Các thời kỳ biển tiến, biển thoái xảy ra trước Đệ tứ khó có thể được ghi lại một cách chi tiết như đối với các thời kỳ xảy ra trong Pleistocen. Có 5 giai đoạn băng hà đã được xác định rõ trong hơn 900 triệu năm qua (bảng 6.2) và không có lý do gì để phủ nhận sự xuất hiện của bốn giai đoạn băng hà khác kèm theo những đợt gian băng và đóng băng giống nhau xảy ra trong những khoảng thời gian ngắn thuộc thời kỳ băng hà Đệ tứ; nhưng lại không có cách nào để chứng minh điều này một cách cách thuyết phục bởi những bằng chứng thu được vẫn còn rất rời rạc.
Bảng 6.2: Các thời kỳ băng hà lớn
Thời kỳ băng hà Thời gian xảy ra
Đệ tứ Trong vòng 2 triệu năm
Pecmi - Cacbon Khoảng 250 triệu năm Ocdovic muộn Khoảng 450 triệu năm
Tiền Cambri muộn Khoảng 650 triệu năm
Hình 6.16: Đồ thị biểu diễn sự dao động của mực nước biển toàn cầu trong vòng 570 triệu năm
Tuy nhiên, có một điều chắc chắn rằng đã từng xảy ra những thời kỳ biển tiến, biển thoái lâu dài trên quy mô lớn kéo dài tới hàng triệu năm chứ không phải là hàng chục hay hàng trăm nghìn năm, và hiển nhiên là các giai đoạn băng hà đan xen trong các thời kỳ đó không còn quan trọng nữa. Một số ví dụ điển hình về các thời kỳ biển tiến lớn là Cambri muộn (cách đây khoảng 510 triệu năm) và Creta sớm (cách đây khoảng 90 triệu năm).
Hình 6.16 thể hiện những dao động của mực nước biển (mực nước chân tĩnh) diễn ra trong vòng hơn 570 triệu năm dựa trên những dấu vết về trầm tích học đã thu thập được. Trên thực tế, còn rất nhiều các tác động mang tính chất khu vực (đẳng tĩnh) có thể gây ảnh hưởng đến bức tranh mực nước cho nên ở đây không xét đến những dao động ngắn hạn mà chỉ tập trung vào những xu thế chính có thể áp dụng chung cho toàn thế giới.
Câu hỏi 6.13 Phân tích hình 6.16 và bảng 6.2 để tìm xem có bằng chứng nào cho thấy ảnh hưởng chi phối của các thời kỳ băng hà lớn được liệt kê trong bảng 6.2 tới xu thế diễn biến mực nước thể hiện trên hình 6.16?
Hình 6.17: Sơ đồ xác định “giới hạn độ cao lục địa tự do”
Giới hạn độ cao lục địa tự do: khái niệm mới này có sự liên quan đến mực nước biển và các dao động của nó. Có thể định nghĩa giới hạn độ cao lục địa
tự do là độ cao trung bình của mặt đất so với mực nước biển trung bình (hình
6.17) và giá trị hiện thời của nó là gần 0,8 km (hình 2.4). Hai yếu tố chính gây ra những biến đổi lâu dài “giới hạn độ cao lục địa tự do” là tốc độ nguội lạnh của Trái đất kể từ khi nó sinh ra và tốc độ tăng trưởng của lớp vỏ lục địa qua các thời kỳ địa chất.
So với qúa khứ địa chất, Trái đất ngày nay đã nguội lạnh hơn nhiều và do đó độ sâu trung bình của các nền đáy đại dương cũng thấp hơn so với trước đây. Điều này có nghĩa là tổng thể tích các đáy đại dương có sự tăng dần theo thời gian. Nếu qúa trình gia tăng thể tích của các đáy đại dương cân bằng với qúa trình phát triển của thể tích lớp vỏ lục địa thì giới hạn độ cao tự do nói trên sẽ không thay đổi với điều kiện bỏ qua các qúa trình biển tiến, biển thoái xảy ra trong thời gian ngắn so với tuổi Trái đất. Giới hạn độ cao lục địa tự do nằm trong khoảng 200m so với mực độ cao hiện tại của nó và duy trì trong suốt phần lớn khoảng thời gian ít nhất là 2500 triệu năm. Nói chung, chúng ta không cần phải quan tâm nhiều đến những biến đổi dài hạn của giới hạn độ cao lục địa tự do, nhưng đối với các dao động ngắn hạn thì có thể cần phải xem xét.
Câu hỏi 6.14 Mực giới hạn độ cao lục địa tự do ngày nay ước tính lớn hơn mức "phổ biến" khoảng 20m.
(a) Điều này có ngụ ý gì nếu xét trên mối quan hệ với hình 6.17?
(b) Kết luận ở phần cuối mục 6.2.3 rằng mực nước biển sẽ dâng cao tới 60m khi toàn bộ số băng còn lại bị tan chảy hoàn toàn có liên quan gì với nhận định trên?
(c) Cách đây khoảng 80 - 90 triệu năm mực giới hạn độ cao lục địa tự do lớn hơn hay nhỏ hơn so với mức phổ biến?
Cả mực nước biển và mực giới hạn độ cao lục địa tự do đều chịu ảnh hưởng của tốc độ thành tạo lớp vỏ đại dương. Trong chương cuối cùng của sách này chúng ta sẽ điểm qua các khía cạnh có tính lâu dài khác về mối tương tác giữa nước biển và lớp vỏ đại dương.
1. Trầm tích thuộc tầng địa chấn 1 của vỏ đại dương có bề dày tối đa từ vài m tại vùng đỉnh trục sống núi tới vài km tại vùng rìa lục địa. Thành phần của các trầm tích biển khơi vùng đáy sâu bao gồm bùn sét và bùn sinh học được thành tạo từ các mảnh vụn xác sinh vật, chủ yếu là các sinh vật phù du có cấu tạo bởi canxit và silic. Các trầm tích bùn canxit có xu hướng phát triển tập trung tại hai bên sườn sống núi ngầm đại dương, còn các trầm tích silic và bùn sét thì lại phổ biến nhiều ở các phần đáy đại dương sâu hơn.
Hầu như khắp mọi nơi trên đáy đại dương, các trầm tích chứa kim loại có nguồn gốc thủy nhiệt đều nằm ở phần chân đế của các tập trầm tích.
2. Trầm tích và các hóa thạch sinh vật được bảo tồn trong chúng là nguồn cung cấp thông tin phong phú về thời gian và diễn biến của các sự kiện lịch sử xảy ra trong qúa trình tiến hóa của đại dương. Chẳng hạn sự phát triển rộng rãi của một loài foraminifera phù du có tên khoa học là Guembelitria tại các vùng đại dương phía nam bán cầu đã giúp cho chúng ta có thêm những thông tin xác thực về qúa trình tách dãn lục địa trong khu vực này và sự hình thành của dòng hải lưu Nam cực.
3. Những biến đổi về tổng thể tích khối lượng nước biển và hình dáng cũng như thể tích trữ nước của các bồn đáy đại dương đều là nguyên nhân gây ra những dao động mực nước biển trên toàn cầu (mực nước chân tĩnh). Ngày nay, mực nước biển trên khắp thế giới vẫn có xu hướng dâng cao không ngừng do kết quả của sự nóng lên toàn cầu sau thời kỳ băng hà cuối cùng và được tăng cường bởi hiệu ứng nhà kính do sự phát thải liên tục lượng khí CO2 vào trong khí quyển. Một khối lượng nước lớn được tích trữ trong các ao hồ và hệ thống thủy lợi cũng giúp làm giảm tốc độ dâng của mực nước biển mặc dù không nhiều.
4. Một số các tác động đẳng tĩnh mang tính chất địa phương như sự nén ép của trầm tích hay sự giải phóng lực sau khi tan băng đã làm phức tạp thêm qúa trình nghiên cứu những biến đổi của mực nước biển.
5. Các dao động mực nước biển xảy ra trước thời kỳ băng hà cuối cùng có thể được xác định một cách chắc chắn qua sự biến đổi của giá trị 18O trong mảnh vụn xác sinh vật biển có cấu tạo canxit. Khi các mũ băng vùng cực có sự phát triển rộng lớn, 18O trong sinh vật sẽ đạt giá trị cao do trong hơi nước ngưng tụ thành tuyết tương đối giàu H216O. Trái lại, 18O đạt giá trị thấp khi diện tích các mũ băng bị thu hẹp và nước biển trở nên giàu H216O. Việc phân cấp các giá trị 18O theo sự biến đổi tương quan của mực nước và nhiệt độ nước biển là hoàn toàn có thể. Nhờ đó người ta đã xây dựng được sơ đồ tăng trưởng của lớp băng phủ vùng cực và tốc độ phát triển băng nhanh xảy ra vào Miocen.
6. Đến Miocen muộn, dưới tác động đồng thời của các lực kiến tạo và sự hạ thấp của mực nước do diện tích lớp băng phủ phát triển rộng, Địa Trung Hải đã bị tách ra khỏi nguồn cung ứng của đại dương thế giới. Kết qủa là nước biển Địa Trung Hải bị bốc hơi để lại một lớp trầm tích muối dày trên đáy đại dương. Người ta đã tìm thấy những bằng chứng cho thấy sự đan xen giữa các thời kỳ khô hạn và ngập úng xảy ra trong quãng thời gian từ 5,5 đến 4,8 triệu năm,
trước khi gờ ngăn nước Gibraltar bị nhấn chìm hoàn toàn và các điều kiện môi trường biển được tái thiết lập lại.
7. Sự phát triển và thu hẹp diện tích lớp băng phủ thường đi cùng với sự trải rộng và co lại của các đai khí hậu, nhất là sự phát triển rộng của đới khí hậu lạnh vùng cực. Giới hạn biến đổi của các đai khí hậu có thể được ghi nhận qua các nghiên cứu hóa thạch nằm trong trầm tích biển sâu.
8. Các qúa trình kiến tạo mảng là một tác nhân có ảnh hưởng lớn và lâu dài đối với mực nước biển. Vào các thời kỳ qúa trình tách dãn đáy biển xảy ra với tốc độ nhanh và có sự phân tách lục địa, tổng thể tích các bồn đáy đại dương có xu hướng bị thu nhỏ dẫn đến sự xuất hiện của qúa trình biến tiến xâm lấn lục địa. Khi qúa trình đụng độ giữa các lục địa xảy ra, nhiều phần vỏ lục địa bị dồn lên và nâng trồi khiến nền đáy đại dương trở lên sâu hơn và kèm theo đó là mực nước biển bị hạ thấp. Sự tích đọng của các trầm tích từ qúa trình xói mòn lục địa tại các vùng rìa đại dương cũng là nguyên nhân góp phần đẩy mực nước biển dâng cao .
9. Giới hạn độ cao lục địa tự do là độ cao trung bình chung của mặt đất so với mực nước biển. Độ cao này không có sự biến đổi lớn trong suốt vài tỉ năm do sự nâng cao của các lục địa cân bằng với sự hạ thấp của đáy đại dương theo thời gian. Chính những dao động nhất thời của mực nước biển trong thời gian ngắn mới là nguyên nhân gây ra những biến đổi về giới hạn độ cao tự do này, nhưng mức độ biến đổi của nó vẫn luôn nhỏ hơn biên độ dao động của mực nước. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần câu hỏi tiếp theo sẽ giúp bạn củng cố lại những kiến thức vừa đề cập trong chương này.
Câu hỏi 6.15 Hãy phân tích các câu sau xem câu nào đúng, câu nào sai? (a) Tổng biên độ dao động mực nước do qúa trình phát triển và biến mất của lớp băng phủ và các con sông băng là khoảng 150 - 200m.
(b) Việc xác định những biến đổi về giới hạn độ cao lục địa tự do xảy ra trong qúa khứ có thể cho biết phương thức biến đổi của bề mặt geoid theo thời gian địa chất.
(c) Giới hạn độ cao tự do của lớp vỏ lục địa mỏng luôn luôn lớn hơn giới hạn độ cao tự do của lớp vỏ lục địa dày.
(d) Các nghiên cứu hóa thạch loài sinh vật Guembelitria trong trầm tích biển có thể cho biết sự phát triển đầy đủ của dòng hải lưu Nam cực, xuất hiện cách đây khoảng 20 triệu năm.
(e) Sự thành tạo của các trầm tích muối chỉ phổ biến ở các giai đoạn 2 và 5 trong chu trình tiến hóa của đại dương (bảng 3.1).