Bài viết này trình bày một cách sơ sài về việc tạo ra các giả thuyết và lý thuyết về các ngành khoa học của Trái đất và đề cập đến một số vấn đề liên quan đến kiến tạo mảng - một phần quan trọng trong địa chất vật lý và địa chất lịch sử trong Khoa Địa lý của Trường Đại học Sư phạm.
Nghiên cứu khoa học ñổi nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý TIẾP CẬN CÁC GIẢ THUYẾT, HỌC THUYẾT CỦA KHOA HỌC TRÁI ðẤT VÀ MỘT SỐ VẤN ðỀ VỀ HỌC THUYẾT KIẾN TẠO MẢNG LƯƠNG HỒNG HƯỢC, ðẶNG VŨ KHẮC Khoa ðịa lý, Trường ðHSP Hà Nội CÁC GIẢ THUYẾT, HỌC THUYẾT CỦA KHOA HỌC TRÁI ðẤT Trái ðất từ hình thành đến ñã trải qua nhiều biến cố tượng tự nhiên xung quanh xảy phong phú ña dạng Chúng ta ñã chứng kiến hoạt động núi lửa, động đất, sóng thần quan sát lũ bùn ñá, trượt lở ñất, v.v nhiều tượng khác Trong mắt người xưa, nhiều tượng tự nhiên thật bí ẩn, nhiên họ ghi nhận lại tượng mà thơi Nhưng với phát triển lồi người, nhà khoa học phát minh nhiều giả thuyết, học thuyết khoa học sống thay ñổi Trái ðất liên quan ñến tượng Dựa sở đó, nhận thức hiểu biết người giới xung quanh ngày ñược cải thiện người ñã biết sử dụng giả thuyết, học thuyết nhằm lý giải ngun nhân gây tượng tự nhiên Trái ðất Các nhà địa lý, địa chất luận giải ñá ñã ñược thành tạo cách ñây hàng trăm triệu năm trước qua chu trình đá (Hình 1), họ giải thích q trình chuyển hóa từ loại đá sang loại ñá khác có thay ñổi ñiều kiện nhiệt ñộ, áp suất ñiều kiện môi trường xung quanh Họ dự đốn tương lai sau dãy núi, thung lũng sông Các khoa học Trái ðất không nghiên cứu kiện (biến cố) mà chưa quan sát trực tiếp ñược hay chẳng quan sát nổi; ñồng thời nghiên cứu ñối tượng mà có Hình Chu kỳ đá cho thấy đá biến đổi thể chẳng nhìn liên tục theo thời gian thấy, sờ nắm, cảm nhận ñược Chẳng (Thomson & Turk, 1997) hạn mô tả tâm Trái ðất cách chân 6370 km Nhiều khoa học, có khoa học Trái ðất xây dựng dựa sở tư duy, suy luận kiện, đối tượng nằm ngồi phạm vi quan sát trực tiếp người Theo Thomson & Turk (1997), nhà khoa học tiếp tục phát triển 29 Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng phát triển hiểu biết giới tự nhiên dựa nguyên tắc ñạo tiến hành nghiên cứu khoa học: Quan sát: tất mơn khoa học Trái ðất dựa vào việc quan sát Quan sát bước ñầu tiên quan trọng người làm cơng tác nghiên cứu khoa học Ví dụ quan sát cát kết ðevon ðồ Sơn, cát kết Trias thượng Cẩm Phả, vv rút mối liên hệ trình tự nhiên hai khu vực Hình thành giả thuyết: bước trình quan sát Những quan sát ñơn giản bước khởi ñầu ñường ñi tới học thuyết Giả thuyết cách luận giải tượng dựa nhiều người thừa nhận Có thể hiểu giả thuyết phác thảo thô sơ học thuyết kiểm định thực tế quan sát Nếu giả thuyết giải thích vài tượng thực tế mà khơng phải tất giả thuyết phải sửa đổi, khơng thể thay đổi cách mong muốn giả thuyết thiết phải bị loại bỏ ñương nhiên giả thuyết hình thành ñược ñưa Kiểm ñịnh giả thuyết hình thành học thuyết: bước quan trọng tiếp sau trình nghiên cứu khoa học Một số ngành khoa học đơi trải qua chuyển biến mang tính chất cách mạng, ví dụ từ thuyết địa máng sang thuyết kiến tạo mảng ñịa chất học cuối ñược chứng minh học thuyết Một giả thuyết lý giải quan sát chúng ñã ñược tích lũy khơng bị phủ nhận, nâng cao lên thành học thuyết Học thuyết phân biệt rõ ràng hình thức nội dung theo tiêu chí bản: • Học thuyết phải dựa loạt quan sát kết thí nghiệm xác nhận • Học thuyết phải giải thích tất quan sát kết thí nghiệm • Học thuyết khơng bác bỏ kết quan sát nguyên lý khoa học phù hợp • Học thuyết thiết phải mang tính quán phải ñược xây dựng theo phương thức logic, mà kết luận không bác bỏ tiền ñề ban ñầu Tuy vậy, nhiều học thuyết khơng chứng minh cách tuyệt đối Thí dụ, hầu hết nhà khoa học ñều ấn tượng họ cấu trúc ngun tử đúng, khơng quan sát hành trình ngun tử riêng lẻ quỹ đạo Chính vậy, luận giải cấu trúc nguyên tử gọi học thuyết nguyên tử Trong số trường hợp, học thuyết ñược nâng cao thành nguyên lý khoa học Nguyên lý thừa nhận kiện thường xảy ñiều kiện ñã cho coi có thực tế xác Nguyên lý thể 30 Nghiên cứu khoa học ñổi nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý chắn luận khoa học Chẳng hạn nguyên lý hấp dẫn cho tất vật hút lẫn theo tỷ lệ trực tiếp với khối lượng chúng Chia sẻ thơng tin: bước cuối q trình nghiên cứu khoa học chia sẻ quan sát kết luận nhà khoa học với ñồng nghiệp công chúng Nhà khoa học thông báo kết nghiên cứu với đồng nghiệp thơng qua hội thảo khoa học, hay phương tiện truyền thông Khi nhà khoa học tin tưởng vào kết nghiên cứu mình, họ viết thành báo cáo khoa học, báo ñể ñăng tạp chí khoa học chuyên ngành viết thành sách NHỮNG VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA HỌC THUYẾT KIẾN TẠO MẢNG Hàng năm có khoảng triệu vụ ñộng ñất làm rung chuyển khu vực khác Trái ðất Chúng ta không cảm nhận ñược vụ ñộng ñất nhỏ, mà dễ dàng ghi nhận vụ động đất lớn gây thiệt hại nặng nề người, tài sản ñồng thời nguyên nhân gây thảm họa khác sóng thần, núi lửa, lở đất, nứt ñất (Hình 2) Hình Hình ảnh trước sau trận ñộng ñất xảy tháng 12/2003 Bam, Iran làm thiệt mạng tích 40.000 người (http://www.ciai-s.net) Trước năm 1960, khơng có học thuyết riêng rẽ giải thích tượng nêu ðến năm ñầu thập kỷ 60, nhà ñịa chất ñã phát triển học thuyết kiến tạo mảng Học thuyết ñưa sở lý luận thống đơn giản để giải thích tượng động đất, phun trào núi lửa, tạo núi, vận ñộng lục ñịa loạt tượng ñịa chất khác Nó cho thạch Trái ðất mảng cứng dịch chuyển tương ñối với Trong q trình dịch chuyển đó, mảng tách dãn va chạm mạnh vào nhau, làm cho chỗ ñược nâng lên, chỗ bị sụt xuống, vv Khái niệm ñược ñề cập tới từ năm 1915, Alfred Wegener (1880-1930) ñưa dạng giả thuyết trơi dạt lục địa để giải thích số tượng Ơng cho rằng: • Phần đất liền vỏ Trái ðất tiên siêu lục ñịa nhất, rộng có tên Pangea, 31 Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng phát triển • Nó bị tách thành nhiều mảng vào khoảng ñầu Mesozoi, chúng dịch chuyển bề mặt Trái ðất Pleistocen đạt đến vị trí nay, • Vỏ đại dương thụ động, vỏ lục địa di chuyển chờm lên móng đại dương, • Cơ chế gây dịch chuyển sức hút hoạt ñộng thủy triều từ Mặt Trời Mặt Trăng ðể ñưa giả thuyết này, A.Wegener ñã dựa chứng xác thực trùng khít hình dạng đường bờ biển đường viền thềm lục ñịa dịch sát lục ñịa vào nhau, cấu trúc ñịa chất, cổ sinh ñịa tầng, cổ khí hậu, v.v (Hình 3) Tuy nhiên, đến năm 1925, tính tốn Harold Jeffreys độ bền Trái ðất trị số lực cần có để làm chuyển ñộng lục ñịa ñã cho thấy: lực thủy triều lực hướng tâm nguyên nhân gây tượng trôi dạt mảng lục ñịa Cơ chế gây tượng ñã hoàn tồn bị phản bác kết tính tốn Jeffreys Thuyết trơi dạt lục địa hồi sinh vào năm 50 kỷ XX nhờ tiến khoa học kỹ thuật mà đặc Hình Phân bố số cấu biệt lĩnh vực địa vật lý Thơng qua tạo địa chất bên bờ ðại Tây Dương hình thành phương pháp nghiên cứu ñịa vật lý mà nhà khoa khối liên tục học tìm hiểu cấu trúc trạng thái vật (Thomson & Turk, 1997) chất bên lịng Trái ðất, nguồn gốc từ tính Trái ðất, mối liên quan nhiệt ñộ (nhiệt ñộ Curie) với ñặc ñiểm từ tính loại khoáng vật sắt, mối liên quan từ dư ñá magma với cường ñộ hướng từ trường Trái ðất thời ñiểm dung nham kết tinh, tượng đảo từ Từ nhà khoa học ñưa kết nghiên cứu cổ từ Trái ðất sử dụng kết làm sở ñể chứng minh cho dịch chuyển ngang mảng lục ñịa Hơn nữa, phát Quyển mềm - ñịa chất nhớt, thành phần vật chất mềm dẻo, xóa ñi nghi ngờ trôi ngang mảng Quyển mềm ví để mảng thạch vận ñộng trượt ngang bên Q trình lập đồ đáy đại dương vào thập niên 1960 phát hệ thống sống núi ngầm dài 65000 km (hiện có số liệu 80000 km) Thái Bình Dương ðại Tây Dương Dọc theo sống núi này, tồn máng sâu kéo dài liên tục (ñược gọi rift) ñược bao quanh ñứt gãy căng ñang hoạt ñộng Ở ñây, tượng phun trào núi lửa theo khe nứt biển thường xuyên xảy Theo mặt cắt ngang, rift lại bị ñứt gãy chuyển dạng chia cắt thành nhiều ñoạn với chiều dài khác tốc ñộ tách dãn ñoạn khác ðứt gãy chuyển dạng nguyên nhân gây trận ñộng ñất ñáy 32 Nghiên cứu khoa học ñổi nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý biển Các nhà khoa học phát tượng tách dãn móng đại dương bề rộng từ ñến km dọc theo sống núi đại dương Khoảng khơng gian tách mở ln vật liệu magma từ manti trồi lên lấp ñầy liên tục (Tạ Trọng Thắng nnk, 2005) Nhờ trình tách dãn-bồi tụ mà dải vỏ ñại dương ñược thành tạo với tốc ñộ thay ñổi từ ñến 20 cm/năm tùy theo khu vực; vỏ cổ lại bị ñẩy theo chiều ngang xa sống núi ñại dương, cho thấy vỏ ñại dương ñược tái sinh liên tục Ví dụ Biển ðơng, tách dãn tạo vỏ ñại dương xảy khoảng từ 32 ñến 15,5 triệu năm trước ñây mà quan sát ñược So với vỏ lục ñịa vỏ đại dương trẻ, tuổi vỏ đại dương cổ khoảng 180 triệu năm, tuổi vỏ lục ñịa cổ tới 4,6 tỷ năm Dọc theo vết nứt, thạch ñược chia thành mảng lớn số mảng phụ Mỗi mảng vỏ đại dương, có mảng gồm vỏ lục ñịa vỏ ñại dương Các mảng lớn là: • Mảng Ấn - Úc (có tài liệu chia mảng Ấn ðộ, mảng Châu Úc) • Mảng Á -Âu • Mảng Thái Bình Dương • Mảng Châu Nam Cực • Mảng Châu Mỹ (có tài liệu chia mảng Bắc Mỹ, mảng Nam Mỹ) • Mảng Châu Phi Theo Tống Duy Thanh nnk (2004), hoạt động địa chất mảng chế vận động ranh giới mảng có vai trò quan trọng Dọc theo ranh giới, mảng phát triển, tiêu biến hay trượt ngang từ mảng qua mảng khác ñây tập trung nhiều hoạt ñộng núi lửa, ñộng ñất Theo thống kê có tới 90% núi lửa hoạt ñộng phân bố dọc theo ranh giới mảng thạch ñới ñịa chấn ranh giới va chạm, hút chìm, trồi trượt mảng Mặt khác, nhiều khống sản có liên quan chặt chẽ với hoạt ñộng nhiệt dịch ñá magma nên dọc theo ranh giới mảng, có phân bố mỏ khống sản q đồng, vàng, chì, bạc, kẽm Nguyên nhân phần magma nóng chảy đới hút chìm trào lên bề mặt Trái ðất nguội lạnh trình kết tinh magma nhiều khống vật sulfur lắng đọng tích tụ lại thành mỏ khống sản lớn Có thể phân chế hoạt động ranh giới mảng là: hội tụ, phân kỳ chuyển dạng Ranh giới phân kỳ gặp nơi mà mảng ñang tách dãn ñối với dọc theo sống núi ñại dương, hay lục ñịa dạng thung lũng rift Ranh giới hội tụ gặp nơi mà mảng tiến ngược chiều sát lại gần theo chế nén ép với loại: chế hút chìm, chế chờm trượt chế xơ húc Cịn ranh giới chuyển dạng gặp nơi mảng trượt ngang qua mảng khác theo ñứt gãy chuyển dạng 33 Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng phát triển Ranh giới hội tụ Ranh giới phân kỳ Ranh giới chuyển dạng Học thuyết kiến tạo mảng ñã ñược nhà ñịa chất Việt Nam áp dụng nghiên cứu năm 80 kỷ XX cho ñến nay, ñại phận tượng ñịa chất xảy lãnh thổ Việt Nam giải thích dựa sở học thuyết kiến tạo mảng (Nguyễn Xuân Tùng nnk, 1980) Trên đây, chúng tơi trình bày nét sơ lược giả thuyết, học thuyết khoa học Trái ðất nét thuyết kiến tạo mảng hay thuyết kiến tạo toàn cầu Các tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Trị hiệu đính báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳnh Thị Minh Hằng (chủ biên) nnk dịch 2002 ðịa chất ñại cương Thành phố HCM: NXB ðại học Quốc gia, 377 tr [2] Kent C Condie 1989 Plate tectonics & crustal evolution New Mexico: Pergamon Press, 469 tr [3] Tống Duy Thanh (chủ biên) nnk 2004 Giáo trình địa chất sở Hà Nội: NXB ðại học Quốc gia Hà Nội, 306 tr [4] Tạ Trọng Thắng (chủ biên) nnk 2005 ðịa kiến tạo ñại cương Hà Nội: NXB ðại học Quốc gia Hà Nội, 303 tr [5] Thompson G R., J Turk 1997 Introduction to physical geology California: Thomson Brooks Cole, 432 tr [6] Nguyễn Xuân Tùng, Nguyễn Nghiêm Minh, Trần Văn Trị 1980 Sự tiến hóa địa động lực lãnh thổ Việt Nam Tuyển tập báo cáo hội nghị KHðC kỷ niệm 25 năm ngành ðịa chất Việt Nam Hà Nội: Tổng cục ðịa chất, tr 108-109 TÓM TẮT Sự ñời phát triển học thuyết kiến tạo mảng (plate tectonics) 10 vấn ñề bật kỷ XX, có thuyết tương đối A Einstein Học thuyết kiến tạo mảng (hay kiến tạo tồn cầu mới) nhà nghiên cứu Trái ðất vận dụng để giải thích tượng động đất, núi lửa, trình biến dạng, biến chất xảy bề mặt bên lòng Trái ðất; giải thích quy luật hình thành, phân bố phá hủy mảng thạch quyển; tìm hiểu quy luật phân bố khoáng sản phục vụ cho sống người; dự báo diễn biến 34 Nghiên cứu khoa học ñổi nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý tương lai Trái ðất Bài báo trình bày khái lược hình thành giả thuyết, học thuyết khoa học Trái ðất ñề cập số vấn ñề kiến tạo mảng - phần quan trọng học phần ðịa chất ñại cương ðịa chất lịch sử chương trình đào tạo khoa ðịa lý trường ðại học Sư phạm SUMMARY APPROACH TO HYPOTHESES, THEORIES OF GEO-SCIENCE AND SEVERAL ISSUSES REGARDING TO THE PLATES TECTONIC LUONG HONG HUOC, DANG VU KHAC Generation and development of plate tectonics theory is one of ten remarkable matters in 20th century Scientists apply this theory in order to explain the earthquake, volcano, deformation and metamorphism processes which have occurred on the surface, as well as in the earth’s womb This article present sketchily the generation of hypotheses and theories of Earth’s sciences and mention some issues regarding to the plate tectonics - one important part in physical geology and historical geology disciplines in Geography Department in Universities of Education 35 ... ñược giải thích dựa sở học thuyết kiến tạo mảng (Nguyễn Xuân Tùng nnk, 1980) Trên đây, chúng tơi trình bày nét sơ lược giả thuyết, học thuyết khoa học Trái ðất nét thuyết kiến tạo mảng hay thuyết. .. cứu khoa học Một số ngành khoa học đơi trải qua chuyển biến mang tính chất cách mạng, ví dụ từ thuyết ñịa máng sang thuyết kiến tạo mảng ñịa chất học cuối ñược chứng minh học thuyết Một giả thuyết. .. Nghiên cứu khoa học ñổi nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý tương lai Trái ðất Bài báo trình bày khái lược hình thành giả thuyết, học thuyết khoa học Trái ðất ñề cập số vấn ñề kiến tạo mảng -