Bài giảng Chương 8: Hoạt động địa chất của dòng chảy trên mặt

CHƯƠNG 8HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤTCỦA DÒNG CHẢY TRÊN MẶTNước biển, nước sông, nước hồ, nước thực vật, nước tan băng bốc hơi => ngưng tụ tạo thành mây => mưa trực tiếp xuống đại dương hoặc trên bề mặt lục địa.Nước mưa rơi trên bề mặt lục địa bị bốc hơi một phần, một phần thấm xuống đất cung cấp cho nguồn nước dưới đất, phần còn lại chảy theo sông, suối đổ vào các hồ và đại dương.CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA NƯỚC TRÊN MẶTDÒNG CHẢY TRÊN MẶTCác nhà địa chất dùng thuật ngữ dòng chảy trên mặt (stream) để chỉ cho tất cả các dòng nước chảy theo một lòng kênh nhất định với bất cứ kích thước nào.Hầu hết các dòng chảy trên mặt đều hoạt động quanh năm kể cả trong mùa khô.Khái niệm về dòng sông (river) được sử dụng khi dòng chảy trên mặt có kích thước lớn (chiều dài và chiều rộng) và được cấp nước bởi nhánh sông (tributary).Một dòng chảy trên mặt thường bao gồm các yếu tố sau:Thượng lưu (upstream): nơi bắt đầu của dòng chảy, thường là nơi có địa hình cao, dốcTrung lưu (Midstream): phần giữa của dòng chảy, nơi địa hình thấp và thoải hơnHạ lưu (downstream): phần thấp nhấp của dòng chảy trước khi nó đổ vào các hồ, biểnPhân chia chỉ mangtính tương đốiNhánh sông: các dòng chảy nhỏ cung cấp nước cho sông chínhLưu vực sông: Toàn bộ diện tích bề mặt địa hình mà nó thu nước cung cấp cho sôngLòng sông: nơi dòng chảy thường xuyên hoạt độngBờ sông: hai bên bờ ngăn cách lòng sông với địa hình hai bên. Người ta chia thành bờ trái và bờ phải của con sông bằng cách đứng nhìn xuôi theo dòng chảy.Vào mùa mưa lũ nước sông có thể dâng cao tràn qua hai bờ sông và bồi lắng vật liệu trầm tích tạo lên các đồng bằng lũ tíchCửa sông; Nơi con sông đổ nước vào hồ hoặc biểnĐường phân thủy: đường cao nhất của địa hình mà nó phân chia lưu vực hệ thống sông này với lưu vực của hệ thống sông khácThượng lưuTrung lưuHạ lưuCửa sôngBờ tráiĐồng bằnglũ tíchMặt biểnMức xâm thực cơ sởMức xâm thựcđịa phươngCác yếu tố khống chế dòng chảy trên mặt:Gradient: phản ánh độ dốc của dòng chảy, dòng chảy có độ dốc lớn thường chảy nhanh hơn và ngược lại.Lưu lượng dòng chảy: Lượng nước chảy qua thiết diện của dòng chảy trên một đơn vị thời gian. Q = A.v (m3/s) Q: lưu lượng, A: diện tích thiết diện dòng chảy, v: vận tốc trung bình của dòng chảy. Dòng chảy có lưu lượng càng lớn thì càng chảy nhanh. Lưu lượng dòng chảy thay đổi theo mùa.Hình thái và độ ráp của lòng chảy: Lực ma sát giữa dòng chảy với bêf mặt lòng chảy làm cản trở tốc độ của dòng nước. Dòng nước ở trung tâm lòng chảy có tốc độ cao hơn so với ven bờ và dưới đáy. Lòng chảy có độ ráp lớn (chứa nhiêuf cuội, sỏi, thực vật bám đáy,..) có tốc độ dòng chảy thấp hơn so với dòng chảy cùng diện tích thiết diện, cùng lưu lượng nhưng độ ráp nhỏ hơn.CÁC HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA DÒNG CHẢY TRÊN MẶTHoạt động bóc mòn của dòng chảy trên mặt :Dòng chảy trên mặt có khả năng lấy đi các lớp đất đá trên bề mặt trái đất ở nhưng nơi mà nó chảy qua. Các vật liệu được lấy ra khỏi bề mặt đá gốc được gọi là vật liệu trầm tíchKhả năng bóc mòn, vận chuyển và lắng đọng trầm tích của dòng chảy trên mặt phụ thuộc vào năng lượng của dòng chảy mà nó tỉ lệ thuận với tốc độ và lưu lượng của dòng chảy.Năng lực vận chuyển của dòng chảy là phép đo mảnh vụn có kích thước lớn nhất mà nó có thể mang đi được và nó chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ của dòng chảyCông suất vận chuyển của dòng chảy: tổng lượng trầm tích mà nó có thể vận chuyển qua một điểm trong một đơn vị thời gian và nó tỉ lệ thuận với cả tốc độ và lưu lượng của dòng chảy.Năng lực vận chuyển lớn vào mùa lũNăng lực vận chuyển thấpMột dòng chảy làm phong hóa và bào mòn lòng chảy của nó theo ba quá trình: thủy lực, bào mòn và hòa tanTác dụng thủy lực: dòng chảy có khả năng bóc tách và mang các vật liệu bở rời hoặc gắn kết yếu ở nhưng nơi mà nó chảy qua đi xa.Tác dụng bào mòn: bản thân nước không bào mòn được đá nhưng nêu nó mang theo các vật liệu vụn như cát, sỏi, thì các mảnh vụn này sẽ tiếp tục làm vỡ vụn và bào mòn các vật liệu nó gặp phải trên đường nó di chuyển. Tác dụng bào mòn thường hay tạo thành các hố bào mòn (pothole) khi các hòn cuội bị lọt vào các hố và xuay tròn trong đó dưới tác dụng của dòng chảyTác dụng hòa tan: Một số khoáng vật bị hòa tan dưới tác dụng của dòng chảy trên mặt (các loại muối mỏ, cacbonat)Hoạt động vận chuyển của dòng chảy trên mặt diễn ra theo ba phương thức: Dung dịch hòa tan: dòng chảy trên mặt có khả năng phong hóa hóa học và vận chuyển dung dịch hòa tan. Mức độ vận chuyển phụ thuộc vào lưu lượng dòng chảy và tính chất hóa học của nó.Vận chuyển vật liệu lơ lửng: một số vật liệu nhẹ (sét, bột) có khả năng nổi lơ lửng và vận chuyển trong các dòng chảy dù với tốc độ chậm. Trầm tích vận chuyển theo phương thức này là nhiều nhấtVận chuyển đáy: các vật liệu trầm tích nặng hơn với kích thước to hơn thường được vận chuyển dưới đáy dòng chảy bằng cách lăn, trượt hoặc nhảy cóc.Hoạt động trầm tích của dòng chảy trên mặtMột dòng chảy lớn, vào mùa lũ tốc độ mạnh có khả năng vận chuyển các vật liệu trầm tích có kích thước khác nhau từ nhỏ đến lớn.Khi lũ giảm đi, năng lực vận chuyển giảm theo, các vật liệu hạt to bị chìm xuống trong khi các vật liệu hạt nhỏ tiếp tục bị vạn chuyển điNếu dòng lũ tiếp tục giảm, vật liệu hạt nhỏ hơn sẽ bị chìm và nằm trên bề mặt các vật liệu hạt to => đây là quá trình phân dị trầm tích theo tốc độ dòng chảy.Thông thường một dòng chảy có tốc độ ở thượng lưu cao hơn so với hạ lưu và vì vậy các vật liệu lắng đọng ở hạ lưu có kích thước nhỏ hơn.Trầm tích lắng đọng do dòng chảy trên mặt phân bố trong ba môi trường chính:1. Trầm tích lòng sông2. Trầm tích nón phóng vật3. Trầm tích delta (châu thổ, tam giác châu)Mặt cắt phân bố vận tốc dòng chảy(phần xanh đậm có vận tốc cao)Trầm tích lòng sôngDoi (gờ) trầm tích (bar): là các tích tụ trầm tích có dạng kéo dài theo phương dòng chảy. Đay là các tích tụ mang tính chất đệm (tạm thời) giữa lòng sông và bờ chắn (đê) và thường được hình thành/biến đổi theo chu kỳ năm.Gờ trầm tích điểm (pointbar): ở những nơi dòng chảy uốn cong, mặt cong bên ngoài có tốc độ chảy mạnh và bị bóc mòn nhưng mặt trong có tốc độ chảy yếu và lắng đọng trầm tích kiểu gờ điểmNhiều chỗ dòng chảy bị chia cắt bởi nhiều gờ cát tạo thành dòng chảy nhánh. Mùa khô nước chỉ chảy trong khe hẹp giữa các doi trầm tích nhưng mùa lũ toàn bộ bị ngập nước và trải qua chế độ bóc mòn.Khi lũ hạ thấp dòng chảy chậm lại, lại lắng đọng các gờ trầm tích mới.Gờ cát tạo thành dòng phân nhánhNón phóng vật: Các tích tụ trầm tích hình quạt phân bố ở vùng cửa núi – nơi mà dòng chảy chuyển từ miền núi qua đồng bằng, có sự giảm đột ngột về tốc độ dòng chảy.Delta:Tương tự, khi dòng chảy đổ vào các bồn trũng (sông, hồ), tốc độ giảm đột ngột tạo ra các trầm tích cửa sông có hình tam giác với gọi là trầm tích delta (châu thổ, hay tam giác châu). Các trầm tích delta thường chia làm hai phần: nhô cao khỏi mặt nước và chìm sâu dưới nước.Khi dòng chảy phát triển, delta cũng có thể bị chia cắt, khi đó dòng chảy cũng bị phân thành các nhánh (distributary).Nón phóng vậtDeltaNếu nguồn cung cấp trầm tích nhỏ hơn so với tốc độ xâm lấn của mức xâm thực thì không tạo thành delta .Thay vào đó vùng cửa sông dược mở rộng tạo thành vịnh cửa sông (estuary)DeltaVịnh sôngHoạt động xâm thực của dòng chảy trên mặtXâm thực ngang:Ở những khu vực độ dốc địa hình không lớn, các dòng chảy trên mặt có xu hướng bào mòn bề mặt đáy theo phương nằm ngang. Kết quả là làm cho dòng chảy bị uốn lượn mạnh mẽ và đôi khi tạo thành hồ móng ngựa.2. Xâm thực dọc (thẳng đứng):Dòng chảy trên mặt có xu hướng bóc mòn xâm thực dòng chảy của nó theo chiều thẳng đứng. Quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:Độ dốc của dòng chảyMức xâm thựcThành phần đáMức độ phong hóaCác hoạt động kiến tạoLưu lượng của dòng chảyMức xâm thực là độ cao thấp nhất mà dòng chảy có thể bào mòn bề mặt đáy của nó. Thường thì mức xâm thực là mặt nước biển (mức xâm thực cơ sở) hoặc mặt hồ (mức xâm thực địa phươngTác dụng xâm thực dọc hoạt động mạnh ở vùng thượng lưu, kết quả là: làm cho lòng sông bị bóc mòn tăng dần về phía thượng lưu, làm giảm độ dốc của lòng sông, tạo lên các khe núi hẹp, sâu,Gây ra hiện tượng cướp dòng tại đường phân thủy: lưu vực của hệ thống sông này bị cướp bởi hệ thống sông khác cùng đường phân thủy. Lòng sông hạ thấp, các bãi bồi trước đây trở thành thềm sông (không bị ngập nước vào mùa lũ)Hình thành bề mặt san bằng và bình nguyên chuẩnSông bịcướp dòngKhe núi bị cắt sâu do tác dụng của xâm thực dọcThềm sông bao gồm:Thềm đá gốc: chỉ có các loại đá gốc bị bóc mòn trong giai đoạn trướcThềm tích tụ: phủ lên trên là các trầm tích được tích tụ trong giai đoạn trướcThềm hỗn hợpSố lượng và độ chênh cao giữa các bậc thềm của một con sông phản ánh số lần và biên độ thay đổi độ cao tương đối so với mức xâm thực cơ sở Thềm sôngKhi dòng chảy bị xâm thực dọc làm cho độ dốc bằng không độ, khi đó nói dòng sông đạt đến trang thái cân bằng (sông chết).Nếu mức xâm thực thay đổi, sông lại bị tái hoạt động trở lạiÝ NGHĨA THỰC TIỄN CỦA DÒNG CHẢY TRÊN MẶTCung cấp nước, phù sa cho người và động, thực vậtCung cấp vật liệu xây dựng và các khoáng sản sa khoángNguồn cung cấp vật liệu chính cho các bể trầm tíchCác tích tụ trầm tích lòng sông, delta và nón phóng vật là môi trường lý tưởng cho sự tích tụ nước ngầm và dầu khíNơi duy trì đa dạng sinh thái