Kiến tạo mảng là lý thuyết khoa học cố gắng giải thích các chuyển động của thạch quyển Trái đất đã hình thành nên các đặc điểm cảnh quan mà chúng ta thấy trên toàn cầu ngày nay. Theo định nghĩa, từ "mảng" trong thuật ngữ địa chất có nghĩa là một phiến đá rắn lớn. "Tectonics" là một phần trong từ gốc Hy Lạp có nghĩa là "xây dựng" và các thuật ngữ này cùng nhau xác định cách bề mặt Trái đất được hình thành từ các mảng chuyển động.
Bản thân lý thuyết về kiến tạo mảng nói rằng thạch quyển của Trái đất được tạo thành từ các mảng riêng lẻ được chia nhỏ thành hơn chục mảnh đá rắn lớn và nhỏ. Các mảng phân mảnh này nằm cạnh nhau trên đỉnh lớp phủ bên dưới chất lỏng hơn của Trái đất để tạo ra các loại ranh giới mảng khác nhau đã định hình cảnh quan Trái đất qua hàng triệu năm.
Lịch sử kiến tạo mảng
Kiến tạo mảng phát triển từ một lý thuyết được phát triển lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 20 bởi nhà khí tượng học Alfred Wegener . Năm 1912, Wegener nhận thấy rằng các đường bờ biển của bờ biển phía đông Nam Mỹ và bờ biển phía tây châu Phi dường như khớp với nhau như một trò chơi ghép hình.
Kiểm tra sâu hơn về địa cầu cho thấy tất cả các lục địa của Trái đất khớp với nhau bằng cách nào đó và Wegener đề xuất một ý tưởng rằng tất cả các lục địa cùng một lúc được kết nối trong một siêu lục địa duy nhất gọi là Pangea . Ông tin rằng các lục địa dần dần bắt đầu tách rời nhau khoảng 300 triệu năm trước - đây là lý thuyết của ông được gọi là trôi dạt lục địa.
Vấn đề chính với lý thuyết ban đầu của Wegener là ông không chắc chắn về cách các lục địa di chuyển ra xa nhau. Trong suốt quá trình nghiên cứu để tìm ra cơ chế trôi dạt lục địa, Wegener đã tìm thấy bằng chứng hóa thạch hỗ trợ cho lý thuyết ban đầu của ông về Pangea. Ngoài ra, ông còn đưa ra ý tưởng về cách hoạt động của sự trôi dạt lục địa trong việc xây dựng các dãy núi trên thế giới. Wegener tuyên bố rằng các rìa hàng đầu của các lục địa trên Trái đất va chạm với nhau khi chúng di chuyển khiến đất đai tụ lại và hình thành các dãy núi. Ông sử dụng Ấn Độ di chuyển vào lục địa châu Á để tạo thành dãy Himalaya làm ví dụ.
Cuối cùng, Wegener nảy ra một ý tưởng trích dẫn chuyển động quay của Trái đất và lực ly tâm của nó đối với xích đạo là cơ chế cho sự trôi dạt lục địa. Ông nói rằng Pangea bắt đầu ở Nam Cực và sự quay của Trái đất cuối cùng khiến nó bị phá vỡ, đưa các lục địa về phía xích đạo. Ý tưởng này đã bị cộng đồng khoa học bác bỏ và lý thuyết về sự trôi dạt lục địa của ông cũng bị bác bỏ.
Năm 1929, Arthur Holmes, một nhà địa chất học người Anh, đã đưa ra lý thuyết đối lưu nhiệt để giải thích sự chuyển động của các lục địa trên Trái đất. Ông nói rằng khi một chất bị đốt nóng, mật độ của nó giảm đi và nó tăng lên cho đến khi nguội đi đủ để chìm trở lại. Theo Holmes, chính chu trình nóng lên và làm lạnh của lớp phủ Trái đất đã khiến các lục địa chuyển động. Ý tưởng này thu hút được rất ít sự chú ý vào thời điểm đó.
Đến những năm 1960, ý tưởng của Holmes bắt đầu được tín nhiệm hơn khi các nhà khoa học tăng cường hiểu biết về đáy đại dương thông qua việc lập bản đồ, khám phá các rặng núi giữa đại dương và tìm hiểu thêm về tuổi của nó. Năm 1961 và 1962, các nhà khoa học đã đề xuất quá trình lan rộng đáy biển do đối lưu lớp phủ gây ra để giải thích sự chuyển động của các lục địa và kiến tạo mảng của Trái đất.
Nguyên tắc kiến tạo mảng ngày nay
Các nhà khoa học ngày nay đã hiểu rõ hơn về cấu tạo của các mảng kiến tạo, động lực chuyển động của chúng và cách chúng tương tác với nhau. Bản thân mảng kiến tạo được định nghĩa là một phần cứng của thạch quyển Trái đất di chuyển tách biệt với những phần xung quanh nó.
Có ba động lực chính cho sự chuyển động của các mảng kiến tạo Trái đất. Chúng là sự đối lưu lớp phủ, lực hấp dẫn và chuyển động quay của Trái đất. Đối lưu lớp phủ là phương pháp di chuyển của mảng kiến tạo được nghiên cứu rộng rãi nhất và nó rất giống với lý thuyết do Holmes phát triển năm 1929. Có những dòng đối lưu lớn của vật chất nóng chảy trong lớp phủ trên của Trái đất. Khi những dòng điện này truyền năng lượng đến bầu khí quyển của Trái đất [phần chất lỏng của lớp phủ bên dưới của Trái đất bên dưới thạch quyển], vật liệu thạch quyển mới sẽ được đẩy lên phía vỏ Trái đất. Bằng chứng về điều này được thể hiện ở các rặng núi giữa đại dương, nơi phần đất trẻ hơn bị đẩy lên qua sườn núi, khiến phần đất cũ di chuyển ra khỏi sườn núi, do đó di chuyển các mảng kiến tạo.
Lực hấp dẫn là động lực thứ cấp cho sự chuyển động của các mảng kiến tạo Trái đất. Tại các rặng núi giữa đại dương, độ cao cao hơn đáy đại dương xung quanh. Khi các dòng đối lưu bên trong Trái đất khiến vật chất thạch quyển mới trồi lên và lan ra khỏi sườn núi, lực hấp dẫn khiến vật chất cũ chìm xuống đáy đại dương và hỗ trợ chuyển động của các mảng. Sự quay của Trái đất là cơ chế cuối cùng cho sự chuyển động của các mảng Trái đất nhưng nó là nhỏ so với sự đối lưu và trọng lực của lớp phủ.
Khi các mảng kiến tạo của Trái đất di chuyển, chúng tương tác theo một số cách khác nhau và chúng tạo thành các loại ranh giới mảng khác nhau. Ranh giới phân kỳ là nơi các mảng di chuyển ra xa nhau và lớp vỏ mới được tạo ra. Các rặng núi giữa đại dương là một ví dụ về ranh giới phân kỳ. Ranh giới hội tụ là nơi các tấm va chạm với nhau gây ra sự hút chìm của tấm này xuống dưới tấm kia. Ranh giới biến đổi là loại ranh giới mảng cuối cùng và tại những vị trí này, không có lớp vỏ mới nào được tạo ra và không có lớp vỏ nào bị phá hủy. Thay vào đó, các tấm trượt ngang qua nhau. Dù là loại ranh giới nào, sự chuyển động của các mảng kiến tạo Trái đất là điều cần thiết trong việc hình thành các đặc điểm cảnh quan khác nhau mà chúng ta thấy trên toàn cầu ngày nay.
Có bao nhiêu mảng kiến tạo trên Trái đất?
Có bảy mảng kiến tạo chính [Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Á-Âu, Châu Phi, Ấn-Úc, Thái Bình Dương và Nam Cực] cũng như nhiều mảng kiến tạo nhỏ hơn, chẳng hạn như mảng Juan de Fuca gần bang Washington của Hoa Kỳ [ bản đồ của tấm ].
Để tìm hiểu thêm về kiến tạo mảng, hãy truy cập trang web USGS Trái đất năng động này: Câu chuyện về kiến tạo mảng .