Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.56 MB, 5 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>1116 </b> <b>BÁCH K HO A T H Ư Đ ỊA C HÁ T</b>
<b>Tài liệu tham khảo</b>
P e ter M. A tk in so n ., G iles M. F oody., S te p h en E. D arb y an d
F u lo n g W u .7 2005. G eo d y n am ics. <i>CRC Press.</i> 446 pgs.
H a rsh K. G u p ta (Edit)., 2011. E n cy clo p ed ia of Solid E arth
G eo p h y sics. <i>Springer.</i> 1578 pgs.
P h ilip K earey, K eith A. K lep eis, F red erick J. Vine., 2009. G lo b al
T ectonics. <i>W iley Blackwell.</i> 482 pgs.
h ttp ://g e o p h y s ic s .o u .e d u /g e o m e c h a n ic s /n o te s /h e a tflo w /g lo b a l_
h e a t_ flo w .h tm
T rư ờ n g Đ ại học K hoa học T ự n hicn (Đ H Q G H N ).
<b>Giới thiệu</b>
Kết q uả n g h iên cứu từ trư ớ c tới nay cho thây trong
hệ M ặt Tròi, k h ơ n g có h à n h tin h n ào có lớp vỏ và
thạch q u y ến n h ư Trái Đât. N g u y ên n h â n cua sự khác
biệt n ày có liên q u an đ ế n các ch u y ến đ ộ n g kiến tạo, sự
nguội lạnh của m anti, cách ch ú n g hình th à n h và p h át
triển. N h iều kết q uá n g h iên cứ u đà ch ứ n g m in h rằng
lịch sử tiến hóa của vỏ Trái Đâ't và m anti có liên q u an
chặt chẽ với n h au và n h iều đặc đ iểm của vị đư ợc
M ặc d ù sự p h á t triể n của kh o a học T rái Đâ't đà
đ ạ t đ ư ợ c n h iều tiến bộ, đ ặ c b iệt là từ khi n h ữ n g
n g h iên cứ u đ ịa ch ât đ ổ n g vị đ ư ợ c s ử d ụ n g tro n g
n g h iê n cứ u tiến h ó a vỏ T rái Đ ất, n h u n g bốn v ân đ ề
d ư ớ i đ ây liên q u a n đ ế n lớ p vỏ n g u y ê n th ú y của Trái
Đ ất v ẫn cần đ ư ợ c n g h iê n cứ u và trả lời.
- L ớp vỏ n g u y ê n th ủ y x u ấ t h iện tro n g p h ạ m vi
địa p h ư ơ n g hay toàn cẩu?
- L ớp vỏ n g u y ê n th ủ y đ ư ợ c h ìn h th à n h theo cơ
c h ế n ào và tro n g k h o ản g thời g ian nào?
- T h àn h p h ầ n b an đ ầ u của lớ p vỏ Trái Đâ't gồm
n h ữ n g gì?
- Vỏ đ ại d ư ơ n g và vỏ lục địa p h á t triển n h ư th ế
nào, tro n g k h o ả n g thời gian nào?
N h ũ n g m ản h v ụ n hoặc di chi cố n h â t cua vỏ lục
địa đ ư ợ c b ào tổn, có tuối k h o ản g từ 3,8 đ ế n 4,0 ti năm .
H ầu h ết c h ú n g là các đ á tonalit, gn eis chứa n h iều
m an h v ụ n di chi k o m atiit và b a sa lt (am p h ib o lit). M ột
vài m àn h v ụ n , di chỉ đ ó có th ê x u ât p h á t từ lớp vò
đại d ư ơ n g b an đẩu . Việc sư d ụ n g m ơ h ìn h tuổi đ ổ n g
vị Pb cua T rái Đ ât và tuổi đ ổ n g vị cua các th iên thạch
cho th ây lớp vỏ thạch q u y ể n có th ể đ ư ợ c h ìn h thành
sau h oặc tro n g giai đ o ạn cuối cua s ự h ìn h th à n h Trái
m àn h đ á cơ có tu ố i trê n 3 ti năm , n ằ m rải rác trên các
lục địa h iệ n n a y có th ể là k ết q u ả cúa sự tái tạ o m ộ t
p h ầ n lớ p vỏ cổ k h i c h ú n g bị đ ổ n g h ó a tro n g m an ti.
T ừ các k ế t q u ả n g h iê n c ứ u đ ịa chât đ ổ n g vị cho th ây
lớ p vỏ lụ c đ ịa Ổn đ ịn h đ ầ u tiên có th ê k h ô n g đ ư ợ c
h ìn h th à n h trư ớ c 4 tỉ n ăm . N h u vậy, với tri th ứ c hiện
nay, các n h à k h o a h ọc m ới chí có th ế làm sá n g tỏ
từ n g p h ẩ n lịch s ử tiến h ó a vỏ T rái Đ ât từ k h o ả n g 4 tỷ
n ăm trờ lại đ ây .
<b>Tiến h ó a v ỏ Trái Đ ất</b>
<b>Giả thuyết về đại dương magma</b>
K ết q u ả củ a n h iề u n g h iê n cứ u cho th â y lớ p vỏ
T rái Đ ât đ ã trả i q u a g iai đ o ạ n n ó n g ch ảy tro n g lịch
s ử đ ịa châ't. Đ ặc b iệ t, q u á trìn h h ìn h th à n h h ệ th ố n g
T rái Đ ất - M ặ t T ră n g có th ê liên q u a n c h ặt chẽ với
kích th ư ớ c củ a S ao H ỏ a (S afronov, 1978; W eth erill,
1985, 1990, 1992; W e id e n sc h illin g , 1997). S ự xô h ú c
v ớ i các th iê n th ê có k ích th ư ớ c n h ư v ậy có th ê gây
ra n ó n g c h ả y v à th ậ m chí là bốc hơ i m ộ t p h ẩ n v ật
c h ấ t từ T rái Đâ't (S afro n o v , 1978; B enz và C a m e ro n ,
1990; M elo sh , 1990). G iả th u y ế t v ề n g u ồ n gốc M ặt
T răn g , th à n h p h ầ n c ủ a M ặt T ră n g là m ộ t p h ầ n T rái
<b>KIẾN TẠO VÀ ĐỊA ĐỘNG Lực </b> <b>1117</b>
trên M ặt T răng, nơi h ầ u n h u k h ô n g có các đ á trâm
tích, cỏ thê coi là b ăn g c h ú n g ch o s ự m ờ rộ n g đại
d ư ơ n g m agm a tro n g lịch sư tiến h óa M ặt T răn g . Q uá
trìn h kết tin h cu a đại d ư ơ n g m a g m a h ổ n h ợ p đ ã d ẫn
đ ế n sự hình th à n h lớp vị có th à n h p h ầ n đ ổ n g nhât,
có câu trú c lớp của M ặt T răn g . C ác giá th u y ế t v ể sự
tổn tại cua đ ạ i d ư ơ n g m a g m a trê n T rái Đ ât cũ n g
đ ư ợ c đ ư a ra, d ự a trên lư ợ n g n h iệ t b a n đ ầ u . L ư ợng
n h iệ t u ó c tính tro n g q u á trìn h bổi tụ T rái Đ ât cũ n g
có thẻ làm cho p h ẩ n ngoài c ù n g cu a lớ p vo T rái Đâ't
bị n ó n g chày tro n g q u á trìn h bổi tụ ây. Đ ộ sâ u ước
tín h cho m ộ t đ ạ i d ư ơ n g m a g m a n h ư v ậ y d a o đ ộ n g
từ 100km đ ến h a n l.OOOkm v à th à n h p h ẩ n c h u n g có
th ê là siêu m afic (O htani, 1985). D o có s ự đ ố i lưu
m ạn h tro n g đ ại d ư ơ n g m ag m a, g ra d ie n t đ ịa n h iệt
cua p h ẩn rắn và p h ẩ n lòng sẽ d ố c h ơ n n h iể u so với
th ô n g th ư ờ n g . Vì vậy, q u á trìn h k ết tin h sẽ b ắ t đ ẩ u ờ
p h ần d ư ớ i trư ớ c rồi m ới đ ế n p h ầ n trên . S ự m ấ t nh iệt
d iễn ra n h a n h ch ó n g d o q u á trìn h đ ố i lư u , vì vậy,
q uá trìn h kết tin h có th ê h o à n th à n h v ể cơ b a n sớm
hơn p h ẩ n d ư ớ i cở h à n g triệu n ă m . M ặc d ù , q u á trìn h
N ếu m ột đ ạ i d ư ơ n g m a g m a n h ư v ậ y tổ n tại thì
lớp vỏ n g u y ê n th ủ y củ a T rái Đâ't có th ê h ìn h th à n h
trên b ể m ặt cù a n ó [H.2]. L ớp vỏ n à y có th à n h p h ầ n
chủ yếu là k o m atiit, có th ế n h a n h c h ó n g bị p h á vỡ và
n ă m p h u trên đ ại d ư ơ n g m agm a. Các d ãy núi hoạt
đ ộ n g , các đới h ú t chìm và các đ ứ t gày ch u y ên d ạ n g
c ủ n g là hệ q u a của h o ạt đ ộ n g m ag m a ờ n úi lưa
K ilauea tại H aw ai (D uffield, 1972).
Bất kê đại d ư ơ n g m ag m a có thự c sự tổn tại hay
k h ô n g , lớ p vò đ ẩ u tiên của Trái Đ ât có thê đ ư ợ c m ơ
rộ n g ra do sụ n ó n g chày m an ti trên d iện rộng.
<b>Thành phần của lớp vỏ nguyên thủy</b>
Vân đ ể v ề th àn h p h ần của lớp vò n g u y ên th ủ y
Trái Đ ất đà đ ư ợ c tiếp cận ban g nhiều cách và n h iều
m ơ hình khác nhau. Cách tiếp cận trự c tiếp n h â t là
d ự a trên các th àn h p h ẩn cịn sót lại của lớp vỏ n g u y ên
<b>1118 </b> <b>BÁCH K HO A T H Ư Đ ỊA C HÁT</b>
<i>H ình 2</i> Mơ hình thành tạo lớp vỏ (có khả nàng là vỏ komatiit)
trên bề mặt đại dương magma (Kent Condie 1988).
<b>Nguồn gốc của lớp vỏ Trái Đắt</b>
<i>Vỏ đ ạ i d ư o n g</i>
N ếu q u á trìn h m ất các n g u y ê n tố khí d iê n ra với
tốc đ ộ n h a n h trên T rái Đ ất tro n g 50 triệ u n ă m đ ầu
tiên sau khi bối tụ, th eo các tài liệu đ ổ n g vị Xe, các
đ ại d ư ơ n g sẽ h ìn h th à n h râ't sớm tro n g lịch s ử địa
chât. Sự n ó n g chảy m anti trên d iệ n rộ n g tạ o th à n h
m ag m a đ ã d ẫ n đ ến s ự h ìn h th à n h lớ p vỏ đ ầ u tiê n có
th à n h p h ầ n chủ yếu có th ê là k o m atiit. L ớ p v ỏ n ày
b ắt đ ẩ u h ìn h th à n h tro n g giai đ o ạ n c u ố i củ a q u á
trìn h bổi tụ và trớ th à n h lớ p vỏ đ ại d ư ơ n g đ ẩ u tiên.
Lớp vỏ đ ư ợ c sinh ra ở các số n g n ú i đ ại d ư ơ n g g iố n g
n h ư lớp vỏ đ ại d ư ơ n g h iện đại. D o n h iệ t lư ợ n g ở
m an ti trên lớn, tro n g thờ i kỳ A rkei, lớ p v ỏ đ ạ i d ư ơ n g
có th ể h ìn h th à n h n h a n h h ơ n từ 4 đ ế n 6 lần so với
n g ày nay . N ếu lư ợ n g n h iệ t d ư th ừ a m ấ t đ i ch u yếu
là d o hệ th ố n g các số n g n ú i d ài hơn, k h ô n g p h ả i do
tách g iãn đ á y đ ại d ư ơ n g n h a n h hơn, thì tố c đ ộ h ìn h
th à n h vỏ có th ể tư ơ n g đ ư ơ n g với n g ày n a v . T ro n g cả
hai trư ờ n g hợp, thạch q u y ể n đ ại d ư ơ n g v à v ỏ sẽ
đ ư ợ c tái tạo và chìm tro n g m anti với n h iề u h ìn h
d ạ n g khác n h a u ở các đới h ú t chim . Ví d ụ , n ế u m ô
h ìn h kiến tạo m àn g của các hổ d u n g n h a m
(D uffield, 1972) g ần với m ơ h ìn h kiến tạ o m ả n g thời
kì A rkei h ơ n là m ơ h ìn h h iện đại, hai m ả n g đ ể u có
th ê bị h ú t chìm . C ác tác đ ộ n g b ề m ặ t sẽ g ó p p h ẩ n
v ào việc tái tạo m ảng.
N ếu k o m atiit lả th à n h p h ẩ n q u a n trọ n g củ a lớp
vỏ đại d ư ơ n g đ ầ u tiên, c h ú n g sê g ây ra s ự tư ơ n g
p h à n v ể tỷ trọng, kết q u à là các m á n g b ắ t đ ẩ u
<i>Vỏ lụ c đ ịa</i>
Đê giải thích vê v ân đ ê n g u ổ n g ốc và s ự h ìn h
th à n h các lục địa, có hai yếu tố cẩn đ ư ợ c lư u ý:
(1) T ro n g hệ M ặt Trời, T rái Đ ât là h à n h tin h có lớ p
vỏ thạch q u y ê n d u y n h â t với lư ợ n g n ư ớ c rất lớn;
(2) Trái Đ ất có th ê là h à n h tin h d u y n h ấ t có các h o ạ t
đ ộ n g kiến tạo m ản g xảy ra n h iề u lẩn.
Lớp vị lục đ ịa cơ n h â t còn đ ư ợ c b ả o tổn đ ế n
n g ày n ay d ư ớ i d ạ n g các tin h th ạch học có d iện tích
n h ỏ với k h o a n g tuổi từ 3,5 - 3,9 tỵ n ăm . Các tin h
th ạch học n h ư vậy th ư ờ n g có kích th ư ớ c n h o h ơ n
500km , tiêu biếu là đ ịa k h u A m itso q ờ Tây N am
G reen lan d , có n h ữ n g tìn h có kích th ư ớ c lớ n h ơ n n h ư
tin h thạch học Pilbara ở T ây ú c . N h ữ n g n g h iê n cứ u
v ể đ ổ n g vị N d và cặp đ ổ n g vị U -Pb đ à chi ra ra n g
kích th ư ớ c cua các tin h n à y có th ế k h ô n g lớn h ơ n
h iện tại, và n h ù n g v ù n g đ ịa k h u A rkei lân cận cù n g
đ ư ợ c sát n h ậ p với n h a u làm tă n g chu vi lên sau
3,5 tý năm . T h àn h p h ẩ n th ạ c h h ọc của các đ á tạo n ên
lớ p vò tu ổ i A rkei sớ m c h u y ếu là felsic g n eis (có
th à n h p h ẩn là to n alit đ ế n g ra n o d io rit) có ch ứ a tàn
<b>KIẾN TẠO VÀ ĐỊA ĐỘNG Lực </b> <b>1119</b>
cùa tonalit (C ondie, 1986). C ác kết q uả nghiên cứ u địa
hỏa, địa chất đ ổ n g vị cho th ây lớ p vò lục địa đ ẩu tiên
gồm 4 loại đá chính, đ ó là kom atiit, basalt, tonalit và
g ran it đ ư ợ c liệt kê th e o th ú tự xu ất hiện tro n g Arkei.
C ác mòi qu an h ệ g iũ a g ra n it và đá phiến lục trong
Arkei củ n g chi ra thú tụ xuâ't hiện cua chúng. Đá
kom atiit và basalt tu ổ i A rkei sớ m có thê đư ợ c thành
tạo ơ các sống n ú i đ ạ i đ ư a n g và basalt <i>ờ</i> các đới h ú t
chim. Các đá n ày n g ậm n ư ớ c d o p h an ứ n g với nước
đại d ư ơ n g và khi m an ti n g u ộ i lạnh bên d ư ớ i các đới
h ú t chìm , c h ú n g lại n ó n g chay m ột p h ần đ ế tạo nên
tonalit. Sau đó, to n alit n ó n g cháy m ột p h ẩ n và kết tinh
p h ân đ o ạn đ ể tạ o th à n h g ran it.
<i>H ìn h 3.</i> Dị thường T a-N b trong c á c đ á tonalit tuổi Arkei
(K ent C o n d ie, 1988).
Các n g h iên c ứ u v ề đ ịa h ìn h đ áy b iển hiện đ ại đả
chi ra rằ n g đ ộ sâu các đ ạ i d ư ơ n g có th ế tín h b ằn g căn
bậc hai tuổi củ a lớ p vò đ ạ i d ư ơ n g . Ở thời kỳ A rkei,
khi các m an g n h ỏ h ơ n và có khả n ă n g bị h ú t chìm
sớm h ơ n n g ày nay , đ ộ s â u đ á y b iến sẽ n h ỏ hơ n ngày
nay , và với m ộ t lư ợ n g n ư ớ c b iển tư ơ n g đ ư ơ n g thì
các lục địa A rkei sẽ bị n g ậ p n ư ớ c n h iểu h ơ n so với
h iện tại. Sụ th iế u h ụ t trầ m tích tro n g A rkei cũ n g p h ù
h ợ p với các n g h iê n c ứ u này.
<b>Quá trình tă n g t r ư ở n g c ủ a v ỏ Trái Đất</b>
R ât n h iều cơ c h ế k h á c n h a u đ ã đ ư ợ c đ ư a ra đ ế
giai thích cho s ự p h á t triể n v à tăn g trư ờ n g của lớp vò
T rái Đât. v ỏ T rái Đ ât có th ể p h á t triến theo p h ư ơ n g
th ứ c bô su n g các v ậ t liệu m ớ i từ m an ti, hoặc là tái bô
su n g các vật liệu từ vo đ ư ợ c tái tạo tro n g m an ti và
p h â n b ố lại các loại đâ't đ á trê n b ể m ặt b ằ n g các q u á
trin h trầm tích và k iến tạ o [H.4]. T uy n hiên, q uá
trìn h p h á t triến vỏ th ự c s ự chi xảy ra sự bô su n g các
v ậ t liệu mới c h u a trả i q u a q u á trìn h tái tạo từ m anti
v ào vò. Đ ê p h â n b iệ t các loại đ á mới và các loại đ á đà
trai q ua q uá trin h tái tạo, các n hà k h o a học th ư ờ n g
su d ụ n g hệ th ố n g các n g u y ê n tố đ ổ n g vị n h ư Sr, Pb
v à N d. Cơ c h ế c h ín h củ a s ụ p h á t triển và tăng
trư ở n g lớ p vo là q u á trin h b ô su n g m agm a, s ự va
ch ạm và găn kết củ a các loại đ á tro n g lớ p vỏ, sự kết
h ợ p g iữ a các vi lục đ ịa và các cu n g đ ả o va chạm vào
n h a u , sụ b ô su n g và tích tụ trẩm tích ơ các rìa lục
đ ịa. Khi các vật liệu ơ lục đ ịa bị bào m òn, c h ú n g tích
tụ <i>ở</i> các th ềm , sư ờ n lục đ ịa và o các b ổ n trũ n g đ ại
d ư ơ n g g ầ n rìa lục địa. Các lớp trầm tích d à y có thê
c ù n g đ ư ợ c h ìn h th à n h th eo cách này. Sụ chôn vùi các
v ậ t liệu đ ã d ẫ n tới q u á trìn h biến chất và có thê cá s ự
n ó n g ch ay m ột p h ân , kết q u ả là d â n tới sự tăn g
tr ư ờ n g p h á t triến cua các lục địa. Vai trò q u a n trọ n g
củ a c o c h ế tăn g trư ờ n g tro n g các thời kỳ đ ịa chất rât
k h ỏ đ ể đ á n h giá vì các rìa lục địa cô đ ại đã đ ư ợ c tái
tạ o m ạ n h m ẽ tro n g giai đ o ạ n biến d ạ n g m u ộ n h a n
v ề sa u . T u y nhiên, c h ú n g có th ê có vai trị q u a n trọ n g
đ ố i vớ i các khu vự c vị cơ tiền C am bri, nơi có các
b ằ n g c h ứ n g v ề sụ n ân g trồi và b ào m òn k h o an g
15 đ ế n 30km .
Sự bổ sun g magma
M a g m a từ m an ti có thê đ ư ợ c bô su n g v ào lớp vỏ
và th ạ c h q u y ể n từ bên d ư ớ i m ản g và p h ú chổng lên
các đ á n ú i lửa. P h ư ơ n g th ứ c n ày có th ê xảy ra ờ
n h iề u m ôi trư ờ n g kiến tạo khác n h au . N h ữ n g k h u
v ự c tiế p xúc với p h ẩ n vỏ b ên dư ớ i, ch ăn g h ạ n n h u
k h u v ự c Ivrea ở Italy, đ ã cho th ây rất n h iều loại đ á
g ra n u lit m afic chính là g a b ro xâm n h ập , và q u á trìn h
b ơ s u n g m ag m a m afic v ào lớp vỏ lục đ ịa bên d ư ớ i có
th ê có v ai trị q u a n trọng.
Q u á trin h tăn g trư ở n g , p h á t triển cùa các lục đ ịa
M ộ t <i>cơ</i> c h ế q u a n trọ n g tro n g sự p h á t triển, tăn g
trư ơ n g lụ c địa tro n g P h an ero zo i là sự bổi tụ các
đ ịa k h u . H ầu h ết các đ ai tạo n úi ở C o rd illeran và
Sự bồi tụ
Cơ chế phát triển vỏ (Kent
<b>1120 </b> <b>BÁCH K H O A T H Ư Đ ỊA C H Á T</b>
A p p a la c h ia n ớ Bắc M ỹ đ ư ợ c h ìn h th à n h do sự p há
vở và g ắn kê't va chạm củ a các c u n g đảo , ờ vị trí ran h
giới các m a n g hội tụ h oặc dọc theo các đ ứ t gãy
ch u y ến d ạn g . Q u á trìn h va chạm tư ơ n g tự cũ n g xảy
ra và có vai trò q u a n trọ n g tro n g thời kỳ tiền C am bri.
<b>Tài liệu tham khảo</b>
H a rsh K. G u p ta (Edit), 2011. E n cy clo p ed ia of Solid Earth
G e o p h y sics. <i>Springer.</i> 1578 pgs.
K ent
K en t C o n d ie., 1988. P late T ecto n ics & C ru sta l E volution.