bài tập lớn khoa học trái đất

Các lĩnh vực, ngành liên quan: Địa chất học, Khoáng vật học, Địa chất thủy văn, Hải dương học, Khoa học môi trường,… Sau khi học xong môn học, chúng ta sẽ có thêm kiến thức về Trái đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

-

BÀI TẬP LỚN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 4 năm 2022

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

-

BÀI TẬP LỚN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT

GVHD: Lớp:

Ths Trần Thị Mai Hương Ths Lê Thanh Phong L02

Tên sinh viên: Dương Quốc Phong MSSV: 2114396

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 4 năm 2022

LỜI MỞ ĐẦU

Khoa học Trái Đất bao gồm tất cả các lĩnh vực khoa học tự nhiên liên quan đến hành tinh Trái Đất Đây là một nhánh của khoa học liên quan đến sự cấu tạo của Trái Đất và bầu khí quyển của nó Khoa học Trái Đất nghiên cứu về các đặc điểm vật lý của hành tinh của loài người, từ động đất đến hạt mưa, và từ lũ lụt đến hóa thạch Khoa học Trái Đất có thể được coi là một nhánh của khoa học vũ trụ, nhưng có lịch sử lâu đời hơn Chúng ta sẽ học môn Khoa học Trái Đất đi qua 6 học phần: khí quyển, địa quyển, thủy quyển, con người và tài nguyên trái đất, thí nghiệm trong phòng và thực tập

Chúng ta sẽ được nghiên cứu về nguồn gốc Trái đất, sự tương tác qua lại giữa các quyển, hiện tượng & quá trình, sự chuyển hóa các trạng thái vật chất, đời sống sinh vật Các lĩnh vực, ngành liên quan: Địa chất học, Khoáng vật học, Địa chất thủy văn, Hải dương học, Khoa học môi trường,…

Sau khi học xong môn học, chúng ta sẽ có thêm kiến thức về Trái đất và hiểu được tầm quan trọng sự tương tác qua lại giữa con người và Trái đất Nhận ra phải bảo vệ môi trường Trái đất sạch, nói không với ô nhiễm, tiết kiệm và thực hiện những việc có thể làm Có một cái nhìn đa dạng và khách quan về môi trường tự nhiên Có tình yêu mãnh liệt với Trái đất Tuy kiến thức có phần khô khan, nhưng cũng có phần thú vị như đá quý, hình thành sự sống,…

Câu hỏi 1: Nguồn gốc magma baz mafic: TRẢ LỜI

1 Magma baz mafic là gì? => Magma baz mafic là các khoáng vật silicat hoặc đá núi lửa giàu magiê và sắt do núi lửa phun trào hoặc xâm nhập có tỷ lệ các nguyên tố hóa học nặng khá cao Hầu hết các khoáng vật mafic có màu sẫm mặc dù đá Mafic cũng được tìm thấy với các màu nâu, xanh

khoáng vật mafic tạo đá thông dụng là olivine, pyroxene, amphibole, biotite và các mica, augit cũng như plagioclase thuộc nhóm felspat giàu calci Các loại đá mafic thông dụng gồm bazan, diabaz và gabbro 2 Nguồn gốc: =>

- Các nghiên cứu về sự phân bố của lớp phủ basalt, núi lửa, xâm nhập sâu vào các dãy núi cho thấy magma basalt được hình thành ở rìa mảng phân kỳ (tách dãn) và magma granite – andesite hình thành ở đới hội tụ (hút chìm) Sự dịch chuyển của các mảng sẽ làm thay đổi nhiệt độ và áp suất ở cả hai đới này, gây nóng chảy từng phần bên dưới lớp vỏ cứng và manti trên, hình thành nên magma

- Magma basalt được hình thành ở rìa mảng phân kỳ do nóng chảy từng phần của quyển mềm Quyển mềm cũng như manti có thành phần là periodotite, gồm phần lớn khoáng vật olivine, pyroxene và một ít plagioclase Sự nóng chảy không thể xảy ra ở bên dưới quyển mềm do áp suất quá lớn, cũng như bên trên quyển mềm do nhiệt độ quá thấp Khi vật chất ở quyển mềm di chuyển theo dòng đối lưu, thạch quyển tách ra và dịch chuyển theo dòng đối lưu, thạch quyển tách ra và dịch chuyển ngang về hai bên, hiện tượng này giảm áp suất phần trên của quyển mềm và sự nóng chảy sẽ xảy ra Plagioclase bắt đầu nóng chảy trước, kế đến là pyroxene và sau cùng là olivine Nếu chỉ có một phần đá của manti nóng chảy, và olivine vẫn ở trạng thái cứng, thì magma chỉ gồm plagioclase và pyroxene, đây chính là thành phần của magma basalt Do đó, magma

5

basalt được giả thiết là có nguồn gốc từ sự nóng chảy từng phần của quyển mềm tại những đới tách dãn Sự giảm áp suất đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành magma basalt Magma basalt ít đặc hơn so với peridotite xung quanh, đi lên dọc theo trung tâm tách dãn hình thành các dòng chảy basalt tại các đới tách dãn

Câu hỏi 2: Nguồn gốc thành phần vật chất của lớp đất trồng – thổ nhưỡng:

TRẢ LỜI 1 Thổ nhưỡng là gì?

=>Thổ nhưỡng là lớp đất mềm tơi xốp giàu chất dinh dưỡng trong đất , nơi mà thực vật có thể phát triển khỏe mạnh Nhắc đến thổ nhưỡng chính là độ phì nhiêu của nó Mà để đánh giá được độ phì của đất thì chính là khả năng nó có thể cung cấp nước, nhiệt độ, không khí và các chất dinh dưỡng quan trọng cho thực vật Không phải đất nào cũng có được độ phì để trồng trọt, chính vì thế đất có thể nhiều nhưng thổ nhưỡng thì hạn chế Ngoài ra, ít ai biết một thuật ngữ đó là “ thổ nhưỡng quyển ” – đất cũng được xem là một đới “ quyển ” ( thành phần quan trọng trong cấu tạo hành tinh ), “ thổ nhưỡng quyển ” chính là lớp vỏ ngoài cùng của thạch quyển chứa vật chất tơi xốp trên bề mặt lục địa , tiếp xúc với khí quyển và sinh quyển

2 Nguồn gốc thành phần vật chất?

- Thổ nhưỡng chính là thành quả từ quá trình hình thành đất Quá trình đầu tiên là quá trình phong hóa đá gốc - bao gồm nhiều phản ứng hóa học sinh học chịu sự tác động bởi nhiệt độ và ẩm ướt Sau đó là các quá trình hòa tan, rửa trôi, tích tụ vật chất xảy ra Đá gốc sẽ bị chuyển hóa thành đá mẹ Đá mẹ có vai trò khởi điểm là nguồn cung cấp chất vô cơ cho đất, quyết định thành phần chất khoáng, cơ giới, kể cả muối… và ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất lý hóa của đất sau này

-Yếu tố thứ hai là khí hậu Nhiệt độ vừa phải, độ ẩm vừa đủ sẽ tác động đến các sinh vật trong và trên mặt đất

Và các sinh vật này sẽ đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định sự có mặt của thổ nhưỡng Cụ thể thực vật sẽ cung cấp vật chất hữu cơ cho đất, đồng thời phá hủy các loại đá gây cản trở cho sự sống của đất và của chúng Các vi sinh vật sẽ làm phân hủy xác sinh vật và tổng hợp thành mùn Kèm theo đó là các động vật nhỏ sống trong đất ( giun, kiến mối… ) cũng làm biến đổi tính chất đất

-Yếu tố thứ ba là địa hình Địa hình thực chất có vai trò rất lớn trong sự hình thành các loại đất đa dạng trên Trái Đất, nó cũng góp phần thay đổi nhiệt độ, độ ẩm - tạo ra các vành đai đất khác nhau Đặc biệt là địa hình có khả năng giữ đất tùy theo đặc điểm của từng vùng Giữ đất chính là giữ được thổ nhưỡng Ví dụ vùng núi cao thì đất sẽ yếu, và lớp đất mỏng hơn so với đồng bằng – nơi có tầng đất dày, giàu mùn và dinh dưỡng

-Yếu tố thứ tư là thời gian Đất được hình thành lúc nào thì tuổi đất bắt đầu được tính từ lúc đó Tuổi đất là tiêu chí cho thấy quá trình tạo ra đất dài hay ngắn, thậm chí còn cho thấy các cường độ tác động lên quá trình đó Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra đất ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới tuổi khá cao so với vùng ôn đới hay vùng cực – bởi vì các yếu tố tự nhiên ở những vùng có khí hậu nóng thật sự tác động mạnh mẽ tới đất hơn là những vùng có khí hậu ôn hòa, nhiệt độ thấp hơn

-Yếu tố cuối cùng là con người Con người thật sự là nhân tố quyết định cuối cùng đất có màu mỡ, tốt lên không hay thậm chí là bạc màu, bị chết đi Hoạt động sản xuất và sinh sống của con người thực sự mà nói đa phần không làm cho đất tốt hơn – bởi sự phá hủy đất màu mỡ vốn có của tự nhiên bằng các việc làm như đốt rừng, làm nương rẫy… Cũng có nơi vốn dĩ đất đã xấu thì con người lại cố gắng cải tạo đất thông qua việc thau chua, rửa mặn rửa phèn Một số nơi đất dần dần bị bạc màu thì canh tác có chừng mực, điều độ Cho đất có thời gian nghỉ ngơi, đồng thời bón phân dinh dưỡng để nâng độ phì lên cho đất, chống xói mòn

- Như vậy thổ nhưỡng có thể do đất sinh ra nhưng việc giữ được nó ở lại với đất hay không là tùy ở con người

KẾT THÚC

PHẦN CÂU HỎI CUỐI KÌ

9

PHẦN TRẢ LỜI

bề mặt Trái Đất Magma là hỗn hợp của silicat lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao và là nguồn ban đầu của tất cả các loại đá magma Nó có khả năng xâm nhập vào các lớp đá thuộc phần vỏ cạnh kề hay phun trào ra ngoài bề mặt Magma tồn tại ở khoảng nhiệt độ từ 600 tới 1.300℃, nằm trong quyển mềm ở độ sâu từ 60-100km.

loại đá được thành tạo do sự đông nguội của những dung thể magma nóng chảy được đưa lên từ những phần sâu của vỏ Trái Đất

Khi magma theo các khe nứt hay núi lửa phun trào lên mặt đất gọi là dung nham, khi đông cứng lại gọi là đá magma

2 Giải thích tại sao đá magma andesite có thành phần trung tính lại thành tạo trong thành phần vỏ lục địa như hình?

- Andesite là một loại đá magma phun trào có thành phần trung tính, với kiến trúc ẩn tinh đến ban tinh Về tổng thể, nó là loại đá trung gian giữa bazan và dacit - Andesite đặc biệt hình thành ở ranh giới mảng hội tụ nhưng cũng có thể gặp ở các môi trường kiến tạo khác Các đá núi lửa thành phần trung tính được tạo ra qua một vài quá trình: Nóng chảy peridotite và kết tinh phân đoạn Nóng chảy các trầm tích nằm trong mảng bị hút chìm Magma trộn lẫn giữa rhyolite felsic và bazan mafic trong một bể trung gian trước khi phun trào

- Để đạt đến thành phần andesite qua kết tinh phân đoạn, magma baz phải kết tinh các khoáng vật nhất định sau đó chúng bị loại ra khỏi phần magma nóng chảy Việc loại bỏ này có thể diễn ra theo nhiều cách, nhưng phổ biến nhất là hình thành các tinh thể Các khoáng vật đầu tiên kết tinh và bị loại bỏ từ magma bazan là olivine và amphibole Các khoáng vật mafic này bị loại ra khỏi magma hình thành nên các tích tụ mafic Có bằng chứng địa vật lí từ nhiều cung núi lửa có các lớp tích tụ dày nằm trên tầng dưới của vỏ Trái Đất

Đá magma andesite có thành phần trung tính lại thành tạo trong thành phần vỏ lục địa như hình

3 Vì sao gọi là chuỗi phản ứng liên tục và chuỗi phản ứng không liên tục (giải thích tất cả các ý nghĩa) ?

- Chuỗi phản ứng bai gồm hai nhánh: nhánh liên tục và nhánh không liên tục Nhánh bên phải là nhánh liên tục Các khoáng vật nằm trên cùng đại diện cho các khoáng vật kết tinh đầu tiêntheo gradient nhiệt độ giảm từ trên xuống dưới Các khoáng vật nằm bên dưới sẽ bền vững hơn so với các khoáng vật nằm bên trêm khi bị phong hoá, vì chúng hình thành trong điều kiện gần với điều kiện của bề mặt đất Một cách đơn giản, các khoáng vật kết tinh ở nhiệt độ cao từ

11

khối mácma thường không bền vững trên bề mặt đất và dễ bị phong hoá bởi vì môi trường bề mặt khác rất nhiều với môi trường nó kết tinh Trong khi đó, các khoáng vật kết tinh ở nhiệt độ thấp thì ổn định hơn bởi vì môi trường nó hình thành gần với môi trường bề mặt đất hơn

- Chuỗi phản ứng không liên tục: Cánh tay trái của sơ đồ thuộc về chuỗi không liên tục Con đường này đại diện cho thành tạo khoáng sản rất giàu sắt và magiê Khoáng vật đầu tiên được hình thành bởi con đường này là olivine, là khoáng chất ổn định duy nhất khoảng 1800oC

Ở nhiệt độ này (và từ thời điểm này), các khoáng chất hình thành từ sắt, magiê, silic và oxy sẽ rõ rang Khi nhiệt độ giảm, pyroxene sẽ trở nên ổn định và canxi sẽ bắt đầu xuất hiện trong các khoáng chất được hình thành khi đạt tới 1100 C o

Khi đạt đến 900 C, amphibole xuất hiện (CaFeMgSiOOH) Cuối cùng, con o

đường này kết thúc khi nhiệt độ giảm xuống 600 C, nơi các biotit bắt đầu hình o

thành ở dạng ổn định

- Chuỗi phản ứng liên tục: Sê-ri này gọi là “liên tục” vì fenspat khoáng được hình thành chuỗi liên tục và dần dần bắt đầu với tỷ lệ canxi cao (CaAlSiO), nhưng được dặc trưng bởi sự hỉnh thành fenspat lớn hơn dựa trên natri (CaNaAlSiO)

Ở nhiệt độ 900 C, hệ thống được cân bằng, magma trược làm mát và cái ion o

canxi bị cạn kiệt, do đó, từ nhiệt độ này, sự hình thành của fenspat chủ yếu dựa vào fenspat natri (NaAlSiO) Chi nhánh này đạt đến đỉnh điểm ở 600 C, trong o

đó sự hình thành của fenspat gần như 100%NaAlSiO

Đối với các pha còn lại – là giai đoạn cuối cùng được hình thành và được trình bày dưới dạng đường đi thẳng xuống từ loạt trước đó – khoáng chất được gọi là K-spar (kali feldspar) sẽ xuất hiện ở nhiệt độ dưới 600 C, và moscovit sẽ tão ra o

ở nhiệt độ thấp hơn

Khoáng vật cuối cùng được hình thành là thạch anh, và chỉ trong các hệ thống có dư thừa silicon trong tàn dư Khoáng vật này hình thành ở nhiệt độ tương đối lạnh của magma (200 C), khi nó gần như đã đông cứng o

4 Giải thích vì sao kiến trúc và thành phần khoáng vật của đá lại là yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phong hóa?

- Phong hóa là hiện tượng địa chất ngoại sinh, làm phá hủy thành phần và cấu trúc của các đá và khoáng vật trên bề mặt Trái Đất dưới tác động của điều kiện khí hậu và hoạt động của sinh vật trên bề mặt Trái Đất (nhiệt độ, độ ẩm, bang hà, sinh vật,…)

Phong hóa bản than nó không làm dịch chuyển hoặc dịch chuyển rất ít các đá bị phá hủy Kết quả là tạo ra lớp sản phẩm phong hóa nằm ngay tại nơi thành tạo và nằm trực tiếp trên bề mặt đá gốc chưa bị phong hóa

Vì vậy kiến trúc và thành phần khoáng vật nó đóng một vai trò nhất thiết ảnh hưởng trong quá trình phong hóa

Giả chỉnh hợp

tầng có tuổi khác nhau, cho thấy sự gián đoạn trầm tích trong quá khứ Nhìn chung, lớp cổ hơn đã bị lộ ra trên mặt đất sau đó bị bóc mòn trong một khoảng thời gian trước khi các lớp trẻ hơn phủ lên trên nó Tuy nhiên thuật ngữ này còn được dung để miêu tả và phân chia cột địa tầng trầm tích

hai phân vị địa tầng khác nhau về góc phương vị hoặc góc dốc, hoặc cả hai thứ, làm cho mặt lớp đá của hai phân vị cắt nhau theo một góc xác định

Là bất chỉnh hợp giữa các lớp đá trầm tích song song nhau đặc trưng cho một giai đoạn bóc mòn hoặc không có trầm tích lắng đọng

Giả chỉnh hợp là một dạng của bất chỉnh hợp địa tầng trong đó có sự phân chia bởi một mặt phẳng đá gốc đơn giản; ví dụ, không có một bề mặt bào mòn nào bị chôn vùi trước đó