbon có nguồn gốc từ sinh vật hữu

cơ) ở Jack Hill, Australia đã công bố: mầm móng sự sống có cách đây 4.100 triệu năm

2.4.1.2 Liên đại Archean (Ar)

* Xuất xứ và phân chia địa thời

Archean là một liên đại dài gần 1.350 triệu năm, bắt đầu từ 3.850 triệu năm và kết thúc vào 2.500 triệu năm trước Cũng giống như ở Hadean, con số này được xác định dựa vào phương pháp địa chất học thời gian (địa thời học) Archean được chia thành 4 đại: Eoarhean - EA, Peleoarchean - PA, Mesoarchean - MA và Neoarchean - NA

* Hoạt động kiến tạo

Đầu Archean, một số nhân nền hình thành Mặc dù bối cảnh kiến tạo còn nhiều vấn

đề chưa rõ, nhưng kiến tạo mảng đã thể hiện ngay từ Archean Trong suốt Archean, vỏ Trái Đất tiếp tục lạnh đi, hình thành đá và mảng lục địa nhỏ, xen kẽ là các khu vực ngập nước rộng (biển) Lượng nước đại dương vẫn tăng, song tốc độ giảm vì lượng nhiệt để sinh ra magma ngày càng giảm Các khu vực nổi cao bị phong hóa, bào mòn, xâm thực Sản phẩm được vận chuyển, lắng đọng trầm tích ở vùng thấp xung quanh và khu vực ngập nước Độ dày trầm tích tăng làm phân dị vỏ Trái Đất Hoạt động magma và quá trình phân dị làm các đá trầm tích bị uốn nếp và biến chất nên đá thời này biến chất cao Vào cuối Archean, khoảng 2.600 triệu năm, hoạt động kiến tạo địa tầng gần giống ngày nay Sự xuất hiện các lòng chảo trầm tích, vòng cung núi lửa, vết nứt nội địa, các va chạm giữa lục địa và kiến tạo núi trải rộng toàn cầu cho thấy sự gắn kết và phá hủy của một hoặc vài lục địa

* Hoàn cảnh cổ khí hậu và sự sống

cao hơn ngày nay 10.000 lần Bên cạnh đó, HCl, H2S, CH4 cũng tăng đáng kể, gây ra hiệu ứng nhà kính với cường độ lớn CO2 kết hợp H2O tạo H2CO3 rơi xuống thành mưa acid diện rộng làm nước đại dương mang tính acid rất mạnh Đến giữa Archean, nước đại dương tiến tới trung hòa nhờ sự phá hủy đá magma ở các vùng nổi cao, kim loại kiềm và

kiềm thổ tăng làm tăng lượng muối và giảm tính acid

- Sự sống sơ khai: Hai yếu tố cần cho sự sống xuất hiện: (1) Các nguyên tố thích

hợp để các phân tử có thể tổng hợp; (2) Nguồn năng lượng để xúc tiến phản ứng hóa học tổng hợp các phân tử hữu cơ Sinh chất được cấu tạo từ C, H, N và O, tất cả đều có trong khí quyển dưới dạng phân tử CO2, hơi H2O và N2, có thể cả CH4 và NH3 Các nguyên tố cần cho sự sống kết hợp thành phân tử hữu cơ đơn giản là acid amin (monomer); năng lượng xúc tiến phản ứng có lẽ là từ bức xạ tia cực tím và các tia chớp Có lẽ dạng sống sơ khai là các acid amin được cấu tạo dựa trên các RNA nên tự tạo được bản sao cho mình (cơ chế sinh sản) Tuy nhiên, sự tổng hợp ARN tự nhiên vẫn là vấn đề bí hiểm, vì chúng

không thể tổng hợp dễ dàng trong điều kiện thông thường và phổ biến trên Trái Đất

Khi khí quyển chứa ít O tự do thì những dạng sống kỵ khí dị dưỡng có cấu trúc đơn bào đã hình thành Cách đây 3.500 triệu năm đã xuất hiện dạng sống tự dưỡng, có khả năng quang hợp giống vi khuẩn lam được J.William Schopf tìm thấy trong hóa thạch tại Tây Úc Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài vài chục mm, đường kính 1- 2mm và có thành tế bào khá dày

2.4.1.3 Liên đại Proterozoi (Pr)

* Xuất xứ và phân chia địa thời

Proterozoi là một liên đại dài gần 2.000 triệu năm, diễn ra cách đây 542 – 2.500 triệu năm, là thời kỳ phát triển đầu tiên của các loài sinh vật sơ khai trên Trái Đất, được phân làm 3 đại Paleoproterozoi - PP, Mesoproterozoi – MP và Neoproterozoi - NP

* Hoạt động kiến tạo

Giai đoạn này đặc trưng bởi các địa tầng biển thềm lục địa nông trải rộng, đa số đá

ít bị biến chất hơn so với Archean, lục địa lớn lên nhanh chóng và có quy mô lớn

Trong PP, cách nay 1.800 – 2.000 triệu năm, diễn ra tạo núi, xuất hiện những đới biến dạng, biến chất và xâm nhập Các khối nền Archean xô húc và nối lại thành nền lớn Laurentia (Greenland, Canada, miền giữa Hoa Kỳ và xa hơn là Baltic ngày nay) Sau đó

là tạo núi Greenville (1.300 – 1.000 triệu năm trước) Đây là biểu hiện giai đoạn hoàn thành sự bồi tụ lục địa Laurentia

Cuối MP, đã hình thành các khối vỏ lục địa tương đương với 1/2 - 2/3 khối lượng

vỏ lục địa hiện nay Sự xô húc các lục địa tạo nên siêu lục địa Rodinia (gốc tiếng Nga nghĩa là “Đất mẹ”, “Tổ quốc”) cách đây 1.100 triệu năm Laurentia có thể là nhân của Rodinia, bao quanh là Baltica, Siberia và một số bộ phận của Gondwana (Nam Cực, Úc,

…) Rodinia có tính chất của vùng nền ổn định nhưng nhiều nơi hoạt động tách dãn nội lục hình thành máng nền Đến khi bị vỡ thì Rodinia chưa phải là siêu lục địa toàn khối Các bộ phận cấu thành Rodinia tiếp tục chuyển động và vỡ thành 8 lục địa (trong đó

có Gondwana) vào 750 triệu năm trước Hoạt động rift nội lục chuyển thành tách dãn đã hình thành mầm móng Thái Bình Dương Như vậy, Thái Bình Dương không phải là đại dương cổ, không phải là kế thừa của Panthalassic (Toàn Đại Dương)

Cuối NP diễn ra sự di chuyển lớn của Gondwana, phần đông Gondwana vòng qua phía tây và nối liền với tây Gondwana, khiến biển Mozambic bị khép lại cách nay khoảng

600 triệu năm Các lục địa lại tụ hợp thành siêu lục địa Pannotia và siêu lục địa này lại bị phá vỡ vào đầu Cambri, cách nay 540 triệu năm

Hình 2.10: Các lục địa cách đây 650 triệu năm

* Hoàn cảnh cổ khí hậu và sinh vật

- Khí hậu: Ở giai đoạn đầu, CO2 vẫn chiếm chủ yếu trong khí quyển nhưng đến cách đây 850 triệu năm, sự phát triển mạnh mẽ của dạng sống quang hợp ở biển đã hấp thu ánh sáng Mặt Trời, sinh ra O2 đã làm lượng O trong khí quyển tăng đáng kể, lên đến 1% trong khí quyển Từ đó, tầng O3 dần hình thành, bảo vệ Trái Đất khỏi tia tử ngoại từ

năm), đạt đỉnh cao với “quả cầu tuyết” ở băng hà Varangia

- Sinh vật: Cách đây 1.800 triệu năm, xuất hiện sinh vật đơn bào có nhân - sự kiện

quan trọng nhất lịch sử sự sống Một nhóm sinh vật đơn bào quang hợp dạng cầu trôi nổi

ở biển nông (Arcritacha) xuất hiện rất nhiều cách nay 1.500 triệu năm chứng tỏ đã có tầng O3 dày nên sinh vật biển có thể sống ở biển nông vì không còn ảnh hưởng của tia cực tím Tuy nhiên, sự sống chưa tồn tại bao lâu thì ngưng do bị băng hà dài và mãnh liệt

nhất trong lịch sử (cách đây 800 triệu năm, kéo dài 200 triệu năm)

Đến NP, xuất hiện sinh vật đa bào (hàng tỷ tế bào, có những tế bào chuyên biệt: hô hấp, tiêu hóa, sinh sản, …) Đó là tảo vôi, tảo nâu, tảo stromatolit Hệ động vật đa bào nguyên thủy (Ediacara) có cơ thể mềm như sứa vùng biển ven bờ xuất hiện cách đây 570 triệu năm, chia thành: Sợi chích (Cnidaria) như kiểu Dạng sứa (Medusoida) và Dạng lông chim (Pennatulida); Giun đốt vòng (Annelida); Chân khớp nguyên thủy, Tuy nhiên, đến cuối NP đã xảy ra sự tuyệt chủng lớn

2.4.2 Đại Paleozoi (Pz)

Đại Paleozoi bao gồm 6 kỷ: Cambri, Ordovic, Silur, Devon, Cacbon, Pecmi, kéo dài

291 triệu năm Tuổi tuyệt đối của đại tính từ kỷ Cambri đến nay khoảng 542 triệu năm

2.4.2.1 Kỷ Cambri (Є)

* Xuất xứ và phân chia địa thời

Kỷ Cambri do nhà địa chất Anh A Sedwick đề nghị năm 1836, là tên cổ vùng Wales ở tây nam Anh, nơi có mặt cắt địa chất được nghiên cứu đầu tiên Cambri kéo dài

54 triệu năm, bắt đầu cách nay 542 triệu năm và kết thúc cách nay 488,3 triệu năm Cambri chia làm 4 thế: Terreneuvian – Є1, Số 2– Є2, Số 3– Є3, Furongian – Є4

* Hoạt động kiến tạo

Đầu Є, Pannotia vỡ thành những lục địa khác nhau, lớn nhất là Gondwana ở bán cầu Nam Các lục địa lớn tiếp theo gồm Laurentia, Baltica và Siberia Ngoài ra, một số khối nhỏ bị ngập biển: Kazakhstan, Bắc Trung Hoa, Thái Lan, Malaysia, Đông Dương

Ba lục địa Laurentia, Baltica và Siberia đều nằm gần xích đạo, phân cách với Gondwana bởi đại dương Iapetus Bao quanh các lục địa: đại dương Panthalassic (Toàn Đại Dương) Các mảng lục địa tiếp tục di chuyển theo cơ chế hội tụ và tách dãn Sự hội tụ sẽ dẫn đến xô húc, tạo núi mà sớm nhất là tạo núi Toàn Phi (Pan-Africa) ở rìa bắc Gondwana (đầu Є) và tạo núi Salair (Є muộn) ở rìa mảng lục địa Siberia và Mông Cổ

Trong Є giữa và muộn diễn ra biển tiến lớn, rõ nét ở Laurentia, Siberia, Baltica Không có chứng tích băng hà, nên có lẽ biển tiến do tốc độ tách dãn nhanh của đáy biển Biển tiến tạo nên những vùng biển nông mới Trầm tích biển nông gặp ở nhiều lục địa ngày nay trừ Gondwana, Đông Siberia và Kazakhstan khi đó là núi và cao nguyên Thành phần trầm tích cho thấy nền nhiệt hạ nhanh có lẽ do Pannotia tan vỡ

Đại dương trong Cambri trải rộng và nông, nhất là ven lục địa Panthalassic phủ phần lớn bán cầu Bắc, các đại dương nhỏ: Proto-Tethys, Iapetus và Khanty đều mở rộng

Hình 2.11: Các lục địa cách đây 514 triệu năm

* Hoàn cảnh cổ khí hậu