Bài Giảng Địa Chất Đại Cương pot

Nội dung môn họcChương 1: Những hiểu biết về Trái đất và chuyên nghành Địa chất học Chương 2: Khoáng vật và Đá Chương 3: Tác dụng phong hóa và vỏ phong hóa Chương 4: Hoạt động địa chất c

Người biên soạn: TS Trần Mỹ Dũng

Địa chỉ: Bộ môn Địa chất

Điện thoại: (+84) 04 38384048

E-mail: tmdung@126.com

Nội dung môn học

Chương 1: Những hiểu biết về Trái đất và chuyên nghành Địa chất học

Chương 2: Khoáng vật và Đá

Chương 3: Tác dụng phong hóa và vỏ phong hóa

Chương 4: Hoạt động địa chất của dòng chảy trên mặt

Chương 5: Hoạt động địa chất của nước dưới đất

Chương 6: Hoạt động địa chất của biển và đại dương

Chương 7,8,9: Hoạt động địa chất của hồ và đầm lấy,

Hoạt động địa chất của gió, băng hà

Chương 10: Tác dụng trầm tích và đá trầm tích

Nội dung môn học

Chương 11: Tác dụng magma và đá magma

Chương 12: Tác dụng biến chất và đá biến chất

Chương 14: Các chuyển động kiến tạo và sự biến

dạng vỏ trái đất Chương 15: Các học thuyết kiến tạo và học thuyết

kiến tạo mảng

Chương 15: Tai biến địa chất và Địa chất môi trường

Chương 16: Tài nguyên khoáng sản và năng lượng

Chương 13: Thời gian trong địa chất và

tuổi của các thành tạo địa chất

Thi viết, gồm 4 phần: giải thích danh từ, điền

từ vào ô trống, lựa chọn trắc nghiệm và bài tập

ưưưưưưưưưưvàưchuyênưnghànhưđịaưchấtưhọc

I Hệ mặt trời và Trái đất

Có rất nhiều những giả thiết, những tranh luận trong lịch sử những những điều sau đây luôn là chân lý:

1 Vũ trụ là toàn bộ hệ thống không-thời gian và được

cấu thành bởi nhiều hệ Siêu thiên hà Mỗi một hệ

Siêu thiên hà lại bao gồm nhiều hệ Thiên hà.

I Hệ mặt trời và Trái đất

Có rất nhiều những giả thiết, những tranh luận trong lịch sử những những điều sau đây luôn là chân lý:

2 Hệ Thiên hà mà trái đất chúng ta đang tồn tại được gọi là hệ

Ngân hà (Milky Way) Đây là một hệ thiên hà có dạng xoắn ốc, có

đường kính ~100.000 năm ánh sáng, chiều dày ~1.000 năm ánh

sáng và bao gồm 200-400 tỉ ngôi sao.

3 Hệ Mặt trời (Thái dương hệ) nằm trong hệ Ngân hà, bao gồm Mặt trời, và 9 hành tinh quay quanh mặt trời, các vệ tinh của chúng và sao chổi

4 Tất cả các hành tinh đều quay quanh mặt trời với một quỹ đạo gần tròn tương tự nhau, góc giữa quỹ đạo quay và mặt phẳng nằm ngang rất nhỏ, hầu hết các hành tinh đều quay từ Tây sang Đông (trừ sao Kim, Thiên Vương, Diêm Vương) và các

vệ tinh của chúng cũng thế

5 Các hành tinh được chia thành hai nhóm:

 Hành tinh đất đá (phía trong): Sao Thủy, Sao Kim, Trái đất,

Sao Hỏa

 Hành tinh khí (phía ngoài): Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương

 Có nhiều giả thiết được đưa ra để giải thích sự hình thành hệ mặt trời và Trái Đất: Kant, 1779; Laplace, 1796; Smith, 1946; Hoyle and

Sự tiến hoá của hệ mặt trời

Sự tiến hoá của hệ mặt trời

Hệ mặt trời hiện tại

Các hành tinh phía trong

(hành tình đất đá) Các hành tinh phía ngoµi (hành tình khÝ)

II Trỏi đất

 Là hành tinh đất đá có vị trí thứ 3 trong hệ mặt trời

 Quay quanh mặt trời với quỹ đạo từ Tây sang Đông, 1 vòng hết

365 ngày

 Quay quanh trục của nó nghiêng với đ ờng vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo là 23,5o, một vòng hết 24h

Xớch đao

II Trỏi đất

 Là một hỡnh cầu lớ thuyết bỏn kớnh khụng đều nhau

Đường kính theo xích đạo

(6378km) dài hơn đ ờng kính theo cực (6356km), diện tớch

bề mặt ~510.072.000 km 2 , khối lượng ~5,9736x1024 kg

II Trỏi đất

 Bề mặt trái đất lồi lừm, phõn thành 2 phần rừ ràng là Lục địa và Đại dương

Lục địa: chiếm 30% diện tích bề mặt trái đất, bao gồm các dạng địa hình nằm cao hơn mực nước biển: đồng bằng, đồi và núi Điểm cao nhất trên trái đất là đỉnh Everest (Himalaya): 8.850 m

Tiêu chuẩn độ cao phân chia theo độ cao địa hình: Đồng bằng: 0-50 m; Đồi: 50-200m; Núi thấp: 200-500m; Núi cao trung bình: 500-1000m; Núi cao: 1000-3000; Núi rất cao: >3000m

Nơi sâu nhất trong vực Mariana: 11.521m

Đại dương: Chiếm khoảng

70% diện tích bề mặt trái đất, bao gồm Thái bình dương, Đại tây dương,

Ấn độ dương, đại dương bắc cực, đại dương Nam cực và các biển rìa

II Trái đất

Các tính chất vật lý của trái đất

Trái đất là một thanh nam châm

khổng lồ với trục địa từ (bắc-nam) lệch với trục địa lý (bắc-nam) một góc 11,5 o Từ trường bao quanh trái đất được gọi là trường địa từ.

 Trường địa từ

Từ trường

Cực từ thay đổi theo thời gian

 Trường địa từ

Từ trường

Độ từ thiên

Từ trường

 Độ từ thiên

Là góc lệch (δ)) giữa hướng bắc địa lý (kinh tuyến địa lý) và hướng bắc địa từ (kinh tuyến địa từ) Giá trị góc δ)=0 khi ở xích đạo tăng dần đến 11,5 o về phía đông bán cầu và ngược lại giảm dần đến -11,5 o về phía tây bán cầu Tại Việt Nam góc δ)=-1 tại Cao Bằng, δ)=0 tại Đà Nẵng và δ)=1 tại Cà Mau

* Chú ý khử độ từ thiên trong đo địa bàn địa chất

Độ từ Khuynh

Từ trường

Là góc lệch của kim nam châm so với mặt phẳng nằm ngang Có giá trị bằng 0 o ở xích đạo và 90 o ở hai cực.

 Độ từ khuynh

Độ từ khuynh được giải thích bằng lực từ tác động lên kim nam châm dọc theo các đường sức từ

Từ trường

 Vị trí của trục từ có sự thay đổi theo thời gian

 Cổ địa từ: Các đá trong các thời kỳ địa chất thường có từ tính nhất định, đại diện cho phương hướng của cực từ trong thời ký chúng hình thành Lợi dụng tính chất này các nhà

địa chất có thể tìm hiểu về lịch sử tiến hóa trái đất, hiểu về

sự dịch chuyển tương đối trong từng giai đoạn của các bộ phận trên trái đất, đồng thời có thể đối sánh thời kỳ hình

thành các loại đá ở những khu vực khác nhau

Kết quả nghiên cứu cổ

từ cho thấy mảng Hoa Bắc có thể tách ra từ Laurentia; 1tỷ năm trước có thể có quan

hệ mật thiết với mảng Bắc Mỹ

Dị thường từ: là hiện tượng cường độ địa từ ở một nơi nào

đó hoặc trong một thể địa chất nào đó cao hơn/thấp hơn giá trị trung bình Đây là dấu hiệu để nghiên cứu các hiện tượng địa chất và tìm kiếm khoáng sản, đặc biệt là các khoáng sản

có từ tính như quặng sắt, đây là một phương pháp nghiên cứu

cơ bản trong các phương pháp địa vật lý

 Để nghiên cứu từ trường, người ta dùng từ kế có thể đo

trên mặt đất, trên máy bay hoặc vệ tinh.

Từ trường

 Trọng lực: Là lực hút của Trái đất tác dụng lên vật thể, C ờng độ

của tr ờng trọng lực tại 1 điểm trên mặt đất đ ợc tính bằng gia tốc

trọng lực tại điểm đó (đơn vị tính m/s 2 ), giá trị này thay đổi phụ

thuộc vào độ cao địa hinh và thành phần vật chất Các đá có tỷ trọng khác nhau, dựa vào chỉ số này có thể lợi dụng để xác định các tầng đá khác nhau, là nguyên lý cơ bản trong ph ơng pháp địa vật lý trọng lực.

 Gradient áp lực: Càng xuống sâu trong vỏ trái đất càng lớn áp lực

càng lớn, cứ 1km t ng 270Pa Giá trị này đ ợc sử dụng rộng rãi trong ăng 270Pa Giá trị này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu các đá biến chất cũng nh xác định độ sâu tạo quặng trong

ph ơng pháp nghiên cứu bao thể khí lỏng.

Trọng lực và ỏp lực

Nhiệt độ

 Nguồn nhiệt của Trái đất

vụ nổ hành tinh khi hình thành trái đất

và đang trong quá trình nguội lạnh;

nhiệt do phân hủy phóng xạ, nhiệt do các phản ứng hóa học, do vận động kiến tạo v.v.

mặt trời, và chỉ tác dụng đến chiều sâu hạn chế

Nhiệt độ

 Gradient địa nhiệt: Là mức

tăng nhiệt độ theo chiều sâu,

càng xuống sâu nhiệt độ Trái đất

càng tăng lên, giá trị trung bình

là 25 o C/1km

Có kết cấu cơ bản theo các lớp hình cầu gọi là các vòng quyển, gồm: Khí

quyển (Atmosphere), Thủy quyển (Hydrosphere), Sinh Quyển (Biosphere), Địa

Quyển (Geosphere)

C¸c quyÓn cã t¸c dông t ¬ng hé lÉn nhau

II Trái đất

Kết cấu trái đất

 Sinh quyển: Phân bố trên bề mặt Trái đất, đến độ sâu vài km bên dưới bề

mặt trái đất mà ở đó có sự tồn tại của thế giới sinh vật

 Thủy quyển: Bao gồm toàn bộ lượng nước phân bố trong các đại dương,

biển, sông, hồ, đầm lầy, lỗ rỗng của đá tới độ sâu vài km bên dưới mặt đất.

 Địa quyển: Bao gồm từ nhân đến bề mặt Trái đất, gồm chue yếu là các đá

và các tầng đất mặt

 Khí quyển: là phần ngoài cùng của Trái đất, gômg hỗn hợp nhiều loại khí

bao bọc xung quanh trái đất hoặc thẩm thấu xuống đến độ sâu vài km dưới mặt đất và bị giữ bởi trọng lực.

Vật chất di chuyển và biến đổi trong các quyển trên trái đất

Có thể theo một h ớng liên tục hoặc theo những “vòng quay” gọi là các vòng tuần hoàn, chủ yếu gồm:

• Vòng tuần hoàn của n ớc

• Vòng tuần hoàn của các đá

• Vòng tuần hoàn kiến tạo

• Vòng tuần hoàn của Oxy

• Vòng tuần hoàn của Carbon

v.v…

Kết cấu trỏi đất

Vßng tuÇn hoµn

cña n íc

CÊu tróc néi bé cña Tr¸i §Êt

- Nhân ngoài: Vật chất ở trạng thái lỏng

 Manti

 Nằm dưới đáy quyển mềm

và phía trên nhân ngoài

 Nhiệt độ tại ranh giới giữa nhân và manti khoảng

5000 o C.

 Quyển mềm

 Là 1 vùng trên của manti, các đá ở trạng thái mềm dẻo, dễ dàng bị biến dạng,

có chiều sâu từ 100 đến 350km tính từ bề mặt trái đất.

 Thạch quyển: Nằm phía trên quyển mềm, các đá ở trạng thái cứng chắc

Vỏ trái đất  Dựa theo thành phần Vỏ

trái đất được chia thành hai phần khác nhau (còn gọi là kiểu vỏ)

 Vỏ đại dương: nằm dưới mặt nước biển, chiều dày trung bình khoảng 8km chủ yếu cấu thành từ các đá có thành phần mafic như

bazan, gabro, siêu mafic và các lớp trầm tích biển

 Vỏ lục địa: có chiều dày trung bình 45 km, thành phần chủ yếu là các đá biến chất, trầm tích và

granit

Thành phần vật chất của Trái đất

Sơ đồ mô tả thành phần vật chất của trái dất

Nguyên tố hóa học Nguyên tố hóa học Nguyên tố hóa học

 Thành phần hóa học của lớp vỏ

thạch quyển Trái đất được xác

định thông qua thống kê và tổng

hợp các kết quả phân tích mẫu.

 Thành phần hóa học của các lớp

dưới sâu chỉ được dự đoán thông

qua các phương pháp nghiên cứu

gián tiếp

 Các nguyên tố phổ biến nhất

trong lớp vỏ trái đất là oxi, silic,

nhôm, sắt, canxi, natri, kali và

magie Tám nguyên tố này chiếm

tới 98.5% tổng trọng lượng của

lớp vỏ.

Nguyên tố hóa học trong lớp vỏ trái đất Tỷ lệ phần trăm khối lượng

Thành phần khoáng vật và đá

Được trình bày trong chương 2

mônưhọcưĐịaưchấtưđạiưcương

địa chất học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu thành phần vật chất, cấu tạo nội bộ, nguyên nhân và

học lấy trái đất là đối t ợng nghiên cứu cụ thể

III.1 Địa chất học

C«ng tr×nh thuû ®iÖn S¬n La

Địa chất học nghiên cứu gì?

Mỏ đồng Sinh Quyền, Lào Cai

III.1 Địa chất học

Các môn khoa học chủ yếu trong chuyên nghành

• Nghiên cứu chuyển động của vỏ trái đất nh Địa chất cấu tạo,

Địa kiến tạo, Địa mạo, Tân kiến tạo

• Nghiên cứu sự hình thành, phân bố của các khoáng sản, cách tìm kiếm thăm dò chúng, bao gồm các môn học nh Địa chất các mỏ khoáng, Địa chất dầu, Địa chất tìm kiếm thăm dò v.v

III.1 Địa chất học

• Nghiên cứu sự phân bố và vận động của n ớc d ới đất nh Địa

chất thuỷ văn

• Nghiên cứu các điều kiện địa chất cho các công trình xây dựng

nh Địa chất công trình v.v

• Nghiên cứu phóng chống thiên tai, bảo vệ môi tr ờng nh Địa

chất môi tr ờng, Địa chấn học, Địa chất du lich v.v

• Nghiên cứu sử dụng các nguồn tài nguyên khoáng sản: Địa chất nguyên liệu khoáng

III.1 Địa chất học

ý nghĩa và ph ơng pháp nghiên cứu của Địa chất học

- Giải quyết các vấn đề lí luận cơ bản đ ơng đại nh nguồn

gốc thiên thể, nguồn gốc sinh mệnh v.v

• ý nghĩa thực tiễn

- Vừa có ý nghĩa chiến l ợc và chiến thuật về ph ơng diện tìm

kiếm khoáng sản

- Tỡm hiểu khai thác n ớc d ới đất, quy hoạch sử dụng n ớc ding

và n ớc phục vụ cho công, nông nghiệp trong phạm vi toàn quốc

- Dựa trên nguyên tắc “lấy mới suy cũ”

- Ph ơng pháp nghiên cứu ngoài thực địa (quan sát mô tả, lấy

mẫu v.v.)

- Ph ơng pháp sử lí văn phòng (thống kê, tính toán, sử lí kết quả phân tích, thành lập các bản đồ địa chất, phân tích tổng hợp)

• Không gian: có tính vĩ mô và vi mô

• Thời gian: Có tính chậm chạp lâu dài và có tính đột ngột

• Tính phức tạp và có quy luật của tự nhiên

III.2 Địa chất đại c ơng

Địa chất đại c ơng là môn học giúp học sinh thiết lập đ ợc các khái niệm ban đầu cơ bản về địa chất học, nắm bắt đ ợc những tri thức phổ thông cơ bản về khoa học trái đất, b ớc đầu làm

quen với phân tích địa chất học, tạo dựng năng lực t duy giải quyết vấn đề (hoặc t duy địa chất) và những hiểu biết về tài

nguyên môi tr ờng; đồng thời b ớc đầu hiểu biết về những ph

ơng pháp, công việc thông th ờng trong khoa học trái đất; tạo tiền đề thuận lợi và có những kiến thức nhất định cho việc

nắm bắt các kiến thức của các môn học chuyên môn về sau nh

địa chất cấu tạo, cổ sinh vật, địa sử v.v