Thuyết lục địa trôi của A.Wegener vĩ đại và thuyết kiến tạo mảng hiện đại

THUYẾT LỤC ðỊA TRƠI CỦA A.WEGENER VĨ ðẠI 
VÀ THUYẾT KIẾN TẠO MẢNG HIỆN ðẠI 
ðÀO PHÚ QUYỀN 
Trường ðHSP Hà Nội 
Giới thiệu 
 Bài báo viết nhân dịp kỷ niệm 80 năm ra đời của thuyết Lục địa trơi của 
A.Wegener, 1912 - 1992. Nội dung bài báo nhằm giới thiệu một số vấn đề cơ bản của 
thuyết Lục địa trơi và một số nét về tác giả của thuyết - nhà khoa học chân chính 
A.Wegener, giới thiệu học thuyết Kiến tạo mảng hiện đại và trình bày về tác dụng của các 
yếu tố Vật lý như lực quán tính Coriolis và định luật bảo tồn momen động lượng tới sự 
chuyển động theo phương ngang của vỏ trái đất cùng những hậu quả do chuyển động này 
gây ra. Các phần I và II dựa vào các tư liệu tham khảo nêu cuối bài báo; sử dụng đăng ở 
đây nhằm giúp cho sinh viên, nghiên cứu sinh cĩ tư liệu để tham khảo vì bản thân họ đang 
rất thiếu. ðĩng gĩp mới của bài báo là trình bày các cơ sở khoa học đã ảnh hưởng tới sự 
chuyển động theo phương ngang của thạch quyển. Chúng tơi mong sự lượng thứ của các 
nhà khoa học cĩ tư liệu được sử dụng ở đây mà vì hồn cảnh khĩ khăn trong giao tiếp 
chúng tơi chưa gặp được để xin ý kiến. 
 Bài này đã được báo cáo tại Hội thảo khoa học các trường ðại học Sư phạm tồn 
quốc lần thứ nhất tại Cửa Lị, Nghệ An ngày 25.5.1993 
I. A.Wegener và thuyết Lục địa trơi 
 A.Wegener sinh năm 1880 ở Beclin, nước ðức. Chuyên mơn đầu tiên 
của ơng là khí tượng học. Ơng nghiên cứu nhiệt động học khí quyển để giải 
thích các điều kiện chuyển động của các khối khơng khí vùng cực và vùng vĩ 
độ cao. ðể thu thập các tài liệu thực tế, ơng đã làm việc suốt hai mùa đơng 
liền tại vùng băng giá thuộc đơng bắc Grơenlan (1906-1907). Sau đĩ ơng 
giảng dạy vật lý ở Viện Vật lý Mađơbua (1908-1912). Các bài giảng vật lý 
của ơng được đơng đảo sinh viên ưa thích do sự đơn giản và rành mạch trong 
cách trình bày. Chính trong thời gian này ơng bắt đầu nghĩ tới sự dịch chuyển 
của các lục địa [5] và trong các năm 1912, 1913 ơng đã tham gia đồn thám 
hiểm Grơenlan để nghiên cứu về vấn đề này. Sau đĩ việc phục vụ quân đội đã 
làm gián đoạn sự nghiên cứu của ơng. Năm 1915, tranh thủ thời gian của 
chuyến nghỉ phép dài ngày do bệnh tật ơng đã xây dựng chi tiết lý thuyết của 
mình và cho ra đời cuốn Sự xuất hiện của các lục địa và đại dương. Với tác 
phẩm này thuyết (thực ra lúc đĩ là giả thuyết) Lục địa trơi của ơng đã ra đời. 
Bấy giờ thuyết co rút vẫn đang thịnh hành và trong kiến tạo học thuyết địa 
máng đang ở thời kỳ cực thịnh nên khi tác phẩm của ơng ra đời chẳng những 
khơng được đơng đảo dư luận trong giới địa chất ủng hộ mà cịn bị nhiều nhà 
địa chất, địa vật lý phản đối kịch liệt suốt từ năm 1915 tới lúc ơng mất (1930) 
[1,5]. Với thái độ hết sức trung thực của một nhà khoa học chân chính, 
A.Wegener tiếp thu các ý kiến phản đối và tìm thêm các bằng chứng để bảo 
vệ lý luận của mình. Năm 1930 ơng dẫn đầu một đồn thám hiểu đi Grơenlan 
để tìm thêm những bằng chứng về sự di chuyển của các lục địa. Trong đợt đi 
này ơng đã nằm lại vĩnh viễn trong các lớp băng giá ở vùng gần Bắc cực. 
A.Wegener là một nhà bác học chân chính và dũng cảm. 
 Thuyết Lục địa trơi, nhằm giải thích sự hình thành các châu lục, các 
dãy núi và địa hào chạy dọc theo kinh tuyến, sự phù hợp giữa hai bờ ðại Tây 
dương, sự khác nhau về địa hình giữa hai bờ đại lục.v.v. Từ thế kỷ thứ XVII 
đã cĩ ý kiến về sự di chuyển theo phương ngang của thạch quyển1 nhưng mãi 
hai trăm năm mươi năm sau mới cĩ nhiều người - trong số đĩ cĩ A.Wegener 
(vào năm 1912) và nhà bác học Mỹ F.B Taylor (vào năm 1910) - phát biểu ý 
kiến đĩ thành giả thuyết đầy đủ. 
 Theo A.Wegener [6] vào thời sơ kỳ của nguyên đại Thái cổ (AC) vịng 
sial2 che phủ tồn bộ Trái đất, dưới nĩ cĩ quyển sima3 nĩng chảy. Dưới tác 
dụng của lực hấp dẫn của Mặt trời và vũ trụ vào một thời điểm nào đĩ phần 
lớn quyển sial và một phần lớn quyển sima bị rút khỏi Trái đất. Phần bị tách 
ra theo quán tính tiếp tục chuyển động vịng quanh Trái đất, bị cơ tụ lại do lực 
hấp dẫn, dần dần tạo thành Mặt trăng. Do sự tự quay của Trái đất quanh trục, 
1 E. Becon, 1600; Place, 1658; A. Humbolt, 1800; Pelgrini, 1852... [1] 
2 Lớp vỏ ngồi cùng của Trái đất bấy giờ cĩ thành phần cấu tạo chủ yếu là silic và nhơm. 
3 Quyển kề dưới lớp sial cĩ thành phần chủ yếu gồm silic và manhê 
khối sial cịn lại vừa di chuyển về phía xích đạo vừa di chuyển từ đơng sang 
tây. Trong quá trình chuyển động này khối sial bị tách ra thành nhiều tảng, 
mỗi tảng cĩ vận tốc chuyển động tỷ lệ với khối lượng của chúng. Do sự cản 
trở chuyển động của quyển sima gây nên mà bờ tây của các tảng sial bị uốn 
nếp và nhiều mảnh ở bờ đơng bị rút lại tạo thành các đảo và quần đảo. 
 Bằng giả thuyết Lục địa trơi A.Wegener đã giải thích được: 
1. Sự xuất hiện các chuỗi đảo, bán đảo ở phía đơng tảng Âu - Á, đảo 
Grơenlan và các quần đảo ở phía đơng châu Bắc Mỹ, đảo Mađagasca ở phía 
đơng châu Phi. 
 2. Sự tạo thành các dãy núi (như Anđơ, Coocđie...) và các địa hào lớn 
(như Êtiơpi, Tanna, Tănganika, Niaxa.v.v.) theo kinh tuyến. 
 3. Sự phù hợp giữa bờ ðơng và bờ Tây của ðại Tây dương. 
 4. Tác dụng của băng hà xảy ra vào nguyên đại cổ sinh ở Nam Mỹ, 
Nam Phi, Ấn ðộ và châu Úc. 
Hình 1: Các lục địa tách ra theo quan niệm của A.Wegener 
 Giả thuyết Lục địa trơi của A.Wegener chưa giải thích được [3,6]: 
 1. Sự phù hợp giữa hai bờ ðại Tây dương ở phía nam hơn ở phía bắc 
trong khi tuổi của đất đá ở phía nam già hơn ở phía bắc. 
 2. Hệ Hecxini ở bán đảo Ibêric khơng thấy cĩ phần tiếp tục ở Bắc Mỹ. 
 3. Tại sao tảng châu Mỹ nhỏ bé lại cĩ thể vượt nhanh hơn tảng Cựu thế 
giới rất nhiều. 
 Lấy cơ học để đánh giá [3] thì giả thuyết của A.Wegener cĩ một số cơ 
sở: 
 1. Do lực triều của Mặt trời và các hành tinh đặt lên Trái đất khơng 
luơn luơn như nhau nên khi các phần tử trên Trái đất liên kết chưa bền vững 
với nhau thì lúc nào đĩ cường độ lực triều cực đại cộng với lực hấp dẫn rất 
mạnh do một ngơi sao lớn đi gần hệ Mặt trời gây ra đã lơi khỏi Trái đất một 
phần vật chất của nĩ. Hiện tượng này cĩ thể xảy ra vào mùa đơng, lúc Trái đất 
ở gần Mặt trời nên khối sial cịn lại phải nằm ở phía cực bắc. 
 2. Do tác dụng của lực quán tính ly tâm và lực hút của Trái đất khối sial 
cịn lại sẽ di chuyển về phía Nam. Từ nơi cĩ diện tích nhỏ tràn xuống nơi cĩ 
diện tích lớn, khối sial sẽ bị tách ra làm nhiều tảng. 
 3. Trong quá trình chuyển động theo kinh tuyến các tảng sial bị lực 
quán tính Coriolis tác dụng theo hướng từ đơng sang tây. 
 4. Các tảng sial trơi trên quyển sima. Do sự cản trở của quyển sima mà 
bờ tây và bờ nam của các tảng bị gồ lên, uốn nếp. Bờ đơng và bờ bắc của các 
tảng chịu lực liên kết của quyển sima kéo lại nên chuyển động chậm hơn tồn 
tảng, làm cho các bờ này thấp xuống, cĩ phần bị giữa lại, bị rút ra tạo thành 
các đảo, bán đảo, quần đảo. 
Wegener đã nêu ra sự so sánh các kết quả đo lường về kinh độ địa lý 
của đảo Xabin (hiện nay đảo này ở khoảng 70o50’B và 19o7’T, phía đơng đảo 
Grơenlan) vào các năm 1829, 1869-1870, 1906-1908 và cho thấy trong 84 
năm đảo Xabin và bờ tây đảo Grơenlan đã trơi về phía tây 950m; nghĩa là 
bình quân 11m/năm. Trong khi đĩ thì sự chuyển động về phía nam của đảo 
này hầu như khơng đáng kể. Ngồi đảo Xabin, người ta cịn nhận thấy sự di 
chuyển về phía tây của một số đảo trong quần đảo Inđơnêxia và của châu 
Mỹ... [6]. Nếu giả thuyết của A.Wegener hồn tồn phù hợp với những cơ sở 
cơ học đã nêu ở trên thì vận tốc chuyển động theo kinh tuyến sẽ rất lớn so với 
vận tốc chuyển động theo vĩ tuyến của các tảng sial bởi cường độ của lực 
quán tính coriolis rất nhỏ so với hợp lực của lực quán tính ly tâm và lực hấp 
dẫn. Chính điểm này đã bộc lộ mâu thuẫn giữa các luận cứ của giả thuyết với 
những cơ sở mà nĩ phải tuân theo. 
Mặc dầu cịn cĩ những hạn chế khơng thể tránh khỏi do hồn cảnh lịch 
sử ra đời, thuyết Lục địa trơi của A.Wegener đã đĩng gĩp cho các khoa học 
về Trái đất một tư tưởng khoa học vĩ đại cĩ thể sánh ngang tầm với đĩng gĩp 
của ðác-uyn trong sinh học. 
II. Học thuyết kiến tạo mảng 
 Ngày nay học thuyết kiến tạo mảng là một học thuyết khá hồn chỉnh 
được mọi nhà địa chất quan tâm. Thuyết này cĩ cội nguồn từ thuyết Lục địa 
trơi của A.Wegener . 
 Thuyết kiến tạo mảng là một học thuyết địa kiến tạo tiêu biểu cho 
trường phái kiến tạo động hiện đại, nhìn nhận sự vật động uốn nếp, tạo núi 
chủ yếu liên quan tới sự dịch chuyển của các địa mảng, xem xét các quá trình 
phát triển địa chất trong mối quan hệ hữu cơ với sự vận động trong lớp manti 
và biểu hiện của chúng ở trên bề mặt. 
 Thuyết kiến tạo mảng xây dựng trên những luận điểm chính sau đây 
[1]: 
 1. Phần trên cùng của lớp manti và lớp vỏ Trái đất ở trên chúng tạo 
thành thạch quyển. Phía dưới lớp thạch quyển là quyển mềm. Thạch quyển cĩ 
khả năng di chuyển trên quyển mềm. Thạch quyển cĩ cấu trúc khơng đồng 
nhất, cĩ thể chia làm 3 loại là: thạch quyển cĩ cấu trúc vỏ lục địa, thạch quyển 
cĩ cấu trúc vỏ đại dương và thạch quyển cĩ cấu trúc vỏ chuyển tiếp (trung 
gian). 
 2. Thạch quyển bị phân chia thành một số mảng giới hạn bởi các đới 
hoạt động địa chấn, đới đứt gãy sâu theo nhiều loại khác nhau. Phần phân chia 
của thạch quyển được gọi chung là địa mảng. Các địa mảng cĩ khả năng dịch 
chuyển tương đối so với nhau tạo ra các đới chờm mảng, đới nhấn chìm, đới 
Benioff, các loại đứt gãy ngang, nghịch và đứt gãy biến dạng (transform 
fault). 
 Ranh giới giữa các địa mảng đặc biệt là mảng đại dương thường là các 
đới riptơ được lấp đầy bởi các đá bazan cĩ nguồn gốc từ manti, chúng được 
đưa lên trong điều kiện lục địa hoặc đáy đại dương bị tách giãn dọc theo các 
riptơ. Sự tách giãn các địa mảng, đặc biệt là các mảng đại dương dọc theo các 
đới riptơ xảy ra cĩ quy luật, tuân theo sự tách giãn với cực tách giãn thường 
khơng trùng với trục quay hiện đại (đương thời) của Trái đất. Tốc độ tách 
giãn thay đổi theo khơng gian và theo thời gian khoảng từ 4 - 15cm/năm. 
 3. Sự tách giãn của đáy đại dương hoặc sự tách giãn dọc theo các đới 
riptơ của dải núi ngầm nĩi chung được cần bằng bởi sức ép nén của các địa 
mảng, đặc biệt là ở rìa các đại dương. 
 4. Sự chuyển dịch của các địa mảng xảy ra do nhiều nguyên nhân khác 
nhau, nguyên nhân trực tiếp là sự vận động của các dịng đối lưu trong lớp 
mati. Về thuyết kiến tạo mảng bạn đọc cĩ thể tham khảo bài: Quá trình phát 
sinh và hình thành học thuyết kiến tạo mảng (Lê Như Lai, Nguyễn Nghiêm 
Minh); Vài nhận xét về giả thuyết trơi dạt các lục địa (A.H.Voisey); Tiến hố 
của các đại dương - hậu quả của quá trình mở rộng diện tích đáy của chúng 
(R.S.ðietz); Mơ hình các địa mảng dưới ánh sáng những luận điểm về kiến 
tạo mảng (W.Dickinson); ðứt gãy biến dạng - một kiểu đứt gãy mới và mối 
liên quan của chúng với sự trơi dạt lục địa (J.T.Wilson); Các dị từ trên biển, 
sự đảo cực từ trường Trái đất, sự di động của đáy đại dương và lục địa 
(J.Heirtzier, G.Diekson, E.Herron, W.Pitman, X.Le Pichon); Sinh khống và 
kiến tạo mảng (F.Gulld); Kiến tạo mảng và một số vấn đề liên quan (Nguyễn 
ðình Cát) trong tuyển tập Kiến tạo mảng. 
III. Tác dụng của lực quán tính coriolis tới các khối chuyển động theo 
phương thẳng đứng. 
 Do sự dồn nén mà khối lượng riêng, áp suất và nhiệt độ của Trái đất 
tăng theo độ sâu. Ở đáy bao matin khối lượng riêng đạt 3,3-5,7kg/m3, nhiệt độ 
2000-2500oC, áp suất 137,3.109N/m2 [3]. Ở tâm Trái đất, khối lượng riêng đạt 
tới 104kg/m3, áp suất lên tới 343,4.109N/m2 và nhiệt độ khoảng 4000-5000oC. 
Sự bức xạ nhiệt trong lịng Trái đất làm cho phần trên của bao manti cĩ một 
lớp vỏ mềm ở vào độ sâu khoảng 100-250km dưới các đại lục và 50-400km 
dưới các đại dương. Lớp này bị nung nĩng tới 1200oC, tỷ khối của nĩ giảm 
xuống và nĩ cĩ tính dẻo tựa như thuỷ tinh nĩng chảy. Tại một nơi nào đĩ 
trong lớp vỏ mềm này, khi hấp thụ được một lượng nhiệt lớn từ nguồn nhiệt 
bức xạ trong lịng Trái đất, vật chất sẽ di chuyển dưới hình thức các dịng đối 
lưu [6]. 
 Ứng với nơi các dịng đối lưu đi lên vỏ Trái đất được nâng lên, ứng với 
nơi các dịng đối lưu đi xuống vỏ Trái đất bị hạ xuống (xem hình 2a), cĩ thể 
coi mỗi phần của thạch quyển gồm cĩ ba bộ phận, bộ phận đại lục được nâng 
lên ở giữa và hai bộ phận đại dương ở hai bên. Bộ phận ở giữa được nâng lên 
chịu tác dụng của lực quán tính coriolis hướng từ đơng sang tây. Hai bộ phận 
hai bên bị hạ xuống chịu tác dụng của lực quán tính coriolis hướng từ tây sang 
đơng. Do tác dụng của lực quán tính coriolis như vậy nên: 
Hình 2 
 1. Các đại lục và các phần đất được nâng lên cĩ sự di chuyển về phía 
tây 
 2. Phần lớn các đại lục cao ở phái tây và thấp ở phía đơng 
 3. Sự di chuyển theo phương ngang theo hai chiều ngược nhau của bộ 
phận đại lục ở giữa và bộ phận đại dương ở phía tây làm cho phía tây của vỏ 
đại lục bị uốn nếp tạo nên các vịng đai núi. Ví dụ về các vịng đai núi này cĩ 
vịng đai ở phía đơng Thái Bình dương bao gồm châu Nam Cực, các dãy 
Anđơ, Coocđie kép tới miền uốn nếp Veckhơian - Cơlum và vịng đai núi 
gồm Alaxca, các dãy núi ven biển Califoocni, một số núi thuộc dãy Anđơ, các 
vịng cung đảo Nam Ăngti. 
 4. Sự di chuyển theo phương ngang theo hai chiều ngược nhau của bộ 
phận đại lục ở giữa và bộ phận vỏ đại dương ở phía đơng làm cho các phần ở 
phía đơng của các đại lục di chuyển chậm lại dẫn tới sự hình thành các đảo, 
bán đảo ở phía bờ này (ví dụ vịng đai các bán đảo, đảo, quần đảo ở phía đơng 
của châu Á và châu Úc chạy suốt từ bắc xuống nam). 
 5. Sự di chuyển theo hai chiều ngược nhau của các bộ phận làm hình 
thành nhiều máng biển sâu ở phía đơng của các đại lục (ví dụ các máng biển 
sâu ở phía tây Thái Bình Dương chạy suốt từ bắc tới nam, gồm các máng 
Alêuxiên, Curin - Camsátca, Marian, Philippin, Java, Taxmania). 
 Dưới đáy đại dương thế giới cũng cĩ nhiều dãy núi và địa hào chạy 
theo hướng kinh tuyến vì chúng chịu ảnh hưởng của sự chuyển động theo 
phương ngang của các bộ phận thạch quyển chuyển động theo chiều thẳng 
đứng bị lực quán tính coriolis tác dụng. 
 Nếu coi Trái đất là một hệ cơ lập chuyển động tự quay quanh trục với 
vận tốc gĩc ω khơng đổi, áp dụng định luật bảo tồn moment động lượng đối 
với hệ cơ lập [4] vào việc xem xét sự chuyển động theo phương thẳng đứng 
cĩ chiều ngược nhau của hai khối cạnh nhau ta cũng cĩ những kết luận như 
vừa trình bày ở trên. Theo định luật thì: 
n
k k k
k 1
L r m v const
=
= =∑
ur ur uur uuuuur
 hay: 
n
2
k k
k 1
L m r const
=
= ω =∑ 
với mk và rk là khối lượng và bán kính quỹ đạo của phần tử k; ω 
là vận tốc gĩc của Trái đất; L là moment động lượng của hệ 
 Khi ở cùng độ cao (hay sâu) như nhau những phần tử của bộ phận khối 
đi lên sẽ cĩ moment động lượng nhỏ hơn các phần tử xung quanh, cịn những 
phần tử của bộ phận khối đi xuống sẽ cĩ moment động lượng lớn hơn các 
phần tử xung quanh. Kết quả là các phần tử vừa tham gia chuyển động theo 
phương thẳng đứng vừa tham gia chuyển động theo phương ngang. Tại những 
nơi đĩ các khối chuyển động ngược chiều nhau theo phương thẳng đứng và 
theo phương vĩ tuyến các lớp đất đá ở vỏ Trái đất bị xoắn vặn tạo ra những 
đứt gãy, những tâm địa chấn và núi lửa.v.v. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Lê Như Lai, Nguyễn Nghiêm Minh (1983). Quá trình phát sinh và hình 
thành học thuyết kiến tạo mảng (Tuyển tập kiến tạo mảng). Viện bảo tàng lưu 
trữ địa chất, Hà Nội 
2. Tổng cục địa chất (1983). Tuyển tập kiến tạo mảng Viện bảo tàng lưu trữ 
địa chất, Hà Nội 
3. ðào Phú Quyền (1974). Giáo trình Vật lý giành cho sinh viên khoa ðịa lý. 
Trường ðHSP Hà Nội I 
4. ðào Phú Quyền (1992). Thơng báo khoa học số 5.1992 trang 11. Trường 
ðHSP Hà Nội I 
5. Lê Minh Triết, Ngơ Thường San (1977). Các lục địa trơi dạt về đâu. Nxb 
Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 
6. M.M. Trarưgin (1959). Obsaia geology - Goxudaxtvennoe Nautrnotex - 
nytrexkoe YZD. Nephtianoi y gorno - tonlyvnoi lyteratytu M.