Bài báo viết nhân dịp kỷ niệm 80 năm ra đời của thuyết Lục địa trôi của A.Wegener, 1912 - 1992. Nội dung bài báo nhằm giới thiệu một số vấn đề cơ bản của thuyết Lục địa trôi và một số nét về tác giả của thuyết - nhà khoa học chân chính A.Wegener, giới thiệu học thuyết Kiến tạo mảng hiện đại và trình bày về tác dụng của các yếu tố Vật lý như lực quán tính Coriolis và định luật bảo toàn momen động lượng tới sự chuyển động theo phương ngang của vỏ trái đất cùng những hậu quả do chuyển động này gây ra.
THUYẾT LỤC ðỊA TRÔI CỦA A.WEGENER VĨ ðẠI VÀ THUYẾT KIẾN TẠO MẢNG HIỆN ðẠI ðÀO PHÚ QUYỀN Trường ðHSP Hà Nội Giới thiệu Bài báo viết kỷ niệm 80 năm đời thuyết Lục địa trơi A.Wegener, 1912 - 1992 Nội dung báo nhằm giới thiệu số vấn ñề thuyết Lục địa trơi số nét tác giả thuyết - nhà khoa học chân A.Wegener, giới thiệu học thuyết Kiến tạo mảng đại trình bày tác dụng yếu tố Vật lý lực qn tính Coriolis định luật bảo tồn momen ñộng lượng tới chuyển ñộng theo phương ngang vỏ trái ñất hậu chuyển ñộng gây Các phần I II dựa vào tư liệu tham khảo nêu cuối báo; sử dụng ñăng ñây nhằm giúp cho sinh viên, nghiên cứu sinh có tư liệu để tham khảo thân họ thiếu ðóng góp báo trình bày sở khoa học ñã ảnh hưởng tới chuyển ñộng theo phương ngang thạch Chúng mong lượng thứ nhà khoa học có tư liệu sử dụng mà hồn cảnh khó khăn giao tiếp chúng tơi chưa gặp để xin ý kiến Bài ñã ñược báo cáo Hội thảo khoa học trường ðại học Sư phạm toàn quốc lần thứ Cửa Lò, Nghệ An ngày 25.5.1993 I A.Wegener thuyết Lục địa trơi A.Wegener sinh năm 1880 Beclin, nước ðức Chun mơn ơng khí tượng học Ơng nghiên cứu nhiệt động học khí để giải thích điều kiện chuyển động khối khơng khí vùng cực vùng vĩ ñộ cao ðể thu thập tài liệu thực tế, ông ñã làm việc suốt hai mùa ñông liền vùng băng giá thuộc đơng bắc Grơenlan (1906-1907) Sau ông giảng dạy vật lý Viện Vật lý Mañơbua (1908-1912) Các giảng vật lý ơng đơng ñảo sinh viên ưa thích ñơn giản rành mạch cách trình bày Chính thời gian ơng bắt đầu nghĩ tới dịch chuyển lục ñịa [5] năm 1912, 1913 ơng tham gia đồn thám hiểm Grơenlan để nghiên cứu vấn đề Sau việc phục vụ quân ñội ñã làm gián ñoạn nghiên cứu ông Năm 1915, tranh thủ thời gian chuyến nghỉ phép dài ngày bệnh tật ơng xây dựng chi tiết lý thuyết cho đời Sự xuất lục ñịa ñại dương Với tác phẩm thuyết (thực lúc giả thuyết) Lục địa trơi ơng ñời Bấy thuyết co rút ñang thịnh hành kiến tạo học thuyết ñịa máng ñang thời kỳ cực thịnh nên tác phẩm ông đời khơng đơng đảo dư luận giới địa chất ủng hộ mà cịn bị nhiều nhà ñịa chất, ñịa vật lý phản ñối kịch liệt suốt từ năm 1915 tới lúc ông (1930) [1,5] Với thái ñộ trung thực nhà khoa học chân chính, A.Wegener tiếp thu ý kiến phản đối tìm thêm chứng để bảo vệ lý luận Năm 1930 ơng dẫn đầu đồn thám hiểu Grơenlan để tìm thêm chứng di chuyển lục ñịa Trong đợt ơng nằm lại vĩnh viễn lớp băng giá vùng gần Bắc cực A.Wegener nhà bác học chân dũng cảm Thuyết Lục địa trơi, nhằm giải thích hình thành châu lục, dãy núi ñịa hào chạy dọc theo kinh tuyến, phù hợp hai bờ ðại Tây dương, khác địa hình hai bờ ñại lục.v.v Từ kỷ thứ XVII ñã có ý kiến di chuyển theo phương ngang thạch quyển1 hai trăm năm mươi năm sau có nhiều người - số có A.Wegener (vào năm 1912) nhà bác học Mỹ F.B Taylor (vào năm 1910) - phát biểu ý kiến ñó thành giả thuyết ñầy ñủ Theo A.Wegener [6] vào thời sơ kỳ ngun đại Thái cổ (AC) vịng sial2 che phủ tồn Trái đất, có sima3 nóng chảy Dưới tác dụng lực hấp dẫn Mặt trời vũ trụ vào thời ñiểm ñó phần lớn sial phần lớn sima bị rút khỏi Trái ñất Phần bị tách theo qn tính tiếp tục chuyển động vịng quanh Trái đất, bị tụ lại lực hấp dẫn, tạo thành Mặt trăng Do tự quay Trái ñất quanh trục, E Becon, 1600; Place, 1658; A Humbolt, 1800; Pelgrini, 1852 [1] Lớp vỏ ngồi Trái đất có thành phần cấu tạo chủ yếu silic nhôm Quyển kề lớp sial có thành phần chủ yếu gồm silic manhê khối sial lại vừa di chuyển phía xích đạo vừa di chuyển từ đơng sang tây Trong q trình chuyển động khối sial bị tách thành nhiều tảng, tảng có vận tốc chuyển ñộng tỷ lệ với khối lượng chúng Do cản trở chuyển ñộng sima gây nên mà bờ tây tảng sial bị uốn nếp nhiều mảnh bờ đơng bị rút lại tạo thành ñảo quần ñảo Bằng giả thuyết Lục địa trơi A.Wegener giải thích được: Sự xuất chuỗi đảo, bán đảo phía ñông tảng Âu - Á, ñảo Grôenlan quần đảo phía đơng châu Bắc Mỹ, đảo Magasca phía đơng châu Phi Sự tạo thành dãy núi (như Anñơ, Coocñie ) ñịa hào lớn (như Êtiôpi, Tanna, Tănganika, Niaxa.v.v.) theo kinh tuyến Sự phù hợp bờ ðông bờ Tây ðại Tây dương Tác dụng băng hà xảy vào nguyên ñại cổ sinh Nam Mỹ, Nam Phi, Ấn ðộ châu Úc Hình 1: Các lục địa tách theo quan niệm A.Wegener Giả thuyết Lục địa trơi A.Wegener chưa giải thích [3,6]: Sự phù hợp hai bờ ðại Tây dương phía nam phía bắc tuổi ñất ñá phía nam già phía bắc Hệ Hecxini bán đảo Ibêric khơng thấy có phần tiếp tục Bắc Mỹ Tại tảng châu Mỹ nhỏ bé lại vượt nhanh tảng Cựu giới nhiều Lấy học ñể đánh giá [3] giả thuyết A.Wegener có số sở: Do lực triều Mặt trời hành tinh đặt lên Trái đất khơng ln nên phần tử Trái ñất liên kết chưa bền vững với lúc cường độ lực triều cực đại cộng với lực hấp dẫn mạnh lớn ñi gần hệ Mặt trời gây ñã lôi khỏi Trái đất phần vật chất Hiện tượng xảy vào mùa đơng, lúc Trái ñất gần Mặt trời nên khối sial lại phải nằm phía cực bắc Do tác dụng lực quán tính ly tâm lực hút Trái đất khối sial cịn lại di chuyển phía Nam Từ nơi có diện tích nhỏ tràn xuống nơi có diện tích lớn, khối sial bị tách làm nhiều tảng Trong q trình chuyển động theo kinh tuyến tảng sial bị lực quán tính Coriolis tác dụng theo hướng từ đơng sang tây Các tảng sial trôi sima Do cản trở sima mà bờ tây bờ nam tảng bị gồ lên, uốn nếp Bờ đơng bờ bắc tảng chịu lực liên kết sima kéo lại nên chuyển ñộng chậm tồn tảng, làm cho bờ thấp xuống, có phần bị lại, bị rút tạo thành ñảo, bán ñảo, quần ñảo Wegener ñã nêu so sánh kết ño lường kinh ñộ ñịa lý ñảo Xabin (hiện ñảo khoảng 70o50’B 19o7’T, phía đơng đảo Grơenlan) vào năm 1829, 1869-1870, 1906-1908 cho thấy 84 năm ñảo Xabin bờ tây ñảo Grôenlan ñã trôi phía tây 950m; nghĩa bình qn 11m/năm Trong chuyển động phía nam đảo khơng đáng kể Ngồi đảo Xabin, người ta cịn nhận thấy di chuyển phía tây số đảo quần đảo Inđơnêxia châu Mỹ [6] Nếu giả thuyết A.Wegener hoàn tồn phù hợp với sở học nêu vận tốc chuyển động theo kinh tuyến lớn so với vận tốc chuyển ñộng theo vĩ tuyến tảng sial cường ñộ lực quán tính coriolis nhỏ so với hợp lực lực quán tính ly tâm lực hấp dẫn Chính điểm bộc lộ mâu thuẫn luận giả thuyết với sở mà phải tn theo Mặc dầu cịn có hạn chế khơng thể tránh khỏi hồn cảnh lịch sử đời, thuyết Lục địa trơi A.Wegener ñóng góp cho khoa học Trái ñất tư tưởng khoa học vĩ đại sánh ngang tầm với đóng góp ðác-uyn sinh học II Học thuyết kiến tạo mảng Ngày học thuyết kiến tạo mảng học thuyết hồn chỉnh nhà địa chất quan tâm Thuyết có cội nguồn từ thuyết Lục địa trơi A.Wegener Thuyết kiến tạo mảng học thuyết ñịa kiến tạo tiêu biểu cho trường phái kiến tạo ñộng ñại, nhìn nhận vật động uốn nếp, tạo núi chủ yếu liên quan tới dịch chuyển ñịa mảng, xem xét q trình phát triển địa chất mối quan hệ hữu với vận ñộng lớp manti biểu chúng bề mặt Thuyết kiến tạo mảng xây dựng luận điểm sau [1]: Phần lớp manti lớp vỏ Trái ñất chúng tạo thành thạch Phía lớp thạch quyển mềm Thạch có khả di chuyển mềm Thạch có cấu trúc khơng đồng nhất, chia làm loại là: thạch có cấu trúc vỏ lục địa, thạch có cấu trúc vỏ đại dương thạch có cấu trúc vỏ chuyển tiếp (trung gian) Thạch bị phân chia thành số mảng giới hạn ñới hoạt ñộng ñịa chấn, ñới ñứt gãy sâu theo nhiều loại khác Phần phân chia thạch ñược gọi chung địa mảng Các địa mảng có khả dịch chuyển tương ñối so với tạo đới chờm mảng, đới nhấn chìm, đới Benioff, loại ñứt gãy ngang, nghịch ñứt gãy biến dạng (transform fault) Ranh giới ñịa mảng ñặc biệt mảng ñại dương thường ñới riptơ ñược lấp đầy đá bazan có nguồn gốc từ manti, chúng ñược ñưa lên ñiều kiện lục ñịa ñáy ñại dương bị tách giãn dọc theo riptơ Sự tách giãn ñịa mảng, ñặc biệt mảng ñại dương dọc theo ñới riptơ xảy có quy luật, tuân theo tách giãn với cực tách giãn thường không trùng với trục quay ñại (ñương thời) Trái ñất Tốc ñộ tách giãn thay đổi theo khơng gian theo thời gian khoảng từ - 15cm/năm Sự tách giãn ñáy ñại dương tách giãn dọc theo ñới riptơ dải núi ngầm nói chung cần sức ép nén ñịa mảng, ñặc biệt rìa đại dương Sự chuyển dịch ñịa mảng xảy nhiều nguyên nhân khác nhau, nguyên nhân trực tiếp vận ñộng dịng đối lưu lớp mati Về thuyết kiến tạo mảng bạn đọc tham khảo bài: Quá trình phát sinh hình thành học thuyết kiến tạo mảng (Lê Như Lai, Nguyễn Nghiêm Minh); Vài nhận xét giả thuyết trơi dạt lục địa (A.H.Voisey); Tiến hố đại dương - hậu q trình mở rộng diện tích đáy chúng (R.S.ðietz); Mơ hình địa mảng ánh sáng luận ñiểm kiến tạo mảng (W.Dickinson); ðứt gãy biến dạng - kiểu ñứt gãy mối liên quan chúng với trơi dạt lục địa (J.T.Wilson); Các dị từ biển, ñảo cực từ trường Trái ñất, di ñộng ñáy ñại dương lục ñịa (J.Heirtzier, G.Diekson, E.Herron, W.Pitman, X.Le Pichon); Sinh khoáng kiến tạo mảng (F.Gulld); Kiến tạo mảng số vấn đề liên quan (Nguyễn ðình Cát) tuyển tập Kiến tạo mảng III Tác dụng lực quán tính coriolis tới khối chuyển ñộng theo phương thẳng ñứng Do dồn nén mà khối lượng riêng, áp suất nhiệt ñộ Trái ñất tăng theo ñộ sâu Ở ñáy bao matin khối lượng riêng ñạt 3,3-5,7kg/m3, nhiệt ñộ 2000-2500oC, áp suất 137,3.109N/m2 [3] Ở tâm Trái ñất, khối lượng riêng ñạt tới 104kg/m3, áp suất lên tới 343,4.109N/m2 nhiệt ñộ khoảng 4000-5000oC Sự xạ nhiệt lịng Trái đất làm cho phần bao manti có lớp vỏ mềm vào độ sâu khoảng 100-250km ñại lục 50-400km ñại dương Lớp bị nung nóng tới 1200oC, tỷ khối giảm xuống có tính dẻo tựa thuỷ tinh nóng chảy Tại nơi ñó lớp vỏ mềm này, hấp thụ ñược lượng nhiệt lớn từ nguồn nhiệt xạ lịng Trái đất, vật chất di chuyển hình thức dịng đối lưu [6] Ứng với nơi dịng đối lưu lên vỏ Trái đất nâng lên, ứng với nơi dịng đối lưu xuống vỏ Trái đất bị hạ xuống (xem hình 2a), coi phần thạch gồm có ba phận, phận ñại lục ñược nâng lên hai phận ñại dương hai bên Bộ phận ñược nâng lên chịu tác dụng lực qn tính coriolis hướng từ đơng sang tây Hai phận hai bên bị hạ xuống chịu tác dụng lực quán tính coriolis hướng từ tây sang đơng Do tác dụng lực qn tính coriolis nên: Hình Các đại lục phần đất nâng lên có di chuyển phía tây Phần lớn đại lục cao phái tây thấp phía đơng Sự di chuyển theo phương ngang theo hai chiều ngược phận ñại lục phận ñại dương phía tây làm cho phía tây vỏ ñại lục bị uốn nếp tạo nên vòng ñai núi Ví dụ vịng đai núi có vịng đai phía đơng Thái Bình dương bao gồm châu Nam Cực, dãy Anñơ, Coocñie kép tới miền uốn nếp Veckhơian - Cơlum vịng đai núi gồm Alaxca, dãy núi ven biển Califoocni, số núi thuộc dãy Anđơ, vịng cung đảo Nam Ăngti Sự di chuyển theo phương ngang theo hai chiều ngược phận ñại lục phận vỏ đại dương phía đơng làm cho phần phía đơng đại lục di chuyển chậm lại dẫn tới hình thành đảo, bán đảo phía bờ (ví dụ vịng đai bán đảo, đảo, quần đảo phía đơng châu Á châu Úc chạy suốt từ bắc xuống nam) Sự di chuyển theo hai chiều ngược phận làm hình thành nhiều máng biển sâu phía đơng đại lục (ví dụ máng biển sâu phía tây Thái Bình Dương chạy suốt từ bắc tới nam, gồm máng Alêuxiên, Curin - Camsátca, Marian, Philippin, Java, Taxmania) Dưới ñáy ñại dương giới có nhiều dãy núi địa hào chạy theo hướng kinh tuyến chúng chịu ảnh hưởng chuyển ñộng theo phương ngang phận thạch chuyển ñộng theo chiều thẳng ñứng bị lực qn tính coriolis tác dụng Nếu coi Trái đất hệ lập chuyển động tự quay quanh trục với vận tốc góc ω khơng đổi, áp dụng ñịnh luật bảo toàn moment ñộng lượng ñối với hệ lập [4] vào việc xem xét chuyển động theo phương thẳng đứng có chiều ngược hai khối cạnh ta có kết luận vừa trình bày Theo định luật thì: ur n ur uur uuuuur L = ∑ rk m k v k = const k =1 n hay: L = ω∑ m k rk2 = const k =1 với mk rk khối lượng bán kính quỹ đạo phần tử k; ω vận tốc góc Trái ñất; L moment ñộng lượng hệ Khi ñộ cao (hay sâu) phần tử phận khối lên có moment ñộng lượng nhỏ phần tử xung quanh, phần tử phận khối ñi xuống có moment động lượng lớn phần tử xung quanh Kết phần tử vừa tham gia chuyển ñộng theo phương thẳng ñứng vừa tham gia chuyển ñộng theo phương ngang Tại nơi ñó khối chuyển ñộng ngược chiều theo phương thẳng ñứng theo phương vĩ tuyến lớp ñất ñá vỏ Trái ñất bị xoắn vặn tạo ñứt gãy, tâm ñịa chấn núi lửa.v.v TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Như Lai, Nguyễn Nghiêm Minh (1983) Quá trình phát sinh hình thành học thuyết kiến tạo mảng (Tuyển tập kiến tạo mảng) Viện bảo tàng lưu trữ ñịa chất, Hà Nội Tổng cục ñịa chất (1983) Tuyển tập kiến tạo mảng Viện bảo tàng lưu trữ ñịa chất, Hà Nội ðào Phú Quyền (1974) Giáo trình Vật lý giành cho sinh viên khoa ðịa lý Trường ðHSP Hà Nội I ðào Phú Quyền (1992) Thông báo khoa học số 5.1992 trang 11 Trường ðHSP Hà Nội I Lê Minh Triết, Ngô Thường San (1977) Các lục địa trơi dạt đâu Nxb Khoa học kỹ thuật Hà Nội M.M Trarưgin (1959) Obsaia geology - Goxudaxtvennoe Nautrnotex nytrexkoe YZD Nephtianoi y gorno - tonlyvnoi lyteratytu M ... Học thuyết kiến tạo mảng Ngày học thuyết kiến tạo mảng học thuyết hồn chỉnh nhà địa chất quan tâm Thuyết có cội nguồn từ thuyết Lục địa trơi A.Wegener Thuyết kiến tạo mảng học thuyết ñịa kiến tạo. .. xây dựng chi tiết lý thuyết cho ñời Sự xuất lục ñịa ñại dương Với tác phẩm thuyết (thực lúc giả thuyết) Lục địa trơi ơng đời Bấy thuyết co rút ñang thịnh hành kiến tạo học thuyết ñịa máng ñang... bài: Quá trình phát sinh hình thành học thuyết kiến tạo mảng (Lê Như Lai, Nguyễn Nghiêm Minh); Vài nhận xét giả thuyết trôi dạt lục địa (A.H.Voisey); Tiến hố đại dương - hậu q trình mở rộng diện