Cấu trúc và các qúa trình hình thành đại dương ( Nhà xuất bản đại học quốc gia hà nội ) - Chương 4 pdf

CHơNG 4
CấU TạO Và Sự hình THàNH lớp THạCH QUYểN
ĐạI DơNG

Các thông tin về cấu trúc lớp vỏ đại dơng và manti trên chủ yếu dựa vào
bốn nguồn kết qủa nghiên cứu sau: (1) Các nghiên cứu địa vật lí, trong đó bao
gồm các nghiên cứu về địa chấn phản xạ, khúc xạ, từ trờng, trọng lực và địa
nhiệt; (2) Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về đặc tính vật lý của các mẫu
đất đá trên đáy đại dơng và trong lõi khoan sâu; (3) Các nghiên cứu thực địa,
điều tra khảo sát, quay phim, chụp ảnh từ tàu ngầm; và (4) Các nghiên cứu về
phức hệ ophiolit trên đất liền. Đặc biệt nhờ phơng pháp địa chấn khúc xạ,
ngời ta đã phát hiện ra cấu trúc phân tầng của lớp thạch quyển đại dơng với
tốc độ lan truyền tăng dần của sóng địa chấn (tốc độ sóng âm thanh xuyên qua
các tầng nham thạch) theo chiều sâu. Mỗi tầng địa chấn ở đây sẽ đợc đánh số
theo thứ tự từ 1 (trên cùng) đến 4, và tơng ứng với chúng là các tầng nham
thạch đợc mô tả nh trên hình 4.1.


Hình 4.1: (a) Sơ đồ mặt cắt lớp thạch quyển vùng Đại Tây Dơng với độ
phóng đại lớn theo trục đứng. Vận tốc sóng địa chấn đợc tính bằng
km/s. Tên của mỗi lớp nham thạch trong cột địa tầng sẽ đợc minh họa
cụ thể trên hình 4.2

Hình 4.1: (b) Cấu trúc phân lớp địa chấn của vỏ đại dơng và manti trên.
Tốc độ lan truyền của sóng dọc P tăng dần theo chiều sâu. Mặt cắt (a)
tơng ứng với cột địa tầng nằm trong giới hạn hai đờng thẳng A-B.
Sóng địa chấn P là một loại sóng nén, tơng tự nh sóng âm trong
không khí. Mỗi một tầng địa chấn tơng ứng với một kiểu nham thạch
trong cột địa tầng ở bên phải

Cấu tạo phân tầng của lớp vỏ trái đất trên đáy đại dơng có thể đợc mô tả
tóm tắt nh sau :
(i) Các tầng đá phun trào (2-4) là kết qủa của qúa trình tách dãn đáy biển
sinh ra lớp vỏ đại dơng, sau đó bị chôn vùi bởi các tầng trầm tích 1 và rắn kết
lại.
(ii) Các tầng 2 và 3 thuộc thành phần cấu tạo của vỏ đại dơng với bề dày
chung khoảng 6-7km, (trừ các lớp nằm bên dới trục tách dãn đang hoạt động
hoặc gần các đứt gãy biến dạng và đới nứt vỡ).
(iii) Nằm dới ranh giới của tầng trầm tích 1 và tầng đá 3 là các tầng đá có
tốc độ sóng địa chấn tăng đột biến. Nằm giữa tầng đá gabro của lớp vỏ trái đất
và tầng peridotit của manti trên là bề mặt Mohorovic (Moho).
(iv) Trong các tầng đá 2 và 3 không có sự thay đổi đột ngột tốc độ của sóng
địa chấn, nhng có sự tăng dần vận tốc theo chiều sâu. Ranh giới giữa các phụ
lớp trong tầng 2 và giữa tầng đá 2 và tầng đá 3 đợc phân chia theo sự biến đổi
này.
(v) Mặc dù khác nhau (hình 4.2), nhng các tầng đá 2 và 3 vẫn có sự tơng
đồng về thành phần hóa học và khoáng vật, theo tỉ lệ phần trăm hàm lợng tăng
dần sẽ là fenpat plagiocla, pyroxen và olivin. Tầng 4 khác biệt hoàn toàn với hai
tầng trên cả về thành phần hóa học và khoáng vật, trong tầng này có chứa bề
mặt ranh giới địa chấn đột biến (Moho) nằm trên cùng. Thành phần khoáng vật
chính của peridotit trong tầng 4 là olivin và pyroxen.
(vi) Sự phân chia giữa các phụ lớp trong tầng 2 (hình 4.1) phải dựa vào các
mẫu lõi khoan cụ thể. Phụ lớp 2A là các gối dung nham xốp với nhiều khe nứt và
lỗ hổng (xem mục 4.1.1). Phụ lớp 2B là các gối dung nham ít xốp hơn do bị các
khoáng vật sét và các khoáng vật biến đổi khác lấp đầy lỗ hổng. Qúa trình này
diễn ra là nhờ sự tiếp xúc với nớc biển của vỏ đại dơng sau khi hình thành đã
dẫn đến những biến đổi về hóa học và thành phần khoáng vật của chúng, nếu
nhiệt độ càng cao, sự tơng tác của lớp vỏ với nớc biển càng mạnh. Trên thực
tế, không lớp vỏ đại dơng nào sinh ra mà không bị biến đổi và biến chất ở một
mức độ nào đó. Do vậy, một số ý kiến cho rằng ranh giới giữa hai phụ lớp 2B, 2C

và giữa 2C với tầng 3 nên dựa vào mức độ biến đổi của các lớp đất đá hơn là dựa
vào sự khác biệt về thành phần giữa chúng (xem chơng 5).
(vii) Tốc độ lan truyền của sóng địa chấn trong tầng 2 biến đổi nhanh hơn
tầng 3 là bởi sự co khép của các khe nứt và lỗ hổng trong các lớp dung nham kế
tiếp nhau khi đi xuống sâu do áp lực dồn nén của các tầng. Ngoài ra, tốc độ sóng
địa chấn qua tầng 2 có xu hớng tăng theo tuổi vì càng xa trục sống núi, các
tầng đất đá càng trở nên rắn chắc do các khe hở và lỗ hổng còn lại đều bị lấp
dần bởi các khoáng vật mới thành tạo từ sự tơng tác giữa nham thạch và nớc
biển.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)
Hình 4.2: Một số loại đá trầm tích và phun trào có trong lớp vỏ đại dơng
và manti
(a) Trầm tích bùn biển thẳm (lớp 1); (b) Các mảnh vỡ dung nham bazan
dạng gối (lớp 2); (c) Các mảnh vỡ dung nham bazan dạng dyke (lớp 2);
(d) Gabro (lớp 3); (e) Peridotit (lớp 4)
Câu hỏi 4.1 Tại sao các tầng đá dung nham bị nứt vỡ có tốc độ sóng địa
chấn nhỏ hơn các tầng đá cùng loại nhng không bị nứt vỡ?
4.1. Sự THàNH TạO của lớp THạCH QUYểN ĐạI DƯƠNG
Vùng trục nằm giữa hệ thống sống núi giữa đại dơng là những đới hoạt
động phun trào mạnh mẽ nhất trên Trái đất và đó là nơi lớp thạch quyển đại
dơng đợc sinh ra với tốc độ từ 10 đến 200km trên một triệu năm (1-

20cm/năm).


Hình 4.3: (a) Mặt cắt ngang qua vùng trục sống núi đang diễn ra hoạt
động phun trào. Qúa trình dâng trồi của manti trong quyển mềm nút kín
khe hở nằm giữa các mảng tách dãn. Một phần macma nóng chảy phun
trào lên bề mặt đáy biển và hình thành nên lớp vỏ đại dơng mới. Những
phần còn lại bám vào rìa các mảng thạch quyển. (b) Sơ đồ phóng đại
các hoạt động macma bên dới vùng trục sống núi ngầm (a). Lu ý rằng
phần lớn các vật chất macma đợc kết tinh ngay trong lò macma - chi
tiết này có thể không cần thiết phải hiểu rõ
Các quá trình phun trào diễn ra tại đây có hai điểm khác biệt. Thứ nhất,
không giống nh hoạt động của các núi lửa, chỉ diễn ra trong một chu kỳ địa
chất ngắn, hoạt động phun trào tại các vùng trục sống núi kéo dài thành từng
đợt liên tục trong suốt thời gian tồn tại của một đại dơng, tức là có thể tới vài
trăm triệu năm. Thứ hai, tất cả các vật chất macma phun trào đều tạo nên lớp
dung nham đồng nhất trải dài hàng trăm triệu km vuông đáy đại dơng. Tuy
nhiên, liên quan tới qúa trình tách dãn đáy biển, hiện vẫn còn nhiều câu hỏi
cha đợc giải đáp, chẳng hạn nh: hoạt động phun trào tại các sống núi đại
dơng có là nguyên nhân gây ra chuyển động tách rời giữa các mảng hay không
hay chính sự chuyển động tơng đối giữa các mảng đã làm phát sinh ra các hoạt
động này? Câu trả lời sẽ đợc giải đáp ở các phần tiếp theo.
Nói chung, xoay quanh qúa trình tách dãn này còn những điều cha rõ ràng
nhng các diễn biến cơ bản xảy ra theo cơ chế hoạt động chung nh mô tả trên
hình 4.3 vẫn nhận đợc sự đồng tình của các nhà nghiên cứu. Theo đó, các vật
chất manti nằm bên dới thạch quyển - thuộc quyển mềm - do tiến gần tới điểm
nóng chảy nên có đặc tính dẻo đã dâng trồi qua trục sống núi và lấp đầy khe
trống đợc tạo thành giữa hai mảng tách rời. Khi lớp quyển mềm nằm dới đỉnh
trục bị hút lên, các vật chất peridotit có trong thành phần của chúng sẽ bị nóng
chảy từng phần và hình thành các khối macma bazan ngay trong lớp vỏ và đợc

gọi là lò macma. Qúa trình phun trào của các lò macma qua khe trục là điểm
gốc của các chồng gối dung nham trên đáy đại dơng. Qúa trình này dù xẩy ra
tại bất kỳ vị trí nào dọc theo trục sống núi cũng đều mang tính phân đợt và cuối
mỗi một đợt phun trào của nó là sự hình thành của một vách dung nham trong
lòng các khe nứt do sự rắn kết của một lợng macma nào đó (dạng dyke), bề
dày phổ biến của các vách này khoảng chừng 1m. Với mỗi đợt phun trào tiếp
theo trong cùng một khu vực là sự ra đời của một khe nứt mới bên cạnh các khe
nứt cũ hoặc cũng có thể ngay chính tại lớp vách dung nham vừa đợc hình thành
trớc đó. Vị trí các đai vách dung nham thờng nằm ở phần dới cùng của tầng
địa chấn 2 (phụ tầng 2C). Phần chính của khối macma sẽ từ từ nguội dần và kết
tinh bắt đầu từ thành lò khi hai mảng tiếp tục rời xa nhau. Qúa trình kết tinh
của macma là nguyên nhân hình thành tầng đá gabrro của lớp 3 và tầng
peridotit phân lớp nằm trên lớp địa chấn 4. Các vật chất nằm giữa lò macma có
thể đợc duy trì ở trạng thái lỏng trong một thời gian dài do đợc bổ sung liên
tục macma tơi từ dới sâu đi lên. Những phần manti còn lại cha bị nóng chảy
sẽ cùng các mảng phân kỳ chìm sâu xuống dới tạo thành phần còn lại của lớp
thạch quyển đại dơng.
Câu hỏi 4.2 Giả sử nếu các vách dung nham đợc hình thành trong quá
trình tách dãn có bề dày trung bình là 1m, hỏi thời gian hình thành của mỗi
vách sẽ là bao lâu đối với các khu vực tách dãn nh sống núi ngầm giữa Đại
Tây Dơng (tốc độ tách dãn của một mảng là 2cm/năm) và vùng chân lục địa
phía đông Thái Bình Đơng (tốc độ tách dãn của một mảng là 8cm/năm)?
4.1.1. Dung nham dạng gối : Lớp vật chất bên ngoài của vỏ đại
dơng
Các dung nham dạng gối (lava) thờng xuất hiện tại những khu vực có
sự phun trào của macma bazan dới nớc, vì vậy phần vỏ bên ngoài của lớp vỏ
đại dơng có cấu tạo chủ yếu bởi các dung nham lava - đây là một loại đá núi lửa
khá phổ biến trên trái đất.
Theo bạn các dung nham bazan phun trào dới nớc sẽ nguội nhanh hơn
hay chậm hơn so với các dung nham phun trào trên bờ?

Các dung nham phun trào dới nớc sẽ nguội nhanh hơn vì nớc có độ dẫn
nhiệt cao hơn không khí. Qúa trình nguội lạnh nhanh chóng có thể là nguyên do
dẫn đến cấu trúc dạng gối khác biệt của lớp dung nham này: ngay khi dòng
macma phun trào trồi lên đáy biển, bề mặt bên ngoài của chúng nhanh chóng bị
nguội lạnh và kết rắn nhng không qúa cứng mà vẫn đủ mềm để có thể tiếp tục
di chuyển theo các dòng dung nham. Khi dòng macma trào lên qúa nhanh, áp
lực bên trong dòng sẽ sinh ra các chồi dung nham tròn hoặc dài. Các chồi này sẽ
nổ bung khi phát triển tới một kích thớc nào đó và khởi sinh ra các dòng dung
nham mới, tách khỏi dòng chảy cũ và hình thành lớp gối khác. Qúa trình thành
tạo các dung nham dạng gối luôn là chủ đề nghiên cứu chuyên sâu, các giai đoạn
hình thành và phát triển chính của chúng có thể đợc minh họa sơ bộ nh trên
hình 4.4. Sự lặp lại liên tiếp của quá trình này có thể tạo ra một chồng gối dung
nham dày đến hàng trăm mét và sinh ra dạng địa hình nổi cuộn đặc trng trên
đáy đại dơng. Những gối dung nham có đờng kính từ 10cm đến trên 1m và dài
tới vài mét đợc gọi là gối dung nham lớn. Khi đông cứng chúng có cấu tạo lớp vỏ
thủy tinh sẫm màu bên ngoài (do quá trình nguội lạnh nhanh của bề mặt bên
ngoài), bên trong là lõi dung nham kết tinh hơn có cấu tạo rạn nứt dạng toả tia
do bị nguội lạnh chậm.






Hình 4.4: (a) - (c) Các giai đoạn phát triển chính trong quá trình hình
thành các chồng gối dung nham. Qúa trình hình thành của chúng là do
sự phát triển của lớp vỏ bọc mới tại vị trí xuất hiện các vết nứt nóng
chảy. (a) Đầu lỡi dung nham chảy trên sờn dốc liên kết với dòng dung
nham lớn hơn ở phía trái. Các khe nứt xuất hiện do qúa trình nóng chảy
của lớp vỏ bọc mỏng bên ngoài giúp giải thoát một phần áp lực sinh ra

bên trong lớp vỏ bởi sự phun trào liên tục của các dung dịch macma. Tại
các điểm xung yếu trên dòng chảy có thể xuất hiện các chồi dung nham
do sự hình thành của các vết nứt tròn.
(b) Sự phát triển của chồng gối dung nham mới với các vết nhăn trên bề
mặt từ vị trí các vết nứt nóng chảy. Các lỡi dung nham tiếp tục phát
triển kéo dài theo sờn dốc, các chồi dung nham bị cong xuống do sức
nặng của cột dung nham khi bị đùn lên liên tục. (c) Qúa trình mở rộng
của vết nứt tại đầu lỡi bị suy yếu dần và sinh ra các khúc do sự xuất
hiện của các nếp nhăn ngang và sự hình thành của các khấc đứt gãy cắt
qua khe nứt. Bên trong lõi của dòng dung nham xuất hiện một khe nứt
dọc kéo dài có độ dãn rộng chậm. Giữa thân của các dòng chồi dung
nham có thể phát triển các vết nứt tách mới khiến chúng tiếp tục mọc
dài ra. (d) ảnh chụp một thiết bị lấy mẫu ngầm thuộc dự án FAMOUS
(mục 4.1.2) đang thu thập các mảnh dung nham trên đáy đại dơng
Kết quả phân tích các mẫu lõi khoan cho thấy thành phần cấu tạo của tầng
đá núi lửa không hoàn toàn là các dung nham dạng gối. Đôi khi xen giữa chúng
là các lớp dung nham dạng tấm (do sự chảy tràn của các dòng dung nham). Hơn
nữa, do đặc tính dễ bị vỡ vụn nên thờng gặp các tập hợp cục bộ mảnh vụn đá
núi lửa và mảnh vụn thủy tinh có nguồn gốc từ các lava.
Sự thành tạo của các dung nham dạng gối góp phần làm cho đáy biển trở
nên gồ ghề và cùng với nhiều qúa trình kiến tạo khác, địa hình bề mặt đáy đại
dơng càng trở nên thô ráp.
4.1.2. Sự hình thành của tầng đá núi lửa trờng hợp nghiên cứu cụ
thể
Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày một số kết qủa nghiên cứu chi tiết
một phần vùng sống núi giữa ĐTD đợc thực hiện trong suốt thập niên 70 và đã
đợc công nhận là một công trình khoa học xuất sắc. Qua những nghiên cứu này,
bạn đọc có thể hiểu thêm về các cơ chế hoạt động của núi lửa, sự hình thành của
các khe nứt, địa hào (đứt gãy) và các đai xâm nhập dọc theo các trục sống núi đại
dơng.

Các thiết bị kỹ thuật định vị hàng hải và khảo sát đáy biển đợc mô tả trong
chơng 1 đã đợc sử dụng trong các chơng trình nghiên cứu thuộc dự án
FAMOUS (French-American Mid-Ocean Undersea Study) để lựa chọn vùng
nghiên cứu và tiến hành điều tra chi tiết.
Vùng nghiên cứu của dự án FAMOUS.
Dự án này bắt đầu năm 1971 khi học thuyết tách dãn đáy biển và kiến tạo
mảng đợc các nhà khoa học trái đất thừa nhận và cũng là thời điểm thuận lợi
để thực hiện các cuộc điều tra khảo sát tỷ mỉ những khu vực sinh ra các mảng
thạch quyển vùng trục sống núi giữa đại dơng. Vùng nghiên cứu thuộc dự án
FAMOUS là một dải sống núi ngắn, khoảng chừng 640 km nằm trong hệ thống
sống núi ngầm giữa Đại Tây Dơng kéo dài về phía tây nam Azores (hình 4.5) và
là ranh giới giữa hai mảng Châu Phi và Châu Mỹ. Có hai lý do cho sự lựa chọn
này: thứ nhất những dị thờng từ ở vùng trung tâm sống núi thể hiện rất rõ qua
các nghiên cứu bằng máy bay. Thứ hai, vị trí của khu vực nằm không qúa xa bến
cảng Ponta Delgada của Azores nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các
tàu ngầm nghiên cứu khảo sát đáy đại dơng.
Sau khi lựa chọn vùng khảo sát, một loạt các cuộc điều tra đo đạc vùng đáy
sâu đã đợc tiến hành với các tỉ lệ khác nhau nhằm thành lập các bản đồ độ sâu
nh trên hình 4.5 và 4.6. Trên sơ đồ tỉ lệ nhỏ (hình 4.5), bạn có thể thấy dải sống
núi giữa Đại Tây Dơng bị chia cắt và xô lệch bởi một số các đứt gẫy biến dạng.
Khoảng cách giữa hai đới đứt gãy A và B xấp xỉ 50 km và là chiều dài giới hạn
của vùng nghiên cứu FAMOUS. Các tuyến khảo sát của tàu ngầm đợc biểu
diễn cụ thể trên sơ đồ hình 4.6. Độ sâu của đáy thung lũng địa hào khoảng 2500
km và rải rác trong khu vực này là một vài khối núi thấp, trong đó những khối
núi có đỉnh nhô cao đợc đặt tên riêng nh đỉnh Venus, đỉnh Pluto.
Hình 4.7 là sơ đồ mặt cắt ngang qua vùng thung lũng trung tâm và qua
đỉnh Venus (hình 4.6).
Câu hỏi 4.3(a) Những đứt gãy lớn nhất sẽ nằm tại vị trí nào của vùng thung
lũng địa hào đợc mô tả trên hình 4.7?
(b) Những vị trí nào trong lòng thung lũng này có thể xuất hiện núi lửa

(hình 4.7)?

Hình 4.5: Sơ đồ độ sâu vùng thung lũng giữa núi thuộc vùng nghiên cứu
FAMOUS. Khu vực khảo sát của tàu ngầm (hình 4.6) tơng ứng với vị trí
nằm trong giới hạn hình vuông trên bản đồ giữa hai đới đứt gãy A và B.
Đơn vị đo của các đờng đẳng sâu là fathom (1 fathom = 1,829m)


Hình 4.6: Bản đồ mô tả chi tiết vùng thung lũng địa hào nằm trong khu
vực khảo sát của tàu Alvin. Các đờng đậm nét màu đen là tuyến khảo
sát của tàu. Đờng thẳng cắt ngang qua thung lũng ở phần trên của bản
đồ là vị trí mặt cắt ngang trên hình 4.7

Hình 4.7: Sơ đồ mặt cắt ngang qua đỉnh Venus (xem vị trí trên hình 4.6)
Các thiết bị kỹ thuật đợc sử dụng trong qúa trình nghiên cứu của dự án
Hầu hết các máy móc, thiết bị nghiên cứu về địa chất, địa vật lý biển có khả
năng sử dụng đều đợc FAMOUS khai thác trong chơng trình nghiên cứu của
mình. Vào thời điểm đó, rất nhiều loại máy còn ít đợc dùng vào mục đích
nghiên cứu biển, nhng chúng đã đợc thay đổi và cải tiến để phục vụ cho hoạt
động nghiên cứu của dự án.
1. Hệ thống định hàng hàng hải. Nh đã nói ở chơng 1, các hoạt động quan
trắc trên biển sẽ gặp khó khăn nếu thiếu các thiết bị định vị hàng hải. Đối với
các hoạt động khảo sát của FAMOUS, việc xác định chính xác vị trí các trạm
quan trắc luôn là vấn đề u tiên hàng đầu bởi những yêu cầu cao của dự án (độ
sai lệch cho phép chỉ khoảng 10m). Do vậy, ngời ta đã thiết kế một hệ thống
định vị bằng âm thanh có sử dụng các máy thu phát đợc đặt trên đáy biển kết
nối với tàu ngầm hoặc tàu nổi. Đây là một thiết bị đa năng có thể sử dụng kết
hợp với các nhóm thiết bị ngầm khác.

Hình 4.8: Hình ảnh một phần đáy biển thuộc vùng nghiên cứu của dự án

FAMOUS do thiết bị quét sờn GLORIA cung cấp. ảnh đợc xây dựng
nhờ việc chồng ghép các mảnh sơ đồ quét của máy GLORIA theo tuyến
đông nam. Các vùng màu sáng là khu vực phản xạ sóng mạnh.
2. Sonar quét sờn. Sự trợ giúp của ngời Anh cho dự án này là hệ thống
máy dò độ sâu và quét sờn bằng âm thanh có tên gọi GLORIA (chơng 1). Nhờ
khả năng của GLORIA, ngời ta đã thu đợc những hình ảnh về hình thái bề
mặt đáy biển. Các bức tranh về độ nhám địa hình đáy đã đợc xây dựng từ các
mảnh chồng ghép của sơ đồ máy quét (hình 4.8). Đó là những tài liệu vô cùng
qúy giá giúp cho việc xác định các thành vách của những đứt gãy lớn và phạm vị
ảnh hởng của các đới đứt gãy đợc chính xác hơn.
3. LIBEC. Độ rộng của ống kính và chất lợng ảnh chụp thờng, ngầm dới
nớc luôn bị giới hạn bởi ảnh hởng của các tia sáng ngợc. Để khắc phục hiện
tợng này một hệ thống camera chuyên dụng có cờng độ chiếu sáng mạnh
(Light Behind Camera system - LIBEC) đã đợc sử dụng, nó có khả năng di
chuyển ngầm trên đáy biển và có độ phóng đại lớn. Bằng cách chụp liên tiếp một
lợng ảnh lớn với tốc độ nhanh, LIBEC có thể cung cấp những hình ảnh thực của
đáy biển dới dạng ảnh ghép. Hình 4.9 là một ví dụ về kiểu ảnh này, trên đó có
thể quan sát thấy những vết nứt đặc trng của vùng đáy thung lũng địa hào.
4. Máy đo sâu hồi âm có sử dụng chùm tia hẹp. Các máy hồi âm đợc sử
dụng phổ biến trên các tàu nghiên cứu vào thời điểm đó có độ rộng của chùm tia
khoảng 30
0
, do đó không đáp ứng đợc yêu cầu khảo sát chi tiết của dự án
FAMOUS. Với độ phân giải lớn hơn 1km nên loại máy này khó có khả năng phát
hiện đợc những dạng địa hình nh kiểu đỉnh Venus. Tuy nhiên, với hệ thống
máy sử dụng chùm tia hẹp khoảng 2
0
nh của Hải quân Mỹ thì có thể phát hiện
đợc cả những dạng địa hình nhỏ hơn nữa (hình 4.10). Thực tế, diện tích chiếu
sáng của một chùm tia gần nh ngang bằng với thị trờng của cửa sổ tàu ngầm,

do vậy khi chế tạo các thiết bị lặn cần lu ý đến điểm này.
Sự trợ giúp của các máy móc công nghệ cao đã tạo thêm nhiều điều kiện
thuận lợi cho các chuyến thám hiểm bằng tàu ngầm. Những con tàu chuyên
dụng đợc thiết kế riêng cho mục đích nghiên cứu này (hình 1.21) thờng có cấu
tạo vỏ ngoài bằng titan để tăng khả năng chịu áp lực cao của tầng nớc, ngoài ra
nó còn đợc lắp ráp thêm các công cụ lấy mẫu khác nhau nh tay nhặt mẫu tự
động, túi thu mẫu trầm tích bở rời, ống lấy mẫu lõi trầm tích bằng nhựa hay các
chai lấy mẫu nớc.

Hình 4.9: Hình ảnh vùng đáy thung lũng địa hào do LIBEC cung cấp.
Trên ảnh thể hiện rõ hai vệt khe nứt chạy song song với trục tách dãn.
Lu ý, tỉ lệ phóng ở đây lớn hơn nhiều so ảnh do GLORIA cung cấp trên
hình 4.8

Hình 4.10: Giá trị sử dụng của các chùm tia hẹp so với các chùm tia lớn
của thiết bị hồi âm trong việc thành lập bản đồ địa hình vùng thung lũng
địa hào chính là độ phân giải của nó đối với các dạng địa hình nhỏ hoặc
có kích thớc gần tơng tự nh đỉnh Venus (hình 4.6)

Hình 4.11: (a)-(d). Một vài hình ảnh vùng đáy thung lũng địa hào đợc
chụp qua cửa sổ tàu Alvin. Độ rộng của ống kính chụp có đờng kính
bằng 1m đối với ảnh (a), 3m đối với ảnh (b), (d) và khoảng 6m đối với
ảnh (c). Tham khảo thêm câu hỏi và câu trả lời 4.4 để biết thêm chi tiết

Hình 4.12: Lát cắt từ một gối dung nham lava nằm trong vùng nghiên
cứu của dự án FAMOUS có đờng kính 50cm
Câu hỏi 4.4 Hình 4.11 cho thấy một số bức ảnh vùng đáy thung lũng địa
hào đợc chụp từ tàu ngầm Alvin. Hãy quan sát và cho biết các đặc điểm sau
đây đợc thể hiện trong bức ảnh nào?(một hay nhiều đặc điểm có thể xuất hiện
trong cùng một ảnh)

Biểu hiện rõ nét của các dung nham dạng gối.
Các mảnh đá vụn.
Lớp phủ trầm tích.
Khe nứt.
Hình 4.12 là một lát cắt của gối dung nham kéo dài, có thể đã đợc thành
tạo chỉ trong một vài phút sau khi dòng dung nham bazan nóng chảy vừa trào
lên. Phần rìa bên ngoài của nó là lớp vỏ thủy tinh đợc hình thành do qúa trình
nguội lạnh nhanh của bề mặt dòng dung nham, sau đó bị biến đổi nhanh chóng
bởi các phản ứng tơng tác với nớc biển nh hydrat hóa, thủy tinh hóa. Phần
lõi bên trong vì nguội lạnh chậm hơn (khoảng sau một vài ngày) nên có cấu tạo
rạn nứt dạng tỏa tia trên bề mặt cắt ngang. Phần lõi tung tâm là một lỗ đen, đó
có thể là đờng ống nhỏ kéo dài xuyên suốt chiều dài gối. Phần dung nham còn
lại trong lòng ống luôn đợc duy trì ở trạng thái nóng chảy, khiến nó có thể di
chuyển và thoát ra ngoài sinh ra những chồi gối mới.
Phân tích các dữ liệu
Cơ sở để phân tích các dữ liệu của FAMOUS đợc bắt đầu với giả thiết rằng
hoạt động phun trào là nguồn gốc hình thành của đa số các dạng địa hình trên
đáy thung lũng (hình 4.6). Theo đó, trên đỉnh hoặc gần đỉnh của mỗi địa hình
dạng núi phải có một hoặc nhiều miệng núi lửa với các hớng dòng chảy tỏa ra
khác nhau của dung nham. Sau đó, điều này đã đợc xác thực qua việc khảo sát
trực tiếp bằng tàu ngầm trên đỉnh Pluto (hình 4.6). Tại đó, ngời ta đã tìm thấy
những họng phun trào với các dòng dung nham trờn theo sờn dốc, để lại các
dạng địa hình dòng chảy trên sờn núi. Trong vùng nghiên cứu của FAMOUS đã
phát hiện đợc 18 địa hình dạng núi trên đáy thung lũng có nguồn gốc tơng tự
nh đỉnh Pluto. Những đỉnh núi xuất hiện gần vùng trung tâm của thung lũng,
nh Venus (hình 4.13) dờng nh vẫn còn hoạt động cho tới gần đây. Với những
đỉnh núi nằm xa trục hơn, khoảng cách phân bố của chúng thờng dãn ra và
tuổi thì cũng già hơn, đôi khi chúng còn bị chia cắt bởi các đứt gãy song song với
trục tách dãn (hình 4.14).

Hình 4.13: Sơ đồ phân tích độ sâu khu vực đỉnh núi Venus. Vùng màu
đỏ là đỉnh Venus, các chấm đên là miệng núi lửa, các mũi tên là hớng
dòng chảy dung nham. Đơn vị độ sâu ở đây đợc tính bằng fathom
Sự tiến hóa của vùng đáy thung lũng địa hào
Hình 4.14 cho thấy mức độ phức tạp của địa hình vùng sống núi giữa Đại
Tây Dơng. Qua các chuyến khảo sát chi tiết về địa hình và thống kê các đợt
phun trào, nhóm nghiên cứu FAMOUS đã hoàn thiện sơ đồ địa hình vùng đáy
thung lũng (hình 4.15 và hình 4.16). Trên những sơ đồ này đã thể hiện đợc
những sự kiện đã diễn ra trong suốt 200.000 năm qua. Đó là diễn biến của các
qúa trình phun trào và tách dãn đặc trng của vùng trục sống núi giữa Đại Tây
Dơng trong hàng chục triệu năm kể từ khi Đại Tây Dơng bắt đầu đợc hình
thành. Theo dõi các sơ đồ, bạn có thể hiểu đợc những giai đoạn thành tạo chính
của lớp vỏ đại dơng ở hai bên sờn núi trong suốt 200.000 năm qua với độ rộng
từ 2-3km tơng ứng với tốc độ tách dãn một phía là 1-2cm/năm (tốc độ tách dãn
của một cánh).



Hình 4.14: Sơ đồ phân bố các đứt gãy và núi lửa trong lòng thung lũng
địa hào thuộc vùng nghiên cứu của dự án FAMOUS. Vùng màu đỏ đậm
là các núi lửa trẻ nằm trên các trục tách dãn hiện tại. Các đờng đứt gãy
đậm nét là những đứt gãy sâu dạng địa hào, các đờng mảnh nét là các
đứt gãy nằm trên đáy thung lũng. Các chấm đen là miệng núi lửa đồng
thời cũng là hớng đờng phân thủy trên đỉnh núi. Sơ đồ này đợc xây
dựng từ các nguồn dữ liệu về độ sâu, quan trắcbằng tàu ngầm, khảo sát
địa hình đáy bằng các thiết bị máy móc thả sâu chuyên dụng

Hình 4.15: Sơ đồ tiến hóa vùng đáy thung lũng địa hào trong 200.000
năm qua, dựa trên các nghiên cứu về tuổi tơng đối của các dung nham
lava. Tuổi của các khối núi đợc tính bằng 10

3
năm. Đối với mỗi giai
đoạn từ (a) đến (g), hoạt động của các trục núi lửa (VA) và sự hình thành
của các địa hào (SR) đều đợc thể hiện rõ. Giai đoạn (h) tất cả các địa
hào đợc hình thành phát triển chồng lên nhau. Lu ý rằng, qúa trình
chia cắt và xô lệch tạm thời chắc chắn sẽ xảy ra tại một thời điểm nào
đó và luôn có sự trùng hợp ngẫu nhiên giữa các hệ thống trục phun trào
và hệ thống các địa hào. Xem giải thích trong phần bài viết

Hình 4.16: Sơ đồ mặt cắt biểu diễn qúa trình phát triển của lòng thung
lũng, dựa trên nhiều mặt cắt ngang qua vùng đáy thung lũng sau khi đã
loại bỏ hoạt động của các đứt gãy. (g) là mặt cắt thực tế với sự có mặt
của hệ thống đứt gãy. Tuổi của lớp vỏ hình thành trên đáy thung lũng
đợc thể hiện cụ thể bằng những con số trên hình vẽ với đơn vị tính là
năm. Các mặt cắt trên từ (a)-(g) tơng ứng với các giai đoạn trên hình
4.15 (bỏ qua giai đoạn (e))
Tuy nhiên, bạn không nhất thiết phải hiểu rõ chi tiết những sơ đồ trên vì
chúng tôi sẽ tóm tắt những điểm chính liên quan đến qúa trình đó trong phần
tiếp theo. Tất cả những diễn biến xảy ra tại các trục tách dãn có vận tốc khác
nhau có thể đợc tóm gọn nh sau:
1. Tần suất lặp lại của các hoạt động phun trào biến đổi khá mạnh với biên
độ từ 10.000 năm đến 50.000 năm. Mỗi ngọn núi lửa đợc thành tạo từ qúa trình
này phải mất từ vài tháng đến vài năm. Trong qúa trình hình thành, chúng sẽ
có lớp chân đế là dung nham dạng vách do qúa trình dâng trồi của các dòng
macma đi lên từ bên dới.
2. Sau khi đợc hình thành, các khối núi lửa sẽ bị sụt chìm và qúa trình
thành tạo thung lũng địa hào bắt đầu. Vị trí xuất hiện các địa hào chủ yếu là
khu vực ngay cạnh sờn núi do vậy các khối núi nhìn chung đợc bảo tồn gần
nh nguyên vẹn. Các địa hào có thể phát triển ở cả hai phía sờn đông hoặc sờn
tây của núi, nhng cách đây 180.000 năm những núi lửa nằm phía bắc thờng

có địa hào phát triển ở sờn tây, những núi lửa phía nam thờng có địa hào phát
triển ở sờn đông. Mỗi pha thành tạo núi lửa mới đều bắt đầu từ các thung lũng
địa hào kế cận. Khi một núi lửa ra đời, các núi lửa cũ sẽ bị đẩy dịch sang bên
nhờng chỗ cho phần chân đế mới đang hình thành.
3. Các núi lửa khoảng 100.000 năm tuổi có vị trí nằm khá xa trục và bắt đầu
đợc đẩy lên bởi các đứt gãy có hớng cắm về phía thung lũng. Sau chừng
200000 năm, chúng dờng nh đợc nâng cao gần nh hết mức, thoát khỏi đáy
thung lũng và nằm ngang bằng với đỉnh vách thung lũng.
Rõ ràng diện tích lớp vỏ đại dơng phơi lộ phía ngoài vùng lòng thung lũng
địa hào sẽ tơng ứng với các đơn vị núi lửa hình thành và tác động của đứt gãy
sau đó là nguyên nhân chính gây ra sự biến đổi của bề mặt địa hình và sự thô
ráp của các vùng nằm dọc theo trục tách dãn (hình 2.12).
Kết qủa khảo sát ở những khu vực khác cũng cho thấy diễn biến của qúa
trình trên theo nh nghiên cứu của FAMOUS gần nh đặc trng cho toàn bộ hệ
thống sống núi giữa đại dơng, nếu có sự khác biệt chỉ là về quy mô không gian
và thời gian do sự khác nhau về tốc độ tách dãn ở từng vị trí. Những thành qủa
có ý nghĩa mà nhóm nghiên cứu FAMOUS đạt đợc là việc phát hiện ra hoạt
động phun trào tại vùng trục sống núi và có thể chính các trờng dung nham
dyke là nguồn cung cấp vật liệu cho các dung nham lava tại một khu vực riêng
biệt nào đó. Phát hiện thứ hai là sự gián đoạn cục bộ các hoạt động phun trào
xen giữa khoảng cách hai núi lửa liền kề, một đã ngừng hoạt động và một đang
hình thành. Số lợng các vách dung nham đợc hình thành theo kết qủa tính
toán trong câu hỏi 4.2 là giá trị trung bình trong 100.000 năm, hoặc lâu hơn. Nói
chung, các quá trình diễn ra ở sống núi đại dơng phức tạp hơn nhiều so mặt cắt
mô tả trên hình 4.3. Sự phức tạp của chúng càng thể hiện rõ khi xét thêm góc độ
thời gian, mục 4.2 chúng tôi sẽ đề cập một cách cụ thể hơn về vấn đề này.
4.1.3. Hoạt động của các lò macma dới trục tách dãn
Các quá trình phun trào chỉ là biểu hiện bên ngoài của qúa trình thành tạo
lớp thạch quyển đại dơng đang diễn ra trong lòng trái đất. Để hiểu rõ đợc diễn
biến của qúa trình này chúng ta cần phải tìm hiểu cơ chế hoạt động của chúng ở

dới sâu. Nh đã biết, tầng địa chấn 3 có cấu tạo bởi các đá gabro. Đây là một
loại đá bazan đợc hình thành từ dới sâu, nơi có nhiệt độ cao và áp suất cao
nên có thể do bị nguội lạnh chậm, chúng đã kết tinh thành các tinh thể lớn hơn
so với các dung nham lava và dyke. Theo ý kiến chuyên môn của nhiều nhà địa
chất, thời gian kéo dài để các bazan nguội lạnh và kết tinh thành tinh thể có
kích thớc nh quan sát trong các mẫu lõi khoan và gầu ngoạn, thì buộc nó phải
kết tinh trong phạm vi hoạt động của một lò macma tơng đối lớn kéo dài trục
sống núi (hình 4.3(b)). Với các lò macma này, nhiệt lợng của chúng sẽ đợc duy
trì nhờ sự xâm nhập thờng xuyên của các dòng macma mới từ bên dới, do vậy
qúa trình nguội lạnh và kết tinh sẽ bắt đầu xảy ra từ rìa bên trong lò. Nếu quá
trình kết tinh theo kịp với qúa trình xâm nhập của macma tơi thì kích thớc
của lò macma sẽ đợc bảo tồn.
Tuy nhiên, kích thớc của các lò macma vẫn là vấn đề đang còn bàn cãi. Rất
có thể các lò macma bên dới trục tách dãn nhanh có kích thớc lớn hơn so với
các lò nằm bên dới trục tách dãn chậm. Chiều rộng tối đa của chúng có thể đạt
tới 10km nh trên hình 4.3(b). Hiện cha phát hiện đợc hoạt động của một lò
macma nào dới vùng trục sống núi giữa ĐTD, nhng các nghiên cứu địa chấn
lại phát hiện thấy các sóng phản xạ từ đỉnh một lò macma rộng khoảng 4-6 km
tại khu vực sống núi đông TBD.
Để có thể tìm hiểu đợc các đợc qúa trình hoạt động bên trong lò macma,
trớc hết, chúng ta cần phải biết rõ những hoạt động khác nhau đang xảy ra dọc
theo trục tách dãn và đặc biệt là chiều dài của các lò macma.
4.2. Sự PHÂN ĐOạN của các TRụC TáCH dãN ĐạI DƯƠNG
Theo các nghiên cứu của FAMOUS, hoạt động phun trào xảy ra trong vùng
dự án không xuất hiện trên toàn bộ chiều dài trục sống núi mà chỉ diễn ra rời
rạc tại một số vị trí nằm trên trục. Chiều dài hoạt động của mỗi vị trí phun trào
này không vợt qúa 2-3 km và thờng cách xa nhau một khoảng gần 1km (hình
4.14). Vậy, phải chăng các lò macma nằm bên dới vùng trục cũng có sự phân bố
tơng tự và mỗi một hoạt động núi lửa xảy ra đều liên quan đến một lò macma?
Câu trả lời là không bởi các nghiên cứu về tính chất địa hóa của dung nham

núi lửa trong vùng dự án đã cho thấy sự tơng đồng của chúng cho dù có nguồn
gốc phun trào khác nhau và những nghiên cứu về cấu trúc của tầng địa chấn 3
cũng khẳng định thêm sự sai lầm của giả thiết này. Có lẽ nguồn vật liệu phun
trào của từng núi lửa nằm trên cùng một trục sống núi đều từ một lò macma duy
nhất, nhng vấn đề là chiều dài của nó dù lớn đến mấy cũng không thể kéo dài
liên tục dọc theo toàn bộ hệ thống trục sống núi.
Tại sao lại nh vậy?
Đơn giản là vì sự can thiệp của các đứt gãy biến dạng. Nh đã biết hoạt
động của các đứt gãy biến dạng là nguyên nhân chính gây ra sự chia cắt và xê
dịch sống núi thành những khối nhỏ so le có chiều dài từ vài chục đến vài trăm
kilomet. Khoảng cách ngang giữa chúng có thể nhỏ hơn 20 km (ví dụ các đứt gãy
liên quan tới đới cà nát A và B trên hình 4.5) hoặc bằng 1000 km (ví dụ, đứt gãy
Eltamin trên hình 2.23(d)). Nh vậy, làm thế nào để một lò macma có chiều rộng
không qúa 10 km có thể phát triển ngang theo những khoảng dịch chuyển lớn.
Các nghiên cứu địa chấn đợc thực hiện bên ngoài hệ thống trục sống núi
ĐTD. đã cung cấp thêm bằng chứng về sự độc lập của các lò macma. Qua đó cho
thấy bề dày của tầng gabro nằm giữa các đới nứt vỡ là lớn nhất, nhng càng tiến
tới vị trí xuất hiện đới nứt vỡ, bề dày của chúng càng bị vát mỏng và gần nh
biến mất. Thay vào đó là sự xâm chiếm của trờng dung nham dyke với bề dày
gần nh không đổi, che phủ toàn bộ mặt ngoài của lò và duy trì qúa trình thành
tạo dung nham lava (hình 4.17).

Hình 4.17: Sơ đồ mặt cắt (song song trục tách dãn) mô tả kết qủa nghiên
cứu địa chấn khu vực phía ngoài trục tách dãn về sự biến đổi độ dày của
các lớp đất đá kết tinh trong lò macma (gabro và peridotit phân lớp) khi
tiến gần tới vị trí xuất hiện của đứt gãy biến dạng. Điều này cho thấy các
lò macma không thể dãn rộng theo sự dịch chuyển ngang của các đứt
gãy
Kết quả này đã khẳng định những lò macma bên dới trục sống núi không
thể dãn rộng theo qúa trình chuyển dịch ngang của hệ thống đứt gãy. Nếu chiều

rộng của lò bằng khoảng cách so le giữa hai khối núi thì không có nghĩa rằng nó
đã đợc kết nối với một lò macma tơng tự nào đó nằm ngoài đứt gãy. Phạm vi
hoạt động của mỗi qúa trình xảy ra tại trục ít nhất cũng phải nằm trong giới hạn
tỉ lệ với khoảng dịch chuyển của các đứt gãy. Trong những năm giữa thập niên
1980, nhờ vào sự trợ giúp của một số máy móc hiện đại nh thiết bị định vị hàng
hải, thiết bị hồi âm sử dụng chùm tia hẹp, thiết bị sonar quét sờn, các nhà
nghiên cứu đã phát hiện ra những khoảng xê dịch ngắn không do sự chuyển
động của đứt gãy với chiều dài từ 2-15km là nơi hệ thống trục sống núi có sự
vặn xoắn. Kiểu xê dịch này thể hiện rõ ở khu vực sống núi phía đông TBD với
chiều dài của mỗi khối bị chuyển dịch khoảng vài chục km. Nếu nhìn lại sơ đồ
mặt cắt trên hình 2.11(b), bạn sẽ thấy khu vực này không hề có một lòng thung
lũng lớn nào. Các cuộc khảo sát chi tiết độ sâu cho thấy những xê dịch ngang
trên trục sống núi xảy ra tại vị trí đỉnh trục bắt đầu hạ thấp và triệt tiêu thay
vào đó là một đỉnh trục mới đợc hình thành và nâng lên ngay bên cạnh. Vị trí
hai đầu đỉnh trục mới và cũ chập nhau đợc gọi là các tâm tách dãn hội tụ.
Hình 4.18 cho thấy vị trí của tám tâm tách dãn nằm trên chiều dài 1000 km của
vùng sống núi Thái Bình Dơng với sự xuất hiện của bốn đứt gãy biến dạng. Kết
qủa khảo sát một tâm tách dãn bằng máy hồi âm đợc thể hiện trên hình 4.19(a)
và 4.19 (b).
Các dung nham dạng gối nằm trên hoặc gần trục sống núi là những dung
nham có tuổi trẻ nhất. Qua khảo sát bằng tàu ngầm thấy rằng mỗi một trục
sống núi đều nằm ngay trên một đới dung nham macma dạng dyke xâm nhập.
Tại trung điểm các khúc trục núi, hoạt động phun trào và thủy nhiệt (xem
chơng 5) có cờng độ mạnh nhất và giảm dần đến kết thúc khi tới gần các vị trí
giáp tâm tách dãn, ngợc lại hoạt động khe nứt và đứt gãy cỡ nhỏ thì tăng dần
về phía tâm do ảnh hởng của ứng suất trợt ngang.

Hình 4.18: Vị trí các tâm tách dãn dọc theo chiều dài 1000km vùng sống
núi đông TBD qua kết qủa khảo sát bằng máy đo sâu hồi âm

Hình 4.19: (a) Sơ đồ đẳng sâu tại vị trí một tâm tách dãn thuộc vùng
sống núi đông Thái Bình Dơng đợc xác định bằng máy echo-sonder
theo các tuyến khảo sát cách h nhau khoảng 3 km. Trục sống núi là các
đuòng thẳng kéo dài đôi. Lu ý, diện tích vùng khảo sát này lớn hơn giới
vùng nghiên cứu của dự án FAMOUS trên hình 4.6. (b) Mặt cắt hình thái
vùng tâm tách dãn hội tụ. Những khu vực có độ sâu nhỏ nhất (nhỏ hơn
2700 m) có màu đen. Đây là những vùng có cấu tạo bởi các dung nham
lava trẻ. Tỉ lệ phóng đại gấp 4 lần theo chiều đứng
Một vấn đề còn cha rõ là các đoạn sống núi đối xứng qua tâm tách dãn có
cùng một lò macma hay hai lò riêng biệt. Nhng đáng chú ý là có rất nhiều lò
macma vẫn xuất hiện tại những vị trí mà sóng địa chấn đi qua nó bị tắt hẳn.
Nh vậy, dờng nh là các lò macma bên dới trục đã bị phân tách thành
nhiều nhánh tại vị trí các đứt gãy biến dạng. Trên thực tế, nếu cơ chế trên hình
4.20 là đúng, thì mỗi nhánh của lò macma chính là lý do hình thành của các tâm
tách dãn hội tụ.
Câu hỏi 4.5 (a) Chiều dài trung bình (gần đúng) của các đoạn sống núi bị
chia cắt thuộc hệ thống sông núi ĐTD trong vùng nghiên cứu FAMOUS (hình
4.5) và vùng sống núi đông Thái Bình Dơng từ 8
0
nam đến 18
0
nam (hình 4.18)
là bao nhiêu?
(b) Có sự tơng quan nào giữa tốc độ tách dãn với chiều dài các khúc đoạn
sống núi không?

Hình 4.20: Hình vẽ giải thích qúa trình hình thành và phát triển của một
tâm tách dãn hội tụ. Các đờng đôi là đờng đỉnh trục nằm phía trên
trờng dung nham dyke xâm nhập. (a) Giai đoạn khởi đầu của qúa trình:
hoạt động phun trào tại đỉnh trục đôi khi bị suy giảm do các lò macma

không đợc cung cấp thêm macma tơi. (b) Một hoặc cả hai lò macma
bên dới trục hoạt động trở lại do có sự tiếp ững của nguồn macma mới
và phát triển các trờng dyke xâm nhập. (c) Các trục sống núi (và các
đới xâm nhập dyke) xô trợt chồng so le và bắt đầu uốn xoắn do tác
động của trờng ứng suất. (d) Đới sống núi chịu ứng suất mạnh tiếp tục
phát triển và cắt rời phần sống núi nằm đối diện so le. Trong giai đoạn
này, hai lò macma nằm bên dới các đới trục bắt đầu có sự sát nhập. (e)
Phần sống núi bị cắt rời tạo thành một dạng địa hình nổi cao độc lập
trên đáy đại dơng và qúa trình hình thành tâm tách dãn kết thúc. Nếu
nguồn cung cấp macma lại bị gián đoạn tạm thời thì qúa trình này có thể
lặp lại từ đầu (a). Chu kỳ hoạt động của một qúa trình có thể kéo dài
khoảng 100.000 năm
4.2.1. Giải thích qúa trình hình thành lớp thạch quyển đại dơng
Theo nh sơ đồ hình vẽ (hình 4.3) minh họa trong mục 4.1, lớp vỏ đại dơng
mới đợc sinh ra là do qúa trình dâng trồi của các vật chất manti nóng chảy
trong quyển mềm bên dới trục tách dãn.
Nhng làm thế nào mà các vật chất manti dâng trồi có thể tạo ra đợc
những lò macma nằm cách đều nhau bên dới mỗi đoạn trục sống núi?
Xét về tỉ trọng, thạch quyển bao giờ cũng nặng hơn quyển mềm nóng chảy
và sự khác nhau này đã tạo ra hai lớp chất lỏng có độ cứng khác nhau, lớp trên
cứng hơn lớp dới. Theo kết qủa thực nghiệm, nếu giữa độ cứng và độ dẻo có sự
tơng phản qua một bề mặt ranh giới thì lớp có độ cứng kém hơn sẽ dâng trồi
xuyên qua lớp nằm trên, tạo ra các khối xâm nhập cách đều nhau (hình 4.21(a)).
Tại vị trí trục tách dãn, bên dới đỉnh trục, lớp nằm dới là một đới quyển
mềm kéo dài liên tục có tỉ trọng nhỏ (tham khảo hình 4.3) và khá đồng nhất.
Hình 4.21(b) là sơ đồ chuẩn hóa mô phỏng qúa trình dâng trồi của macma tích
tụ trong quyển mềm thành các lò macma nằm bên dới mỗi đoạn trục tách dãn.
Khoảng cách giữa các lò do không có sự xâm nhập của mama nên có địa hình
thấp bởi lớp vỏ ở đó có cấu tạo mỏng. Khi đỉnh trục sống núi bị chia cắt và xê
dịch mạnh thì có nghĩa là đứt gãy biến dạng đợc hình thành.

Nếu một lò macma đợc hình thành theo cơ chế trên thì rất có thể nguồn
macma cung cấp cho nó cũng xuất phát từ một nguồn chung trong đới quyển
mềm do trạng thái bất ổn định trọng trờng của đới quyển mềm nóng chảy nằm
bên dới luôn đợc duy trì. Tuy nhiên, trong mục 5.3.1 bạn sẽ tìm thấy một bằng
chứng thuyết phục về các hoạt động gián đoạn mang tính phân đợt theo thời
gian của mỗi lò macma khi chúng có khả năng kết tinh hoàn toàn do quá trình
bị làm nguội lạnh nhanh bởi các hoàn lu thủy nhiệt.


Hình 4.21: (a) Trạng thái không liên kết của hỗn hợp nớc-glyxerin (nhẹ
hơn) khi đợc bơm nhanh theo đờng thẳng vào dung dịch glyxerin
(nặng hơn). Sau 45 giây, các giọt hỗn hợp nớc-glyxerin bắt đầu nổi lên
thành những hạt nhỏ cách đều nhau trên một đờng thẳng. Trong
trờng hợp này, hỗn hợp nớc-glyxerin tợng trng cho phần manti
nóng chảy và mỗi một hạt hỗn hợp là một nguồn macma cung cấp cho
một lò macma độc lập(b).
(b) Sự dâng trồi của chất dẻo quyển mềm bên dới ranh giới tách dãn
giữa hai mảng thạch quyển. Trên một bề mặt độ sâu nào đó (thể hiện
bằng đờng chấm), quyển mềm dẻo dâng trồi sẽ xâm nhập vào một đới
mà tại đó nó sẽ bị nòng chảy từng phần sau đó hội tụ lại tại những vị trí
thích hợp nằm bên dới đáy thạch quyển. Do có độ cứng và độ nhớt nhỏ
nên trờng trọng lợng của đới nóng chảy từng phần không đồng nhất
dẫn đến việc tích tụ các khối dung dịch nóng chảy có khả năng dâng
trồi lên bề mặt và tạo thành các lò macma trong lớp vỏ dọc theo trục
tách dãn. Quyển mềm dẻo sẽ tiếp tục dâng cao cho tới khi nó bị làm
ngội lạnh và bám kết vào rìa tách dãn của các mảng thạch quyển khiến
chúng bị dầy lên. Đờng đậm nét đánh dấu ranh giới giữa thạch quyển
và quyển mềm
Nói tóm lại, hoạt động của một trục tách dãn đợc duy trì bởi một nguồn
macma sinh ra từ qúa trình dâng trồi và nóng chảy của quyển mềm dọc theo đới

trục. Sự phân bố gián đoạn của các lò macma dới trục có thể với khoảng cách
vài chục kilomet. Mỗi lò macma là nguồn cung cấp dung nham cho một nhóm
núi lửa nằm cách đó vài km. Cơ chế hoạt động này đợc xây dựng chủ yếu dựa