Tiểu luận: Thuyết kiến tạo mảng

Chia sẻ: Phạm Tâm | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

888
lượt xem 299
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kiến tạo mảng khống chế toàn bộ quá trình tiến hóa của trái đất, vì vậy việc vận dụng những nguyên lý của học thuyết kiến tạo mảng vào nghiên cứu địa chất học hiện đại cũng như tiếp tục bổ sung, hoàn thiện học thuyết kiến tạo này là nhiệm vụ trước mắt và lâu dài của các nhà địa chất đương đại. Và để hiểu hơn về học thuyết này mời các bạn tham khảo tiểu luận: Thuyết kiến tạo mảng sau đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Thuyết kiến tạo mảng

MỤC LỤC Mục lục..........................................................................................................Trang 1 Lời nói đầu....................................................................................................Trang 2 I.Các thuyết địa kiến tạo chính..................................................................Trang 3 1.Các thuyết tĩnh chính..............................................................................Trang 3 2.Những thuyết động ................................................................................Trang 5 II.Quá trình di chuyển của các mảng lục địa...........................................Trang 8 III.Sự phát triển của học thuyết...............................................................Trang 10 Các mảng kiến tạo chính..........................................................................Trang 12 1.Mảng Châu Phi...................................................................................Trang 12 2.Mảng Nam Cực..................................................................................Trang 13 3.Mảng Ấn – Úc.....................................................................................Trang 13 4.Mảng Á – Âu ......................................................................................Trang 13 5.Mảng Bắc Mĩ .....................................................................................Trang 15 6.Mảng Nam Mĩ ....................................................................................Trang 16 7.Mảng Thái Bình Dương....................................................................Trang 16 IV.Các kiểu ranh giới mảng.......................................................................Trang 17 1.Ranh giới mảng chuyển dạng...............................................................Trang 18 2.Ranh giới phân kỳ....................................................................................Trang 20 3.Ranh giới hội tụ .....................................................................................Trang 23 V.Các hậu quả của sự chuyển động mảng kiến tạo.............................Trang 28 1.Động đất...................................................................................................Trang 28 2.Động đất ngoài biển kéo theo sống thần ............................................Trang 30 3.Núi lửa ......................................................................................................Trang 32 VI.Vai trò của thuyết kiến tạo mảng .......................................................Trang 34 VII.Kết luận .................................................................................................Trang 35 1
LỜI MỞ ĐẦU Thập kỉ 60 của thế kỉ XX là thời kì Cách Mạng trong địa chất h ọc bởi s ự ra đời của học thuyết kiến tạo mảng. Trái Đất không còn được coi là một hành tinh không biến đổi, trên đó các lục địa và đại dương luôn cố định theo thời gian và không gian. Trái lại, Trái Đất của chúng ta là một hành tinh có th ạch quy ển và luôn v ận đ ộng, được cấu thành từ các mảng khác nhau cơ động trên quyển mềm. Ngày nay các nhà địa chất đã xác định được rằng chính sự tương tác của các mảng quy ết đ ịnh hình thái, vị trí của các lục địa và đại dương trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Cũng chính s ự tương tác của các mảng là nguyên nhân tạo ra các dãy núi c ổ và tr ẻ khác nhau trên b ề mặt hành tinh, là thủ phạm gây ra các trận động đất co sức tàn phá nghiêm tr ọng. H ơn thế nữa, nó còn tác động đến chuyển động của các dòng hoàn lưu khí quyển và nh ư vậy cũng tác động luôn tới khí hậu toàn cầu. Từ những nguyên lý của h ọc thuy ết ki ến tạo mảng, các nhà địa chất đã xác định được mối liên quan giữa kiến tạo mảng với s ự phân bố tài nguyên thiên nhiên và sự sống phát triển. Như vậy kiến tạo mảng khống chế toàn bộ quá trình tiến hóa của Trái Đất, vì vậy việc vận dụng những nguyên lý của học thuyết kiến tạo mảng vào nghiên cứu địa chất học hiện đại cũng như tiếp tục bổ sung, hoàn thiện học thuyết kiến tạo này là nhiệm vụ trước mắt và lâu dài c ủa các nhà địa chất đương đại. 2
I. CÁC THUYẾT ĐỊA KIẾN TẠO CHÍNH: Trong quá trình tìm hiểu bản chất các hiện tượng của thiên nhiên, các nhà khoa học có thể đi từ những số liệu thu nhập qua quan sát hoặc t ừ các thí nghi ệm đo đ ược bằng máy móc đặc biệt để xây dựng “mô hình hóa”. Những “mô hình hóa” này là cơ sở lí luận để lý giải nhiều hiện tượng. Tuy vậy, những vấn đề: sự ra đời của Trái Đất và cấu tạo c ủa nó; ngu ồn g ốc l ục địa và đại dương mới liện hệ giữa các chuyển động của võ Trái Đất với trạng thái vật chất bên trong của nó… thì chỉ có thể giải thích dựa vào lý thuyết của các nhà bác học. Những lý thuyết này dựa trên cơ sở thành tựu của các công trình nghiên c ứu c ủa nhi ều khoa học trong đó có các khoa học về trái đất-và được gọi là các thuyết địa kiến tạo. Có 2 nhóm thuyết “Địa kiến tạo”: - Nhóm lý thuyết thứ nhất cho rằng : Các lục địa luôn luôn cố định, các vận động kiến tạo đã tạo nên bộ mặt Trái Đất qua các thời kì là nh ững chuy ển động 2 chi ều thẳng đứng được gọi là nhóm các thuyết tĩnh - Nhóm lý thuyết thứ hai cho rằng: Các lục địa không cố định, luôn dịch chuyển và sự dịch chuyển này liên quan đến những nguyên nhân sâu xa trong lòng Trái Đ ất. Các v ận động kiến tạo đã tạo nên bộ mặt Trái Đất qua các thời kì không chỉ là chuy ển động thẳng đứng mà còn có cả chuyển đông theo phương nằm ngang. Những thuy ết này có tên chung là thuyết động. 1.Các thuyết tĩnh chính: a. Thuyết co rút: Trên cơ sở thuyết: “ nguồn gốc của hệ Mặt Trời” của Kant- Laplet, D.Pomong (nhà địa chất Pháp) cho rằng: Trái Đất khi mới ra đời là 1 th ể nóng chảy. Theo thời gian, phần vật chất ngoài cùng nguội lạnh dẫn tới co th ể tích và gây ra sự nứt vỡ (đứt gãy) và uốn nếp vỏ. Sự nứt vỡ dẫn tới v ật ch ất chất lỏng bên trong trào ra ngoài-đó là hiện tượng núi lửa. Những vùng nổi cao do uốn nếp, qua quá trình phá hủy, xâm thực, bào mòn trở thành vùng núi. Sản phẩm phá hủy đưa xuống vùng thấp tích tụ lại, qua quá trình bi ến đ ổi thành đá trầm tích. Như vậy các uốn nếp cũng như các đá trầm tích ở mọi nơi trên b ề 3
mặt đất sẽ có cùng thời gian thành tạo. Điều này không đúng với các tài li ệu thu thập trong thực tế. Để khắc phục tồn tại này, N.Kho Bơ (Người Áo) cho rằng: sự co rút nh ờ quá trình phân hủy các nguyên tố phóng xạ ở từng khu vực làm tăng nhiệt độ, dẫn tới tăng thể tích vật chất, gây nút vỡ vỏ. Vật chất nóng chảy s ẽ thoát ra ngoài – Đó là hiện tượng phun trào. Sau một thời gian, thể tích gi ảm, v ỏ Trái Đất co lại dẫn tới sụt lún và diễn ra quá trình tích t ụ trầm tích. S ự phân h ủy các nguyên tố phóng xạ diễn ra ở những thời gian và không gian khác nhau, có tính chu kì,… Vì vậy các đới uốn nếp và đá không có cùng thời gian thành tạo. b. Thuyết đứt gãy sâu: Người đề xướng đầu tiên lý thuyết này là nhà địa chất người Mĩ W.Hop ( W.Hobbs). Theo ông: Những đặc trưng về hình thái bề mặt địa hình Trái Đất (Hình dáng lục địa, hướng các dãy núi lớn,…) cũng như cấu trúc vỏ của nó đã cho thấy có một mạng lưới đứt gãy sâu nguyên th ủy, phân b ố có tính quy luật. Đây là những “đường xẻ” phân chia vỏ Trái Đất thành những đới có lịch sử phát triển, cấu trúc hoàn toàn khác nhau. Sau này, các nhà nghiên cứu tiếp theo cũng ch ỉ ra vai trò c ủa các đ ứt gãy sâu tới sự phân đới các quá trình trầm tích, mác ma và biến chất ở vùng địa máng. c. Thuyêt địa máng: Thuật ngữ “Địa máng” được J.Dana sử dụng lần đầu năm 1883 khi nghiên cứu và phân tích các kết luận của J.Hall về địa ch ất vùng núi Apalat (Bắc Mĩ). Theo ông, vùng “địa máng” có những đặc điểm sau: - Đá trầm tích có nguồn gốc biển nông, bề dày lớn (12km). Sở dĩ có chiều dày lớn là do sụt lún của đáy biển: Cứ 100m trầm tích tương tứng với 1m s ụt lún. Nguyên nhân sụt lún là do trọng lực của các trầm tích gây nên. - Đá trầm tích bị uốn nếp mạnh. Thời gian uốn nếp xảy ra sau quá trình tr ầm tích và cũng là nguyên nhân của quá trình nâng cao. Sau này dưới tác dụng phá hủy, xâm thực, bào mòn,… khu vực đó trở thành miền núi. 4
- Quá trình biến chất và Mác ma phát triển do sự lún chìm của các trầm tích và sự tác động đồng thời của áp suất, nhiệt độ tăng ở ph ần sâu trong ph ần đ ịa máng. - Về phân bố: Dọc theo rìa giữa lục địa và đại dương được ngăn cách bởi 1 khối nâng cao. Đây là khu vực có lực căng lớn nhất. Các s ản ph ẩm phá h ủy ở các vùng cao lục địa và khối nâng cao là nguồn cung cấp v ật li ệu cho đ ịa máng. Sau này do tác động của quá trình uốn nếp, rồi nâng cao, lục địa ngày càng đ ược m ở rộng, địa máng bị đẩy lùi về phía đại dương.2 Thuyết địa máng tiếp tục được hoàn thiện nhờ các công trình nghiên c ứu của H.Stille, N.Satxki, A.Peive, Muratop.M,… theo họ thì : Địa máng ho ặc mi ền địa máng là một đới động có hoạt động kiến tạp mạnh, liên quan tới các đứt gãy sâu; có bề dày đá trầm tích lớn; quá trình uốn nếp, bi ến ch ất mác ma phát tri ển và đều ràng buộc, ảnh hưởng lẫn nhau trong 1 quá trình địa chất thống nhất. 2. Những thuyết động: a) Thuyết trôi dạt lục địa và các thuyết liên quan: Trước khi thuyết “ Trôi dạt lục địa” ra đời, E.Becon (1620) đã nhận xét: Có s ự trùng khớp giữa hai đường biển phía đông Nam Mĩ và phía tây Châu Phi. Plax ơ (1658) cũng cho rằng: châu Nam Cực và Châu Úc được tách ra sau m ột tr ận l ụt l ớn trên toàn cầu,… • Nguồn gốc các lục địa và đại dương của A.Wegener: Năm 1915, khi cuốn “ Nguồn gốc các lục địa và đại dương” của A.Wegener ra đời thì những nhận xét trên mới trở thành lý thuyết khoa học. Dựa vào hình thái giống nhau của đường bờ biển giữa các lục địa, cấu trúc địa chất và thế giới sinh vật cổ giữa các lục địa, Wegener 5
cho rằng: trong suốt thời gian Paleozoi các lục địa hiện nay là một khối thống nhất gọi là Pangea và có một đại dương rộng lớn bao quanh. Phía d ưới l ục đ ịa và đ ại d ương là một khối sima mềm dẻo. tuy vậy đã có sự rạn nứt đầu tiên ( ở phía b ắc Đ ại Tây Dương ngày nay) của Pangea vào kỷ Các bon tới kỷ Triat. Vào đ ầu k ỷ Jura quá trình rạn nứt, tách các lục địa diễn ra mạnh mẽ. Đầu tiên, khối Nam Cực và châu Úc tách khỏi khối Phi-Ấn, di chuyển về phía đông. Vào đầu Paleogen (th ế Eoxen) t ốc độ tách và di chuyển mạnh hơn. Châu Úc tách khỏi châu Nam C ực, di chuy ển v ề phía đông bắc. Nam Mỹ tách khỏi châu Phi, di chuyển về phía Tây- xu ất hi ện phía nam Đ ại Tây Dương ngày nay. Song Nam Mỹ còn nối liền với châu Nam Cực; B ắc Mỹ v ẫn n ối liền châu Âu và các đảo. đầu kỷ Đệ Tứ (Q), Bắc Mỹ tách khỏi châu Âu – xuất hi ện phía bắc Đại Tây Dương ngày nay. Nam Mỹ tách khỏi châu Nam Cực di chuy ển v ề phía bắc rồi nối với Bắc Mỹ ở khu vực Panama ngày nay. Quá trình di chuyển có nguyên nhân: dòng ch ảy của lớp sima v ề phía tây do tác động của Mặt Trăng, do hiện tượng tự quay của Trái Đất, tác động của khối lượng nên bản thân các lục địa có xu hướng sụt xuống và di chuyển về phía các thung lũng đại dương do lực đẩy các khối lục địa về xích đạo… Về quá trình hình thành núi,theo Wegener là do các kh ối l ục đ ịa di chuy ển đã thúc vào các trầm tích ở phía trước, dẫn tới chúng bị uốn nếp rồi dân cao thành núi. Theo ý kiến của các nhà khoa học thì thiếu sót chủ y ếu của Wegener trong lý thuy ết này là ở chổ: sự trôi dạt các khối lục địa là hiện tượng chỉ diễn ra ở vỏ Trái Đất mà không có sự liên hệ với các quá trình lý hóa xảy ra ở dưới sâu trong lòng hành tinh. • “Đối lưu trong manti- home”: Dòng vật chất có thể xuất hiện trong manti do tăng nhi ệt đ ộ, áp su ất, m ật đ ộ v ật chất. Trong giai đoạn đầu của quá trình đối lưu, các dòng nông đi v ề phía l ục đ ịa nguyên thủy. Sau đó tách thành hai dòng có h ướng ng ược chi ều nhau và kéo theo kh ối lục địa di chuyển theo hai hướng khác nhau. Làm phá vỡ khối l ục đ ịa thành hai ph ần, di chuyển ngược hướng nhau. Khi dòng đối lưu di chuyển sẽ gặp dòng đối lưu khác ngược chiều và chuyển chiều di chuyển vào phía trong. Kết quả là kh ối l ục đ ịa di chuyển dừng lại, dưới tác dụng của lực cân bằng đẳng tĩnh ph ần rìa lục địa b ị uốn cong về phía trên hình thành các sống núi. Khe nứt l ục đ ịa nguyên th ủy m ở r ộng bi ến 6
thành đại dương mới. Các dòng dâng trào lên mang theo macma nóng ch ảy tạo ra vỏ đại dương mới. Sự chuyển động vật chất trong manti • “ Sự giảm hằng số hấp dẫn theo thời gian” của Đirắc (nhà địa –vật lý người Anh): Sự giảm hằng số này sẽ làm tăng thể tích của Trái Đất, dẫn tới sự phá vỡ lớp vỏ của nó, tạo nên các mảng lục địa. • Ioocdan khẳng định: “Sự giản nỡ của Trái Đất là một hệ quả không tránh khỏi của sự giảm hằng số hấp dẫn theo thời gian” • N.Rancoocnơ: “ Khi mới hình thành, nhân Trái Đất nhỏ và sau đó lớn dần theo thời gian. Khi nhân nhỏ, có thể chỉ tồn tại một dòng đ ối l ưu bao trùm c ả manti. Các vật chất nhẹ được nâng lên trên mặt, tập trung thành m ột kh ối l ục đ ịa. Khi nhân Trái Đất lớn dần lên, lớp manti trở nên mỏng và không th ể duy trì m ột dòng đối lưu. Kết quả là một dòng đối lưu được thay thế bằng một h ệ thống 7
đối lưu nhỏ hơn. Hệ thống đối lưu có xu hướng xé lục địa duy nhất thành các khối lục địa nhỏ, di chuyển cùng các dòng đối lưu. b) Thuyết kiến tạo mảng: Từ những năm 60 của thế kỷ XX, sự tiến bộ của nhiều ngành khoa học đã giúp các nhà địa chất nghiên cứu vỏ Trái Đất chủ yếu vùng đáy đại dương, có nhi ều tài liệu mới quan trọng đó là: - Xác định sự khác biệt cơ bản về thành phần, cấu tạo của v ỏ, ph ần trên c ủa manti giữa lục địa và đại dương. - Phát hiện hệ thống các dãy núi giữa đại dương và hệ thống riftơ - Chứng minh sự tồn tại lớp quyển dẻo (manti) và xác định được thành phần ở phần trên của nó. Phát hiện những liên quan có tính quy lu ật gi ữa s ự tăng nhi ệt độ và mật độ vật chất ở phần trên của lớp manti trong các đới kiến tạo mạnh. - Phát hiện sự dịch chuyển tương đối giữa các lục địa dựa trên nghiên c ứu c ổ t ừ trường qua các thời kỳ. II. QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN CỦA CÁC MẢNG LỤC ĐỊA: Kiến tạo mảng (tiếng Anh: plate tectonics; tiếng Hy Lạp: τέκτων tektōn, nghĩa là "người xây dựng", "thợ nề") mô tả các chuyển động ở quy mô lớn của th ạch quy ển Trái Đất. Học thuyết này hoàn thiện các quan niệm trước đây về trôi dạt lục địa do Alfred Wegener đề xuất trong các thập niên đầu thế kỷ 20 và tách giãn đáy đ ại d ương trong thập niên 1960. Phần ngoài cùng nhất của Trái Đất được cấu tạo bởi thạch quyển nằm trên và quyển mềm bên dưới. Thạch quyển bao gồm vỏ Trái đất và ph ần trên cùng nh ất c ủa quyển manti. Quyển mềm thuộc manti ở trạng thái rắn, nhưng có độ nh ớt và ứng su ất cắt tương đối thấp nên có thể chảy giống như chất lỏng nếu xét theo th ời gian đ ịa chất. Phần sâu nhất của manti bên dưới quyển mềm thì cứng do chịu áp suất lớn hơn. 8
Thạch quyển bị vỡ ra thành các mảng kiến tạo và chúng trượt trên quy ển m ềm. Các mảng này di chuyển tương đối với nhau theo một trong ba kiểu ranh giới mảng: hội tụ hay va chạm; tách giãn, cũng được gọi là trung tâm tách giãn; và chuy ển d ạng. Các trận động đất, hoạt động núi lửa, sự hình thành các dãy núi, và rãnh đ ại dương đ ều xuất hiện dọc theo các ranh giới này. Sự dịch chuyển sang bên của các mảng vào khoảng 50–100 mm/năm Hình 2. Các mảng kiến tạo cách đây 200 triệu năm Cách đây 225 triệu năm Cách đây 200 triệu năm Cách đây 125 triệu năm Cách đây 85 triệu năm 9 Hiện nay
Hình 3. Hình ảnh sự thay đổi của lớp vỏ Trái Đất theo thời gian III. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỌC THUYẾT Vào cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, các nhà địa chất cho rằng các đặc điểm chính của Trái Đất là cố định, và phần lớn các đặc trưng địa chất như các dãy núi là do chuy ển động thẳng đứng của lớp vỏ theo học thuyết địa máng. Các quan sát tr ước đây t ừ năm 1596 cho rằng các bờ biển đối diện nhau trên Đại Tây Dương, hay chính xác hơn là rìa các thềm lục địa, có hình dạng tương tự nhau và dường nh ư đã từng khít vào nhau. T ừ đó, một số học thuyết được đề xuất để giải thích sự tương h ợp bi ểu ki ến này, nh ưng việc cho rằng Trái Đất ở thể rắn đã làm xuất hiện nhiều vấn đ ề khó có th ể gi ải thích được. Việc phát hiện ra radi và đặc điểm tỏa nhiệt của nó vào năm 1896 dẫn t ới s ự xét l ại tuổi biểu kiến của trái đất, do trước đây tuổi Trái Đất được xác đ ịnh b ằng t ốc đ ộ nguội lạnh của nó và bề mặt Trái Đất bức xạ giống như vật thể đen. Các tính toán ngụ ý rằng, thậm chí nếu Trái Đất bắt đầu tại nhiệt của bức x ạ đ ỏ, thì nó có th ể đã giảm nhiệt độ xuống như hiện tại chỉ sau vài triệu năm. Cùng với sự hiểu bi ết v ề nguồn nhiệt mới, các nhà khoa học có lý do để cho rằng tuổi của Trái Đất còn lớn hơn thế một cách đáng tin cậy, và lõi của nó còn đủ nóng để ở thể lỏng. Thuyết kiến tạo mảng kế thừa từ giả thuyết trôi dạt lục địa do Alfred Wegener đ ề xuất năm 1912 và được mở rộng trong quyển sách xuất bản năm 1915 của ông có tên gọi Nguồn gốc của các lục địa và đại dương . Ông đề xuất rằng các lục địa hiện tại từng có thời hình thành nên một lục địa lớn và b ị tách ra, đi ều này làm gi ải phóng các lục địa từ nhân của Trái Đất và so sánh chúng với "các tảng băng" granit có mật độ thấp nổi trên biển bazan đặc hơn. Nhưng do không có các ch ứng c ứ chi ti ết và l ực tác động đủ để gây ra chuyển động, học thuyết này nói chung không đ ược ch ấp nh ận rộng rãi: Trái Đất có thể có vỏ rắn và lõi lỏng, nhưng dường như không cách nào để lớp vỏ Trái Đất có thể di chuyển được. Giới khoa học sau đó đã ủng h ộ các h ọc 10
thuyết do nhà địa chất người Anh, Arthur Holmes, đề xuất vào năm 1920. Theo đó, các mối nối giữa các mảng có thể nằm dưới biển và đề xuất năm 1928 của Holmes cho rằng các dòng đối lưu trong quyển manti là lực gây chuyển động chính. Chứng cứ đầu tiên rằng các mảng thạch quyển di chuyển xuất hiện cùng với sự phát hiện về hướng từ trường biến đổi trong các đá có tuổi khác nhau, lần đầu tiên được nêu ra trong hội nghị ở Tasmania năm 1956. Đầu tiên nó được học thuy ết hóa thành thuyết vỏ Trái Đất giãn rộng, sự hợp tác nghiên cứu sau đó đã phát tri ển nó thành học thuyết kiến tạo mảng, và giải thích rằng sự tách giãn nh ư là kết quả của sự trồi lên của các loại đá mới, nhưng không làm cho Trái Đất giãn nở thêm b ởi s ự có mặt của các đới hút chìm và các đứt gãy tịnh tiến bảo toàn. Đây cũng là th ời đi ểm mà học thuyết của Wegener được các nhà khoa học chấp nhận về mặt tổng quát. Các công trình bổ sung về sự liên đới của tách giãn đáy đại dương và đảo cực từ trường do Harry Hess và Ron G. Mason thực hiện đã xác định cơ chế chính xác để giải thích cho sự trồi lên của các loại đá mới. Sau sự công nhận các dị thường từ gồm các dải từ hóa tương t ự chạy song song và đối xứng trên đáy biển ở cả hai phía của sống núi giữa đại dương, ki ến t ạo mảng nhanh chóng được chấp nhận rộng rãi. Các tiến bộ đồng thời trong công ngh ệ ch ụp ảnh địa chấn thời kỳ đầu tại và xung quanh các đới Wadati-Benioff cùng v ới các quan sát địa chất khác đã làm cho kiến tạo mảng trở thành h ọc thuy ết có s ức m ạnh phi thường về dự đoán và giải thích hợp lý. Nghiên cứu về đáy đại dương sâu cũng có tác động quan trọng trong sự phát triển của học thuyết; lĩnh vực địa chất biển thuộc vùng biển sâu được phát triển vào th ập niên 1960. Học thuyết kiến tạo mảng được phát triển vào cuối thập niên 1960 và được hầu hết các nhà khoa học trong các ngành khoa học Trái Đất chấp nhận. H ọc thuyết góp phần phát triển các khoa học Trái đất, giải thích các hiện tượng địa chất và những ảnh hưởng của nó đến đối với các nghiên cứu về cổ địa lý học và cổ sinh học. 11
CÁC MẢNG KIẾN TẠO CHÍNH Việc xác định các ranh giới mảng giúp người ta phân chia v ỏ th ạch quy ển c ủa Trái Đất thành 7 mảng kiến tạo chính:  Mảng châu Phi gồm toàn bộ châu Phi – mảng lục địa  Mảng Nam Cực gồm toàn bộ châu Nam Cực - mảng lục địa  Mảng Ấn-Úc, được chỉ ra như là phần phân chia giữa mảng Ấn Độ và mảng Australia  Mảng Á-Âu gồm toàn bộ châu Á và châu Âu - mảng lục địa  Mảng Bắc Mỹ gồm toàn bộ Bắc Mỹ và đông bắc Siberi - mảng lục địa  Mảng Nam Mỹ gồm toàn bộ Nam Mỹ - mảng lục địa  Mảng Thái Bình Dương gồm toàn bộ Thái Bình Dương – mảng đại dương Bên cạnh đó còn có các mảng nhỏ như mảng Ả Rập, mảng Caribe, và mảng Juan de Fuca, mảng Cocos, mảng Nazca, mảng Philippin và mảng Scotia. 12
1. Mảng châu Phi: Mảng châu Phi là một mảng kiến tạo bao gồm lục địa châu Phi cũng như lớp vỏ đại dương nằm giữa châu lục này và các sống đại dương khác nhau bao quanh. Mặt phía tây của mảng châu Phi là ranh giới phân kỳ với mảng Bắc Mỹ ở phía bắc và mảng Nam Mỹ ở phía nam hợp thành phần trung tâm và phần phía nam của sống núi giữa Đại Tây Dương. Mảng châu Phi có ranh giới về phía đông bắc với mảng Ả Rập, phía đông nam là với mảng Ấn-Úc, phía bắc là mảng Á-Âu và mảng Anatolia, còn phía nam là mảng Nam Cực. Tất cả các ranh giới này đều là ranh giới phân kỳ hay tách giãn với ngoại lệ là ranh giới phía bắc với mảng Á-Âu (tr ừ ph ần ng ắn g ần qu ần đảo Azores trong Đại Tây Dương là lũng hẹp Terceira). Mảng châu Phi bao gồm vài khối lục địa hay nền cổ, là các khối lục địa cổ ổn định chứa các loại đá cổ, hợp lại cùng nhau để tạo ra lục địa châu Phi trong th ời gian t ổ hợp ra siêu lục địa Gondwana khoảng 550 triệu năm trước (Ma). Theo thứ tự từ phía nam tới phía bắc thì các nền cổ này là Kalahari, Congo, Sahara và nền cổ Tây Phi. Mỗi một nền cổ này lại có thể chia tiếp thành các khối nh ỏ h ơn hay các địa thể, được ráp nối dọc theo các vành đai kiến tạo sơn tiền-Gondwana. Mảng châu Phi đang đẩy xa nhau trong phần phía đông dọc theo lũng hẹp Đông Phi. Đới lũng hẹp này chia tách tiểu mảng Nubia ở phía tây ra khỏi tiểu mảng Somalia ở phía đông. Một giả thuyết đề xuất rằng sự dâng lên của các khối mácma dạng lông chim trong lớp phủ phía dưới khu vực Afar, trong khi giả thuyết ngược lại cho rằng sự tách giãn này chỉ đơn thuần là khu vực có độ suy y ếu l ớn nh ất trong đó m ảng châu Phi bị biến dạng do phần mảng ở phía đông của nó chuyển động nhanh hơn về phía bắc. Tốc độ dịch chuyển của mảng châu Phi ước tính khoảng 2,15 cm/năm. Nó đã chuyển động trong khoảng trên 100 triệu năm qua, theo hướng chính là hướng đông bắc. Điều này đã đưa nó lại gần mảng Á-Âu, tạo ra sự hút chìm của lớp vỏ đại dương bên dưới lớp vỏ lục địa (chẳng hạn các ph ần của trung và đông Địa Trung 13
Hải). Tại miền tây Địa Trung Hải, chuyển động tương đối của hai mảng Á-Âu và châu Phi tạo ra sự kết hợp của các lực nén ép bên, t ập trung trong khu v ực g ọi là đới phay Azores-Gibraltar. Dọc theo rìa phía đông bắc của nó, mảng châu Phi có gi ới h ạn là lũng hẹp Hồng Hải trong đó mảng Ả Rập đang chuyển động ra xa khỏi mảng châu Phi.Điểm nóng New England trong Đại Tây Dương có lẽ đã tạo ra một dãy ngắn các núi ngầm có niên đại từ giữa tới cuối kỷ Đệ Tam trên mảng châu Phi nhưng dường như hiện nay không còn hoạt động. 2.Mảng Nam Cực Mảng Nam Cực là một mảng kiến tạo che phủ lục địa Nam Cực và trải dài ra ngoài nằm dưới các đại dương bao quanh. Mảng Nam Cực có ranh giới với các mảng kiến tạo như mảng Nazca, mảng Nam Mỹ, mảng châu Phi, mảng Ấn-Úc, mảng Scotia và có ranh giới kiểu ranh giới phân kỳ với mảng Thái Bình Dương tạo thành sống đại dương Thái Bình Dương-Nam Cực. Mảng Nam Cực có diện tích khoảng 16,9 triệu km². Nó là m ảng ki ến t ạo có di ện tích lớn hàng thứ 5 trên thế giới.Chuyển động của mảng Nam Cực được ước tính ít nhất khoảng 1 cm/năm về phía Đại Tây Dương. 3.Mảng Ấn-Úc Mảng Ấn-Úc, mảng Ấn Độ-Úc hay mảng Ấn Độ-Australia là các tên gọi khác nhau của một mảng kiến tạo lớn, bao gồm châu Úc và vùng đại dương bao quanh, kéo dài về phía tây bắc để bao gồm cả tiểu lục địa Ấn Độ và các vùng n ước c ận k ề. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng mảng Ấn-Úc có thể đang trong quá trình tách ra thành hai mảng tách biệt chủ yếu là do các ứng suất sinh ra từ va ch ạm của mảng Ấn-Úc với mảng Á-Âu dọc theo dãy Himalaya .Hai tiền mảng hay tiểu mảng này nói chung được gọi là mảng Ấn Độ và mảng Australia. Niên đại trầm tích của nhóm núi Barren trên mép phía nam của nền cổ Yilgarn và phân tích nguồn gốc ziricon hỗ trợ cho giả 14
thuyết cho rằng va chạm giữa các nền cổ Pilbara–Yilgarn và Yilgarn–Gawler đã hợp thành lục địa tiền Australia. 4.Mảng Á-Âu Mảng Á-Âu là một mảng kiến tạo bao gồm phần lớn đại lục Á-Âu (vùng đất rộng lớn bao gồm hai châu lục là châu Âu và châu Á), với các bi ệt l ệ l ớn đáng chú ý là tr ừ đi tiểu lục địa Ấn Độ, tiểu lục địa Ả Rập, cũng như khu vực ở phía đông của dãy núi Chersky tại Đông Siberi. Nó còn bao gồm cả một phần lớp vỏ đại dương trải dài về phía tây tới tận sống núi ngầm giữa Đại Tây Dương và về phía bắc tới sống núi ngầm Gakkel. Hình 4. Sự dịch chuyển của mảng Á-Âu và mảng Ấn Độ Rìa phía đông của nó là ranh giới với mảng Bắc Mỹ ở phía bắc và ranh giới với mảng Philippin ở phía nam, và có thể là với mảng Okhotsk cũng nh ư là với mảng Amur (nếu hai mảng này được coi là tách biệt). Rìa phía nam là ranh gi ới v ới mảng châu Phi ở phía tây, mảng Ả Rập ở đoạn giữa và mảng Ấn-Úc ở phía đông. Rìa phía tây là ranh giới phân kỳ với mảng Bắc Mỹ để hình thành nên phần đầu phía bắc của sống núi ngầm giữa Đại Tây Dương, với đảo đáng chú ý nhất nằm trên đó chính là Băng Đảo. 15
5.Mảng Bắc Mỹ Mảng Bắc Mỹ là một mảng kiến tạo che phủ phần lớn Bắc Mỹ, Greenland và một số phần của Siberi thuộc Nga. Nó kéo dài về phía đông tới sống núi giữa Đại Tây Dương và về phía tây tới dãy núi Chersky ở miền đông Siberi. Mảng kiến tạo này bao gồm cả vỏ lục địa và vỏ đại dương. Phần bên trong của khối đất lục địa chính bao gồm một lõi granit lớn gọi là nền cổ. Dọc theo phần lớn các rìa của nền cổ này là các mảnh vật liệu lớp vỏ gọi là các địa thể, phát triển dần lên xung quanh nền cổ bởi các tác động kiến tạo trong một khoảng thời gian địa chất dài. Người ta cho rằng ph ần lớn của dãy núi Rocky ở miền tây Bắc Mỹ là sự hợp thành của các địa thể như thế. 6.Mảng Nam Mỹ Mảng Nam Mỹ là một mảng kiến tạo che phủ lục địa Nam Mỹ và trải dài về phía đông tới sống núi ngầm giữa Đại Tây Dương. Mặt phía đông của mảng là ranh giới phân kỳ với mảng châu Phi tạo thành phần phía nam của sống núi giữa Đại Tây Dương. Mặt phía nam là ranh giới phức tạp với mảng Nam Cực và mảng Scotia. Mặt tây là ranh giới hội tụ với mảng Nazca đang bị hút chìm. Mặt phía bắc là ranh giới với mảng Caribe. Tại điểm nối ba Chile trong Taitato - bán đảo Tres Montes thì sống đại dương của dốc Chile hiện đang chìm lún xuống dưới mảng Nam Mỹ. Những phần còn lại của mảng Farallon, hiện tại là mảng Cocos và mảng Nazca cũng đang chìm lún xuống phía dưới rìa phía tây c ủa m ảng Nam M ỹ. S ự chìm lún này là nguyên nhân nâng lên của dãy núi Andes và tạo ra các núi lửa dọc theo dãy núi này. Người ta cũng suy đoán rằng ngoài sự chìm lún của các mảng Cocos và Nazca thì chuyển động theo hướng tây của mảng Nam Mỹ có thể cũng buộc các mảng Caribe và Scotia tại các đầu kết thúc phía bắc và phía nam của nó phải ch ịu nén ép xung quanh nó. Cả hai chia sẻ một hình dáng tương tự và đang chìm lún dọc theo ranh gi ới phía đông của chúng. Chúng được cho là các khu vực núi lửa cổ đại đ ược hình thành t ừ 16
mảng Farallon, với lớp vỏ của chúng là quá dầy để có th ể chìm lún xu ống d ưới m ảng Nam Mỹ. Cũng có chứng cứ cho thấy mảng Nam Mỹ tiếp tục chuy ển động v ề phía b ắc v ới t ốc độ rất chậm 7.Mảng Thái Bình Dương Mảng Thái Bình Dương là một mảng kiến tạo đại dương nằm dưới Thái Bình Dương.Về phía bắc của mặt phía đông là ranh giới phân kỳ với mảng Explorer, mảng Juan de Fuca và mảng Gorda tạo ra các sống đại dương tương ứng là sống đại dương Explorer, sống đại dương Juan de Fuca và sống đại dương Gorda. Ở đoạn giữa của mặt đông là ranh giới biến dạng với mảng Bắc Mỹ dọc theo phay San Andreas và ranh giới với mảng Cocos. Ở phía nam của mặt đông là ranh giới phân kỳ với mảng Nazca tạo thành dốc Đông Thái Bình Dương.Mặt nam của nó là ranh giới phân kỳ với mảng Nam Cực tạo thành sống đại dương Thái Bình Dương-Nam Cực.Mặt phía tây là ranh giới hội tụ đang chìm lún xuống phía dưới mảng Á-Âu ở phía bắc và mảng Philippin ở đoạn giữa tạo ra rãnh Mariana. Tại phía nam của mặt này, mảng Thái Bình Dương có ranh giới phức tạp nhưng nói chung là hội tụ với mảng Ấn-Úc, đang chìm lún xuống phía dưới nó tại phía bắc New Zealand tạo thành rãnh Tonga và rãnh Kermadec. Phay Alpine đánh dấu ranh giới biến dạng giữa hai mảng này và xa hơn về phía nam thì mảng Ấn-Úc lại chìm lún xuống phía dưới mảng Thái Bình D ương t ạo ra rãnh Puysegur. Phần của Zealandia về phía đông ranh giới này là khối lớp vỏ lục địa lớn nhất của mảng Thái Bình Dương.Mặt phía bắc là ranh giới hội tụ đang chìm lún xuống phía dưới mảng Bắc Mỹ tạo thành rãnh Aleut và tương ứng với nó là quần đảo Aleut.Mảng Thái Bình Dương chứa một điểm nóng tạo thành quần đảo Hawaii. IV. CÁC KIỂU RANH GIỚI MẢNG: Có ba kiểu ranh giới mảng đặc trưng cho các phương thức chuyển động tương 17
đối giữa chúng. Các kiểu này cũng liên quan đến các hiện tượng xảy ra trên m ặt đ ất. Các kiểu ranh giới khác nhau là: - Ranh giới chuyển dạng xuất hiện khi các mảng trượt tương đối theo mặt phẳng nằm ngang dọc theo các đứt gãy chuyển dạng. Chuyển động tương đối giữa hai mảng hoặc là phay ngang trái (sang bên trái về phía người quan sát) ho ặc là phay ngang phải (sang bên phải về phía người quan sát). Đứt gãy San Andreas ở California là một ví dụ của ranh giới loại này. -Ranh giới phân kỳ xuất hiện ở nơi mà hai mảng di chuyển xa ra nhau. Các sống núi giữa đại dương (như sống núi Trung Đại Tây Dương) và các đới đang có hoạt động tách giãn (như thung lũng tách giãn Lớn ở châu Phi) là các ví dụ về kiểu ranh giới này. -Ranh giới hội tụ (hay các rìa chủ động) xuất hiện khi hai mảng trượt về phía nhau tạo thành đới hút chìm (nếu một mảng chui xuống dưới m ảng kia) hoặc va ch ạm l ục địa (nếu hai mảng đều là vỏ lục địa). Các rãnh đại dương sâu thường liên quan đến đới hút chìm. Các phiến đang hút chìm mang theo các khoáng vật chứa nước, chúng sẽ giải phóng nước khi bị nung nóng; lượng nước này sau đó làm cho manti chảy l ỏng để tạo ra các hoạt động núi lửa. Các ví dụ về dãy núi Andes ở Nam Mỹ và cung núi lửa Nhật Bản. 1. Ranh giới mảng chuyển dạng: John Tuzo Wilson nhận ra rằng do ma sát các mảng không thể trượt qua nhau một cách đơn giản. Thay vì thế, một ứng suất tạo ra trong cả hai mảng và khi nó đạt tới mức vượt qua ngưỡng sức căng của đá trên một trong hai mặt đứt gãy thì thế năng đã tích 18
lũy sẽ được giải phóng ở dạng sức căng. Sức căng mang yếu tố tích lũy và/hoặc tức thời tùy thuộc vào tính lưu biến của đá; lớp vỏ dễ dát mỏng bên dưới và manti tích lũy biến dạng từ từ qua ứng suất cắt trong khi đó phần vỏ bên trên giòn d ễ t ạo thành đ ứt gãy, hoặc giải phóng áp lực tức thời gây ra sự chuy ển động d ọc theo đ ứt gãy. B ề m ặt dễ dát mỏng của đứt gãy cũng có thể giải phóng ngay lập t ức khi mức đ ộ s ức căng là quá lớn. Năng lượng được giải phóng từ ứng suất sức căng này gây nên các trận đ ộng đất, là một hiện tượng phổ biến dọc theo các ranh giới chuyển dạng. Ví dụ điển hình của loại ranh giới này là đứt gãy San Andreas ở b ờ bi ển phía tây B ắc Mỹ, và là một phần của hệ thống đứt gãy cực kỳ phức t ạp trong khu v ực này. Ở đây, mảng Thái Bình Dương di chuyển về hướng tây bắc còn mảng B ắc Mỹ di chuy ển v ề hướng đông nam. Các ví dụ khác như là đứt gãy Alpine ở New Zealand và đứt gãy B ắc Anatolia ở Thổ Nhĩ Kỳ. Các đứt gãy chuyển dạng cũng được tìm th ấy ở dạng vuông góc với sống núi giữa đại dương (như đới đứt gãy Mendocino ngoài khơi bắc California). 19
Khu vực đứt gãy San Andreas ở California Các khu vực đứt gãy Murray, Medocino, Blanco, Molokai ở Đông Bắc Thái Bình Dương 2. Ranh giới phân kỳ 20