Giáo trình địa chất cơ sở phần 2 tống duy thanh (chủ biên), vũ xuân độ, trịnh hân và nh ng khác

Sự thay đổi nhiệt độ của dung nham theo độ sâu trong núi lửa Kialauea, Havvai Sự nung nóng được thực hiện trong đới oxy hoa của các khí do các phản ứng oxy hoa là nhiệt ngoại sinh Leinz

Chương 6

C Á C Q U Á T R Ì N H Đ Ị A C H Ấ T N Ộ I S I N H

N h i ề u h o ạ t đ ộ n g đ ị a c h ấ t b i ể u h i ệ n t h ư ớ n g x u y ê n t r ê n b ề m ặ t T r á i Đ ấ t n h ư n ú i lửa, đ ộ n g đ ấ t có n g u ồ n gốc t ừ n ă n g lượng b ê n t r o n g của T r á i Đ ấ t t ạ o n ê n v à có l i ê n

q u a n t r ự c t i ế p v ớ i n h ữ n g h o ạ t đ ộ n g của các m ả n g t h ạ c h q u y ể n , đó là n h ữ n g q u á t r ì n h hay h o ạ t đ ộ n g địa c h ấ t n ộ i s i n h N h ữ n g q u á t r ì n h địa c h ấ t n ộ i s i n h k h ô n g chịu ả n h

h ư ở n g của n h ữ n g t á c n h â n b ê n n g o à i do n ă n g lượng M ặ t T r ờ i n h ư n ắ n g , m ư a , gió V V

là n h ữ n g t á c n h â n của c á c q u á t r ì n h địa c h ấ t n g o ạ i sinh N h ư v ậ y c á c q u á t r ì n h địa

c h ấ t n ộ i s i n h v à n g o ạ i s i n h k h á c n h a u v ề b ả n chất, vì c h ú n g do n h ữ n g đ ộ n g lực k h á c

n h a u g â y ra C á c q u á t r ì n h địa c h ấ t n ộ i s i n h g ồ m h a i l o ạ i c h í n h là h o ạ t đ ộ n g m a g m a ( n ú i lửa, x â m n h ậ p ) v à đ ộ n g đ ấ t

6.1 HOẠT ĐỘNG MAGMA

6 1 1 K h á i q u á t v ề h o ạ t đ ộ n g m a g m a

a Khái niệm về magma

M a g m a l à m ộ t h ỗ n hợ p phứ c t ạ p củ a c á c c h ấ t ở t r ạ n g t h á i n ó n g c h ả y ( t h ư ờ n g l à silicat, m ặ c d ù có t h ể có cả c ác s u l í u r v.v ), có n g u ồ n gốc t ừ m a n t i v à k h i đ ô n g n g u ộ i

s ẽ t r ở t h à n h đ á m a g m a M a g m a có t h ể có t h à n h p h ầ n k h á c n h a u , c á c k i ể u m a g m a

c h ủ y ế u l à s i ê u m a í ì c , m a í ì c v à a x i t (acid) M a g m a k i ề m x u ấ t h i ệ n t ừ m a g m a m a í ì c

h o ặ c a x i t t r o n g q u á t r ì n h p h â n d ị hoặc k h i đ ồ n g hoa c á c đ á v â y q u a n h J A u b o u i n cho r ằ n g d u y n h ấ t chỉ có m ộ t l o ạ i m a g m a basalt (bazan) v à t ừ đ ó t r o n g q u á t r ì n h

c à n g n h i ề u , đ i ề u đ ó l à m cho m a g m a có t í n h l i n h đ ộ n g cao (hoặc đ ộ n h ó t t h ấ p ) ; c h í n h

do v ậ y m à m a g m a m a í ì c có độ l i n h đ ộ n g r ấ t cao Ngược l ạ i , k h i h à m l ư ợ n g silic t ă n g

p h ầ n l ớ n c á c silicat t ạ o đ á n ó n g c h ả y giữa T100°c v à 1 6 0 0 ° c H ỗ n h ơ p của c h ú n g lai

n ó n g c h ả y ở k h o ả n g 1 0 0 0 ° c , k h i có m ặ t của nước t h ì n h i ệ t độ đó c ò n t h ấ p h ơ n nữa Vì

t h ế n h i ệ t đ ộ đ ô n g c ứ n g của m a g m a nó i c h u n g t h ấ p h ơ n n h i ề u so v ớ i n h i ệ t đ ộ đ ô n g cứng của các k h o á n g v ậ t t r o n g t h à n h p h ầ n của đ á N h ư v ậ y , c h ú n g ta k h ô n g t h ể sử d ụ n g các

đ i ể m n ó n g c h ả y của k h o á n g v ậ t n h ư n h i ệ t k ế địa c h ấ t của m a g m a C á c n g u y ê n t ố chất bốc l à n h ữ n g n g u y ê n t ố l à m h ạ t h ấ p đ i ể m n ó n g c h ả y v à độ n h ố t của m a g m a M ặ c dù

t o à n b ộ các n g u y ê n t ố c h ấ t bốc của m a g m a c h i ế m m ộ t p h ầ n n h ỏ b é v ề t r ọ n g lượng,

n h ư n g c h ú n g l ạ i đ ó n g v a i t r ò r ấ t q u a n t r ọ n g , vì c á c n g u y ê n t ố n à y l à m g i ả m đ i ể m đ ô n g cứng, l à m t ă n g độ l i n h đ ộ n g v à t h à n h t ạ o m ộ t s ố lượng l ớ n c á c k h o á n g v ậ t c h ấ t bốc

b Nhiệt độ của magma

Hình 6.1 Sự thay đổi nhiệt độ của dung nham theo

độ sâu trong núi lửa Kialauea, Havvai

Sự nung nóng được thực hiện trong đới oxy hoa của các khí do

các phản ứng oxy hoa là nhiệt ngoại sinh (Leinz V et a/.1975)

t h ể n â n g l ê n hoặc c h ì m xuống; vì t h ế m ộ t số k h o á n g v ậ t n h ấ t đ ị n h có t h ể được t ậ p t r u n g

n h ò độ n h ớ t cho p h é p sự d i c h u y ể n của các t i n h t h ể hoặc là l ê n p h í a t r ê n , hoặc là x u ố n g

p h í a d ư ố i H i ệ n t ư ợ n g đó gọi là sự phân dị magma theo trọng lực

d Các nguyên tố chất bốc của magma

C h ú n g ta h ã y còn ít b i ế t v ề b ả n c h ấ t của các n g u y ê n t ố c h ấ t bốc, vì m ộ t d u n g n h a m

k h i đ ã t r à o r a m ặ t đ ấ t t h ì p h ầ n l ớ n các k h í đ ã m ấ t đi, còn t r o n g m a g m a cứng r ắ n ở d ư ớ i

s â u l ạ i có í t c h ấ t bốc được g i ữ l ạ i N g u y ê n n h â n cđ b ả n của sự m ấ t c á c n g u y ê n t ố c h ấ t bốc l à do đ ư ờ n g k í n h n g u y ê n t ử t h ư ờ n g r ấ t b é v à hoa t r ị k h ô n g p h ù hớp v ớ i sự k ế t hợp của cá c silicat t ạ o đ á m a g m a p h ổ b i ế n n h ấ t Sự t á c h ròi n h ư v ậ y t h ư ờ n g k ế t hợp v ớ i nước là m ộ t c h ấ t bốc p h ổ b i ế n n h ấ t C á c p h ư ơ n g thức cơ b ả n n h ấ t m à qua đó gặp được các n g u y ê n t ố n à y t r o n g các m ạ c h n h i ệ t dịch hoặc trong pegmatit là t í n h l i n h đ ộ n g v ố n

có của c h ấ t bốc, c h í n h n ó t ạ o ra k í c h thước lớn của các t i n h t h ể k h o á n g v ậ t t r o n g c á c t h ể pegmatit N g ư ờ i ta cho r ằ n g m a g m a axit có t h ể có t ớ i 8% c h ấ t bốc, c h ủ y ế u là hơi n ư ó c

N g o à i cá c n g u y ê n t ố đ ã được k ể t r ê n , còn các n g u y ê n t ố k h á c l ẫ n v à o c á c c h ấ t bốc của magma, t r o n g đó có n h i ề u n g u y ê n t ố có ý nghĩa k i n h t ế r ấ t l ố n đ ã được t ì m t h ấ y t r o n g t ổ hợp vói c ác c h ấ t bốc của magma T i ế p theo là l ư u h u ỳ n h , sắt (dưới d ạ n g h e m a t i t ) có t h ể được đ ọ n g l ạ i t ừ cá c k h í n ú i lửa T r o n g các magma s â u t h ì q u a n t r ọ n g n h ấ t là các

n g u y ê n t ố í l u o r ( d ẫ n đ ế n sự tạo t h à n h topaz v à íluorit), bor ( t u r m a l i n ) , beril T r o n g s ố

c ác k i m l o ạ i có t h i ế c (trong casiterit), w o l f r a m (trong w'olframit), t a n t a n v à niobi (trong

t a n t a l i t ) , t ấ t cả c h ú n g đ ề u l i ê n q u a n m ộ t c á c h tr ự c t i ế p v ớ i magma Theo B a r t h , cá c k h í

í u m a r o l của " T h u n g l ũ n g V ạ n Hoa" ở b a n g Alasca (Hoa K ỳ ) , m ỗ i p h ú t sản r a t r u n g b ì n h

k h o ả n g 2,4 t ấ n a x i t chlohydric v à 380 k i l o g r a m axit íluoric

e Sự nguội lạnh của magma

M ộ t k h ố i l ư ợ n g lòn m a g m a n ằ m d ư ớ i độ s â u h à n g kilomet, t r u y ề n n h i ệ t lượng đi v à

d ầ n d ầ n bị n g u ộ i l ạ n h T r ả i qua h à n g t r i ệ u n ă m , p h ụ thuộc v à o các đ i ề u k i ệ n n g u ộ i

đ ã được k ế t t i n h

Sự dung ly của các thể lỏng N h i ề u t h ể l ỏ n g k h ô n g hoa t a n n h a u n h ư n g k h i đ ạ t m ộ t

n h i ệ t đ ộ t h í c h hợp t h ì c h ú n g hoa đ ồ n g v ớ i n h a u Ví d ụ n h ư a n i l i n có t h ể hoa l ẫ n với nước t r o n g t ấ t cả m ọ i hợp p h ầ n k h i n h i ệ t đ ộ cao h ơ n 1 6 6 ° c K h i n h i ệ t đ ộ g i ả m , hai

t r o n g c á c m a g m a m a í ì c P h â n d ị t r ọ n g lực là q u á t r ì n h d ẫ n đ ế n sự h ì n h t h à n h t í n h

p h â n lớp n g u y ê n s i n h t r o n g m a g m a

Sự phân dị do đối lưu Có n h ữ n g t r ư ờ n g hợp các t i n h t h ể được t h à n h t ạ o t r ư ớ c

t r o n g t h ò i k ỳ đ ô n g đ ặ c của m a g m a được p h â n b ố t ậ p t r u n g theo k i ể u của các c h u y ê n

sự n é n é p có t h ế có h a i n g u ồ n gốc là: 1) do t r ọ n g l ư ợ n g của đ á b ê n t r ê n , t r o n g t r ư ờ n g hợp của sự x â m n h ậ p k i ể u c á c t h ể n ấ m , t h ể m ạ c h ; 2) do á p lực k i ế n t ạ o n g a n g

n h ậ p của m a g m a x ẩ y r a ở các m i ề n có c h ế độ k i ế n tạo k h á c n h a u của vỏ T r á i Đ ấ t Có

t h ể cho r ằ n g h o ạ t đ ộ n g m a g m a h i ệ n đ ạ i là c h ì a khoa mở cửa cho sự h i ể u b i ế t v ề b ố i

c ả n h cổ k i ế n tạo H ơ n 90% h o ạ t động m a g m a h i ệ n đ ạ i ( n ú i lửa) p h â n b ố dọc theo r ì a các

m ả n g t h ạ c h q u y ể n T r ê n cơ sở các b ố i c ả n h k i ế n tạo có t h ể chia r a 4 k i ể u h o ạ t đ ộ n g

m a g m a c h í n h : 1) Kiểu rìa mảng kiến sinh bao gồm h o ạ t động m a g m a ở các sống n ú i giữa đ ạ i d ư ơ n g , các t â m t á c h d ã n sau cung v à các b i ể n r ì a 2) Kiểu rìa mảng phá huy

g ồ m h o ạ t đ ộ n g m a g m a cung đảo v à r ì a lục địa tích cực 3) Kiểu nội mảng đại dương bao

g ồ m c á c đ ả o đ ạ i d ư ơ n g v à các r i f t đ ạ i d ư ơ n g 4) Kiểu nội mảng lục địa bao g ồ m các h o ạ t

đ ô n g basalt t r ê n các n ề n lục địa, các đ ớ i r i f t lục địa C á c t h à n h t ạ o m a g m a k a l i v à s i ê u

k a l i ( g ồ m cả k i m b e r l i t ) k h ô n g liên q u a n v ớ i đói r i f t cũng được xếp v à o k i ể u n à y

6.1.2 Hoạt động magma xâm nhập

a Khái niệm chung

H o ạ t đ ộ n g m a g m a x â m n h ậ p là q u á t r ì n h m a g m a x u y ê n v à o vỏ T r á i Đ ấ t ở d ư ớ i

s â u t r o n g l ò n g đ ấ t N h ờ sự n â n g t r ồ i sau t ạ o lục hoặc t ạ o n ú i của các lục địa v à sự bóc

d ẫ n t ừ b ê n h ô n g ( t h ể n ề n k i ể u khe n ứ t ) Có t h ể coi các k h ố i g r a n i t o i d P h í a Bioc (Bắc

h ơ n b ề d à i n ằ m ngang của c h ú n g , còn b ề d à y t h ì bị g i ả m v ề p h í a rìa Sự tạo t h à n h t h ể

n ấ m t h ư ờ n g x ả y ra ở p h ầ n t r ê n của vỏ T r á i Đ ấ t

Thể chậu (Lopolit) là t h ể x â m n h ậ p có d ạ n g đĩa v à n ằ m chỉnh hợp v ớ i đ á v â y

q u a n h T h ể c h ậ u có k í c h thước r ấ t k h á c n h a u v à c h ủ y ê u được tạo n ê n t ừ các đ á maíĩc,

s i ê u m a f i c v à c á c đ á k i ề m C h ú n g tạ o n ê n cá c vỉa n h ỏ v à n h ữ n g t h ể r ộ n g h à n g t r ă m

k i l o m e t theo c h i ề u ngang, có t r ư ờ n g hợp d à i đ ế n g ầ n 300 k m ( H ì n h 6 4 )

Hình 6.3 Các thể nấm (Mikhailov A.E 1973)

Hình 6.4 Sơ đồ mặt cắt địa chất của thể chậu Bushvvend (Mikhailov A.E 1973)

1- Đá của hệ tầng Transvaal bị các mạch diabas (nét đen đậm) tiêm nhập; 2- norit; 3- granit; 4- mái của hệ tầng Roiberg; 5- tâm núi lửa Pilandberg; 6- họng núi lửa Spiskov; 7- ống nổ kimberlit

Thể thấu kính (Facolit) Các thể xâm nhập nhỏ có dạng lưỡi liềm trong

m ặ t c ắ t đ ư ợ c g ọ i l à t h ể t h ấ u k í n h ; c h ú n g đ ư ợ c t h à n h t ạ o ở n h â n c á c n ế p l ồ i

h o ặ c đ ô i k h i ở n h â n c á c n ế p l õ m B ề d à y c ủ a c á c t h ể t h ấ u k í n h t h ư ờ n g đ ộ v à i

t r ă m m é t , h i ế m h ơ n có t h ể đ ạ t t ớ i h à n g n g h ì n m é t M a g m a t ạ o n ê n t h ể t h ấ u

k í n h đ ư ợ c b ơ m v à o n h ữ n g k h u v ự c x u n g y ế u g i ữ a c á c l ớ p ở v ò m n ế p u ố n

v ậ y x â m n h ậ p d ạ n g vỉa bao giờ c ũ n g t r ẻ h ơ n đ á ở m á i v à t ư ờ n g của n ó , t r o n g k h i đó

đ á p h u n t r à o l ạ i t r ẻ h ớ n đ á lót d ư ớ i v à g i à h ơ n đ á p h ủ t r ê n D ấ u h i ệ u chắc c h ắ n n h ấ t

đ ể x á c đ ị n h x â m n h ậ p t h ể vỉa là sự b i ế n đ ổ i t i ế p x ú c t r o n g đ á v â y q u a n h ở m á i v à t ư ờ n g của t h ể x â m n h ậ p , sự b à o p h á ở m ặ t t i ế p x ú c c ũ n g n h ư sự có m ặ t các m ạ c h p h â n n h á n h

cung cấp magma của chúng

có h ì n h n ó n , m i ệ n g t r ò n ở t r ê n đ ỉ n h v à có l ố i t h ô n g chạy t ừ m i ệ n g v à o t r o n g n ú i lửa

Hình 6.7 Sơ đồ khối núi lửa Vesuve

Trên hình chỉ rõ các dòng dung nham và công trình núi lửa cổ Monte Somma, từ đó

núi lửa Vesuve được nâng lên, sau đó phẩn trung tâm bị hạ thấp (Leinz V et 3/.1975)

a Cáu trúc và hình dạng của núi lửa

Kiểu núi lửa phổ biến nhất là kiểu phân tầng, ví dụ như núi lửa Vesuve (Hình 6.7

v à 6.8) T r o n g c ấ u t r ú c n ú i l ử a trước h ế t có lò magma n ằ m ở d ư ớ i s â u ( H ì n h 6.9), ống núi lửa ( h ọ n g n ú i l ử a ) n ố i t ừ lò m a g m a r a n g o à i m ặ t đ ấ t , theo ố n g n à y v ậ t l i ệ u t ừ lò

t h ố n g n ú i l ử a , được t í c h t ụ l ạ i Vesuve từ lần phun trào 1906 Các sườn có sự xen kẽ của Hình 6.8 Sơ đồ mặt cắt chỉ sự phát triển của núi lửa

các tui và các dung nham (Leinz V et a/.1975)

Hình 6.9 Mặt cắt địa chất núi lửa Vesuve (Leinz V et a/.1975)

Caldera V ậ t l i ệ u được đ ư a r a n g o à i n ú i l ử a d ư ớ i d ạ n g d u n g n h a m , hoặc d ư ớ i d ạ n g

Hình 6.10 Sự tiến hoa của núi lửa Poxos De Caldas Phần trung tâm sụp đổ tạo thành caldera, đường kính 30m (Leinz V et a/.1975)

C á c gò n ú i v ò n g t r ò n của Vesuve là m ộ t ví d ụ đ i ể n h ì n h N ú i Vesuve c h i ế m p h ầ n

b ê n t r o n g , t ạ o n ê n m ộ t đ ỉ n h cao của d ạ n g n ú i lửa h i ệ n đ ạ i sau sự sụp đổ, v à các n ú i bao q u a n h n ó t ạ o t h à n h đ ỉ n h n ú i l ử a k h á c ( đ ỉ n h M o n t e Somma) ( H ì n h 6.9) M ộ t

t r ư ờ n g hợp k h á c , caldera l ớ n được h ì n h t h à n h do sự c h ì m l ú n ( H ì n h 6.10), t ạ o r a x u n g

q u a n h p h ứ c h ệ n ú i l ử a m ộ t h ệ t h ố n g khe n ứ t , được d u n g n h a m l ấ p đ ầ y C á c h ệ t h ố n g

k h e n ứ t bao q u a n h c ô n g t r ì n h n ú i lửa t ạ o đ i ề u k i ệ n h ì n h t h à n h các t h ể t ư ờ n g (dyke)

d ạ n g v ò n g K í c h t h ư ớ c m i ệ n g m ộ t s ố n ú i lửa t r ê n t h ế giói t h ể h i ệ n t r ê n b ả n g 6.1

Bảng 6.1 Kích thước một số miệng núi lửa trên thế giói

b Các dạng và kiểu hoạt động núi lửa

M ỗ i k i ể u h ọ a t đ ộ n g n ú i lửa có n h ữ n g n é t đặc t r ư n g v ề cơ c h ế của sự p h u n t r à o ,

b ả n c h ấ t của v ậ t l i ệ u được t u n g ra, sự c h u ẩ n bị của các c ô n g t r ì n h n ú i l ử a (ví d ụ - sự

p h u n t r à o t u y ê n t í n h ) , vị t r í của n ú i l ử a lục địa hoặc t r ê n đ á y b i ể n

Hoạt động khởi đầu H o ạ t đ ộ n g k h ở i đ ầ u của n ú i lửa l i ê n q u a n đ ế n các q u á t r ì n h

k h ố i d u n g n h a m , t í n h t r u n g b ì n h m ỗ i p h ú t sản ra 1.300 t ấ n s ả n p h ẩ m n ú i l ử a C h ỉ

175

l ớ p t r o n ú i l ử a c ù n g v ớ i t u f v à d ă m k ế t n ú i l ử a

Sự p h u n t r à o c h ậ m c h ạ p b i ể u t h ị m ộ t g i a i đ o ạ n r ấ t t h ư ờ n g gặp, x ả y r a ở c á c n ú i l ử a Vesuve v à E t n a D u n g n h a m có độ n h ớ t b ì n h t h ư ờ n g , t h ấ p h ơ n k i ể u Pele, x u ấ t p h á t t ừ

m i ệ n g h o ặ c t ừ s ư ờ n n ú i l ử a , r ồ i l ấ p đ ầ y m i ệ n g n ú i l ử a hoặc p h á vỡ c á c s ư ờ n n ú i đ ể t r à o

ra D o t á c d ụ n g của t r ọ n g lực n ê n d u n g n h a m d i c h u y ể n d ầ n x u ố n g d ư ớ i v ớ i tốc đ ộ k h á c

n h ớ t l ớ n v à chỉ được c ứ n g r ắ n t ừ n g p h ầ n , sau đó đ ã bị p h á h u y do c á c v ụ n ổ t i ế p theo

Sự phun trào tuyên tính K i ể u p h u n t r à o t u y ê n t í n h h i ệ n nay í t gặp, n h ư n g t r o n g

q u á k h ứ đ ị a c h ấ t đ ã x ẩ y r a n h i ề u T ạ i c á c k h u vực k é m b ề n v ữ n g , c á c k h e n ứ t l ớ n có

t h ể được h ì n h t h à n h do t á c đ ộ n g của n h ữ n g lực l ớ n N ế u c á c k h e n ứ t n à y đ ạ t đ ế n đ ộ

s â u của m a g m a v à c h ú n g được m ở r ộ n g t h ê m bởi các lực c ă n g t i ế p d i ễ n t h ì sẽ x ả y r a

h o ạ t đ ộ n g n ú i l ử a n ổ hoặc p h u n t r à o H i ệ n nay B ă n g đảo (Iceland) có n h ữ n g h o ạ t đ ộ n g

Hình 6.11 Biến đổi địa hình của Monte Pele (đảo Martinic)

Khối đá hình tháp xuất hiện do phun trào chậm chạp đạt đến

độ cao 1566m Sau đó 6 tháng, khối đá dạng tháp này bị phá

huy và độ cao còn lại của núi là 1442m (Leinz V et a/.1975)

l ử a T r o n g p h u n t r à o k h ở i đ ầ u t h ì s ả n p h ẩ m n à y c h i ế m ư u t h ế t u y ệ t đ ố i B ê n c ạ n h t u i

n ú i l ử a là l o ạ i p h ô b i ế n n h ấ t , các s ả n p h ẩ m k h á c của v ụ n n ú i l ử a được p h â n l o ạ i theo

k í c h t h ư ớ c của c á c m ả n h v ụ n được t u n g ra

r a t ừ sự n ổ của c á c đ á đ ã được c ứ n g r ắ n hoặc t ừ m a g m a bị v ụ n n á t t h à n h b ộ t do các v ụ

n ổ T r o n ú i l ử a được đ ư a l ê n t ầ n g cao của k h í q u y ể n v à có k h i bay đ i r ấ t xa, v í d ụ t r o

n ú i l ử a t ừ P h i l i p i n (1997) đ ã bay sang v à p h ủ m ộ t lớp m à u x á m t r ê n c á c m á i n h à ở

t h à n h p h ố H ồ C h í M i n h

S ố l ư ợ n g v ậ t l i ệ u v ụ n s ả n r a bởi m ộ t n ú i l ử a có t h ể r ấ t l ớ n , v í d ụ n ú i l ử a K a t m a i (Alasca) v à o n ă m 1912 đ ã n g h i ề n v ụ n t h à n h b ộ t g ầ n n h ư t o à n b ộ đ ỉ n h của n ó , s ả n r a

g ầ n 3 0 k m3 v ậ t l i ệ u v ụ n n ú i l ử a N ú i l ử a K r a k a t a u n ằ m g i ữ a J a v a v à S u m a t r a , v à o

n ă m 1883 đ ã n g h i ề n v ụ n 1 8 k m3 N ă m 1906 n ú i l ử a Vesuve t r o n g v ò n g 18 n g à y đ ã s ả n

r a 20 t r i ệ u m é t k h ố i t u i , d u n g n h a m đ ã t r à n n g ậ p l à n g m ạ c ở g ầ n k h u vực n ú i l ử a

Hình 6.13 Bom núi lửa

1 Dạng thoi; 2 Dạng cục (A Foucault & J.F

Raoult)

I

N g o à i các d ạ n g v ậ t l i ệ u v ụ n n ú i lửa n ê u t r ê n còn có các d ò n g chảy b ù n K h i có m ư a

to t r o n g lúc cực đ i ể m n ú i lửa, t h ì m ộ t lượng lớn nước m ư a có t h ể tích t ụ ngay t r o n g c ô n g

t r ì n h n ú i lửa L ư ợ n g nước n à y t r ộ n l ẫ n v ố i v ậ t l i ệ u v ụ n n ú i lửa r ồ i rạc tạo t h à n h m ộ t

l o ạ i b ù n l o ã n g t ư ơ n g đ ố i l i n h đ ộ n g có t h ể di c h u y ể n với tốc độ cao, tạo ra d ò n g t h á c thực

sự v à có t h ể g â y ra t á c h ạ i n g h i ê m t r ọ n g cho con n g ư ờ i

e Khí núi lửa

Khí núi lửa bao gồm hơi và khí được tạo ra do hoạt động núi lửa; trong chúng còn

có cá c h ấ t r ắ n m à l ú c k h ỏ i đ ẩ u là k h í hoặc hơi và sau đó bị t h a y đ ổ i t r ạ n g t h á i , ví d ụ

n h ư sự n g ư n g đ ọ n g t ừ hơi nước v à l ư u h u ỳ n h P h ổ b i ế n n h ấ t là hơi nước, c h ú n g có the

c h i ế m 80 đ ế n 90% t ổ n g cá c k h í v à hơi Nước có t h ể là n g u y ê n sinh , hoặc được g i ả i

p h ó n g r a t ừ c h í n h m a g m a (nước n ó n g bỏng), hoặc do sự t h a m lọc t ừ nước c h ả y t r ê n

m ặ t C ũ n g có t h ể nước được t h à n h tạo do p h ả n ứ n g của H2 v à 02 của k h í q u y ể n , hoặc

có t h ể t ạ o r a t ừ các k h o á n g v ậ t h y d r a t do sự đ ồ n g hoa bởi m a g m a

M a g m a có chứa m ộ t lượng lớn c h ấ t k h í hoa tan, n h ữ n g k h í n à y được g i ả i p h ó n g k h i

m a g m a k ế t t i n h v à đ ô n g cứng, do v ậ y k h ô n g gặp c h ú n g t r o n g t h à n h p h ầ n của các đ á magma Sự g i ả i p h ó n g k h í b ắ t đ ầ u t ừ sự p h u n t r à o đ ầ u tiên, t i ế p tục t r o n g q u á t r ì n h

h ì n h t h à n h d u n g n h a m v à sau k h i đ ã ngừng các v ụ n ổ trong chu k ỳ h ậ u magma bao gồm các giai đ o ạ n sau đ â y :

Soựata N h i ệ t độ của k h í ỏ giai đ o ạ n n à y t ừ 100 đ ế n 2 0 0 ° c , t h à n h p h ầ n của

solfata c h ủ y ế u g ồ m hơi nước v à m ộ t s ố lượng ít h ơ n của các k h í c o , v à H2S , n g o à i ra

s, FeS2 v.v c ũ n g được k ế t t ủ a

Mofeta là giai đ o ạ n p h u n k h í C 02 l ạ n h , h ầ u n h ư k h ô , n h ư n g c ũ n g có k h i l ẫ n v ố i nước, t ạ o n ê n các n g u ồ n axit K h í t h o á t ra t ừ m i ệ n g n ú i lửa hoặc theo khe n ứ t k ế cận với t â m n ú i lửa K h í c à n g n ó n g g â y p h ả n ứ n g hoa học c à n g m ạ n h với đ á bở r ờ i K h o á n g

v ậ t của d u n g n h a m n h i ề u k h i bị hoa tan t ừ n g p h ầ n hoặc t o à n bộ, d u n g dịch đ ã được l à m

g i à u n à y được k ế t t ủ a t r o n g các h a n g mới v à khe n ứ t của đ á

Geyser là n h ữ n g n g u ồ n nước n ó n g được đ ẩ y ra n g o à i k h ô n g liên tục, có n h ữ n g

k h o ả n g t h ò i gian n g ừ n g n g h ỉ k h á đ ề u đ ặ n , được xem là n h ữ n g h o ạ t động cuối c ù n g của

n ú i lửa Nước được p h u n ra theo h ư ớ n g t h ẳ n g đứng, k h o ả n g c á c h giữa các đợt p h u n có

đ ộ n g r i ê n g C h i ề u cao của vòi p h u n t h a y đ ổ i t ừ v à i m é t đ ế n 300 m é t , s ố l ư ợ n g n ư ó c có

t h ê đ ạ t t ớ i h à n g t r ă m m é t k h ố i t r o n g m ỗ i l ầ n h o ạ t động M ỗ i geyser t h ư ờ n g h ì n h t h à n h

m ộ t đ ồ i bị chọc t h ủ n g ở t r u n g t â m v à t ừ đ ó nước p h u n r a n g o à i , c á c đ ồ i n à y t h ư ờ n g được

t ạ o n ê n do silic gọi là geyserit (opal hoặc calcedon)

/ Phân bố núi lửa trên Trái Dứ

Vành đai Thái Bình Dương là nơi có n h i ề u n ú i l ử a n h ấ t t r ê n t h ế giới T ạ i V i ễ n

Đ ô n g của Nga, t r ê n các đ ả o A l e u t i có c h ừ n g 40 n ú i lửa; t r ê n b á n đ ả o K a m s h a t k a có

n g ọ n n ú i l ử a C o t o p a t x i l à n ú i l ử a cao n h ấ t t h ế giới (5960m) Đ ặ c t r ư n g của d ạ n g n ú i l ử a

n à y l à k h i p h u n có t h ể t u n g n h ữ n g k h ố i đ á n ặ n g t ớ i 200 k i l o g a m đi xa đ ế n 1 4 k m

N g a y c h í n h g i ữ a T h á i B ì n h D ư ơ n g , c á c n ú i l ử a h o ạ t đ ộ n g t r ê n c á c q u ầ n đ ả o

H a w a i , T â n B r e t a g n e , B i s m a r c k ; t r ê n c á c đ ả o Solomon, F i d j i , Samoa, T a h i t i v à Mackize T ạ i đ â y có t ớ i 40 n ú i l ử a đ a n g h o ạ t đ ộ n g , t r o n g đ ó h a i n g ọ n n ú i l ử a M a u n a Loa v à K i l a u e a ( q u ầ n đ ả o H a w a i ) l à n ổ i t i ế n g n h ấ t

p h ủ các s ư ờ n k h ô n g đ ồ n g đ ề u , b ề d à y của c h ú n g g i ả m d ầ n k h i r a xa k h ỏ i t â m n ú i lửa

Trong kiểu phun trào khe nứt, s ả n p h ẩ m được t u n g r a t ừ n h i ê u n ú i l ử a k h á c n h a u

n h ư n g theo c ù n g m ộ t k h e n ứ t hoặc đ ứ t g ẫ y của v ỏ T r á i Đ ấ t T h ư ờ n g n ú i l ử a x u ấ t h i ệ n

ở n ơ i giao c ắ t của c á c đ ứ t g ẫ y có h ư ớ n g k h á c n h a u Trong kiểu phun trào lớp phủ - n ú i

l ử a p h â n b ố k h ô n g theo m ộ t t r ậ t t ự x á c đ ị n h , s ả n p h ẩ m p h u n r a có t h ể hợp n h ấ t l ạ i v à bao p h ủ m ộ t d i ệ n t í c h r ộ n g l ớ n

C á c t h à n h t ạ o n ú i l ử a do p h u n t r à o d ư ớ i n ư ố c k h á c b i ệ t so vói c á c t h à n h t ạ o đ ã m ô

t ả t r ê n D o đ ị a h ì n h của đ á y b i ể n t ư ơ n g đ ố i b ằ n g p h ả n g n ê n có k h ả n ă n g t ạ o t h à n h

m ộ t lớp p h ủ có b ề d à y ổ n đ ị n h v à n ằ m c h ỉ n h hợp t r o n g c á c t r ầ m t í c h b i ể n C á c lớp t r o

n ú i l ử a t r o n g lớp p h ủ d u n g n h a m t h ư ờ n g được c h ọ n lọc t ố t Đ á t r ầ m t í c h t h ư ờ n g n ằ m xen k ẽ v ớ i d u n g n h a m ( đ á vôi, c á t k ế t , s é t v.v ) có n g u ồ n gốc b i ể n , c á c đ á đ ó có t h ê

n ê n sự dao đ ộ n g l a n t r u y ề n t r ê n m ộ t d i ệ n t í c h lớn hoặc n h ỏ là h i ệ n t ư ợ n g đ ộ n g đ ấ t (địa

c h ấ n ) N g à y nay c á c m á y g h i địa c h ấ n (địa c h ấ n k ế ) có t h ể g h i được n h ữ n g t r ậ n đ ộ n g đ ấ t

c á c h xa lò đ ộ n g đ ấ t h à n g n g à n k i l o m e t v à qua p h â n t í c h các b i ể u đ ồ của đ ị a c h ấ n k ý ta

có t h ể b i ế t được đặc t r ư n g của c á c t r ậ n đ ộ n g đ ấ t n à y

Bàng 6.4 Một số trận động đất lớn trên t h ế giới

Năm 1556 Sơn Tây (T Quốc) 830 000 người thiệt mạng

1/11/1755 Lisboa (Bồ Đào Nha) Phá huy toàn bộ cảng, hàng chục nghìn người chết

1906 San Francisco 700 người chết

1923 Tokyo (Nhật Bản) Hơn 100 000 người chết Hạ tầng cơ sở bị phá huy

30/9/1993 Nẽpan và Bắc Ân Độ 22 000 người chết

17/1/1995 Côbe (Nhật Bản) 6055 người chết, thiệt hại hàng trăm tỉ đôla

N h ư v ậ y c ư ờ n g đ ộ đ ộ n g đ ấ t t ỉ l ệ t h u ậ n v ớ i độ s â u của c h ấ n t i ê u đ ộ n g đ ấ t C h ấ n

t i ê u s â u n h ấ t m à c á c n h à đ ị a c h ấ n đ ã x á c đ ị n h được l à 700 k i n , n ằ m ỏ đ ớ i h ú t c h ì m

t r ê n b ề m ặ t B e n i o f f g i ữ a m ả n g T h á i B ì n h D ư ơ n g v à m ả n g N a m M ỹ c ũ n g n h ư giữa

m ả n g T h á i B ì n h D ư ơ n g v à m ả n g Á- A u

Hình 6.15 Khối đồ biểu diễn các đường đẳng chấn và mối

liên quan của chúng với chấn tâm và các sóng xuất phát từ chấn tiêu của một trận động đất (Bellair p & Pomerol 1982)

b Cấp động đất, cường độ và hậu quả của động đất

Cấp động đất N g a y t ừ t h ế k ỷ t r ư ố c , c á c n h à đ ị a c h ấ n đ ã p h â n c h i a r a c á c c ấ p

đ ộ n g đ ấ t k h á c n h a u , n ă m 1883 Rossi v à F o r e l đ ã đ ề n g h ị m ộ t t h a n g v ề đ ộ n g đ ấ t

g ồ m 10 c ấ p d ự a v à o đ ị a c h ấ n ký, v à dựa v à o h ậ u q u ả của t à n p h á m a n g t í n h địa

p h ư ơ n g v à k h u vực đ ố i v ớ i các c ô n g t r ì n h x â y d ự n g v à đ ố i v ớ i vỏ T r á i Đ ấ t Sau đó, h a i n h à địa c h ấ n k h á c l à F M e r c a l i v à Sieberg đ ã h o à n t h i ệ n b ả n g n à y t h à n h 12 cấp

A m o r i (1891) đ ã đ ư a r a m ộ t b ả n p h â n c h i a theo gia tốc n g a n g m à đ ơ n v ị đ o l à

m i l i m e t t r ê n g i â y b ì n h p h ư ơ n g G u t e n b e r g v à Richter (1949) đ ã đ ư a r a m ộ t t h a n g p h â n

c h i a k h á c d ự a v à o c ư ờ n g đ ộ ( m a g n i t u d e ) T r o n g b ả n g 6.5 c á c c ấ p đ ộ n g đ ấ t t h e o cả ba

4 Trung bình, người đang đi trên biển và lúc làm việc cảm

giác được, kính cửa sổ rung động

5 Hơi mạnh, mọi ngưòi đều cảm giác được Các vật treo

(đèn, quạt trần V.V ) lúc lắc, dao động

6 Mạnh, người ngủ bị thức giấc, con lắc đổng hồ dừng lai 51 - 100 4

7 Rất mạnh, thiệt hại lớn, nước cuộn đục, gây nứt đất,

đường sụt lở Mực nước giếng thay đổi

8

Gảy đổ nát: công trình xây dựng dịch chuyển khá xa,

tượng đài nứt hoặc sụp đổ, ống khói nhà máy, gác

chuông nhà thờ sụp từng phần

9 Tàn phá thảm hại: công trình xây dựng kiên cố bị sụp

đổ từng phần hoặc hoàn toàn

10

Tàn phá rất thảm hại: đê điều sụt lở, ống dẫn nước, dầu

- khí bị đứt, đường sắt bật tung, cong vênh Đường bị

trượt lở thành gò đống, xuất hiện khe nứt cả trong đất

đá dẻo và mềm

1001 -2500 7,6

11 Thảm hoa: cầu kiên cố và rắn chắc bị phá huy, đường ray

hoàn toàn bị bật tung, lỗ đất, sụp đất và trượt đất rất lớn

2501 - 5000 7,6

12

Tai biến thảm khốc: các công trình xây dựng bị phá huy

hoàn toàn, cảnh quan địa lý bị biến đổi hoàn toàn (Mức

độ này chưa quan sát được)

T ầ n s ố đ ộ n g đ ấ t g i ả m r ấ t n h a n h k h i cường độ t ă n g n h ư n g h ầ u n h ư t o à n bộ n ă n g lượng đ ề u có n g u ồ n gốc t ừ các t r ậ n đ ộ n g đ ấ t lớn Gutenberg v à Richter đ ã ước t í n h n ă n g lượng t o à n bộ các t r ậ n đ ộ n g đ ấ t t r o n g m ộ t n ă m v à o k h o ả n g l o2 5 ergs, tức là b ằ n g m ộ t

p h ầ n n g h ì n n h i ệ t p h á t r a t ừ m a n t i v à k h o ả n g 80% n ă n g lượng n à y b ắ t n g u ồ n t ừ các t r ậ n động đ ấ t có cường độ l ớ n h ơ n 7,9 ( t ư ơ n g đ ư ơ n g v ớ i n ă n g lượng b ằ n g l o2 3 ergs)

đ â y đ ộ n g đ ấ t đ ã g â y n ê n t r ư ợ t l ở đ ấ t r ấ t l ớ n , m ộ t con đ ậ p ở t h u n g l ũ n g C h e l i í b ị đ ổ

s ụ p T ạ i A l g e r i , n h i ề u t r ậ n đ ộ n g đ ấ t đ ã t à n p h á cả m ộ t v ù n g v e n b i ể n , l à m đ ứ t cả h ệ

t h ố n g d â y c á p v i ễ n t h ô n g N h ữ n g t r ậ n đ ộ n g đ ấ t n h ư ở Đ ư ờ n g S ơ n ( T r u n g Q u ố c 1976), ở A r m e n i (1988), T h ổ N h ĩ K ỳ (1999), k h ô n g chỉ t à n p h á cả t h à n h p h ố t r ê n d i ệ n

Hình 6.17 Một đút gãy lỏn hình thành sau trận động đất ngày

10/11/1946 ỏ dãy núi Andes (Peru) (ảnh - Heim A.)

Đ ộ n g đ ấ t d ư ớ i b i ể n v à các đ ớ i ven b i ể n l à m x u ấ t h i ệ n n h ữ n g đ ợ t s ó n g t h ầ n ( n g ư ờ i

N h ậ t gọi là t s u n a m i ) v à n h ữ n g d ò n g nước m ạ n h N g u y ê n n h â n t ạ o t h à n h n h ữ n g đột

s ó n g t h ầ n là do đ á y b i ể n bị sụp; n h ữ n g h ố sụp n à y t h ư ờ n g có k í c h t h ư ớ c k h ổ n g l ồ , đ á y

b i ể n bị sụp x u ố n g m ộ t c á c h n h a n h c h ó n g dọc theo c á c đ ứ t g ã y s â u d ạ n g k h u n g K h ố i nước b i ể n k h ổ n g l ồ sụp theo x u ố n g h ố n à y (có k h i đ ạ t h à n g t r i ệ u k m3) đ ã g â y c ú sốc đột ngột, t ạ o r a x u n g đ ộ n g s ó n g to lớn, l a n t r u y ề n t h ẳ n g l ê n m ặ t b i ể n r ồ i t ừ đó c h u y ể n t h à n h

n h ữ n g con s ó n g k h ổ n g l ồ đ ậ p v à o c ác bờ b i ể n g â y r a n h ữ n g t a i hoa k h ổ n g l ồ M ạ n h m ẽ

n h ấ t là c ác t r ậ n đ ộ n g đ ấ t d ư ố i b i ể n có c h ấ n t â m g ầ n bò T r o n g c á c t r ư ờ n g hợp n à y , ngay

t ừ c ú sốc đ ầ u t i ê n đ ã t ạ o n ê n n h ữ n g đợt s ó n g r ấ t cao (tới 30 m n h ư ả Chile, 1960), l ấ n r ấ t

s â u v à r ấ t n h a n h v à o đ ấ t l i ề n r ồ i l ạ i r ú t đi c ũ n g r ấ t đ ộ t ngột, p h á h u y v à cuốn theo h ầ u

h ế t m ọ i c ô n g t r ì n h x â y d ự n g t r ê n đ ư ờ n g đ i của c h ú n g L ị c h sử đ ã g h i l ạ i được n h i ề u t r ậ n

đ ộ n g đ ấ t g â y r a s ó n g t h ầ n có sức t à n p h á g h ê gớm T r ậ n đ ộ n g đ ấ t ở Lisboa (1755) đ ã l à m

cho s ó n g l ấ n s â u v à o đ ấ t l i ề n 15 k m , cuốn theo h ơ n 6000 n g ư ơ i v à h à n g t r ă m t à u t h u y ề n ,

p h á h ủ y h ầ u n h ư t ấ t c ả c ô n g t r ì n h x â y d ự n g dọc d ả i đ ấ t g ầ n b i ể n C á c đ ợ t s ó n g t h ầ n đ ậ p

v à o bờ b i ể n Chile n ă m 1868, 1960 đ ã t à n p h á n ặ n g n ề m i ề n d u y ê n h ả i nước n à y B ò b i ể n đảo H a w a i , N h ậ t B ả n , N e w z e l a n d đ ã bị n h i ề u đợt s ó n g t h ầ n p h á h o ạ i vói q u i m ô to l ố n

k i m g h i tì l ê n m ộ t h ì n h t r ụ quay đ ề u B i ể u đồ m à k i m g h i được t r ê n cuộn g i ấ y t ừ m ỗ i t r ậ n

động đ ấ t gọi l à địa chấn ký ( H ì n h 6.18a, 6.18b)

T u y t h u ộ c v à o vị t r í lò xo g ắ n v à o con lắc, địa c h ấ n k ế có t h ể g h i được s ó n g n g a n g s

k h i lò xo n g a n g v à s ó n g dọc p k h i lò xo t h ẳ n g đ ứ n g N g à y nay đ ể h o à n t h i ệ n các m á y đo địa c h ấ n , n g ư ờ i ta đ ã m ắ c con lắc v ớ i m ộ t đ i ệ n k ế , k h ố i l ư ợ n g dao đ ộ n g được đ ặ t t r o n g

m ộ t b o b i n v à v ậ n đ ộ n g của c h ú n g sẽ l à m t h a y đ ổ i d ò n g đ i ệ n c ả m ứ n g m à n g ư ờ i ta có t h ể

k h u ế c h đ ạ i l ê n đ á n g k ể

Hình 6.18 Địa chấn kế(a) và địa chấn kí (b)

p Sóng dọc hay sóng nén; s Sóng ngang hay sóng cắt; L Sóng dài xoáy tròn (Rayleigh) và xoắn (Love) (Bellair p & Pomerol 1982)

V i ệ c p h â n t í c h c á c đ ị a c h ấ n k ý đ ô i k h i c ũ n g g ặ p k h ó k h ă n do c á c p h ả n x ạ

p h ứ c t ạ p t r ê n c á c b ề m ặ t g i á n đ o ạ n k h á c n h a u b ê n t r o n g T r á i Đ ấ t T u y n h i ê n ,

t r o n g đ i ề u k i ệ n t h u ậ n l ợ i , t a c ó t h ể đ o đ ư ợ c b a d ạ n g s ó n g , đ ó l à s ó n g dọc h a y

s ó n g n é n , k í h i ệ u l à p , t h ứ đ ế n l à s ó n g n g a n g h a y s ó n g c ắ t , k í h i ệ u l à s v à c u ố i

c ù n g l à s ó n g d à i k í h i ệ u l à L s i n h r a b i ê n đ ộ l ớ n n h ấ t , c h ú n g g ồ m s ó n g x o á y t r ò n ( s ó n g R a y l e i g h ) v à s ó n g x o ắ n h a y v ặ n ( s ó n g L o v e ) ( H ì n h 6 1 9 a , 6 1 9 b ) S ó n g L l à

c h ấ n t â m , gọi t ắ t là khoảng chấn tâm được x á c đ ị n h b ằ n g c ô n g t h ứ c : A = — - ; t r o n g đó

Hình 6.20a Tốc độ truyền sóng địa chấn theo độ sâu

Sự biến đổi đột ngột của tốc độ sóng (ở các bể mặt gián

đoạn) tương ứng với sự thay đổi cấu trúc của Trái Đất;

ZFV: Đới có tốc độ sóng yếu (Bellair p & PomeroU982)

Từ 20 Vỏ Trái Đất đến 60 km Mặt gián đoan Moho

từ 100 đến 700 km

Manti trên

từ 100 đến 700 km đới có tốc độ sóng yếu (phần trên) và

quyển mềm

từ 700 đến Manti dưới 0

2900 km Mặt gián đoạn Gutenberg

5000 km Mặt gián đoan Lehman

Nhân trong

6371 km Tâm Trái Đất

phú Ì

Hình 6.20Ố Vùng bóng râm

Các số chỉ thời gian lan truyền tính bằng phút

Để cho hình vẽ không phức tạp người ta

không-vẽ hướng phản xạ (Bellair p & Pomerol 1982)

Đ ấ t có l ẽ được t h à n h t ạ o t ừ m ộ t c h ấ t r ắ n N h ò sử d ụ n g s ó n g đ ị a c h ấ n , c á c n h à đ ị a c h ấ t

đ ã x â y d ự n g được m ộ t m ô h ì n h c ấ u t r ú c b ê n t r o n g T r á i Đ ấ t ( B ả n g 6.6)

6.2.3 P h â n b ố đ ộ n g đ ấ t t r ê n t h ế g i ớ i

V i ệ c n g h i ê n c ứ u đ ị a c h ấ n t r ê n k h ắ p b ề m ặ t h à n h t i n h đ ã cho p h é p c á c n h à k h o a học v ạ c h r a đ ư ợ c c á c đ ớ i đ ị a c h ấ n v à đ ã k h ẳ n g đ ị n h được c á c đ ớ i đ ị a c h ấ n c h í n h l à

T r o n g c ô n g t á c x â y d ự n g n h à ở hoặc c á c xí n g h i ệ p , c ầ u , đ ư ờ n g v.v b i ế t được mức

đ ộ đ ộ n g đ ấ t có t h ể x ả y ra, c h ú n g ta có t h ể t ì m được g i ả i p h á p n h ằ m t ă n g đ ộ k h á n g c h ấ n cho c á c c ô n g t r ì n h t r o n g c á c v ù n g đ ộ n g đ ấ t T r ư ố c h ế t c ầ n chọn n ề n m ó n g p h ù hợp cho việc x â y d ự n g T h ự c n g h i ệ m đ ị a c h ấ t c ô n g t r ì n h đ ã c h ứ n g m i n h r ằ n g c á c n g ô i n h à x â y

d ự n g t r ê n c ác đ á k h ố i í t hoặc k h ô n g p h o n g hoa t h ì k h i đ ộ n g đ ấ t x ả y r a đỡ t h i ệ t h ạ i h ơ n các c ô n g t r ì n h x â y t r ê n c á c t h à n h t ạ o Đ ệ T ứ , n h ấ t là c á c t h à n h t ạ o có b ề d ầ y n h ỏ T h ự c

t ế n h i ề u v ù n g đ ộ n g đ ấ t c ũ n g cho t a t h ấ y r õ r ằ n g c á c n g ô i n h à đ ự ơ c s ô n g ngòi , ao h ồ bao

c h ú t so v ớ i các dao đ ộ n g n h ỏ t h ô n g t h ư ờ n g ; 6) b ề m ặ t đ ấ t có sự b i ế n d ạ n g n h ẹ ( v ậ n đ ộ n g

t h ẳ n g đ ứ n g v à x i ê n ) ; 7) t r ư ớ c c h ấ n đ ộ n g m ộ t c h ú t , đ ộ n g v ậ t b i ể u h i ệ n sự lo sợ ( r ắ n b ò

r a k h ỏ i h a n g , l o à i v ậ t bị x í c h t ì m c á c h t h o á t t h â n , c h ó , m è o bỏ n h à đ i m ấ t v.v )

C ầ n l ư u ý l à k h i c á c đ ớ i đ ị a c h ấ n d ị u đ i c à n g l â u t h ì n ă n g l ư ợ n g được t í c h l ũ y k h i được g i ả i p h ó n g c à n g l ớ n V ì v ậ y m à đ ứ t g ã y San A n d r e a s ở p h í a n a m San F r a n s i s c o

c á c h B ắ c K i n h v ề p h í a đ ô n g bắc 400 k m , vói cường độ 7,3 R i c h t e r đ ã được h ệ t h ố n g quan

t r ắ c d ự b á o r ấ t t ố t , d â n cư được sơ t á n n ê n s ố n g ư ờ i c h ế t k h ô n g đ á n g k ể N h ư n g t r ậ n đ ộ n g

Chương 7

CÁC QUÁ TRÌNH ĐỊA CHÁT NGOẠI SINH

(HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA KHÍ QUYÊN VÀ SINH QUYÊN)

Các quá trình địa chất xảy ra trên bề mặt Trái Đất hoặc trong những phần trên

c ù n g c ủ a t h ạ c h q u y ể n n h ờ n g u ồ n n ă n g l ư ợ n g M ặ t T r ò i , hoặc t r o n g c h ừ n g m ự c n à o đ ó

n h ò t r ọ n g lực, được g ọ i l à c á c q u á t r ì n h n g o ạ i s i n h H o ạ t đ ộ n g p h o n g hoa, h o ạ t đ ộ n g địa c h ấ t c ủ a s i n h giới, c ủ a gió, c ủ a nước ( t r ê n m ặ t đ ấ t v à n ư ớ c n g ầ m ) , V.V đ ề u t h u ộ c

7.1 HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA KHÍ QUYÊN

7.1.1 Thành phần và cấu trúc phân tầng của khí quyển

K h í q u y ể n l à l ớ p v ỏ k h í bao bọc b ê n n g o à i T r á i Đ ấ t , n ó p h á t s i n h , t ồ n t ạ i v à t i ế n hoa t r o n g m ố i q u a n h ệ c h ặ t c h ẽ v ố i c á c q u y ể n k h á c c ủ a T r á i Đ ấ t v à v ớ i c ả c á c q u á

t r ì n h x ả y r a t r o n g v ũ t r ụ

K h ô n g k h í s ạ c h l à m ộ t h ỗ n h ợ p k h ô n g m à u , k h ô n g m ù i v ị c ủ a n h i ề u c h ấ t k h í k h á c

n h a u , t r o n g đ ó n i t ơ ( n i t r o g e n ) c h i ế m k h o ả n g 78%, oxy - 20,9%, a r g o n - 0,9%, carbonic

- 0,03 %, t ỉ l ệ p h ầ n t r ă m í t ỏ i c ò n l ạ i t h u ộ c v ề 8 l o ạ i k h í l à neon, h e l i , m e t a n , c r i p t o n , oxy, h y d r o , xenon, ozon C á c l o ạ i k h í h ợ p t h à n h k h í q u y ể n k ể t r ê n , t r ừ ozon v à carbonic, đ ề u có t h à n h p h ầ n k h á ổ n đ ị n h N g o à i r a , t r o n g k h ô n g k h í bao g i ờ c ũ n g c h ứ a

í t n h i ề u p h ầ n t ử n g o ạ i l a i , g ọ i l à xôn khí, n h ư h ơ i nước, c á t b ụ i , h ợ p c h ấ t bay h ơ i , v i

k h u ẩ n , n ấ m mốc v à b à o t ử , p h ấ n hoa V.V N h ư v ậ y , t r o n g k h í q u y ể n có m ặ t c á c y ế u t ố

c ủ a t h ạ c h q u y ể n , t h ú y q u y ể n , s i n h q u y ể n v à cả v ậ t c h ấ t có n g u ồ n gốc v ũ t r ụ n ữ a S ự

có m ặ t c ủ a c á c x ô n k h í c h í n h l à n g u y ê n n h â n c ủ a n h i ề u h i ệ n t ư ợ n g v ậ t l ý c ủ a k h í

q u y ê n n h ư m â y m ư a , s ư ơ n g m ù , r á n g , c ầ u v ồ n g V.V C á c h i ệ n t ư ợ n g đ ó g ó p p h ầ n t ă n g

c ư ờ n g t á c đ ộ n g qua l ạ i g i ữ a k h í q u y ể n v ớ i c á c q u y ể n k h á c của T r á i Đ ấ t

S ự g i ả m d ầ n c ủ a t r ọ n g lực c ũ n g n h ư sự gia t ă n g của bức x ạ M ặ t T r ờ i v à v ũ t r ụ theo c h i ề u cao l à n g u y ê n n h â n k h i ế n cho k h í q u y ể n có c ấ u t r ú c p h â n t ầ n g r õ r ệ t T ừ

t h ấ p l ê n cao n g ư ờ i ta p h â n b i ệ t được c á c t ầ n g k h í q u y ể n sau đ â y :

- Tầng đối lưu n ằ m ở p h ầ n t h ấ p n h ấ t của k h í q u y ể n , có b ề d à y k h o ả n g 1 0 - 1 1 k m

- Tầng nhiệt quyển n ằ m s á t t r ê n t ầ n g t r u n g q u y ể n v à p h á t t r i ể n đ ế n đ ộ cao

k h o ả n g 500 k m T r o n g t ầ n g n à y n h i ệ t đ ộ t ă n g n h a n h theo đ ộ cao do sự p h â n r ã của

M ặ t T r ò i theo vĩ đ ộ ( v à k h í á p c ũ n g c h ê n h l ệ c h theo) v à sự t ự quay của T r á i Đ ấ t đ ã t ạ o

n ê n c á c vòng hoàn lưu khí quyển K h í á p t ố i t h i ể u t h ấ y ở k h o ả n g g i ữ a c á c vĩ t u y ế n

t r ê n bốc l ê n cao r ồ i l ạ i đ ổ v ề v ù n g 30 đ ộ vĩ Bắc v à N a m b á n c ầ u

- Vòng hoàn lưu thứ hai x ả y r a k h o ả n g g i ữ a c á c vĩ đ ộ t ừ 30 đ ế n 60; t r o n g k h o ả n g

k h ô n g g i a n n à y c á c lớp k h ô n g k h í s á t m ặ t đ ấ t d i c h u y ể n t ừ t â y sang đ ô n g , c á c l ố p t r ê n cao l ạ i c h u y ể n d ị c h theo c h i ê u n g ư ợ c l ạ i

- Các vòng hoàn lưu thứ ba x ả y r a s á t m ặ t đ ấ t , ở k h o ả n g giữa vĩ độ 60 v à c á c cực Gió

t ừ c á c v ù n g cực t h ổ i v ề k h o ả n g vĩ độ 60 v à bị lệch v ề p h í a t â y , sau k h i bốc l ê n đ ế n p h ầ n cao của t ầ n g đ ố i l ư u t h ì l ạ i b ắ t đ ầ u đ ổ d ồ n v ề các cực ( H ì n h 7.1)

được c ố k ế t c h ặ t c h ẽ C á c h ạ t v ụ n được gió c u ố n đi đ ế n l ư ợ t m ì n h l ạ i có t á c d ụ n g n h ư

m ộ t t h ứ b ộ t m à i , k h i ế n cho c á c l o ạ i đ á có độ b ề n v ữ n g h ơ n bị m ò n d ầ n k h i gió t h ổ i qua

Hình 7.2 Sơ đồ giải thích sự di chuyển của cồn cát

a- Sườn đón gió; b- Sườn khuất gió

Cồn cát do gió tạo thành, bao giò cũng có hai sườn không đối xứng, sườn đón gió

t h ư ờ n g t h o ả i v à sườn khuất gió t h ư ờ n g dốc h ơ n C á c h ạ t c á t được k é o lê t ừ c h â n l ê n

đ ỉ n h s ư ờ n đ ó n g i ó r ồ i l ă n x u ố n g theo s ư ờ n k h u ấ t gió ( H ì n h 7.2) Ó b ê n s ư ờ n k h u ấ t gió

sa m ạ c , b ụ i t r ê n c á c cao n g u y ê n V.V ) được gió cuốn' đ i r ấ t xa, v ề sau t í c h đ ọ n g l ạ i

t h à n h n h ữ n g t ầ n g đ ấ t x ố p m ị n , m à u n â u v à n g , g ọ i là h o à n g t h ổ (loess)

T h ô n g t h ư ờ n g m ỗ i n ă m gió qua sa m ạ c chỉ c u ố n theo v à t ạ o được m ộ t l ớ p b ụ i

m ỏ n g ; n h ờ n h ữ n g c ơ n m ư a h i ế m h o i ở v ù n g n à y m à c â y cỏ t h ư a t h ớ t được mọc l ê n

Đ á m cỏ c h ư a k ị p t ố t t h ì đ ã bị k h ô h é o do n ó n g h ạ n , r ồ i l ạ i bị m ộ t lóp b ụ i k h á c p h ủ l ê n

h o à n g t h ổ T ạ i Bắc M ỹ , h o à n g t h ổ p h â n b ố r ộ n g r ã i ở m i ề n t r u n g Alasca v à đ ồ n g b ằ n g

h ạ lưu c á c s ô n g Mississipi v à M i s u r i t h u ộ c Hoa K ỳ K h á c v ớ i h o à n g t h ể ở Â u - Á h o à n g

t h ổ Bắc M ỹ k h ô n g x u ấ t n g u ồ n t ừ sa mạc m à có n g u ồ n gốc b ă n g h à K h i b ă n g t a n m ộ t

l ư ợ n g b ụ i đ á n g k ể được g i ả i p h ó n g v à được gió v ậ n c h u y ê n đi

Gió c ũ n g góp p h ầ n tạo n ê n n h ữ n g cồn c á t ở ven b i ê n v à các s ô n g , h ồ lớn- c á t được

d ò n g nước đ ư a t ớ i các v ù n g bò t h o ả i , sau đó được s ó n g đ á n h g i ạ t l ê n bờ ( H ì n h 7.4) Ta

t h ấ y t ừ A đ ế n B tốc độ của s ó n g g i ả m d ầ n , đ ộ n g n ă n g của no c ũ n g g i ả m theo Toe đọ

s ó n g r ú t t ừ B đ ế n A l ạ i t ă n g d ầ n , m ộ t p h ầ n v ậ t l i ệ u v ụ n trước đ ó được m a n g đ ế n đ o ạ n

B - A l ạ i bị s ó n g lôi r a k h ỏ i bò V ậ t l i ệ u v ụ n được t í c h đ ọ n g t ạ i B, nơi đ ộ n g n ă n g cua song

t ừ n g bị t r i ệ t t i ê u , c ũ n g có t h ể bị lôi trở v ề b i ể n do n h ữ n g đ ộ t s ó n g m ạ n h h ơ n sau đo N ê u

c là đ i ể m xa n h ấ t c á c h bờ m à s ó n g có t h ể t r à n t ớ i t h ì t ạ i đó v ậ t l i ệ u v ụ n m ớ i được t h à n h

t ạ o l i ê n tục, tạo t h à n h m ộ t cồn chắn có t h à n h p h ầ n c h ủ y ế u là c á t L o ạ i con c á t nay

c ũ n g có s ư ờ n đ ó n gió ( p h í a biển ) t h o ả i (5-12°), cò n s ư ờ n khuaí t gió dốc h ơ n (30-35°)

C ồ n c á t ven b i ể n t h ư ờ n g là c á c cồn k é o d à i theo p h ư ơ n g t h ẳ n g góc v ớ i h ư ố n g gió

có c h i ề u cao t r u n g b ì n h 5-30m T ư ơ n g t ự n h ư cồn c á t ở sa mạc, v ậ t l i ệ u v ụ n l i ê n tục được đ ư a t ừ s ư ờ n đ ó n gió sang s ư ờ n k h u ấ t gió Q u á t r ì n h n à y k h i ế n cồn c á t k h ô n g

n g ừ n g d i c h u y ể n , t i ế n s â u v à o n ộ i địa K h i cồn c á t ròi k h ỏ i vị t r í c t h ì t ạ i đ ó l ạ i b ắ t

đ ầ u h ì n h t h à n h m ộ t cồn c á t m ố i C á c q u á t r ì n h k ể t r ê n t á i d i ễ n k h i ế n cho h à n g l o ạ t cồn

7.2 HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA SINH QUYÊN

7.2.1 Khái quát về sinh quyển

T r ê n T r á i Đ ấ t , c á c q u ầ n x ã s i n h v ậ t (biocenos) v à c á c s i n h c ả n h (biotope) l à

n h ữ n g đ ơ n v ị cơ b ả n c ủ a m ô i t r ư ờ n g h ữ u s i n h v à vô s i n h t r o n g m ộ t t ổ n g t h ể t h ố n g

n h ấ t được g ọ i là h ệ s i n h t h á i ( b i o s y t e m s ) T r o n g m ỗ i h ệ s i n h t h á i , s i n h v ậ t t ư ơ n g t á c

v ớ i n h a u v à v ớ i m ô i t r ư ờ n g , h ì n h t h à n h n ê n c á c c h u t r ì n h v ậ t c h ấ t C á c h ệ s i n h t h á i của T r á i Đ ấ t k h ô n g t ồ n t ạ i độc l ậ p m à q u a n h ệ k h ă n g k h í t v ớ i n h a u , t ạ o n ê n m ộ t

t ô n g t h ê l ò n , đ ó c h í n h l à sinh quyên C ó t h ê coi s i n h q u y ê n l à m ộ t h ệ s i n h t h á i k h ô n g

1- Hướng gió ưu thế trong năm; 2- cồn cát, 3- Đá gốc

(Sarugin M.M., 1962)

Ở t r ê n l ụ c địa, t r o n g c á c v à n h đ a i đ ị a lý n g ư ờ i ta l ạ i p h â n b i ệ t c á c đ ớ i c ả n h q u a n

tức l à b ộ p h ậ n l ớ n của v à n h đ a i t r o n g đ ó v ị t r í t h ố n g t r ị t h u ộ c v ề m ộ t k i ể u cảnh quan địa lý 1 n à o đ ó T ê n g ọ i c ủ a c á c đ ớ i c ả n h q u a n t h ư ờ n g được đ ặ t theo đ ặ c đ i ể m của t h ả m

t h ự c v ậ t p h á t t r i ể n t r ê n đ ó , b ở i v ì t h ả m t h ự c v ậ t l à chỉ t h ị n h ạ y b é n v à d ễ t h ấ y n h ấ t của đ i ề u k i ệ n đ ị a lý t ự n h i ê n

S i n h v ậ t , n h ấ t l à t h ự c v ậ t p h ả i b i ế n đ ổ i t h í c h n g h i vói đ i ề u k i ệ n m ô i t r ư ờ n g m ớ i có

t h ể t ồ n t ạ i v à p h á t t r i ể n P h ầ n l ớ n đ ộ n g v ậ t có k h ả n ă n g d i đ ộ n g t í c h cực, có t h ể l ự a chọn m ô i t r ư ờ n g c ư t r ú hoặc d i c h u y ể n đ ị n h k ỳ v à o n h ữ n g k h o ả n g t h ờ i g i a n x á c đ ị n h

t r o n g n ă m ; c ò n t h ự c v ậ t l ạ i b á m t r ụ t ạ i c h ỗ Sự p h ụ t h u ộ c của đ ộ n g v ậ t v à o m ô i t r ư ờ n g

t u y t h ể h i ệ n ở m ứ c đ ộ t h ấ p h ơ n , song r õ r à n g c ù n g v ớ i t h ự c v ậ t c h ú n g đ ã g ó p p h ầ n t ạ o

n ê n n h ữ n g d á n g v ẻ t i ê u b i ể u của b ấ t k ỳ c ả n h q u a n địa lý n à o M ô i t r ư ờ n g s ố n g là t ổ n g

t h ể t ự n h i ê n của c á c y ế u t ố c ấ u t h à n h v ỏ c ả n h q u a n T r á i Đ ấ t , n ó b i ế n đ ổ i t ừ m i ề n n à y qua m i ề n k h á c v à m a n g t í n h đ ị a đ ớ i r õ n é t D o đ ó t í n h đ ị a đ ớ i c ũ n g t h ể h i ệ n r õ ở s i n h giới, t r ư ớ c h ế t ỏ lớp p h ủ t h ự c v ậ t

vĩ đ ộ n à o T u y n h i ê n t r o n g q u á t r ì n h t ồ n t ạ i v à p h á t t r i ể n ở m ộ t v à n h đ a i đ ị a l ý n à o

1 Cảnh quan địa lý là một tổng thể tự nhiên đổng nhất về mặt phát sinh, có cùng một kiểu nền địa chất, địa

hình, khí hậu và bao gồm tập hợp các dạng diện địa lý phân bố trong không gian một cách có quy luật, đặc trưnn cho cảnh quan đó