GIÁO TRÌNH THAM KHẢO
1 Mark J Crawford, M.S (1998); Physical Geology; Cliffs Notes Inc., USA; 1*t edition; 242 tr 2 Thompson & Turk (1997); Introduction to Geology; Brooks Cole; 2™ edition, 432 tr
3 Edward J Tarbuck, Frederick Lutgens and Dennis Tasa (2007); Earth: An introduction to Physical Geology; Prentice Hall; 9" edition; 720 tr
Trang 4VŨ TRỤ VÀ HỆ MẶT TRỜI
Vũ trụ, hiểu một cách khái quát 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
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
Hệ Mặt trời (Thái dương hệ) nằm trong hệ Ngân hà,
bao gồm Mặt trời, và 9 hành tinh quay quanh mặt trời
theo thứ tự từ trung tâm ra ngoài xa dần là: Mặt trời —
sao Thủy — sao Kim - Trái đất - sao Hỏa - sao Mộc — sao Thổ - sao Thiên vương - sao Hải Vương — sao Diêm Vương
Ngoài ra các hành tinh còn có một số các vệ tỉnh, thiên
thạch và sao chổi bay theo những quỹ đạo cố định hoặc tự do (vd: mặt trăng)
Đơn vị đo: Năm ánh sáng (1giây ~300.000 km)
Trang 5HÌNH THÁI VÀ CÁU TẠO CỦA TRÁI ĐÁT
Trái đất có hình dạng elipsoid với bán kính tại xích đạo ~ 6378 km, bán kính tại cực ~ 6356 km, diện tích
bề mặt ~510.072.000 km2, khối
lượng ~5,9736x102* kg,
Cau tao trai dat có tính phân lớp:
1 trong cùng là nhân, chứa vật chất đặc, nóng, thành phần chủ yếu là Fe, Ni, 2 lớp tiếp theo là manti chiếm ~80% trọng lượng trái đất, thành phần chủ yếu là các loại đá 3 Ngoài cùng là lớp vỏ mỏng và thành phần cơ bản cũng là các loại đá
(chi tiết sẽ được đề cập đến trong chương 3 - Kiến tạo mảng)
Trang 6
Bề mặt trái đất được chia thành hai phần chính:
Lục địa và đại dương Lục địa: chiêm ~30% diện tích bê mặt trái
dat, bao gom các dang địa hình nam cao
hơn mực nước biên: đông bằng, doi va
núi *
Các địa hình này phận bỗ trên năm châu luc:
Trang 7Đại dương: Chiếm ~70% diện
tích bề mặt trái đất, bao
gồm Thái bình dương, Đại
tây dương, Án độ dương, đại dương bắc cực, đại dương Nam cực và các biển rìa (chỉ tiết sẽ học
đến trong chương — Hoạt
động địa chát của biển và đại dương) Epipelagic Pñokic ram 200m Mesopelagic ~ Sublittorial or 700 to 1,000m Bathypelagic Điểm sâu nhất dưới đáy đại
Trang 8
\ South\ Celectial Pole
Trong hệ mặt trời, trái đất tham gia hai chuyển động độc lập:
1 Chuyển động quanh mặt trời ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ cực bắc) với chu kỳ ~365 ngày trên
một mặt phẳng quỹ đạo gọi là mặt phẳng Hoàng đạo
2 Trái đất tự quay quan trục của nó ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ cực bắc) với chu kỳ ~ 24 giờ
Mặt phẳng đi qua tâm trái đất và vuông góc với trục quay trái đất gọi là mặt phẳng xích đạo Mặt phẳng xích đạo chia trái đất làm hai nửa: Bắc bán cầu và Nam bán cầu Mặt phẳng
Trang 9Giao tuyến của mặt phẳng vuông góc với trục quay của trái đất với bề
mặt trái đất được gọi là đường vĩ
tuyến Nếu mặt phẳng đó là mặt phẳng xích đạo thì giao tuyến đó
gọi là đường xích đạo (09)
Giao tuyến của mặt phẳng chứa trục
quay của trái đất với bề mặt trái đất
được gọi là đường kinh tuyến
Đường kinh tuyến đi qua trạm thiên văn Greenwich (London) được gọi
Trang 11CÁC THUỘC TÍNH VẬT LY CUA TRA! DAT
A
Trái đất giống như một thanh nam châm khổng lồ với trục địa từ (bắc-nam) lệch với trục địa lý (bắc-nam)
một góc ~11.5° Từ trường bao quanh trái đấy được
gọi là trường địa từ
Magnetic Needle ` suy : v
Địa từ có hai tính chât đặc trưng:
Horizontal
plane ——+H °
Độ từ Khuynh LA T - Độ từ thiên: góc lệc giữa kinh tuyến dịa lý và knih tuyến địa từ tại mỗi điểm trên trái đất Có giá trị bằng 0° ở xích đạo và
tăng dần đến 11.5° ở hai cực Tùy theo vị trí của trục địa từ mà sẽ có độ lệch từ thiên dương và độ lệch từ thiên âm Magnetic
axis ¢ Độ từ khuynh: góc lệch của thanh na châm với mặt phẳng
nằm ngang Có giá trị bằng 0° ở xich dao va 90° & hai cực
— Hai giá trị trên thay đổi theo thời gian, vị trí và nhiều yếu tố khác
Trang 12Sự đảo từ: Là hiện tượng đường lực từ đi
theo hướng ngược với thông thường (đi
ra khỏi trái đất ở cực bắc và đi vào trái đất ở cực nam)
Dị thường từ là hiện tượng cường độ địa từ ở một nơi 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
Để nghiên cứu từ trường, người ta dùng
Trang 13Trọng lực: là lực hút của trái đất tác dụng lên vật thể MxM, 2 F=kx Giá trị trọng lực trên bề mặt trái đất không đồng nhát mà thay đổi theo độ cao địa hình và thành phần vật chất
Để đo trọng lực người ta dùng trọng lực kế để đo trực tiếp trên mặt đất hoặc trên
máy may hoặc trên vệ tinh Những nơi có giá trị trọng lực cao/thấp giá trị trung bình
(sau khi đã hiệu chỉnh độ cao) thì được gọi là có dị thường trọng lực (dương hoặc
âm) Dị thường này là các dấu hiệu nghiên cứu địa chất và tìm kiếm khoáng sản Trường lực hấp dẫn bao quanh trái đất bao quanh trái đất gọi là trường trọng lực
Trang 14Nguồn nhiệt do trái đất sản sinh ra bao gồm: nhiệt tồn ; tại từ các vụ nổ hành tinh khi hình thành trái đất và —
dang trong quá trình nguội lạnh; nhiệt do phân hủy
phóng xạ, nhiệt do các phản ứng hóa học, nhiệt do bức
xạ mặt trời (nguồn bên ngoài chỉ có tác dụng đến một
độ sâu hạn chế), \
InBermeable caprock Ý_ ffamalemndeie) Mức tăng nhiệt độ theo độ sâu gọi là gradient địa nhiệt
Giá trị trung bình của gradient địa nhiệt là ~25oC/km
Một số khu vực có địa nhiệt cao hơn hẳn mức đạ nhiệt TEMPERATURE
(10° degrees C) 1 2 3
thông thường (dị thường nhiệt) và có tiềm năng về địa
nhiệt
Một lượng nhiệt nhỏ nhưng có thể đo được được giải phóng chậm chạp từ dưới sâu của trái đất thông qua
mặt đất được gọi là dòng nhiệt Nghiên cứu dòng nhiệt
Trang 15Kilometers o LJ o a ° = CAC QUYEN CUA TRAI DAT BIOSPHERE All life is concentrated at or within a few kilometers of the surface HYDROSPHERE Deep ocean floor ATMOSPHERE 5 km deep 99% of
Fresh water and atmosphere lies
ice exist on within 30 km
land of the surface
Radius | 6370 km
Sinh quyễn: Là một đới mỏng phân bố trên bề mặt đến độ sâu vài km bên dưới bề mặt trái
đất mà ở đó có sự tôn tại của thê giới sinh vật (Phân trên cùng của thạch quyển +thủy
quyển + phần dưới cùng của khí quyền)
Thủy quyên: Bao gồm toàn bộ lượng nước phân bố trong các đại dương, biển, sông, hồ,
đâm lây, lỗ rỗng của đã tới độ sâu vài kim bên dưới mặt đất
Thạch quyển: Bao gồm toàn bộ các loại đá tồn tại trong lớp vỏ và phan trên của lớp manti
(chi tiết sẽ trình bày ở chương - Thành phân vat chat cua trai dat)
Khí quyên: là hỗn hợp nhiều loại khí (chủ yếu là Nitơ và Oxi) bao bọc xung quanh trái dat
Trang 16Khí quyền có cấu tạo phân tầng (theo thứ tự từ dưới mặt đất lên):
Tầng Đối lưu: 0 - 6 (7) km ở vùng cực và 0 — 17 (20) km ở xích đạo Không khí
luân chuyển theo chiều thẳng đứng, nhiệt độ giảm dần từ xích đạo về phía hai cực, chủ yếu nhận nguồn nhiệt bức xạ từ bề mặt trái đất
Tầng Bình lưu: từ giới hạn trên của tầng đối lưu đến độ cao 50 (51) km, không khí chuyển động theo phương nằm ngang, nhiệt độ tăng dần theo độ cao Tầng Trung gian: tiếp từ tầng Bình lưu đến độ cao 85 km, đây là tầng mà phần lớn các thiên thạch bị đốt cháy khi bay vào tầng khí quyền; Nhiệt độ giảm theo độ cao, giới hạn trên của tầng trung gian là nơi có nhiệt độ thấp nhất (~ -85
°C), hơi nước bốc hơi lên tầng này sẽ đóng băng tạo thành các đám mây băng và tạo ra hiện tượng cực quang
Tầng nhiệt: Giới hạn từ tầng Trung gian đến độ cao 690 km; nhiệt độ tăng theo độ cao và có thể đạt đến 1500 °C sau đó duy trì ở mức ổn định Tuy nhiên bản
chất của các loại khí và nhiệt độ còn chưa được xác định chỉ tiết Trạm vũ trụ
quốc tế hoạt động trong tầng này ở độ cao 320 — 380 km
Tầng Ngoại vi: Đây là tầng cao nhất có giới hạn trên đạt đến độ cao ~ 10.000 km Mật độ không khí ở đây rất loãng, các phân tử khí co thể di chuyển tự do
hàng trăm km mà khong xảy ra va chạm với các phân tử khác Các phân tử khí
này cũng có thê gi chuyển ra/vào dễ dàng khỏi tầng ngoại vị dưới tác dụng của
Trang 17NGUÒN GÓC TRÁI ĐÁT VÀ HỆ MẶT TRỜI
Xác định nguồn gốc trái đất và hệ mặt trời chủ yếu dựa vào việc quan sát sự
tương tác của bụi, khí các đám mây va các ngôi sao trong dải Ngân hà: - - Khoảng 5 tỉ năm trước đây, vật chất mà
chúng tạo lên hệ mặt trời ngày hôm nay là
một đám mây bụi, khí khổng lồ phân tán và
di chuyển chậm chạp trong vũ trụ
- 90% thành phần của các đám mây này He
và H ~ các nguyên tố phổ biến nhất trong
vũ trụ, được phát ra từ một vụ nỗ của một siêu ngôi sao
- Lực hấp dẫn ban đầu còn yếu nhưn đủ để
cho các hạt bụi, khí hút lại gần nhau tạo lên
các cấu trúc hình cầu (H a,b,)
- Quá trình tích tụ, dồn nén tiếp tục làm cho
các đám mây này quay nhanh hơn tạo lên
cấu trúc hình đĩa (H c)
- Khoảng 90% khối lượng của đám mây tinh vân bị sụp đổ vào trung tâm tạo thành mặt trời cổ (H d) Sự va chạm của các hạt với
tốc độ rất cao trong quá trình sụp đồ đã giải phóng ra một lượng nhiệt khổng lồ
(b)
Sau khi quá trình sụp đổ gần kết thúc, nhiệt lượng đốt nóng bên trong đĩa cầu trong khi bụi khí ở lớp
ngoài nguội dần tạo thành các tích tụ nhỏ
Theo thời gian các tích tụ này lớn dần và thu hút các
đám mây bụi xung quanh bằng lực trọng trường dé
Trang 18Các hành tỉnh sơ khai lại thu hút và gắn
kết vào nhau tạo thành các hành tinh lớn hơn như ngày nay, trong đó có trái đất
(H e)
Đồng thời với sự hình thành các hành tinh, lực hút trọng trường hút các nguyên tử khí vào trong nhân mặt trời
cổ Dưới áp suất rất cao nhiệt độ nóng tới mức làm cho các hạt nhân H kết hợp
lại với nhau tạo thành hạt nhân của nguyên tố nặng hơn là He Phản ứng hạt nhân này giải phóng ra một lượng
nhiệt vô cùng lớn va vẫn tiếp diễn cho đến ngày hôm nay — đó là thời kỳ sơ
khai tạo lên mặt trời ngày nay H e)
Nhiệt mặt trời đốt nóng và làm bốc hơi các nguyên tố H, He và các nguyên tố
nhẹ khác bay xa khỏi trung tâm mặt trời
— dẫn đến kết quả là bốn hành tinh gần
mặt trời nhất (sao thủy, sao kim, trái đất
sao hỏa) có thành phần chủ yếu là các
loại đá với nhân là kim loại nên được gọi là nhóm hành tinh đá Các hành tinh còn lại (sao mộc, sao thổ, sao thiên Vương,
sao hải vương và sao diêm vương) chủ
yếu là bụi, khí và băng Pluto