Giáo trình Địa chất cơ sở: Phần 1 Tống Duy Thanh( chủ biên)

Trái Đất là một hành tinh thuộc vòng trong của hệ Mặt Trời, có khối lượng đặc xít... Trị sô Clarke trọng lượng của một sô nguyên tô trong vỏ Trái Đất Nguyên tô Clarke Trị sô Nguyên t ố

L Ờ I N Ó I Đ Ầ U

G i á o t r ì n h Địa chát cơ sỏ được b i ê n soạn n h ằ m phục v ụ cho việc d ạ y v à học n h ậ p

m ô n v ề Đ ị a c h ấ t học ở Đ ạ i học Quốc gia H à N ộ i , đồng t h ờ i giáo t r ì n h c ũ n g cung cấp

n h ữ n g k i ế n thức địa c h ấ t cơ b ả n phục v ụ cho việc d ạ y v à học các m ô n K h o a học T r á i Đ ấ t ,

t h i ệ n các c h ư ơ n g mục v ề c ấ u t r ú c địa c h ấ t v à k i ế n tạo, đồng t h ò i thực h i ệ n h ì n h v ẽ m i n h hoa củ a giá o t r ì n h v ớ i sự cộng t á c của k ỹ s ư N g u y ễ n Đ ì n h N g u y ê n C á c t á c g i ả c h â n

t h à n h c ả m ơ n v ề sự g i ú p đỡ q u ý b á u nói t r ê n của b ạ n b è v à đ ồ n g nghiệp

M Ụ C L Ụ C

L ò i n ó i đ ầ u

M ụ c l ụ c

C h ư ơ n g 1 T ổ n g q u a n v ề T r á i Đ ấ t (Tống D u y T h a n h ) 1.1 T r á i Đ ấ t - đ ố i t ư ợ n g n g h i ê n c ứ u của n h i ề u k h o a học 1.1.1 T r á i Đ ấ t , n ơ i s i n h sống của l o à i n g ư ờ i

2.2.1 H ì n h đ ơ n 5 1 2.2.2 Ô m ạ n g , m ạ n g t i n h t h ể v à h ệ t i n h t h ể 52

Đ ọ c t h ê m 55 2.2.3 C á c d ạ n g l i ê n k ế t t r o n g t i n h t h ể 55

2.5.1 Q u y t ắ c pha của Gibbs 76

2.5.2 M ộ t s ố t ậ p t í n h của h ỗ n hợp k h o á n g v ậ t theo b i ế n t h i ê n của n h i ệ t 78

3.2 Đ á m a g m a 87 3.2.1 Đ ị n h n g h ĩ a m a g m a v à đ á m a g m a 87

3.4.2 K i ế n t r ú c , c ấ u tạo, t ư ớ n g của đ á b i ế n chất C á c h gọi t ê n đ á 114

4.4.1 Đ ứ t g ã y 131 4.4.2 L ớ p p h ủ k i ế n t ạ o (địa di) 135

5.4.3 Paleozoi - n g u y ê n đ ạ i của sinh giới cổ v à h a i v ậ n đ ộ n g tạo n ú i lớn 153

5.4.4 Mesozoi — n g u y ê n đ ạ i của t á c h d ã n l ụ c địa v à b ò s á t k h ổ n g l ồ 156

8.3.1 T í n h t h ấ m nước của đ á v à nước d ư ớ i đ ấ t 223

a C á c m ỏ p h o n g hoa 273

b C á c m ỏ t r ầ m t í c h 275 9.3 M ộ t s ố k h á i n i ệ m v ề đ i ề u t r a k h o á n g s ả n 279 '

10.1.1 C ấ u t r ú c v ỏ T r á i Đ ấ t 283

10.1.2 N ề n v à k h i ê n - H a i d ạ n g c ấ u t r ú c cổ của b ề m ặ t v ỏ T r á i Đ ấ t 284

10.1.3 C á c t h u y ế t k i ế n t ạ o 285

10.2 T h u y ế t đ ị a m á n g 285 10.2.1 Đ ặ c t í n h của địa m á n g 285

h à n h t i n h a n h e m v ố i T r á i Đ ấ t đ a n g c ù n g xoay q u a n h M ặ t T r ờ i t h ì chỉ có h à n h t i n h của c h ú n g ta l à có sự s ố n g p h á t t r i ể n đ ế n mức đ ể có c h ú n g ta K h ô n g m ộ t h à n h t i n h

m ạ c v à v ù n g cực b u ố t l ạ n h t h ì n h ữ n g đ i ề u k i ệ n cơ b ả n đ ể duy t r ì sự sống ở đ ó c ũ n g

k h ô n g t h ể m ơ ước có được ở n h ữ n g h à n h t i n h k h á c t r o n g h ệ M ặ t T r ờ i

T r á i Đ ấ t c h í n h là ngôi n h à t h â n t h ư ơ n g duy n h ấ t của con n g ư ờ i , n g ô i n h à ấ y d ù có vô

c ù n g vĩ đ ạ i v à t r á n g l ệ , song n ế u n g à y qua n g à y t ừ n g v i ê n gạch, t ừ n g m ả n g t ư ờ n g của n ó

cứ bị h u y h o ạ i , k h ô n g được bảo v ệ t h ì sự t h ấ t t h o á t ấ y qua n ă m t h á n g sẽ d ẫ n đ ế n sự l ụ i

t r ò n n h ư t ê n g ọ i của n ó - T r á i Đ ấ t T u y v ậ y , đ ể đi đ ế n k h ẳ n g đ ị n h được c h â n lý đ ơ n

g i ả n đó, n h â n l o ạ i đ ã t r ả i qua b i ế t bao sự g i a n t r u â n t ì m tòi T ừ n g à n x ư a , đ ấ t v u ô n g

đ ã n h ư m ộ t c h â n lý v à chỉ đ ế n c u ố i t h ế k ỷ 15, đ ầ u t h ế k ỷ 16 đ ấ t t r ò n m ớ i được x á c

n h ậ n v à c ũ n g t ừ đ ó t ê n g ọ i T r á i Đ ấ t (Địa cầu) m ớ i được k h ẳ n g đ ị n h n h ờ c á c c h u y ê n

v ư ợ t đ ạ i d ư ơ n g của Colomb (Christophe Colomb, 1451-1506), M a g e l l a n ( F e r n a n d de

M a g e l l a n , 1480-1521) Cho r ằ n g đ ấ t t r ò n , m ộ t ý n g h ĩ t á o bạo v à o t h ờ i ấ y , Colomb đ ã

t ì m đ ư ờ n g t ừ T â y B a n N h a đ ế n A n Đ ộ theo h ư ớ n g t â y của đ ư ờ n g b i ể n , n h ò đ ó ô n g đ ã

p h á t h i ệ n r a C h â u M ỹ (1492) M a g e l l a n c ù n g đ ộ i t h ú y t h ủ của ô n g l ầ n đ ầ u t i ê n h o à n

t h à n h m ộ t v ò n g k h é p k í n theo đ ư ờ n g b i ể n t r o n g 3 n ă m l i ề n (1519-1521) c ũ n g r a đi theo đ ư ờ n g b i ể n t ừ T â y B a n N h a v ề h ư ớ n g t â y , ô n g đ ã qua Đ ạ i T â y D ư ơ n g , l ầ n đ ầ u

t i ê n đ ế n T h á i B ì n h D ư ơ n g v à sau k h i ô n g h y s i n h , đ ồ n g đ ộ i của ô n g đ ã qua A n Đ ộ

n h i ê n k h á c n h a u đ a n g h à n g n g à y d i ễ n ra t r ê n T r á i Đ ấ t C h í n h vì t h ế , các đ ố i t ư ợ n g

n g h i ê n c ứ u v ề T r á i Đ ấ t vô c ù n g r ộ n g lớn, có t h ể nói ít có m ộ t l ĩ n h vực khoa học n à o l ạ i có quy m ô r ộ n g l ớ n n h ư các khoa học n g h i ê n cứu v ề T r á i Đ ấ t v à n h ữ n g t h à n h t ự u n g h i ê n cứu v ề T r á i Đ ấ t c ũ n g n g à y c à n g được tích lũy, con n g ư ờ i n g à y c à n g h i ể u đ ầ y đ ủ h ơ n v ề nơi

k h o a n s â u x u ố n g d ư ớ i đ á y b i ể n v à t r ê n lục địa (tới 12 k m ) đ ể n g h i ê n c ứ u l ò n g đ ấ t , đ ã

p h ó n g t ê n l ử a l ê n k h ô n g t r u n g đ ể n g h i ê n c ứ u k h í q u y ể n Bước n g o ặ t l ớ n t r o n g việc

n g h i ê n c ứ u T r á i Đ ấ t là t h à n h c ô n g t r o n g việc n g h i ê n cứu h à n h t i n h n à y t ừ v ũ t r ụ B ắ t

đ ầ u t ừ việc L i ê n Xô p h ó n g v ệ t i n h n h â n t ạ o đ ầ u t i ê n của T r á i Đ ấ t (1957), n h ờ con t à u

v ũ t r ụ đ ầ u t i ê n (1961) của L i ê n Xô r ồ i sau đ ó l à h à n g l o ạ t cá c con t à u v ũ t r ụ k h á c củ a

L i ê n Xô v à M ỹ m à n h i ề u t ư l i ệ u m ớ i v ề T r á i Đ ấ t đ ã được b ổ sung N h ữ n g t ư l i ệ u n à y đ ã

t r ả l ờ i được h à n g l o ạ t n h ữ n g c â u h ỏ i , h à n g l o ạ t n h ữ n g v ấ n đ ề m à bao đòi nay con n g ư ờ i

T u y n h i ê n , đ ố i t ư ợ n g của khoa học v ề T r á i Đ ấ t là n g h i ê n cứu các q u y ể n của n ó v à m ố i

t ư ơ n g t á c giữa c á c q u y ể n v ớ i n h a u , m ặ t k h á c t u y thuộc v à o n h u c ầ u của con n g ư ờ i t r o n g việc sử d ụ n g đ i ề u k i ệ n t ự n h i ê n v à t à i n g u y ê n n ê n n g ư ờ i ta t h ư ờ n g h ì n h d u n g các k h o a

học v ề T r á i Đ ấ t g ồ m h a i n h ó m lớn Nhóm thứ nhất bao gồm các khoa học về Địa chất

n h ằ m n g h i ê n c ứ u v ề l ò n g đ ấ t , m à c h ủ y ế u là n g h i ê n c ứ u v ề t h ạ c h q u y ể n , nơi c u n g cấp cho con n g ư ờ i t ấ t cả các t à i n g u y ê n k h o á n g sản, nơi n ả y s i n h n h ữ n g h i ệ n t ư ợ n g t ừ l ò n g

đ ấ t m à con n g ư ờ i c ầ n b i ế t đ ể có b i ệ n p h á p x ử lý t r o n g cuộc sống h à n g n g à y Nhóm thứ hai bao g ồ m các khoa học n g h i ê n cứu v ề các q u y ế n n g o à i của T r á i Đ ấ t c ù n g m ố i t ư ơ n g t á c của c h ú n g v ớ i n h a u , được t ậ p hợp t r o n g n g à n h khoa học về Địa lý Có n h ữ n g k h o a học

t r u n g g i a n giữa h a i n h ó m n à y n h ư Đ ị a m ạ o học, hoặc có n h ữ n g khoa học n g h i ê n cứu v ề

m ộ t q u y ể n của T r á i Đ ấ t (sinh quyển) n h ư n g t ừ l â u đ ã trở t h à n h m ộ t n g à n h khoa học

p h á t t r i ể n độc l ậ p n h ư S i n h học, m à t r o n g đó chỉ còn m ộ t v à i bộ p h ậ n có m ố i q u a n h ệ

t r ự c t i ế p v ớ i c á c k h o a học T r á i Đ ấ t C ũ n g l ạ i có n h ữ n g c h u y ê n n g à n h v ừ a t h u ộ c p h ạ m v i của n g à n h k h o a học k h á c n h ư n g do đ ố i t ư ợ n g n g h i ê n cứu có liên q u a n t r ự c t i ế p v ớ i k h o a học T r á i Đ ấ t n ê n c ũ n g được coi là bộ p h ậ n của k h o a học T r á i Đ ấ t , v í n h ư m ô n k h o a học

v ề p h â n b ố đ ị a lý củ a s i n h v ậ t (Địa lý sinh học) V ớ i t ì n h h ì n h n h ư v ậ y , việ c p h â n l o ạ i

c á c k h o a học v ề T r á i Đ ấ t trở n ê n phức t ạ p T r o n g p h ạ m v i giáo t r ì n h n à y , d ư ớ i đ â y

c h ú n g ta c h ú ý n h i ề u h ơ n v ề t ì m h i ể u các c h u y ê n n g à n h của Đ ị a c h ấ t học v à m ố i t ư ơ n g

q u a n giữa c h ú n g v ớ i n h a u

Các khoa học Địa chất

Đ ố i t ư ợ n g n g h i ê n cứu của các khoa học địa c h ấ t là các q u y ể n b ê n t r o n g của T r á i Đ ấ t ,

n h ư n g h i ệ n nay địa c h ấ t học mới chỉ n g h i ê n cứu được n h i ề u v ề p h ầ n b ê n t r ê n của q u y ể n

bộ m ô n Tinh thể học là m ộ t khoa học t u y có p h ư ơ n g p h á p n g h i ê n cứu g ắ n l i ề n vói v ậ t lý

v à hoa học n h ư n g do có m ố i t ư ơ n g quan m ậ t t h i ế t với k h o á n g v ậ t học n ê n n g ư ờ i ta c ũ n g coi t i n h t h ể học n h ư l à m ộ t m ô n tron g cá c kho a học v ề T r á i Đ ấ t

Địa chất khoáng sản c ũ n g thuộc n h ó m các khoa học n g h i ê n c ứ u t h à n h p h ầ n v ậ t

c h ấ t của t h ạ c h q u y ế n M ô n khoa học n à y n g h i ê n cứu t h à n h p h ầ n v à quy l u ậ t sinh

t h à n h , quy l u ậ t p h â n b ố của k h o á n g s ả n n h ằ m p h ụ c v ụ cho các n g à n h k i n h t ế quốc d â n

Đ ị a c h ấ t k h o á n g s ả n được coi là m ộ t khoa học ứ n g d ụ n g t r o n g Đ ị a c h ấ t học vì n ó t r ự c

t i ế p ứ n g d ụ n g t ổ n g t h ế n h ữ n g qu y l u ậ t đ ị a c h ấ t đ ể t ì m k i ế m , p h á t h i ệ n cá c k h o á n g s ả n

Địa tầng học N ế u c á c k h o a học v ề k h o á n g v ậ t , t h ạ c h học v à đ ị a hoa n g h i ê n c ứ u

v ề t h à n h p h ầ n v ậ t c h ấ t củ a t h ạ c h q u y ể n t h ì m ộ t s ố m ô n k h o a học k h á c n h ư Đ ị a t ầ n g hoe K i ế n t ạ o học l ạ i là k h o a học n g h i ê n c ứ u v ề l ị c h sử, q u y l u ậ t h o ạ t đ ộ n g v à c ấ u

t r ú c của v ỏ T r á i Đ ấ t T r o n g đó, Đ ị a t ầ n g học n g h i ê n c ứ u v à x á c đ ị n h q u y l u ậ t v à l ị c h

sử h ì n h t h à n h c á c t ầ n g đ á của vỏ T r á i Đ ấ t , n h ờ đó m à c h ú n g ta x á c đ ị n h được t u ổ i

T H Ư V I Ệ N

c á c t ầ n g đ á , l ị c h sử h ì n h t h à n h" va p h á t t r i ể n của vỏ T i á i D á i

ĐẠI HỌC THẤĨNQUỴỄN KHOA KHOA HỌC Tự NHtỂN VÀ XẠ HÔI

Kiến tạo học l à kho a học n g h i ê n cứ u v ề c ấ u t r ú c , quy l u ậ t v à lịc h sử v ậ n đ ộ n g củ a v ỏ

T r á i Đ ấ t K ế t q u ả n g h i ê n cứu của K i ế n tạo học k h ô n g n h ữ n g cho ta b i ế t được quy l u ậ t v à

q u á t r ì n h h ì n h t h à n h các c ấ u t r ú c b ề m ặ t T r á i Đ ấ t , sự h ì n h t h à n h các d ã y n ú i , các đ ồ n g bằng, các h ố b i ể n s â u V.V K ế t q u ả n g h i ê n cứu v ề k i ế n tạo c ũ n g cung cấp cho con n g ư ờ i t r i thức đ ê t ì m k i ế m k h o á n g sản, đ ể ứ n g d ụ n g các quy l u ậ t v ậ n đ ộ n g của vỏ T r á i Đ ấ t v à o mục đ í c h phục v ụ cho đ ờ i sống h à n g n g à y của con n g ư ờ i

c h ú n g đ ố i v ớ i h o ạ t đ ộ n g k i n h t ế v à v ớ i đòi sống con n g ư ờ i nói chung Đ ị a c h ấ t Đ ệ T ứ

n g h i ê n c ứ u các q u á t r ì n h địa c h ấ t v à h ậ u q u ả của c h ú n g t r o n g giai đ o a n t r ẻ n h ấ t của

lịch sử T r á i Đ ấ t - k ỷ Đ0ứ

Địa chất biển l à m ộ t t r o n g n h ữ n g k h o a học t r ẻ t r o n g Đ ị a c h ấ t học, đ ố i t ư ợ n g

n g h i ê n c ứ u của n ó l à c á c h o ạ t đ ộ n g địa c h ấ t v à h ệ q u ả của c h ú n g ở c á c đ ạ i d ư ơ n g ,

t r ư ớ c h ế t l à ở đ á y đ ạ i d ư ơ n g v à t h ề m lục địa V a i t r ò của Đ ị a c h ấ t b i ể n n g à y nay được

d ụ n g các p h ư ơ n g p h á p của v ậ t lý v à hoa học, cơ học V.V đ ể r ú t r a n h ữ n g k ế t l u ậ n ,

c h ấ t đ ề u được á p d ụ n g đ ể n g h i ê n cứu c ấ u t r ú c của T r á i Đ ấ t Đ ể n g h i ê n c ứ u t h à n h p h ầ n

v ậ t c h ấ t của vỏ T r á i Đ ấ t n g ư ờ i ta á p d ụ n g các p h ư ơ n g p h á p p h â n t í c h của hoa học

N h ữ n g p h ư ơ n g t i ệ n p h â n t í c h t ừ cổ đ i ể n đ ế n h i ệ n đ ạ i n h ấ t của v ậ t lý v à hoa học đ ề u được c á c n h à địa c h ấ t ứ n g d ụ n g v à o n g h i ê n c ứ u t h à n h p h ầ n v à c ấ u t r ú c vỏ T r á i Đ ấ t v à

T r á i Đ ấ t n ó i c h u n g N h i ề u k i ế n t h ứ c s i n h v ậ t học c ũ n g được ứ n g d ụ n g t r o n g Đ ị a c h ấ t học, đặc b i ệ t t r o n g cổ s i n h v ậ t học đ ể đ ị n h t u ổ i c á c đ á

1.2 TRÁI ĐẤT TRONG HỆ MẶT TRỜI

1.2.1 Cấu trúc của hệ Mặt Trời

c ò n được g ọ i là c á c á địa c ầ u hoặc " h à n h t i n h đ ấ t " vì c h ú n g có n h i ề u đặc đ i ể m g ầ n g ũ i

v ớ i T r á i Đ ấ t , g ầ n M ặ t T r ờ i n h ấ t là Sao T h ú y (Mercuri), sau đó là Sao K i m (Venus), T r á i

Đ ấ t v à Sao H o a (Mars) Nhóm hành tinh vòng ngoài hay còn g ọ i là c á c " h à n h t i n h M ộ c "

do có n h i ề u đặc đ i ể m g ầ n g ũ i v ớ i Sao Mộc N h ó m n à y g ồ m Sao M ộ c ( ơ u p i t e r ) , Sao T h ổ ( S a t u r n ) , Sao T h i ê n V ư ơ n g (Uran), Sao H ả i V ư ơ n g ( N e p t u n ) v à Sao D i ê m V ư ơ n g (Pluton) C á c h à n h t i n h v ò n g t r o n g k h á c v ớ i các h à n h t i n h v ò n g n g o à i ở c á c đặc đ i ể m là

có k í c h thước t h ư ớ c b é , t ỷ t r ọ n g lớn, tốc độ quay q u a n h t r ụ c k h ô n g l ố n C á c h à n h t i n h

v ò n g n g o à i l ạ i có n h ữ n g t í n h c h ấ t ngược l ạ i N g o à i ra, các h à n h t i n h v ò n g t r o n g có k h ố i lượng k h í q u y ể n k h ô n g l ớ n so v ớ i k í c h thước của h à n h t i n h , các h à n h t i n h v ò n g n g o à i có

k h í q u y ể n d à y , c h ủ y ế u g ồ m các k h í n h ẹ (hydro v à heli)

Quay x u n g q u a n h m ộ t s ố h à n h t i n h có n h ữ n g v ệ t i n h , ví d ụ T r á i Đ ấ t có m ộ t v ệ t i n h

là M ặ t T r ă n g , Sao Hoa có h a i v ệ t i n h , Sao M ộ c có đ ế n 16 v ệ t i n h , sao T h i ê n V ư ơ n g có 15

v ệ t i n h , còn Sao T h ổ n g o à i 21 v ệ t i n h r a l ạ i c ò n có m ộ t v à n h g ọ i l à " v à n h Sao T h ổ " bao

g ồ m h à n g t ỷ " v i t h ể " X u n g q u a n h các Sao T h ú y , S á o K i m k h ô n g có v ệ t i n h , Sao D i ê m

V ư ơ n g có Ì v ệ t i n h v ớ i đ ư ờ n g k í n h g ầ n b ằ n g 1/3 đ ư ờ n g k í n h của c h í n h n ó v à chỉ xoay

q u a n h n ó v ớ i k h o ả n g c á c h 2 0 0 0 k m V ì t h ế n g ư ơ i ta c ũ n g coi Sao D i ê m V ư ơ n g là m ộ t

h à n h t i n h k é p v à k h i đó coi n h ư n ó k h ô n g có v ệ t i n h

^Ị|Ọfe Sb ì Mộc , Sao Diêm Vương

^ Sao Thiên Vuông

Hình 1.1 Sơ đồ hệ Mặt Trời

A Tương quan về kích thước của các thiên thể trong hệ Mặt Trời B Sơ

đổ vị trí quỹ đạo của hệ Mặt Trời (VVicander R & Monroe J s., 1993)

Tiểu hành tinh T r o n g k h o ả n g giữa q u ỹ đạo Sao Hoa v à Sao M ộ c có k h o ả n g v à i n g h ì n

tectit là v ậ t l i ệ u của m ộ t Sao Chổi, k h i sao n à y q u ệ t v à o T r á i Đ ấ t t h ì n h ữ n g v ậ t l i ệ u của

n ó x u y ê n qua k h í q u y ể n v à rơi t r ê n m ặ t đ ấ t C ũ n g có g i ả t h u y ế t cho r ằ n g tectit liên

q u a n v ớ i m ộ t v ụ đ ụ n g độ của T r á i Đ ấ t v ớ i m ộ t h à n h t i n h n à o đó

Hình 1.2 Sao Chổi (R VVicander & J s Monroe, 1993) Sao Chổi Sao Chổi là những thiên thể của hệ Mặt Tròi, cấu trúc gồm "đầu" được bao

bọc b ằ n g vỏ k h í v à m ộ t "đuôi" ( H ì n h 1.2) Đ ầ u có kích thước chỉ t ừ Ì đ ế n l O k m n h ư n g chứa p h ầ n c h ủ y ế u k h ố i lượng của n ộ v à là m ộ t đ á m b ụ i v ậ t c h ấ t k i ể u t h i ê n t h ạ c h Đ u ô i Sao C h ổ i có b ề d à i đ ế n h à n g chục t r i ệ u kilomet, được h ì n h t h à n h k h i sao t i ê n g ầ n M ặ t

T r ờ i v à bao g ồ m các c h ấ t k h í được t h à n h tạo do t á c d ụ n g trực t i ế p của tia s á n g M ặ t T r ờ i

l à m bốc hơi v ậ t c h ấ t của đ ầ u sao, do á p lực tia s á n g n ê n đ u ô i có vị t r í ngược v ề p h í a k i a của M ặ t T r ờ i Q u ỹ đ ạ o của Sao C h ổ i là h ì n h elip k é o d à i m à m ộ t t r o n g h a i t i ê u đ i ể m

c h í n h là M ặ t T r ờ i v à có chu k ỳ h ơ n 200 n ă m P h ầ n lớn sao b ă n g rơi t r ê n T r á i Đ ấ t dường

n h ư x u ấ t n g u ồ n t ừ m ả n h v ụ n của Sao C h ổ i cắt qua q u ỹ đạo T r á i Đ ấ t C ũ n g có n h ữ n g

m ả n h lòn -của Sao C h ổ i lao v à o T r á i Đ ấ t n h ư t r ư ờ n g hợp x ẩ y r a ở T u n g u s k a v à o n g à y 30/7/1908 Sao C h ổ i có t h ể có n g u ồ n gốc t ừ r ì a n g o à i k h o ả n g k h ô n g của h ệ M ặ t T r ờ i , trong

" đ á m m â y " h ì n h c ầ u có b á n k í n h 10 000 đ ế n 100 000 đ ơ n vị v ũ t r ụ (một đơn vị v ũ t r ụ

b ằ n g b á n k í n h của q u ỹ đ ạ o T r á i Đ ấ t ) Sao C h ổ i bị b ậ t k h ỏ i " đ á m m â y " n à y do t r ư ờ n g

t r ọ n g lực các sao v à các h à n h t i n h v ò n g ngoài Sau k h i bị v ă n g b ậ t đi, n ó x â m n h ậ p v à o h ệ

M ặ t Tròi v ớ i q u ỹ đ ạ o elip d à i n h ư đ ã nói t r ê n

Trái Đất là một hành tinh thuộc vòng trong của hệ Mặt Trời, có khối lượng đặc xít

Bảng 1.1 Tư liệu chủ yếu về các hành tinh của hệ Mặt Trời

Hành tinh và ký hiệu Cách Mặt Trời

(Tư liệu của VVicandèr & Monroe 1993 và Condie & Sloan 1998)

Mặt Trăng l à v ệ t i n h d u y n h ấ t của T r á i Đ ấ t , có k h ố i l ư ợ n g n h ỏ so v ố i c á c v ệ t i n h của

m ộ t n g à y đ ê m , t i ế p đ ế n là n ó l ạ i c ũ n g quay q u a n h M ặ t T r ờ i theo c h i ề u ngược c h i ề u k i m

đ ồ n g h ồ v à theo q u ỹ đ ạ o h ì n h elip Sự sai k h á c v ề b á n t r ụ c của q u ỹ đ ạ o h ì n h elip n à y

k h ô n g l ớ n so v ớ i độ d à i của b á n trục; do đó q u ỹ đ ạ o g ầ n n h ư t r ò n M ộ t v ò n g quay của

k h ô n g p h ả i l à m ộ t v ò n g t r ò n h ì n h học, b á n k í n h x í c h đ ạ o l ớ n n h ấ t ở k i n h đ ộ 14° v à b é

n h ấ t ở k i n h đ ộ 105° N h ư v ậ y T r á i Đ ấ t k h ô n g c ò n l à m ộ t h ì n h elip h a i t r ụ c m à l à elipsoid ba t r ụ c

T h ể t í c h của T r á i Đ ấ t V = Ì 080 000 t r i ệ u k m3, do đ ó t ỷ t r ọ n g của n ó :

p = — = 5.52g/cm3

V

Đ i ề u c ầ n l ư u ý ở đ â y là t ỷ t r ọ n g của c á c l o ạ i đ á t r o n g v ỏ T r á i Đ ấ t chỉ k h o ả n g 2,5 2,9g/cm3, t ừ đ â y c h ú n g ta có t h ể suy đ o á n l ò n g T r á i Đ ấ t p h ả i được c ấ u t ạ o t ừ c á c v ậ t

-4-c h ấ t k h á -4-c v ố i đ á t r ê n v ỏ T r á i Đ ấ t

1.3 TÍNH CHẤT LÝ HOA CỦA TRÁI ĐẤT

1.3.1 Trọng lực

T r ọ n g lực do sức h ú t của T r á i Đ ấ t t ạ o n ê n , m ộ t c á c h c h í n h x á c - đ ó là t ổ n g v e c t ơ của lực h ấ p d ẫ n h ư ớ n g v à o t â m T r á i Đ ấ t v à lực l y t â m , t r o n g đó lực h ư ớ n g t â m l ớ n g ấ p

b ộ i lực l y t â m , do đ ó m ỗ i v ậ t đ ề u có sức n ặ n g Có t h ể đ o t r ọ n g lực b ằ n g q u ả lắc hay c â n

x o ắ n T r ọ n g lực t ỷ l ệ n g h ị c h v ớ i b ì n h p h ư ơ n g k h o ả n g c á c h đ ế n t â m T r á i Đ ấ t , vì t h ế ở

đ ị a cực t r ọ n g lực l ớ n h ơ n ở x í c h đạo Ó m ọ i đ i ể m t r ê n m ặ t đ ấ t đ ề u có t h ể t í n h được t r ị

s ố của t r ọ n g lực theo c ô n g thức đ ã l ậ p T u y n h i ê n , t h ư ờ n g có sự sai k h á c g i ữ a t r ị s ố

t í n h t o á n v à t r ị s ố đo được, sự sai k h á c đ ó g ọ i l à dị thường trọng lực D ị t h ư ờ n g t r ọ n g

N ộ i nhiệt sinh ra từ lòng đất c h i ế m m ộ t tỷ l ệ k h ô n g lớn n h ư n g c ó ý nghĩa quan trọng trong c á c hoạt động địa chất T ừ đ ộ sâu n à o đ ó nhiệt đ ộ do M ặ t T r ờ i cung cấp sẽ ít c ó ý nghĩa T ừ m ặ t đ ấ t xuốn g sâ u ta thấy c ó sự p h â n đ ớ i nhiệt Trê n c ù n g là đ ớ i nhiệt thay đ ổ i theo thời gian, tuy thuộc vào nhiệt do M ặ t T r ờ i cung cấp Trong đ ớ i n à y ta nhận thày c ó ba tầng từ trên xuống, trước hết là tầng có nhiệt thay đ ổ i hàng ngày, tiếp d ư ớ i là tầng có nhiệt ổ n định theo

m ù a , tầng dưới c ù n g của đ ớ i là tầng c ó nhiệt ổ n định h à n g n ă m Đ ớ i d ư ớ i là đ ớ i k h ô n g chịu ảnh hưởng của nhiệt do M ặ t Trời cung cấp và nhiệt đ ộ sẽ tăng dần theo bề sâu Đ ộ sâu của đ ớ i này

so với mặt đất tuy thuộc vào từng vùng địa lý và cấu trúc địa chất bên dưới T ạ i xích đạo đ ộ sâu này chỉ l-ỉ-2m, ở v ù n g ôn đ ớ i - 20-^30m, ở v ù n g khí hậu lục địa - 40m

C ứ x u ố n g s â u lOOm t h ì n h i ệ t độ t ă n g l ê n 3°, s ố t ă n g đó gọi là độ địa n h i ệ t suất N h ư

v ậ y m u ố n t ă n g n h i ệ t độ t h ê m 1° c p h ả i xuống s â u t h ê m m ộ t độ s â u n h ấ t đ ị n h , s ố t ă n g b ề

s â u đó là độ địa n h i ệ t cấp Địa n h i ệ t cấp t h a y đ ổ i t u y v ù n g , t h ư ờ n g là 33m ở v ù n g c ấ u

t r ú c địa c h ấ t ổ n đ ị n h , ở các m i ề n n ú i l ử a h o ạ t đ ộ n g địa n h i ệ t cấp chỉ l , 5 m V i ệ c n ắ m r õ địa n h i ệ t cấp r ấ t q u a n t r ọ n g t r o n g c ô n g t á c k h a i t h á c k h o á n g sản vì n ế u ở h ầ m lò d ư ớ i

s â u , n h i ệ t độ q u á cao, c ô n g n h â n k h ô n g t h ể lao động được N ế u địa n h i ệ t cấp k h ô n g đ ổ i ,

D o có sự sai k h á c g i ữ a địa cực đ ị a lý v à địa t ừ cực n ê n p h ư ơ n g của k i m n a m

K h o a học h i ệ n nay m ớ i chỉ b i ế t được t h à n h p h ầ n hoa học của vỏ T r á i Đ ấ t ở độ s â u ít

h ơ n 1 6 k m , còn t h à n h p h ầ n hoa học của c á c lớp s â u h ơ n chỉ b i ế t được qua d ự đ o á n N h à

k h o a học F C l a r k e (1847 - 1931) t ừ t h ế k ỷ trước đ ã t í n h t o á n dựa t r ê n s ố l i ệ u p h â n t í c h

h à n g n g h ì n m ẫ u đ á v à x á c đ ị n h t ỷ l ệ t r u n g b ì n h của các n g u y ê n t ố t r o n g v ỏ T r á i Đ ấ t

Đ ể g h i n h ớ c ô n g lao của Clarke, n h à địa hoa học Nga A E F e r s m a n đ ã đ ề n g h ị gọi h à m

l ư ợ n g t r u n g b ì n h của t ừ n g n g u y ê n t ố hoa học t r o n g vỏ T r á i Đ ấ t l à chỉ s ố C l a r k e , c h ú n g

t h ư ờ n g được t h ể h i ệ n b ằ n g p h ầ n t r ă m t r ọ n g lượng

C á c n g u y ê n t ố p h ổ b i ế n n h ấ t t r o n g v ỏ T r á i Đ ấ t là oxy, silic, n h ô m , sắt, calci, n a t r i ,

k a l i , m a g n e s i (magie), h y d r o ( 0 , Si, A I , Fe, Ca, Na, K , M g , H ) , c h ú n g c h i ế m g ầ n 99% theo chỉ s ố C l a r k e t r ọ n g lượng R i ê n g oxy v à silic c h i ế m đ ế n 3/4 c ấ u t ạ o v ỏ T r á i Đ ấ t

N ế u t í n h t h e o t h ể t í c h t h ì 84,24% v ỏ T r á i Đ ấ t được c ấ u tạ o t ừ oxy N g o à i c á c n g u y ê n t ố

k ể t r ê n c á c n g u y ê n t ố còn l ạ i c h i ế m tỷ l ệ r ấ t n h ỏ , đặc b i ệ t các n g u y ê n t ố h i ế m n h ư r a d i ,

n i o b i V.V t h ì l ạ i có t ỷ l ệ c à n g b é ( B ả n g 1.2) P h ầ n l ớ n các n g u y ê n t ố đ ề u là h ỗ n hợp của các đ ồ n g vị, chỉ có 22 n g u y ê n t ố là k h ô n g có đ ồ n g vị, t r o n g đó có í l u o r , n a t r i , phosphor,

m a n g a n , v à n g (F, Na, p , M n , A u ) V.V

N g ư ờ i ta cho r ằ n g k h i x u ố n g s â u t r o n g l ò n g đ ấ t , t h à n h p h ầ n hoa học của T r á i Đ ấ t

t h a y đ ổ i , h à m l ư ợ n g của các n g u y ê n t ố n ặ n g n h ư sắt, crom, n i k e l ( k ề n ) , cobalt sẽ t ă n g cao T r o n g m a n t i của T r á i Đ ấ t do á p s u ấ t cao (1,4 t r i ệ u atm.) n ê n v ỏ n g u y ê n t ử b ị p h á

vỡ v à v ậ t c h ấ t c h u y ể n sang t r ạ n g t h á i bị k i m l o ạ i hoa Đ i ề u n à y d ẫ n đ ế n h i ệ n t ư ợ n g

g i ả m t h ể t í c h v à t ă n g t ỷ t r ọ n g của v ậ t c h ấ t T ừ độ s â u 40 - 6 0 k m v ậ t c h ấ t t ừ t r ạ n g

t h á i k ế t t i n h c h u y ể n sang t r ạ n g t h á i vô đ ị n h h ì n h , d ạ n g t h ú y t i n h

Bâng 1.2 Trị sô Clarke trọng lượng của một sô nguyên tô trong vỏ Trái Đất

Nguyên tô Clarke Trị sô Nguyên t ố Clarke Trị sô

(Nguyễn Văn Chiến 1967)

n h ẹ (hydro, heli V.V ) ở t ầ n g t r ê n của k h í q u y ể n v à o v ũ t r ụ Sự t h a y đôi t h à n h p h ầ n hoa hoe của T r á i Đ ấ t c ũ n g còn do q u á t r ì n h p h ó n g xạ, các n g u y ê n t ố p h ó n g xạ sẽ c h u y ể n

t h à n h các n g u y ê n t ố b ề n v ữ n g n h ư u r a n i v à t h o r i c h u y ể n t h à n h chì V.V T ỷ l ệ c h ấ t đ ồ n g

vị c ũ n g t h a y đ ổ i do c h ú n g có chu k ỳ b á n h u y k h á c nhau, ví d ụ u2 3 8 có chu k ỳ b á n h u y là 4,5 l o9 n ă m , u2 3 5 - 7,1 l o8 n ă m N h ư v ậ y trước đ â y 700 t r i ệ u n ă m u 2 3 5 gấp đôi h i ệ n nay, còn c á c h đ â y 2 t ỷ n ă m lượng u 2 3 5 gấp đ ế n 6 l ầ n so với h i ệ n nay

T h à n h p h ầ n của t h ạ c h q u y ể n , t h ú y quyển, k h í q u y ể n thay đ ổ i t u y thuộc v à o t á c đ ộ n g

t ư ơ n g h ỗ v ớ i m a n t i , q u á t r ì n h sinh hoa c ũ n g t á c động b i ế n đ ổ i h à m lượng n h i ề u n g u y ê n t ố

t r o n g vỏ T r á i Đ ấ t v à k h í q u y ể n , trước h ế t là oxy, carbon, nitrogen (nitơ)

1.4 CẤU TRÚC CỦA TRÁI ĐÁT

T r ê n t o à n cục b ề m ặ t T r á i Đ ấ t , t ư ơ n g quan giữa lục địa v à đ ạ i d ư ơ n g có sự k h á c

b i ệ t k h á r õ t r ê n c á c k h u vực k h á c n h a u , t ạ o n ê n sự p h â n b ố k h ô n g đ ố i x ứ n g Đ ạ i d ư ơ n g

t h ế gi ớ i có d i ệ n p h â n b ố c h ủ y ế u ở b á n c ầ u nam , cá c lụ c đ ị a t u y b ị cá c đ ạ i d ư ơ n g chi a c ắ t song c h ủ y ế u p h â n b ố ở b á n c ầ u bắc ( H ì n h 1.3) H i ệ n t ư ợ n g k h ô n g đ ố i x ứ n g n à y c à n g r õ

b i ể n N h ậ t B ả n , B i ể n Đ ô n g p h â n b ố t ạ i r ì a p h í a t â y của T h á i B ì n h D ư ơ n g có t h ể coi

là ví d ụ T r ê n q u y m ô n h ỏ , t r ê n lục đ ị a c á c cấp đ ị a h ì n h d ư ơ n g l ạ i bị p h â n c ắ t b ở i c á c

d ạ n g đ ị a h ì n h â m t ư ơ n g ứ n g

Hình 1.3 Phân bố lục địa và đại dương trên Trái Đất

C ù n g v ớ i p h â n cắt ngang, sự p h â n cắt s â u hay p h â n c ắ t theo c h i ề u t h ẳ n g đ ứ n g của

b ề m ặ t T r á i Đ ấ t đ ã gó p p h ầ n tạ o d ự n g n ê n k i ế n t r ú c phứ c t ạ p , đ a d ạ n g của đ ị a h ì n h

T r á i Đ ấ t Sự p h â n dị theo độ cao t r ê n địa h ì n h lục địa ( t ừ địa h ì n h n ú i , đ ồ i , cao n g u y ê n

đ ế n đ ồ n g bằng) v à theo độ s â u đ ố i v ớ i địa h ì n h đ á y b i ể n , đ ạ i d ư ơ n g (địa h ì n h t h ề m lục địa, s ư ờ n lục địa, đ á y đ ạ i d ư ơ n g v à các sống n ú i đ ạ i d ư ơ n g , vực t h ẳ m đ ạ i dương) p h ả n

có d i ệ n t í c h 33 t r i ệ u k m2, c h i ế m t r ê n 6% d i ệ n t í c h T r á i Đ ấ t Đ ị a h ì n h n ú i t h ấ p v à cao

n g u y ê n v ớ i độ cao t ừ 500m đ ế n lOOOm có t ổ n g d i ệ n t í c h 27 t r i ệ u k m2, c h i ế m k h o ả n g t r ê n 5% d i ệ n t í c h b ề m ặ t T r á i Đ ấ t Địa h ì n h n ú i cao v ớ i độ cao t u y ệ t đ ố i t r ê n 1000 m (trong

đó Everest hay C h o m o l u n g m a thuộc d ã y H i m a l a y a cao t ố i 8.850m), có t ổ n g d i ệ n t í c h 34

t r i ệ u k m2, c h i ế m g ầ n 8% d i ệ n t í c h b ề m ặ t T r á i Đ ấ t ( H ì n h 1.4)

Địa h ì n h đ á y đ ạ i d ư ơ n g c h o á n d i ệ n tích c h ủ y ế u của các đ ạ i d ư ơ n g t h ế giới K ể cả

p h ầ n sống n ú i đ ạ i d ư ơ n g (có độ cao t r ộ i h ơ n n ề n m ặ t đ á y t ừ v à i t r ă m đ ế n m ộ t v à i n g h ì n

m é t ) t h ì p h ầ n cơ b ả n của đ á y đ ạ i d ư ơ n g có b ề m ặ t đ á y t h a y đ ổ i t ừ 3000m đ ế n 6000m d ư ớ i mực 0 m Đ á y của đ ạ i d ư ơ n g t h ế giới đ ạ t d i ệ n tích 274 t r i ệ u k m2 c h i ế m g ầ n 54% d i ệ n t í c h

t o à n bộ b ề m ặ t h à n h t i n h

Hình 1.4 Phân dị độ cao của lục địa và độ sâu của

đại dương (kalexnik x.v 1978)

Đ á y đ ạ i d ư ơ n g (bao g ồ m cả sống n ú i đ ạ i d ư ơ n g ) l ớ n n h ấ t cả v ề d i ệ n t í c h c ũ n g n h ư t ỷ

l ệ p h â n b ố là đ á y T h á i B ì n h D ư ơ n g , đ ạ t t ớ i 147 t r i ệ u k m2 v à c h i ế m t r ê n 80% d i ệ n t í c h của đ ạ i d ư ơ n g n à y Đ á y của Ấ n Đ ộ D ư ơ n g chỉ d ư ớ i 62 t r i ệ u k m2 n h ỏ h ơ n n h i ề u so v ớ i

T r ê n n ề n c h u n g của b ề m ặ t đ á y đ ạ i d ư ơ n g t h ế giới, có n h ữ n g d ả i địa h ì n h v ư ợ t h ẳ n

l ê n v ê độ cao so v ớ i địa h ì n h đ á y t ừ v à i t r ă m m é t đ ế n t r ê n lOOOm hoặc h ơ n nữa, c h i ê u

Hình 1.5 Các hệ thống núi lỏn trên lục địa và sống núi giữa đại dương

(Wicander R & Monroe J s 1993 và Condie K.c & Sloan R E 1998)

V ề m ặ t h ì n h t h á i , sốn g n ú i đ ạ i d ư ơ n g g ồ m n h i ề u d ả i n ú i n g ầ m xe n v ớ i c á c t h u n g

l ũ n g n g ầ m có p h ư ơ n g k é o d à i c ắ t the o t r ụ c k h á p h ứ c t ạ p C á c t h u n g l ũ n g n g ầ m có đ ộ

s â u l ớ n h ơ n c á c d ả i n ú i n g ầ m , t h a y đ ổ i t ừ v à i t r ă m m é t đ ế n t r ê n m ộ t n g h ì n m é t , đôi chỗ đ ạ t v à i ba n g h ì n m é t hoặc h ơ n C h i ề u r ộ n g c á c l ũ n g n g ầ m có t h ê đ ạ t 10 - 4 0 k m

C á c d ả i cao t r o n g địa h ì n h sống n ú i đ ạ i d ư ơ n g t h ư ờ n g h ì n h t h à n h c á c d ả i n ú i n g ầ m ,

t h ô n g t h ư ờ n g n h ữ n g đ ỉ n h cao n h ấ t là c á c đ ả o n ú i lửa, đôi k h i là đ ả o san h ô

T r ê n l ụ c địa, t r ạ n g t h á i p h â n d ị v à t ư ơ n g p h ả n v ề độ cao giữa m ộ t b ê n là n ề n t h ấ p

c ủ a đ ị a h ì n h đ ồ n g b ằ n g , đ ồ n g b ằ n g cao v à m ộ t b ê n là địa h ì n h n ú i có t h ể coi l à sự

t ư ờ n g đ ồ n g v ề m ặ t h ì n h t h ứ c vói sự k h á c b i ệ t giữa n ề n m ặ t đ á y đ ạ i d ư ơ n g v à sống n ú i

đ ạ i d ư ơ n g Đ ị a h ì n h n ú i đ i ể n h ì n h v ớ i đ ộ cao t u y ệ t đ ố i t ừ lOOOm trở l ê n , c h i ế m t ớ i h ơ n 8% d i ệ n t í c h b ề m ặ t T r á i Đ ấ t , p h â n b ố t ậ p t r u n g t r ê n n h ữ n g k h u vực n h ấ t đ ị n h K h ố i

n ú i t ạ i C h â u Á, bao g ồ m c á c d ã y n ú i h ù n g vĩ n h ấ t t h ế giới k é o d à i t ừ H i m a l a y a , qua

T h i ê n S ơ n , A l t a i v ớ i c á c đ ỉ n h Everest cao 8848m, đ ỉ n h P o b e đ a ( T h i ê n S ơ n ) cao 7439m,

đ ỉ n h C o m m u n i s m cao 7 4 9 5 m đ ã t ạ o n ê n n ó c n h à t h i ê n n h i ê n của t h ế giới T ừ đ â y , địa

h ì n h n ú i k é o v ề p h í a đ ô n g bắc qua S a i a n v à V i ễ n Đ ô n g Nga, sang K a m s a t k a n g o ặ t theo h ư ớ n g á k i n h t u y ế n x u ố n g q u ầ n đ ả o K u r i n ( N h ậ t B ả n ) , c h ạ y dọc bờ T â y T h á i

B ì n h D ư ơ n g t ớ i P h i l i p i n , Indonesia C ũ n g c h í n h t ừ H i m a l a y a c ấ u t r ú c n à y k é o v ề p h í a

đ ô n g n a m t ạ o n ê n d ả i đ ị a h ì n h n ú i t ạ i Đ ô n g D ư ơ n g , k é o x u ố n g M a l a i x i a , r ồ i

I n d o n e s i a , đó là đ ầ u m ú t c u ố i c ù n g của c u n g địa h ì n h n ú i t ạ i Đ ô n g N a m Á Sự k é o d à i theo h ư ớ n g vĩ t u y ế n của k h ố i n ú i t r u n g t â m C h â u Á c h ạ y v ề p h í a t â y qua T r u n g C ậ n

Đ ô n g , K a v k a z đ ã n ố i v ớ i c á c d ả i n ú i C a r p a t , Alpes v à n h ữ n g d ã y k h á c p h í a bắc Đ ị a

T r u n g H ả i t h u ộ c C h â u  u

T ạ i C h â u Phi, địa h ì n h n ú i t ậ p t r u n g c h ủ y ế u ở r ì a p h í a đ ô n g v à p h í a n a m của c h â u lục ở A u s t r a l i a địa h ì n h n ú i tạo t h à n h d ả i h ẹ p men r ì a p h í a đ ô n g n a m T ạ i C h â u M ỹ , địa h ì n h n ú i p h á t t r i ể n c h ủ y ế u ở r ì a p h í a t â y , k é o d à i suốt t ừ Bắc chí N a m , t ạ o n ê n các

d ả i n ú i h ù n g vĩ l à Rock M o u n t a i n ( T h ạ c h sơn) ở Bắc M ỹ v à Andes ở N a m M ỹ

N g o à i đ ị a h ì n h n ú i t ư ờ n g đ ố i cao n ó i t r ê n , n h ì n t ổ n g t h ể địa h ì n h đ ồ i n ú i t h ấ p v à cao n g u y ê n (200 - 1000 m) v à địa h ì n h đ ồ n g b ằ n g đ i ể n h ì n h (0 - 200 m) c h i ế m m ộ t t ỷ

l ệ đ á n g k ể của d i ệ n t í c h các lục địa, đ ã t ạ o n ê n các d i ệ n t í c h b ề t h ế v à đ ư ờ n g n é t t ư ơ n g

đ ố i b ì n h ổ n của b ề m ặ t T r á i Đ ấ t N h ữ n g d i ệ n t í c h t ư ơ n g đ ố i r ộ n g v ớ i địa h ì n h t ư ơ n g đối b ằ n g phảng, ít t ư ơ n g p h ả n n h ư v ậ y có t h ể t h ấ y ở T r u n g Âu, Đ ô n g Âu, Siberia, p h ầ n t r u n g

A u s t r a l i a ; bắc - t â y bắc v à t r u n g C h â u P h i , Đ ô n g Bắc M ỹ ; p h ầ n bắc, t r u n g của N a m

M ỹ v à m ộ t s ố d i ệ n t í c h k h á c h ẹ p h ơ n p h á t t r i ể n men các t r i ề n t h u n g l ũ n g v à cửa c á c con s ô n g l ớ n t r ê n lục địa

đ ồ i , cao n g u y ê n được h ì n h t h à n h t r o n g đ i ề u k i ệ n c h ế độ k i ế n t ạ o k h á b ì n h ổ n T h ề m

l ụ c đ ị a c ũ n g t h ư ờ n g được h ì n h t h à n h t r o n g n h ữ n g đ i ề u k i ệ n k i ế n t ạ o n h ư v ậ y N g ư ợ c

l ạ i , c á c l o ạ i đ ị a h ì n h t ư ơ n g p h ả n của b ề m ặ t T r á i Đ ấ t đ ề u có q u á t r ì n h h ì n h t h à n h v à

p h á t t r i ể n l i ê n q u a n đ ế n c á c đ i ề u k i ệ n k i ế n t ạ o m ạ n h m ẽ , phứ c t ạ p h ơ n P h ầ n l ớ n c á c vực t h ă m đ ạ i d ư ơ n g đ ề u có l i ê n q u a n t r ự c t i ế p h a y g i á n t i ế p v ớ i q u á t r ì n h h o ạ t đ ộ n g

1.4.2 Cấu trúc bên trong của Trái Đất

- Nghiên cứu các quyển trong của Trái Đá bằng phương pháp địa chấn

T u y k h o a học địa c h ấ t đ ã đ ạ t được n h i ề u t h à n h t ự u l ỏ n , n h ư n g việc n g h i ê n c ứ u t r ự c

Theo t à i l i ệ u địa c h ấ n đ ã t r ì n h b à y t r ê n đây, các q u y ể n trong của T r á i Đ ấ t g ồ m ba

v à n h đ ồ n g t â m , n g o à i c ù n g là vỏ T r á i Đ ấ t , giữa là m a n t i (gồm m a n t i ngoài, m a n t i trong) v à

t r o n g c ù n g là n h â n l ạ i chia ra n h â n n g o à i v à n h â n trong ( H ì n h 1.6.;1.12) vỏ Trái Đất là lớp

n g o à i c ù n g thuộc p h ầ n cứng của T r á i Đ ấ t , được n g ă n cách với m a n t i ở b ê n trong b ằ n g r a n h giới Moho B ề d à y vỏ T r á i Đ ấ t thay đ ổ i t ừ 5 đ ế n l O k m ở đ ạ i d ư ơ n g v à 20 - 7 0 k m ở lục địa

c h i ế m k h o ả n g 15% t h ể tíc h v à k h o ả n g 1% t r ọ n g lượng của t o à n bộ T r á i Đ ấ t , vói t ỷ t r ọ n g

t r u n g b ì n h (d) là 2,8g/cm3 v ỏ T r á i Đ ấ t chiếm p h ầ n chủ.yếu của t h ạ c h q u y ể n v à l ạ i có n h i ề u

t ư l i ệ u n g h i ê n cứu h ơ n n ê n trước đ â y n g ư ờ i ta hay h i ể u vỏ T r á i Đ ấ t g ầ n đồng nghĩa v ố i

t h ạ c h q u y ể n H i ệ n nay ta đ ã b i ế t rõ vỏ T r á i Đ ấ t được cấu tạo t ừ các lớp có t h à n h p h ầ n k h á c

n h a u v à có h a i k i ể u vỏ là vỏ đại dương v à vỏ lục địa ( H ì n h 1.6; 1.12)

Vỏ đại dương n ằ m d ư ớ i t ầ n g nước b i ể n v à t ừ t r ê n x u ố n g d ư ớ i gồm: 1) lớp t r ầ m t í c h

Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc của Trái Đất A- Sơ Cỗ vị trí các quyển; B- Sơ đổ vị trí quyển mềm và thạch quyển

C- Sơ đồ cấu trúc vỏ Trái Đất ( Foucault A & Raoult J.F 1988)

Nhân ngoài p h â n b ố t h à n h lớp bao q u a n h n h â n t r o n g t ừ độ s â u 2 9 0 0 k m đ è n đ ô s â u

5100 - 5 1 2 0 k m Theo t à i l i ệ u n g h i ê n cứu địa c h ấ n , n h â n n g o à i h o à n t o à n k h ô n g cho

s ó n g đ ị a c h ấ n n g a n g đi qua, còn tốc độ t r u y ề n s ó n g địa c h ấ n dọc t ạ i đ â y g i ả m đi m ộ t

í t l ư u h u ỳ n h , có l ẽ ỏ t r ạ n g t h á i k i m l o ạ i hoa

1.5 NGUỒN GỐC VÀ Tuổi CỦA TRÁI ĐÁT

1.5.1 Nguồn gốc và lịch sử ban đầu của vũ trụ

V ậ y lịch sử trước 10 "4 3 g i â y đó là gì ? H i ệ n nay k h ô n g ai có t h ể b i ế t được đ i ề u n à y vì

k h ô n g t h ể h ì n h d u n g được t ỷ t r ọ n g v à n h i ệ t độ cao vô c ù n g đ ã t ừ n g x ẩ y ra H i ệ n nay

c h ú n g ta b i ế t v ậ t c h ấ t k h ô n g t h ể t ồ n t ạ i d ư ớ i n h ữ n g đ i ề u k i ệ n n h ư v ậ y v à v ũ t r ụ chỉ

g ồ m n ă n g lượng N h i ề u n h à v ậ t lý n g h i ngờ r ằ n g v à o t h ò i đ i ể m m à n h i ệ t độ cực đ ạ i trước lúc 10 4 3 g i â y đó t h ì 4 d ạ n g lực cỡ b ả n - t r ọ n g lực, đ i ệ n t ừ lực, lực h ạ t n h â n m ạ n h

Sự bành trướng hay sự nở của vũ trụ đã được các nhà thiên văn học xác nhận ; chúng ta hãy hình dung một quả bóng cao su có chấm điểm trên bề mặt ngoài của nó, khi quả bóng bị bơm phổng lên thì mỗi điểm trên bể mặt sẽ xa dần đối với mọi điểm chấm khác Tương tự như vậy, khi vũ trụ bành trướng thì mỗi tinh vân

sẽ chuyển động xa dần các tinh vân khác Sự bành trướng vũ trụ và giả thuyết Big Bang về khởi nguyên của

vũ trụ được trình bày như sau

Toàn thể vũ trụ thuỏ xa xưa bị giam hãm trong một quả cầu nóng và đậm đặc Vào khoảng 20 tỷ năm trước đây đã xẩy ra một vụ nổ khổng lổ làm bắn tung mọi vật chất nói trên về mọi phía - đó là Big Bang (vụ nổ khổng lồ) Big Bang đã tạo nên khỏi nguyên của vũ trụ, mọi vật thể và khoảng không gian được tạo nên đổng loạt vào thời điểm này Những khối khí bắn ra bị nguội đi và đông đặc lại tạo nên các hệ sao mà bây giờ chúng ta quan sát thấy đang chạy xa khỏi nơi sinh ra chúng

Bâng 1.4 Tóm tắt lịch sử nguyên sơ của vũ trụ

Big Bang Khởi nguyên của vũ trụ

10-4 3 giây Trong lưc tách khỏi các lưc cơ bản khác

10 -3 5 giây đến 10"3 2 giây Thời kỳ bột phát lớn Lực mạnh tách rời, năng lượng bắt đầu đông kết thành

quark, electron và phản vật chất

1 06g i â y Quark kết hợp thành proton và neutron Vật chất và phản vật chất đụng độ nhau

Một phần dư của vật chất còn lại, tạo thành vật chất của vũ trụ hiện tại

1 giây Lực điện từ, lực hạt nhân yếu tách nhau

Proton và neutron kết hợp nhau, hình thành nhân nguyên tử

105 năm Electron kết hợp với nhân tạo thành nguyên tử Photon tách khỏi vật chất, vũ

trụ bùng nổ ánh sáng

105 đến 109năm Vũ trụ bắt đầu kết khối

K h o ả n g giữa l o 3 5 v à 1 0 '2 8 g i â y sau B i g B a n g m ộ t t h ò i k ỳ b ộ t p h á t l ớ n b ắ t đ ầ u M ộ t

lực l ớ n được p h ó n g toa v à n ă n g l ư ợ n g b ắ t đ ầ u cô đ ọ n g t r o n g các h ạ t v ậ t c h ấ t là quark

( m ộ t t r o n g h a i h ạ t cơ b ả n c ấ u t h à n h của proton v à neutron), electron v à m ộ t t h ứ n h ư là

2 Lực điện từ kết hợp điện và từ trong một dạng lực và kết

nối nguyên tử thành phân tử Nó chuyển bức xạ qua nhiều phổ khác nhau có độ dài sóng từ tia gamma (ngắn nhất) đến sóng radio (dài nhất) qua hạt không khối lượng là

photon

3 Lực hạt nhân mạnh kết nối proton, neutron với nhau trong

nhân của nguyên tử

4 Lực hạt nhân yếu - phá vỡ nhân nguyên tử, sinh ra sự

phân rã hoạt động phóng xạ

x u ố n g 3000 K v à k h i đó electron k ế t hợp v ớ i các h ạ t n h â n được t h à n h t ạ o trước đó đ ể h ì n h

k h á c n h a u v à r ồ i t a n vỡ tạo t h à n h n h ữ n g t ụ t ậ p của t h i ê n h à v à các vì sao N h ữ n g t h i ê n

h à n à y có x u h ư ớ n g tạo t h à n h h ì n h chuỗi h ạ t trong m ộ t t ụ đ á m là n h ữ n g t h i ê n t h ể h i ệ n

b i ế t N h ữ n g p h á t h i ệ n của G Smoot (Caliíòrnia ) cho t a k h ắ n g đ ị n h r ằ n g v ũ t r ụ sau k h i

h ì n h t h à n h đ ã t r ả i qua t h ờ i k ỳ b ù n g n ổ lớn k h ô n g đ ế n m ộ t p h ầ n giây

T ư l i ệ u t h u t h ậ p t ừ m á y t h u v i s ó n g n h ậ y c ả m v ệ t i n h cho b i ế t có m ộ t v ù n g t ụ

t ậ p l ớ n c ủ a c á c t h i ê n h à được b ắ t đ ầ u h ì n h t h à n h t r o n g b u ổ i n g u y ê n sơ của lịch sử

v ũ t r ụ Đ i ề u n à y c ũ n g đ ã được d ự đ o á n t ừ t r ư ớ c n h ư n g c h ư a bao gi ờ q u a n s á t được

N h ữ n g đ á m t ụ t ậ p t h i ê n h à n à y n h ư là n h ữ n g b i ê n t h ể t r o n g bức x ạ v ũ t r ụ v à r ấ t

q u a n t r ọ n g t r o n g m ố i l i ê n h ệ giữa v ũ t r ụ h i ệ n nay v ớ i B i g B a n g

1.5.2 Sự thay đối thành phần của vũ trụ

Do v ũ t r ụ l i ê n t ụ c b à n h t r ư ớ n g v à n g u ộ i l ạ n h , các vì sao v à t h i ê n h à được h ì n h

t h à n h , b ả n c h ấ t hoa học của v ũ t r ụ c ũ n g t h a y đ ổ i T r o n g lịch sử n g u y ê n sơ v ũ t r ụ chỉ

g ồ m 100% là h y d r o v à h e l i , còn n g à y nay là 98% h y d r o v à h e l i theo t r ọ n g lượng

K hy , ấn Thu nhận thêm

Hydro Ị j j j Ệ > Heli Ị JỂệ Carbon WEÊp Oxi một hạt anpha

Thu nhân thêm

Neon 7 7 '

một hạt anpha

Sắt ^ỊnriT ị Magnesi

Hình 1.7 Các giai đoạn phản ứng của các vì sao - các nguyên tố nhẹ chuyển thành các

nguyên tô nặng hơn Giai đoạn đầu hydro chuyển thành heli diễn ra trong toàn bộ ngôi sao, sau đó sự chuyển đổi tiếp

thành các nguyên tố nặng phụ thuộc vào khối lượng của vì sao Sự chuyển đổi heli thành carbon

trải qua quá trình alpha ba; một nhân heli được gọi là hạt alpha và trong quá trình alpha ba, ba

nhân heli hợp nhất tạo thành một nhân carbon Trong sự chiếm đoạtalpha, một hạt alpha hoa đổng

với nhân của một nguyên tử tạo thành nguyên tố nặng hơn (VVicander R & Monroe J s , 1993)

1.5.3 Nguồn gốc và lịch sử của hệ Mặt Trời

C á c n h à t h i ê n v ă n học b i ế t n h i ề u v ề sự ra đ ờ i , sự sống v à sự c h ế t đi của c á c vì sao

v à t h i ê n h à xa xôi h ơ n l à b i ế t v ề lịch sử của h ệ M ặ t T r ờ i C h ứ n g cớ đ ầ u t i ê n v ề t i n h t ú

h ì n h đ ĩ a n ằ m n g o à i h ệ M ặ t T r ò i đ ã được cá c n h à t h i ê n v ă n t h u đư ợ c t ạ i đ à i t h i ê n v ă n Las C a m p a n a s ( C h i l e - t h á n g 4/1984) H ọ đ ã q u a n s á t được m ộ t đ á m m â y k h ổ n g l ồ

d ạ n g đĩa của v ậ t c h ấ t v ò n g q u a n h v à c á c h xa sao Beta Pictoris ( m ộ t sao của c h ò m sao Pictor, to gấp ba l ầ n M ặ t T r ờ i ) 50 n ă m á n h s á n g Đ á m m â y v ậ t c h ấ t d ạ n g đĩa n à y có

T h ú y , Sao K i m , T r á i Đ ấ t v à Sao Hoa đ ề u là n h ữ n g h à n h t i n h nhỏ, có tỷ t r ọ n g lớn c h ứ n g

tỏ c h ú n g được c ấ u t h à n h t ừ đ á v à các n g u y ê n t ố k i m loại B ố n h à n h t i n h t i ế p theo gọi là

n h ó m " h à n h t i n h Mộc" vì c h ú n g g ầ n g ũ i với Sao Mộc, g ồ m các Sao Mộc, Sao T h ổ , Sao

T h i ê n V ư ơ n g , Sao H ả i V ư ơ n g

Bảng 1.6 Đặc tính chung của hệ Mặt Trời

1 Quỹ đạo và sự quay của hành tinh

- Quỹ đạo hành tinh và vệ tinh nằm trên cùng

- Sự có mặt và vị trí của đai tiểu hành tinh

- Sự phân bố của bụi gian hành tinh

ì c h ú n g r ấ t g ầ n g ũ i với T r á i Đ ấ t , đó là Sao

N h ữ n g " h à n h t i n h M ộ c " đ ề u có k í c h t h ư ớ c l ớ n v à t ỷ t r ọ n g n h ỏ c h ứ n g t ỏ c h ú n g

đ ư ợ c c ấ u t h à n h t ừ c á c l o ạ i k h í n h ẹ n h ư hydro, h e l i v à các t h à n h p h ầ n đ ó n g b ă n g n h ư amoniac, m e t h a n Sao D i ê m V ư ơ n g là h à n h t i n h n g o à i c ù n g , có k í c h t h ư ớ c n h ỏ v à t ỷ

n h ó m g i ả t h u y ế t t i ế n hoa v à n h ó m g i ả t h u y ế t n g ẫ u b i ế n Các giả thuyết tiến hoa coi sự

h ì n h t h à n h của h ệ M ặ t T r ờ i n h ư là m ộ t p h ầ n h ệ q u ả b ì n h t h ư ờ n g của các sự k i ệ n sinh

t h à n h T r á i Đ ấ t Các giả thuyết ngẫu biến cho r ằ n g sự h ì n h t h à n h M ặ t T r ờ i d i ễ n ra sau

đ ị n h l u ậ t Nevvton v ề c h u y ể n động, đ ã cho r ằ n g m ộ t đ á m m â y k h í xoay t r ò n có t h ể d ẹ t

l ạ i t h à n h h ì n h đĩa k h i bị co n g u ộ i l ạ i N h à t o á n học P h á p - Laplace (Pierre S i m o n de Laplace) đ ã độc l ậ p đ ề r a g i ả t h u y ế t t ư ơ n g t ự n h ư g i ả t h u y ế t của ì K a n t v ớ i m ộ t số

đ i ể m sai k h á c Ô n g p h á t b i ê u r ằ n g k h i đ á m m â y xoay t r ò n bị d ẹ t l ạ i t h à n h h ì n h đĩa,

n h ữ n g v ò n g đ ồ n g t â m được s i n h ra do lực quay N h ữ n g v ò n g n à y v ề sau đ ô n g vón

k h o ả n g 25 n g à y V ì đ i ề u n à y m â u t h u ẫ n v ớ i c á c đ ị n h l u ậ t v ậ t l ý m à g i ả t h u y ế t t i n h

v â n k h ô n g được c h ấ p n h ậ n h o à n t o à n cho đ ế n k h i t ì m đước c á c h g i ả i t h í c h cho sự q u a y

c h ậ m c h ạ p c ủ a M ặ t T r ò i

Sao Thiên vương

Hình 1.8 Sự hình thành hệ Mặt Trài theo giả thuyết Kant - Laplace

Từ một đám mây vũ trụ nóng bỏng, bị dát mỏng thành dạng đĩa chuyển động quay tròn, từ đó tách ra những dạng vành và đông nguội thành các hành tinh của hệ Mặt Trời (VVicander R & Monroe J s 1993)

Các giả thuyết ngẫu biến

T r ư ớ c k h i K a n t đ ề x u ấ t g i ả t h u y ế t c ủ a m ì n h t h ì t ừ n ă m 1745 n h à t ự n h i ê n học

P h á p G L B u f f o n đ ã đ ề x u ấ t g i ả t h u y ế t n g ẫ u b i ế n v ề n g u ồ n gốc c ủ a h ệ M ặ t T r ồ i ô n g cho r ằ n g m ộ t Sao C h ổ i đ ã đ i q u a r ấ t g ầ n M ặ t T r ờ i v à đ ã k é o r a n h ữ n g v ậ t c h ấ t k h í

b ụ i m à s a u đ ó đ ô n g; đặc l ạ i t h à n h c á c h à n h t i n h G i ả t h u y ế t c ủ a B u f f o n b ị l ã n g q u ê n cho đ ế n t ậ n đ ầ u t h ế k ỷ 20, k h i m à v ấ n đ ề quay c h ậ m của M ặ t T r ờ i đ ã t h ú c đ ẩ y c á c

n h à k h o a học x e m x é t l ạ i g i ả t h u y ế t t i n h v â n

N h i ề u n h à n g h i ê n c ứ u t h ấ y n h ữ n g n h ư ợ c đ i ể m củ a g i ả t h u y ế t K a n t - L a p l a c e n ê n đ ã

t ì m m ộ t h ư ớ n g k h á c đ ê g i ả i t h í c h n g u ồ n gốc của T r á i Đ ấ t b ằ n g h i ệ n t ư ợ n g n g ẫ u b i ế n v ũ

t r ụ Đ ạ i d i ệ n cho h ư ớ n g n à y có t h ế k ể đ ế n quan đ i ể m của n h à t h i ê n v ă n học n g ư ờ i A n h

là J Jeans (1877 - 1946) Theo Jeans t h ì m ộ t vì sao có k h ố i lượng r ấ t l ớ n v ớ i lực h ấ p

d ẫ n k h ổ n g l ồ , t r ê n đ ư ờ n g c h u y ể n đ ộ n g k h i đ i ngang qua M ặ t T r ò i đ ã k é o m ộ t k h ố i l ư ợ n g

p h ụ c được m ộ t s ố n h ư ợ c đ i ể m của g i ả t h u y ế t Kant-Laplace T u y n h i ê n , g i ả t h u y ế t Jeans

l ạ i c ũ n g chứa đ ự n g n h ữ n g n h ư ợ c đ i ể m l à m cho n ó t r ở n ê n k é m sức t h u y ế t phục Trước

h ế t l à x á c s u ấ t đ ể cho h a i - n g ô i sao t r o n g h ệ t h i ê n h à g ặ p n h a u l à r ấ t h i ế m , r ấ t k h ó x ả y

ra, n h ư v ậ y l à sự n g ẫ u b i ế n của sự g ặ p gỡ n à y t r ở t h à n h đ i ề u chỉ có t r o n g t ư ở n g tượng

M ộ t n h ư ợ c đ i ể m n ữ a của g i ả t h u y ế t n à y l à cứ g i ả d ụ n h ư đ ã có h i ệ n t ư ợ n g g ặ p n h a u của

M ặ t T r ờ i v à m ộ t n g ô i sao n à o đ ó t h ì k h i đ ó có ba t ì n h h u ố n g có t h ể x ả y r a Thứ nhất,

n ế u tố c đ ộ n g ô i sao r ấ t l ớ n t h ì k h ố i v ậ t c h ấ t t ừ M ặ t T r ờ i t á c h r a sẽ b ị n g ô i sao lôi đ i m ấ t

t r o n g k h ô n g g i a n v ũ t r ụ Thứ hai, n ế u tốc đ ộ của n g ô i sao n h ỏ t h ì k h ố i v ậ t c h ấ t t á c h r a

N g ô i s a o

Hình 1.9 Sự hình thành hệ Mặt Trời theo giả thuyết ngẫu biên Một ngôi sao lớn ngẫu nhiên đi qua rất gần Mặt Trời làm kéo theo một khối lượng lớn vật chất

sau đó bị đông cứng lại và hình thành các hành tinh (F R Moulton & T c Chamberlin 1900)

Vậy là các chủ nhân của giả thuyết ngẫu biến về nguồn gốc Trái Đất, do Jeans đại

d i ệ n c ũ n g k h ô n g đ ủ cơ sở khoa học đ ể t h u y ế t phục m ọ i n g ư ờ i , t h ậ m c h í l ò n g t i n đ ố i với

g i ả t h u y ế t n à y còn í t h ơ n so với g i ả t h u y ế t Kant-Laplace