Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử)

Tèng Duy Thanh
LỊCH SỬ TIẾN HÓA
TRÁI ĐẤT
(ĐỊA SỬ)
In lần thứ 2
(Chỉnh sửa, bổ sung và cập nhật tài liệu mới)
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Tác giả xin dành cuốn sách “Lịch sử tiến hóa Trái
Đất” – kết quả lao động nghề giáo của mình khi đã
luống tuổi để kính tặng:
Thân phụ và thân mẫu – những người nông dân thất
học đã chắt chiu từng hạt gạo, củ khoai để nuôi con
ăn học.
GS Nguyễn Văn Chiển – người thầy đã dìu dắt tác giả
học tập và trưởng thành trong Địa chất học.

iii
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... 1
Phần I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN & CÁC PHƯƠNG PHÁP
Chương 1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 5
1.1. CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN .................................................................................... 5
1.1.1. Nguyên lý hiện tại .............................................................................................. 5
1.1.2. Các nguyên lý cơ bản khác của Địa tầng học ...................................................... 6
1.2. XÁC ĐỊNH TUỔI TƯƠNG ĐỐI CỦA ĐÁ ............................................................... 7
1.2.1. Khái niệm chung ................................................................................................ 7
1.2.2. Phương pháp phân tích mặt cắt địa tầng .............................................................. 8
1.2.3. Phương pháp khoáng thạch ................................................................................. 9
1.2.4. Phương pháp phân tích chuyển động kiến tạo ................................................... 10
1.2.5. Phương pháp phân tích chu kì trầm tích ............................................................ 12
1.2.6. Các phương pháp địa vật lý ............................................................................... 12
Phương pháp carota.............................................................................................. 13
Phương pháp cổ từ ............................................................................................... 13
Phương pháp địa chấn.......................................................................................... 15
1.2.7. Các phương pháp sinh địa tầng.......................................................................... 16
Cơ sở khoa học của phương pháp ........................................................................ 16
Quá trình hình thành khoa học sinh địa tầng........................................................ 17
Phương pháp hoá thạch định tầng........................................................................ 20
Các dạng hoá thạch chỉ đạo.................................................................................. 20
Các phức hệ hoá thạch đặc trưng ......................................................................... 21
Các phương pháp khác liên quan với sinh địa tầng .............................................. 23
Phương pháp thống kê. ................................................................................... 24
Phương pháp tiến hoá. . .................................................................................. 24
Phương pháp cổ sinh thái. . .............................................................................. 24
Phương pháp sinh thái địa tầng. . ..................................................................... 24
Phương pháp cổ địa lý. ................................................................................... 25
Phương pháp cổ khí hậu hay khí hậu địa tầng...................................................... 25
Ý nghĩa và hạn chế của các phương pháp sinh địa tầng ......................................... 26

iv
Sự di cư của sinh vật........................................................................................ 28
Sự thiếu thốn tư liệu địa chất........................................................................... 28
Sự thiếu thốn về tư liệu địa tầng...................................................................... 29
1.2.8. Phương pháp Địa tầng sự kiện và Địa tầng dãy................................................. 30
1.3. XÁC ĐỊNH TUỔI TUYỆT ĐỐI CỦA ĐÁ ............................................................... 31
1.3.1. Khái niệm ban đầu .............................................................................................. 31
1.3.2. Sự phân rã phóng xạ và định tuổi đồng vị phóng xạ ........................................ 31
Cơ sở khoa học ................................................................................................. 31
Sự phân rã phóng xạ ......................................................................................... 32
1.3.3. Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối ......................................................... 33
Phương pháp Kali - Argon .................................................................................. 33
Phương pháp Rubidi- Stronti ........................................................................... 33
Phương pháp Urani-Thori-Chì ........................................................................... 33
Phương pháp Samari – Neodymi ...................................................................... 34
Định tuổi vết phân hạch ..................................................................................... 34
Đồng vị do tia vũ trụ ....................................................................................... 34
Phương pháp Carbon-14 .................................................................................. 34
Các phương pháp Triti, Beryli-10, Silic-32, Clor-36 ........................................ 35
Chương 2. MÔI TRƯỜNG THÀNH TẠO TRẦM TÍCH ..................................................... 36
2.1. ĐÁ TRẦM TÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG .................................................. 36
2.1.1. Đặc điểm đá trầm tích ...................................................................................... 36
2.1.2. Cấu trúc của đá trầm tích .................................................................................. 37
2.1.3. Các môi trường thành tạo đá trầm tích ............................................................... 38
2.2. MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH BIỂN ........................................................................ 38
2.2.1. Biển và hình thái đáy biển ................................................................................ 38
2.2.2. Phân bố trầm tích và sinh vật ở biển.................................................................. 40
a. Vùng ven bờ........................................................................................................ 40
b. Khu vực biển nông.............................................................................................. 41
c. Khu vực biển sâu................................................................................................. 42
d. Khu vực biển thẳm.............................................................................................. 42
2.2.3. Biển tiến, biển thoái và mực nước biển toàn cầu............................................... 42
- Sự dao động mực nước biển. ................................................................................ 42
- Trầm tích biển tiến và biển thoái.......................................................................... 43
- Mực nước biển toàn cầu. ...................................................................................... 44
2.3. MÔI TRƯỜNGTRẦM TÍCH CHUYỂN TIẾP BIỂN - LỤC ĐỊA............................ 46
2.3.1. Đặc điểm chung của vùng chuyển tiếp .............................................................. 46
2.3.2. Trầm tích ở tam giác châu.................................................................................. 46

v
2.3.3. Trầm tích bãi triều và đê cát ven biển ............................................................... 47
2.3.4. Trầm tích vùng đầm phá .................................................................................... 48
2.4. MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH LỤC ĐỊA .................................................................. 49
2.4.1. Đặc điểm môi trường trầm tích lục địa .............................................................. 49
2.4.2. Các khu vực trầm tích lục địa ........................................................................... 50
2.4.3. Một số dạng trầm tích lục địa phổ biến ............................................................. 50
2.5. TƯỚNG ĐÁ VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH ...................................................... 51
Chương 3. PHÂN LOẠI VÀ ĐỐI SÁNH ĐỊA TẦNG ........................................................ 54
3.1. ĐỐI TƯỢNG CỦA ĐỊA TẦNG HỌC .................................................................... 54
3.2. PHÂN LOẠI ĐỊA TẦNG .......................................................................................... 55
3.2.1. Quá trình hình thành hệ thống phân vị địa tầng ............................................... 55
3.2.2. Phân vị địa tầng ................................................................................................ 55
Định nghĩa ............................................................................................................ 55
Khối lượng và ranh giới của phân vị địa tầng ...................................................... 55
Stratotyp của phân vị địa tầng ............................................................................... 56
3.3. HỆ THỐNG PHÂN LOẠI ĐỊA TẦNG ................................................................... 57
3.3.1. Các hình loại phân vị địa tầng ......................................................................... 57
3.3.2. Thạch địa tầng ................................................................................................. 57
Khái niệm chung ................................................................................................... 57
Hệ thống các phân vị thạch địa tầng ..................................................................... 58
Hệ tầng .................................................................................................................. 59
Tập ........................................................................................................................ 62
Lớp (hệ lớp) hay vỉa .............................................................................................. 63
Loạt ....................................................................................................................... 63
Phức hệ ................................................................................................................. 63
Đới và tầng thạch địa tầng .................................................................................... 63
3.3.3. Các phân vị theo tính chất riêng biệt của đá .................................................... 64
Phân vị địa chấn địa tầng ...................................................................................... 64
Phân vị từ địa tầng ................................................................................................ 64
Phân vị khí hậu địa tầng ........................................................................................ 65
Các phân vị giới hạn bất chỉnh hợp ..................................................................... 65
3.3.4. Sinh địa tầng .................................................................................................... 66
Định nghĩa và các khái niệm cơ bản ..................................................................... 66
Các đới sinh địa tầng ............................................................................................. 67
Đới phức hệ ........................................................................................................... 67

vi
Đới phân bố ........................................................................................................... 68
Đới phân bố taxon ................................................................................................ 68
Đới cùng phân bố .................................................................................................. 69
Đới Oppel ............................................................................................................. 69
Đới chủng loại hay đới nguồn gốc phát sinh ........................................................ 70
Đới cực thịnh ......................................................................................................... 70
3.3.5. Thời địa tầng ................................................................................................... 71
Định nghĩa và hệ thống phân loại ......................................................................... 71
Các phân vị thời địa tầng ...................................................................................... 71
Liên giới ................................................................................................................ 71
Giới ....................................................................................................................... 72
Hệ .......................................................................................................................... 72
Thống .................................................................................................................... 72
Bậc ........................................................................................................................ 72
Đới ........................................................................................................................ 72
Các phân vị thời địa tầng khu vực ........................................................................ 73
Bậc khu vực ........................................................................................................... 73
Hệ lớp khu vực ...................................................................................................... 73
3.4. ĐỐI SÁNH ĐỊA TẦNG ........................................................................................... 74
3.4.1. Cơ sở đối sánh địa tầng .................................................................................... 74
3.4.2. Đối sánh địa tầng với độ chính xác cao ............................................................... 74
3.4.3. Đối sánh các mặt cắt địa tầng và xác lập sơ đồ địa tầng khu vực .................... 74
Bảng 3.3. Thời địa tầng quốc tế và tuổi địa chất ............................................................. 76
Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ KIẾN TẠO MẢNG ...................................... 78
4.1. KIẾN TẠO VÀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC VỎ TRÁI ĐẤT ............. 78
4.1.1. Kiến tạo học và lịch sử phát triển Trái Đất ...................................................... 78
4.1.2. Vỏ Trái Đất ...................................................................................................... 78
a. Cấu trúc vỏ Trái Đất .......................................................................................... 78
b. Nền, khiên và đai núi uốn nếp .......................................................................... 79
4.2. KHÁI NIỆM BAN ĐẦU VỀ KIẾN TẠO MẢNG .................................................. 80
4.2.1. Những ý niệm ban đầu về sự trôi lục địa ......................................................... 80
4.2.2. Dẫn liệu cổ từ chứng minh lục địa trôi dạt ....................................................... 82
Đảo từ và sự mở rộng đáy biển ........................................................................ 83
4.3. RANH GIỚI CÁC MẢNG ....................................................................................... 85
4.3.1. Ranh giới mảng phân kỳ .................................................................................. 85

vii
4.3.2. Ranh giới mảng hội tụ ...................................................................................... 87
a. Ranh giới mảng đại dương - đại dương ............................................................... 87
b. Ranh giới mảng đại dương - lục địa .................................................................... 87
c. Ranh giới mảng lục địa - lục địa ....................................................................... 88
4.3.3. Ranh giới chuyển dạng ...................................................................................... 89
4.4. BỐI CẢNH KIẾN TẠO CỔ .................................................................................... 89
4.4.1. Tổ hợp ophiolit .................................................................................................. 89
4.4.2. Tổ hợp đá của đới hút chìm ............................................................................. 91
4.4.3. Tổ hợp rift lục địa ............................................................................................ 92
4.4.4. Tổ hợp đá của nền ............................................................................................ 92
4.4.5. Tổ hợp đai núi xô húc ...................................................................................... 93
4.4.6. Cát kết và kiến tạo mảng .................................................................................. 94
4.5. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC MẢNG .............................................................. 94
4.5.1. Tốc độ chuyển động các mảng ......................................................................... 94
4.5.2. Cơ chế dẫn truyền của kiến tạo mảng .............................................................. 95
4.5.3. Kiến tạo mảng và hoạt động tạo núi ................................................................ 96
4.5.4. Vi mảng và Địa khu ......................................................................................... 97
4.5.5. Chu kỳ siêu lục địa ........................................................................................... 98
4.5.6. Điểm nóng và chùm manti ............................................................................. 100
4.6. KIẾN TẠO MẢNG VÀ PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN ............................................. 100
4.6.1. Kiến tạo mảng và phân bố sự sống ................................................................ 100
4.6.2. Kiến tạo mảng và phân bố tài nguyên khoáng ............................................... 102
Phần II. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT
Chương 5. TIỀN LỊCH SỬ ĐỊA CHẤT ............................................................................. 105
5.1. NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ CỦA HỆ MẶT TRỜI .............................................. 105
5.1.1. Đặc tính chung của hệ Mặt Trời ..................................................................... 105
5.1.2. Các giả thuyết về nguồn gốc của hệ Mặt Trời ................................................ 106
a. Các giả thuyết tiến hoá ..................................................................................... 106
b. Các giả thuyết ngẫu biến .................................................................................. 107
c. Giả thuyết tinh vân Mặt Trời ............................................................................ 109
5.2. SỰ HÌNH THÀNH NHÂN, MANTI VÀ VỎ TRÁI ĐẤT ..................................... 111
5.2.1. Đại dương magma và lịch sử nhiệt Trái Đất ................................................... 111
Lịch sử nhiệt của Trái Đất ................................................................................... 111
5.2.2. Sự hình thành nhân Trái Đất ........................................................................... 112
5.2.3. Sự hình thành vỏ Trái Đất ............................................................................... 113

viii
Vỏ nguyên thuỷ ............................................................................................... 113
Thành phần vỏ nguyên thuỷ ........................................................................... 113
Những lục địa đầu tiên ................................................................................... 114
5.2.4. Sự tăng trưởng lục địa ..................................................................................... 114
Cơ chế tăng trưởng ....................................................................................... 114
Tốc độ tăng trưởng lục địa ............................................................................ 115
5.3. KỶ NGUYÊN HADEN ......................................................................................... 116
5.3.1. Khái quát về kỷ nguyên Haden ....................................................................... 116
5.3.2. Tiền Arkei - Kỷ nguyên Haden ....................................................................... 117
5.3.3. Sự chuyển tiếp từ kỷ nguyên Haden đến Arkei .............................................. 118
Chương 6. ARKEI ............................................................................................................... 119
6.1. KHÁI QUÁT VỀ TIỀN CAMBRI ......................................................................... 119
6.1.1. Nhận xét chung ............................................................................................... 119
6.1.2. Đặc điểm của đá Tiền Cambri ........................................................................ 120
6.1.3. Khái quát về Arkei .......................................................................................... 121
6.2. CÁC TỔ HỢP ĐÁ ARKEI ..................................................................................... 122
6.2.1. Các đai đá lục .................................................................................................. 123
6.2.2. Tổ hợp granitoid - đá lục ................................................................................. 124
6.2.3. Tổ hợp đá của nền............................................................................................ 125
6.2.4. Tổ hợp biến chất cao ....................................................................................... 125
6.2.5. Quan hệ của các tổ hợp biến chất cao và biến chất thấp ................................. 126
6.3. BỐI CẢNH KIẾN TẠO ARKEI ............................................................................. 126
6.3.1. Mô hình rift ..................................................................................................... 127
6.3.2. Mô hình cung và bình nguyên đại dương ....................................................... 127
6.3.3. Mô hình nền .................................................................................................... 128
6.3.4. Mô hình xô húc ............................................................................................... 128
6.3.5. Arkei ở Đông Á và Việt Nam ......................................................................... 129
6.4. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ SỰ SỐNG TRONG ARKEI ................................... 130
6.4.1. Khí quyển và đại dương .................................................................................. 130
Nguồn gốc và sự biến đổi của khí quyển......................................................... 130
Nguồn gốc và sự biến đổi của nước đại dương ............................................. 131
6.4.2. Xuất hiện sự sống trong Arkei ........................................................................ 133
Nguồn gốc sự sống ......................................................................................... 133
Giả thuyết nguồn gốc sự sống từ nhiệt dịch đáy biển ..................................... 136
Những sinh vật đầu tiên .................................................................................. 136
6.5. KHOÁNG SẢN TUỔI ARKEI ............................................................................... 138

ix
Chương 7. PROTEROZOI................................................................................................... 139
7.1. CÁC TỔ HỢP ĐÁ PROTEROZOI.......................................................................... 140
7.1.1. Tổ hợp đá của nền........................................................................................... 140
7.1.2. Tổ hợp đá tạo núi xô húc ................................................................................. 140
7.1.3. Tổ hợp ophiolit................................................................................................. 142
7.1.4. Tổ hợp đá tách giãn lục địa.............................................................................. 142
7.1.5. Tổ hợp đai mạch diabas ................................................................................... 143
7.1.6. Tổ hợp granit-anorthosit .................................................................................. 143
7.1.7. Xâm nhập phân tầng ........................................................................................ 144
7.2. HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ...................................................................................... 144
7.2.1. Tiến hoá vỏ trong Paleoproterozoi................................................................... 144
Sự hình thành Laurentia trong Paleoproterozoi.............................................. 145
7.2.2. Tiến hóa vỏ trong Mesoproterozoi................................................................... 145
7.2.3. Tiến hóa vỏ trong Neoproterozoi..................................................................... 148
7.2.4. Proterozoi ở Đông Á........................................................................................ 149
Proterozoi ở Trung Quốc................................................................................. 149
Proterozoi ở Việt Nam..................................................................................... 151
7.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN............................................................................ 154
7.3.1. Điều kiện khí hậu Proterozoi ........................................................................... 154
7.3.2. Điều kiện thành tạo quarzit sắt và trầm tích màu đỏ........................................ 154
7.4. SINH GIỚI TRONG PROTEROZOI ...................................................................... 155
7.4.1. Sinh vật nguyên thuỷ của Paleoproterozoi – Mesoproterozoi.............................. 155
Sự xuất hiện kiểu tế bào mới ........................................................................... 155
Sinh vật đa bào ............................................................................................... 156
7.4.2. Sinh giới của Neoproterozoi ............................................................................. 157
7.5. KHOÁNG SẢN TRONG PROTEROZOI ............................................................. 159
Chương 8. PALEOZOI SỚM............................................................................................... 160
8.1. KHÁI QUÁT VỀ PALEOZOI VÀ PALEOZOI SỚM............................................ 160
8.2. SINH GIỚI TRONG PALEOZOI SỚM ................................................................... 161
8.2.1. Một số nhóm sinh vật chủ yếu ......................................................................... 161
Dạng Chén cổ (Archaeocyatha) ...................................................................... 161
Bọ ba thùy (Trilobita) ....................................................................................... 162
Bút đá (Graptolithina) ..................................................................................... 164
Tay cuộn (Brachiopoda) ................................................................................... 164
Động vật Sợi chích (Cnidaria) ........................................................................ 165
Thân mềm (Mollusca) ...................................................................................... 166
Da gai (Echinodermata) ................................................................................... 166

x
8.2.2. Tiến hoá và sự tuyệt chủng trong sinh giới ..................................................... 167
Tiến hoá toả tia sinh giới trong Paleozoi sớm ................................................. 167
Hiện tượng tuyệt chủng trong sinh giới........................................................... 168
8.3. HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT TRONG PALEOZOI SỚM ......................................... 170
8.3.1. Khái quát chung............................................................................................... 170
8.3.2. Hoạt động tạo núi Paleozoi sớm ...................................................................... 172
Tạo núi Salair và tạo núi Toàn Phi .................................................................. 173
Tạo núi Tacon .................................................................................................. 174
Hoạt động địa chất ở một số khu vực mảng lục địa ......................................... 175
8.3.3. Điều kiện khí hậu Paleozoi sớm....................................................................... 175
8.3.4. Paleozoi sớm ở Việt Nam ................................................................................ 176
8.4. KHOÁNG SẢN PALEOZOI SỚM ............................................................... 178
Chương 9. PALEOZOI TRUNG (Silur và Devon) ............................................................. 180
9.1. KHÁI QUÁT VỀ PALEOZOI TRUNG ................................................................. 180
9.2. SINH GIỚI TRONG PALEOZOI TRUNG ............................................................ 181
9.2.1. Khái quát ......................................................................................................... 181
9.2.2. Một số nhóm sinh vật chủ yếu ........................................................................ 181
Động vật không xương sống ........................................................................... 181
- Động vật Sợi chích (Cnidaria) ...................................................................... 181
- Lỗ tầng (Stromatoporoidea) ......................................................................... 184
- Bút đá (Graptolithina) .................................................................................. 184
- Tay cuộn (Brachiopoda) ............................................................................... 184
- Thân mềm (Mollusca) .................................................................................... 186
- Da gai (Echinodermata) ................................................................................ 188
- Chân khớp (Arthropoda) ............................................................................... 188
Động vật có xương sống .............................................................................. 189
Tiến hoá của thực vật ...................................................................................... 190
9.2.3. Sự tuyệt chủng sinh vật biển ở Devon muộn .................................................. 191
9.2.4. Tỉnh sinh địa lý Malvinokaffric ...................................................................... 192
9.3. HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT TRONG PALEOZOI TRUNG ................................... 194
9.3.1. Bộ mặt thế giới trong Paleozoi trung .............................................................. 194
9.3.2. Hoạt động tạo núi ............................................................................................ 196
9.3.3. Một số đặc điểm trong hoạt động địa chất Paleozoi trung............................... 197
Sự thành tạo “Cát kết đỏ cổ” .......................................................................... 197
Sự phổ biến trầm tích tướng ám tiêu trong Paleozoi trung ............................. 197
Đặc điểm địa chất một số nền lục địa trong Paleozoi trung ............................ 198

xi
Paleozoi trung ở Việt Nam ............................................................................. 199
9.3.4. Đặc điểm khí hậu trong Paleozoi trung ........................................................... 200
9.4. KHOÁNG SẢN TRONG PALEOZOI TRUNG .................................................... 201
Chương 10. PALEOZOI MUỘN ........................................................................................ 203
10.1. KHÁI QUÁT VỀ PALEOZOI MUỘN ........................................................... 203
10.2. SINH GIỚI TRONG PALEOZOI MUỘN ............................................................ 204
10.2.1. Động vật không xương sống ............................................................... 204
- Động vật nguyên sinh ................................................................................... 204
- Động vật Sợi chích ....................................................................................... 205
- Tay cuộn ....................................................................................................... 206
- Thân mềm...................................................................................................... 207
- Bọ ba thùy ................................................................................................... 209
- Động vật không xương sống trên cạn ............................................................. 210
10.2.2. Động vật có xương sống ..................................................................... 210
10.2.3. Sự phát triển rầm rộ của thực vật ........................................................ 211
10.2.4 Hiện tượng tuyệt chủng cuối Permi .................................................... 216
10.3. BỘ MẶT TRÁI ĐẤT TRONG PALEOZOI MUỘN .................................... 217
10.3.1. Cổ địa lý và quá trình hình thành Pangea ..................................................... 217
10.3.2. Chế độ kiến tạo và hoạt động tạo núi Hercyni............................................... 219
10.4. BỐI CẢNH ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN ......................................................................... 222
10.5. KHOÁNG SẢN TRONG PALEOZOI THƯỢNG ............................................... 223
Chương 11. TRIAS ............................................................................................................ 224
11.1. KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ MESOZOI VÀ KỶ TRIAS .................................... 224
11.2. SINH GIỚI TRONG TRIAS ................................................................................ 225
11.2.1. Nhận xét chung ............................................................................................ 225
11.2.2. Động vật không xương sống ........................................................................ 225
Ngành Thân mềm ........................................................................................... 225
Trùng lỗ .......................................................................................................... 226
San hô ............................................................................................................. 227
Tay cuộn ........................................................................................................ 227
11.2.3. Động vật có xương sống .............................................................................. 227
11.2.4. Thực vật ....................................................................................................... 229
11.2.5. Sự tuyệt chủng cuối Trias ............................................................................... 229
ĐỌC THÊM: NGUỒN GỐC VÀ SỰ TIẾN HÓA CỦA BÒ SÁT .......................... 229
11.3. HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT .................................................................................. 233
11.3.1. Khái quát về các sự kiện địa chất trong Trias ............................................... 233

xii
11.3.2. Mở đầu quá trình phá vỡ của Pangea ........................................................... 235
11.3.3. Đông Nam Á và tạo núi Indosini ................................................................. 236
11.4. ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ........................................................................................ 238
11.5. KHOÁNG SẢN TRONG TRIAS ........................................................................ 240
Chương 12. JURA VÀ CRETA ......................................................................................... 241
12.1. KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ JURA VÀ CRETA ................................................. 241
12.2. SINH GIỚI TRONG JURA VÀ CRETA ............................................................ 241
12.2.1. Động vật không xương sống ....................................................................... 241
Ngành Thân mềm ................................................................................................ 241
Lớp Chân rìu.......................................................................................................... 241
Lớp Chân đầu ...................................................................................................... 243
Trùng lỗ, San hô sáu tia, Tay cuộn ....................................................................... 245
12.2.2. Động vật có xương sống ............................................................................... 245
Bò sát ................................................................................................................... 245
Chim .................................................................................................................... 247
Động vật Có vú ................................................................................................... 247
12.2.3. Thực vật ........................................................................................................ 247
12.2.4. Hiện tượng tuyệt chủng trong Creta .............................................................. 248
12.3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA BỘ MẶT TRÁI ĐẤT .......................................................... 248
12.3.1. Khái quát về các sự kiện địa chất trong Jura và Creta .................................. 248
12.3.2. Các địa khu ................................................................................................... 251
12.4. LỊCH SỬ KIẾN TẠO MỘT SỐ KHU VỰC ........................................................ 251
12.4.1. Hoạt động tạo núi .......................................................................................... 251
12.4.2. Đông Á và Đông Nam Á .............................................................................. 252
12.4.3. Tây Bắc Mỹ ................................................................................................... 252
12.4.4. Vùng Caribbe ................................................................................................ 253
12.4.5. Dãy Andes ..................................................................................................... 253
12.4.6. Đại Tây Dương ............................................................................................. 254
12.5. ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TRONG JURA-CRETA ................................................. 254
12.6. KHOÁNG SẢN TRONG JURA-CRETA ............................................................ 255
ĐỌC THÊM. VỀ SỰ TUYỆT CHỦNG CUỐI CRETA ............................................... 256
Chương 13. KAINOZOI. PALEOGEN VÀ NEOGEN (ĐỆ TAM) ................................... 263
13.1. KHÁI QUÁT VỀ KAINOZOI VÀ ĐỆ TAM ........................................................ 263
13.2. THẾ GIỚI SINH VẬT TRONG ĐỆ TAM ..............................................................264
13.2.1. Động vật không xương sống ........................................................................ 264

xiii
Động vật không xương sống trong Paleogen ................................................. 264
Động vật không xương sống trong Neogen ................................................... 265
13.2.2. Động vật có xương sống .............................................................................. 267
Vai trò các cầu nối lục địa đối với sự phát triển động vật ............................. 267
Động vật có vú trong Paleogen ................................................................... 267
Động vật có vú trong Neogen ...................................................................... 269
Sự tiến hóa của ngựa .................................................................................... 271
13.2.3. Thực vật ....................................................................................................... 273
13.2.4. Hiện tượng tuyệt chủng trong Đệ Tam ........................................................ 274
13.3. BỘ MẶT THẾ GIỚI TRONG ĐỆ TAM ............................................................. 274
13.3.1. Những nét lớn về hoạt động địa chất trong Paleogen ................................. 274
13.3.2. Những nét lớn về hoạt động địa chất trong Neogen ................................... 276
13.4. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KIẾN TẠO .................................................................. 276
13.4.1. Khái quát về hoạt động kiến tạo trong Đệ Tam ........................................... 276
13.4.2. Hoạt động tạo núi Alpi ................................................................................. 277
13.4.3. Hoạt động tạo núi Himalaya ........................................................................ 278
13.4.4. Đai tạo núi Thái Bình Dương ........................................................................ 280
13.4.5. Hệ thống rift Đông Phi ................................................................................. 281
13.4.6. Đệ Tam ở Việt Nam, Biển Đông và đứt gãy Sông Hồng ............................. 282
13.4.7. Cầu nối Trung Mỹ và vùng Caribe .............................................................. 285
13.4.8. Đứt gãy San Andreas ................................................................................... 286
13.5. ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TRONG ĐỆ TAM ......................................................... 287
13.5.1. Bối cảnh chung....................................................................................... 287
13.5.2. Sự phân tầng của nước biển ................................................................. 288
13.5.3. Khủng hoảng Messin ............................................................................ 289
13.6. KHOÁNG SẢN ................................................................................................... 290
Than đá và dầu mỏ ........................................................................................... 290
Khoáng sản nội sinh .......................................................................................... 290
Chương 14. ĐỆ TỨ ............................................................................................................. 291
14.1. KHÁI QUÁT VỀ KỶ ĐỆ TỨ ............................................................................... 291
14.2. SINH GIỚI CỦA KỶ ĐỆ TỨ ............................................................................... 292
14.2.1. Đặc điểm của sinh giới Đệ Tứ ...................................................................... 292
Hiện tượng tuyệt chủng cuối Pleistocen ......................................................... 294
Sự di cư liên lục địa của động vật ................................................................... 295
14.2.2. Sự xuất hiện và tiến hoá của loài người ........................................................ 296
Anthropoidea (Dạng Người) ........................................................................... 297

xiv
Hominidae (Họ người) ..................................................................................... 297
14.3. KHÍ HẬU BĂNG GIÁ CỦA KỶ ĐỆ TỨ ............................................................. 299
14.3.1. Hiện tượng băng giá Đệ Tứ .......................................................................... 299
14.3.2. Sự biến đổi khí hậu trong Đệ Tứ ................................................................... 300
14.3.3. Nguyên nhân băng hà Pleistocen ..................................................................... 302
Giả thuyết băng hà có nguồn gốc vũ trụ ......................................................... 302
Giả thuyết băng hà có nguồn gốc từ Trái Đất ................................................. 303
14.4. NHỮNG NÉT LỚN TRONG PHÁT TRIỂN ĐỊA CHẤT ................................... 304
14.4.1. Hình thái lục địa và hoàn cảnh cổ địa lý ....................................................... 304
Hình thái biển và lục địa ................................................................................ 304
Đặc điểm của một số khu vực không đóng băng ............................................ 305
14.4.2. Hoạt động địa chất Đệ Tứ ở Đông Dương .................................................... 306
14.4.3. Hoạt động kiến tạo mảng và xu thế phát triển bộ mặt Trái Đất .................... 307
Những nét cơ bản của hoạt động kiến tạo trong Đệ Tứ và hiện tại ................ 307
Xu hướng có thể của sự phát triển hoạt động kiến tạo mảng .......................... 307
Phụ chương 15. LỊCH SỬ TIẾN HÓA LOÀI NGƯỜI ....................................................... 308
15.1. BỘ LINH TRƯỞNG ............................................................................................. 308
15.1.1. Prosimea (Tiền hầu) ....................................................................................... 308
15.1.2. Anthropoidea (Dạng Người) ......................................................................... 308
15.2. HỌ HOMINIDAE ................................................................................................. 311
15.2.1. Ardipithecus .................................................................................................. 311
15.2.2. Australopithecus ........................................................................................... 313
15.2.3. Homo habilis ................................................................................................. 315
15.2.4. Homo erectus ................................................................................................ 316
15.2.5. Người Neanderthale ...................................................................................... 317
15.2.6. Người Cro-Magnon ....................................................................................... 318
15.3. CÁC GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC LOÀI NGƯỜI ...................................... 319
Hai giả thuyết lớn về nguồn gốc loài người ............................................................ 319
Giả thuyết Eva về nguồn gốc loài người............................................................... 319
VĂN LIỆU ............................................................................................................................... 321
BẢNG TRA CỨU .................................................................................................................... 323

1
LỜI NÓI ĐẦU
Sách “Lịch sử tiến hóa Trái Đất” (Địa sử) được biên soạn trước hết nhằm mục đích phục
vụ cho việc dạy và học môn Địa sử trong Khoa học về Trái Đất ở Đại học Quốc gia Hà Nội.
Những hiểu biết về lịch sử và quy luật phát triển Trái Đất là những kiến thức cơ sở
trong các lĩnh vực về Khoa học Trái Đất. Những nội dung của Địa sử cần thiết cho mọi
người hoạt động trong mảng Khoa học Trái Đất, từ những nhà địa chất đang điều tra nghiên
cứu về khoáng sản, về địa chất môi trường và tai biến địa chất, về địa kỹ thuật đến những
thầy giáo và sinh viên đang giảng dạy và học tập về địa chất, địa lý trong trường học. Hiện
nay Địa sử đang được giảng dạy trong các ngành Địa học ở Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại
học Quốc gia tp Hồ Chí Minh và nhiều Trường Đại học khác như Đại học Mỏ - Địa chất Hà
Nội, Đại học Khoa học v.v… và ở các Khoa Địa lý của các Trường Đại học và Cao đ ẳng Sư
phạm. Để có thể phục vụ được các đối tượng bạn đọc có đòi hỏi cao về nội dung khoa học,
sách “Lịch sử tiến hóa Trái Đất” được biên soạn sao cho các thầy và sinh viên đại học, sau
đại học có thể tìm thấy trong sách những nội dung khoa học thích hợp với yêu cầu cao về
đào tạo trong các lĩnh vực địa chất và địa lý.
Những bạn đọc không chuyên sâu về địa tầng học, kiến tạo học v.v… nhưng có nhu cầu
hiểu biết về nguồn gốc và sự phát triển lịch sử lâu dài của “ngôi nhà duy nhất” của loài người
trong vũ trụ có thể tìm thấy những điều bổ ích trong sách. Hệ thống bảng biểu và hình ảnh minh
họa phong phú trong sách có thể đáp ứng yêu cầu của những bạnđ ọc này.
Như vậy, sách Lịch sử tiến hóa Trái Đất (Địa sử) có đối tượng bạn đọc khá rộng rãi trong
khoa học Trái Đất.
Địa sử không phục vụ trực tiếp cho tìm kiếm khoáng sản, cũng không chỉ ra công nghệ và kỹ
thuật về địa học mà cung cấp cho ta những hiểu biết cơ bản nhất về quy luật và lịch sử phát triển
Trái Đất qua hàng triệu thậm chí hàng tỷ năm. Từ hiểu biết về lịch sử phát triển Trái Đất ta có thể
hiểu được sự vận động của vỏ Trái Đất nói chung và của từng khu vực nói riêng, hiểu được sự
thành tạo, phân bố khoáng sản và những biến động địa chất đang xẩy ra trên Trái Đất.
Trong nửa sau của thế kỷ 20 địa chất học đã có những bước tiến mang tính cách mạng nhờ
những thành tựu của học thuyết kiến tạo mảng. Nhiều vấn đề về quy luật và lịch sử phát triển Trái
Đất được phổ biến trong các sách kinh điển về địa chất trước đây thì nay đã trở nên lỗi thời. Việc
giải thích các quá trình vận động địa chất theo thuyết địa máng đã không còn phù hợp nữa và đã
bất lực để giải thích nhiều sự kiện xẩy ra trong chiều dài lịch sử Trái Đất. Sách “Lịch sử tiến hóa
Trái Đất” hy vọng có thể đóng góp một phần để làm cơ sở cho việc bạn đọc tiếp cận với những
thành tựu mới trong địa chất học và vận dụng trong tìm hiểu về quy luật trong lịch sử phát triển
địa chất trên thế giới và trên lãnh thổ Việt Nam.

2
Một thuận lợi cho việc biên soạn sách “Lịch sử tiến hóa Trái Đất ” là do sự hợp tác khoa học
với đồng nghiệp trên thế giới nên tác giả kịp thời có được những tài liệu mới nhất về Địa tầng, Kiến
tạo và Địa chất khu vực từ các nước phát triển đến các nước trong khu vực. Nhờ đó tác giả có thể
chọn lọc tư liệu để nội dung trình bày trong sách cập nhật được những thành tựu mới của khoa học
địa chất thế giới. Những thành tựu của địa chất Việt Nam trong mấy chục năm qua cũng được cập
nhật và trình bày một cách thích hợp trong sách.
Khó khăn lớn của tác giả khi biên soạn sách là cách viết thuật ngữ có nguồn từ tiếng
nước ngoài, đặc biệt là địa danh và tên người. Hiện nay không có văn bản pháp quy về vấn đề
này ngoài bản quy định của Viện Khoa học Xã hội từ những năm 60 của thế kỷ trước mà nay
không còn phù hợp. Trong khi chờ đợi một văn bản pháp quy về vấn đề này và trong tình
trạng không thống nhất hiện nay về cách viết thuật ngữ, trong sách “Lịch sử tiến hóa Trái
Đất” thuật ngữ có nguồn từ nước ngoài được viết trên cơ sở: 1). Theo cách viết chung đang áp
dụng ở Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội – nơi ấn hành sách. 2). Dựa theo cách viết đã
được cơ quan chuyên trách nghiên cứu về ngôn ngữ đã sử dụng trong Từ Điển Tiếng Việt
(Viện Ngôn ngữ – Nhà xuất bản Đà Nẵng 1998). Cách viết như vậy cũng đã được nhà ngôn
ngữ học Hoàng Phê trình bày chi tiết trong tạp chí Thế Giới Mới (404, 405/2000).
Như trên đã nêu, đối tượng chủ yếu của sách “Lịch sử tiến hóa Trái Đất ” là thầy giáo và
sinh viên đại học, cao đẳng về Địa chất và một phần giới Địa lý học, họ cần tham khảo đối
chiếu thêm các tài liệu quốc tế. Cách viết thuật ngữ như nêu trên đây sẽ tiện cho bạn đọc kh i
muốn tra cứu tài liệu quốc tế, nhằm mở rộng kiến thức cần thiết về Địa học.
Trong quá trình biên soạn sách tác giả nhận được sự động viên, khuyến khích của bạn bè,
đồng nghiệp ở nhiều cơ quan nghiên cứu và Trường Đại học, nhất là đồng nghiệp ở Khoa Địa
chất (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội). Phần lớn hình vẽ do các
bạn đồng nghiệp Trần Đăng Quy, Nguyễn Văn Vượng, Mai Thúy Phượng và Nguyễn Đình
Nguyên (Khoa Địa chất, Trường ĐHKHTN) và Nguyễn Đức Phong (Viện Nghiên cứu Khoa
học Địa chất & Khoáng sản) thực hiện trên máy tính theo maket của bản thảo, số khác do tác giả
tự thực hiện. Những hình phục dựng các dạng cá Devon của Việt Nam được GS Janvier Ph.
(Viện Cổ sinh vật học. Paris) gửi cho tác giả để sử dụng trong sách này. GS Trần Văn Trị, PGS
Tạ Hòa Phương đã đọc bản thảo và góp nhiều ý kiến quý báu để hoàn thiện sách.
Tác giả chân thành tỏ lòng biết ơn sự giúp đỡ và động viên của bạn bè và đồng nghiệp nêu
trên. Tác giả cũng xin cảm ơn bạn đọc phê bình góp ý cho nội dung và hình th ức trình bày sách.
GS Tống DuyThanh

3
Phần I
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
&
CÁC PHƯƠNG PHÁP

5
Chương 1
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN
&
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN
1.1.1. Nguyên lý hiện tại
Một trong những vấn đề quan trọng bậc nhất của khoa học địa chất là tìm được phương pháp
hữu hiệu để tìm hiểu lịch sử phát triển của vỏ Trái Đất trong quá khứ. Những tác nhân và hiện tượng
địa chất có quy mô rất lớn và rất đa dạng, phức tạp không thể phân tích trực tiếp chúng trong phòng
thí nghiệm như đối với các hiện tượng vật lý, hoá h ọc. Nhà địa chất chỉ có thể làm những thực
nghiệm để minh họa một số hiện tượng đã xẩy ra của Địa chất học, còn việc tìm ra những quy luật
phát triển của vỏ TráiĐất thì không thể làm thí nghiệm trong các phòng nghiên cứu.
Trong giai đoạn phôi thai của Đị a chất học các nhà địa chất chỉ mới tiến hành công việc mô
tả các hiện tượng mà chưa giải thích được chúng do chưa tìm được những phương pháp hữu
hiệu. Trong thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19 do chịu ảnh hưởng thuyết biến hoạ của G. Cuvier (1769 -
1832) nên các hiện tượng địa chất được quan niệm là đã xuất hiện một cách ngẫu nhiên. Theo
thuyết biến hoạ thì các hiện tượng, các sự kiện khổng lồ của thiên nhiên, trong sinh giới và
trong địa chất, đã dường như chịu sự chi phối của những lực siêu phàm ngoài tri thức củ a loài
người. Những sự kiện địa chất đã xẩy ra một cách tức thời như những tai biến khác hẳn với
những sự kiện đang diễn ra hiện nay. Thuyết của G. Cuvier đã có ảnh hưởng đặc biệt lớn trong
việc giải thích những hiện tượng biến đổi của sinh giới trong quá khứ xa xôi của địa chất, cứ sau
những sự kiện mang tính chất biến hoạ thì thế giới sinh vật bị tiêu diệt rồi sau đó một thế giới
mới lại được sinh ra do một lực siêu phàm. Mặc dù G. Cuvier là người có công rất lớn trong tự
nhiên học của cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19, nhưng thuyết biến hoạ do ông đề xướng và các
học trò của ông kế tục đã có tác dụng kìm hãm sự phát triển của khoa học tự nhiên lúc bấy giờ.
Nhà địa chất học người Anh, Ch. Lyell (1797 - 1875) đã có cống hiến nổi bật trong việc thúc
đẩy sự phát triển của Địa chất học nói riêng và Tự nhiên học nói chung. Trong tác phẩm “Nguyên
lý Địa chất học” (Principles of Geology) ông đã đề xuất thuyết hiện tại hay hiện tại luận
(actualism) để giải thích các hiện tượng địa chất đã và đang xẩy ra trên Trái Đất. Theo đó, các
hiện tượng tự nhiên hiện nay đang diễn ra một cách chậm chạp và dần dần, từng bước gây biến
đổi bộ mặt của Trái Đất, thì trong quá khứ cũng chính những hiện tượng như thế đã gây ra những
biến đổi lớn lao của vỏ Trái Đất . Hiện nay hàng ngày hàng giờ nhiều hiện tượng vẫn đang diễn ra
một cách chậm chạp như sự bào mòn, bồi đắp của sông, suối; sự lún chìm chậm chạp của vùng
đất, sự di chuyển chậm của bờ biển, của lục địa mà mắt thường khó trông thấy v.v… Trong quá
khứ lâu dài chính những hiện tượng như vậy lại đã làm thay đổi bộ mặt của Trái Đất.

6
Sự ra đời của hiện tại luận đã có ý nghĩa thúc đẩy rất lớn đối với sự phát triển của Địa chất
học nói riêng và Tự nhiên học nói chung. Vào giữa thế kỷ 19 đã diễn ra cuộc đấu tranh gay gắt
của hiện tai luận nhằm loại bỏ thuyết biến họa. Chính F. Enghen đã đánh giá rất cao vai trò của
hiện tại luận của Ch. Lyell. Trong “Phép biện chứng của tự nhiên” F. Enghen viết “Ch. Lyell là
người đầu tiên đưa lẽ phải vào khoa học địa chất bằng cách thay thế những sự đột biến tuỳ hứng
do Chúa tạo nên bằng sự tác động từng bước của những biến đổi chậm chạp của Trái Đất”. Tuy
là tác giả của một luận thuyết tiến bộ, nhưng Ch. Lyell lại đã nhấn mạnh về sự đồng nhất giữa
các hiện tượng hiện tại đang diễn ra với những hiện tượng xẩy ra trong quá khứ và coi mọi biến
cố trong quá khứ địa chất cũng chỉ do những tác nhân chậm chạp như hiện nay gây nên. Chính ở
đây đã chứa đựng sự hạn chế trong lập luận của Ch. Lyell, ông chỉ thấy sự biến đổi từ từ về
lượng mà chưa nhận thấy những biến đổi đột biến, những biến đổi về chất của tự nhiên. F.
Enghen cũng đã vạch rõ những thiếu sót trong lập luận của Ch. Lyell rằng “khuyết điểm trong
quan niệm của Ch. Lyell - ít nhất là dưới hình thức ban đầu – là ở chỗ ông đã quan niệm rằng
những lực lượng tác động trên Trái Đất không biến đổi, về chất cũng như v ề lượng”.
Hiện tại luận có ý nghĩa rất lớn trong Địa sử và trong Địa chất học nói chung, với hiện tại
luận nhà địa chất đã có một vũ khí sắc bén để xác định các hiện tượng, các sự kiện địa chất
trong quá khứ. Sự hình thành các tầng đá trầm tích đang diễn ra ngày nay ở các môi trường khác
nhau, và ở mỗi môi trường các tầng đá có những đặc tính khác nhau tùy thuộc vào điều kiện
môi trường thành tạo chúng. Trong quá khứ địa chất chúng cũng được thành tạ o như vậy, việc
phân tích tướng đá của các thể trầm tích của các thời kỳ địa chất được dựa trên cơ sở phân tích
các điều kiện đang diễn ra trong các bồn trầm tích hiện tại.
1.1.2. Các nguyên lý cơ bản khác của Địa tầng học
Nhiệm vụ quan trọng đầu tiên của cả Địa sử và Địa tầng học là phải xác định được tuổi của
các tầng đá, của các sự kiện địa chất, do đó các nguyên lý cơ bản của Địa tầng học cũng có vai
trò hết sức quan trọng đối với Địa sử, điều này cũng phản ảnh mối quan hệ chặt chẽ giữa Địa sử
và Địa tầng học. Ngày nay tuy phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của các đá trên cơ sở phân
tích đồng vị phóng xạ ngày càng được áp dụng rộng rãi, nhưng phương pháp xác định tuổi
tương đối của đá vẫn là phương pháp chủ đạo trong Địa tầng học và trong Địa sử.
Những nguyên lý cơ bản được trình bày dưới đây là cơ sở cho việc xác định tu ổi tương đối của
các tầng đá. Những nguyên lý này rất đơn giản và ngày nay mọi người đều coi chúng như là điều
hiển nhiên nhưng chính những nguyên lý này là cơ sở để lý giải các sự kiện của lịch sử địa chất.
- Nguyên lý về tính liên tục – Các lớp khi mới hình thành đều nằm ngang và có sự liên tục
hình học nhất định, trước hết là ở vùng yên tĩnh của bồn trầm tích biển.
- Nguyên lý về tính kế tục – Lớp thành tạo sau phủ trên lớp thành tạo trước, và ngược lại.
- Nguyên lý về sự đồng thời của hoá thạch giống nhau – Các lớp đá chứa những tập hợp hoá
thạch giống nhau thì có cùng tuổi như nhau. Hoá thạch kế tiếp nhau theo trật tự nhất định.
Nhà tự nhiên học Đan Mạch Nicolas Steno (1638 -1686) là người phát biểu những khái niệm
ban đầu về các nguyên lý trên đây nhờ quan sát hệ quả lũ lụt ở gần Florence (Italia). Steno N.
quan sát thấy trong quá trình lũ lụt các dòng suối tràn ngập các cánh đồng và hình thành lớp trầm

7
tích mới phủ trên lớp trầm tích có trước đó. Như vậy, nếu không bị đảo lộn thì trong dãy các lớp
đá trầm tích lớp già nhất nằm dưới đáy và lớp trẻ nhất nằm ở đỉnh. Đó là nguyên lý về tính kế tục
làm cơ sở cho việc xác định tuổi tương đối của đá và hoá thạch chứa trong đá . Do chịu ảnh hưởng
của trọng lực nên các hạt trầm tích khi lắng đọng đều theo các lớp nằm ngang; đây chính là cơ
sở của nguyên lý nằm ngang nguyên thủy. Vì vậy, dạng nằm nghiêng của các lớp đá trầm tích
đều chỉ xẩy ra trong quá trình thành đá về sau. Nguyên lý thứ ba của Steno cũng mang tính chất
của sự liên tục theo chiều ngang – các lớp trầm tích phân bố rộng về mọi phía cho đến khi nó bị
mỏng đi và vát đi hoặc kết thúc ở rìa bồn trầm tích. Từ đó có thể thấy thành phần đá và hoá
thạch trong phạm vi phân bố của một lớp đều giống nhau.
Áp dụng các nguyên lý cơ bản vừa nêu trên, nhà địa chất có thể giải quyết nhiều vấn đề ngay
trong quá trình công tác ngoài thực địa, nhất là khi các mặt cắt địa chất không chịu những biến
động phức tạp. Tuy nhiên, do những chuyểnđộn g phức tạp của vỏ Trái Đất nên trạng thái ban đầu
và mối quan hệ nguyên thuỷ của các lớp đá thường bị biến đổi. Để tránh những sai lạc và ngộ
nhận về quan hệ địa tầng trong các mặt cắt phức tạp, khi áp dụng những nguyên lý cơ bản trên đây
nhà địa chất cần phải tính đến những biến đổi về trạng thái và mối quan hệ giữa các tầng các lớp
đá, chú ý phân tích các dữ liệu khác phản ánh những biến động của cấu trúc địa chất đang được
nghiên cứu. Những nguyên lý cơ bản trên đây còn có tầm quan trọng là cho nhà địa c hất những
khái niệm cơ bản để lý giải các vấn đề về địa tầng nói chung.
1.2. XÁC ĐỊNH TUỔI TƯƠNG ĐỐI CỦA ĐÁ
1.2.1. Khái niệm chung
Là một bộ phận quan trọng của khoa học địa chất lịch sử, Địa tầng học có hai nhiệm vụ cơ
bản là phân chia và liên hệ - so sánh các mặt cắt địa tầng, hai nhiệm vụ này có quan hệ mật thiết
với nhau và chính là hai bước của một quá trình nghiên cứu nhằm xác định tuổi tương đối của đá.
Phân chia địa tầng là công tác nghiên cứu, mô
tả tỉ mỉ các đặc tính của các lớp, các tầng đá và vị
trí, quan hệ của chúng trong các mặt cắt địa tầng,
xác lập trình tự sắp xếp các tầng, các lớp trong mặt
cắt. Từ đó phân chia các lớp trong mặt cắt thành
những phân vị thích hợp nhằm phản ảnh tiến trình
lịch sử thành tạo chúng trong địa phương có mặt
cắt địa chất được nghiên cứu.
Liên hệ - so sánh địa tầng là đối chiếu trình tự
địa tầng của các mặt cắt khác nhau để lập mối quan
hệ về tuổi địa tầng của các lớp ở các mặt cắt khác nhau đó. Thí dụ chúng có hai mặt cắt địa tầng A
và B ở hai nơi khác nhau đã được nghiên cứu phân chia tỉ mỉ. Việc liên hệ - so sánh hai mặt cắt A
và B giúp chúng ta đánh giá quan hệ tương đối về tuổi giữa các lớp ở hai mặt cắtđó (H.1.1.).
Công tác phân chia và liên hệ so sánh địa tầng chỉ có thể tiến hành tốt khi khoa học địa
tầng tìm được những phương pháp có cơ sở khoa học. Qua quá trình phát triển, đến nay khoa
học địa chất đã xây dựng được nhiều phương pháp, nhưng tùy theo vai trò thực tiễn của các
Hình 1.1. Sơ đồđối sánh hai mặt cắt địa chất A - B

8
phương pháp đó người ta có thể xếp vào hai nhóm: nhóm phương pháp không cổ sinh học và
nhóm cổ sinh học (sinh địa tầng).
1.2.2. Phương pháp phân tích mặt cắt địa tầng (H.1.2)
Phương pháp địa tầng là một
phương pháp cổ điển và đơn giản, cơ sở
khoa học của phương pháp là nguyên lý
kế tục ta đã nêu ở trên. Trong một mặt
cắt, các lớp nằm dưới già hơn những lớp
nằm trên và ngược lại. Phương pháp
được áp dụng rộng rãi trong quá trình
nghiên cứu của nhà địa chất ngay ngoài
thực địa. Thí dụ, ở một vết lộ địa chất
(H.1.2) ta gặp các lớp đá từ dưới lên trên
được đánh số từ 1 đến 10, trong trường
hợp đơn giản này các lớp mang số càng lớn càng nằm trên và càng trẻ hơn.
Việc áp dụng phương pháp này rất đơn giản và thuận tiện đối với các lớp nằm ngang hoặc gần
như nằm ngang, ở những nơi có cấu trúc địa tầng không phức tạp. Cần phải chú ý trường hợp có thể
xẩy ra tình trạng ngược lại, những lớp nằm dưới lại trẻ hơn những tầng, những lớp nằm trên, đó l à
trường hợp có cấu tạo đảo ngược (H.1.3). Thí dụ trên hình 1.3 chúng ta có mặt cắt địa chất (hình b),
trong mặt cắt này nếu xem xét một cách hời hợt chúng ta sẽ dễ dàng kết luận các lớp đánh số càng
lớn càng trẻ vì dường như chúng có lần lượt lớp này phủ lên lớp kia. Nghiên cứu kỹ thành phần của
các lớp, vị trí của chúng trong nếp uốn chúng ta sẽ xác lậpđược vị trí địa tầng thực của các lớp.
Các lớp từ 1 đến 8 của mặt cắt được thể hiện trên cột địa tầng ở bên cạnh (hình a). Các lớp 9,
10, 11, 12, 13, 14 tương ứng với các lớp 7, 6, 5, 4, 3, 2, còn lớp 15, 16 lại tương ứng với lớp 13, 12
tức là ứng với lớp 3 và 4 trên cộtđịa tầng.
Một trường hợp khác có thể gây ra sự nhầm lẫn của nhà địa chất trẻ là khi xem xét tuổi
của trầm tích ở các thềm. Trong trường hợp này trầm tích của bậc thềm trẻ lại nằm dưới
Hình 1.2. Quan hệ các lớp trong một mặt cắt địa chất bình
thường các lớp trẻ dần từ dưới lên trên (từ lớ p 1 đến lớp 10)
(a) (b)
Hình 1.3. Quan hệ các lớp trong một mặt cắt có cấu tạo bị đảo lộn. Bên trái là cột địa
tầng phản ánh trình tự địa tầng của các lớp

9
Hình 1.4. Vị trí không gian của các bậc thềm và quan hệ tuổi
tương đối của chúng.Thềm bậc II già hơn được đánh số lớn
hơn, thềm bậc I trẻ hơn được đánh số bé hơn và có vị trí
không gian thấp hơn (Gorchkov G. & Yakouchova A. 1967).
theo vị trí không gian bề cao so với
các trầm tích già hơn. Trong cách
đánh số các bậc thềm người ta ghi từ
nhỏ đến lớn bắt đầu từ bậc thềm trẻ
nhất và như vậy bậc thềm ở vị trí
không gian thấp nhất được đán h số bé
nhất, trong khi đó ở địa tầng học các
lớp già nhất, thấp nhất sẽ được đánh
số bé nhất (H.1.4).
1.2.3. Phương pháp khoáng thạch
Cơ sở của phương pháp khoáng thạch dựa vào thành phần khoáng thạch của các lớp,
đồng thời dựa vào nguyên lý liên tục đã phát biểu ở trên. Từ đó có thể suy ra rằng ở các mặt
cắt khác nhau, các lớp có cùng một thành phần thạch học giống nhau là những lớp cùng tuổi.
Khi tiến hành nghiên cứu các mặt cắt địa chất ngoài thực địa, nhất là trong công tác lập bản
đồ địa chất ở phạm vi một tờ bản đồ nào đó ta theo dõi sự biến đổi thành phần thạch học qua
các lớp ở một mặt cắt, sau đó so sánh và đối chiếu với các mặt cắt khác ta có thể xác định
diện phân bố của các tầng các lớp đá.
Thành phần thạch học của lớp đá phản ánh những điều kiện địa lý tự nhiên trong quá trình
thành tạo lớp như điều kiện môi trường, dòng chảy, kiến tạo, khí hậu, sinh hoá v.v... Trong một
phạm vi không gian và thời gian không lớn, các điều kiện địa lý tự nhiên không thay đổi thì
thành phần đá được tạo thành cũng không thay đổi. Chúng ta có thể lấy ví dụ khi xem xét trầm
tích Trias trong vùng (H.1.5). Tại địa điểm X ta có một tập đá trầm tích gồm các lớp từ 1 đến 7
với thành phần 1- cát kết, 2- bột kết, 3- đá phiến, 4- đá vôi, 5- sét vôi, 6- đá phiến silic, 7- đá
phiến sét. Tại địa điểm Y ta phát hiện một tập trầm tích gồm 8 lớp đánh số từ a đến g, trong đó
lớp a- cát kết dạng quarzit, b- cát kết giống với lớp 1 địa điểm X và sau đó lần lượt các lớp c, b,
d, e, f, g, h tương ứng với 2, 3, 4, 5, 6, 7. (H.1.5). Ở địa điểm Z thành phần tập trầm tích gồm 8
lớp được đánh số từ 1’ đến 8’ trong đó thành phần các lớp từ 1’ đến 7’ hoàn toàn tương ứng với
các lớp từ 1 đến 7 của mặt cắt ở địa
điểm X; như vậy một cách logic thì
lớp 8’ phải tương ứng với một lớp
nằm sát kề trên lớp 7 của mặt cắt X
nhưng vì một lý do nào đó đã bị
mất hoặc không lộ. Qua so sánh
thành phần thạch học, liên hệ với
nguyên lý về tính kế tục ta có thể
kết luận trầm tích Trias trong tờ
bản đồ có lớp cát kết dạng quarzit
là già nhất và sau đó là bộ ba các
lớp tương ứng cùng độ tuổi già đến
trẻ là 1 - 1’ - b , 2- 2’ - c, lớp trẻ
nhất trong toàn bộ vùng là lớp 8’
Hình 1.5. Đối sánh các mặt cắt trong một vùng theo thành
phần đá của các lớp

10
trong địa điểm Z mặc dầu ở các địa điểm khác
chưa phát hiện.
Phương pháp so sánh thành phần thạch học của
các mặt cắt vừa nêu trên sẽ có hiệu quả hơn nếu như
trong mặt cắt chuẩn (ở điểm X trong ví dụ) các lớp
được xác định tuổi theo các dạng hoá thạch chứa
trong đó. Trong trường hợp này tuổi của các lớp Y
và Z cũng sẽđược xác định.
Phương pháp tuy đơn giản và có ý nghĩa áp
dụng lớn nhưng thành phần trầm tích có thể thay
đổi trên diện phân bố, nhất là trong các khu vực
trầm tích lục địa. Vì thế việc áp dụng phương
pháp này thường chỉ được sử dụng trong một
phạm vi diện tích giới hạn, có chế độ kiến tạo
đồng nhất và luôn luôn phải tìm cách bổ sung kết quả nghiên cứu bằng phương pháp khác.
Phương pháp phân tích khoáng vật được áp dụng để so sánh tuổi tương đối của các lớp
đá chứa chúng, phương pháp này được áp dụng nhiều trong việc nghiên cứu các tầng câm,
nhất là trầm tích lục địa. Ví dụ trong mặt cắt địa chất mới nhìn có thành phần đá khá đồng
nhất, nhưng bằng cách sưu tập mẫu theo mặt cắt và phân tích tỉ mỉ trong phòng thí nghiệm ta
có thể chia mặt cắt thành nhiều tập dựa vào các tổ hợp khoáng vật khác nhau chứa trong các
phần khác nhau của mặt cắt (H.1.6.) sau đó chúng ta có thể tiến hành so sánh và đối chiếu các
tập ở các mặt cắt khác nhau dựa vào các tổ hợp khoáng vật giống nhau. Cơ sở của sự so sánh
này là mỗi tổ hợp khoáng vật chứa trong đá trầm tích đã được hình thành trong những thời
gian nhất định, tron g hoàn cảnh địa lý tự nhiên xác định của khu vực. Do đó, sự giống nhau
của tổ hợp khoáng vật trong các lớp trầm tích ở cùng một khu vực chứng tỏ các lớp này đã
được tạo thành trong cùng thời gian (H.1.6.).
1.2.4. Phương pháp phân tích chuyển động kiến tạo
Phương pháp phân tích chuyển động kiến tạo để phân chia và so sánh địa tầng xuất hiện vào
khoảng giữa hai thế kỷ 19 và 20. Cơ sở của phương pháp là dựa vào tính chất của các pha hoạt
động kiến tạo phổ biến trên một phạm vi khá rộng lớn và ít nhiều mang tính chất chu kỳ. Những
pha hoạt động đó để lại dấu ấn trong các loạt đá trầm tích như hiện tượng gián đoạn địa tầng, bất
chỉnh hợp góc, sự thay đổi và sự đồng nhất về thành phần đá của các loại trầm tích.
Dựa vào việc phân tích các chuyển động kiến tạo ngườ i ta đã thành công trong việc phân
định các loạt đá và so sánh đối chiếu chúng với nhau giữa các vùng khác nhau. Nhiều loại trầm
tích Tiền Cambri đã được phân định theo phương pháp này, vì trong đó hầu như không thể dùng
phương pháp cổ sinh được. Nhiều trường hợp các loại trầm tích đã được phân chia theo phương
pháp này, sau đó phát hiện được hoá thạch, kết quả nghiên cứu, phân chia địa tầng bằng phương
pháp hoá thạch hoàn toàn trùng hợp với kết quả khi áp dụng phương pháp phân tích kiến tạo.
Những biến đổi về chế độ kiến tạo tất nhiên sẽ làm thay đổi điều kiện địa lý tự nhiên của môi
trường sống, từ đó sẽ kéo theo sự biếnđổi của thế giới sinh vật.
Hình 1.6. Phân chia các tập trong mặt cắt
dựa vào thành phần đá và khoáng vật. a)
Tập chứa zircon. b) Tập chứa granat-zircon.
c) Tập chứa epidot. d) Tập chứa granat.

11
Người ta đã phân chia và so sánh đối chiếu địa tầng ở những địa điểm khác nhau trong một
khu vực dựa vào gián đoạn địa tầng. Các trầm tích bị giới hạn b ởi các gián đoạn địa tầng giống
nhau là cùng tuổi. Ta có thể lấy trường hợp hệ tầng ĐồngĐăng tuổi Permi muộn làm ví dụ. Ở mặt
cắt chuẩn tại vùng Đồng Đăng (Lạng Sơn), hệ tầng Đồng Đăng gồm đá vôi chứa vỉa bauxit c ông
nghiệp, nằm không chỉnh hợp trên đá vôi Permi giữa. Hệ tầng Đồng Đăng lại bị trầm tích lục
nguyên tuổi Trias sớm phủ không chỉnh hợp ở phía trên. Như vậy ta thấy rõ hệ tầng Đồng Đăng bị
giới hạn bởi hai mặt bất chính hợp, đánh dấu hai pha chuyển động c ủa vỏ Trái Đất, lần đầu vào
cuối Permi giữa, lần sau vào ranh giới giữa Permi và Trias. Tại Hà Giang chúng ta không gặp vỉa
bauxit nhưng cũng xác định được thành phần của hệ tầng Đồng Đăng tuổi Permi muộn ở đây. Đó
là đá vôi chứa vỉa mỏng than đá, nằm không chỉnh hợp trên đá vôi tuổi Permi giữa và bị đá phiến
của hệ tầng Sông Hiến (tuổi Trias sớm) phủ không chỉnh hợp ở trên.
Người ta cũng căn cứ vào tính chất liên tục (không gián đoạn) của địa tầng cũng như sự giống
nhau về trình tự phân lớp của các mặt cắt địa tầngđể so sánh định tuổi tương đối của địa tầng v.v...
Cần phải chú ý rằng việc ứng dụng phương pháp phân tích chuyển động kiến tạo để định tuổi
và so sánh địa tầng đòi hỏi nhà địa chất phải tiến hành quan sát rất cẩn thận, cần phải chú ý đến
nhiều hiện tượng, nhiều tác nhân địa chất khác có thể làm thay đổi trạng thái ban đầu của vị trí
các địa tầng. Ta có thể lấy một ví dụ sau đây để minh hoạ những sai lệch kiểu như vậy. Trầm
tích Devon trung ở những mặt cắt đầy đủ của khu Đông Bắc Việt Nam có hệ tầng đá vôi tuổi
Emsi – Givet. Hệ tầng đá vôi này nằm phủ chỉnh hợp trên hệ tầng trầm tích cát kết - đá phiến
tuổi Devon sớm và bị trầm tích Devon
thượng phủ chỉnh hợp ở trên. Nếu như
chúng ta không lưu ý đến các hiện tượng
khác thì dễ dàng mắc sai lệch khi kết luận
tuổi Emsi - Givet cho tất cả các trầm tích
vôi có vị trí giới hạn địa tầng tương tự như
trên. Thực tế có nhiều nơi trong một số
mặt cắt địa chất đã vắng mặt trầm tích
carbonat tuổi Emsi - Eifel và đá vôi chỉ có
tuổi Givet như ở vùng Tràng Kênh (Hải
Phòng), Kinh Môn (Hải Dương).
Phương pháp phân tích kiến tạo có ý
nghĩa trong công tác địa tầng; tuy vậy cũng
cần nêu lên rằng đã có khuynh hướng coi
phương pháp này có vai trò toàn năng để
giải quyết các vấn đề địa tầng và có thể
thay thế các phương pháp cổ sinh. Thí dụ
nhà địa chất người Mỹ A. Grabau, đã nhiều
năm làm việc ở Trung Quốc, đề ra giả
thuyết mạch động trong sự phát triển kiến
tạo. Theo ông có những chuyển động thẳng
đứng dưới đại dương, đó là những chuyển
Hình 1.7. Sơ đồ phân chia niên biểu địa tầng Paleozoi theo
Grabau. Mỗi đỉnh nhọn hoặc chùm đỉnh nhọn ứng với một kỳ
chuyển động mạch động lớn và do đó Grabau phân định như
một hệ. Những khoảng chấm điểm ứng với kỳ biển lùi.

12
động mạch động hay chuyển động nhịp nhàng ở đại dương của thế giới , từ đó tạo nên hiện tượng
nâng hoặc hạ của mực nước ở các dại dương trên toàn bộ các lục địa. Chuyển động nhịp nhàng của
mực nước ở các đại dương gây nên các đợt biển tiến và biển lùi xen nhau, quá trình trầm tích cũng
diễn ra như vậy và có tính chất toàn cầu. Trên cơ sở luận thuyết đó A. Grabau đưa ra thang địa tầng
của Paleozoi, trong đó mỗi hệ gồm hai hoặc ba thống – thống đầu ứng với tướng biển tiến và thống
cuối – tướng biển lùi, các thốngđó ứng với mỗi lần chuyểnđộng kiểu mạchđộng (H.1.7).
Nếu theo cách phân chia của Grabau thì số lượng các hệ của Paleozoi gần gấp đôi số các hệ
hiện biết. Cách phân chia như vậy rõ ràng là không hợp lý và không được đa số các nhà địa chất
thừa nhận. Các chuyển động kiến tạo có mức độ khác nhau, có những chuyển động lớn mang
tính chất toàn cầu, nhưng ngay những chuyển động được coi là có tính chất toàn cầu như các
chuyển động tạo núi Caledoni, Hercyni v.v... cũng không phải đã diễn ra đồng đều ở mọi nơi, vì
vậy không thể coi phương pháp kiến tạo mang tính chất toàn năng được.
1.2.5. Phương pháp phân tích chu kỳ trầm tích
Về bản chất phương pháp này rất gần gũi với phương pháp phân tích kiến tạo. Lịch sử hình
thành các thành tạo trầm tích có thể coi như lịch sử thay đổi các chu kỳ trầm tích được phân cách
nhau bằng các gián đoạn trong quá trình tích đọng trầm tích. Nhà địa tầng học Pháp M. Gignoux
(Ginhu) là một trong số những người chủ trương của phương pháp này. Ông coi mỗi loạt trầm tích
biển trong một khu vực nhất định được giới hạn bởi hai kì biển tiến và biển lùi. Bắt đầu là trầm tích
cạn ven bờ, thường là cuội kết cơ sở khi bắt đầu biển tiến, sau đó là trầm tích biển sâu hơn rồi đến
trầm tích ứng với biển tiến cựcđại, tiếpđến lại là trầm tích biển ven bờ ứng với điều kiện biển lùi.
Trong lúc ở trung tâm khu biển có thể là tướng đá đồng loạt có bề dày lớn, không có gián
đoạn thì ở vùng gần bờ đã chịu ảnh hưởng của nhiều lần biển lùi và biển tiến. Theo những gián
đoạn trầm tích, sự biến đổi tướng đá và sự phong phú hoá thạch trong đá vùng gần bờ này ta có
thể phân chia các chu kỳ trầm tích và chính nhiều bậc trong thangđịa tầng đã được phân chia hoàn
toàn ứng với các chu kỳ vừa nêu, M. Gignoux đã gọi đó là bậc cổ địa lý. Tuy quan niệm của
Gignoux khá gần gũi với quan niệm của Grabau đã nói đến ở trên , nhưng Gignoux không coi tất
cả chuyển động biển lùi và biển tiến đều diễn rađồng thời có tính toàn cầu.
Phương pháp phân tích chu kỳ trầm tích được áp dụng tốt đối với việc nghiên cứu các
thành hệ chứa than. Trầm tích chứa than kiểu paralit cũng gồm nhiều nhịp, mỗi nhịp có vỉa hoặc
nhóm vỉa mà dưới nó là yếu tố trầm tích lục địa còn trên nó là yếu tố trầm tích biển. Mỗi nhịp
như vậy ứng với một chu kỳ trầm tích phản ánh chuyển động nhịp nhàng của vỏ Trái Đất trong
quá trình thành tạo trầm tích. Có thể căn cứ vào tính chất này để so sánh đối chiếu với các cột
địa tầng của trầm tích chứa than trong cùng một vùng của các bể than paralit. Trong các thành
hệ flysh những yếu tố của mỗi nhịp gồm các lớp thô và mịn, các nhịp cứ lặp đi lặp lại nhiều lần
hình thành một bề dày trầm tích lớn.
1.2.6. Các phương pháp địa vật lý
Cơ sở của những phương pháp địa vật lý là dùng các đặc tính vật lý của đá để đối chiếu các
lớp đá với nhau. Những đá của cùng một lớp có thành phần giống nhau nên có tính chất vật lý
giống nhau như tính dẫn điện , từ tính, tính phản xạ sóng địa chấn v.v... Như vậy phương pháp

13
địa vật lý cũng như các phương pháp xét ở trên vẫn
là dựa trên nền tảng các nguyên lý cơ bản của địa
tầng học. Đáng chú ý nhất trong phương pháp địa
vật lý là phương pháp carota, phương pháp cổ từ và
phương pháp địa chấn. Việc sử dụng chất đồng vị
phóng xạ để định tuổi tuyệt đối của đá cũng là một
phương pháp địa vật lý, nhưng vì vai trò quan trọng
của phương pháp này nên sẽ được đề cập đến trong
một đề mục riêng.
 Phương pháp carota (carottage)
Phương pháp carota ngày nay được sử dụng
khá rộng rãi do công tác khoan thăm dò dầu khí
đang triển khai mạnh mẽ. Carota chính là việc
nghiên cứu, so sánh mặt cắt địa chất của các lỗ
khoan bằng cách đo tính chất vật lý của đá, do đó có carota điện, ca rota từ và carota gamma
v.v... Phổ biến hơn cả trong công tác so sánh địa tầng là carota điện, trong phương pháp này ta
đo và ghi lại biểu đồ carota của lỗ khoan, trên đó thể hiện mức độ điện trở của đá trong lỗ khoan
(H.1.8.). Các đỉnh nhọn ứng với đá có điệ n trở cao, còn các phần lõm (yên) ứng với đá có điện
trở thấp. Ví dụ các đá chặt xít như đá vôi, cát kết dạng quarzit có điện trở tới 1000 Ôm, trong
khi đó đá sét chỉ 10 - 30 Ôm. Thường trong mỗi khu vực người ta cần có lỗ khoan chuẩn áp
dụng tổ hợp với phương pháp để nắm được sự tương ứng giữa thành phần thạch học của các lớp
đá trong lỗ khoan với biểu đồ carota. Sau đó, có thể so sánh biểu đồ carota điện ở các lỗ khoan
khác với biểu đồ của lỗ khoan chuẩn để phân chia địa tầng của vùng mà không cần chờ kết quả
phân tích trực tiếp các đá lõi khoan (H.1.8.).
 Phương pháp cổ từ
Cơ sở khoa học của phương pháp cổ từ dựa vào sự thay đổi có tính chu kỳ của địa từ và
nghiên cứu cổ từ chính là nghiên cứu từ dư trong các đá ghi lại hướng của địa từ cực vào lúc mà
đá được thành tạo.
Trái Đất được coi như một thanh nam châm khổng lồ có các từ cực chính gần trùng hợp với
địa cực địa lý. Những khoáng vật sắt có từ tính trong quá trình thành tạo đá được định hướng
theo tác dụng của địa từ. Về sau nếu đá không bị nung nóng trên điểm Curie ( nhiệt độ mà
khoáng vật sắt bị từ hoá) thì sự định hướng đó không bị xê dịch, biến đổi ngay cả trong quá
trình thành đá và trong quá trình uốn nếp của các lớp. Đặc điểm của từ tính được bảo tồn như
vậy gọi là từ dư. Đối với đá magma, khi magma bị nguội, khoáng vật sắt mang từ tính cũng
được định vị cả về cường độ và hướng của từ tính theo từ trường của Trái Đất. Như vậy dung
nham cổ sẽ cho ta dữ liệu được ghi lại về định hướng và cường độ của từ trường Trái Đất vào
thời điểm mà dung nham bị nguội. Từ những thông số về cổ từ đo được trong đá của mặt cắt địa
chất chúng ta có thể so sánh các mặt cắt khác nhau để liên hệ các lớp, các tập đá với nhau.
Hiện tượng đảo địa từ cực và ý nghĩa của nó . Trong những thập kỷ giữa thế kỷ 20 đã phát
hiện được hiện tượng xen kẽ các đới từ bình thườn g và các đới đảo từ trong các dãy địa tầng của
các đá phun trào và trầm tích. Chúng ta coi từ trường hiện tại của Trái Đất là bình thường, tức là
Hình 1.8. Sơ đồ đối sánh mặt cắt bằng
phương pháp carota. Các tập 1, 2, 3, 4
có thành phần đá và bề dày khác nhau.
a) Cột địa tầng theo lỗ khoan số 1. b)
Biểu đồ carota theo lỗ khoan số 1 và c)
theo lỗ khoan số 2.

14
Kainozoi Mesozoi
Hình 1.9. Các đới từ bình thường và đảo từ
trong Mesozoi và Kainozoi
các từ cực bắc nam gần trùng với các địa cực địa lý bắc và nam. Nhưng trong nhiều thời kỳ
trong quá khứ địa chất từ cực bắc và nam của Trái Đất được ghi lại trong đá lại bị đảo ngược.
Hiện tượng đảo từ đã được phát hiện nhờ xác định sự định hướng của từ dư trong dung nham
trên lục địa. Sự đảo từ cũng lại được phát hiện trong đá basalt biển và trong đá trầm tích bi ển
sâu. Hiện tượng đảo từ cực gần đây nhất được ghi lại trong đá có tuổi cách đây 20 000 năm.
Người ta gọi gian cách địa từ cực là thời gian của hiện tượng từ trường bình thường (hoặc đảo
từ). Có hai loại gian cách từ cực với thời gian khác nhau, đó là thời từ (106
– 107
năm), thời từ
có thể gồm nhiều phân thời từ (105
- 106
năm), trong đó có thể là ưu trội của đảo từ hoặc từ bình
thường, hoặc hỗn hợp đảo từ và từ bình thường. Kết quả nghiên cứu các đá phun trào và đá trầm
tích biển sâu đã cho ta thành lập thang thời địa từ trình bày trên hình 1.9. Gian cách từ cực khá
ngắn (khoảng 50 nghìn năm) không thể xác định bằng phương pháp đồng vị đối với các đá phun
trào nhưng có thể xác định được trong các đá trầm tích biển sâu vì chúng đã ghi lại được một
cách gần liên tục lịch sử địa từ của 200 triệu năm qua (H.1.9.).
Nguyên nhân của hiện tượng đảo từ cho đến nay vẫn chưa rõ nhưng cứ liệu về chúng trong
tư liệu địa chất đã được minh
chứng. Điều quan trọng là các đới
đảo từ và từ bình thường được ghi
lại trong đá đã diễn ra đồng thời
dù đá đó được thành tạo ở những
vị trí địa lý khác nhau. Điều này
đã giúp nhà địa chất ứng dụng để
đối sánh các tầng, các lớp đá chứa
những đới đảo từ và các đới từ
bình thường xen kẽ nhau.
Hiện tượng di chuyển cực từ.
Phân tích dung nham ở tất cả các
lục địa cho thấy mỗi lục địa có
một loạt các từ cực riêng. Phải
chăng đã có những từ cực bắc
khác nhau cho mỗi lục địa? Điều
này không phù hợp với lý thuyết
tính toán về từ trường của Trái
Đất, chính ra là từ cực được bảo
tồn ở trạng thái vị trí của chúng
so với cực địa lý bắc nam dù lục
địa di chuyển, địa từ cực đứng
nguyên còn chính các lục địa đã
di chuyển. Những dữ liệu này chủ
yếu phục vụ cho việc lý giải về sự
di chuyển của các mảng (xem
chương 4), nhưng đồng thời cũng

15
được sử dụng trong việc so sánh các thể địa tầng được thành tạo ở các vị trí địa lý khác nhau.
 Phương pháp địa chấn
Phương pháp địa chấn đóng
vai trò quan trọng trong nghiên
cứu các thể địa tầng nằm sâu
dưới lòng đất mà con người
không thể quan sát trực tiếp
được. Phương pháp này dựa trên
cơ sở phân tích sự truyền sóng
với những tốc độ khác nhau tuỳ
thuộc vào bản chất đá của các
lớp mà sóng truyền qua; những
loại sóng này được tạo ra do
những vụ nổ hoặc chấn động cơ
học trên mặt đất. Những sóng đó khi đi qua các lớp đ á sẽ bị phản xạ hoặc khúc xạ và được
máy thu đặt trên bề mặt chuyển sang xung động điện (H.1.10).
Thời gian giữa sự chấn động và sự phản hồi sau sự phản xạ qua một hoặc nhiều bề mặt
của sự gián đoạn thạch học (gương hay mặt phản xạ) được ghi lại trên băng địa chấn. Biết tốc
độ truyền sóng và thời gian truyền sóng ta suy ra độ sâu của mặt phản xạ và từ đó ta cũng biết
được bề dày của mỗi tầng đá đồng nhất qua hai mặt phản xạ (ranh giới của tầng đá). Vì mỗi
loại đá có tốc độ truyền sóng khác nhau, tốc độ đó có thể đo được qua thực nghiệm, từ đó đối
chiếu với tư liệu đo được qua
đợt tiến hành gây chấn động
và đo sự truyền sóng có thể
biết được đặc tính của các
tầng đá dưới sâu. Những tiến
bộ khoa học kỹ thuật đã cho
phép áp dụng phương pháp
địa chấn để ngh iên cứu những
thể địa tầng nằm sâu dưới đáy
biển, đặc biệt quan trọng
trong nghiên cứu cấu trúc sâu
của vỏ Trái Đất dưới biển để
phục vụ cho nhiều mục tiêu
khác nhau, nhất là việc tìm
mỏ dầu khí dưới biển. Qua
tiến hành các vụ nổ và thu
sóng ta lập được mặt cắt địa
chấn, từ đó nhà địa chất lập
được mặt cắt địa chấn địa tầng của cấu trúc sâu dưới biển (H.1.11).
Hình 1.11. Mặt cắt địa chấn của một vùng đáy biển và xử lý địa
tầng (đơn giản hoá từ Ch. Pomerol). 1: Trầm tích Eocen và hiện tại;
D: gián đoạn trước Eoc en thượng; 2a: Trầm tích Paleocen và
Eocen hạ; 2b: Trầm tích Creta thượng; std - thời gian giây kép.
Hình 1.10. Nguyên tắc đo sóng phản xạ địa chấn (Ch. Pomerol).
R1, R2, R3: tín hiệu chỉ sự có mặt của mặt phản xạ tương ứng
với gián đoạn thạch học. A: xe nguồn, B: xe thu và phân tích.

Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử)

Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử)

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (6)

Similar to Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử)

Similar to Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử) (20)

Lịch sử tiến hóa trái đất (Địa sử)