Chương 3: Các qui luật địa lý chung của Trái đất Vỏ Trái đất nói chung hay vỏ cảnh quan nói riêng hoặc từng bộ phận của nó là một hệ thống động lực. Các hệ thống này không ngừng vận động và phát triển theo những qui luật chung nhất tạo nên sự thống nhất giữa các hợp phần cấu tạo và sự phân hóa thành các bộ phận lãnh thổ nhỏ hơn. Các qui luật địa lý chung của Trái đất trình bày trong chương này gồm: 1) Tính hoàn chỉnh của Vỏ cảnh quan 2) Sự tuần hoàn của vật chất và năng lượng của Vỏ cảnh quan 3) Tính nhịp điệu của Vỏ cảnh quan 4) Qui luật địa đới và phi địa đới. 3.1 Tính hoàn chỉnh của vỏ cảnh quan 3.1.1 Khái niệm Vỏ cảnh quan Trái đất là một thể thống nhất và hoàn chỉnh về mặt cấu trúc thành phần, đồng thời không đồng nhất về mặt lãnh thổ, có sự phân dị thành các địa tổng thể với qui mô khác nhau. Tuy vậy bất kỳ địa tổng thể ở qui mô nào cũng là một hệ thống có các đặc điểm sau: • Gồm nhiều thành phần cấu tạo và giữa chúng có mối quan hệ vật chất và năng lượng. • Có mối liên hệ với bên ngoài và do đó mỗi địa tổng thể là một bộ phận của một hệ thống lớn hơn. 2 • Sự thống nhất nội hệ thống chỉ có tính chất tương đối, do đó mỗi địa tổng thể lại có thể phân hóa thành những địa tổng thể nhỏ hơn, tạo nên đặc tính cấu trúc bậc của hệ thống. 3.1.2 Sự thống nhất của hệ thống vật liệu Mỗi thành phần của vỏ cảnh quan (nền đá, địa hình, thổ nhưỡng, nước, thế giới hữu cơ, v.v…) tồn tại và phát triển theo những qui luật riêng của nó. Tuy nhiên từng thành phần không tồn tại và phát triển một cách cô lập, mà chúng chịu ảnh hưởng của các thành phần khác và tác động ảnh hưởng của mình tới các thành phần khác. Sự trao đổi không ngừng vật chất và năng lượng giữa các thành phần riêng lẻ qui định tính hoàn chỉnh của vỏ cảnh quan. Sự phối hợp hoạt động của tất cả các thành phần biến chúng thành một hệ thống vật liệu thống nhất, hoàn chỉnh. Tính hoàn chỉnh của hệ thống này rất lớn và mang đặc tính chung đến mức mà nếu trong tổng thể địa lý hay trong vỏ cảnh quan chỉ một khâu nào đó thay đổi thì tất cả các khâu còn lại cũng thay đổi theo. Ví dụ: sự gia tăng dioxit cacbon trong khí quyển làm trái đất nóng lên, băng ở vùng cực và trên núi cao sẽ tan dần làm mực nước biển dâng cao nhận chìm các vùng đất ven biển. Địa bàn sinh sống của con người và nhiều loại sinh vật bị thu hẹp. Qui mô thay đổi của toàn bộ hệ thống, về căn bản, phụ thuôc vào qui mô thay đổi của các bộ phận cấu thành riêng biệt. Do sự khác nhau về chất nên tốc độ phát triển của các thành phần Vỏ cảnh quan khác nhau. Tùy theo mức độ nhậy cảm đối với tác động của tự nhiên, có thể xắp xếp tính bảo thủ của các thành phần theo thứ tự giảm dần như sau: cơ sở nham thạch - địa hình - các hiện tượng khí hậu - nước - thổ nhưỡng - thực vật - động vật. 3 Ví dụ: trong thời kỳ băng hà, mực nước đại dương hạ thấp đã ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến đến toàn bộ Trái đất (băng hà kỷ Đệ tứ làm cho mực nước đại dương hạ thấp tới 110m). • Ảnh hưởng trực tiếp, đó là làm lộ ra những diện tích rộng lớn của thềm lục địa, do vậy địa hình rìa các đại lục có những nét khác biệt. Một số quần đảo hợp thành các đảo, một số đảo nhập vào các đại lục, một số đại lục rời rạc được nối liền với nhau bởi các con đường cạn, theo các con đường này động vật và thực vật trên cạn có thể di cư dẫn đến diện phân bố của chúng bị thay đổi, trong khi đó những con đường cạn trờ thành vật chướng ngại không thể vượt qua đối với các sinh vật dưới nước. • Ảnh hưởng gián tiếp, đó là sự hạ thấp của mực nước đại dương sẽ dẫn đến sự hạ thấp mực xâm thực cơ sở của các sông đổ ra đại dương, gây ra sự tăng cường của xâm thực sâu, các sông suối khoét sâu, chia cắt bề mặt địa hình nổi mạnh mẽ hơn. • Ngược lại, vào thời kỳ gian băng, nước băng tan của băng hà trở lại đại dương làm cho mực nước đại dương tăng lên, các biển ven lục địa xuất hiện, các đại lục và các đảo tách rời, mực cơ sở xâm thực của các sông nâng cao dẫn đến quá trình tích tụ trầm tích, sự di cư của các hệ thực vật và động vật bị hạn chế, sự di cư của các sinh vật dưới nước tự do hơn, các ám tiêu san hô bắt đầu tăng tiến. Như vậy Vỏ cảnh quan về toàn thể là một hệ thống đồng thời vừa hoàn chỉnh vừa không cân bằng. 3.1.3 Ý nghĩa thực tiễn của qui luật thống nhất và hoàn chỉnh 4 Mọi hoạt động kinh tế của xã hội loài người thực tế là sự can thiệp vào bước tiến triển xác định của quá trình tự nhiên trong Vỏ cảnh quan. Việc thay thế thực vật hoang dại bằng thực vật gieo trồng, việc xây dựng các đập trên sông, việc dẫn nước tới các miền hạn hán, việc làm khô các đầm lầy vv…nhất định sẽ ảnh hưởng tới toàn bộ tổng thể tự nhiên của cảnh quan và trải qua một thời gian có thể dẫn đến những kết quả bất ngờ, trong đó có cả các kết quả trái với ý muốn của con người. Ví dụ: sau khi đập thủy điện Trị An trên sông Đồng Nai được xây dựng, đáy sông dưới đập bị xâm thực sâu 0,5-1,0m do thiếu hụt trầm tích, đáy sông xâm thực hạ sâu dẫn đến sự xói lở bờ sông, kết quả là các vườn cây, đồng ruộng thậm chí cả nhà cửa của dân cư hai bờ sông cũng bị phá hủy. Ngoài ra sự điều tiết nước của nhà máy thủy điện đã làm cho ranh giới mặn-ngọt ở vùng hạ lưu bị thay đổi, kết quả là thực vật và động vật đã phải di cư theo sự biến động của môi trường. Như vậy có thể nói, những tác động của con người đã gây ra trong tự nhiên một chuỗi các phản ứng dây chuyền độc đáo với hàng loạt các thay đổi tự động. Qui luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của Vỏ cảnh quan báo trước sự cần thiết trước hết phải đánh giá tác động môi trường một cách tỉ mỉ bất kỳ một lãnh thổ nào khi muốn sử dụng chúng vào các mục đích kinh tế dưới hình thức này hay hình thức khác. 3.2 Qui luật tuần hoàn vật chất và năng lượng Một trong những đặc điểm quan trọng và đặc trưng của Vỏ cảnh quan Trái đất là sự tồn tại ở đó những vòng tuần hoàn của vật chất và năng lượng có liên quan tới vật chất đó. Vai trò của chúng có ý nghĩa lớn trong việc duy trì và phát triển cảnh quan, bởi vì chúng đảm bảo sự lặp lại nhiều lần cùng một quá trình hay hiện tượng và 5 hiệu quả tổng cộng cao với khối lượng có hạn của vật chất ban đầu tham gia vào các quá trình này. 3.2.1 Khái niệm Mỗi đối tượng vật chất đều chứa đựng năng lượng-đó là khả năng sinh công trong quá trình vận động. Bởi vậy năng lượng được xem là động lực của mọi quá trình, làm biến đổi vật chất từ dạng này sang dạng khác. “Các nguồn năng lượng làm quay tuốc bin nhà máy thủy điện, làm quay cánh quát gió các cối xay gió hay đẩy các thuyền buồm đi tới, làm chạy máy móc khi ta đốt than hoặc xăng dầu, khi đốt để nấu nướng, sưởi ấm, v.v…chỉ là những năng lượng mà trái đất giữ lại từ hai nguồn năng lượng chính nêu trên” Năng lượng từ Mặt trời là nguồn năng lượng chính của mọi quá trình diễn ra trong Vỏ cảnh quan. Nguồn năng lượng này là động lực thúc đẩy sự trao đổi nhiệt trong khí quyển và trong thủy quyển, tạo nên sự cân bằng nhiệt trên trái đất và trả năng lượng dư thừa vào trong vũ trụ. Ngoài sự trao đổi năng lượng, còn đồng thời có sự trao đổi vật chất của các nguyên tố hóa học với nhau, nhất là ôxi, hidrô, cacbon, nitơ v.v…ở nhiều qui mô khác nhau, tạo nên vô số vòng tuần hoàn năng lượng và vật chất hết sức đa dạng mà ta đã được biết như vòng tuần hoàn của nước, vòng tuần hoàn của đá, vòng tuần hoàn sinh vật, vòng tuần hoàn của không khí, vòng tuần hoàn của các hải lưu, vòng tuần hoàn của khí cacbonic, của đạm hay của oxi v.v… 3.2.2 Vòng tuần hoàn của đá Bằng nghiên cứu các vết lộ đá ở nhiều vùng khác nhau, các nha khoa học địa chất đã đi đến kết luận là các đá trong vỏ Trái đất tuân theo một hình mẫu được lặp đi lặp lại qua suốt các thời kỳ địa chất. Chuỗi các sự kiện này được Hutton gọi là chu kỳ địa chất hay vòng 6 tuần hoàn của đá. Mặc dù vòng tuần hoàn này không có điểm bắt đầu và kết thúc xác định, nhưng có thể khái quát như sau: Hình 3.1 Sự tuần hoàn của đá gồm: trầm tích-tạo đá trầm tích-biến đổi thành đá magma hay biến chất-tạo núi-bào mòn, vận chuyển và tích tụ trầm tích • Trầm tích bở rời ban đầu được lắng đọng thành những lớp nằm ngang liên tục theo nguyên lý Steno. • Các lớp đá trầm tích bở rời dưới đáy bị chôn vùi và nén chặt tạo thành đá trầm tích-đó là quá trình thành đá. • Các đá trầm tích bị lún chìm sâu hơn, chịu nhiệt độ và áp suất cao hơn. Trong điều kiện đó, đá bị biến dạng, các lớp có thể bị uốn cong hoặc nóng chảy tạo nên magma-một chất lỏng do nóng chảy mà sau này nguội đi thành đá magma. Magma cũng có thể được sinh ra không phải từ đá trầm tích. Các đá cũng có 7 thể bị biến đổi mạnh mẽ nhưng chưa tời điểm nóng chảy thì được gọi là đá biến chất. • Sự cộng sinh chặt chẽ của hiện tượng biến dạng, biến chất, hoạt động magma và các vòng đai núi cho thấy các hoạt động này liên hệ với nhau và chúng được hình thành trong quá trình tạo núi. • Các dải núi trồi lên chịu tác dụng của những tác nhân phá hủy như trọng lực, mưa gió, băng giá, núi dần dần hạ thấp do bào mòn. • Vật liệu trầm tích vụn bở do bào mòn được sông suối vận chuyển vào đại dương và một vòng tuần hoàn mới lại tiếp tục ở một địa điểm khác. 3.2.3 Vòng tuần hoàn của nước Nước trên Trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15 km trong bầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1 km trong thạch quyển. Nước vận động trong thủy quyển qua những con đường vô cùng phức tạp cấu tạo thành vòng tuần hoàn của nước (còn gọi là chu trình thủy văn), hình 3.1. • Nước bốc hơi từ đại dương và lục địa trở thành một bộ phận của khí quyển. • Hơi nước được vận chuyển vào bầu không khí bốc lên cao cho đến khi chúng ngưng kết và rơi trở lại mặt đất hoặc mặt biển. • Lượng nước rơi xuống mặt đất có thể bị ngăn giữ lại bởi thực vật, chảy trên mặt đất thành dòng tràn trên các sườn dốc, thấm xuống đất, chảy trong các tầng sát mặt đất và chảy vào các dòng sông thành dòng chảy mặt. 8 • Phần lớn lượng nước bị giữ lại bởi thảm thực vật và dòng chảy mặt sẽ quay trở lại bầu khí quyển qua con đường bốc hơi. • Lượng nước thấm trong đất có thể thấm sâu hơn xuống các địa tầng bên dưới để cấp nước cho kho nước ngầm, sau đó xuất lộ thành các dòng suối hoặc chảy dần vào sông ngòi thành dòng chảy mặt và cuối cùng đổ ra biển hoặc bốc hơi vào khí quyển. Hình 3.2 Vòng tuần hoàn của nước với cân bằng nước trung bình năm toàn Trái đất cho dưới dạng đơn vị tương đối so với 100 lượng mưa rơi trên lục địa 3.2.4 Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa đóng vai trò lớn trong Vỏ cảnh quan. Trong bước tiến triển của sự tuần hoàn này các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo con đường từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể sinh vật, rồi từ cơ thể sinh vật chuyển trở lại ngoại cảnh. 9 Vòng tuần hoàn sinh-hóa-địa là một trong những cơ chế cơ bản để duy trì sự cân bằng trong sinh quyển. Các vòng tuần hoàn có vị trí quan trọng và được đề cập nhiều đó là vòng tuần hoàn của các nguyên tố chính như: carbon, nitơ và photpho. Có hai kiểu tuần hoàn sinh-hóa-địa: Vòng tuần hoàn của các nguyên tố như cacbon, nitơ ở dạng khí trong khí quyển và trong cơ thể sinh vật sẽ trở lại ngoại cảnh tương đối nhanh. Vòng tuần hoàn của phôtpho, lưu huỳnh chủ chịu chi phối mạnh bởi tác động của những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên (xói mòn, bồi tụ) và những tác động của con người. 3.2.5 Vòng tuần hoàn trong khí quyển Sự khác nhau về nhiệt độ giữa xích đạo và cực trong tầng đối lưu (qui luật địa đới) và ảnh hưởng của lực Coriolit là nguyên nhân hình thành các vòng tuần hoàn trong khí quyển (còn gọi là các hoàn lưu) và chế độ hoạt động của nhiều loại gió: • Vòng Hattley: Ở nhiệt đới, gió tín phong nóng ấm thổi từ hai chí tuyến về xích đạo, bốc lên cao (tạo nên hệ thống mây đặc trưng), đi về phía hai chí tuyến (trở nên khô nóng dần), rồi hạ xuống mặt đất trong khoảng vĩ độ 15 o -30 o và di chuyển về phía xích đạo tạo nên vòng tuần hoàn Hattlay. • Vòng Pheren: Ở vĩ độ trung bình từ 30 o đến 65 o , gió Tây ôn đới thổi từ hai chí tuyến về phía hai cực tạo nên vòng tuần hoàn Pheren. • Vòng tuần hoàn cực: Ở vùng cực, từ trên vĩ độ 65 o , gió Đông thổi từ cực về tạo nên vòng tuần hoàn cực. Như vậy hoạt động của gió tín phong, gió Tây ôn đới và gió Đông cực ở từng bán cầu đã tạo nên ba vòng tuần hoàn khép kín làm 10 chuyển động toàn bộ khí quyển, tạo nên sự trao đổi nhiệt giữa xích đạo và hai cực, có tác động lớn đến khí hậu toàn Trái đất. Ngoài ba vòng tuần hoàn chung có qui mô toàn cầu nêu trên, còn có những vòng tuần hoàn chỉ thể hiện trong phạm vi nhỏ do ảnh hưởng của mặt đệm hoặc địa hình (qui luật phi địa đới), đó là các hoàn lưu địa phương như gió Bờri, gió phơn, gió núi-thung lũng v.v… Hình 3.3 Vòng tuần hoàn của khí quyển trong quả cầu quay 3.2.6 Vòng tuần hoàn trong các đại dương Các loại gió và các vòng tuần hoàn trong khí quyển đã hình thành các dòng tuần hoàn trong các đại dương. Ví dụ vòng tuần hoàn nước mặt chủ yếu của Đại tây Dương được hình thành như sau: • Các dòng xích đạo bắc và nam di chuyển theo hướng hướng tây do tác động của gió tín phong thổi từ đông bắc ở bắc bán cầu và từ đông nam ở nam bán cầu. Do hiệu ứng Coriolit, dòng xích đạo bắc lệch về bên phải và dòng xích đạo nam lệch về bên trái. 11 [...]... chất độc đáo nhất của cấu trúc Vỏ cảnh quan Trái đất đó là sự biến đổi có qui luật của các quá trình địa lý và tổng thể tự nhiên (hệ địa lý) từ xích đạo đến hai cực Sự biến đổi đó mang tính địa đới và được xác nhận là một qui luật địa lý chung 3.4.2 Nguyên nhân Nguyên nhân căn bản hình thành tính địa đới là do Trái đất có dạng hình cầu làm cho tia chiếu của Mặt trời tới bề mặt Trái đất có góc nhỏ dần... dương) xuất hiện làm phức tạp hóa các hoàn lưu chung (địa đới) của khí quyển 23 Nguồn năng lượng nội sinh gây nên những vận động của các mảng vỏ Trái Đất làm thay đổi sự phân bố lục địa và đại dương, tạo nên các dãy núi cao, các vực biển sâu, các vành đai động đất, núi lửa, các nếp uốn, đứt gãy, các hiện tượng biển tiến, biển thoái… 2) Địa ô (qui luật theo kinh độ) Sự phân bố đất liền và biển làm cho khí... K: khí hậu lục địa (Tây Sibir, Trung Á, Tiền Á, Sahara-Arabi), R: khí hậu lục địa gay gắt (Đông Sibir, trung tâm châu Á), P: khí hậu lục địa chuyển tiếp, T: ẩm ướt (gió mùa) gần Thái Bình Dương 21 22 3.5 Qui luật phi địa đới 3.5.1 Khái niệm Sự phân dị của các quá trình địa lý và tổng thể tự nhiên do sự biến đổi địa hình bề mặt Trái đất Địa hình bề mặt Trái Đất (yếu tố phi địa đới) nói chung phá vỡ hoặc... đại của vài trăm km phía trên của trái đất được gọi là chu kì kiến tạo Chữ Hy lạp tekton từ chữ kiến trúc, nghĩa là “xây dựng”; nó được các nhà địa chất sửa lại là thuật ngữ tectonics mô tả xây dựng địa hình và sự biến dạng và vận động trong lớp ngoài của Trái đất Như vậy có thể xem tính có nhịp điệu của các hiện tượng là dạng “hô hấp” độc đáo của vỏ cảnh quan như một hệ thống toàn vẹn 3.4 Qui luật địa. .. nguyên, thế giới của cỏ và đất đen màu mỡ Phần lớn diện tích biến thành đất đai trồng trọt, đây là vựa lúa mì trù phú của Ucraina Tóm lại: qui luật địa đới là qui luật địa lý phổ biến trong cảnh quan học, nó biểu hiện rõ rệt ở những khu vực bằng phẳng và tương đối rộng Hình 3.5 Sơ đồ phân đới và phân ô ở lục địa Aâu Á và Bắc Phi 1: đới bắc Cực, 2a: đài 20 nguyên, 2b: đài nguyên rừng, 3: các đới gần đại... chỗ các nhịp điệu có sự khác nhau về khoảng dài và nguồn gốc phát sinh không đồng nhất Dưới đây xem xét một số nguyên nhân tạo nên tính nhịp điệu của Vỏ cảnh quan 1) Sự vận động của Trái đất Một phần tính nhịp điệu được giải thích bằng sự tự quay của Trái đất và sự vận động của nó xung quanh Mặt trời Nhịp điệu thuộc nhóm này gồm: Nhịp điệu ngày (do sự tự quay của trái đất) 14 Nhịp điệu mùa (trái đất. .. thể xem các đới cảnh quan là bộ phận lớn nhất của các vòng đai địa lý (các vòng đai này được phân biệt chủ yếu dựa trên những sự khác biệt về những điều kiện bức xạ của bề mặt đất) được phân chia dựa trên các sự khác biệt về cân bằng bức xạ và lượng mưa năm, nghĩa là dựa trên tương quan giữa nhiệt và ẩm trong từng bộ phận lớp vỏ địa lý Lưu ý rằng tính địa đới biểu hiện rõ rệt nhất ở các vùng đất bằng... mỗi ô địa lý tự nhiên các kiểu tính vòng đai theo đới có những biến dạng của mình Những biến dạng này không phải ở số lượng vòng đai, mà ở thành phần cấu thành của chúng hay đặc tính của từng vòng đai Thí dụ, vòng đai đồng cỏ Anpi chỉ có ở các ô gần đại dương, và không thấy ở các ô khí hậu lục địa 3) Đặc tính của tính vòng đai phụ thuộc nhiều vào hướng phơi của các sườn núi, vị trí tương hỗ của các. .. sinh của các dòng đối lưu nhiệt trong mantle (nguyên nhân gây sự dịch chuyển các mảng thạch quyển), ngoài ra nguồn năng lượng do sự phân hủy phóng xạ chủ yếu là Uran và Thori ở vỏ cứng của Trái Đất (sinh ra tổng cộng 4,3 x1020 cal/năm) 3.5.3 Biểu hiện 1) Sự phân bố của lục địa và đại dương Sự biểu hiện chủ yếu nhất của quá trình phân dị phi địa đới là sự phân chia bề mặt trái đất thành khối nhô lục địa. .. địa và các vùng trũng đại dương, nghĩa là thành đất nổi và đại dương thế giới Đất nổi chiếm 29% diện tích bề mặt, đại dương chiếm 71%, hơn nữa tương quan giữa chúng không đều ở các bộ phận khác nhau của quyển trên mặt địa cầu Do những khác biệt về tính chất vật lý của bề mặt rắn và của tầng nước đại dương mà các khối khí khác nhau được hình thành trên các bề mặt ấy Sự di chuyển các khối khí (lục địa – . Chương 3: Các qui luật địa lý chung của Trái đất Vỏ Trái đất nói chung hay vỏ cảnh quan nói riêng hoặc từng bộ phận của nó là một hệ thống động lực. Các. những qui luật chung nhất tạo nên sự thống nhất giữa các hợp phần cấu tạo và sự phân hóa thành các bộ phận lãnh thổ nhỏ hơn. Các qui luật địa lý chung của Trái