Đề tài Tiếp cận các giả thuyết, học thuyết của khoa học trái đất và một số vấn đề về học thuyết kiến tạo mảng

ể gây thiệt hại nặng nề về người, tài sản ñồng thời có thể là nguyên nhân gây ra các thảm họa khác như sóng thần, núi lửa, lở ñất, nứt ñất... (Hình 2). Hình 2. Hình ảnh trước và sau trận ñộng ñất xảy ra tháng 12/2003 tại Bam, Iran làm thiệt mạng và mất tích 40.000 người ( Trước năm 1960, không có một học thuyết riêng rẽ nào giải thích ñược các hiện tượng nêu trên. ðến những năm ñầu của thập kỷ 60, các nhà ñịa chất ñã phát triển học thuyết kiến tạo mảng. Học thuyết này ñưa ra cơ sở lý luận thống nhất và ñơn giản ñể giải thích hiện tượng ñộng ñất, phun trào núi lửa, sự tạo núi, sự vận ñộng của các lục ñịa và một loạt các hiện tượng ñịa chất khác. Nó cho rằng thạch quyển của Trái ðất như các mảng cứng dịch chuyển tương ñối với nhau. Trong quá trình dịch chuyển ñó, các mảng tách dãn hoặc va chạm mạnh vào nhau, làm cho chỗ ñược nâng lên, chỗ bị sụt xuống, vv... Khái niệm này ñược ñề cập tới từ năm 1915, do Alfred Wegener (1880-1930) ñưa ra dưới dạng giả thuyết về sự trôi dạt lục ñịa ñể giải thích một số hiện tượng. Ông cho rằng: • Phần ñất liền của vỏ Trái ðất thoạt tiên chỉ là một siêu lục ñịa duy nhất, rất rộng có tên là Pangea, Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 32 • Nó bị tách thành nhiều mảng vào khoảng ñầu Mesozoi, chúng dịch chuyển trên bề mặt Trái ðất cho ñến Pleistocen thì ñạt ñến vị trí như hiện nay, • Vỏ ñại dương thụ ñộng, vỏ lục ñịa thì di chuyển chờm lên móng ñại dương, • Cơ chế gây ra sự dịch chuyển là sức hút do hoạt ñộng thủy triều từ Mặt Trời và Mặt Trăng. ðể ñưa ra giả thuyết này, A.Wegener ñã dựa trên các bằng chứng xác thực về sự trùng khít của hình dạng ñường bờ biển cũng như ñường viền thềm lục ñịa khi dịch sát các lục ñịa vào nhau, về cấu trúc ñịa chất, cổ sinh ñịa tầng, cổ khí hậu, v.v... (Hình 3). Tuy nhiên, ñến năm 1925, các tính toán của Harold Jeffreys về ñộ bền của Trái ðất và trị số lực cần có ñể làm chuyển ñộng các lục ñịa ñã cho thấy: lực thủy triều và lực hướng tâm không thể là nguyên nhân gây ra hiện tượng trôi dạt các mảng lục ñịa. Cơ chế gây ra hiện tượng này ñã hoàn toàn bị phản bác bởi các kết quả tính toán của Jeffreys. Thuyết trôi dạt lục ñịa ñược hồi sinh vào những năm 50 của thế kỷ XX nhờ các tiến bộ của khoa học kỹ thuật mà ñặc biệt là trong lĩnh vực ñịa vật lý. Thông qua các phương pháp nghiên cứu ñịa vật lý mà các nhà khoa học có thể tìm hiểu ñược cấu trúc và trạng thái vật chất bên trong lòng Trái ðất, nguồn gốc từ tính của Trái ðất, mối liên quan giữa nhiệt ñộ (nhiệt ñộ Curie) với ñặc ñiểm từ tính của các loại khoáng vật sắt, mối liên quan giữa từ dư trong ñá magma với cường ñộ và hướng của từ trường Trái ðất tại thời ñiểm dung nham kết tinh, hiện tượng ñảo từ. Từ ñó các nhà khoa học ñã ñưa ra những kết quả nghiên cứu về cổ từ của Trái ðất và sử dụng các kết quả này làm cơ sở ñể chứng minh cho sự dịch chuyển ngang của các mảng lục ñịa. Hơn thế nữa, sự phát hiện ra Quyển mềm - một quyển ñịa chất nhớt, thành phần vật chất mềm và dẻo, ñã xóa ñi những nghi ngờ về sự trôi ngang của các mảng vì Quyển mềm ñược ví như là nền ñể các mảng thạch quyển vận ñộng trượt ngang bên trên. Quá trình lập bản ñồ ñáy ñại dương vào thập niên 1960 cũng phát hiện hệ thống sống núi ngầm dài 65000 km (hiện nay có số liệu là hơn 80000 km) giữa Thái Bình Dương và ðại Tây Dương. Dọc theo các sống núi này, tồn tại một máng sâu kéo dài liên tục (ñược gọi là rift) và ñược bao quanh bởi các ñứt gãy căng ñang hoạt ñộng. Ở ñây, hiện tượng phun trào núi lửa theo khe nứt dưới biển thường xuyên xảy ra. Theo mặt cắt ngang, rift lại bị các ñứt gãy chuyển dạng chia cắt thành nhiều ñoạn với chiều dài khác nhau và tốc ñộ tách dãn của từng ñoạn cũng khác nhau. ðứt gãy chuyển dạng là một trong những nguyên nhân gây ra các trận ñộng ñất dưới ñáy Hình 3. Phân bố của một số cấu tạo ñịa chất 2 bên bờ ðại Tây Dương hình thành những khối liên tục (Thomson & Turk, 1997) Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 33 biển. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra hiện tượng tách dãn móng ñại dương trên một bề rộng từ 1 ñến 2 km dọc theo sống núi giữa ñại dương. Khoảng không gian tách mở này luôn ñược vật liệu magma từ quyển manti trồi lên lấp ñầy liên tục (Tạ Trọng Thắng và nnk, 2005). Nhờ quá trình tách dãn-bồi tụ mà một dải vỏ ñại dương mới ñược thành tạo với tốc ñộ thay ñổi từ 1 ñến 20 cm/năm tùy theo từng khu vực; còn vỏ cổ hơn lại bị ñẩy theo chiều ngang ra xa sống núi giữa ñại dương, cho thấy vỏ ñại dương ñược tái sinh liên tục. Ví dụ như ở Biển ðông, sự tách dãn tạo vỏ ñại dương mới xảy ra trong khoảng từ 32 ñến 15,5 triệu năm trước ñây mà hiện nay chúng ta quan sát ñược. So với vỏ lục ñịa thì vỏ ñại dương khá trẻ, tuổi của vỏ ñại dương cổ nhất khoảng 180 triệu năm, trong khi tuổi của vỏ lục ñịa cổ nhất tới 4,6 tỷ năm. Dọc theo các vết nứt, thạch quyển ñược chia thành 6 mảng lớn và một số mảng phụ. Mỗi mảng có thể chỉ là vỏ ñại dương, nhưng có mảng gồm cả vỏ lục ñịa và vỏ ñại dương. Các mảng lớn là: • Mảng Ấn - Úc (có tài liệu chia ra mảng Ấn ðộ, mảng Châu Úc) • Mảng Á -Âu • Mảng Thái Bình Dương • Mảng Châu Nam Cực • Mảng Châu Mỹ (có tài liệu chia ra mảng Bắc Mỹ, mảng Nam Mỹ) • Mảng Châu Phi Theo Tống Duy Thanh và nnk (2004), trong hoạt ñộng ñịa chất của các mảng thì cơ chế vận ñộng của các ranh giới giữa các mảng có một vai trò hết sức quan trọng. Dọc theo ranh giới, các mảng phát triển, tiêu biến hay trượt ngang từ mảng này qua mảng khác và ở ñây tập trung nhiều hoạt ñộng núi lửa, ñộng ñất. Theo thống kê thì có tới hơn 90% núi lửa ñang hoạt ñộng phân bố dọc theo ranh giới giữa các mảng thạch quyển và các ñới ñịa chấn cũng là ranh giới va chạm, hút chìm, trồi trượt của các mảng. Mặt khác, do nhiều khoáng sản có liên quan chặt chẽ với hoạt ñộng nhiệt dịch và ñá magma nên dọc theo ranh giới giữa các mảng, có sự phân bố của các mỏ khoáng sản quý như ñồng, vàng, chì, bạc, kẽm. Nguyên nhân là do một phần magma nóng chảy ở ñới hút chìm khi trào lên bề mặt Trái ðất thì sẽ nguội lạnh và trong quá trình kết tinh magma nhiều khoáng vật sulfur sẽ lắng ñọng và tích tụ lại thành các mỏ khoáng sản lớn. Có thể phân ra 3 cơ chế hoạt ñộng của ranh giới mảng là: hội tụ, phân kỳ và chuyển dạng. Ranh giới phân kỳ gặp ở những nơi mà các mảng ñang tách dãn ñối với nhau như dọc theo các sống núi giữa ñại dương, hay trên lục ñịa dưới dạng thung lũng rift. Ranh giới hội tụ gặp ở những nơi mà các mảng tiến ngược chiều sát lại gần nhau theo cơ chế nén ép với 3 loại: cơ chế hút chìm, cơ chế chờm trượt và cơ chế xô húc. Còn ranh giới chuyển dạng gặp ở nơi mảng này trượt ngang qua mảng khác theo các ñứt gãy chuyển dạng. Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 34 Ranh giới hội tụ Ranh giới phân kỳ Ranh giới chuyển dạng Học thuyết kiến tạo mảng ñã ñược các nhà ñịa chất Việt Nam áp dụng trong các nghiên cứu của mình bắt ñầu từ những năm 80 của thế kỷ XX và cho ñến nay, ñại bộ phận các hiện tượng ñịa chất xảy ra trên lãnh thổ Việt Nam ñều ñã ñược giải thích dựa trên cơ sở của học thuyết kiến tạo mảng (Nguyễn Xuân Tùng và nnk, 1980). Trên ñây, chúng tôi ñã trình bày những nét sơ lược về giả thuyết, học thuyết trong khoa học Trái ðất và những nét cơ bản của thuyết kiến tạo mảng hay thuyết kiến tạo toàn cầu. Các tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Trị ñã hiệu ñính bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Huỳnh Thị Minh Hằng (chủ biên) và nnk dịch. 2002. ðịa chất ñại cương. Thành phố HCM: NXB ðại học Quốc gia, 377 tr. [2]. Kent C Condie. 1989. Plate tectonics & crustal evolution. New Mexico: Pergamon Press, 469 tr. [3]. Tống Duy Thanh (chủ biên) và nnk. 2004. Giáo trình ñịa chất cơ sở. Hà Nội: NXB ðại học Quốc gia Hà Nội, 306 tr. [4]. Tạ Trọng Thắng (chủ biên) và nnk. 2005. ðịa kiến tạo ñại cương. Hà Nội: NXB ðại học Quốc gia Hà Nội, 303 tr. [5]. Thompson G. R., J. Turk. 1997. Introduction to physical geology. California: Thomson Brooks Cole, 432 tr. [6]. Nguyễn Xuân Tùng, Nguyễn Nghiêm Minh, Trần Văn Trị. 1980. Sự tiến hóa ñịa ñộng lực của lãnh thổ Việt Nam. Tuyển tập báo cáo hội nghị KHðC kỷ niệm 25 năm ngành ðịa chất Việt Nam. Hà Nội: Tổng cục ðịa chất, tr. 108-109. TÓM TẮT Sự ra ñời và phát triển học thuyết kiến tạo mảng (plate tectonics) là một trong 10 vấn ñề nổi bật nhất thế kỷ XX, trong ñó có thuyết tương ñối của A. Einstein. Học thuyết kiến tạo mảng (hay kiến tạo toàn cầu mới) ñược các nhà nghiên cứu Trái ðất vận dụng ñể giải thích các hiện tượng ñộng ñất, núi lửa, các quá trình biến dạng, biến chất xảy ra ở trên bề mặt cũng như bên trong lòng Trái ðất; giải thích quy luật hình thành, phân bố và phá hủy các mảng thạch quyển; tìm hiểu quy luật phân bố các khoáng sản phục vụ cho cuộc sống con người; dự báo những diễn biến trong Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 35 tương lai của Trái ðất. Bài báo này trình bày khái lược sự hình thành các giả thuyết, học thuyết của khoa học Trái ðất và ñề cập một số vấn ñề về kiến tạo mảng - là phần rất quan trọng trong các học phần ðịa chất ñại cương và ðịa chất lịch sử trong chương trình ñào tạo của khoa ðịa lý các trường ðại học Sư phạm. SUMMARY APPROACH TO HYPOTHESES, THEORIES OF GEO-SCIENCE AND SEVERAL ISSUSES REGARDING TO THE PLATES TECTONIC LUONG HONG HUOC, DANG VU KHAC Generation and development of plate tectonics theory is one of ten remarkable matters in 20th century. Scientists apply this theory in order to explain the earthquake, volcano, deformation and metamorphism processes which have occurred on the surface, as well as in the earth’s womb. This article present sketchily the generation of hypotheses and theories of Earth’s sciences and mention some issues regarding to the plate tectonics - one important part in physical geology and historical geology disciplines in Geography Department in Universities of Education.