Chương 1 Cấu tạo, các tính chất vật lý hóa học của Trái Đất

Chương 1 CẤU TẠO, CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ HÓA HỌC CỦA TRÁI ĐẤT Mục tiêu: Nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức về: * Cấu tạo của Trái Đất * Các tính chất vật lý cơ bản và thành phần hoá học của Trái Đất 1.1. Cấu tạo, trạng thái vật chất bên trong TĐ Bằng phương pháp gián tiếp đặc biệt là phương pháp địa chấn cho phép các nhà khoa học giả thiết rằng Trái Đất được cấu tạo bởi ba quyển: - Vỏ - Manti - Nhân Các quyển này khác nhau về thành phần, trạng thái vật chất. 1.1.1. Vỏ Trái Đất Vỏ Trái Đất là phần cứng ngoài cùng của Trái Đất, ngăn cách với quyển Manti bên dưới bằng mặt ranh giới Moho, có bề dày thay đổi 5 - 10km ở đại dương và 20 - 70km ở lục địa. Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các lớp có thành phần khác nhau, được chia ra 2 kiểu vỏ: vỏ lục địa và vỏ đại dương. - Vỏ lục địa: Phân bố ở nền lục địa có một phần nằm dưới mực nước biển. Bề dày trung bình 35 - 40km, ở miền núi cao có thể đạt tới 70km. Về cấu tạo gồm: Lớp trầm tích cổ, lớp granit và lớp bazan - Vỏ đại dương: Phân bố ở nền đại dương, dưới tầng nước biển và đại dương. Bề dày trung bình 5 - 10km. Về cấu tạo gồm: Lớp trầm tích trẻ và lớp bazan. - Thành phần hoá học: Có mặt hầu hết các nguyên tố hoá học trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, trong đó chủ yếu là các nguyên tố O2, Si, Al, Na, K, Ca, Fe, Mg. Trong tám nguyên tố này, Si và Al có hàm lượng lớn nhất nên còn được gọi là quyển Sial 1.1.2. Quyển Manti. Ngăn cách với vỏ Trái Đất bằng mặt Moho và nhân Trái Đất bằng mặt Gutenberg, ở độ sâu 70 - 2900km. Căn cứ vào tốc độ truyền sóng chấn động chia ra: lớp cứng trên cùng là phần dưới của thạch quyển. Tiếp đó là lớp vật chất có tính dẻo nên được gọi là quyển mềm. Phần dưới cùng vật chất ở trạng thái rắn. - Quyển mềm Tại đây vật chất ở trạng thái nửa nóng chảy nửa kết tinh nên đã hình thành các dòng đối lưu theo chiều thẳng đứng và nằm ngang. Do sự di chuyển của vật chất theo chiều thẳng đứng nên đã tác động vào thạch quyển gây nứt vỡ. Vật chất nóng chảy xâm nhập vào vỏ Trái Đất gây nên hiện tượng xâm nhập, phun trào 1.1.3. Nhân Trái Đất. Độ sâu 2900 km- 6371km, theo nhiều nhà khoa học nhân ngoài gần như lỏng, nhân trong rắn Trước kia người ta cho rằng toàn bộ nhân là sắt và niken nên còn gọi là Nife. Ngày nay người ta quan niệm rằng, nhân khác các quyển nằm trên nó không phải do thành phần mà chủ yếu do trạng thái vật chất. Với áp suất lớn vật chất tồn tại ở dạng ion mang điện. 1.2. Các tính chất vật lý của Trái Đất 1.2.1.Tỉ trọng: Do khối lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới, nên vật chất ở các lớp dưới bị nén chặt làm tăng mật độ vật chất dẫn tới tăng tỉ trọng. Như vậy ta thấy tỉ trọng của Trái Đất tăng dần theo chiều sâu. 1.2.2. Áp suất - Áp suất thủy tĩnh: sinh ra do trọng lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới, áp suất thủy tĩnh tăng theo chiều sâu. - Áp suất địng hướng: sinh ra do các chuyển động kiến tạo của vỏ Trái Đất. Phân bố theo phương nằm ngang ở phần trên của vỏ Trái Đất và giảm dần theo chiều sâu. 1.2.3. Trọng lực Trọng lực là tổng hợp của hai lực: lực hút của Trái Đất và lực ly tâm sinh ra do sự tự quay của Trái Đất (do lực ly tâm nhỏ chỉ ~ 0,34% nên hướng của trọng lực vẫn là hướng tâm). 1.2.4. Nhiệt của Trái Đất Nhiệt của Trái Đất gồm có nhiệt bên ngoài (do mặt trời cung cấp) và nhiệt bên trong Trái Đất. - Nhiệt bên trong: do các phản ứng hóa học tỏa nhiệt, sự phân hủy các nguyên tố phóng xạ hay nhiệt từ các lò magma. Bên dưới tầng thường ôn, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng dần + Cấp địa nhiệt: Là khoảng độ sâu tính bằng mét để nhiệt độ tăng lên 10C, cấp địa nhiệt trung bình của vỏ Trái Đất là 33m. 1.2.5. Từ tính của Trái Đất Trái Đất là một nam châm khổng lồ, khoảng không gian chịu ảnh hưởng của nam châm đó gọi là từ trường của Trái Đất Nguyên nhân Trái Đất có từ trường: do sự dịch chuyển các dòng vật chất trong nhân, do đá của vỏ Trái Đất chứa các khoáng vật có từ tính, sự không đồng nhất mật độ vật chất giữa các lớp bên trong Trái Đất . - Do vị trí của cực từ trường không trùng với cực địa lý nên trục từ trường và trục địa lý hợp thành một góc nhất định. - Các từ cực không trùng với các địa cực là do: phân bố đất liền trên bề mặt Trái Đất không đều ở hai bán cầu. - Từ trường của Trái Đất được thể hiện bởi ba đại lượng: + Độ từ thiên (D): Là góc lệch giữa phương bắc nam theo kim địa bàn chỉ với phương bắc nam địa lý. + Độ từ khuynh: Là góc lệch giữa kim địa bàn với mặt phẳng nằm ngang. + Cường độ từ trường được biểu thị bằng đơn vị ơxtét hoặc gamma. 1.3. Thành phần hóa học của trái đất * Tài liệu học tập: 1. Trần Anh Châu, (1992), Địa chất đại cương, Nxb giáo dục Hà nội 2. Phùng Ngọc Đĩnh - Lương Hồng Hược, (2004), Địa chất đại cương, Nxb Đại học Sư Phạm Hà Nội 3. Võ Năng Lạc, (1998), Địa chất đại cương, Nxb Giao thông vận tải Hà Nội *Câu hỏi thảo luận: 1. Khi học từng quyển cấu tạo Trái Đất theo anh (chị) cần lưu ý những điều gì nhất. Vì sao? 2. Ý nghĩa thực tiễn của việc nghiên cứu nhiệt bên trong Trái Đất? 3.Trên cơ sở nào có thể suy đoán được trạng thái của vật chất bên trong Trái Đất? 4. Cho biết những quan niệm cũ và mới về thành phần vật chất của nhân Trái Đất. * Hướng dẫn tự học: - Từ tính của Trái Đất - Vẽ sơ đồ hướng quay của kim địa bàn trong từ trường của Trái Đất - Tìm hiểu về cấu tạo của địa bàn