CHƯƠNG đại dương Cổ Và Sự BIếN ĐổI MựC NƯớC BIểN Xét theo thời gian địa chất, đại dương đặc điểm địa hình có thời gian tồn ngắn bề mặt trái đất chúng liên tục có thay đổi hình thái kích thước Hệ thống dòng hải lưu chuyển động lòng đại dương lại bất ổn định nữa, mô hình dòng chảy hình thành hoàn cảnh Sự xuất dòng Gulf Stream 100 triệu năm vùng bắc Đại Tây Dương chưa đủ rộng để tạo hệ thống hoàn lưu sinh Các thông tin thời kỳ phát triển đại dương cổ (lịch sử đại dương giới) chủ yếu thu thập từ hai nguồn nghiên cứu chính, thứ nghiên cứu hình thái bồn đại dương dựa kết qủa đo đạc từ trường liệu liên quan, thứ hai nghiên cứu trầm tích đáy biển, nơi lưu giữ lại kiện biến động lớp nước phủ nằm qua nhiều thời kỳ khác qúa khứ Đây vấn đề nghiên cứu quan trọng liên quan đến tồn quốc gia có đường bờ biển thấp đặc biệt có ý nghĩa hoạt động khai thác dầu khí rìa lục địa 6.1 Sự PHÂN Bố loại TRầM TíCH Bề dày tập tầm tích hình thành nên tầng địa chấn cấu trúc lớp vỏ đại dương có tăng dần theo khoảng cách so với trục tách dÃn Có thể giải thích điều này? Đơn giản xa trục sống núi lớp vỏ đại dương già đo thời gian để trầm tích lắng đọng tích tụ lại bề mặt lớp vỏ lâu Tại vùng nằm gần trục sống núi kể vết lõm bề mặt địa hình bị chia cắt mạnh, tầng trầm tích bề dày vài mét Nhưng trái lại, vùng đồng biển thẳm, bề dày lớp trầm tích che phủ phía tăng lên đáng kể tới 1km phổ biến (hình 2.19) Riêng khu vực đới thềm - sườn - chân lục địa lớp phủ trầm tích có bề dày lớn gấp nhiều lần, trung bình từ 10km trở lên Hình 6.1 sơ đồ phân bố kiểu trầm tích đáy đại dương ngày nay, trầm tích vùng đới thềm - sườn - chân lục địa thể màu trắng Các trầm tích lắng đọng từ hạt vật chất lơ lửng đại dương gọi trầm tích biển khơi Ngoại trừ kiểu trầm tích xuất vùng cực trái đất chia trầm tích biển thành loại sau: Trầm tích vôi sinh học (tức có nguồn gốc sinh vật) chủ yếu tập hợp mảnh vụn sót lại từ xương vỏ sinh vật phù du sau đà chết (các sinh vật sống trôi nước biển) có thành phần canxit aragonit (cacbonat canxi, CaCO3) Trầm tích silic sinh học mảnh vụn sót lại từ sinh vật phù du có cấu tạo silic (SiO2) Trầm tích bùn đỏ bao gồm chủ yếu khoáng vật sét xen lẫn vật liệu sinh học Màu đỏ trầm tích có mặt lượng nhỏ ôxít sắt Trong thành phần trầm tích tìm thấy hạt mịn có nguồn gốc từ qúa trình phong hóa xói mòn lục địa sóng dòng chảy mang vùng đáy sâu đại dương sản phẩm tro núi lửa sinh từ vụ phun trào lớn di chuyển theo gió rơi xuống đại dương hay hạt vật liệu có nguồn gốc từ vụ nổ thiên thạch khí Nhưng nói chung, tốc độ trầm đọng nguồn vật liệu vũ trụ gần không đáng kể khoảng 0,1 - 1,0 mm/triệu năm Các hợp phần sinh học có mặt trầm tích bùn đỏ canxi silic hai Trong thành phần trầm tích sinh học vôi chứa chút vật liệu silic đà bị pha tạp hai loại trầm tích vôi silic chứa lượng sét định Các loại trầm tích sinh học biển khơi gọi chung ooze, tức trầm tích bùn sinh học Đây thuật ngữ diễn tả chất nó, nhiên ngày thuật ngữ sử dụng Sự phân bố kiểu trầm tích khác bị chi phối chủ yÕu bëi yÕu tè t­¬ng quan: mèi qan hệ khí hậu dòng chảy; phân bố chất dinh dưỡng suất sinh học bề mặt nước; Khả hòa tan canxit silic qúa trình lắng chìm mảnh vụn sinh vật xuống đáy biển Mức độ hòa tan canxi cacbonat giảm theo độ sâu mà đáy vùng biển sâu tìm thấy loại trầm tích này, vùng sống núi ngầm đại dương chúng lại phổ biến Ngoài hoà tan canxi cacbonat phụ thuộc vào nhiệt độ, đặc biệt dễ bị hoà tan nước lạnh, điều dẫn đến thống trị trầm tích silic vùng đáy đại dương nằm miền vĩ độ cao Trầm tích đáy biển sâu (hình 6.1) thường nằm phủ bên lớp vỏ đá phun trào tập trầm tích có chứa thành phần kim loại Đó sản phẩm kết tủa từ hoạt động thủy nhiệt phun trào miệng khói đen khói trắng nằm vùng đỉnh trục sống núi Như đà trình bày chương 5, bề dày tầng trầm tích biển sâu có xu hướng phát triển theo khoảng cách xa dần đỉnh trục sống núi bao phủ kín hệ thống dòng thủy nhiệt nằm bên Tại phần lớp phủ trầm tích này, hoạt động dung dịch thủy nhiệt ấm dẫn đến qúa trình biến đổi tái kết tinh trầm tích Hình 6.1: Sự phân bố kiểu trầm tích đáy đại dương ngày Như đà biết, hoạt động dòng thủy nhiệt gần bị chấm dứt hoàn toàn lớp vỏ đại dương có tuổi khoảng 70 triệu năm Vì vậy, khả xuất hoạt động nhiệt dịch vùng rìa lục địa hữu hạn lớp vỏ đại dương thường có tuổi già 70 triệu năm (hình 3.6) Vào năm 1980, phát nhãn sinh vËt chØ ph¸t triĨn ë vïng trơc sèng núi miền rìa lục địa đà gây ngạc nhiên lớn cho nhà nghiên cứu biển Nhóm sinh vật nuôi dưỡng nguồn hydrosulfua hydrocarbua sinh từ qúa trình phân hủy yếm khí vật chất hữu hệ tầng trầm tích bị ép nén Trở lại mục 3.2, thấy trầm tích muối hình thành chủ yếu giai đoạn đầu qúa trình tiến hóa đại dương, sau bị chôn vùi tầng trầm tích dày vùng đới thềm - sườn - chân lục địa Do có tỉ trọng nhỏ lớp phủ trầm tích nằm khả bị biến dạng dẻo ảnh hưởng áp suất, lớp trầm tích muối trồi lên xuyên qua tầng trầm tích tạo thành cột muối thẳng đứng mặt cắt hình 6.2 Những cột vòm muối nơi cung cấp nguồn hydrocarbua cho hoạt động khai thác khu vực tích tụ túi dầu khí trầm tích Nhiều vết tích địa chất lưu lại lục địa (đặc biệt tầng trÇm tÝch cđa phøc hƯ ophiolit) cịng cho thÊy qóa trình hình thành tầng trầm tích muối đáy đại dương đại dương đời phát triển nhiều mức độ khác theo giai đoạn Bản thân trầm tích sinh học có biến đổi tương tự tïy thc theo sù ph¸t triĨn cđa c¸c nhãm sinh vật theo thời gian Hình 6.2: Hình ảnh vòm muối dâng trồi bên tầng trầm tích phía đông Louisiana (vịnh Mexico) Một số vòm nằm đáy tầng trầm tích xuyên lên tới độ cao 10.000m (theo tỉ lệ phóng đứng) Đây tượng phổ biến nhiều vùng thềm lục địa 6.1.1 Các nghiên cứu trầm tích cổ hải dương học Rất nhiều thông tin khác liên quan đến diễn biến thời gian xảy kiện lịch sử lớn qúa trình phát triển tiến hóa đáy đại dương thu thập từ việc nghiên cứu trầm tích đáy biển hóa thạch sinh vật bảo tồn chúng Có thể trích dẫn trường hợp nghiên cứu cụ thể sau: nghiên cứu hình thành dòng hải lưu Nam cực Dòng hải lưu Nam cực hệ thống dòng chảy đại dương có hướng chảy phía đông vòng quanh Nam cực Hệ thống dòng chảy chịu chi phối hướng gió tây thịnh hành vùng Nam cực, có tên gọi dòng chảy gió hướng tây Độ sâu hoạt động dòng chảy từ 3000-4000m tồn nhờ vùng nước sâu bao quanh Nam cực Nhưng hệ thống dòng hải lưu xuất sau châu lục phía nam bị tách khỏi châu Nam cực Hình 3.1 cho thấy, lục địa phía nam bị tách vào nhiều thời điểm khác nhau, muộn 170 triệu năm Trong Châu úc Nam cực bị phân tách đáy đại dương có tuổi nhỏ 55 triệu năm tuổi đáy đại dương hình thành Châu Nam Mỹ Nam cực có 20 triệu năm (hình 3.6) Tuy nhiên, có chứng cho thấy trước xung quanh Nam cực đà có vùng nước nối thông với đại dương Đó phát triển rộng rÃi cđa mét sè loµi sinh vËt biĨn vïng n­íc Nhóm loài sinh vật biết đến thuộc giống foraminifera có tên khoa học Guembelitria - mét loµi vi sinh vËt phï du cã chiỊu dµi cực đại 0,15mm (hình 6.3) Lúc đầu, vị trí phân bố địa lý nhóm vi sinh vật giới hạn phần diện tích vùng đại dương cổ phía nam Nhưng sau người ta đà tìm thấy dấu vết hóa thạch chúng khắp tầng trầm tích bao quanh Nam cực, ®¸nh dÊu cho mét thêi kú ph¸t triĨn míi cđa vùng Nam Đại Dương bắt đầu có lưu thông tự với vùng đại dương lớn Hình 6.3: Các mảnh vỏ cứng có cấu tạo canxi cacbonat cđa Guembelitria, mét loµi foraminifera phï du cã chiỊu dài khoảng 0,15mm Foraminifera tổ chức sinh vật đơn bào sống trôi tầng nước sống bám đáy Vào Oligoxen sớm (cách khoảng 35 triệu năm) Guembelitria phát triển vùng giới hạn nằm Nam cực Châu úc gọi vịnh Australia, chúng không xuất vùng Nam Đại Dương khác, trầm tích có tuổi Oligoxen sớm nam bán cầu không tìm thấy dấu vết loài sinh vật Nhưng vào đến Oligoxen giữa, tức cách khoảng 30 triệu năm, tranh phân bố Guembelitria đà có nhiều thay đổi lớn hình 6.4 Qua ®ã cho phÐp chóng ta cã thĨ dù đoán đời hệ thống dòng hải lưu Nam cực qúa trình tách dÃn đáy biển xảy vùng eo biển Drake nằm Nam cực Nam Mỹ bắt đầu cách khoảng 20 triệu năm theo hình minh họa 3.6 VËy Guembelitria cã thĨ võa ph¸t triĨn réng vỊ phÝa đông tới vùng biển Tasman phân tách hai lục địa Châu úc Nam cực, vừa vươn tíi vïng biĨn Nam Phi sù t¸ch d·n vỊ phía tây lục địa này? không thiết đòi hỏi hình thành eo biển Drake? Điều xảy không dễ chứng thu thập từ qúa trình nghiên cứu trầm tích biển lục địa cho thấy phân bố đai khí hậu toàn cầu hệ thống gió thịnh hành gần có trùng mặt vĩ độ địa lý không thay đổi ngày Vì khu vực thịnh hành hướng gió tây vùng nằm gần vĩ độ 60o nam, khả trôi dạt thụ động nhóm sinh vật phù du hướng tây ngược với dòng chảy gió bề mặt biển hÃn hữu Nhưng giải thích phát triển Guembelitria theo hướng đông, bao quanh Nam cực trước eo biển Drake hình thành (tính theo liệu tuổi đáy biển) 10 triệu năm? Guembelitria loài sinh vật phù du sống tầng nước mặt, vùng kênh đào nông có độ sâu chừng vài trăm m đủ để chúng di chuyển theo dòng chảy bề mặt quanh lục địa Những kênh đào hình thành qúa trình nứt vỡ trôi dạt lục địa mà không thiết kèm theo qúa trình tách dÃn đáy biển kiểu eo biển Drake Các nghiên cứu vùng eo biển Drake cho thấy cách 23 triệu năm, eo biển chưa phát triển rộng cực đại, hình thành vùng nước sâu khu vực phải muộn hơn, vào khoảng 18 triệu năm hệ thống dòng hải lưu Nam cực có đủ khả để hoạt động tầng nước sâu đến 4.000m ngày Hình 6.4: Hình thái vùng nam đại dương cách khoảng 30 triệu năm, hướng mũi tên màu đỏ phát triển Guembelitria hướng mũi tên đầu trắng cho thấy hình thành dòng hải lưu Nam cực Vị trí ký hiệu chữ số nơi tìm thấy hóa thạch Guembelitria trầm tích Oligoxen Hình 6.5 thể kiện biến đổi ghi nhận qua việc nghiên cứu trầm tích vùng phụ cận Tasmania "vịnh Austral" hình thành nước biển từ hướng tây xâm nhập vào vùng biển Tasman Trên hình vẽ bốn mẫu lõi khoan trầm tích có tuổi từ 40-60 triệu năm lấy lên từ đáy biển vị trí sơ đồ hình vẽ góc bên phải Các đường thẳng kéo ngang cột địa tầng ranh giới tuổi tương đối phần địa tầng nằm cột xác định qua việc phân tích tuổi hóa thạch trầm tích Vị trí đường zic- zac khoảng thời gian gián đoạn xác định (được gọi bất chỉnh hợp) vắng mặt trầm tích chúng đà bị bào mòn sau hình thành Một điều đáng ý bề dày lớp phủ trầm tích vị trí lấy mẫu hoàn toàn không giống khoảng cách vị trí không qúa xa Lớp vỏ dại dương bazan phần phía đông Tasmania (vị trí 283) có tuổi Paleoxen (tức khoảng 64 triệu năm) hình thành vùng nước sâu khu vực lại vào Eoxen (tức khoảng 50 triệu năm) Câu hỏi 6.1 (a) Dựa vào đâu phép đưa suy luận từ hình 6.5 (b) Sự khác cột địa tầng số 281 với ba cột lại nào? (c) Xác định tầng trầm tích đại bốn cột địa tầng trên? Hình 6.5: Bề dày tuổi tầng trầm tích bốn địa điểm khoan nằm dự án DSPS gần khu vực Tasmania (bản đồ góc hình vẽ) Vị trí mực nước biển ngày ghi đầu cột địa tầng Các đường thẳng ranh giới tuổi tương đối tầng trầm tích Các đường zic-zac ranh giới bất chỉnh hợp xuất địa tầng đà ghi nhận (đó thời kỳ gián đoạn bào mòn trầm tích) Như vậy, nghiên cứu trầm tích (hình 6.5) cho thấy cách 38 triệu năm (tức vào Oligocen) vịnh Austral đà vùng nước sâu lớn với phát triển trầm tích silic tầng trầm tích đáy (cột địa tầng số 280), nghiên cứu phân bố Guembelitria cho thấy vùng biển Tasman khai thông với vịnh Autral sau khoảng chừng xấp xỉ triệu năm Qua trường hợp nghiên cứu cụ thể này, thấy nhà địa chất đà dựa vào nhiều nguồn liệu nghiên cứu khác để xây dựng nên tranh dòng chảy xảy giai đoạn từ qúa khứ đến Việc có thông tin nghiên cứu trầm tích dồi giúp cho qúa trình phục hồi tranh dòng chảy trở nên ngày xác Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu khác mà bỏ qua qúa trình nghiên cứu phát triển đại dương dao động cục toàn cầu mực nước biển khoảng thời gian khác nguyên nhân gây biến đổi Có thể nói, yếu tố có vai trò quan trọng tiến hóa đại dương 6.2 Sự BIếN ĐổI MựC NƯớC BIểN Trước vào nội dung chính, cần phân biệt rõ hai khái niệm sau để tránh nhầm lẫn Đó hình thái bề mặt biển, đà trình bày mục 1.2.1 2.6 mực nước biển bề mặt theo quan trắc đo đạc dọc theo đường bờ Những biến đổi địa hình đáy đại dương (và biểu bề mặt geoid) nhận biết quy mô thời gian lớn khoảng 106 - 107 năm dao động mực nước biển lại diễn khoảng thời gian ngắn cỡ 103 - 104 năm Vì vậy, giả thiết hình thái bề mặt biển gần không biến đổi, biến đổi đáng quan tâm độ cao mực nước biển Mực nước biển mực nước trạng thái cân ổn định Nói cách đơn giản, mực nước hình thành bồn trũng đại dương nằm khối lục địa bị lấp đầy nước mặn thời điểm định Về mặt lý thuyết, đại dương có lưu thông với tồn mét mùc n­íc biĨn trung b×nh chung Do vËy, bÊt kỳ thay đổi khối lượng nước đại dương ảnh hưởng tới mực nước biển đại dương khác biến đổi mực nước quy mô toàn cầu gọi dao động mực nước biển chân tĩnh Độ cao cân ổn định mực nước biển định bởi: Thể tích khối nước đại dương thể tích phụ thuộc vào: (a) Lượng nước xâm nhập vào đại dương từ nguồn mưa tuyết, sông ngòi, nước ngầm, băng tan hoạt động phun trào núi lửa (b) Lượng nước thoát khỏi đại dương bay kết băng (c) Nhiệt độ nước biển khối lượng chất hòa tan, lơ lửng đại dương Hình dáng bồn chứa (được thể đường cong độ cao-sâu hình 2.4) xác định dựa vào: (a) Bề dày diện tích vỏ lục địa toàn cầu (b) Trạng thái nhiệt tương đối (hay tỉ trọng) vỏ lục địa vỏ đại dương (nhất thể tích sống núi ngầm tách dÃn) (c) Khối lượng nước trầm tích đại dương, khối lượng chúng phủ lên vỏ đại dương Hình 6.6: Sự biến đổi mực nước biển trung bình Esbjerg (Đan Mạch), 1889 1962 (a) Xu hướng dâng liên tục (trong thời gian dài) mực nước biển (đường màu xanh) theo dao động tàn dư thu từ (b) số liệu đo đạc đà chỉnh lý theo (c) biến đổi trung bình hàng năm áp suất không khí (d) dao động dài thủy triều gây yếu tố thiên văn quỹ đạo quay trái đất Câu hỏi 6.2 (a) Dựa vào danh mục yếu tố vừa nêu trên, hÃy xác định xem yếu tố có khả gây tác động mạnh đến tổng thể tích nước biển đại dương? (b) ThĨ tÝch gi·n në cđa n­íc lµ 2,110-4 0C, nÕu không tính tăng giảm khối lượng nước qúa trình đóng tan băng tổng thể tích nước đại dương biến đổi nhiệt độ trung bình nước biển tăng lên 10C? điều có yếu tố quan trọng thay đổi mực nước biển không? (c) Dựa vào mối tương quan tuổi lớp vỏ đại dương với độ sâu đáy biển (hình 2.13); hÃy giải thích bồn đại dương có sống núi ngầm tách dÃn nhanh thường có độ sâu nông so với đại dương có chứa sống núi tách d·n chËm? 6.2.1 Sù biÕn ®ỉi cđa mùc n­íc biĨn theo quy mô thời gian khác Mực nước biển thường chịu ảnh hưởng số biến động ngắn hạn, có nhiều qúa trình xảy với cường độ lớn Đó dao động mực nước gây yếu tố thủy triều, sóng gió, biến đổi khí áp, sóng thần, lũ lụt chí lại tàu thuyền Mặc dù dao động gây biến đổi mực nước cao 10m, người ta xác định mực nước biển trung bình đo đạc dao động mức độ 1mm/năm Những dao động mực nước xảy qúa khứ gần đoạn đường bờ định xác định dựa vào phân tích liệu đo đạc thủy triều Tuy nhiên nhiệm vụ phức tạp yêu cầu phải xét đến hàng loạt biến động mực nước theo mùa ngẫu nhiên với dao ®éng thđy triỊu mang tÝnh ®Ịu ®Ỉn, tr­íc ®­a giá trị biến đổi mực nước đáng tin cậy Hình 6.6 biểu diễn dao động mực nước thường xuyên xảy bỏ qua xét tới đao động mực nước dài hạn Những dao động gây biến đổi khí hay gọi "sự đóng góp không khí" hình 6.6(c)) kiểu dao động mang tính thời hình thành nước dâng sinh từ qúa trình biến đổi khí áp đột ngột vừa nêu trên: áp suất khí thấp, mực nước biển trung bình hàng năm cao Những biến đổi áp suất khí đơn vị 1mbar làm cho mực nước biển bị chênh lệch tới 1cm (10mm) khả biến đổi khí áp dao động từ 930mbar thấp xuất xoáy thuận mạnh (áp thấp) tới 1080mbar cao xuất xoáy nghịch mạnh Trận lụt lớn xảy vùng Biển Bắc vào năm 1953 ảnh hưởng lúc thủy triều cao kết hợp với gió mạnh áp thấp Nói chung với biến đổi trung bình năm áp suất khí mức 10mbar đủ để phải xem xét tính toán dao động mực nước gây yếu tố khí thể hình 6.6 Câu hỏi 6.3 Độ dâng cao trung bình hàng năm mực nước biển Esbjerg quÃng thời gian xác định hình 6.6 bao nhiêu? thông tin bổ trợ từ việc phân tích hóa thạch foraminifera phù du có giá trị loài có phát triển phong phú đa dạng (hình 6.10) Câu hỏi 6.7 (a) Tại nghiên cứu xác định dao động mực nước khứ, việc sử dụng giá trị 18O loài foraminifera sống bám đáy có ý nghĩa so với loài phù du ? (b) Dựa vào hình 6.10, hÃy đánh giá mức độ biến đổi mực nước thời kỳ dâng cao (i) sau băng hà lần cuối (ii) cách khoảng 123.000 năm khí hậu có ấm lên vào giai đoạn gian băng (c) Trong số đợt dâng lên hạ thấp mực nước biển xảy suốt 800.000 năm qua (hình 6.10, (i) lần dao động lớn đáng ý có phải đợt dao động cuối xảy gần (ii) dao động nước dâng nói chung thường xảy với biên độ lớn so với dao động nước hạ? Những dao động mực nước thời kỳ Đệ tứ từ 100m trở lên (hình 6.10) kết hao hụt phục hồi khoảng 50ì106 km3 nước đại dương Nếu giả sử toàn lớp băng phủ vùng cực bị tan chảy có khoảng 30ì106 km3 nước giải thoát đổ đại dương khiến mực nước biển giới dâng lên 60m Đà có nhiều chứng thuyết phục cho thấy dao động mực nước ngắn hạn đặc trưng cho thời kỳ băng hà phát triển giai đoạn tạo băng ngưng nghỉ xảy liên tục thời gian dài vùng cực Điều nhận thấy rõ qua lịch sử hình thành phát triển lớp băng phủ Nam cực 6.2.4 Sự phát triển lớp băng phủ vùng Nam Cực Những thông tin qúa trình hình thành phát triển lớp băng phủ vùng Nam cực chủ yếu dựa vào nghiên cứu đặc điểm trầm tích đáy biển bao quanh khu vực tỉ số đồng vị ôxy thông qua việc phân tích mẫu hóa thạch foraminifera trầm tích Cấu trúc phân bố địa tầng trầm tích có nguồn gốc băng hà, di chuyển quanh Nam cực nơi lưu giữ chứng xác thực tốt đặc trưng sau : Chứa đựng mảnh vụn đá gốc có nguồn gốc từ lục địa Nam cực tảng băng trôi mang biển trầm đọng lại băng tan Có độ chọn lọc (đa dạng kích thước hạt) khác hẳn với trầm tích vùng rìa lục địa khu vực băng Các hạt thạch anh trầm tích có đặc điểm bề mặt khác biệt mang đặc trưng riêng vùng có băng phủ (điều nhận quan sát thấy qua kính hiển vi điện tử quét) Dấu vết lại mảnh vụn bị theo băng tìm thấy trầm tích tuổi Eocen muộn (khoảng 40 triệu năm) vùng biển khơi phía tây Nam cực đà nói lên khu vực đà bị đóng băng phần vào thời kỳ đó, cho dù liệu phân tích đồng vị ôxy không cho thấy biểu hiệu tích đọng băng lớn Biểu xác thực diện mảnh vụn băng di chuyển tầng trầm tích Oligocen muộn (khoảng 25 triệu năm) vùng khơi phía đông Nam cực Tỉ lệ vật liệu băng hà đưa đến tăng dần trầm tích trẻ trở nên phổ biến kỷ Đệ tứ Như vậy, lớp băng phủ vùng Nam cực đà tồn 25 triệu năm sớm Các dấu hiệu trầm tích phát triển lớp băng phủ vùng Nam cực làm sáng tỏ thêm nhờ kết qủa phân tích đồng vị ôxy hóa thạch qua cho biết suy giảm nhiệt độ nước đại dương khu vực cực nam Trái đất Hình 6.11: Tương quan thành phần đồng vị ôxy nhiệt độ nước biển bề mặt vùng Nam cực dựa theo kết qủa nghiên cứu hóa thạch foraminifera phù du tìm thấy mẫu lõi khoan sâu đại dương (dự án DSDP) Các mẫu lựa chọn đặt vị trí cách để khoảng thời gian thời kỳ thể trục đứng phía bên phải không trùng với bề dày trầm tích hay độ tuổi chênh lệch chúng (xem bảng thang tuổi địa chất, phần phụ lục) Ghi chú: Mẫu chuẩn sử dụng để tính tỉ số đồng vị không giống với mẫu chuẩn dùng cho đồ thị hình 6.10 Đây mẫu chuẩn đại diện cho khoảng thời gian, kéo dài giới hạn tuổi Pleistoxen; phương pháp xây dựng đồ thị không thay đổi tất mẫu chuẩn khác Câu hỏi 6.8 (a) Dựa vào hình 6.11, hÃy xác định nhiệt độ nước biển bề mặt dấu hiệu mảnh vụn băng di chuyển xuất trầm tích ghi nhận? (b) Những biểu cho thấy có liên quan đến tốc độ bắt đầu phát triển nhanh lớp băng phủ vùng Nam cực đạt tới phát triển cực đại vào thời kỳ băng hà Pleistocen? Nhiều khả vào Oligocen muộn (khoảng 25 triệu năm) phát triển rộng lớp băng phủ vùng Nam cực đà tác động mạnh mẽ đến mực nước biển khu vực bất chỉnh hợp trầm tích ghi nhận sau (ví dụ, hình 6.5) - đặc biệt tập trầm tích vùng thềm lục địa - kết qủa qúa trình Sự hạ thấp đột ngột nhiệt độ vào Miocen bước phát triển mạnh mẽ lớp băng phủ vùng Nam cực theo suy luận câu trả lời 6.8 chắn có mối liên quan với qúa trình phân tách lục địa Nam Mỹ khỏi Nam cực đời dòng hải lưu Nam cực (mục 6.1.1), đồng thời cô lập phần lục địa Nam cực với vùng nước ấm phía bắc Cùng lúc bắc bán cầu điều kiện tạo băng bắt đầu xuất vùng núi cao, lớp băng phủ rộng rÃi khắp lục địa xuất muộn nhiều - thời gian ước tính khoảng chừng cách triệu năm tương ứng với thời điểm lớp băng phủ vùng Nam cực đà đạt tới mức phát triển ngày Kể đồ thị biểu diễn theo tỉ lệ lớn hình 6.11, ta thấy qúa trình tăng trưởng lớp băng phủ qua thời kỳ địa chất không đồng Thực vậy, biến đổi khí hậu qua giai đoạn gian băng tạo băng thể hình 6.10 xuất liên tục thời kỳ khứ Những biến đổi xảy cách khoảng triệu năm yếu tố liên quan đến dao động lớn mực nước biển đà ghi nhận qua dấu ấn địa chất 6.2.5 Khủng hoảng độ muối biển Địa Trung Hải Sự va chạm mảng Arập với mảng á-Âu xảy vào Miocen sớm (khoảng 20 triệu năm) đà chia tách phần đại dương cổ Tethys phần phía đông TBD thành biển Địa Trung Hải (hình 3.1) biến nã thµnh biĨn néi lơc chØ giao l­u víi đại dương qua nhánh eo biển nông kéo dài phía tây (bản thân eo biển có xu hướng ngày khép lại mảng lục địa Châu Phi không ngừng di chuyển phía bắc ngang qua mảng Châu Âu) tồn tới ngày Sù biÕn mÊt cđa mét sè eo biĨn phÝa đông làm cho khí hậu vùng Địa Trung Hải trở nên khô hạn dẫn chứng cho điều xuất lớp trầm tích muối dày Miocen đáy biển Đỏ, nơi có lưu thông với Địa Trung Hải gần suốt Miocen (mục 3.2.1) Đến cuối Miocen (cách khoảng - triệu năm), kết nối bị phá vỡ eo biển mở biển Đỏ ấn Độ Dương kéo dài phía nam Vào khoảng thời gian đó, phát triển trầm tích muối biển Đỏ bắt đầu dừng lại chuyển sang Địa Trung Hải tạo lên lớp trầm tích có bề dày lớn, bao phủ khắp vùng đáy biển rộng lớn Địa Trung Hải kéo dài suốt quÃng thời gian khoảng triệu năm Biến cố đà dẫn đến tình trạng khí hậu hoàn toàn khô hạn vùng biển Địa Trung Hải trầm tích muối hình thành điều kiện môi trường có nồng độ muối cao xuất danh từ chuyên môn khủng hoảng độ muối Cho tới bây giờ, hình dung được, đà có lúc biển Địa Trung Hải bị khô hạn hoàn toàn, độ sâu đáy biển lớn ngày đo km, trung bình khoảng 1,5 km HÃy thử làm phép tính để xem phải Địa Trung Hải bị khô hạn hoàn toàn lại bị cách ly khỏi Đại Tây Dương Với diện tích mặt nước khoảng 2,5106km2 độ sâu trung bình 1,5 km, tổng khối lượng nước chứa lòng Địa Trung Hải 3,75106km3 Tại vùng vĩ độ này, tốc độ bốc thường lớn tốc độ lắng đọng trầm tích hàng năm lượng nước bị lấy khỏi Địa Trung Hải trình bốc (E) 4,7103km3, lượng trầm tích lắng đọng kết tủa (P) 1,2103km3 Sự chênh lệch hai đại lượng là: E - P = (4,7103) - (1,2103) = 3,5103km3/năm Tuy nhiên, hàng năm có khoảng 0,25103 km3 nước từ sông biển Đen đổ vào Địa Trung Hải, khiến lượng nước thực tế bị giảm xuống khoảng 3,25103 km3 Ngày lượng nước thực bị bốc đền bù khối lượng nước chảy vào qua eo biển Gibraltar Câu hỏi 6.9 Giả sử eo biển Gibraltar bị khép lại, liên lạc với nguồn nước biển Đại Tây Dương, phải Địa Trung Hải bị khô cạn hoàn toàn? Qua câu trả lời cho thấy, có biến động lớn xảy bề mặt Trái đất lúc đòi hỏi thời gian dài - chúng diễn thời kỳ tồn loài người Chẳng hạn khô cạn Địa Trung Hải đến hai nghìn năm Người ta đà tìm thấy nhiều chứng cho thấy Địa Trung Hải đà có thời kỳ bị khô cạn hoàn toàn Đó vết tích cửa sông bị chôn vùi tới 1km, nằm bên thung lũng sông lớn ngày sông Nile, sông Rhône lớp trầm tích muối Miocen muộn dày km mẫu trầm tích khoan lên từ nhiều vùng đáy sâu Địa Trung Hải, nhiều nơi số đà hình thành vòm muối (hình 6.2) Nhưng tới đây, câu hỏi lại nảy sinh với khối lượng nuớc biển khoảng 3,75106 km3 (khối lượng nước ngày Địa Trung Hải) bốc để lại lớp muối dày 1km đáy Địa Trung Hải không? Dựa vào sở để xác định điều này? Trong lít nước biển, trung bình có khoảng 35g chất rắn hòa tan 1012 lit 1km3 Vậy khối lượng muối có nước biển Địa Trung Hải ngày là: 3510123,75106 301018g hay 1,31017kg giá trị chưa nhỏ lớn lượng muối hình thành vào cuối Miocen Tỉ trọng trung bình muối 2103 kg/m3, suy khối lượng muối tích là: 1,3 1017 kg  6,5  1013 m3  6,5  10 km3 103 Câu hỏi 6.10 Giả sử lớp trầm tích muối hình thành bao phủ 4/5 diện tích đáy Địa Trung Hải, tức khoảng 2106km2 Hái bỊ dµy cđa líp mi nµy sÏ lµ bao nhiêu? Kết qủa tính từ phần trả lời câu hỏi 6.10 cho thấy để tạo lớp trầm tích muối dày 1km cần phải cho bốc lượng nước gấp khoảng 30 35 lần thể tích nước có Địa Trung Hải ngày Điều chứng tỏ Địa Trung Hải hoàn toàn bị chia cắt khỏi Đại Tây Dương suốt thời kỳ "khủng hoảng độ muối" kéo dài khoảng từ 5-6 triệu năm Chắc chắn đà có dòng chảy xâm nhập từ ĐTD cung cấp thêm lượng muối lắng đọng trầm tích nguồn bổ sung đà có lúc thiết lập lại điều kiện môi trường biển ban đầu thời gian ngắn Khả hoàn toàn có thể, qúa trình thông lưu hai khu vực lại bị phá vỡ Địa Trung Hải nhanh chóng bị khô cạn dần khoảng thời gian ngắn, nghìn năm Khi lượng nước biển khổng lồ cung cấp cách không liên tục giúp đảm bảo cho qúa trình lắng đọng trầm tích muối đạt tổng bề dày nêu Mỗi lần nguồn cung cấp mở ra, bồn trũng Địa Trung Hải lại nhanh chóng tiếp nhận đầy nước; hùng vĩ "thác nước" Gibraltar uớc tính phải lớn gấp 100 lần thác Victoria sông Zambesi (hình 6.13) Tuy nhiên, tốc độ trung bình nguồn nước biển đổ vào Địa Trung Hải nhỏ tốc độ bốc trung bình qúa trình thành tạo trầm tích muối kéo dài suốt triệu năm Hình 6.12 Mặt cắt sóng địa chấn phản xạ liên tục qua phần phía đông Địa Trung Hải cho thấy phát triển vòm muối (xem hình 6.2) Một số vòm nhô cao khiến đáy biển bị ghồ lên, số khác bị chôn sâu tầng trầm tích Mặt cắt có kích thước dài 30km phóng đại lên gấp lần theo tỉ lệ đứng Sau đó, đến khoảng thời gian cách chừng triệu năm, bối cảnh ®· cã sù thay ®æi ®ét ngét nguån cung cấp nước bắt đầu vượt lượng bốc toàn bồn trũng Địa Trung Hải lại chứa đầy nước; điều kiện môi trường biển cũ thiết lập lần qúa trình thành tạo trầm tích bùn biển thẳm trầm tích cabonat phát triển trở lại Đường eo biển nối thông với ĐTD trở nên sâu hơn, cho phép dòng biển lạnh sâu vuợt qua để xâm nhập vào Địa Trung Hải gần hết Pliocen Nhưng cách khoảng triệu năm, gờ chắn nước Gibraltar đà bị nâng lên khiến nguồn cung cấp dòng biển lạnh bị dừng lại Kể từ đó, Địa Trung Hải thiết lập đặc trưng riêng trì đến tận ngày Hình 6.13: Thác nước Gibraltar (tranh họa sĩ Guy Billout) Hình 6.14: Kết qủa phân tích đồng vị ôxy hóa thạch hai loài foraminifera sống bám đáy có tên khoa học Planulina wuellerstorfi Cibicdoides kullenbergi vị trí lấy mẫu số 588, thuộc dự án DSDP, nhánh 90 phía tây nam Thái Bình Dương Đoạn mẫu nằm khoảng độ sâu từ 80 ®Õn 160m t­¬ng øng víi ®é ti 20000 - 25000 năm Các giá trị 18O thô thể rõ biến thiên với mức độ lớn vào Miocen muộn - Pliocen Các ký hiệu điểm điểm số liệu trung bình cho thấy xu biến đổi chung giá trị 18O xu gần giống với xuất chu kỳ gian băng đóng băng Hai giai đoạn thành tạo trầm tích muối Địa Trung Hải đưa vào để tiện so sánh Trầm tích muối, giá trị 18O, khối lượng băng mực nước biển: kết qủa phân tích đồng vị ôxy đà sử dụng việc nghiên cứu dao động mực nước biển tác động thay đổi sông băng lớp băng phủ vùng cực Cũng nhờ phương pháp này, người ta đà biết đến khủng hoảng độ muối vùng Messini (vì xảy khoảng thời gian nằm Miocen muộn gọi bậc Messini) Qúa trình hình thành trầm tích muối thực tế xảy thành hai giai đoạn khác Dựa vào nghiên cứu trầm tích học, đà phát thấy chứng phong phú lặp lại pha biển tiến, biển thoái xói mòn bề mặt xảy thời kỳ Càng cuối giai đoạn thành tạo trầm tích muối yếu, nguồn cung cấp nước từ ĐTD gần bị cắt đứt hoàn toàn Sự suy thoái biển đến mức khô cạn vào thời điểm đánh dấu bất chỉnh hợp trầm tích (khoảng thời gian gián đoạn trầm tích xói lở) phát triển diƯn réng Chun sang thêi kú biÕn tiÕn (biĨn x©m nhập) kế tiếp, Địa Trung Hải phục hồi đầy nước qúa trình thành tạo trầm tích nước sâu có hội phát triển thời gian ngắn Một thời kỳ biển thoái lặp lại tạo lớp trầm tích muối nằm phía Giai đoạn thành tạo trầm tích muối cuối kết thúc vào Pliocen sớm nước biển đổ đầy Địa Trung Hải khôi phục lại điều kiện môi trường trầm tích biển khơi (trầm tích nước sâu) Qúa trình thành tạo trầm tích muối bắt đầu xuất Địa Trung Hải bị cô lập với đại dương giới tác động kết hợp hai qúa trình dâng trồi kiến tạo xảy lâu dài phía tây (liên quan đến qúa trình trôi dạt phía bắc mảng Châu Phi) dao động hạ thấp mực nước biển toàn cầu Sự đan xen thời kỳ biển tiến biển thoái diễn suốt quÃng thời gian Miocen lại kéo dài sang đầu Pliocen sớm chịu ảnh hưởng dao động mực nước kết qủa biến đổi khối lượng băng giới Dựa vào phương pháp nghiên cứu đồng vị ôxy mẫu hóa thạch foraminifera sống bám đáy lấy trầm tích có tuổi xác định từ vùng đáy sâu ĐTD TBD, người ta thiết lập lại biến đổi mực nước nói Một số kết qủa nghiên cứu có liên quan đến hình thành trầm tích muối Messini thể hình 6.14 Câu hỏi 6.11 (a) Xem đường đồ thị biểu diễn phía bên trái hình 6.14 giải thích giá trị 18O hai giai đoạn thành tạo trầm tích muối lại cao giá trị 18O vào thời điểm trước, sau hai giai đoạn này? (b) Dựa vào đường đồ thị có giải thích điều liên quan đến bề dày lớp trầm tích muối không? (c) Xác định gần quÃng thời gian kéo dài kiện theo đường đồ thị (chú ý: thang tuổi phân chia không theo tỉ lệ) so sánh chúng với phần biểu diễn hình 6.10? (d) Theo hình 6.14 thời kỳ khủng hoảng độ muối Messini kéo dài bao lâu? (e) Hình 6.14 cho thấy lần hạ thấp lớn mực nước biển xảy cách khoảng triệu Vậy kiện đà không tạo thời kỳ biển thoái với hình thành trầm tích muối? (f) Từ nội dung trình bày từ đầu chương, hÃy thử xác định xem, khu vực có khả tích tụ nhiều băng khiến mực nước biển bị hạ thấp xuống? Đến đây, hÃy tìm hiểu xem có phải tầng trầm tích muối Miocen bề mặt vùng biển Đỏ (mục 3.2.1) hình thành bồn trũng đại dương bị khô cạn giống Địa Trung Hải không Xem có nhiều lý chứng tỏ điều không Các trầm tích muối đáy biển Đỏ, chắn thành tạo điều kiện nước nông, có lún chìm vùng đáy Do mà mực nước biển suốt Eocen gần không thay ®ỉi vµ xÊp xØ víi mùc n­íc biĨn ngµy Sự phát triển rạn san hô dọc theo rìa lục địa vùng biển Đỏ sở cho nhận định Các trầm tích muối vùng biển Đỏ đà đạt tới bề dày cực đại ngày từ cuối Miocen (khoảng 5-6 triệu năm) xuất chúng đánh dấu điểm khởi đầu dao động mực nước hạ toàn cầu băng hà Bảng 6.1 khái quát đặc điểm giai đoạn thành tạo trầm tích muối hai vùng biển nói Bảng 6.1 Tuổi ước tính (triệu năm) Địa Trung Hả i Biển Đỏ Sự nâng cao gờ chắn nước Gibralta Các điều kiện môi trường biển chiếm ưu thế, kèm theo xâm nhập dòng nước lạnh sâu từ ĐTD vào 20 Các điều kiện môi trường biển chiếm ưu Các trầm tích muối vùng thác nước Gibraltar hình thành bồn trũng đại dương nước nông có mực nước thấp nhiều so với mùc n­íc biĨn phỉ biÕn Cã sù nèi th«ng víi ĐTD cắt đứt trao đổi với Địa Trung Hải Các điều kiện môi trường biển chiếm ưu Tách phần khỏi vùng đại dương cổ Tethys phía đông Các trầm tích muối hình thành trongbồn đại dương nông tách dÃn có nối thông với Địa Trung Hải Ghi : (1) mực nước biển bình thường; (2) mực nước biển hạ thấp; (3) mực nước biển bình thường trì liên tục Kết nghiên cứu trình bày mục 3.3.1 đà đề cập đến Địa Trung Hải đại dương điển hình cho giai đoạn tồn cuối (bảng 3.1, giai đoạn 5) vòng đời đại dương Nhưng phát triển trầm tích muối Địa Trung Hải hay đại dương có tuổi trẻ già khác xem đặc điểm riêng chúng cho dù nơi trầm tích muối xuất nhiều Do ảnh hưởng hạ thấp mực nước biển tác động lực kiến tạo hai yếu tố, đại dương thường có xu hướng trở thành cácc bồn nước nông thuận lợi cho qúa trình hình thành trầm tích muối bị cách ly hoàn toàn với đại dương lớn giới Nói chung phát triển vòm muối xuất nơi có trầm tích muối bị nén ép tầng trầm tích dày đủ lớn (hình 6.2 6.12) 6.2.6 Sự di chuyển đai khí hậu Có điều mà nhiều người thắc mắc điều kiện khí hậu ấm nóng tồn lâu dài Địa Trung Hải lớp băng phủ vùng cực không ngừng phát triển Để giải thích tình trạng trái ngược này, hÃy vào phân tích biến đổi khí hậu tìm hiểu phương thức phát triển mở rộng thu hẹp đai khí hậu mà không làm thay đổi vị trí qua kết qủa nghiên cứu phân bố trầm tích hóa thạch Cã rÊt nhiỊu tỉ chøc sinh vËt phï du kh¸c mang đặc trưng khí hậu khu vực chúng sèng nh­ lµ mét dÊu hiƯu cã tÝnh chÊt chØ thị (giống nhiều loài động, thực vật cạn) Dựa vào hóa thạch sinh vật sống thời kỳ đóng băng gian băng kỷ Đệ tứ, người ta đà xác định mở rộng đới khí hậu lạnh vùng vĩ độ cao phía xích đạo thu hẹp đồng thời đới khí hậu ôn đới vùng vĩ độ trung khối băng phát triển ngược lại khối băng bị tan chảy phần Hình 6.15 sơ đồ biểu diễn biến đổi đai khí hậu biến đổi nhiệt độ mùa hè vùng phía nam Đại Tây Dương cách 18.000 năm (khi giai đoạn băng hà cuối kết thúc) so với Câu hỏi 6.12 Hình 6.15 có cho thấy co hẹp đáng kể đai khí hậu nhiệt đới vùng phía xích đạo vào giai đoạn băng hà cuối so phạm vi thống trị ngày nay? Theo quy luật tiến hóa, loài sinh vật phù du có biến đổi xét quy mô thời gian dài dĩ nhiên loài chọn để thị nhiệt độ Sự thiếu hụt tường ngăn cách đại dương đồng nghĩa với tiến hóa ®ång bé cđa c¸c tỉ chøc sinh vËt phï du khắp giới Dựa vào biến đổi tiến hóa sinh vật phù du với thông tin thu từ nghiên cứu hóa thạch trầm tích kết qủa nghiên cứu từ trường, người ta có sở khoa học cho việc xác lập mốc lịch sử phát triển đại dương Với kiện xảy cách khoảng 180 triệu năm đánh dấu mốc triệu năm, kiện xảy cách khoảng 25 triệu năm đánh dấu mốc thời gian nhỏ hơn, chừng 100.000 năm Vào thời đại Trung sinh (Mesozoic), đai khí hậu nhiệt đới nhìn chung có phạm vi rộng so với ngày lúc hai cực chưa bị băng bao phủ Mực nước biển toàn cầu cao chừng 60 m (mục 6.2.3) Tổng biên độ dao động mực nước qúa trình đóng tan băng lên tới 200m Có nhiều dấu vết địa chất bảo tồn cho thấy số thời kỳ biển tiến, biển thoái (những đợt biển tiến vào rút khỏi đất liền) diễn khắp giới, tương ứng với đợt dâng, hạ mực nước biển xảy suốt thời kỳ khí hậu không ngừng ấm lên có băng vùng cực Trong mục 6.2 có nhắc đến nguyên nhân gây tác động đến biến thiên mực nước biển phần tìm hiểu kỹ nguyên nhân Hình 6.15: Sơ dồ phân bố nhiệt độ bề mặt vùng phía bắc Đại Tây Dương vào mùa hè: (a) ngày (b) cách 18.000 năm Các đường đẳng nhiệt biểu diễn theo 0C (ở sơ dồ (b) đường đẳng nhiệt xác định dựa vào tập hợp mẫu foraminifera phù du khoảng 100 mẫu lõi khoan sâu) Ranh giới tảng băng lấn biển sơ đồ (b) khoanh định theo đặc trưng trầm tích từ kết qủa nghiên cứu mực nước vào thời kỳ - thấp ngày khoảng 100m 6.2.7 ảnh hưởng qúa trình kiến tạo mảng lên mực nước biển Có hai kiểu trình kiến tạo mảng xem nguyên nhân gây dâng cao mực nước biển dẫn đến qúa trình biển tiến Sự gia tăng tốc độ thành tạo lớp vỏ đại dương lý đó, đà làm phát sinh khối lượng nhiệt lớn khiến lớp vỏ đại dương hình thành trở nên nhẹ so với lớp vỏ cũ nằm cao bề mặt đáy đại dương xung quanh (xem phần trả lời câu hỏi 6.2) Kết phần thể tích khối lượng nước đại dương bị chiếm chỗ xô tràn vào bờ lục địa nằm vây quanh Đây xem lập luận mang tính thuyết phục nhằm giải thích cho tượng biển tiến xảy toàn cầu vào Creta muộn (cách khoảng 90 triệu năm) nguyên nhân đẩy mực nước cao lên 300-400m (hình 6.16) Khi đó, diện tích vùng biển nông ven lục địa lớn nhiều so ngày Vào thời kỳ phân chia lục địa (hình 3.1) độ cao chung lục địa bị giảm dàn mỏng lớp vỏ lục địa (hình 3.2) hao hụt phần vật liệu lục địa qúa trình xói mòn phát triển Chính nhờ qúa trình xói mòn mà đáy đại dương bổ sung thêm trầm tích thể tích chứa nước bị thu hẹp đẩy nước biển dâng cao Có thể nói, qúa trình xói mòn lục địa kéo dài xảy toàn cầu sau pha chia tách lục địa nguyên nhân gây tượng biển Ngược lại với qúa trình va đập lục địa (ví dụ dải núi Alpơ Himalaya) khiến bề dày lớp trầm tích dọc theo rìa lục địa tăng cao dồn lên, khối lục dịa trở lên dày nâng cao đẳng tĩnh Kết thúc qúa trình hạ thấp mực nước biển tượng biển thoái xuất nước rút đại dương, lúc đà trở nên sâu rộng trước 6.2.8 Các thời kỳ biển tiÕn, biĨn tho¸i lín C¸c thêi kú biĨn tiÕn, biĨn thoái xảy trước Đệ tứ khó ghi lại cách chi tiết thời kỳ xảy Pleistocen Có giai đoạn băng hà đà xác định rõ 900 triệu năm qua (bảng 6.2) lý để phủ nhận xuất bốn giai đoạn băng hà khác kèm theo đợt gian băng đóng băng giống xảy khoảng thời gian ngắn thuộc thời kỳ băng hà Đệ tứ; lại cách để chứng minh điều cách cách thuyết phục chứng thu rời rạc Bảng 6.2: Các thời kỳ băng hà lớn Thời kỳ băng hà Thời gian xảy Đệ tứ Trong vòng triệu năm Pecmi - Cacbon Khoảng 250 triệu năm Ocdovic muộn Khoảng 450 triệu năm Tiền Cambri muộn Khoảng 650 triệu năm Proterozoi sớm Khoảng 900 triệu năm Hình 6.16: Đồ thị biểu diễn dao động mực nước biển toàn cầu vòng 570 triệu năm Tuy nhiên, có điều chắn đà xảy thời kỳ biển tiến, biển thoái lâu dài quy mô lớn kéo dài tới hàng triệu năm hàng chục hay hàng trăm nghìn năm, hiển nhiên giai đoạn băng hà đan xen thời kỳ không quan trọng Một số ví dụ điển hình thời kỳ biển tiến lớn Cambri muộn (cách khoảng 510 triệu năm) Creta sớm (cách khoảng 90 triệu năm) Hình 6.16 thể dao động mực nước biển (mực nước chân tĩnh) diễn vòng 570 triệu năm dựa dấu vết trầm tích học đà thu thập Trên thực tế, nhiều tác động mang tính chất khu vực (đẳng tĩnh) gây ảnh hưởng đến tranh mực nước không xét đến dao động ngắn hạn mà tập trung vào xu áp dụng chung cho toàn giới Câu hỏi 6.13 Phân tích hình 6.16 bảng 6.2 để tìm xem có chứng cho thấy ảnh hưởng chi phối thời kỳ băng hà lớn liệt kê bảng 6.2 tới xu diễn biến mực nước thể hình 6.16? Hình 6.17: Sơ đồ xác định giới hạn độ cao lục địa tự Giới hạn độ cao lục địa tự do: khái niệm có liên quan đến mực nước biển dao động Có thể định nghĩa giới hạn độ cao lục địa tự độ cao trung bình mặt đất so với mực nước biển trung bình (hình 6.17) giá trị thời gần 0,8 km (hình 2.4) Hai yếu tố gây biến đổi lâu dài giới hạn độ cao lục địa tự tốc độ nguội lạnh Trái đất kể từ sinh tốc độ tăng trưởng lớp vỏ lục địa qua thời kỳ địa chất So với qúa khứ địa chất, Trái đất ngày đà nguội lạnh nhiều độ sâu trung bình đáy đại dương thấp so với trước Điều có nghĩa tổng thể tích đáy đại dương có tăng dần theo thời gian Nếu qúa trình gia tăng thể tích đáy đại dương cân với qúa trình phát triển thể tích lớp vỏ lục địa giới hạn độ cao tự nói không thay đổi với điều kiện bỏ qua qúa trình biển tiến, biển thoái xảy thời gian ngắn so với tuổi Trái đất Giới hạn độ cao lục địa tự nằm khoảng 200m so với mực độ cao trì suốt phần lớn khoảng thời gian 2500 triệu năm Nói chung, không cần phải quan tâm nhiều đến biến đổi dài hạn giới hạn độ cao lục địa tự do, dao động ngắn hạn cần phải xem xét Câu hỏi 6.14 Mực giới hạn độ cao lục địa tự ngày ước tính lớn mức "phổ biến" khoảng 20m (a) Điều có ngụ ý xét mối quan hệ với hình 6.17? (b) Kết luận phần cuối mơc 6.2.3 r»ng mùc n­íc biĨn sÏ d©ng cao tíi 60m toàn số băng lại bị tan chảy hoàn toàn có liên quan với nhận định trên? (c) Cách khoảng 80 - 90 triệu năm mực giới hạn độ cao lục địa tự lớn hay nhỏ so với mức phổ biến? Cả mực nước biển mực giới hạn độ cao lục địa tự chịu ảnh hưởng tốc độ thành tạo lớp vỏ đại dương Trong chương cuối sách điểm qua khía cạnh có tính lâu dài khác mối tương tác nước biển lớp vỏ đại dương 6.3 TóM TắT CHƯƠNG Trầm tích thuộc tầng địa chấn vỏ đại dương có bề dày tối đa từ vài m vùng đỉnh trục sống núi tới vài km vùng rìa lục địa Thành phần trầm tích biển khơi vùng đáy sâu bao gồm bùn sét bùn sinh học thành tạo từ mảnh vụn xác sinh vật, chủ yếu sinh vật phù du có cấu tạo canxit silic Các trầm tích bùn canxit có xu hướng phát triển tập trung hai bên sườn sống núi ngầm đại dương, trầm tích silic bùn sét lại phổ biến nhiều phần đáy đại dương sâu Hầu khắp nơi đáy đại dương, trầm tích chứa kim loại có nguồn gốc thủy nhiệt nằm phần chân đế tập trầm tích Trầm tích hóa thạch sinh vật bảo tồn chúng nguồn cung cấp thông tin phong phú thời gian diễn biến kiện lịch sử xảy qúa trình tiến hóa đại dương Chẳng hạn phát triển rộng rÃi loài foraminifera phù du có tên khoa học Guembelitria vùng đại dương phía nam bán cầu đà giúp cho có thêm thông tin xác thực qúa trình tách dÃn lục địa khu vực hình thành dòng hải lưu Nam cực Những biến đổi tổng thể tích khối lượng nước biển hình dáng thể tích trữ nước bồn đáy đại dương nguyên nhân gây dao động mực nước biển toàn cầu (mực nước chân tĩnh) Ngày nay, mực nước biển khắp giới có xu hướng dâng cao không ngừng kết nóng lên toàn cầu sau thời kỳ băng hà cuối tăng cường hiệu ứng nhà kính phát thải liên tục lượng khí CO2 vào khí Một khối lượng nước lớn tích trữ ao hồ hệ thống thủy lợi giúp làm giảm tốc độ dâng mực nước biển không nhiều Một số tác động đẳng tĩnh mang tính chất địa phương nén ép trầm tích hay giải phóng lực sau tan băng đà làm phức tạp thêm qúa trình nghiên cứu biến đổi mực nước biển Các dao động mực nước biển xảy trước thời kỳ băng hà cuối xác định cách chắn qua biến đổi giá trị 18O mảnh vụn xác sinh vật biển có cấu tạo canxit Khi mũ băng vùng cực có phát triển rộng lớn, 18O sinh vật đạt giá trị cao nước ngưng tụ thành tuyết tương đối giàu H216O Trái lại, 18O đạt giá trị thấp diện tích mũ băng bị thu hẹp nước biển trở nên giàu H216O Việc phân cấp giá trị 18O theo biến đổi tương quan mực nước nhiệt độ nước biển hoàn toàn Nhờ người ta đà xây dựng sơ đồ tăng trưởng lớp băng phủ vùng cực tốc độ phát triển băng nhanh xảy vào Miocen Đến Miocen muộn, tác động đồng thời lực kiến tạo hạ thấp mực nước diện tích lớp băng phủ phát triển rộng, Địa Trung Hải đà bị tách khỏi nguồn cung ứng đại dương giới Kết qủa nước biển Địa Trung Hải bị bốc để lại lớp trầm tích muối dày đáy đại dương Người ta đà tìm thấy chứng cho thấy đan xen thời kỳ khô hạn ngập úng xảy quÃng thời gian từ 5,5 đến 4,8 triệu năm, trước gờ ngăn nước Gibraltar bị nhấn chìm hoàn toàn điều kiện môi trường biển tái thiết lập lại Sự phát triển thu hẹp diện tích lớp băng phủ thường với trải rộng co lại đai khí hậu, phát triển rộng đới khí hậu lạnh vùng cực Giới hạn biến đổi đai khí hậu ghi nhận qua nghiên cứu hóa thạch nằm trầm tích biển sâu Các qúa trình kiến tạo mảng tác nhân có ảnh hưởng lớn lâu dài mực nước biển Vào thời kỳ qúa trình tách dÃn đáy biển xảy với tốc độ nhanh có phân tách lục địa, tổng thể tích bồn đáy đại dương có xu hướng bị thu nhỏ dẫn đến xuất qúa trình biến tiến xâm lấn lục địa Khi qúa trình đụng độ lục địa xảy ra, nhiều phần vỏ lục địa bị dồn lên nâng trồi khiến đáy đại dương trở lên sâu kèm theo mực nước biển bị hạ thấp Sự tích đọng trầm tích từ qúa trình xói mòn lục địa vùng rìa đại dương nguyên nhân góp phần đẩy mực nước biển dâng cao Giới hạn độ cao lục địa tự độ cao trung bình chung mặt đất so với mực nước biển Độ cao biến đổi lớn suốt vài tỉ năm nâng cao lục địa cân với hạ thấp đáy đại dương theo thời gian Chính dao động thời mực nước biển thời gian ngắn nguyên nhân gây biến đổi giới hạn độ cao tự này, mức độ biến đổi nhỏ biên độ dao động mực nước Phần câu hỏi giúp bạn củng cố lại kiến thức vừa đề cập chương Câu hỏi 6.15 HÃy phân tích câu sau xem câu đúng, câu sai? (a) Tổng biên độ dao động mực nước qúa trình phát triển biến lớp băng phủ sông băng khoảng 150 - 200m (b) Việc xác định biến đổi giới hạn độ cao lục địa tù x¶y qóa khø cã thĨ cho biết phương thức biến đổi bề mặt geoid theo thời gian địa chất (c) Giới hạn độ cao tự lớp vỏ lục địa mỏng luôn lớn giới hạn độ cao tự lớp vỏ lục địa dày (d) Các nghiên cứu hóa thạch loài sinh vËt Guembelitria trÇm tÝch biĨn cã thĨ cho biết phát triển đầy đủ dòng hải lưu Nam cực, xuất cách khoảng 20 triệu năm (e) Sự thành tạo trầm tích muối phổ biến giai đoạn chu trình tiến hóa đại dương (bảng 3.1) ... (delta) tính theo đơn vị phần nghìn (hoặc phÇn triƯu) nh­ sau: (1 8  / 16  )mÉu ? ?(1 8  / 16  )mÉuchuÈn δ   1000 (1 8  / 16 )mẫuchuẩn 18 (6 . 1) Câu hỏi 6. 6 (a) Giá trị dương 18O tính cho biết hàm... phù du ? (b) Dựa vào hình 6. 10, hÃy đánh giá mức độ biến đổi mực nước thời kỳ dâng cao (i) sau băng hà lần cuối (ii) cách khoảng 123.000 năm khí hậu có ấm lên vào giai đoạn gian băng (c) Trong... địa vỏ đại dương (nhất thể tích sống núi ngầm tách dÃn) (c) Khối lượng nước trầm tích đại dương, khối lượng chúng phủ lên vỏ đại dương Hình 6. 6: Sự biến đổi mực nước biển trung bình Esbjerg (? ?an