chương 8: Thuyết kiến tạo mảng

Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA : SINH HỌC BÀI THẢO LUẬN ĐỊA LÍ SINH VẬT Đề tài : Thuyết kiến tạo mảng Người thực hiện : Đặng Thị Tuyết Vinh, tháng 3 năm 2011 Đặng Thị Tuyết 1 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 1. Sự phát triển của học thuyết Bản đồ chi tiết về các mảng kiến tạo và các vectơ di chuyển của nó Màu tím: ranh giới hội tụ, đỏ: ranh giới phân kỳ, lục: ranh giới chuyển dạng, xanh dương: đới hút chìm, xám (vùng): đai tạo núi. Thuyết kiến tạo mảng kế thừa từ giả thuyết trôi dạt lục địa do Alfred Wegener đề xuất năm 1912 và được mở rộng trong quyển sách xuất bản năm 1915 của ông có tên gọi Nguồn gốc của các lục địa và đại dương. Học thuyết kiến tạo mảng được phát triển vào cuối thập niên 1960 và được hầu hết các nhà khoa học trong các ngành khoa học Trái Đất chấp nhận. Học thuyết góp phần phát triển các khoa học Trái đất, giải thích các hiện tượng địa chất và những ảnh hưởng của nó đến đối với các nghiên cứu về cổ địa lý học và cổ sinh học. 2. Các nguyên tắc chính Đặng Thị Tuyết 2 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 Các lớp bên ngoài của Trái Đất được chia thành thạch quyển và quyển mềm. Việc phân chia này dựa trên sự khác biệt về các đặc điểm cơ học và phương thức truyền nhiệt trong chúng. Về mặt cơ học, thạch quyển lạnh hơn và cứng hơn, trong khi đó quyển mềm thì nóng hơn và dễ chảy hơn. Về mặt truyền nhiệt, thạch quyển mất nhiệt do sự truyền nhiệt trong khi đó quyển mềm cũng truyền nhiệt bởi sự đối lưu và có gradien nhiệt độ gần như đoạn nhiệt. Sự phân chia này không nên lẫn lộn với sự phân chia về mặt hóa học của cùng các lớp này thành quyển manti (bao gồm cả quyển mềm và phần manti của thạch quyển) và lớp vỏ: các phần của quyển manti có thể là một phần của thạch quyển hoặc quyển mềm ở các thời điểm khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất của nó. Nguyên tắc chủ yếu của kiến tạo mảng là thạch quyển tồn tại như là các mảng kiến tạo tách rời và riêng biệt, trôi dạt trên quyển mềm gần như chất lưu (chất rắn nhớt đàn hồi). Sự chuyển động của các mảng vào khoảng 10-40 mm/năm (Sống núi giữa Đại Tây Dương; nhanh như sự phát triển của móng tay) cho tới khoảng 160 mm/năm (mảng Nazca; bằng tốc độ mọc tóc). Các mảng kiến tạo gồm phần thạch quyển của quyển manti và phần nằm phủ bên trên là một trong hai kiểu vật liệu lớp vỏ: lớp vỏ đại dương (hay quyển sima từ ghép của silic và magiê) và lớp vỏ lục địa (hay quyển sial từ ghép của silic và nhôm). Thạch quyển đại dương trung bình dày khoảng 100 km; bề dày cũng phản ảnh tuổi của nó: theo thời gian nó lạnh dần và trở nên dày hơn. Do nó được hình thành từ sống núi giữa đại dương và tách giãn về hai phía, bề dày của nó cũng dùng để đo đạc khoảng cách từ vị trí hiện tại của chúng đến sống núi giữa đại dương. Thạch quyển đại dương phải di chuyển một Đặng Thị Tuyết 3 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 khoảng cách nhất định trước khi bị hút chìm, độ dày thay đổi trong khoảng từ 6 km ở sống núi giữa đại dương đến hơn 100 km tại các đới hút chìm; tùy thuộc vào khoảng cách di chuyển ngắn hơn hay dài hơn, mà bề dày tại đới hút chìm (tính trung bình) sẽ mỏng hơn hay dày hơn. Thạch quyển lục địa điển hình dày khoảng 200 km, và cũng thay đổi giữa các bồn địa, dãy núi, và bên trong nền cổ ổn định của lục địa. Hai kiểu lớp vỏ cũng có bề dày khác nhau, lớp vỏ lục địa dày hơn lớp vỏ đại dương (35 km so với 6 km của lớp vỏ đại dương) Nơi hai mảng gặp nhau được gọi là ranh giới mảng, và các ranh giới mảng thường liên quan đến các hoạt động động đất và tạo thành các dạng địa hình như dãy núi, núi lửa, sống núi giữa đại dương và rãnh đại dương. Các hoạt động núi lửa chính xuất hiện dọc theo các ranh giới mảng, trong đó ranh giới mảng hoạt động mạnh nhất và được biết đến nhiều nhất là vành đai lửa Thái Bình Dương của mảng Thái Bình Dương. Các ranh giới này sẽ được nêu chi tiết ở các mục sau. Các mảng kiến tạo có thể chỉ bao gồm lớp vỏ lục địa hay lớp vỏ đại dương, hoặc cả hai. Ví dụ, mảng châu Phi bao gồm lớp vỏ lục địa và các phần của đáy biển Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Sự phân chia giữa lớp vỏ đại dương và lớp vỏ lục địa dựa trên cơ chế hình thành của chúng. Vỏ đại dương được hình thành ở trung tâm tách giãn đáy biển và vỏ lục địa được hình thành từ hoạt động của cung núi lửa và từ sự lớn dần của các địa thể từ các quá trình kiến tạo; mặc dù một số dạng địa thể này có thể chứa các chuỗi ophiolit, là các mảnh của vỏ đại dương, và chúng vẫn được xem là một phần của lục địa khi chúng thoát khỏi chu trình chuẩn của sự hình thành và các trung tâm tách giãn cũng như sự hút chìm bên dưới các lục địa. Vỏ đại dương nặng Đặng Thị Tuyết 4 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 hơn vỏ lục địa do chúng khác nhau về thành phần cấu tạo như vỏ đại dương chứa ít silic và nhiều các nguyên tố nặng ("mafic") hơn so với vỏ lục địa ("felsic"). Như là kết quả của phân tầng theo tỷ trọng, vỏ đại dương thường nằm bên dưới mực nước biển (hầu hết mảng Thái Bình Dương dưới mực nước biển), trong khi vỏ lục địa nổi cao hơn mực nước biển (xem đẳng tĩnh giải thích về nguyên lý này). 3. Các kiểu ranh giới mảng Ba kiểu ranh giới mảng. 1-Quyển mềm; 2-Thạch quyển; 3-Điểm nóng; 4-Vỏ đại dương; 5- Mảng hút chìm; 6-Vỏ lục địa; 7-Đới tách giản trên lục địa; 8-Ranh giới hội tụ; 9-Ranh giới phân kỳ; 10-Ranh giới chuyển dạng; 11-Núi lửa dạng khiên; 12-Sống núi giữa đại dương; 13-Ranh giới mảng hội tụ; 14-Núi lửa dạng tầng; 15-Cung đảo núi lửa; 16-Mảng 17-Quyển mềm; 18-Rãnh đại dương Đặng Thị Tuyết 5 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 Có ba kiểu ranh giới mảng đặc trưng cho các phương thức chuyển động tương đối giữa chúng. Các kiểu này cũng liên quan đến các hiện tượng xảy ra trên mặt đất. Các kiểu ranh giới khác nhau là: - Ranh giới chuyển dạng Xuất hiện khi các mảng trượt tương đối theo mặt phẳng nằm ngang dọc theo các đứt gãy chuyển dạng. Chuyển động tương đối giữa hai mảng hoặc là phay ngang trái (sang bên trái về phía người quan sát) hoặc là phay ngang phải (sang bên phải về phía người quan sát). Đứt gãy San Andreas ở California là một ví dụ của ranh giới loại này. - Ranh giới phân kỳ Xuất hiện ở nơi mà hai mảng di chuyển xa ra nhau. Các sống núi giữa đại dương (như sống núi Trung Đại Tây Dương) và các đới đang có hoạt động tách giãn (như thung lũng tách giãn Lớn ở châu Phi) là các ví dụ về kiểu ranh giới này. - Ranh giới hội tụ (hay các rìa chủ động) Xuất hiện khi hai mảng trượt về phía nhau tạo thành đới hút chìm (nếu một mảng chui xuống dưới mảng kia) hoặc va chạm lục địa (nếu hai mảng đều là vỏ lục địa). Các rãnh đại dương sâu thường liên quan đến đới hút chìm. Các phiến đang hút chìm mang theo các khoáng vật chứa nước, chúng sẽ giải phóng nước khi bị nung nóng; lượng nước này sau đó làm cho manti chảy lỏng để tạo ra các hoạt động núi lửa. Các ví dụ về dãy núi Andes ở Nam Mỹ và cung núi lửa Nhật Bản. 3.1. Ranh giới mảng chuyển dạng John Tuzo Wilson nhận ra rằng do ma sát các mảng không thể trượt qua nhau một cách đơn giản. Thay vì thế, một ứng suất tạo ra Đặng Thị Tuyết 6 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 trong cả hai mảng và khi nó đạt tới mức vượt qua ngưỡng sức căng của đá trên một trong hai mặt đứt gãy thì thế năng đã tích lũy sẽ được giải phóng ở dạng sức căng. Sức căng mang yếu tố tích lũy và/hoặc tức thời tùy thuộc vào tính lưu biến của đá; lớp vỏ dễ dát mỏng bên dưới và manti tích lũy biến dạng từ từ qua ứng suất cắt trong khi đó phần vỏ bên trên giòn dễ tạo thành đứt gãy, hoặc giải phóng áp lực tức thời gây ra sự chuyển động dọc theo đứt gãy. Bề mặt dễ dát mỏng của đứt gãy cũng có thể giải phóng ngay lập tức khi mức độ sức căng là quá lớn. Năng lượng được giải phóng từ ứng suất sức căng này gây nên các trận động đất, là một hiện tượng phổ biến dọc theo các ranh giới chuyển dạng. Ví dụ điển hình của loại ranh giới này là đứt gãy San Andreas ở bờ biển phía tây Bắc Mỹ, và là một phần của hệ thống đứt gãy cực kỳ phức tạp trong khu vực này. Ở đây, mảng Thái Bình Dương di chuyển về hướng tây bắc còn mảng Bắc Mỹ di chuyển về hướng đông nam. Các ví dụ khác như là đứt gãy Alpine ở New Zealand và đứt gãy Bắc Anatolia ở Thổ Nhĩ Kỳ. Các đứt gãy chuyển dạng cũng được tìm thấy ở dạng vuông góc với sống núi giữa đại dương (như đới đứt gãy Mendocino ngoài khơi bắc California). 3.2. Ranh giới phân kỳ Đặng Thị Tuyết 7 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 Cầu bắc qua thung lũng tách giãn Álfagjá ở tây nam Iceland, ranh giới giữa các mảng lục địa Á-Âu và Bắc Mỹ. Ở các ranh giới phân kỳ, hai mảng di chuyển ra xa nhau và khoảng không giữa chúng dần dần được lấp đầy bởi vật liệu lớp vỏ mới từ nguồn macma nóng chảy bên dưới. Nguồn gốc của các ranh giới phân kỳ mới ở điểm nối ba đôi khi liên quan đến hoạt động của các điểm nóng. Ở đây, các vòng đối lưu cực kỳ lớn mang một lượng rất lớn vật chất của quyển mềm nóng lên gần bề mặt và động năng này cũng đủ để phá vỡ thạch quyển ra thành các phần nhỏ. Điểm nóng có thể xuất hiện vào thời điểm ban đầu tạo hệ thống sống núi giữa Đại Tây Dương, hiện tại nằm bên dưới Iceland với tốc độ mở rộng khoảng vài xentimet một năm. Ranh giới phân kỳ trên thạch quyển đại dương tạo ra sự tách giãn của hệ hống sống núi đại dương bao gồm sống núi giữa Đại Tây Dương và đới nâng đông Thái Bình Dương, và trên thạch quyển lục địa tạo ra các thung lũng tách giãn như Thung lũng tách giãn Lớn Đông Phi. Các ranh giới phân kỳ có thể tạo ra các đới đứt gãy lớn Đặng Thị Tuyết 8 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 trong hệ thống sống núi đại dương. Sự mở rộng thường không đồng đều, do vậy nơi nào có tốc độ mở rộng của các khối sống núi cận kề là khác nhau thì sẽ tạo ra các đứt gãy chuyển dạng lớn. Chúng là các đới đứt gãy, nhiều trong số đó có tên gọi, và là nguồn gây ra các trận động đất lớn dưới biển. Bản đồ đáy biển thể hiện một bức tranh khác về các cấu trúc khối tảng bị phân chia bởi các yếu tố tuyến tính vuông góc với trục sống núi. Nếu nhìn đáy biển giữa các đới đứt gãy như là các dây đai buộc vào sống núi và kéo về hai phía từ trung tâm tách giãn thì sẽ thấy các yếu tố hoạt động của hệ thống này rõ ràng hơn. Độ cao chỏm của các sống núi cổ chạy song song với trung tâm tách giãn hiện tại sẽ trở nên già hơn và chìm sâu hơn (giảm nhiệt độ và lún chìm) Ở sống núi giữa đại dương, người ta cũng tìm thấy một dấu hiệu quan trọng về lực tác động được chấp nhận trong học thuyết tách giãn đáy biển. Các khảo sát địa từ trường từ trên không cho thấy kiểu mẫu kỳ dị của đảo cực từ đối xứng hai bên trung tâm sống núi. Kiểu mẫu này là quá cân đối để có thể coi là trùng hợp ngẫu nhiên do bề rộng của các dải đối diện là gần như trùng khớp với nhau. Các nhà khoa học đã từng nghiên cứu đảo cực từ và liên kết đã được Lawrence W. Morley, Frederick John Vine và Drummond Hoyle Matthews đưa ra trong giả thuyết Morley-Vine-Matthews. Các dải từ trùng khớp với các thời kỳ đảo cực từ của Trái Đất. Điều này được xác nhận bằng các đo đạc về tuổi của đá nằm trong các dải từ này. Dải từ vẽ nên một bản đồ thời gian và không gian về cả tốc độ tách giãn và các kỳ đảo cực từ. Đặng Thị Tuyết 9 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 3.3. Ranh giới hội tụ Bản chất của ranh giới hội tụ tùy thuộc vào kiểu thạch quyển của các mảng tham gia vào sự va chạm. Ở nơi một mảng đại dương đặc va vào một mảng lục địa ít đặc hơn, mảng đại dương thường sẽ chui xuống dưới do sức nổi nhỏ hơn thạch quyển lục địa, tạo ra đới hút chìm. Trên bề mặt, các dạng địa hình được thành tạo như rãnh đại dương nằm về phía đại dương và dãy núi ở phía lục địa. Một ví dụ về đới hút chìm đại dương-lục địa là khu vực dọc theo bờ biển phía tây Nam Mỹ, ở đây mảng đại dương Nazca bị hút chìm dưới mảng lục địa Nam Mỹ. Hoạt động núi lửa bề mặt (các núi lửa dưới đáy biển hoặc trên lục địa) thường xuất hiện bên trên các vùng nóng chảy được hình thành do các mảng bị hút chìm. Vấn đề này vẫn còn đang tranh luận trong giới địa chất để giải thích cơ chế sinh ra hiện tượng này. Tuy nhiên, quan điểm được số đông đồng ý về hiện tượng này là do sự giải phóng các chất khí. Khi một mảng bị chìm xuống, nhiệt độ của nó tăng lên sẽ tạo ra nhiều chất khí (hầu hết là hơi nước) được chứa trong lớp vỏ đại dương xốp rỗng. Khi lượng nước này tăng lên trong manti, nó làm giảm nhiệt độ nóng chảy của các phần xung quanh manti tạo ra macma chứa một lượng lớn khí hòa tan. Macma này dâng lên trên bề mặt và cũng là nguồn của hầu hết các núi lửa phun nổ trên Trái Đất vì chúng chứa một thể tích lớn các chất khí bị nén ở áp suất cao (như núi St. Helens). Macma dâng lên trên mặt và nguội dần tạo ra một chuỗi các núi lửa trên đất liền từ thềm lục địa và song song với thềm lục địa. Lục địa phía tây Nam Mỹ thì đặc với kiểu hình thành các dãy núi lửa từ sự hút chìm của mảng Nazca. Ở Bắc Mỹ, dãy núi Cascade, mở rộng về phía bắc của Sierra Nevada, California cũng thuộc loại này. Các Đặng Thị Tuyết 10 [...]... 4 Các mảng kiến tạo chính Bản đồ kiến tạo mảng Việc xác định các ranh giới mảng giúp người ta phân chia vỏ thạch quyển của Trái Đất thành 8 mảng kiến tạo chính: - Mảng châu Phi gồm toàn bộ châu Phi – mảng lục địa - Mảng Nam Cực gồm toàn bộ châu Nam Cực - mảng lục địa - Mảng Australia gồm toàn bộ Australia - mảng lục địa - Mảng Ấn Độ gồm toàn bộ tiểu lục địa Ấn Độ và một phần của Ấn Độ Dương - mảng lục... - Mảng Á-Âu gồm toàn bộ châu Á và châu Âu - mảng lục địa - Mảng Bắc Mỹ gồm toàn bộ Bắc Mỹ và đông bắc Siberi mảng lục địa - Mảng Nam Mỹ gồm toàn bộ Nam Mỹ - mảng lục địa Đặng Thị Tuyết 15 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 - Mảng Thái Bình Dương gồm toàn bộ Thái Bình Dương – mảng đại dương Bên cạnh đó còn có các mảng nhỏ như mảng Ả Rập, mảng Caribe, và mảng Juan de Fuca, mảng Cocos, mảng Nazca, mảng. .. chuyển động mảng vẫn là đối tượng đang nghiên cứu trong lĩnh vực địa vật lý 7 Kiến tạo mảng trên các hành tinh khác Sự xuất hiện kiến tạo mảng trên các hành tinh đất đá liên quan đến khối lượng hành tinh, với các hành tinh khối lượng lớn hơn Trái Đất được cho là tồn tại hiện tượng kiến tạo mảng Trái Đất có thể là trường hợp tại biên, có được hoạt động kiến tạo vì có nhiều nước (Silica và nước tạo thành... chìm, và tạo ra lực chính gây ra chuyển động mảng Điểm yếu trong quyển mềm cho phép các mảng kiến tạo di chuyển dễ dàng về phía đới hút chìm Mặc dù sự hút chìm được xem là lực mạnh nhất gây ra chuyển động mảng, nhưng nó không phải là lực duy nhất, ví dụ như mảng Bắc Mỹ là mảng đang chuyển động nhưng không bị hút chìm ở bất kỳ chỗ nào Mảng lớn Á-Âu cũng tương tự như vậy Nguyên nhân gây chuyển động mảng. .. các mảng không gắn với các mảng đang hút chìm Mảng Thái Bình Dương bị bao bọc bởi các đới hút chìm (vành đai lửa Thái Bình Dương) và chuyển động nhanh hơn các mảng khác thuộc bồn địa Đại Tây Dương, các mảng này được gắn với các lục địa thay vì các đới hút chìm Người ta cũng nghĩ rằng các lực liên quan đến các mảng chìm xuống (phiến-kéo và hút phiến) là các lực gây ra chuyển động mảng, ngoại trừ các mảng. .. Lớp 02 7.1 Sao Kim Sao Kim không thể hiện dấu hiện của kiến tạo mảng đang hoạt động Có một dấu hiệu gây tranh cãi về hoạt động kiến tạo mảng trong quá khứ của hành tinh này; tuy nhiên, các sự kiện diễn ra kể từ đó (như giả thuyết có vẻ hợp lý và nói chung được chấp nhận cho rằng thạch quyển sao Kim đã dày lên trong vòng vài trăm triệu năm) đã tạo ra sự ràng buộc quá trình trong hồ sơ địa chất của nó... trước khi nó chui xuống bên dưới một mảng gần nó tạo ra một hình dạng địa hình rõ ràng có thể bù đắp hoặc ít nhất là ảnh hưởng tới địa hình của các sống núi đại dương; (2) Chùm manti tác động bên dưới các mảng kiến tạo có thể thay đổi mạnh mẽ địa hình của đáy đại dương Trường hợp phiến-kéo là sự chuyển động của mảng được điều khiển một phần bởi trọng lượng của các mảng nguội và đặc hơn đang Đặng Thị... động lực của các mảng phải tạo ra các khác biệt một cách rõ ràng theo mức độ mà các quá trình này tác động chủ động làm các mảng di chuyển Một phương pháp liên quan đến vấn đề này là tốc độ tương đối của các mảng đang chuyển động và các dấu hiệu có thể có của các lực tác động lên các mảng Một trong những tương quan có ý nghĩa nhất đã được phát hiện là các mảng thạch quyển gắn với các mảng đang hút chìm... dịch về phía đông Khi hai mảng đại dương và lục địa va vào nhau, chúng sẽ tạo nên cung đảo khi đó mảng đại dương sẽ chui xuống bên dưới mảng lục địa Cung đảo được hình thành từ các núi lửa phun trào trên mảng nằm trên do mảng nằm dưới bị nóng chảy phía dưới nó Sở dĩ cung đảo có dạng cung là do bề mặt cầu của Trái Đất Rãnh đại dương nằm phía trước các cung này thuộc về phía mảng bị hút chìm xuống dưới... Ả Rập, mảng Caribe, và mảng Juan de Fuca, mảng Cocos, mảng Nazca, mảng Philippin và mảng Scotia 5 Lực gây chuyển động Lực gây chuyển động Các mảng kiến tạo có thể di chuyển do mật độ tương đối của thạch quyển đại dương và độ yếu tương đối của quyển mềm Quá trình mất nhiệt từ manti được xem như nguồn gốc gây kiến tạo mảng Theo quan điểm hiện tại, mặc dù vẫn còn tranh cãi, mật độ quá lớn của thạch quyển . 8 mảng kiến tạo chính: - Mảng châu Phi gồm toàn bộ châu Phi – mảng lục địa - Mảng Nam Cực gồm toàn bộ châu Nam Cực - mảng lục địa - Mảng Australia gồm toàn bộ Australia - mảng lục địa - Mảng. Lớp 02 - Mảng Thái Bình Dương gồm toàn bộ Thái Bình Dương – mảng đại dương Bên cạnh đó còn có các mảng nhỏ như mảng Ả Rập, mảng Caribe, và mảng Juan de Fuca, mảng Cocos, mảng Nazca, mảng Philippin. bên của các mảng vào khoảng 50–100 mm/năm. Đặng Thị Tuyết 14 Bài thảo luận Địa lí sinh vật- Lớp 02 4. Các mảng kiến tạo chính Bản đồ kiến tạo mảng Việc xác định các ranh giới mảng giúp người