Các qui luật địa lý chung của Trái đất

Các qui luật địa lý chung của Tráiđất trình bày trong chương này gồm: 1 Tính hoàn chỉnh của Vỏ cảnh quan 2 Sự tuần hoàn của vật chất và năng lượng của Vỏ cảnh quan3 Tính nhịp điệu của Vỏ

Các qui luật địa lý chung của Trái đất

Vỏ Trái đất nói chung hay vỏ cảnh quan nói riêng hoặc từng bộphận của nó là một hệ thống động lực Các hệ thống này khôngngừng vận động và phát triển theo những qui luật chung nhất tạonên sự thống nhất giữa các hợp phần cấu tạo và sự phân hóa thànhcác bộ phận lãnh thổ nhỏ hơn Các qui luật địa lý chung của Tráiđất trình bày trong chương này gồm:

1) Tính hoàn chỉnh của Vỏ cảnh quan

2) Sự tuần hoàn của vật chất và năng lượng của Vỏ cảnh quan3) Tính nhịp điệu của Vỏ cảnh quan

4) Qui luật địa đới và phi địa đới

3.1 Tính hoàn chỉnh của vỏ cảnh quan

• Gồm nhiều thành phần cấu tạo và giữa chúng có mối quan hệvật chất và năng lượng

• Có mối liên hệ với bên ngoài và do đó mỗi địa tổng thể là một

bộ phận của một hệ thống lớn hơn

• Sự thống nhất nội hệ thống chỉ có tính chất tương đối, do đómỗi địa tổng thể lại có thể phân hóa thành những địa tổng thể

3.1.2 Sự thống nhất của hệ thống vật liệu

Mỗi thành phần của vỏ cảnh quan (nền đá, địa hình, thổ nhưỡng,nước, thế giới hữu cơ, v.v…) tồn tại và phát triển theo những quiluật riêng của nó Tuy nhiên từng thành phần không tồn tại và pháttriển một cách cô lập, mà chúng chịu ảnh hưởng của các thànhphần khác và tác động ảnh hưởng của mình tới các thành phầnkhác

Sự trao đổi không ngừng vật chất và năng lượng giữa các thànhphần riêng lẻ qui định tính hoàn chỉnh của vỏ cảnh quan Sự phốihợp hoạt động của tất cả các thành phần biến chúng thành một hệthống vật liệu thống nhất, hoàn chỉnh Tính hoàn chỉnh của hệthống này rất lớn và mang đặc tính chung đến mức mà nếu trongtổng thể địa lý hay trong vỏ cảnh quan chỉ một khâu nào đó thayđổi thì tất cả các khâu còn lại cũng thay đổi theo

Ví dụ: sự gia tăng dioxit cacbon trong khí quyển làm trái đất nónglên, băng ở vùng cực và trên núi cao sẽ tan dần làm mực nước biểndâng cao nhận chìm các vùng đất ven biển Địa bàn sinh sống củacon người và nhiều loại sinh vật bị thu hẹp

Qui mô thay đổi của toàn bộ hệ thống, về căn bản, phụ thuôc vàoqui mô thay đổi của các bộ phận cấu thành riêng biệt Do sự khácnhau về chất nên tốc độ phát triển của các thành phần Vỏ cảnhquan khác nhau Tùy theo mức độ nhậy cảm đối với tác động của

tự nhiên, có thể xắp xếp tính bảo thủ của các thành phần theo thứ tựgiảm dần như sau: cơ sở nham thạch - địa hình - các hiện tượng khíhậu - nước - thổ nhưỡng - thực vật - động vật

Ví dụ: trong thời kỳ băng hà, mực nước đại dương hạ thấp đã ảnhhưởng trực tiếp và gián tiếp đến đến toàn bộ Trái đất (băng hà kỷ

Đệ tứ làm cho mực nước đại dương hạ thấp tới 110m)

• Ảnh hưởng trực tiếp, đó là làm lộ ra những diện tích rộng lớncủa thềm lục địa, do vậy địa hình rìa các đại lục có những nétkhác biệt Một số quần đảo hợp thành các đảo, một số đảonhập vào các đại lục, một số đại lục rời rạc được nối liền vớinhau bởi các con đường cạn, theo các con đường này động vật

và thực vật trên cạn có thể di cư dẫn đến diện phân bố củachúng bị thay đổi, trong khi đó những con đường cạn trờ thànhvật chướng ngại không thể vượt qua đối với các sinh vật dướinước

• Ảnh hưởng gián tiếp, đó là sự hạ thấp của mực nước đạidương sẽ dẫn đến sự hạ thấp mực xâm thực cơ sở của các sông

đổ ra đại dương, gây ra sự tăng cường của xâm thực sâu, cácsông suối khoét sâu, chia cắt bề mặt địa hình nổi mạnh mẽhơn

• Ngược lại, vào thời kỳ gian băng, nước băng tan của băng hàtrở lại đại dương làm cho mực nước đại dương tăng lên, cácbiển ven lục địa xuất hiện, các đại lục và các đảo tách rời, mực

cơ sở xâm thực của các sông nâng cao dẫn đến quá trình tích

tụ trầm tích, sự di cư của các hệ thực vật và động vật bị hạnchế, sự di cư của các sinh vật dưới nước tự do hơn, các ámtiêu san hô bắt đầu tăng tiến

Như vậy Vỏ cảnh quan về toàn thể là một hệ thống đồng thời vừa hoàn chỉnh vừa không cân bằng.

3.1.3 Ý nghĩa thực tiễn của qui luật thống nhất và hoàn chỉnh

Mọi hoạt động kinh tế của xã hội loài người thực tế là sự can thiệpvào bước tiến triển xác định của quá trình tự nhiên trong Vỏ cảnhquan Việc thay thế thực vật hoang dại bằng thực vật gieo trồng,việc xây dựng các đập trên sông, việc dẫn nước tới các miền hạn

bộ tổng thể tự nhiên của cảnh quan và trải qua một thời gian có thểdẫn đến những kết quả bất ngờ, trong đó có cả các kết quả trái với

ý muốn của con người

Ví dụ: sau khi đập thủy điện Trị An trên sông Đồng Nai được xâydựng, đáy sông dưới đập bị xâm thực sâu 0,5-1,0m do thiếu hụttrầm tích, đáy sông xâm thực hạ sâu dẫn đến sự xói lở bờ sông, kếtquả là các vườn cây, đồng ruộng thậm chí cả nhà cửa của dân cưhai bờ sông cũng bị phá hủy Ngoài ra sự điều tiết nước của nhàmáy thủy điện đã làm cho ranh giới mặn-ngọt ở vùng hạ lưu bị thayđổi, kết quả là thực vật và động vật đã phải di cư theo sự biến độngcủa môi trường

Như vậy có thể nói, những tác động của con người đã gây ra trong

tự nhiên một chuỗi các phản ứng dây chuyền độc đáo với hàng loạtcác thay đổi tự động

Qui luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của Vỏ cảnh quan báo trước sự cần thiết trước hết phải đánh giá tác động môi trường một cách tỉ mỉ bất kỳ một lãnh thổ nào khi muốn sử dụng chúng vào các mục đích kinh tế dưới hình thức này hay hình thức khác.

3.2 Qui luật tuần hoàn vật chất và năng lượng

Một trong những đặc điểm quan trọng và đặc trưng của Vỏ cảnhquan Trái đất là sự tồn tại ở đó những vòng tuần hoàn của vật chất

và năng lượng có liên quan tới vật chất đó Vai trò của chúng có ýnghĩa lớn trong việc duy trì và phát triển cảnh quan, bởi vì chúngđảm bảo sự lặp lại nhiều lần cùng một quá trình hay hiện tượng vàhiệu quả tổng cộng cao với khối lượng có hạn của vật chất ban đầutham gia vào các quá trình này

3.2.1 Khái niệm

Mỗi đối tượng vật chất đều chứa đựng năng lượng-đó là khả năngsinh công trong quá trình vận động Bởi vậy năng lượng được xem

là động lực của mọi quá trình, làm biến đổi vật chất từ dạng nàysang dạng khác

“Các nguồn năng lượng làm quay tuốc bin nhà máy thủy điện, làm quay cánh quát gió các cối xay gió hay đẩy các thuyền buồm đi tới, làm chạy máy móc khi ta đốt than hoặc xăng dầu, khi đốt để nấu nướng, sưởi ấm, v.v…chỉ là những năng lượng mà trái đất giữ lại

từ hai nguồn năng lượng chính nêu trên”

Năng lượng từ Mặt trời là nguồn năng lượng chính của mọi quátrình diễn ra trong Vỏ cảnh quan Nguồn năng lượng này là độnglực thúc đẩy sự trao đổi nhiệt trong khí quyển và trong thủy quyển,tạo nên sự cân bằng nhiệt trên trái đất và trả năng lượng dư thừavào trong vũ trụ

Ngoài sự trao đổi năng lượng, còn đồng thời có sự trao đổi vật chấtcủa các nguyên tố hóa học với nhau, nhất là ôxi, hidrô, cacbon, nitơv.v…ở nhiều qui mô khác nhau, tạo nên vô số vòng tuần hoàn nănglượng và vật chất hết sức đa dạng mà ta đã được biết như vòng tuầnhoàn của nước, vòng tuần hoàn của đá, vòng tuần hoàn sinh vật,vòng tuần hoàn của không khí, vòng tuần hoàn của các hải lưu,vòng tuần hoàn của khí cacbonic, của đạm hay của oxi v.v…

3.2.2 Vòng tuần hoàn của đá

Bằng nghiên cứu các vết lộ đá ở nhiều vùng khác nhau, các nhakhoa học địa chất đã đi đến kết luận là các đá trong vỏ Trái đất tuântheo một hình mẫu được lặp đi lặp lại qua suốt các thời kỳ địa chất.Chuỗi các sự kiện này được Hutton gọi là chu kỳ địa chất hay vòngtuần hoàn của đá Mặc dù vòng tuần hoàn này không có điểm bắtđầu và kết thúc xác định, nhưng có thể khái quát như sau:

Hình 3.1 Sự tuần hoàn của đá gồm: trầm tích-tạo đá trầm tích-biến đổi thành đá magma hay biến chất-tạo núi-bào mòn, vận chuyển và tích tụ trầm tích

• Trầm tích bở rời ban đầu được lắng đọng thành những lớpnằm ngang liên tục theo nguyên lý Steno

• Các lớp đá trầm tích bở rời dưới đáy bị chôn vùi và nén chặttạo thành đá trầm tích-đó là quá trình thành đá

• Các đá trầm tích bị lún chìm sâu hơn, chịu nhiệt độ và áp suấtcao hơn Trong điều kiện đó, đá bị biến dạng, các lớp có thể bịuốn cong hoặc nóng chảy tạo nên magma-một chất lỏng donóng chảy mà sau này nguội đi thành đá magma Magma cũng

có thể được sinh ra không phải từ đá trầm tích Các đá cũng cóthể bị biến đổi mạnh mẽ nhưng chưa tời điểm nóng chảy thìđược gọi là đá biến chất

• Sự cộng sinh chặt chẽ của hiện tượng biến dạng, biến chất,hoạt động magma và các vòng đai núi cho thấy các hoạt độngnày liên hệ với nhau và chúng được hình thành trong quá trìnhtạo núi.

• Các dải núi trồi lên chịu tác dụng của những tác nhân phá hủynhư trọng lực, mưa gió, băng giá, núi dần dần hạ thấp do bàomòn

• Vật liệu trầm tích vụn bở do bào mòn được sông suối vậnchuyển vào đại dương và một vòng tuần hoàn mới lại tiếp tục

ở một địa điểm khác

3.2.3 Vòng tuần hoàn của nước

Nước trên Trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủyquyển Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15 km trongbầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1 km trong thạchquyển Nước vận động trong thủy quyển qua những con đường vôcùng phức tạp cấu tạo thành vòng tuần hoàn của nước (còn gọi làchu trình thủy văn), hình 3.1

• Nước bốc hơi từ đại dương và lục địa trở thành một bộ phậncủa khí quyển

• Hơi nước được vận chuyển vào bầu không khí bốc lên cao chođến khi chúng ngưng kết và rơi trở lại mặt đất hoặc mặt biển

• Lượng nước rơi xuống mặt đất có thể bị ngăn giữ lại bởi thựcvật, chảy trên mặt đất thành dòng tràn trên các sườn dốc, thấmxuống đất, chảy trong các tầng sát mặt đất và chảy vào cácdòng sông thành dòng chảy mặt

• Phần lớn lượng nước bị giữ lại bởi thảm thực vật và dòng chảymặt sẽ quay trở lại bầu khí quyển qua con đường bốc hơi

• Lượng nước thấm trong đất có thể thấm sâu hơn xuống các địatầng bên dưới để cấp nước cho kho nước ngầm, sau đó xuất lộthành các dòng suối hoặc chảy dần vào sông ngòi thành dòngchảy mặt và cuối cùng đổ ra biển hoặc bốc hơi vào khí quyển.

Hình 3.2 Vòng tuần hoàn của nước với cân bằng nước trung bình năm toàn Trái đất cho dưới dạng đơn vị tương đối so với 100 lượng mưa rơi trên lục địa

3.2.4 Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa

Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa đóng vai trò lớn trong Vỏ cảnh quan.Trong bước tiến triển của sự tuần hoàn này các chất vô cơ trong hệsinh thái theo con đường từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể sinh vật,rồi từ cơ thể sinh vật chuyển trở lại ngoại cảnh

Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa là một trong những cơ chế cơ bản đểduy trì sự cân bằng trong sinh quyển Các vòng tuần hoàn có vị tríquan trọng và được đề cập nhiều đó là vòng tuần hoàn của các

nguyên tố chính như: carbon, nitơ và photpho Có hai kiểu tuầnhoàn sinh-hóa-địa:

Vòng tuần hoàn của các nguyên tố như cacbon, nitơ ở dạng khítrong khí quyển và trong cơ thể sinh vật sẽ trở lại ngoại cảnh tươngđối nhanh

Vòng tuần hoàn của phôtpho, lưu huỳnh chủ chịu chi phối mạnhbởi tác động của những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên (xói mòn,bồi tụ) và những tác động của con người

3.2.5 Vòng tuần hoàn trong khí quyển

Sự khác nhau về nhiệt độ giữa xích đạo và cực trong tầng đối lưu(qui luật địa đới) và ảnh hưởng của lực Coriolit là nguyên nhânhình thành các vòng tuần hoàn trong khí quyển (còn gọi là các hoànlưu) và chế độ hoạt động của nhiều loại gió:

• Vòng Hattley: Ở nhiệt đới, gió tín phong nóng ấm thổi từ haichí tuyến về xích đạo, bốc lên cao (tạo nên hệ thống mây đặctrưng), đi về phía hai chí tuyến (trở nên khô nóng dần), rồi hạxuống mặt đất trong khoảng vĩ độ 15o-30o và di chuyển về

phía xích đạo tạo nên vòng tuần hoàn Hattlay.

• Vòng Pheren: Ở vĩ độ trung bình từ 30o đến 65o, gió Tây ôn

đới thổi từ hai chí tuyến về phía hai cực tạo nên vòng tuần

hoàn Pheren.

• Vòng tuần hoàn cực: Ở vùng cực, từ trên vĩ độ 65o, gió Đông

thổi từ cực về tạo nên vòng tuần hoàn cực.

Như vậy hoạt động của gió tín phong, gió Tây ôn đới và gió Đôngcực ở từng bán cầu đã tạo nên ba vòng tuần hoàn khép kín làmchuyển động toàn bộ khí quyển, tạo nên sự trao đổi nhiệt giữa xíchđạo và hai cực, có tác động lớn đến khí hậu toàn Trái đất

Ngoài ba vòng tuần hoàn chung có qui mô toàn cầu nêu trên, còn

có những vòng tuần hoàn chỉ thể hiện trong phạm vi nhỏ do ảnhhưởng của mặt đệm hoặc địa hình (qui luật phi địa đới), đó là cáchoàn lưu địa phương như gió Bờri, gió phơn, gió núi-thung lũngv.v…

Hình 3.3 Vòng tuần hoàn của khí quyển trong quả cầu quay

3.2.6 Vòng tuần hoàn trong các đại dương

Các loại gió và các vòng tuần hoàn trong khí quyển đã hình thànhcác dòng tuần hoàn trong các đại dương Ví dụ vòng tuần hoànnước mặt chủ yếu của Đại tây Dương được hình thành như sau:

• Các dòng xích đạo bắc và nam di chuyển theo hướng hướngtây do tác động của gió tín phong thổi từ đông bắc ở bắc báncầu và từ đông nam ở nam bán cầu Do hiệu ứng Coriolit,dòng xích đạo bắc lệch về bên phải và dòng xích đạo nam lệch

về bên trái

• Khi các dòng này đến gần Nam Mỹ, một dòng lệch về phíabắc và một dòng lệch về phía nam Sự lệch này gây ra bởi hình

dạng của các bồn đại dương, bởi tác động của hiệu ứngCoriolis và bởi mực đại dương hơi cao hơn dọc theo xích đạo,nơi mà lượng mưa nhiều hơn những nơi khác.

• Dòng xích đạo bắc di chuyển vào vịnh Caribe rồi đi về phíađông bắc, lúc đầu là dòng Florida, sau đó là Dòng Vịnh Đếnlượt mình dòng vịnh lệch về phía đông (về phía bên phải) bởihiệu ứng Coriolis Sự di chuyển về phía đông này được tăngcường bởi gió tây thịnh hành giữa vĩ độ 35o và 45oB, ở đây nótrở thành dòng Bắc Atlantic Khi tới gần châu Âu, dòng BắcAtlantic bị tách ra Phần di chuyển về phía bắc là dòng biển

ấm qua các đảo của Anh và đi song song với bờ biển Na Uy.Phần lệch về phía nam là dòng Carany lạnh và cuối cùng mộtlần nữa nó bị gió tín phong đông bắc dồn vào dòng xích đạobắc

• Ở phía Nam Atlatic, các dòng mặt cũng xuất hiện tương tựnhư ở phía Bắc Atlantic Sau khi dòng xích đạo nam bị lệch vềphía nam, đi song song với bờ đông của Nam Mỹ là dòngBrazin, sau đó nó bị uốn trở lại phía đông (lệch về trái) do hiệuứng Coriolis và bị gió tây thịnh hành dồn về phía Nam Phi.Dòng di chuyển về phía đông này ngày càng xoay về phía trái,

ở ngoài khơi châu Phi nó di chuyển về phía bắc Ở đó nó cótên là dòng Benguela, dòng này bị gió tín phong dồn trở lạidòng xích đạo nam

• Nước mặt lạnh từ các vùng Nam cực di chuyển theo một dòngkhá đơn giản, không phức tạp bởi các đại lục, nó bị dồn vềhướng đông bởi gió thịnh hành từ phía tây

• Ở Bắc Bán cầu, các dòng mặt bị phức tạp bởi các khối lục địa.Nước cực Bắc xuất hiện từ những biển cực qua các eoGreenland để hình thành dòng Labrador ở phía tây và dòng

Greenland ở phía đông Sau đó hai dòng này kết hợp với dòngBắc Atlantic và bị lệch về phía đông và phía đông bắc.

Các dòng mặt của Thái Bình Dương nhìn chung giống như cácdòng mặt ở Đại Tây Dương Các dòng mặt của Ấn Độ Dương chỉkhác về chi tiết với các dòng mặt Nam Atlantic

Hình 3.4 Vòng tuần hoàn của các dòng mặt trong đại dương

Chính sự trao đổi năng lượng và vật chất này làm cho các mối quan hệ trong tự nhiên ngày càng chặt chẽ, bất kỳ một sự thay đổi nhỏ của một thành phần nào đó có thể kéo theo sự thay đổi của toàn thể một hệ thống hay của toàn bộ tự nhiên.

Qui luật này cũng cho ta thấy một đặc điểm nữa của tự nhiên là sự

tự điều chỉnh cân bằng của thiên nhiên khi có sự mất cân bằng,nhưng sự tự điều chỉnh này chỉ có giới hạn chứ không phải vô hạn

Ví dụ: nhiệt độ trái đất luôn giữ ổn định phù hợp với sự sống lànhờ sự trao đổi CO2 giữa đại dương (gấp 5 lần ở khí quyển), sinhquyển, thạch quyển và khí quyển Các hoạt động của con người gần

đây đã tăng thêm khoảng 7 triệu tấn CO2 trong mỗi năm vào bầukhí quyển tạo nên hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ trái đất tăngdần Cán cân CO2 đã mất cân bằng nghiêm trọng thì thiên nhiênkhó có thể điều chỉnh được.

3.3 Qui luật nhịp điệu

3.3.1 Khái niệm

Vòng tuần hoàn vật chất-năng lượng và các quá trình địa lý diễn ratrong vỏ cảnh quan có sự lặp lại theo thời gian với sự phát triểntheo cùng một hướng gọi là tính nhịp điệp củ Vỏ cảnh quan (hayqui luật nhịp điệu)

Có hai kiểu nhịp điệu: 1) nhịp điệu theo thời kỳ là nhịp điệu có thờigian kéo dài đồng nhất như ngày đêm, mùa, năm tháng… và 2)nhịp điệu theo chu kỳ là nhịp điệu có thời gian dao động quanh mộttrị số trung bình như chu kì hoạt động mạnh của mặt trời là 11 nămnhưng có thể dao động 9-11 năm một lần

3.3.2 Nguyên nhân

Khó khăn trong việc nghiên cứu các hiện tượng có nhịp điệu phổbiến trong tự nhiên là ở chỗ các nhịp điệu có sự khác nhau vềkhoảng dài và nguồn gốc phát sinh không đồng nhất Dưới đâyxem xét một số nguyên nhân tạo nên tính nhịp điệu của Vỏ cảnhquan

1) Sự vận động của Trái đất

Một phần tính nhịp điệu được giải thích bằng sự tự quay của Tráiđất và sự vận động của nó xung quanh Mặt trời Nhịp điệu thuộcnhóm này gồm:

Nhịp điệu ngày (do sự tự quay của trái đất)