Chuong 1 trai dat va he mat troi

BÀI GiẢNG ĐỊA CHẤT ĐẠI CƢƠNG

Biên soạn: Đào Văn Nghiêm
Tài liệu tham khảo chủ yếu

“Bài Giảng Địa Chất Đại Cƣơng”
TS. Hoàng V. Long-Bộ môn Địa chất biển
ĐT: +84-04-3.7525.471
Email:


GIÁO TRÌNH THAM KHẢO
1. Mark J. Crawford, M.S. (1998); Physical Geology; Cliffs Notes Inc., USA; 1st edition; 242 tr.
2. Thompson & Turk (1997); Introduction to Geology; Brooks Cole; 2nd edition, 432 tr.
3. Edward J. Tarbuck, Frederick Lutgens and Dennis Tasa (2007); Earth: An introduction to
Physical Geology; Prentice Hall; 9th edition; 720 tr.
4. Võ Năng Lạc (2002); Địa chất Đại cương, T1-3; NXB Giao thông vận tải.
5. Tống Duy Thanh (2003); Giáo trình Địa chất cơ sở. NXB ĐHQG Hà Nội.
6. Bài Giảng Địa Chất Đại Cương – TS. Trần Mỹ Dũng-Bộ Môn Địa Chất, Đại học Mỏ-Địa chất
7. Bài Giảng Địa Chất Đại Cương – TS. Ngô Xuân Thành-Bộ Môn Địa Chất, Đại học Mỏ-Địa chất


CHƢƠNG 1

TRÁI ĐẤT VÀ HỆ MẶT TRỜI


VŨ TRỤ VÀ HỆ MẶT TRỜI
Vũ trụ, hiểu một cách khái quát là toàn bộ hệ thống
không-thời gian và được cấu thành bởi nhiều hệ Siêu
thiên hà. Mỗi một hệ Siêu thiên hà lại bao gồm nhiều

hệ Thiên hà.

Hệ Thiên hà mà trái đất chúng ta đang tồn tại được gọi
là hệ Ngân hà (Milky Way). Đây là một hệ thiên hà có
dạng xoắn ốc, có đường kính ~100.000 năm ánh sáng,
chiều dày ~1.000 năm ánh sáng và bao gồm 200-400 tỉ
ngôi sao.

Ngoài ra các hành tinh còn có một số các vệ tinh, thiên
thạch và sao chổi bay theo những quỹ đạo cố định
hoặc tự do (vd: mặt trăng).

Đơn vị đo: Năm ánh sáng (1giây ~300.000 km)
Đơn vị thiên văn: 1AU = khoảng cách trái đất đến mặt
trời ~150 triệu km).

Cấu trúc hệ Ngân Hà

Hệ Mặt trời và các vệ tinh xoay quanh

Hệ Mặt trời (Thái dương hệ) nằm trong hệ Ngân hà,
bao gồm Mặt trời, và 8 hành tinh quay quanh mặt trời
theo thứ tự từ trung tâm ra ngoài xa dần là: Mặt trời –
sao Thủy – sao Kim – Trái đất – sao Hỏa – sao Mộc –
sao Thổ - sao Thiên vương – sao Hải Vương (sao
Diêm Vương được xếp vào các hành tinh lùn).


HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO CỦA TRÁI ĐẤT
Trái đất có hình dạng elipsoid với bán

kính tại xích đạo ~ 6378 km, bán
kính tại cực ~ 6356 km, diện tích
bề mặt ~510.072.000 km2, khối
lượng ~5,9736x1024 kg, …
Cấu tạo trái đất có tính phân lớp:

1. trong cùng là nhân, chứa vật chất
đặc, nóng, thành phần chủ yếu là
Fe, Ni,
2. lớp tiếp theo là manti chiếm ~80%
trọng lượng trái đất, thành phần
chủ yếu là các loại đá.
3. Ngoài cùng là lớp vỏ mỏng và
thành phần cơ bản cũng là các
loại đá
(chi tiết sẽ được đề cập đến trong
chương 3 – Kiến tạo mảng)

Mô phỏng cấu tạo trong của trái đất


Cấu tạo vỏ Trái Đất
•

•

•

Vỏ
– Lục địa

(continent)
– Đại dương
(ocean)
Mantle
– Trên (upper)
– Dưới (lower)
Nhân
– Ngoài (Outer) –
Lỏng
– Trong (Inner) –
Rắn


•

•

•

•

Vỏ chia làm 2 loại
– Vỏ lục địa: thành phần chủ yếu là granite, mật độ 2,7g/cm3, chiều dày trung bình
35-40km
– Vỏ đại dương: thành phần basalt, mật độ trung bình 3g/cm3, chiều dày trung
bình 7-10km
Mặt chuyển tiếp Mohorovicic là phần dưới cùng của vỏ Trái Đất
– Mặt Moho phân định phần dưới của vỏ và phần trên của manti
– Andrija Mohorovicic là người đã tìm ra bề mặt này bằng sự thay đổi tốc độ sóng
dọc (P-wave)

Thạch quyển (lithosphere): phần ngoài cùng khoảng 100-150km (bao gồm vỏ và
phần trên của manti), ở trạng thái rắn được di chuyển bởi quyển mềm ở dưới
Quyển mềm (asthenosphere): phần trên của manti, chuyển tiếp từ thạch quyển đến
độ sâu khoảng 350-400km, ở trạng thái dẻo và liên quan đến đối lưu dòng magma.
(Magma lỏng di chuyển lên trên còn magma đặc nguội chìm xuống-đối lưu manti)


Bề mặt trái đất đƣợc chia thành hai phần chính:
Lục địa và đại dƣơng
Lục địa: chiếm 30% diện tích bề mặt trái
đất, bao gồm các dạng địa hình nằm cao
hơn mực nước biển: đồng bằng, đồi và
núi *.

Các địa hình này phân bố trên năm châu lục:
Châu Á, châu Âu, châu Mĩ, châu Phi,
Châu Nam cực và châu Úc (châu Đại
Dương)
Điểm cao nhất trên trái đất là đỉnh Everest
(Himalaya) – 8.848 m
* Tiêu chuẩn độ cao phân chia theo độ cao
địa hình:

•

Đồng bằng: 0-50 m

•

Đồi: 50 – 200 m

•

Núi thấp: 200 – 500 m

•

Núi cao trung bình: 500 – 1000 m

•

Núi cao: 1000 – 3000

•

Núi rất cao: >3000m


Đại dƣơng: Chiếm 70% diện
tích bề mặt trái đất, bao
gồm Thái bình dương, Đại
tây dương, Ấn độ dương,
đại dương bắc cực, đại
dương Nam cực và các
biển rìa. (chi tiết sẽ học
đến trong chương... – Hoạt
động địa chất của biển và
đại dương)

Điểm sâu nhất dưới đáy đại

dương là Mariana Trench
( 11 km)


Trong hệ mặt trời, trái đất tham gia hai chuyển động độc lập:
1.

Chuyển động quanh mặt trời ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ cực bắc) với chu kỳ 365 ngày trên
một mặt phẳng quỹ đạo gọi là mặt phẳng Hoàng đạo.

2.

Trái đất tự quay quanh trục của nó ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ cực bắc) với chu kỳ

24 giờ.

Mặt phẳng đi qua tâm trái đất và vuông góc với trục quay trái đất gọi là mặt phẳng xích đạo.
Mặt phẳng xích đạo chia trái đất làm hai nửa: Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Mặt phẳng
này lệch với mặt phẳng Hoàng đạo một góc 23.5o.


Giao tuyến của mặt phẳng vuông góc

với trục quay của trái đất với bề
mặt trái đất được gọi là đường vĩ
tuyến. Nếu mặt phẳng đó là mặt
phẳng xích đạo thì giao tuyến đó
gọi là đường xích đạo (0o).
Giao tuyến của mặt phẳng chứa trục
quay của trái đất với bề mặt trái đất

được gọi là đường kinh tuyến.
Đường kinh tuyến đi qua trạm thiên

(0o)

văn Greenwich (London) được gọi
là đường kinh tuyến gốc (0o) chia
trái đất thành hai bán cầu Đông và
Tây.
Vị trí của mỗi điểm trên trái đất được
xác định bằng kinh độ và vĩ độ đi
qua điểm đó (chi tiết sẽ được trình
bày trong phần thực hành bản đồ).

Hình trải phẳng bề mặt trái đất


CỦA TRÁI ĐẤT


CỦA TRÁI ĐẤT

Độ từ
thiên

Trường địa từ
Trái đất giống như một thanh nam châm khổng lồ với
trục địa từ (bắc-nam) lệch với trục địa lý (bắc-nam)
một góc 11.5o. Từ trường bao quanh trái đấy được
gọi là trường địa từ.

Địa từ có hai tính chất đặc trưng:
•

Độ từ thiên: góc lệch giữa kinh tuyến địa lý và kinh tuyến
địa từ tại mỗi điểm trên trái đất. Có giá trị bằng 0o ở xích
đạo và tăng dần đến 11.5o ở hai cực. Tùy theo vị trí của trục
địa từ mà sẽ có độ lệch từ thiên dương và độ lệch từ thiên
âm.

•

Độ từ khuynh: góc lệch của thanh nam châm với mặt phẳng
nằm ngang. Có giá trị bằng 0o ở xích đạo và 90o ở hai cực.

Độ từ Khuynh

Hai giá trị trên thay đổi theo thời gian, vị trí và nhiều yếu tố khác


•

c nam)
•

n.
•

tinh.

•

.

F

Kx

M 1xM 2
R2

•
t.

•

n.
•
cao.


•

),…
•
~25oC/km.
•

t

•

i sâu.


CÁC QUYỂN CỦA TRÁI ĐẤT

•

Sinh quyển: Là một đới mỏng phân bố trên bề mặt đến độ sâu vài km bên dưới bề mặt trái
đất mà ở đó có sự tồn tại của thế giới sinh vật (Phần trên cùng của thạch quyển +thủy
quyển + phần dưới cùng của khí quyển)

•

Thủy quyển: Bao gồm toàn bộ lượng nước phân bố trong các đại dương, biển, sông, hồ,
đầm lầy, lỗ rỗng của đấ tới độ sâu vài kim bên dưới mặt đất.

•

Thạch quyển: Bao gồm toàn bộ các loại đá tồn tại trong lớp vỏ và phần trên của lớp manti
(chi tiết sẽ trình bày ở chương.... – Thành phần vật chất của trái đất)

•

Khí quyển: là hỗn hợp nhiều loại khí (chủ yếu là Nitơ và Oxi) bao bọc xung quanh trái đất
hoặc thẩm thấu xuống đến độ sâu vài km dưới mặt đất và bị giữ bởi trọng lực.


Khí quyển có cấu tạo phân tầng (theo thứ tự từ dưới mặt đất lên):

•

Tầng Đối lưu: 0 - 6 (7) km ở vùng cực và 0 – 17 (20) km ở xích đạo. Không khí
luân chuyển theo chiều thẳng đứng, nhiệt độ giảm dần từ xích đạo về phía hai
cực, chủ yếu nhận nguồn nhiệt bức xạ từ bề mặt trái đất.

•

Tầng Bình lưu: từ giới hạn trên của tầng đối lưu đến độ cao 50 (51) km, không
khí chuyển động theo phương nằm ngang, nhiệt độ tăng dần theo độ cao

•

Tầng Trung gian: tiếp từ tầng Bình lưu đến độ cao 85 km, đây là tầng mà phần
lớn các thiên thạch bị đốt cháy khi bay vào tầng khí quyển; Nhiệt độ giảm theo
độ cao, giới hạn trên của tầng trung gian là nơi có nhiệt độ thấp nhất ( -85
oC), hơi nước bốc hơi lên tầng này sẽ đóng băng tạo thành các đám mây băng
và tạo ra hiện tượng cực quang.

•

Tầng nhiệt: Giới hạn từ tầng Trung gian đến độ cao 690 km; nhiệt độ tăng theo
độ cao và có thể đạt đến 1500 oC sau đó duy trì ở mức ổn định. Tuy nhiên bản
chất của các loại khí và nhiệt độ còn chưa được xác định chi tiết. Trạm vũ trụ
quốc tế hoạt động trong tầng này ở độ cao 320 – 380 km.

•

Tầng Ngoại vi: Đây là tầng cao nhất có giới hạn trên đạt đến độ cao 10.000
km. Mật độ không khí ở đây rất loãng, các phân tử khí co thể di chuyển tự do

hàng trăm km mà khong xảy ra va chạm với các phân tử khác. Các phân tử khí
này cũng có thể di chuyển ra/vào dễ dàng khỏi tầng ngoại vị dưới tác dụng của
từ trường và gió mặt trời.


NGUỒN GỐC TRÁI ĐẤT VÀ HỆ MẶT TRỜI
Xác định nguồn gốc trái đất và hệ mặt
trời chủ yếu dựa vào việc quan sát sự
tương tác của bụi, khí các đám mây
và các ngôi sao trong dải Ngân hà:
•

Khoảng 5 tỉ năm trước đây, vật chất mà
chúng tạo lên hệ mặt trời ngày hôm nay là
một đám mây bụi, khí khổng lồ phân tán và
di chuyển chậm chạp trong vũ trụ.

•

90% thành phần của các đám mây này He
và H – các nguyên tố phổ biến nhất trong
vũ trụ, được phát ra từ một vụ nổ của một
siêu ngôi sao.

•

Lực hấp dẫn ban đầu còn yếu nhưng đủ để
cho các hạt bụi, khí hút lại gần nhau tạo lên
các cấu trúc hình cầu (H. a,b,)

•

Quá trình tích tụ, dồn nén tiếp tục làm cho
các đám mây này quay nhanh hơn tạo lên
cấu trúc hình đĩa (H. c)

•

Khoảng 90% khối lượng của đám mây tinh
vân bị sụp đổ vào trung tâm tạo thành mặt
trời cổ (H. d). Sự va chạm của các hạt với
tốc độ rất cao trong quá trình sụp đổ đã giải
phóng ra một lượng nhiệt khổng lồ.

•

Sau khi quá trình sụp đổ gần kết thúc, nhiệt lượng
đốt nóng bên trong đĩa cầu trong khi bụi khí ở lớp
ngoài nguội dần tạo thành các tích tụ nhỏ.

•

Theo thời gian các tích tụ này lớn dần và thu hút các
đám mây bụi xung quanh bằng lực trọng trường để
tạo lên các hành tinh sơ khai


•

Các hành tinh sơ khai lại thu hút và gắn

kết vào nhau tạo thành các hành tinh lớn
hơn như ngày nay, trong đó có trái đất
(H. e).

•

Đồng thời với sự hình thành các hành
tinh, lực hút trọng trường hút các
nguyên tử khí vào trong nhân mặt trời
cổ. Dưới áp suất rất cao nhiệt độ nóng
tới mức làm cho các hạt nhân H kết hợp
lại với nhau tạo thành hạt nhân của
nguyên tố nặng hơn là He. Phản ứng
hạt nhân này giải phóng ra một lượng
nhiệt vô cùng lớn và vẫn tiếp diễn cho
đến ngày hôm nay – đó là thời kỳ sơ
khai tạo lên mặt trời ngày nay H. e).

•

Nhiệt mặt trời đốt nóng và làm bốc hơi
các nguyên tố H, He và các nguyên tố
nhẹ khác bay xa khỏi trung tâm mặt trời
– dẫn đến kết quả là

i nên được gọi
là nhóm hành tinh đá. Các hành tinh còn
lại (sao mộc, sao thổ, sao thiên vương,
sao hải vương và sao diêm vương) chủ
yếu là bụi, khí và băng.