` BAI G iANG DIA CHAT DAI CUONG an = FAN “4 lệ _—- `
Biên soạn: Hoàng V Long
Bộ môn Địa chat
; selacent | Phút ——
ĐT: +84-4-3.8384048 Thu ee n100
Trang 2GIÁO TRÌNH THAM KHẢO
1 Mark J Crawford, M.S (1998); Physical Geology; Cliffs Notes lnc., USA; 1°! edition; 242 tr 2 Thompson & Turk (1997); Introduction to Geology; Brooks Cole; 2"9 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
4 Võ Lạc (1992); Địa chất Đại cương, T1-3; NXB Xây dwng,
Trang 3=m AGT rk :
Bad, It t DAT VA HE zs
Trang 4
VŨ 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 Câu trúc hệ Ngân Hà
theo thứ tự từ trung tâm ra ngoài xa dần là: Mặt trời — sao Thuy — sao Kim — Trái đất - sao Hỏa — sao Mộc — sao Thổ - sao Thiên vương - sao Hải Vương - sao Diêm Vương
™ Mercury
Ngoài ra các hành tinh còn có một số các vệ tinh, 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, Cấu tạo trái đất 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
Trang 6Bề mặt trái đất được chia thành hai phần chính:
Lục địa và đại dương
Lục địa: chiếm ~30% diện tích bề mặt trái đất, bao gồm các dạng địa hình nằm cao
hon, me nước biên: đồng bằng, đồi và nui *
Cac dia hinh nay phan bố trên năm châu lục:
Chau A, chau Au, chau Mi, chau Phi,
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 ria (chi tiết sẽ hoc đến trong chương — Hoạt động địa chát của biển va đại dương) se Epipetagic Photic 200m :
Điểm sâu nhất dưới đáy đại
dương là Mariana Trench
(~11 km)
Trang 8Celectial Pole
Trong hệ mặt trời, trái đất tham gia hai chuyên động độc lập:
1 Chuyển động quanh mặt trời ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ cực bắc) với chu ky ~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 này lệch với mặt phẳng Hoàng đạo một góc 23.59
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 LÝ CỦA TRẠI ĐẤT „_ a ga a 7 | aS | |
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 ~11.59 Từ trường bao quanh trái đấy được gọi là trường địa từ
Magnetic Needle
` Địa từ có hai tính chất đặc trưng:
Soe tt Zz of * Độ từ thiên: góc lệc giữa kinh tuyến dịa lý và knih tuyến địa Đô từ Khuvnh từ tại moi điểm trên trái đất Có giá trị bằng 0° ở xích đạo và ` y z > a BZ tăng dần đến 11.5° ở hai cực Tùy theo vị trí của trục địa từ
go mà sẽ có độ lệch từ thiên dương và độ lệch từ thiên âm
Magnetic >
= * 6 tir khuynh: géc léch clia thanh na châm voi mat phang nằm ngang Có giá tri bang 0° & xich dao va 90° & hai cwc Hai giá trị trên thay đổi theo thời gian, vị trí và nhiều yếu tố khác
The angle HOM betw een the horizontal plane HO and the axis of freely suspended magnetic needle MO is Angle of Dip or Inclination
Trang 12
Sự đảo từ: Là hiện tượng đường lực từ ởi theo hướng ngược với thông thường (di
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
Dé nghiên cứu từ trường, người ta dùng từ kế có thể đo trên mặt đất, trên máy
Trang 13Trọng lực: là lực hút của trái đất tác dụng lên vật thẻ MxM,
2
F=Kx
Giá trị trọng lực trên bề mặt trái đất không đồng nhất mà thay đổi theo độ cao dia hình và thành phan vat chat
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
Cường độ trọng lực giảm dần theo độ cao
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
đang 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 ché),
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 An
(10° degrees C) L 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 có thể giúp làm sáng tỏ các quá trình địa chất dưới sâu
Trang 15
CAC QUYEN CUA TRAI DAT _ BIOSPHERE All life is concen HYDROSPHERE sie Deep ocean floor ATMOSPHERE or within a few kilometers of 5 km deep 99% of Ww © ©
Fresh water and atmosphere lies
vie isco ice exist on within 30 km
land of the surface
Kilometers =;
©
Radius | 6370 km
* Sinh quyén: La một đới mỏng phân bố trên bề mặt đến độ sâu vai km bên dưới bề mặt trái
đất mà ở đó có sự tồn tại của thế giới sinh vật (Phần trên cùng của thạch quyển +thủy quyền + phần dưới cùng của khí quyền)
- _ Thủy quyển: Bao gồm toàn bộ lượng nước phân bố trong các đại dương, biển, sông, hò, dam lay, lỗ rỗng của đá tới độ sâu vài kim bên dưới mặt đắt
- _ Thạch quyên: Bao gồm toàn bộ các loại đá tồn tại trong lớp vỏ và phần trên của lớp manii
(chi tiết sẽ trình bày ở chương —- Thành phan vat chat cua trai dat)
- - Khí quyên: là hỗn hợp nhiều loại khí (chủ yếu là Nitơ và Oxi) bao bọc xung quanh trái đất hoặc thâm thấu xuống đến độ sâu vài km dưới mặt đất và bị giữ bởi trọng lực
Trang 16Khí quyển 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 chuyên 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 quyên; Nhiệt độ giảm theo độ cao, giới hạn trên của tầng trung gian là nơi có nhiệt độ thấp nhát (~ -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 thể gi chuyên ra/vào dễ dàng khỏi tầng ngoại vị dưới tác dụng của
từ trường và gió mặt trời
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 và các ngôi sao trong dải Ngân hà: ÖỔ = 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 chuyén cham chạp trong vũ trụ 7
* 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 ° 2u khi quá trình sụp đổ gần kết thúc, nhiệt lượng
vân bị sụp đổ vào trung tâm tạo thành mặt đốt nóng bên trong đĩa cầu trong khi bụi khí ở lớp trời cổ (H d) Sự va chạm của các hạt với ngoài nguội dần tạo thành các tích tụ nhỏ
tốc độ rất cao trong quá trình sụp đỗ đã giải Theo thời gian các tích tụ này lớn dần và thu hút các
phóng ra một lượng nhiệt khổng lò đám mây bụi xung quanh bằng lực trọng trường để
tạo lên các hành tỉnh sơ khai
Trang 18Các hành tinh 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
tính, 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 tính đá Các hành tinh còn
lại (sao mộc, sao thổ, sao thiên vương,
sao hải vương và sao diêm vương) chủ