Giáo trình Các quy luật địa lý chung của trái đất cảnh quan học

Nội dung text: Giáo trình Các quy luật địa lý chung của trái đất cảnh quan học

1. ĐẠI HỌC HUẾ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TỪ XA ___ Giáo trình các quy luật địa lý chung của tráI đát cảnh quan học 3
2. Lời tựa Giáo trình Các quy luật chung của Trái Đất - Cảnh quan học được bố trí trong 30 tiết, nhằm trang bị cho học viên những hiểu biết về các quy luật chung nhất - các quy luật địa lý - thống trị trong lớp vỏ địa lý tự nhiên của Trái Đất, đồng thời trang bị những kiến thức khái quát của cảnh quan học - một ngành quan trọng của Địa lý tự nhiên hiện đại. Đây cũng là cơ sở cho việc nâng cao nội dung các học phần về Địa lý tự nhiên đại cương và Địa lý tự nhiên khu vực, đồng thời củng cố và mở rộng thế giới quan duy vật biện chứng, nâng cao khả năng tự bồi dưỡng sau này của học viên. Cấu trúc của quá trình gồm 2 phần, 6 chương phù hợp với nội dung trên. Sau những phần có những câu hỏi để hướng dẫn ôn tập. Phần A - Các quy luật địa lý chung của Trái Đất. Chương I: Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý Chương II: Quy luật về sự tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý. Chương III: Quy luật về các hiện tượng có nhịp điệu trong lớp vỏ địa lý. Chương IV: Quy luật địa đới và phi địa đới Phần B - Cảnh quan học Chương I: Cảnh quan địa lý Chương II: Phân vùng địa lý tự nhiên. * Nội dung: ở phần "Các quy luật địa lý chung", nội dung các quy luật được trình bày một cách chung nhất, đề cập đến khái niệm, nguyên nhân, cơ chế cũng như những biểu hiện của nó trong lớp vỏ địa lý. Mặc dù các quy luật được trình bày một cách riêng rẽ, nhưng cần hiểu rằng trong lớp vỏ địa lý chúng xảy ra đồng thời và giữa chúng có mối quan hệ tương hỗ lẫn 4
3. nhau. Đây là điều học viên cần lưu ý khi vận dụng các quy luật địa lý chung. ở phần "Cảnh quan học" - là một học thuyết về các thể tổng hợp Địa lý tự nhiên - nội dung được trình bày ở 2 phần chính: - Học thuyết về cảnh quan (hay là Cảnh quan học theo nghĩa hẹp của nó) với các chương đề cập đến thành phần, cấu trúc, động lực, hình thái và phân loại các cảnh quan địa lý. - Phân vùng địa lý tự nhiên với các chương lý luận về nguyên tắc phân vùng, hệ thống phân vị, các phương pháp phân vùng địa lý tự nhiên. * Phương pháp học tập: Trong điều kiện tự nhiên học, các học viên cần lưu ý một số điểm: - Ngoài giáo trình tóm tắt này, học viên cần tham khảo thêm các tài liệu khác (xem danh mục tài liệu tham khảo)và các giáo trình về Cơ sở địa lý tự nhiên đại cương, Địa lý tự nhiên khu vực để hoàn thiện thêm. - Học viên cần vững phần lý thuyết đã được trình bày trong các chương, đối chiếu với các sơ đồ và biểu đồ, thực hiện các bài tập ở phần câu hỏi hướng dẫn ôn tập cuối mỗi chương. Những vấn đề nào được làm sáng tỏ và chi tiết hóa, học viên có thể đọc thêm ở tài liệu tham khảo. Học viên cần vận dụng kiến thức một cách tổng hợp để giải quyết vấn đề, cần liên hệ với thực tiễn Việt Nam và thế giới. Ngoài ra cũng cần chú ý vận dụng kiến thức đã học để giải thích, nghiên cứu các vấn đề thực tế ở địa phương. - Học viên cũng cần làm đề cương tóm tắt cho từng học phần, từng chương để nắm kiến thức một cách có hệ thống và dễ ghi nhớ. Những vấn đề nào còn chưa rõ, cần nêu ra để giáo viên giải đáp. Biên soạn giáo trình này cho học viên tự học theo phương thức đào tạo từ xa là một việc làm mới mẻ, chắc không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong được sự góp ý kiến của bạn đọc để lần biên soạn sau sẽ hoàn thiện hơn. Tác giả 5
4. Phần A các quy luật địa lý chung của trái đất Khoa học Địa lý nói chung và Địa lý tự nhiên nói riêng đã giúp cho con người hiểu biết được các quy luật địa lý của tự nhiên và hướng con người cư xử đúng đắn đối với môi trường địa lý là nơi sinh sống và lao động của mình. Trong các thời đại trước, nhiệm vụ chủ yếu của Địa lý học là tìm kiếm và khám phá ra những miền đất mới, các điểm trắng trên bản đồ. Ngày nay, các điểm trắng trên địa cầu hầu như không còn phải khám phá nữa. Nhiệm vụ của Địa lý nói chung và địa lý tự nhiên nói riêng là đi sâu vào cắt nghĩa bản chất của các quá trình và hiện tượng của các thể tổng hợp địa lý tự nhiên và kinh tế. Thực tế chứng minh rằng Địa lý học đã đạt được những thành tựu lớn trong việc thu nhập các dữ kiện, phân tích và tìm ra các quy luật của đối tượng nghiên cứu. Khi nghiên cứu về lớp vỏ địa lý tự nhiên. X.V.Kalexnik (1970) là một trong những người đầu tiên dựa trên phương pháp quy nạp bằng cách phân tích một khối lượng lớn các dữ kiện, đã nêu ra một số quy luật Địa lý - những quy luật chung chi phối đến các quá trình phát sinh và phát triển cũng như cơ thức hình thành của từng thành phần của lớp vỏ địa lý và cả bản thân lớp vỏ đó. Có thể dẫn ra một số quy luật địa lý chung thống trị trong lớp vỏ địa lý quy luật về tuần hoàn vật chất và năng lượng, các hiện tượng có nhịp điệu, quy luật địa đới và phi địa đới. Điểm cần lưu ý khi vận dụng các quy luật địa lý là: Trong thực tiễn, cái riêng biệt của từng địa phương thực sự rất phong phú, còn các quy luật địa lý là cái chung. Tuy nhiên, cái chung (ở đây là các quy luật địa lý) và cái 6
5. riêng đều tồn tại khách quan và giữa chúng có mối quan hệ hữu cơ với nhau. Bất kỳ cái riêng nào cũng nằm trong và tuân theo các quy luật chung, nhưng cái chung không bao giờ bao quát hết cái riêng. Mặc dù các quy luật địa lý được trình bày một cách riêng rẽ nhưng cần hiểu rằng chúng biểu hiện và tác động đồng thời trong lớp vỏ địa lý (Lê Bá Thảo, 1988). 7
6. Chương I Quy luật về tính thống nhất và Hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý I - mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần cấu tạo của lớp vỏ địa lý Trên quan điểm hệ thống, L.Bertalanf xem hệ thống là một tổng thể các thành phần nằm trong sự tác động tương hỗ lẫn nhau. R.Harvey đã đưa ra các dấu hiệu: một hệ thống gồm nhiều thành phần cấu tạo và giữa các thành phần đó có những mỗi quan hệ tương hỗ với nhau, một hệ thống có quan hệ với môi trường bên ngoài và bản thân hệ thống chỉ là một thành phần cấu tạo của một hệ thống cấp cao hơn. V.X. Preobrajenski coi vỏ địa lý là một hệ thống động lực. Xét các dấu hiệu trên có thể nhận thấy lớp vỏ địa lý là một hệ thống vật chất toàn vẹn. Mỗi thành phần cấu tạo (hợp phần) của vỏ địa lý như khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, nước, thế giới hữu cơ tồn tại và phát triển theo những quy luật riêng của nó: quy luật hình thành khí hậu khác với quy luật hình thành địa hình cũng như không giống với quy luật hình thành và phát triển của thổ nhưỡng và sinh vật Tuy nhiên, không một thành phần nào trong số các thành phần đó lại tồn tại và phát triển một cách cô lập, nghĩa là không chịu ảnh hưởng của các thành phần khác và ngược lại không phát huy tác dụng ảnh hưởng của mình đến các thành phần khác. Sự trao đổi không ngừng vật chất và năng lượng giữa các thành phần cấu tạo riêng lẻ đó đã quy định tính hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý. Sự phối hợp hoạt động, sự xâm nhập vào nhau, tác động lẫn nhau và cùng phát triển của tất cả những thành phần cấu tạo làm cho chúng thống nhất lại với nhau và trở thành một hệ thống vật chất thống nhất và hoàn chỉnh, đó là lớp vỏ địa lý. Tính thống nhất hoàn chỉnh của hệ thống này rất chặt chẽ và mang đặc tính chung đến 8
7. mức nếu một thành phần nào đó thay đổi thì tất cả các thành phần khác cũng thay đổi theo, chẳng hạn sự biến đổi của khí hậu từ khô hạn đến ẩm ướt ảnh hưởng đến đặc tính và cường độ của các quá trình ngoại lực hình thành địa hình, đến tốc độ hình thành đất, đến chế độ dòng chảy Trong các mối tác động qua lại giữa các thành phần tự nhiên, theo G.S Lê Bá Thảo (1988), cần chú ý đến các mối quan hệ nghịch, nghĩa là tác động trở lại, chẳng hạn nếu quá trình tạo núi làm thay đổi tổng hợp các quá trình ngoại lực thì các quá trình này có tác động trở lại đến sự tồn tại và biến dạng của địa hình do các lực bên trong trái đất tạo nên. Cũng cần nhận thấy rằng con người cũng tham gia vào các mối liên hệ phổ biến ấy của tự nhiên. Con người không triệt tiêu được bất kỳ lực lượng tự nhiên nào, nhưng bằng hoạt động sản suất của mình con người đã tham gia vào sự trao đổi vật chất năng lượng với môi trường địa lý, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay nhờ những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật, con người đã gây một áp lực lớn lên tự nhiên đến mức có thể làm biến đổi nó, ví dụ làm biến đổi cân bằng nước và tuần hoàn ẩm, phá hủy cân bằng sinh vật và cân bằng nhiệt Tất cả những điều đó tác động đến các thành phần khác trong tự nhiên như là một chỉnh thể. Địa hình Địa hình Các hợp phần Các luồng trao Sinh Khí đổi vật chất năng vật hậu Lượng và thông tin trong nội bộ hệ thống. Các luồng trao Đất Nước đổi với môi trường bên ngoài Sơ đồ 1: Mô hình các mối quan hệ giữa các hợp phần trong một hệ thống. 9
8. ii. một số ví dụ về mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần của lớp vỏ địa lý. 1. Hoang mạc Atacama và dòng biển En Nhinhiô Các mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần trong lớp vỏ địa lý rất chặt chẽ được biểu hiện rất phong phú và đa dạng. Sự thay đổi thành phần này kéo theo sự thay đổi các thành phần khác. X.V.Kalexnik (1970) đã đưa ra một dẫn chứng sinh động về dòng biển nóng En Nhinhiô và dòng biển lạnh Pêru ở vùng bờ biển phía tây hoang mạc Atacama để chứng minh cho mối quan hệ qua lại này (tuy chỉ biểu hiện trong một phạm vi không lớn và thời gian ngắn). Tính chất hoang mạc của miền Atacama và sườn Tây dãy núi Anđơ được quy định bởi dòng biển lạnh Pêru bao bọc bờ biển phía Tây lục địa Nam Mỹ vĩ độ 20 - 30N và 400N. Vào mùa hè của Bắc bán cầu, dòng biển Pêru này chi phối đến tận xích đạo, còn vào mùa Đông khi gió tín phong Đông - Nam yếu đi thì nó cũng bị yếu đi và từ phía xích đạo dòng biển nóng có tích chất định kỳ En Nhinhiô lan rộng xuống phía Nam. Cứ khoảng 12 năm một lần, vào khoảng tháng 2 và tháng 3, dòng En Nhinhiô lan xuống đến tận vĩ độ 130N. Do ảnh hưởng của dòng biển nóng, quá trình đối lưu phát triển và những cơn mưa rào nhiệt đới bắt đầu đổ xuống hoang mạc Atacama. Lúc này sự sống trên hoang mạc bắt đầu sinh sôi nảy nở; xuất hiện vô vàn thực vật, sâu bọ , các lòng cạn biến thành các dòng sông sau đó chim muông từ ngoài bờ biển và chuỗi đảo ven bờ bay đến đây để kiếm thức ăn. Tình trạng như vậy kéo dài đến ba bốn tháng, sau đó dòng En Nhinhiô lại lùi về phía xích đạo, dòng biển lạnh Pêru chiếm lĩnh lại vi trí bình thường của nó. Atacama lại trở thành hoang mạc: thực vật bị cháy khô đi, các dòng nước bị can kiệt, sâu bọ biến mất. Trong trường hợp trên đã có thấy sự thay đổi của một nhân tố kéo theo sự thay đổi của hàng loạt các nhân tố khác và cả cảnh quan, mặc dù chỉ trong một thời gian ngắn đã chuyển sang trạng thái khác. 10
9. 2. Sự thay đổi của tự nhiên trong thời kỳ băng hà Các mối quan hệ và tương hỗ lẫn nhau giữa các thành phần của lớp vỏ địa lý cũng như giữa vỏ địa lý với môi trường bên ngoài đã luôn luôn tồn tại trong giai đoạn hiện nay mà ngay cả trong quá khứ địa chất. Điều này biểu hiện rõ rệt ở thời kỳ băng hà đệ tứ. Vào thời kỳ băng hà, khí hậu Trái Đất lạnh đi đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của quá trình băng hà, các lớp băng hà rộng lớn được hình thành trên lục địa. Vì băng hà được hình thành từ nước mưa khí quyển chuyển qua thể rắn do nhiệt độ thấp, nước mưa này lại do sự bốc hơi nước từ bề mặt các đại dương thế giới, cho nên việc giữ lại nước trên đất liền dưới hình thức băng hà đã gây ra sự hạ thấp mực nước ở đại dương. Theo Markôv và Xuetôva (1964) sự hạ thấp mực nước ở đại dương có thể đạt tới 110m. Điều đó đã ảnh hưởng tới toàn bộ tự nhiên của bề mặt Trái Đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. ảnh hưởng trực tiếp ở chỗ làm thay đổi ranh giới biển và lục địa. Các đại lục được mở rộng về mặt diện tích, một số đảo được nối lại với nhau thành quần đảo, một số đảo được nhập vào các đại lục, một số đại lục rời rạc được nối liền với nhau bởi những con đường cạn (do nước đại dương hạ thấp nên lộ ra), động vật đã theo con đường này để phát tán di cư, mở rộng phân bố từ vùng này sang vùng khác, trong lúc đó những con đường cạn này lại là vật chướng ngại cơ giới đối với sinh vật ở môi trường nước. ảnh hưởng gián tiếp của sự hạ thấp mực nước đại dương ở chỗ đã làm hạ thấp mực xâm thực cơ sở của các con sông đổ ra đại dương, làm tăng cường mạnh mẽ các hoạt động xâm thực theo chiều sâu dẫn đến bề mặt các lục địa bị chia cắt mạnh mẽ. Vào thời kỳ gian băng khí hậu Trái Đất ấm lên dẫn đến băng hà tan, nước do băng hà tan quay trở lại đại dương làm cho mực nước đại dương dâng lên thì xảy ra các quá trình ngược lại với các quá trình ở trên. Các biển ven lục địa xuất hiện trở lại, các đại lục và các đảo lại bị phân rời ra, mực xâm thực cơ sở của các con sông được nâng cao dẫn đến giai đoạn 11
10. phát triển yếu của địa hình, hạn chế sự di cư của các hệ thực vật và động vật trên cạn, ngược lại sự di cư của sinh vật dưới nước được tự do hơn 3. ý nghĩa thực tiễn của quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh Giá trị thực tiễn của quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh trong lớp vỏ địa lý rất lớn, đặc biệt đối với hoạt động của con người trên bề mặt Trái Đất. Khi khai thác một lãnh thổ vào mục đích kinh tế, con người cần biết rằng giữa các thành phần cấu tạo nên lãnh thổ đó có mối quan hệ chặt chẽ, tác động lẫn nhau và cuối cùng thống nhất với nhau trong một hệ sinh thái tự nhiên hoàn chỉnh. Một hệ sinh thái như vậy bao giờ cũng cân bằng. Tuy nhiên tính cân bằng đó sẽ bị phá vỡ nếu như một thành phần hoặc một cặp quan hệ nào đó bị phá hủy. Chẳng hạn việc thay thế thực vật tự nhiên bằng thực vật gieo trồng, việc đắp đập làm hồ chứa nước, việc dẫn thủy cho các vùng hạn hán, việc làm khô các đầm lầy nhất định sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ tổng thể tự nhiên của cảnh quan và trải qua một thời gian có thể dẫn tới những hậu quả bất ngờ, trong đó có những kết quả trái với ý muốn con người. Cũng có khi đối với hoạt động kinh tế này thì mối các quan hệ trong lãnh thổ không bị biến đổi bao nhiêu nhưng với dạng hoạt động kinh tế khác thì gây tai họa. Ngày nay cùng với việc dân số thế giới tăng nhanh kéo theo sự tăng nhanh về nhu cầu lương thực, thực phẩm và hàng hóa các loại, đồng thời tăng áp lực của con người lên môi trường tự nhiên. Hầu hết mọi người đều cho rằng áp lực này đã tăng đến mức gây ra một cuộc "khủng hoảng sinh thái" trong tự nhiên. Chỉ cần lấy ví dụ sự hủy diệt giới sinh vật bởi con người, đặc biệt là phá hủy lớp phủ rừng đã đem lại những hậu quả nghiêm trọng (vì thực vật là nhân tố ổn định quan trọng nhất trong tổng thể tự nhiên) như: xói mòn đất đai, cạn kiệt nguồn nước, khí hậu thay đổi, làm cho nạn sa mạc hóa có chiều hướng lan rộng dẫn đến một số nước ven sa mạc bị hạn hán nặng. Như vậy chỉ một thành phần thay đổi song nó đã làm rung chuyển cả hệ sinh thái tự nhiên; hạn hán làm cây cối bị khô héo, mùa màng thất bát, thiếu nước, nhiều động vật bị chết , ngay cả con người cũng phải rời bỏ quê hương đi nơi khác. Hậu quả phụ của sự phá hủy rừng này là việc làm phá hủy cân bằng oxy trong khí quyển. 12
11. Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh yêu cầu con người phải nghiên cứu cẩn thận và toàn diện cấu trúc địa lý của bất kỳ một lãnh thổ nào muốn đưa vào sử dụng trong hoạt động kinh tế dưới hình thức này hay hình thức khác, vì theo Armand, trong tự nhiên tồn tại không chỉ đơn thuần một loạt các nguyên nhân và hậu quả, mà còn là cả một mạng lưới về các mối quan hệ qua lại. Chỉ có nhận thức được cấu trúc mạng lưới này mới có thể phán đoán được mối tương quan giữa các thành phần của tổng thể địa lý sẽ thay đổi theo phương hướng nào dưới tác dụng của các biện pháp kinh tế. 13
12. Chương II Quy luật về sự tuần hoàn vật chất và Năng lượng trong lớp vỏ địa lý Giữa các thành phần, hiện tượng và quá trình trong lớp vỏ địa lý có những mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Các mối quan hệ hữu cơ này được thực hiện thông qua trao đổi vật chất và năng lượng. Sự di chuyển và biến đổi của vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý diễn ra dưới hình thức các vòng tuần hoàn, nghĩa là có tính chất chu trình. I. vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng Trong lớp vỏ địa lý. Năng lượng của lớp vỏ địa lý là động lực ban đầu của tất cả các quá trình xảy ra trong lớp vỏ đó. Có hai nguồn năng lượng cơ bản: năng lượng bên trong của Trái Đất và năng lượng của mặt trời và vũ trụ. * Năng lượng bên trong Trái Đất: Chủ yếu là năng lượng do sự phân hủy phóng xạ của các nguyên tố hóa học (như Uran và Thôri) đi lên đến bề mặt đất dưới dạng các dòng địa nhiệt, khoảng 3 x 1017 KCal/năm. Ngoài ra, năng lượng bên trong Trái Đất còn có một số dạng khác như: năng lượng do sự phân dị trọng lực; nhiệt được giải phóng do bán kính Trái Đất bị rút ngắn lại (vì sự nén chặt của vật chất trong bao Manti và sự chuyển từ trạng thái nguyên tử sang trạng thái hạt nhân của vật chất đó); năng lượng tự quay của Trái Đất, năng lượng ma sát thủy triều. Nhìn chung các dạng năng lượng bên trong Trái Đất rất bé so với năng lượng Mặt Trời. 14
13. * Năng lượng Mặt Trời: ở Mặt Trời, nhiệt năng của các phản ứng hạt nhân chuyển thành năng lượng khúc xạ. Bức xạ Mặt Trời đem lại ánh sáng và nhiệt cho Trái Đất, đây là nguồn năng lượng chính của Trái Đất. ở ranh giới trên của khí quyển, Trái Đất nhận được của Mặt Trời khoảng 1,4 x 1021 KCal/năm, như vậy nó gấp chừng 4.700 lần lượng nhiệt nhận được từ bên trong Trái Đất. Một phần lượng nhiệt này của Mặt Trời được phản xạ ngược trở lại vũ trụ nên chỉ còn khoảng 5,6 x 1020 KCal đến được bề mặt Trái Đất trong một năm. Năng lượng vũ trụ dưới dạng các tia vũ trụ từ các hệ thống sao đến tầng trên của khí quyển là khoảng 1,4 x 1013 KCal/năm (không đáng kể so với các nguồn năng lượng khác). Bức xạ Mặt Trời khi đến được bề mặt Trái Đất, một phần bị phản xạ vào khí quyển, phần lớn được thạch quyển và thủy quyển hấp thụ biến thành nhiệt của bề mặt Trái Đất. Nhiệt của bề mặt Trái Đất chi chủ yếu cho bốc hơi nước và loạn lưu nhiệt. Riêng thủy quyển đã hấp thụ khoảng 2,5 x 1020 KCal/năm để cho bốc hơi nước. Nhiệt chi cho bốc hơi nước được tỏa vào khí quyển khi có quá trình ngưng kết xảy ra, đây là quá trình quan trọng để làm cho không khí nóng lên và chuyển động. Như vậy, năng lượng Mặt Trời đến bề mặt của lớp vỏ địa lý đã thúc đẩy các quá trình tuần hoàn của khí quyển và thủy quyển (phối hợp với tác dụng của trọng lực), hoàn toàn biến thành nhiệt và sau đó cũng bằng bức xạ nhiệt quay trở về vũ trụ. Vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng trên Trái Đất đã được thực hiện. ii. vòng tuần hoàn của vật chất trong lớp vỏ địa lý Vật chất trong lớp vỏ địa lý cũng di chuyển theo những vòng tuần hoàn: vòng tuần hoàn nước, vòng tuần hoàn sinh vật, vòng tuần hoàn địa chất Các vòng tuần hoàn này bao gồm nhiều quá trình với bản chất khác nhau. Theo A.G.Isatsenko (1979) cần phải phân biệt các quá trình di chuyển cơ giới của các khối, thí dụ trong thủy quyển và khí quyển (nghĩa là trong phạm vi của môi trường cùng loại), với những chuyển dịch vật chất từ 15
14. môi trường này sang môi trường khác đi kèm với những biến đổi phức tạp về nguồn gốc vật lý, hóa học và sinh vật của nó. Cả hai quá trình trên đều có ý nghĩa địa lý quan trọng, nhưng các quá trình thuộc loại thứ hai đều biểu hiện sự tác động qua lại giữa các hợp phần và thường bao trùm các quyển trên địa cầu. 1. Sự tuần hoàn của không khí trong khí quyển: Hình thức lưu thông của không khí là toàn bộ những chuyển động chủ yếu có quy mô hành tinh của không khí trên Trái Đất tự quay, theo cách phát biểu của V.Suleikin, giống như cơ chế của một máy nhiệt. Loại thứ nhất bao gồm những bộ phận đun nóng ở vùng các vĩ độ thấp và những bộ phận bị hóa lạnh ở vùng các vĩ độ cao (gần cực): Sự khác nhau về nhiệt độ giữa xích đạo và vùng cực gây ra sự thay đổi các khối không khí giữa các vĩ độ theo chiều ngang cũng như theo chiều thẳng đứng đến độ cao khoảng 20 km của khí quyển (giới hạn của vỏ địa lý), loại máy nhiệt thứ hai là sự khác nhau về nhiệt độ giữa các lục địa và đại dương: Về mùa hạ nguồn lạnh là đại dương, nguồn nóng là lục địa: về mùa đông nguồn lạnh là lục địa, nguồn nóng là đại dương. Sự lưu thông tạo nên bởi máy nhiệt loại thứ hai này tuy kém mạnh mẽ hơn nhưng cũng biểu lộ ở sự thay đổi theo mùa của các dòng khí trên bề mặt Trái Đất. Những bộ phận không khí bị đun nóng hoặc bị hóa lạnh trên, không hoạt động trực tiếp mà thông qua hình thế khí áp: những diện khí áp thấp được hình thành ở những miền bị đun nóng, những diện khí áp cao ở những miền bị hóa lạnh. Bắt nguồn tự sự khác nhau về khí áp, sự vận động của không khí tự bản thân nó cũng gây ra sự thay đổi khí áp: khí áp thấp được hình thành ở các vùng có dòng không khí di chuyển đi và khi áp cao ở các vùng có không khí di chuyển đến. Ngoài ra, sự vận động di chuyển lên của không khí là đặc tính của các hệ thống xoáy tụ và sự vận động đi xuống của không khí là đặc tính của hệ thống xoáy tản. Quan điểm cổ điển về sự lưu thông của không khí theo vĩ độ dưới hình thức các vòng quay được biểu thị như hình vẽ dưới đây: 16
15. Bề mặt trái đất Sơ đồ 2: Sơ đồ đơn giản về sự lưu thông của không khí theo vĩ độ. Đ và T là hướng gió lên bề mặt Trái Đất, B và N là cực Bắc và cực Nam. Năm 1921, nhà khí hậu học NaUy V.B Jerknes đã nêu ra sơ đồ của lưu thông khí quyển. Theo sơ đồ này ở mỗi bán cầu có ba vòng chuyển động của không khí: * Vòng thứ nhất: bao trùm các vĩ độ nhiệt đới và bao gồm các dòng thăng của không khí ở xích đạo (cực tiểu khí áp). Các khối khí của tín phong ĐB ở Bắc bán cầu và tín phong ĐN ở Nam bán cầu hội tụ ở xích đạo. ở đây không khí bị đốt nóng và thăng lên đến tầng đối lưu trên (10- 15km). Trên cao các dòng thăng của không khí này được gió TTB ở Bắc bán cầu và gió TTN ở Nam bán cầu thổi về các chí tuyến, hạ xuống ở các vĩ độ khoảng 300 (cực đại khí áp) và được tín phong đưa trở lại xích đạo. * Vòng thứ hai: Bao gồm các vĩ độ ôn đới và bao gồm các gió Tây thổi từ các cực đại khí áp (áp cao) chí tuyến. ở đây không khí được nâng lên ở các front ôn đới và Bắc cực và bốc lên cao. Trên cao, một phần không khí di chuyển trở lại về lại chí tuyến, còn một phần khác di chuyển về phía cực. * Vòng thứ ba: vòng cực, gồm sự lắng xuống của không khí ở gần cực và sự di chuyển của không khí ở đây về phía các front ôn đới. Theo V.Bjerknes, động lực chủ yếu của các hoàn lưu khí quyển là sự thăng lên của không khí xích đạo nóng. Tuy sơ đồ trên đã nêu ra được 17
16. những nhận xét quan trọng của trường khí áp ở tầng đối lưu, nhưng chúng đã được xây dựng trước khi tầng đối lưu được nghiên cứu tỉ mỉ ở tất cả các độ cao nên chúng đã không phản ánh được tất cả những chuyển động phức tạp của các khối khí. Trong những năm gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu về hoàn lưu khí quyển, những công trình này đã tỏ ra hoàn chỉnh hơn các sơ đồ cổ điển. Thứ nhất, là nhờ sự phát triển của hải dương học đã cho phép xem xét khí quyển và thủy quyển như một hệ thống thống nhất, cho phép đánh giá vai trò bốc hơi của nước và vai trò của tiềm nhiệt hóa hơi trong hoàn lưu chung khí quyển. Thứ hai, là việc sử dụng những phương pháp vũ trụ nghiên cứu Trái Đất đã cho phép giải thích gió trên Trái Đất theo cách mới. Hai sự việc này đã cho phép nhận thức được động lực của sự lưu thông của không khí trong khí quyển. Ngày nay, người ta biết rằng sự trao đổi không khí giữa các vĩ độ thấp và vĩ độ cao chủ yếu là do sự di chuyển của các khối khí theo hướng nằm ngang, còn di chuyển theo chiều thẳng đứng thì nhỏ hơn nhiều lần so với di chuyển ngang. Sơ đồ mới về sự lưu thông của không khí trong khí quyển được thiết lập và đã tạo nên một khung cảnh phức tạp và chính xác hơn. dạng cơ bản của hoàn lưu có quy mô hành tinh của các khối khí là hoạt động của xoáy thuận và xoáy nghịch, sự hình thành các xoáy lớn ở tầng đối lưu (đôi khi ở cả bình lưu dưới). Các xoáy thuận di động về phía các vĩ độ cận chí tuyến. Chúng tạo nên các cực đại khí áp (áp cao) và cực tiểu khí áp (áp thấp). ở các xoáy thuận và xoáy nghịch có quá trình thăng lên của không khí và quá trình di chuyển theo chiều ngang của các khối khí. Sự phân bố khí áp ở các dòng không khí thăng hoặc giáng, ở các khối khí di chuyển theo chiều ngang quy định độ ẩm của khí hậu và là một trong những nguyên nhân cơ bản cùng với sự phân bố nhiệt đã gây nên sự phân hóa của lớp vỏ địa lý. (sơ đồ 3) 2. Vòng tuần hoàn của nước Trong lớp vỏ địa lý, nước luôn luôn tham gia vào các chu trình chuyển động, nó không ngừng chuyển động từ trạng thái này sang trạng thái khác, 18
17. hoàn thành những vòng tuần hoàn lớn và nhỏ. (sơ đồ 4) Sơ đồ 3: Sơ đồ hoàn lưu chung của khí quyển theo G.Plôn. Bên phải là mặt cắt theo kinh tuyết. Các hướng gió thống trị bằng các kiểu chữ - W: gió hướng Tây: E: gió hướng Đông. Các đới khí lưu động được kẻ vạch. B và H là áp cao và áp thấp. Sơ đồ 4: Sơ đồ tuần hoàn của nước trên Trái Đất (Theo X.V Kalexnik-1978) 19
18. Mở đầu cho sự chuyển động của nước là quá trình bốc hơi. Sự bốc hơi nước từ bề mặt đại dương là nguồn cung cấp hơi nước ban đầu cho khí quyển (1), một phần hơi nước này ngưng kết tạo thành mây và rơi mưa xuống ngay trên bề mặt đại dương (2) tạo thành vòng tuần hoàn nhỏ. Phần hơi nước khác được các còng không khí đưa vào lục địa (8), sự tuần hoàn của nước phức tạp hơn. ở đây, hơi nước ngưng kết trong mây rơi xuống trên lục địa dưới dạng thể rắn hay lỏng (3); một phần nước mưa này bị bốc hơi và quay trở lại khí quyển (4), một phần bị hấp thu bởi sinh vật và toát hơi vào khí quyển, phần khác theo các con đường ở trên mặt đất hoặc ngấm xuống đất chảy vào những chỗ thấp của địa hình, cung cấp nước cho sông ngòi đổ ra biển (5), tùy điều kiện nhiệt độ của địa phương, dòng chảy có thể tồn tại ở dạng lỏng như sông ngòi hay cũng có thể ở dạng rắn như băng hà. Quá trình bốc hơi của nước và rơi xuống thành mưa trên lục địa có thể được lặp lại nhiều lần, nhưng cuối cùng hơi nước từ đại dương được các dòng không khí chuyển vào lục địa rồi được quay trở lại đại dương theo các sông ngòi (6) và các dòng ngầm (7) đã hoàn thành vòng tuần hoàn lớn của mình. Trong các vòng tuần hoàn của nước có thể phân biệt ra các cấp sau: + Cấp đại dương - khí quyển: bốc hơi từ đại dương - ngưng kết - mưa trên đại dương tạo thành vòng tuần hoàn nhỏ. + Cấp đại dương - khí quyển - lục địa: bốc hơi trên đại dương và lục địa - hơi nước được chuyển từ đại dương vào lục địa - ngưng kết - nước rơi trên lục địa và chảy theo dòng chảy ra đại dương và chảy theo dòng chảy ra đại dương tạo thành vòng tuần hòa lớn. Trong vòng tuần hoàn này tuy chỉ có một lượng nước nhỏ tham gia, nhưng theo M.Ilin, H.Janlan nó lại có ý nghĩa to lớn trong các quá trình địa lý tự nhiên, nhất là các quá trình sống trên bề mặt trái đất. + Cấp Trái Đất - vũ trụ: đây là sự trao đổi nước giữa Trái Đất và vũ trụ. Trong sự tuần hoàn chung của nước, nước trong khí quyển rất di động. Trong khí quyển thường xuyên có khoảng 13.000 - 15.000 km3 nước, 20
19. nhưng lượng nước mưa hàng năm trên Trái Đất là 519.000 km3, do vậy mà lượng nước trong khí quyển phải quay vòng 40 lần trong một năm, nghĩa là cứ trong khoảng 9 - 10 ngày nước trong khí quyển lại được thay đổi 1 lần. Phải chi dùng hơn 20% năng lượng bức xạ mặt trời đi đến trái đất để bốc hơi 519.000 km3 nước, lượng nhiệt chi dùng vào sự bốc hơi nước này (600 cal/g) biến thành tiềm nhiệt hóa hơi lại được giải phóng khi hơi nước ngưng kết trong quá trình nước rơi. Như vậy sự tuần hoàn của hơi nước kéo theo sự tuần hoàn của năng lượng nhiệt. Theo X.V.Kalexnik, trữ lượng nước nhất thời của các con sông là 1250 km3, dòng chảy hàng tháng của tất cả các con sông trên Trái Đất là 36.000 - 37.000 km3, do vậy trong vòng tuần hoàn, lượng nước ở các sông ngòi được thay đổi vào khoảng 12 ngày 1 lần. Nước ở các biển và đại dương ước chừng 1338 x 106 km3 thì vào khoảng 2600 - 3000 năm mới được thay đổi một lần. Tuy nhiên, có những trường hợp mà lượng nước lớn trong một thời kỳ nào đó bị loại ra khỏi sự quay vòng của nó như sự tích tụ nước mưa khí quyển ở thể rắn hoặc quá trình quan hợp của thực vật, hơi nước bị phân tích thành oxy và hydro. Theo tính toán của G.K.Tusinxki, ở các băng hà núi dài hơn 10 km, nước dưới hình thức băng bị giữ lại trong thời gian từ 8 đến 125 năm (tùy thuộc vào tốc độ vận động của chúng), ở các khiên băng từ 20.000 đến 240.000 năm, tức là khoảng thời gian mà một phân tử băng thực hiện con đường trung tâm tới rìa ngoài của khiên băng. Theo M.I.Livôvits, sự trao đổi nước của băng hà ở Nam cực và ở Greenland xảy ra trung bình khoảng 15.000 năm 1 lần. Vòng tuần hoàn của nước không chỉ giới hạn trong phạm vi Trái Đất mà còn có sự trao đổi nước giữa Trái Đất và vũ trụ. Các phần tử hơi nước đi lên các lớp cao của khí quyển, dưới tác dụng của các tia tử ngoại của bức xạ mặt trời, chúng bị phân tách thành oxy và hydro. Do nhiệt độ cao ở tầng điện ly, vận tốc của hydro trở thành lớn hơn tốc độ vũ trụ và nó đi ra khỏi khí quyển và vũ trụ. Ngược lại, vũ trụ cũng cung cấp nước cho Trái Đất theo con đường từ thiên thạch. Theo V.F.Đergoltxa, lượng nước gia nhập 21
20. vào Trái Đất theo con đường này khoảng 80 m3 trong 1 ngày đêm, tức khoảng 25.000 đến 30.000 tấn trong 1 năm. Như vậy, vòng tuần hoàn nước là một trong những quá trình địa lý quan trọng nhất, nó thực hiện sự trao đổi vật chất và năng lượng giữa các quyển trong lớp vỏ địa lý và giữa vỏ địa lý với vũ trụ. 3. Sự lưu thông của nước ở đại dương Nước trong các biển và đại dương thế giới luôn luôn chuyển động, một trong những dạng chuyển động đó là hiện tượng chảy thành dòng được gọi là các dòng biển hay hải lưu, đối với các dòng chảy lớn trong các đại dương người ta còn gọi là dương lưu. Các dòng biển đã tạo thành những vòng lưu thông của nước ở các đại dương. Sơ đồ 5: Sơ đồ chung của các dòng biển ở các đại dương (Theo X.V.Kalexnik, 1978) Dòng nước nóng và trung gian Dòng nước lạnh Các dòng biển lớn nhất ở vào khoảng giữa xích đạo và các vĩ tuyến 40o. Những dòng biển này kéo dài từ bờ này sang bờ kia của đại dương trên một chiều dài 6.000 - 7.000 km ở Đại Tây Dương và 14.000 - 15.000 km ở Thái Bình Dương, và theo chiều kinh tuyến từ xích đạo đến vĩ độ 40o trên một chiều dài 4.000 - 5.000 km. Vòng vận chuyển của chúng ở phần trên mặt đều bao quanh các miền có khí xoáy tản cố định cận nhiệt đới, hướng của chúng đi chệch với hướng gió một góc khoảng 45o về phía tay phải ở Bắc bán cầu và về phía tay trái ở Nam bán cầu. 22
21. Theo L.P.Subaev có 10 hệ thống tuần hoàn lớn của nước ở các đại dương thế giới: - Năm hệ thống nhiệt đới: hệ thống Bắc ĐTD, hệ thống Bắc TBD, hệ thống Nam ĐTD, hệ thống Nam TBD và hệ thống Nam AĐD. - Hệ thống xích đạo. - Hai hệ thống ôn đới Bắc bán cầu: hệ thống ĐTD, hệ thống TBD. - Hệ thống ấn Độ Dương gió mùa. - Hệ thống Bắc cực và Nam cực. Như vậy các hệ thống tuần hoàn nước đại dương trên chủ yếu trùng với các trung tâm tác động chính của khí quyển. Đây là sự đồng nhất về nguồn gốc phát sinh. Có thể nêu ra một số ví dụ về các vòng vận chuyển của các dòng biển (theo X.V.Kalexnik - 1978): Vòng vận chuyển xung quanh biển Xacgat (ở Bắc Đại Tây Dương, giữa các vĩ tuyến 20oB - 40oB): Dòng biển ở miền tín phong Bắc xích đạo ĐTD đi về phía Tây tạo thành hệ thống phức tạp của dòng Gơn Xtrim vận chuyển một lượng nước tới 75 triệu m3/s, nhánh từ "tam giác châu" Gơn Xtrim đi về phía đông tới châu Âu là dòng biển Canari, sau đó dòng này đi về phía Nam ven bờ biển Tây phi rồi nhập vào hoàn lưu miền tín phong Bắc xích đạo ĐTD, hoàn thành một hoàn lưu lớn trong Bắc ĐTD. Từ vùng niufaolen một phần nước của dòng Gơn Xtrim bị lôi cuốn bởi gió Tây lên các vĩ độ cao dưới hình thức dòng nước trôi Bắc ĐTD. Dòng biển ở miền tín phong bắc xích đạo Thái Bình Dương đi về phía Tây tạo thành dòng Curôxivô vận chuyển một lượng nước tới 60 triệu m3/s, nhánh đi về phía Đông là dòng Calyfoocni, nhánh đi về phía Nam hòa nhập với dòng ở miền tín phong Bắc TBD hoàn thành một vòng hoàn lưu nước ở bắc TBD. 23
22. Sơ đồ 6: Sơ đồ vòng lưu thông nước ở biển Xacgat (ĐTD) Dòng biển ở miền tín phong Nam Đại Tây Dương đi về phía Tây là dòng Brazin, nhánh đi về phía Tây Nam là dòng theo gió Tây, nhánh đi về phía Đông là dòng Begen, dòng đi về phía Bắc là dòng ở miền tín phong Nam đã hoàn thành một vòng hoàn lưu lớn ở Nam ĐTD. Hệ thống tuần hoàn nước quanh Nam cực của Nam Đại Dương là một dòng biển: dòng gió Tây. Đây là dòng biển mạnh nhất của đại dương thế giới. Nó tạo nên một dòng chảy vòng tròn liên tục bao quanh Trái Đất từ 40oN- 60oN. Nguyên nhân của sự lưu thông của nước trên mặt ở các đại dương thế giới, theo nhiều nhà khoa học cho rằng hầu như hoàn toàn hình thành do các hệ thống gió chủ yếu (như tín phong, gió Tây ôn đới, gió đông vùng cực, gió mùa). Tuy vậy, theo I.V.Makximov (1967) đã chứng minh rằng, không nên gắn liền sự lưu thông của nước ở đại dương chỉ với các quá trình trong khí quyển mà còn do ảnh hưởng của các nguyên nhân khác như: do sự dị thường của trọng lực và do ảnh hưởng của các lực gây ra sự biến dạng 24
23. của Mặt Trăng và Mặt Trời nên mực nước của đại dương thế giới có bề mặt phức tạp, có những bộ phận riêng biệt có bề mặt nằm thấp hơn hoặc cao hơn mực trung bình. Ngoài ra sự khác biệt giữa nhiệt độ nước biển ở các vĩ độ khác nhau, nồng độ muối hòa tan cũng có những ảnh hưởng đến sự lưu thông các dòng biển. Trong sự lưu thông của nước ở các đại dương, đáng chú ý là các dòng nghịch bổ sung ở dưới sâu. Các dòng nghịch này biểu hiện rõ rệt ở đới xích đạo. Ví dụ dòng Crôniven ở Thái Bình Dương hoạt động ở độ sâu từ 100 - 400 m, đi từ Tây sang Đông, nghĩa là theo hướng ngược với hướng của dòng trên mặt ở miền tín phong Nam, và kéo dài tới 15.000 km đến tận phía ngoài các đảo Galapagot dưới hình thức một dải rộng 300 - 350 km giữa các vĩ độ 2oB và 2oN. Dòng này vận chuyển một lượng nước tới 40 triệu km3/s. Dòng nghịch Lômônôxôv ở Đại Tây Dương ở độ sâu từ 50 - 200m nằm bên dưới dòng biển tín phong Nam, vận chuyển một lượng nước 35 triệu m3/s, đi từ Tây sang Đông trên một chiều dài 5.000 km. Dòng nghịch xích đạo dưới sâu ở ấn Độ Dương, vào thời kỳ có gió mùa Đông - Bắc, nó hoạt động trên một chiều dài 4.000 km. Các dòng nghịch ở dưới sâu này đã khôi phục lại sự cân bằng nước và độ mặn ở các miền phía Đông của các đại dương. Trong lớp vỏ địa lý với tính chất là một hệ thống, các dòng biển không chỉ là những dòng nước, mà còn là những dải di chuyển của các khối khí, những vật chất và năng lượng, những hướng trao đổi hoàn cảnh sinh vật, những con đường di cư của động vật 4. Vòng tuần hoàn của sinh vật Vòng tuần hoàn sinh vật dưới dạng "đất - cơ thể sống - đất" đóng một vai trò rất quan trọng trong lớp vỏ địa lý, nó có ý nghĩa rất lớn về mặt chuyển hóa vật chất và năng lượng trong lớp vỏ đó và sự hình thành ra những chất mới (ví dụ chất mùn). Quá trình này nhấn mạnh đến vai trò của sinh vật trong sự hấp thụ các chất khoáng được hình thành ở trong đất do sự phân hủy các khoáng vật nguyên sinh của nham thạch và xác các sinh vật, những chất khoáng này rất đa dạng và được sử dụng phần lớn để tạo nên 25
24. chính cơ thể sinh vật. Sau khi chết, xác của chúng lại trả về cho đất những thành phần khoáng đó. Quá trình này, theo V.R.William gọi là: Tiểu tuần hoàn sinh vật. Sơ đồ chung của sự tuần hoàn sinh vật như sau: a. Nhờ có đặc tính quang hợp mà thực vật tạo ra được vật chất hữu cơ từ các chất vô cơ. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, trong quá trình quang hợp thực vật đã hấp thu nước và các chất khoáng ở trong đất, CO2 trong khí quyển. Trong quá trình này, nước bị phân tích trong các hạt diệp lục, hydro được sử dụng để tạo nên các chất hữu cơ, còn oxy được nhả bay vào khí quyển. Quá trình quang hợp đi đôi với hiện tượng hấp thu một khối lượng lớn năng lượng bức xạ mặt trời, năng lượng này về sau được giải thích trong quá trình thối rữa hoặc chuyển sang cho cơ thể động vật trong quá trình dinh dưỡng. b. Sau khi thực vật và động vật chết, vật chất hữu cơ trong cơ thể chúng bị phân hủy bởi các vi sinh vật thông qua quá trình khoáng hóa thành những hợp chất khoáng đơn giản trả về lại cho đất; năng lượng được giải phóng; CO2, O2 và cả NH3, H2S, CH4 được nhả vào khí quyển. c. Các hợp chất khoáng được giải phóng ra trong quá trình khoáng hóa theo con đường nói trên lại được hấp thu trở lại bởi sinh vật và lại đi vào thành phần của các hợp chất hữu cơ phức tạp. Như vậy, cũng những thành phần ấy nhiều lần đã tạo thành hợp chất hữu cơ của các cơ thể sống và nhiều lần lại chuyển sang trạng thái khoáng vật. Theo X.V.Kalexnik, nhịp điệu của tuần hoàn sinh vật quy định những nét quan trọng về sự di chuyển của các thành phần hóa học có nguồn gốc sinh vật và về đặc tính của các mối liên hệ giữa khí quyển, thủy quyển và thạch quyển. Cũng cần nhận thấy rằng vòng tuần hoàn sinh vật không phải bao giờ cũng được cân bằng một cách triệt để - các chất khoáng được giải phóng ra dưới hình thức các chất hòa tan không phải ngay tức khắc và toàn bộ được đưa trở lại vào vòng tuần hoàn, một phần chất khoáng bị tác dụng của nước 26
25. mưa hòa tan rồi bị cuốn ra sông, ra biển. ở đó chúng được tích lũy dưới dạng các trầm tích và bị loại ra khỏi vòng tuần hoàn sinh vật trong một thời gian dài. Đến một lúc nào đó, nhờ các vận động địa chất quy mô lớn, các hoạt động kiến tạo, chúng mới có cơ hội lại nổi lên mặt đất để tham gia vào vòng tuần hoàn sinh vật. 5. Vòng tuần hoàn của đá Toàn bộ con đường dài và phức tạp của vật chất từ bề mặt lục địa chìm xuống biển, đại dương rồi nổi lên mặt đất trong thành phần các thành tạo địa chất khác nhau gọi là vòng tuần hoàn của đá hay tuần hoàn địa chất lớn. Các thành tạo trầm tích đáy đại dương thông qua các vận động địa chất và hoạt động kiến tạo đã hình thành lên nham thạch lộ ra trên mặt đất. Các nham thạch này chịu tác dụng của quá trình phong hóa, chất khoáng trong đá được giải phóng ra trong lớp vỏ thổ nhưỡng và trong lớp vỏ phong hóa. Một bộ phận chất khoáng này được sinh vật hấp thụ để tạo thành cơ thể chúng, phần lớn chất khoáng còn lại bị tác dụng vận chuyển của nước, băng hà cuốn trôi ra sông và biển. ở đó, chúng được tích lũy dưới hình thức các trầm tích vụn bở, về sau trầm tích này bị ép chặt lại thành các thành tạo trầm tích đáy đại dương. Đến một lúc nào đó, nhờ các vận động địa chất có quy mô lớn chúng lại được nổi lên bề mặt đất rồi lại chịu tác động của quá trình phong hóa. Sự tuần hoàn của các mácma cũng có nét tương tự. Các đá mácma được hình thành qua khối Alumin silicat nóng chảy ở sâu trong lòng trái đất khi nó xuyên lên vỏ trái đất, bị nguội đi rồi đông đặc và rắn lại. Các đá mácma kết tinh ở dưới sâu là các đá mácma xâm nhập, các đá ứa trào lên mặt là các đá mácma phún trào ở dạng dung nham núi lửa và sau đó rắn lại. Khi lộ ra trên mặt, đá này bị phá hủy bỏi quá trình phong hóa, vật liệu phong hóa bị vận chuyển đi và lắng đọng lại ở đáy các bồn nước hình thành nên đá trầm tích. Sự tích tụ các lớp trầm tích có thể có hậu quả làm lún đáy của chúng xuống khu vực có nhiệt độ và áp xuất cao trong vỏ trái đất. Kết quả của sự kiện này làm biến chất đá và trong điều kiện nhiệt độ cao có thể làm chảy rữa đá - tức là làm quay trở lại trạng thái mácma ban đầu. 27
26. III. nhận xét chung về sự tuần hoàn Tất cả các vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý không phải là vòng tuần hoàn khép kín. Giai đoạn kết thúc của vòng tuần hoàn không trùng khớp với giai đoạn đầu của nó, vị trí này là khởi điểm của vòng tuần hoàn mới. Giữa khởi điểm của vòng tuần hoàn thứ nhất và khởi điểm của vòng tuần hoàn thứ hai có một khoảng cách, thường ở vị trí cao hơn, nối liền chúng lại chúng ta sẽ có một vectơ của sự phát triển. Ví dụ, đá phún xuất có thể bị nung chảy nhưng không có thể tạo ra đá mácma ban đầu, vì mácma nguyên thủy khi bị kết tinh lại hóa thành vật thể rắn đã mất đi nhiều chất dễ bay hơi vào khí quyển và thủy quyển không còn quay trở lại. Trái đất khi xoay xong một vòng quanh Mặt trời không trở về vị trí suất phát ban đầu vì toàn bộ hệ thống Mặt trời đã di chuyển trong vũ trụ với tốc độ 20 km/s. Thực vật hoàn lại cho đất một số lượng vật chất lớn hơn số lượng nó thu nhập được của đất, vì khối lượng hữu cơ của nó được tạo thành về căn bản do khí cácboníc của khí quyển chứ không phải do yếu tố tiếp nhận được của đất do hệ thống rễ. Vì vậy, các vòng tuần hoàn nên được xem như là những vòng xoáy trôn ốc luôn phát triển về một hướng. Thời gian lưu lại của các vật chất trong vòng quay, nghĩa là độ dài của các chu trình có thể rất đa dạng. Ví dụ, cùng một lượng nước được chu chuyển nhiều lần trong khí quyển (nghĩa là bị bốc hơi, ngưng tụ, rơi xuống mặt đất, lại bị bốc hơi ) chỉ trong vòng một năm. Trong khi đó các vòng tuần hoàn khác được đo bằng thời gian địa chất. Ví dụ, vật chất rắn mạng đi khỏi đất nổi do sự bóc mòn, sau này có thể quay trở lại đất nổi sau khi đã trải qua giai đoạn trầm tích dưới đáy biển, bị nén chặt, bị lún chìm xuống dưới sâu trong quyển đá, bị nóng chảy và bị đưa lên bề mặt trái đất trong các đợt phun trào hay xuyên lên của các thể xâm nhập. Quá trình này rất lâu dài, hơn nữa kết quả cuối cùng sẽ rất khác với trạng thái khởi đầu. Theo mức độ phức tạp, các vòng tuần hoàn cũng rất khác nhau: sự lưu thông trong khí quyển, các dòng biển là những vòng chủ yếu hạn chế trong các vận động cơ giới theo vòng tròn. Những vòng khác như vòng tuần hoàn 28
27. của nước thường kéo theo sự thay đổi trạng thái kết tụ của vật chất. Sự tuần hoàn sinh vật gây ra sự biến đổi của vật chất về mặt hóa học. Theo X.V.Kalexnik (1970), cơ sở sâu xa của mọi quá trình tuần hoàn trong lớp vỏ địa lý là sự di cư và phân bố lại của các nguyên tố hóa học. Khả năng di cư của các nguyên tố này lại phụ thuộc vào tính hoạt động của chúng. Trong lớp vỏ địa lý, sự di cư của các nguyên tố hóa học rất đa dạng có thể phân biệt ra các dạng: di cư cơ giới (như bị sông, gió, nước biển mang đi), di cư hóa - lý (trong dung dịch đất, kết tủa, oxy hóa ) và di cư sinh vật (sự hấp thu có chọn lọc của sinh vật các nguyên tố cần thiết hoặc sự thải các nguyên tố ra môi trường do sinh vật). Ngoài ra, trong giai đoạn hiện nay còn có dạng di cư kỹ thuật do hoạt động sản xuất của con người tạo ra. Câu hỏi hướng dẫn ôn tập chương I & II 1. Hiểu như thế nào về mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần cấu tạo của lớp vỏ địa lý? Lấy các ví dụ thực tiễn để chứng minh. 2. Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý có ý nghĩa thực tiễn như thế nào? Liên hệ với thực tế ở địa phương. 3. Vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng trong lớp vỏ địa lý được diễn ra như thế nào? Hãy phân tích và chứng minh. 4. Phân tích đặc điểm của vòng tuần hoàn không khí trong khí quyển. Giải thích động lực của vòng tuần hoàn đó. 5. Phân tích đặc điểm của vòng tuần hoàn nước và sự lưu thông của nước ở đại dương. Giữa hai vòng tuần hoàn này có những điểm nào khác nhau? 6. Hãy nêu sơ đồ chung về vòng tuần hoàn sinh vật trong lớp vỏ địa lý. Vòng tuần hoàn này có những điểm nào khác về chất so với các vòng tuần hoàn khác trong lớp vỏ địa lý. 29
28. 7. Hãy rút ra các nhận xét chung về các vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý. 8. Vòng tuần hoàn sinh vật và vòng tuần hoàn địa chất lớn có mối quan hệ như thế nào, hãy giải thích và chứng minh. 30
29. Chương III Quy luật về các hiện tượng có nhịp điệu trong lớp vỏ địa lý i. khái niệm về nhịp điệu Khi xem xét các quá trình tác động qua lại của các hợp phần địa lý, cần chú ý rằng, bản thân các hợp phần cả mối quan hệ qua lại giữa chúng cũng như các vòng tuần hoàn trong lớp vỏ địa lý, đã không ngừng thay đổi theo thời gian. Có thể phân biệt ra hai loại thay đổi theo thời gian cơ bản: thay đổi có nhịp điệu và thay đổi tịnh tiến. Theo X.V.Kalexnik tính có nhịp điệu là sự lặp lại nhiều lần theo thời gian của thể tổng hợp các hiện tượng, mỗi một lần lại phát triển theo một hướng nhất định. Biểu hiện của tính có nhịp điệu của các hiện tượng địa lý đã được xác định trong các quá trình ở khí quyển (nhiệt độ, áp xuất, mưa ), trong chế độ thủy văn (dao động của nước sông, mực nước ao hồ ), trong sự đóng băng và sự phát triển các sông băng trên đất nổi trong các hiện tượng biển tiến và biển thoái, trong hiện tượng sinh vật (sự phát triển của cây, sự sinh sản của động vật ), trong sự hình thành đá và địa hình, trong hiện tượng núi lửa và động đất, trong sự tạo núi Có nhịp điệu là nét không thể tách rời của các cảnh quan trong lớp vỏ địa lý. Bất kỳ một cảnh quan nào cũng có nhịp điệu ngày đêm, nhịp điệu mùa, nhịp điệu năm Bất kỳ một cảnh quan nào cũng giống hoặc khác biệt với cảnh quan khác không chỉ do có sự phối hợp khác nhau về địa hình, khí hậu, thực vật, thổ nhưỡng và về các thành phần khác, mà còn do các nhịp điệu khác nhau. Như vậy cần phải xem nhịp điệu như là một nguyên tố cấu trúc của cảnh quan (X.V.Kalexnik. 1970). 31
30. Điểm khó khăn trong việc nghiên cứu các hiện tượng có nhịp điệu phổ biến rộng rãi trong thế giới tự nhiên vô cơ và hữu cơ là ở chỗ các nhịp điệu có nhiều, khoảng kéo dài về thời gian của chúng có khác nhau và nguồn gốc phát sinh của chúng không đồng nhất. Các nhịp điệu lại xảy ra đồng thời nên chúng có thể chồng chéo lên nhau, điều đó làm cho có những nhịp điệu này làm tăng cường độ của các nhịp điệu khác hoặc trái lại làm cho nó yếu đi. Thí dụ, nhịp điệu mùa có thể làm cho sự biểu hiện của nhịp điệu ngày đêm thay đổi (thí dụ mùa hạ ngày dài ra, đêm ngắn lại) và điều đó có ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp và các hoạt động khác. ii. phân loại các nhịp điệu 1. Có thể phân biệt ra hai dạng nhịp điệu cơ bản: nhịp điệu theo thời kỳ và nhịp điệu theo chu kỳ. a. Nhịp điệu theo thời kỳ là các nhịp điệu có khoảng thời gian kéo dài đồng nhất. Thí dụ, thời gian mà Trái Đất quay xung quanh trục của nó. Thời gian mà Trái Đất quay xung quanh Mặt trời. b. Nhịp điệu theo chu kỳ là các nhịp điệu có thời hạn hay thay đổi. Nếu đặc tính của chúng có dẫn tới những con số nào đó thì những con số đó cũng chỉ tượng trưng thời hạn trung bình của chu kỳ. Thí dụ, số lượng lớn nhất của các vết đen trên mặt trời (các cơn lốc ở quang cầu kèm theo các cơn bão từ mạnh mẽ) cứ trung bình 11 năm lập lại 1 lần, nhưng khoảng thời gian thực tế giữa hai thời kỳ dao động từ 9 - 14 năm. 2. Căn cứ vào các nguyên nhân làm cơ sở cho tính có nhịp điệu của quá trình trong các quyển trên mặt địa cầu có thể phân biệt các loại nhịp điệu sau đây: a. Các nhịp điệu có nguồn gốc địa lý vật lý do Mặt Trời, nghĩa là gây nên bởi tính hoạt động của Mặt Trời - bởi những thay đổi trong quyển khí của Mặt Trời (sự hình thành những vết đen, những tai lửa ). Những thay đổi này dẫn đến sự làm nhiễu loạn từ trường của Trái Đất, hoàn lưu của quyển khí và thông qua quyển khí tác động đến nhiều quá trình khác. 32
31. Những nhịp điệu quen thuộc nhất là nhịp điệu 11 năm và nhịp điệu 22 - 23 năm. chúng thể hiện qua những dao động của khí hậu, các quá trình thủy văn, đóng băng biển và các quá trình sinh vật (đặc biệt là được ghi lại trong các vòng năm của cây) và ngay cả trong tính hoạt động của địa chấn. b. Các nhịp điệu có bản chất thiên văn và gây nên những thay đổi trong sự chuyển động của Trái Đất theo quỹ đạo dưới ảnh hưởng của các hành tinh khác (những dao động tâm sai của quỹ đạo, độ lệch của trục Trái Đất đối với mặt phẳng của quỹ đạo ). Những nhiễu loạn này ảnh hưởng đến sự chiếu sáng Trái Đất bởi Mặt Trời và dĩ nhiên đến khí hậu. Những nhịp điệu thuộc loại này với thời hạn vào khoảng 21.000, 41.000 - 45.000; 90.000 và 370.000 năm có liên quan với nhiều biến cố của kỷ Thứ Tư (Q), trước hết với tác dụng sông băng lục địa. Thực ra, các nhịp điệu lớn nhất: ngày và năm, với ý nghĩa địa lý tổng hợp cũng có bản chất tương tự, nghĩa là bản chất thiên văn. c. Các nhịp điệu cũng có nguồn gốc thiên văn, nhưng gắn liền với sự chuyển vị đối với nhau của các vật thể trong hệ thống Trái Đất - Mặt Trời - Mặt Trăng, do đó xuất hiện sự không đồng đều của lực hấp dẫn và sự thay đổi của lực sinh thủy triều. Cơ chế ảnh hưởng của nhân tố này đến các quá trình địa lý còn chưa thật rõ. A.V.Snitnikov đã chứng minh một cách đầy đủ nhất sự có thật của chu trình 1800 năm biểu hiện ở khí hậu, lượng nước, tác dụng sông băng. Mỗi chu trình bắt đầu từ pha lạnh và ẩm, sự mạnh lên của tác dụng sông băng, sự gia tăng của dòng chảy, sự dâng cao của mực nước hồ và kết thúc bằng pha nóng và khô, khi mà các sông băng rút lui, các sông và hồ cạn đi. Nhịp điệu 111 năm cũng được xếp vào loại này. d. Các nhịp điệu địa chất lâu dài nhất mà bản chất vẫn còn chưa biết rõ, nhưng chắc có lẽ cũng có liên quan với các nhân tố thiên văn, song biểu hiện trước hết trong các quá trình địa chất. Chu trình địa chất lớn nhất với thời hạn chừng 200 triệu năm chắc hẳn trùng với năm thiên hà, nghĩa là thời gian quay trọn một vòng của hệ mặt trời xung quanh trục thiên hà của nó. 33
32. 3. Theo độ thời gian người ta phân biệt ra các nhịp điệu: a. Nhịp điệu ngày đêm: Những thay đổi của các hiện tượng trong cảnh quan xảy ra do sự thay đổi của ngày và đêm trên Trái Đất rất rõ nét. Nhịp điệu này điều khiển hàng ngày hoạt động của sinh vật, kể cả con người. Thế giới vô cơ cũng biến đổi cho phù hợp với nhịp điệu ngày và đêm: dao động của nhiệt độ, độ ẩm tuyệt đối và tương đối, gió đất và gió biển, nước lạnh ban đêm hấp thu các chất khí, ban ngày lại nhả chúng ra Có thể nhận thấy biểu hiện của nhịp điệu này ở nhiều hiện tượng trong tự nhiên: hoa của một số cây (thuốc lá, nguyệt hoa, oneatheroe vàng ) chỉ nở sau khi mặt trời lặn, nhưng đến sáng thì cúi xuống hoặc co lại. Động vật cũng được phân thành hai nhóm: một nhóm gồm các loài hoạt động trong ánh sáng ban ngày, nhóm kia gồm các loài (ví dụ dơi, chim cú, chồn, bướm đêm, muỗi ) hoạt động trong bóng tối của ban đêm. Đời sống của con người cũng tiến triển theo nhịp điệu ngày đêm: hoạt động vào ban ngày, nghỉ ngơi vào ban đêm. Sự nóng lên của đá vào ban ngày và sự nguội lạnh của nó vào ban đêm tạo thành nhịp điệu ngày đêm của quá trình phong hóa. Nhịp điệu như vậy cũng vốn có ở quá trình hình thành thổ nhưỡng. Gió đất và gió biển hoặc gió núi và gió thung lũng chẳng qua là sự biểu hiện của nhịp điệu ngày đêm thông qua vận động của không khí được gây ra bởi sự thay đổi độ đậm đặc của không khí do ảnh hưởng của sự nóng lên hoặc lạnh đi của bề mặt đệm giữa ngày và đêm. b. Nhịp điệu mùa (hoặc nhịp điệu năm): là những sự biến đổi lặp lại nhau một cách có quy luật của các hiện tượng trong lớp vỏ địa lý có liên quan với sự thay đổi mùa trong năm. Nhịp điệu theo mùa bao trùm toàn bộ thể tổng hợp các hiện tượng trong tự nhiên hữu sinh và vô sinh của Trái Đất. Nhịp điệu mùa có thể dễ nhận thấy nhất qua sự biến đổi của các yếu tố khí tượng (như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa ), của các hiện tượng thủy văn (sự đóng băng, tan băng, nước lũ, nước cạn ), của các quá 34
33. trình thành đất và các quá trình địa mạo (thí dụ ở các miền cực sự hình thành cacxtơ chỉ xảy ra vào thời kỳ nóng trong năm), qua sự di cư của cá và sự bay đi nơi khác của chim, qua sự ngủ đông hay ngủ hè của một số động vật, qua sự thay đổi diện mạo bên ngoài của thực vật Để thích ứng với sự thay đổi theo nhịp điệu mùa, có những động vật lẫn tránh các điều kiện không thuận lợi của môi trường (như thời kỳ lạnh lẽo, thiếu thức ăn) bằng cách di cư sang cảnh quan khác, có những động vật thích ứng với điều kiện không thuận lợi đó bằng cách rơi vào thời kỳ tiềm sinh như ngủ hè hoặc ngủ đông. Trong khi ngủ, nhiệt độ trong thân thể của chúng hạ thấp xuống, hô hấp chậm lại , dự trữ mỡ lưu lại trước khi ngủ là nguồn năng lượng căn bản để duy trì cuộc sống chậm lại tới mức tối đa của chúng. Nhịp điệu theo mùa của cảnh quan được nghiên cứu nhiều nhất. Sự thay đổi trạng thái của cảnh quan trong thời gian của năm là đặt tính vốn có của bất kỳ đới cảnh quan nào. Theo A.G.Isatsenko (1979) nhịp điệu mùa là một trong những chỉ tiêu chủ yếu của cảnh quan, là một dấu hiệu quan trọng để phân loại cảnh quan. Sự diễn biến đều đặn của mọi quá trình trong một năm là đặc điểm đặc thù của cảnh quan rừng xích đạo ẩm trong khi sự thay đổi trạng thái theo mùa biểu hiện rõ rệt là ở vành đai ôn đới. Sự tương phản rõ trong động lực theo mùa là đặc tính của cảnh quan khu vực gió mùa: mùa hè độ ẩm dư với nhiệt độ tương đối cao gây nên sự phát triển mạnh của giới hữu cơ và cường độ của các quá trình địa hóa cao; mùa đông nhiệt độ thấp, đất bị lạnh đi làm nhiều quá trình tự nhiên yếu đi rõ rệt. Những cảnh quan Địa Trung Hải, Taiga phía Tây (ở châu Âu) và Trung Xibia, thảo nguyên Bắc và Nam Trung á đều là những kiểu nhịp điệu theo mùa đặc biệt. Trong hoạt động kinh tế của con người, kể cả các hoạt động quân sự, chẳng hạn ở miền nhiệt đới gió mùa, phụ thuộc khá nhiều vào nhịp điệu mùa: mùa khô thuận lợi hơn cho các hoạt động giao thông vận tải, xây dựng, hoạt động quân sự; mùa mưa có những khó khăn và thuận lợi riêng của nó cho các hoạt động khác. 35
34. c. Nhịp điệu nội thế kỷ: kéo dài từ vài năm đến vài chục năm. Biểu hiện rõ nhất dưới dạng các chu kỳ dài 11 hay 20 đến 50 năm. Người ta nhận thấy các chu kỳ này ở nhiều hiện tượng, thí dụ Mặt Trời cứ 11 năm một lần lại hoạt động mạnh, cùng với sự xuất hiện của các vết đen của Mặt Trời. E.A.Brukner (1980) xác định rằng khí hậu khắp nơi trên trái đất trải qua những dao động theo chu kỳ, trung bình mỗi chu kỳ dài chừng 30 - 35 năm. Trong vòng thời gian này loạt các năm ẩm và lạnh được thay thế bằng loạt các năm ấm và khô. A.V.Snitnikov (1969) đã tìm ra sự dao động của mực nước hồ Xaima theo nhịp điệu 20 - 30 năm, của mực nước hồ Lađôga theo nhịp 29 - 30 năm. Cách đây không lâu, X.Y.Koxtin đã chứng thực một lần nữa có sự thay đổi khí hậu theo chu kỳ dựa trên cơ sở nghiên cứu các lớp bùn hồ ở Carêli, lắng đọng trong vòng 4.000 năm gần đây. Các bùn hồ hình thành trong thời kỳ nóng và thời kỳ lạnh có sự khác nhau về thành phần, màu sắc và đặc điểm cấu trúc. Theo các dấu hiệu này, người ta đã xác định được tính chu kỳ của sự dao động khí hậu với khoảng thời gian trung bình của mỗi chu kỳ là 34,5 năm trong phạm vi biên độ từ 15 đến 60 năm. d. Nhịp điệu siêu thế kỷ: Kéo dài hàng năm đến hàng nghìn hay hàng trăm nghìn năm, đặc biệt khá rõ bằng các nhịp điệu dài 1800 - 1900 năm. Có rất nhiều thí dụ về sự biểu hiện của nhịp điệu siêu thế kỷ, thí dụ sự phát triển tối đa của giai đoạn băng hà ở Antai trùng với các năm 11.000 - 11.300, 9.200 - 9.400, 7.400 - 7600, 5600 - 5.800, 3.700 - 3.800 và 1.900 trước công nguyên, đầu công nguyên và cuối cùng vào thế kỷ XIX sau công nguyên. Theo Snitnikov, những sự kiện về chu kỳ siêu thế kỷ ở thời đại chúng ta đáng được nêu lên bao gồm những sự kiện sau đây: 1) Từ thế kỷ thứ V đến thế kỷ thứ XIV: mực nước thấp của biển Caxpi, sự đóng băng ít ở Bắc cực, sự lập cư ở các đảo Iceland và Greenland, sự rút lui của băng hà trên trái đất, sự dâng cao của mực đại dương thế giới, sự tăng cường khô ráo của hoang mạc Sahara; 2) Từ cuối thế kỷ XIV đến cuối 36
35. thế kỷ XVIII, đầu thế kỷ XIX: sự đóng băng mạnh lên ở Bắc cực, sự tiến lên của các băng hà, sự lạnh đi của khí hậu, sự bao vây của băng hà ở Greenland và sự tiêu vong của các quần cư ở đây, sự lùi dần của đại dương thế giới, mực nước cao ở các hồ; 3) Từ giữa thế kỷ thứ XIX: sự rút lui của các băng hà núi, sự hạ thấp mực nước của các hồ ở đồng bằng, sự giảm mức độ đóng băng ở cực, sự tiến của đại dương thế giới. Các chu kỳ ngoài phạm vi thế kỷ có liên quan với những thay đổi của sức sinh thủy triều được khám phá bởi O.Petterxon. Cứ vào khảng 1800 năm, Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất lại cùng nằm trên một mặt phẳng và trên cùng một đường thẳng, thêm nữa khi đó khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất trở thành nhỏ nhất, điều đó dẫn đến chỗ sức hấp dẫn đạt đến mức cực đại, vì vậy mà trong thủy quyển xảy ra sự phá hủy cân bằng của các khối nước, thủy triều lên cực mạnh. Hiện tượng như vậy đã xảy ra vào những năm 2100 và 360 trước công nguyên và vào năm 1433 sau công nguyên. e. Các chu kỳ địa chất: Vấn đề các chu kỳ địa chất đang còn được bàn cãi. Một số nhà địa chất đã phủ nhận dạng phát triển theo chu kỳ của Trái Đất dựa trên cơ sở là các vùng cách xa nhau có sự phát triển khác nhau về mặt kiến tạo. Một số nhà địa chất khác cho rằng lịch sử phát triển Trái Đất diễn ra theo các chu kỳ: sự tích tụ các lớp trầm tích, sự tạo thành nếp uốn, sự xuất hiện các đứt gãy, hoạt động của núi lửa, động đất trong thực tế, lớp vỏ trái đất đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau trong một thời gian địa chất lâu dài, giai đoạn sau bao giờ cũng phức tạp và cao hơn giai đoạn trước. Qua các tài liệu cổ địa lý cho thấy sự phát triển của vỏ Trái Đất trong khoảng 600 triệu năm trở lại đây có thể phân chia thành ba giai đoạn: 1) Giai đoạn Calêđôni (ở các kỷ Cambri, Ocđôvic và Silua thuộc phần đầu đại Cổ sinh) dài hai trăm triệu năm; 2) Giai đoạn Hecxini (ở các kỷ Đêvôn cácbon và Pecmi thuộc phần cuối đại Cổ sinh) kéo dài từ 150 đến 190 triệu năm; 3) Giai đoạn Anpi (toàn bộ đại Trung sinh và Tân sinh) kéo dài gần 240 triệu năm. 37
36. Theo X.V.Kalexnik, mặc dù giữa những giai đoạn này có những nét khác nhau, nhưng vẫn có những nét chung và những nét chung đó cho phép nói về tính chất chu kỳ: Thời kỳ bắt đầu của mỗi giai đoạn đều đánh dấu bằng sự hạ xuống chung của vỏ quả đất và thời kỳ kết thúc bằng sự nâng lên chung của nó. Vào thời kỳ hạ xuống, chế độ biển thống trị và khí hậu có tính chất tương đối đồng nhất; vào thời kỳ nâng lên có sự mở rộng của bề mặt đất nổi, có các vận động uốn nếp và tạo núi, sự phân dị của khí hậu. Trên nền của những thời kỳ lớn có ưu thế hạ xuống hay nâng lên đó xuất hiện những nhịp điệu thuộc bậc thứ hai dài 30 - 40 triệu năm, thuộc bậc thứ ba dài 10 - 15 triệu năm Việc giải thích cơ chế điều khiển các vận động có nhịp điệu của vỏ trái đất cho tới nay vẫn chưa rõ. Một số tác giả (V.V.Bêluxôv, 1946) gắn liền tính chất chu kỳ của quá trình kiến tạo với mức độ nén chặt khác nhau đối với khoáng vật xảy ra ở bên trên bao manti. Các tác giả khác đã thử tìm nguyên nhân của các chu kỳ địa chất trong các tác dụng vũ trụ mà Trái Đất phải trải qua khi hệ Mặt Trời đi qua những bộ phận xác định thuộc quỹ đạo Ngân hà của nó (Đ.G.Panov, 1936; Tamrazian, 1964). Năm Ngân hà, khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp Hệ Mặt Trời đi qua các bộ phận của quỹ đạo gần trung tâm ngân hà nhất, bao gồm 200 - 220 triệu năm (Melnikov, 1963), nghĩa là gần bằng khoảng thời gian của một chu kỳ địa chất. Sơ đồ 7: Sơ đồ vận động của vỏ trái đất trong đại Cổ sinh. Các vòng tròn nhỏ màu đen là các pha uốn nếp (Theo X.V.Kalexnik - 1978) 38
37. III. những nhận xét chung và giá trị thực tiễn của qui luật về tính có nhịp điệu Theo X.V.Kalexnik, quy luật về tính có nhịp điệu của các hiện tượng là dạng "hô hấp" độc đáo của vỏ địa lý như là một hệ thống toàn vẹn, là một đặc điểm không tách rời được với các vòng tuần hoàn và các quá trình xảy ra trong lớp vỏ đó. Nguyên nhân của một số nhịp điệu đã rõ như nhịp điệu ngày, nhịp điệu mùa. Riêng nguyên nhân của các nhịp điệu thế kỷ, siêu thế kỷ, các chu kỳ địa chất không phải lúc nào cũng dễ phát hiện, thí dụ sự phù hợp giữa thời gian kéo dài của một chu kỳ địa chất với một năm Ngân hà thực sự như thế nào thì còn phải tiếp tục tìm kiếm. Những biểu hiện địa lý của các nhịp điệu cực kỳ phức tạp và hoàn toàn không phải bao giờ cũng rõ rệt, bởi vì chúng diễn ra cùng với nhau, chồng chéo lên nhau (giao thoa với nhau) nên tính rõ ràng của từng nhịp điệu có khi bị lu mờ đi nhiều. Hơn nữa, những dao động và nhịp điệu trong các quá trình tự nhiên không mang tính định kỳ nghiêm ngặt nhưng có tính chất chu trình (nghĩa là được lập lại không qua những thời hạn đồng nhất tuyệt đối), ngay cả trong trường hợp mà các nhân tố gây nên chúng theo bản chất có tính chất định kỳ nghiêm ngặt (điều này có liên quan với tất cả các hiện tượng thiên văn). Vấn đề là ở chỗ, cơ chế ảnh hưởng của các nguyên nhân vũ trụ nguyên sinh đối với thiên nhiên các quyển trên mặt địa cầu hoàn toàn không đơn giản, phản ứng của các hợp phần tự nhiên khác nhau đối với tác động của các nhân tố bên ngoài không như nhau. Do đó xảy ra sự xê dịch pha trong những thay đổi theo nhịp điệu của các hợp phần khác nhau, sự dị thường trong những biểu hiện của chúng và mức độ biểu hiện khác nhau trong các bộ phận của các quyển trong vỏ địa lý. Thí dụ, những thay đổi của các nhân tố vũ trụ bên ngoài biểu hiện ở các vĩ độ ôn đới và cực đới rõ hơn ở các vĩ độ xích đạo. Các hiện tượng nhịp điệu cũng như các vòng tuần hoàn của vật chất không có tính khép kín. Một miền núi uốn nếp được nâng lên, sau đó bị xâm thực trở thành bán bình nguyên, khi có một vận động nâng lên mới tác dụng vào bán bình nguyên này nó sẽ được nâng lên thành núi, nhưng bản 39
38. thân núi ở nhịp điệu sau không phải là núi được cấu tạo ở chu kỳ trước. Cây cối ở các vĩ độ ôn đới mỗi mùa xuân lại mặc một bộ áo lá mới và mỗi mùa thu lại trút bỏ bộ áo lá đó, nhưng bộ áo xanh năm sau không phải là bộ áo lá xanh năm trước của nó nữa, nó đã lớn lên. Đồng bằng mới được giải phóng khỏi lớp phủ băng không còn là đồng bằng ngày xưa nữa vì khi băng hà tan đã để lại ở đó những đá trầm tích mới, những dạng địa hình mới, một mạng lưới thủy văn mới Mỗi cảnh quan cũng luôn thay đổi cùng với tuổi, dù tuổi này tính bằng ngày đêm hay bằng hàng nghìn năm. Vì các hiện tượng có nhịp điệu tiến triển trên nền của sự phát triển không ngừng của vỏ địa lý nên vào lúc cuối nhịp điệu không còn lặp lại hoàn toàn tình trạng lúc ban đầu. Mỗi chu trình tiếp theo được bắt đầu trên cơ sở mới ở mức cao hơn. Vì thế tính nhịp điệu là một mặt không tách rời của sự phát triển tiến bộ có tính chất đi lên của lớp vỏ địa lý. Sự nhận thức được quy luật nhịp điệu có ý nghĩa rất lớn trong việc dự đoán trước bước phát triển của các quá trình địa lý trong nhiều năm, điều này quan trọng đối với khoa học cũng như đối với thực tiễn. Thông qua việc nghiên cứu các chu kỳ lập lại của một hiện tượng, từ đó dự báo trước sự xuất hiện của nó trong tương lai, ví dụ dự báo được sự biến đổi của các yếu tố khí hậu, chu kỳ của các cơn lũ lớn. Câu hỏi hướng dẫn học tập chương III 1. Hiểu như thế nào về hiện tượng có nhịp điệu? Những biểu hiện của nó trong tự nhiên - liên hệ với thực tế nhịp điệu mùa ở địa phương. 2. Dựa vào nguyên nhân làm cơ sở cho tính có nhịp điệu, người ta phân chia được mấy loại nhịp điệu cơ bản? Hãy phân tích và chứng minh. 3. Hãy phân tích và giải thích hiện tượng có nhịp điệu ngày đêm, nhịp điệu mùa. Những biểu hiện của nó trong tự nhiên? liên hệ với thực tế ở địa phương. 40
39. 4. Các nhịp điệu nội thế kỷ, siêu thế kỷ và các chu kỳ địa chất được diễn ra như thế nào? Hãy phân tích và chứng minh. 5. Hãy rút ra các nhận xét chung và nêu giá trị thực tiễn của quy luật về các hiện tượng có nhịp điệu trong lớp vỏ địa lý. 41
40. Chương IV Quy luật địa đới và phi địa đới Lớp vỏ địa lý được xem như một hệ tự nhiên thống nhất, kết cấu của vỏ địa lý, tính chất các hợp phần của nó, những vòng tuần hoàn, những thay đổi theo nhịp điệu và tiến lên của nó, tất cả những cái đó biểu lộ tính phân hóa từ nơi này đến nơi khác, nghĩa là tính phân hóa theo lãnh thổ. Tính phân hóa theo lãnh thổ của vỏ địa lý trên mặt địa cầu bắt nguồn từ điều kiện phát triển không giống nhau ở các bộ phận của nó được gây nên bởi tương quan của hai nhân tố chủ yếu chi phối năng lượng của các quá trình địa lý: 1- Năng lượng bức xạ của Mặt Trời, và 2- Năng lượng bên trong của quả đất. Hai nhân tố này biểu hiện không đồng đều trong không gian cũng như theo thời gian. Hai quy luật chung nhất của tính phân hóa theo lãnh thổ của vỏ địa lý: quy luật địa đới và phi địa đới, nó quy định những biểu hiện đặc biệt trong thiên nhiên của lớp vỏ địa lý trên mặt địa cầu. I. quy luật địa đới 1.Khái niệm tính địa đới Theo X.V.Kalexnik (1970), tính địa đới là sự thay đổi có quy luật của tất cả các thành phần địa lý và cảnh quan địa lý theo vĩ độ (từ xích đạo tới hai cực). Đây là quy luật địa lý phổ cập rộng rãi nhất của tự nhiên trong lớp vỏ địa lý. Dựa vào sự quan sát trong thực tế, một số nhà địa lý cổ đại đã biết tính địa đới của các điều kiện nhiệt. A.Humbôn đã xác định tính địa đới và tính phân đới theo vành đai trên cao của thực vật. Nhưng danh dự và công lao của sự phát minh khoa học về tính địa đới địa lý thuộc về V.V.Đôcusaép 42
41. (1898), ông là người đầu tiên phát biểu về tính địa đới như là một quy luật địa lý chung. Học thuyết về các đới của V.V.Đôcusaép về sau được nghiên cứu và phát triển thêm trong các công trình của L.X.Bécgơ. Những nguyên nhân cơ bản của tính địa đới là hình dạng Trái Đất và vị trí của nó so với Mặt Trời. Tia tới của Mặt Trời trên bề mặt hình cầu của Trái Đất sẽ tạo nên những góc tới ngày càng giảm dần độ lớn khi đi từ xích đạo về phía hai cực. Tia tới của Mặt Trời là tiền đề cho sự biểu hiện tính địa đới trên bề mặt đất, còn hình cầu của Trái Đất mới là nguyên nhân thực sự của tính địa đới. Không có điều kiện vũ trụ cần thiết này thì không có tính địa đới, vì nếu như Trái Đất không có dạng hình cầu và mặt phẳng của nó hướng một cách thích hợp về phía dòng các tia mặt trời thì các tia đó sẽ rọi chiếu và hun nóng mặt phẳng đó một cách đồng nhất ở khắp mọi điểm. Ngoài nguyên nhân cơ bản trên, sự phân bố năng lượng mặt trời theo vĩ độ còn phụ thuộc vào một loạt nguyên nhân hành tinh - vũ trụ khác, như khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, sự chuyển động quay quanh trục của Trái Đất cũng như độ nghiêng của trục Trái Đất so với mặt phẳng hoàng đạo. Những điều đó sẽ làm phức tạp hóa tính địa đới, tăng cường tính tương phản về sự thay đổi địa đới và tăng thêm số lượng các đới. Do có sự phân bố địa đới của bức xạ mặt trời trên Trái Đất, sự phân bố của các yếu tố và quá trình tự nhiên khác cũng mang tính địa đới: nhiệt độ của không khí, của nước và của đất; sự bốc hơi, lượng mưa; hình thế khí áp và các hệ thống gió; khí hậu; đặc điểm của hệ thống thủy văn; các quá trình hình thành địa hình; các quá trình phong hóa hình thành đất; các kiểu thảm thực vật; các dạng sinh sống của động vật và thực vật Các đặc điểm địa hóa của cảnh quan cũng mang tính địa đới. Như vậy, sự tồn tại của tính địa đới trên địa cầu hoàn toàn do các nguyên nhân hành tinh vũ trụ gây nên. Song tính địa đới có cơ chế rất phức tạp, các hình thức thể hiện của nó lại do bản chất của chính lớp vỏ địa lý quyết định. Tính địa đới sẽ có nội dung cụ thể trong những điều kiện đặc thù của lớp vỏ địa lý với cấu tạo phức tạp và thành phần vật chất phong phú của nó (A.G.Isatsenkô, 1979). Do vậy trong thực tế các đới không phải là 43
42. những dải liên tục mà thường bị đứt đoạn và không phải bao giờ cũng hướng dọc theo vĩ tuyến, các ranh giới có dạng không đều đặn và chuyển tiếp từ đới này sang đới khác lúc thì đột ngột, lúc thì từ từ. Càng cách xa bề mặt Trái Đất (lên bên trên hay xuống bên dưới), tính đới càng yếu dần. Ví dụ, ở các khu vực sâu thẳm của các đại dương, khắp nơi đều có nhiệt độ thường xuyên thấp (từ -0,5oC đến +4oC ), ánh sáng mặt trời không thâm nhập đến đó. Tính địa đới cũng bị giảm đi ở các lớp cao khí quyển. Những khác nhau về tính địa đới mất đi một cách nhanh chóng ở trong vỏ Trái Đất, thí dụ: những dao động nhiệt độ giữa ngày đêm và giữa các mùa trong năm chỉ bao chiếm lớp đá không dày quá 15 - 30m, ở bên dưới độ sâu này càng xuống sâu nhiệt càng tăng, điều này liên quan đến nguồn năng lượng bên trong lòng Trái Đất. 2. Sự phân bố nhiệt trên Trái Đất: Các vòng đai nhiệt Trong sự hun nóng Trái Đất bởi Mặt Trời có hai cơ chế cơ bản: 1- Năng lượng Mặt Trời truyền qua khoảng không gian vũ trụ đến Trái Đất dưới hình thức năng lượng của các tia; 2- Năng lượng của các tia được hấp thụ bởi Trái Đất biến thành nhiệt. Quy luật cơ bản của phân bố nhiệt trên Trái Đất là tính đới. Có thể vạch ra một cách sơ lược các vòng đai nhiệt: Trong vòng đai nằm giữa các chí tuyến, mỗi năm mặt trời hai lần qua thiên đỉnh, sự khác nhau về độ dài giữa ngày và đêm không lớn, dòng nhiệt trong cả năm lớn và tương đối đều. Giữa các cực và vòng cực, ngày đêm có thể kéo dài thành những thời kỳ lớn, vào mùa đông là sự hóa lạnh mạnh mẽ bởi vì dòng nhiệt hoàn toàn không có, nhưng trong mùa hạ sự hun nóng cũng không đáng kể do mặt trời đứng thấp trên đường chân trời và sự mất nhiệt bởi sự phản xạ của tuyết, bởi chi phí cho băng tan. Các vòng đai ôn hòa nằm giữa các chí tuyến và các vòng cực, do mặt trời đứng cao về mùa Hạ và thấp về mùa Đông nên sự dao động nhiệt độ trong năm khá lớn. Tuy nhiên chí tuyến và các vòng cực không thể coi là giới hạn tự nhiên của các vòng đai nhiệt trên Trái Đất bởi vì sự phân bố nhiệt độ trên Trái 44
43. Đất không chỉ do hình dạng và vị trí của Trái Đất so với Mặt Trời quyết định mà còn chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như sự phân bố lục địa và biển, địa hình, độ cao địa phương trên mực nước biển, các dòng biển nóng và lạnh, các dòng khí Vì vậy, người ta lấy các đường đẳng nhiệt hàng năm làm ranh giới cho các vòng đai nhiệt. Có 7 vòng đai nhiệt: - Vòng đai nóng nằm giữa hai đường đẳng nhiệt năm +20oC của Bắc bán cầu và Nam bán cầu, nằm trong khoảng giữa vĩ độ 30oB và 30oN. Nhiệt độ trung bình năm biến đổi trong phạm vi 26oC ở xích đạo đến 20oC ở chí tuyến. - Hai vòng đai ôn đới, giới hạn về phía xích đạo là đường đẳng nhiệt +20oC và về phía cực là đường đẳng nhiệt +10oC của tháng nóng nhất. - Hai vòng đai lạnh ở các vĩ độ cận cực, giới hạn về phía xích đạo là đường 10oC, phía cực là đường đẳng nhiệt 0oC của tháng nóng nhất. - Hai vòng đai băng giá vĩnh cửu bao quanh cực, ở đây nhiệt độ bất cứ tháng nào trong năm cũng đều dưới 0oC. ở Bắc bán cầu là miền Greenland và không gian xung quanh cực, ở Nam bán cầu miền đó là toàn bộ khu vực phía Nam vĩ tuyến 60oN. 3. Hình thế khí áp và hệ thống các loại gió Trong trường khí áp trên Trái Đất thể hiện sự phân bố theo đới của khí áp, đối xứng ở hai bán cầu. Vòng đai khí áp cao, phân bố ở các vĩ tuyến cận nhiệt 30 O - 35o của hai bán cầu và ở hai cực. Các đới cận nhiệt biểu lộ khí áp cao suốt năm, tuy nhiên vào mùa Hạ do sự hun nóng không khí trên các đại lục nên chúng bị đứt đoạn và khi đó trên đại dương các khí xoáy tản riêng biệt tự đứng tách ra: ở Bắc bán cầu là các khí xoáy tản Bắc Đại Tây Dương và Bắc Thái Bình Dương; ở Nam bán cầu là các khí xoáy tản Nam Đại Tây Dương, Nam ấ n Độ Dương, Nam Đại Tây Dương. 45
44. Vòng đai khí áp thấp phân bố ở các vĩ tuyến 60o - 65o của hai bán cầu và ở đới xích đạo. Khu áp thấp xích đạo bền vững suốt năm, có bộ phận trục trung bình ở gần vĩ độ 4oB. ở các vĩ độ trung bình của Bắc bán cầu, trường khí áp nhiều vẻ và hay thay đổi, bởi vì ở đây có các đại lục rộng lớn xen kẽ với các đại dương. ở Nam bán cầu với bề mặt nước đại dương có tính chất đồng nhất hơn nên trường khí áp ít thay đổi. Phù hợp với hình thể khí áp, trên địa cầu tồn tại các đới gió sau: Sơ đồ 8: sơ đồ về sự phân bố theo đới của các dòng khí trên địa cầu - Vòng đai lặng gió cận xích đạo. Gió tương đối hiếm (bởi vì vận động đi lên của không khí bị hun nóng mạnh mẽ thống trị) và khi thì xảy ra gió giật. - Các đới tín phong hướng ĐB ở bắc bán cầu và Nam bán cầu. - Các miền đứng gió ở trong các xoáy tản của vòng đai cận nhiệt đới có khí áp cao, nguyên nhân là sự thống trị của vận động đi xuống của không khí. - Các đới có gió Tây thống trị ở các vĩ độ trung bình của hai bán cầu. 46
45. - ở các khoảng cận cực, gió Đông thổi từ cực về phía các vùng khí áp thấp của vĩ độ trung bình. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của sự tương phản nhiệt độ giữa đất và biển, giữa Bắc và Nam bán cầu, xuất hiện gió mùa nên trong thực tế sự lưu thông thực tế của không khí phức tạp hơn sơ đồ trình bày ở trên. Ngoài sự lưu thông theo đới còn có kiểu lưu thông theo kinh tuyến của các khối không khí từ vĩ độ cao tới các vĩ độ thấp và ngược lại. 4. Sự phân bố theo đới của mưa và bốc hơi Sự phân bố địa lý của mưa bị chi phối bởi: a) bức xạ mặt trời và những thuộc tính của các khối khí và khối nước; b) hoàn lưu của khí quyển và thủy quyển, và c)Vị trí theo vĩ độ, độ lớn, địa hình và hình dạng của lục địa. Tuy mưa là một trong những thành phần hay thay đổi nhất của khí hậu, nhưng sự phân bố của nó theo đới biểu hiện rõ. Người ta đã vạch ra những đới sau: * Nhiệt đới ẩm ướt: Vào khoảng từ 17o vĩ Bắc đến 20o vĩ Nam, gồm miền Amazônas, Trung Phi, miền rừng rậm nhiệt đới ở sườn Nam Hymalaya, quần đảo Sunda, Newguinea. Hầu như khắp nơi lượng mưa rơi trên 750 - 1.000 mm nhiều nơi trên 2.000 mm. Lượng mưa lớn ở đây là do một lượng hơi nước được đưa đến đây từ các đới chí tuyến và sự thăng lên của không khí ở vùng xích đạo. Lượng mưa lớn nhất thấy ở vùng Sêrapunji trên sườn của dãy núi Khassi ở Hymalaya, ở đây do sự phối hợp của sự lưu thông không khí và các điều kiện sơn văn, lượng mưa trung bình 12.665 mm/năm. * Các vòng đai chí tuyến: Từ 20o đến 32o của hai bán cầu, được đặc trưng bởi sự thống trị của không khí khô. ở đây tồn tại hai vòng đai hoang mạc. Sự tồn tại của các đới này được quy định bởi ưu thế của vận động đi xuống của không khí ở các xoáy tản. Đặc biệt ít mưa là ở bờ Tây các lục địa bị bao quanh bởi các dòng biển lạnh, sự phân tầng của nhiệt độ không thuận lợi cho sự hình thành mưa. Trong các đới khô khan này tập trung 47
46. những hoang mạc rộng lớn nhất địa cầu, lượng mưa ít hơn 200 mm/năm, hoang mạc Pêru và Libi nhiều năm liền không mưa. * Các đới ẩm ướt của các vĩ độ trung bình, giữa các vĩ độ 40o và 60o Bắc và Nam, đạt cực đại thứ hai, lượng mưa trung bình 560 - 860 mm, ở các miền núi và ven biển có thể đạt 3.000 mm. Sự phong phú mưa ở đây do gió Tây, hoạt động của xoáy thuận, sự thăng lên của không khí ở các front Bắc Cực và ôn đới. Các bờ Tây lượng mưa phong phú hơn bờ Đông vì thành phần gió Tây đóng vai trò thống trị. Tuy vậy, ở bộ phận nội địa á âu và Bắc Mỹ nghèo ẩm do càng đi sâu vào lục địa lượng mưa càng giảm. * ở ngoài các vòng cực của hai bán cầu với lượng mưa ít, trung bình 200 - 250 mm/năm. Sự nghèo mưa ở các vĩ độ cao này do nhiệt độ không khí thấp, lượng chứa hơi nước ít của không khí lạnh, bốc hơi không đáng kể và hoàn lưu xoáy nghịch gây ra. Để xác định mức độ ẩm ướt thực tế của các nơi trên bề mặt Trái Đất thì không thể chỉ biết đến tổng lượng mưa mà còn phải biết khả năng bốc hơi nữa, bởi vì cùng một lượng mưa như nhau, nhưng khả năng bốc hơi khác nhau thì mức độ ẩm sẽ khác nhau. N.N.Ivanôv (1948) dựa trên hệ số độ ẩm: K = r/E để vạch ra cảnh tượng địa đới, trong đó r là lượng mưa và E là khả năng bốc hơi trong cùng một thời kì. Các miền hoang mạc cận cực và đài nguyên với độ ẩm thường, hệ số độ ẩm hàng năm K > 1,5. ở vòng đai ôn hòa độ lớn K giảm dần từ đới rừng Taiga (K= 1,49 - 1, độ ẩm đầy đủ) tới đới hoang mạc (K= 0,12 - 0, độ ẩm không đáng kể) qua các đới thảo nguyên - rừng (0,99 - 0,60), thảo nguyên (0,59 - 0,30) và nửa hoang mạc (0,29 - 0,13). K cũng có những thay đổi tương tự ở các vĩ độ cận nhiệt và nhiệt đới khi chuyển từ rừng ẩm ướt (K > 1,50) qua các miền rừng ưa khô (0,99 - 0,60) và các xavan (0,59 - 0,30) tới các miền hoang mạc (0,29 - 0,13). 5. Các đới khí hậu trên Trái Đất Trong sự hình thành khí hậu có sự phối hợp hoạt động của nhiều nhân tố tự nhiên, trong đó các nhân tố chủ yếu là: a) sự thu chi năng lượng của 48
47. tia bức xạ mặt trời, b) sự lưu thông của không khí có tác dụng phân bố lại nhiệt ẩm, c) sự tuần hoàn của nước (thực tế không tách rời sự lưu thông của không khí). Sự lưu thông của không khí và sự tuần hoàn của nước sinh ra bởi sự phân bố nhiệt trên địa cầu, nhưng chúng lại có ảnh hưởng trở lại đối với các điều kiện nhiệt của Trái Đất. Như vậy, có thể thấy các nguyên nhân và các hậu quả xoắn lại với nhau rất mật thiết, cho nên phải coi cả ba nhân tố trên như một thể thống nhất. Mỗi nhân tố nêu trên lại phụ thuộc vào vị trí địa lý của địa phương (vĩ độ, độ cao trên mực nước biển) và đặc tính của bề mặt Trái Đất. Vĩ độ quy định độ lớn của dòng bức xạ mặt trời. Sự thay đổi theo độ cao kéo theo sự thay đổi nhiệt độ và áp suất không khí, lượng ẩm trong không khí và các điều kiện vận động của gió. Đặc tính của bề mặt trái đất như đại dương, đất nổi, các dòng biển nóng và lạnh, lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng, băng tuyết đã có ảnh hưởng mạnh mẽ đối với cán cân bức xạ. Sự lưu thông của không khí và tuần hoàn nước. Bởi vì các nhân tố hình thành khí hậu (ngoài địa hình và sự phân bố đất và biển) đều có khuynh hướng địa đới cho nên sự phân bố khí hậu trên Trái Đất mang tích chất địa đới. L.X.Becgơ (1938) đã lấy nguyên tắc của tính địa đới làm cơ sở cho sơ đồ phân loại của mình. Ông đã phân chia ra 12 kiểu khí hậu mang tính chất địa đới: 1- băng giá quanh năm, 2- đài nguyên, 3- taiga, 4- rừng ôn đới, 5- gió mùa ở các vĩ độ ôn đới, 6- thảo nguyên, 7- hoang mạc ngoại chí tuyến, 8- Địa Trung Hải, 9- rừng cận nhiệt đới, 10- hoang mạc chí tuyến, 11- xavan, 12- rừng nhiệt đới ẩm ướt (xích đạo). Dựa trên nguyên tắc phát sinh, B.P.Alixôv (1952) đã phân chia khí hậu trên Trái Đất thành 7 đới: 1- đới khí hậu cực, 2- đới khí hậu cận cực, 3- đới khí hậu ôn đới, 4- đới khí hậu cận nhiệt đới, 5- đới khí hậu nhiệt đới (chí tuyến), 6- đới khí hậu cận xích đạo, 7- đới khí hậu xích đạo. Do tác động của các trung tâm hoàn lưu chung của khí quyển, ảnh hưởng của sự phân bố đất biển, các dòng biển nên ở một số đới lại được chia thành một số kiểu khí hậu khác. Ví dụ: đới khí hậu ôn đới phân thành các kiểu chính sau: 49
48. a) kiểu khí hậu ôn đới hải dương ở bờ Tây lục địa. b) kiểu khí hậu ôn đới chuyển tiếp. c) kiểu khí hậu lục địa có rừng (khí hậu rừng Taiga), d) khí hậu thảo nguyên khô và hoang mạc ôn đới, e) kiểu khí hậu ôn đới gió mùa ở bờ Đông lục địa. Sơ đồ 9: Sơ đồ về nguyên tắc phân bố các loại khí hậu trên các lục địa ở bán cầu bắc. 6. Tính địa đới của các quá trình thủy văn Tính địa đới khí hậu để lại những dấu vết rõ rệt qua các quá trình thủy văn. Các dạng tính địa đới của thủy văn rất nhiều vẻ. Tính địa đới về chế độ nhiệt của nước liên quan với sự phân bố nhiệt trên Trái Đất. Sự khoáng hóa và mực nằm sâu của nước ngầm đều có những nét địa đới, như nước cực nhạt và nằm gần ngay bề mặt đất ở đài nguyên và các miền rừng xích đạo, nước lợ và mặn có mực nằm sâu ở các hoang mạc và bán hoang mạc. Mối tương quan địa đới giữa các loại dòng chảy khác nhau cũng biểu hiện rõ: ở vành đai băng hà dòng chảy dưới hình thức vận động của băng hà và tuyết lở; ở đài nguyên dòng chảy trong thổ nhưỡng chiếm ưu thế và dòng trên mặt thuộc kiểu đầm lầy; ở đới rừng dòng nước ngầm thống trị; ở các thảo nguyên và bán hoang mạc vai trò dòng mặt trên sườn chiếm ưu thế; ở 50
49. hoang mạc dòng chảy hầu như không có. Sự phân hóa của các đặc trưng thủy văn cũng theo quy luật địa đới. Sự phân hóa này khá phức tạp, thể hiện qua hai đại lượng cơ bản môđul dòng chảy và hệ số dòng chảy. Về môđul dòng chảy nhìn chung là giảm dần từ xích đạo về phía hai cực theo lượng mưa, trong đó giảm mạnh nhất là ở các miền khí hậu khô hạn của vùng chí tuyến. Ví dụ: môđul dòng chảy của sông Amazôn tại cửa sông là 20 lít/s - km2, của sông Côngô tại Leopodville là 11,6 lít/s - km2, của sông Nil tại Vadihalfa là 0,93 lít/s - km2 và ở cửa sông là 0,55 lít/s - km2, của sông Hoàng Hà tại Khai Phong là 2,01 lít/s - km2, của Vônga tại Vôngagrat là 6,1 lít /s - km2, của sông Mississipi tại cửa sông là 5,9 lít/s - km2, của sông Lenissei tại Igarka là 7,3 lít/s - km2. Ngược lại, hệ số dòng chảy lại có xu hướng tăng dần xích đạo về phía hai cực, trong đó cũng giảm mạnh tại các vùng vĩ độ khô hạn: hệ số dòng chảy của sông Amazôn là 0,3 của sông Nil là 0,1, của sông Sir Daria là 0,05, của sông Amu Daria là 0,04, của sông Vônga là 0,17, của sông Ôbi là 0,65 của sông Ienisei là 0,75. Riêng chế độ nước sông lại biến đổi có tính chất chu kỳ; ở xích đạo là chế độ phức tạp, nhiệt đới là khá phức tạp, vùng chí tuyến là đơn giản, sau đó ở vùng ôn đới nóng lại phức tạp, ôn đới lạnh là khá phức tạp vùng chí tuyến là đơn giản, sau đó ở vùng ôn đới nóng lại phức tạp, ôn đới lạnh là khá phức tạp và hàn đới là đơn giản. 7. Tính địa đới của các quá trình địa hóa Các quá trình địa hóa, trong đó có cường độ hoà tan các đá, các phản ứng oxy hóa và khử oxy, sự chuyển động của các dung dịch nước trong đất, tốc độ di chuyển của các nguyên tố hóa học từ trong lớp vỏ phong hóa ra đều mang dấu vết tính địa đới theo vĩ độ. Sự hình thành các khoáng thứ sinh, các kiểu vỏ phong hóa khác nhau có liên quan đến các quá trình trên. Tính chất kiềm, axit của dung dịch nước trong cảnh quan, thành phần cation trao đổi trong đất là do các quá trình địa hóa gây nên.  Trong đới đài nguyên các quá trình địa hóa yếu nên lớp vỏ phong hóa thô, các khoáng nguyên sinh ít bị biến đổi: dung dịch thổ nhưỡng có độ chua cao do có các ion H+ và Fe++. 51
50.  ở đới rừng Taiga các quá trình địa hóa xảy ra cùng với vai trò tích cực của các axit hữu cơ (axit mùn), sự di chuyển của các dung dịch chủ yếu là đi xuống nên các nguyên tố canxi, natri, manhê bị lôi cuốn đi một cách mạnh mẽ, tạo nên lớp vỏ phong hóa Sialit bao gồm chủ yếu từ hỗn hợp của + các hydrat SiO2, Al2O3 và Fe2O3. Ion phân loại chính của Taiga là H , trong đất thiếu canxi làm cho môi trường chua.  Trong đới thảo nguyên lại có sự luân phiên của các dòng đi lên và dòng đi xuống của nước ở trong đất theo mùa, các axit mùn có một vai trò quan trọng trong việc phá hủy các đá nguyên sinh. Các sản phẩm phong hóa có đặc tính xốp bở, chủ yếu là phong hóa Sialit giàu cacbonat canxi và manhê. Sự tồn tại của canxi trong phức hệ hấp thu của keo đất quyết định phản ứng trung tính hoặc kiềm yếu của dung dịch đất, tạo điều kiện phát triển cho đất và tăng độ phì của đất.  Đặc trưng đối với đới hoang mạc là chuyển động đi lên của nước trong đất theo kiểu nước tiết dịch, vai trò của các chất hữu cơ trong các quá trình địa hóa không đáng kể. ở đây các sản phẩm phong hóa sét - cát được hình thành và xảy ra tích lũy các muối Clorua và Sufat natri, canxi và manhê. Phức hệ hấp thu chủ yếu là Na+, Cl- và phần nào có cả Ca++. Dung dịch đất có phản ứng kiềm.  ở các miền nhiệt đới và cận nhiệt đới ẩm ướt, do sự phong phú nhiệt và ẩm, phong hóa vật lý và hóa học đều tiến triển mạnh mẽ. Đặc điểm nổi bật là tuần hoàn sinh vật và sự di chuyển các nguyên tố hóa học theo nước có cường độ lớn nhất. ở đây các nguyên tố canxi, manhê, natri, kali và cả silic bị rữa trôi mạnh mẽ, các thành phần ít di động hơn như sắt, alumin, titan ở lại trong đất và vỏ phong hóa làm cho chúng có màu đỏ vàng. Kiểu vỏ phong hóa là là kiểu Sialic - ferit và alit, các thành phần tiêu biểu là H, Al, Si, Mn, Fe, các hợp chất tiêu biểu là các hydrat Al2O3, Fe2O3, SiO2, latêrit, bôcxit và cao lanh. Các sản phẩm phong hóa quanh năm ở tình trạng di động. 52
51. 8.Tính địa đới của sự phân bố thổ nhưỡng Kiểu hình thành thổ nhưỡng được quy định bởi khí hậu và đặc tính thực vật. Phù hợp với tính địa đới của hai nhân tố này, sự phân bố thổ nhưỡng trên trái đất cũng theo các đới. V.V.Đôcusaép (1846 - 1903), nhà thổ nhưỡng người Nga, đã xác định quy luật này, học thuyết về tính địa đới của ông về sau được phát triển trong các công trình của L.X. Bécgơ và gần đây là L.I. Praxôlốp và I.P. Ghêaximôv.  ở miền cực sự hình thành thổ nhưỡng trong điều kiện nhiệt độ thấp, thực vật thưa thớt chủ yếu rêu và địa y. Các đới đất điển hình là đới đất Bắc cực và đại nguyên. Quá trình phong hóa yếu, tầng gơlây hóa phát triển mạnh, phẫu điện đất mỏng.  ở vùng ôn đới lạnh với khí hậu ôn đới lạnh ôn hòa, có độ ẩm cao, lượng mưa vượt quá lượng bốc hơi, thực vật rừng lá kim chiếm ưu thế vì thế người ta gọi tên chung cho các loại đất đới này là "đất đới rừng Taiga" hay đất pốtzôn. Đới đất pốtzôn bao gồm đất pốtzôn hóa có gơlây, đất pốtzôn, đất pốtzôn mọc cỏ thứ cấp Do lượng mưa lớn hơn bốc hơi vì vậy đất bị rữa mòn mãnh liệt, vật chất dễ bị hòa tan bị mang đi khỏi tầng trên và tích đọng ở tầng bên dưới, sự phân hóa các tầng phát sinh trong phẫu diện rõ, đặc biệt là tầng rữa trôi A2. Đới đất pốtzôn tương ứng với đới rừng lá kim. Đất pốtzôn mọc cỏ thứ cấp phát sinh ở các miền rừng hỗn hợp với lớp phủ cỏ ở phía nam, đất này giàu mùn hơn bởi vì cỏ và rừng lá rộng có chứa nhiều canxi hơn rừng lá kim, canxi tạo điều kiện cho sự tích tụ mùn và chống rửa trôi mùn trong đất.  ở vùng ôn đới ẩm, ẩm (hải dương) hình thành đất nâu, đất rừng xám dưới thực vật rừng lá rộng chủ yếu sồi, dẻ. Khí hậu ở đây thuận lợi cho việc phân hủy khoáng vật nguyên sinh của đất với sự hình thành các khoáng vật sét thứ sinh illit, môngmôriônit, hydrat ôxit sắt, nhôm tự do.  Vùng thảo nguyên ôn đới loại đất đen (sécnôdiom) giàu mùn được hình thành trong điều kiện khí hậu ôn đới lục địa nửa khô hạn dưới tác dụng của thực bì cỏ họ hòa thảo. Do lượng mưa kém lượng bốc hơi nên đất 53
52. đen bị rữa mòn yếu, phẫu diện không đầy đủ các tầng phát sinh. Thể tổng hợp hấp thu của đất bảo hòa canxi (do đá mẹ giàu canxi) và thực vật thân cỏ chết đi hàng năm vào mùa khô cung cấp cho đất một lượng lớn chất hữu cơ vì thế đất rất giàu mùn.  ở các vùng bán hoang mạc phổ biến là đất hạt dẻ màu sáng, đất bán hoang mạc màu nâu, đất hoang mạc nâu xám. Chúng thường kết hợp với các vệt đất sét nứt nẻ và các khối cát. Tầng đất mỏng, lớp phủ thực vật thưa thớt nên đất ít mùn, nước ngầm là nguồn cung cấp nước cho đất nên đất có chứa nhiều chất muối, các loại đất bị muối hóa, phổ biến như đất xôlốt, đất xôlônét và đất xôlônsăc.  Vùng rừng cận nhiệt đới ẩm thường xanh phổ biến là đất màu vàng nâu, đất đỏ và vàng. Trong điều kiện khí hậu nửa khô hạn của đới cận nhiệt phổ biến là đất nâu của rừng ưa hạn và rừng cây bụi. ở vùng hoang mạc cận nhiệt là các loại đất xám cận nhiệt khô và đất nâu xám hoang mạc.  ở miền nhiệt đới ẩm mặc dù có nhiều vật chất hữu cơ rơi rụng vào đất nhưng do nhiệt và ẩm phong phú suốt năm nên sự khoáng hóa chất hữu cơ mạnh nên mùi ít tích đọng trong đất, sự rữa trôi các bazơ, axít phunvít chiếm ưu thế trong chất hữu cơ, lượng khoáng nguyên sinh thấp, lượng hydrôxit sắt, nhôm và titan khá nhiều. Trong hoàn cảnh đó đất feralít đỏ vàng được hình thành. ở các miền nhiệt đới có độ ẩm thay đổi theo mùa hình thành đất feralit màu đỏ. ở các vùng đồng cỏ cao hình thành loại đất đỏ nâu. Lớp phủ thổ nhưỡng ở các hoang mạc nhiệt đới chủ yếu là các hoang mạc đá, hoang mạc cát, quá trình hình thành đất sơ sinh, đất muối xôlônsăc phổ biến, nhiều khu vực lộ ra vỏ phong hóa laterit cổ. 9. Tính địa đới của các kiểu thảm thực vật Tính thích nghi là bằng chứng về mối liên hệ mật thiết giữa các sinh vật và môi trường sinh sống của chúng. Sự hình thành các quần xã thực vật, thành phần loài và cấu trúc thành tầng tán của chúng, thể tổng hợp các đặc điểm hình thái và sinh thái được hình thành trong quá trình đấu tranh vì 54
53. không gian, ánh sáng, nhiệt, ẩm, các hiện tượng ký sinh và cộng sinh và nhiều hiện tượng khác nữa, tất cả những cái đó chứng minh tính thích nghi của thực vật với môi trường sống. Thể tổng hợp các thành phần của vỏ cảnh quan trái đất là môi trường sống đối với thực vật cũng như các sinh vật khác mang tính địa đới, nên sự phân bố các kiểu quần xã thực vật cũng mang tính địa đới. Tính địa đới của các kiểu thảm thực vật biểu hiện rõ rệt nhất nên trong nhiều trường hợp tên gọi các đới cảnh quan được lấy theo tên các kiểu thảm thực vật đặc trưng. Sự thay đổi tiếp theo nhau của các kiểu thảm thực vật lớn theo hai hướng từ xích đạo về phía hai cực và từ đại dương vào sâu trong lục địa như sau: a. Rừng nhiệt đới ẩm thường xanh (rừng Ghilê) phát triển ở đới xích đạo có lượng mưa năm rất lớn. Sự phong phú nhiệt ẩm kéo theo sự phong phú về loài, cấu trúc rừng nhiều tầng (5 tầng), cây cao to xanh quanh năm, nhiều dây leo và cây phụ sinh. b. Xavan và rừng gió mùa hình thành ở đới cận xích đạo tùy thuộc vào thời gian kéo dài mùa ẩm trong năm. c. Thảm thực vật hoang mạc và bán hoang mạc đặc trưng cho đới chí tuyến (trừ phạm vị của ô gió mùa). Thực vật gồm các cây bụi nhỏ ưa hạn có bộ rễ phát triển, lá cứng vỏ dày để tránh bốc hơi nhiều. d. Trong đới cận nhiệt, thảm thực vật có sự phong hóa từ Đông sang Tây: - Rừng cây bụi ưa khô lá cứng phát triển ở phía Tây. ở vùng Địa Trung Hải có rừng lá cứng mọc xen với các cây bụi cao khác gọi là maki (Maquis), ở Tây - nam úc rừng này gồm những cây khuynh điệp, các loại cây keo, bạch đàn dạng bụi có tên gọi là Scrơp (Scrub). - Thảm thực vật hoang mạc và bán hoang mạc đại diện khu vực trung tâm lục địa của đới cận nhiệt. 55
54. - Đới rừng cận nhiệt ẩm ướt phát triển ở bộ phận phía Đông mà điển hình rừng cây chương (laurier) xanh quanh năm gồm phần lớn là cây phong tử điệp. e. ở khí hậu ôn đới: - Từ Bắc xuống Nam có sự thay thế nhau của các kiểu thảm rừng - thảo nguyên, thảo nguyên ôn đới với các loại cỏ ưa khô thuộc họ hòa thảo, bán hoang mạc và hoang mạc. Sự thay thế nhau của các kiểu thảm này tùy thuộc vào lượng ẩm càng hụt dần khi vào sâu trong nội địa. - Phía Đông và phía Tây lục địa rừng lá rụng lá phát triển nhờ ảnh hưởng thuận lợi của đại dương. Những loài cây ở rừng này thường có lá rộng to bản như sồi, dẻ, phong - Quá về phía Bắc của đới, loại rừng lá rộng nhường chỗ cho rừng hỗn giao và rừng lá kim (rừng taiga). g. Thảm thực vật khô hạn gồm cây bụi, cỏ, rêu và địa y chiếm ưu thế trong đới cận cực (đới đài nguyên). h. ở đới cực, cây cỏ mất dần chỉ còn lại thảm rêu và địa y. 10. Những nét địa đới trong sự hình thành đá trầm tích Quy luật của sự lắng đọng các đá trầm tích xảy ra trong lớp vỏ địa lý cũng có tính địa đới bởi vì sự trầm lắng đó phụ thuộc trực tiếp vào chế độ nhiệt, ẩm, dòng chảy, và giới hữu cơ, trong đó khí hậu có một ý nghĩa to lớn trong sự hình thành các phức hệ trầm tích nhất định. Muối, cát kết màu đỏ, bôcxit, đá vôi, san hô tích đọng trong điều kiện khí hậu nóng. Để xuất hiện cao lanh và sét đọng trong điều kiện khí hậu nóng. Để xuất hiện cao lanh và sét điểm hình cần phải có khí hậu ẩm. Trầm tích muối, các lớp đá trầm tích màu đỏ, hoàng thổ là những dấu hiệu của khí hậu khô. Băng tích, băng vùi là những bằng chứng của khí hậu lạnh. Tính chất địa đới của trầm tích hồ đã được V.V.Alabưsev mô tả từ năm 1932. N.M.Strakhôv đã xác định ba kiểu địa đới chủ yếu về phát sinh của các thành tạo đá trầm tích: kiểu băng tuyết, kiểu khô hạn và kiểu ẩm ướt. 56
55. a. Kiểu băng tuyết: Sự thành tạo đá trầm tích trong kiểu này phát triển trong điều kiện băng hà lục địa đới cận cực được đặc trưng bởi sự phá hủy cơ giới các đá, sự vận chuyển và trầm lắng lại vật liệu băng tích. b. Kiểu khô hạn: Phát triển trong các vùng hoang mạc với những điều kiện khí hậu và địa hóa đặc biệt, nơi lượng bốc hơi vượt quá lượng mưa, nhiệt độ cao kết hợp với cán cân âm của ẩm, nguồn cung cấp nước chủ yếu từ nước ngầm. Tác dụng trầm tích trong các bồn nước bị hạn chế, vai trò của gió trở thành lớn lao. Đá vụn thô, cát kết và sét màu đỏ cùng các thành hệ muối là những trầm tích đặc trưng của kiểu này. ở các vùng biển các vỉa muối, thạch cao, đôlômit được hình thành. ở các miền khí hậu khô khan cũng xuất hiện các mỏ khoáng trầm tích đồng, chì và kẽm. c. Kiểu ẩm ướt: Sự thành tạo các đá kiểu ẩm ướt đóng một vai trò quan trọng nhất trong việc hình thành nên quyển đá trầm tích. Kiểu này xảy ra những miền khí hậu trong đó lượng mưa lớn hơn bốc hơi, như trong các đới ẩm ướt của vòng đai ôn đới cận nhiệt, nhiệt đới và xích đạo. ở đó điều kiện nhiệt độ cho phép nước tồn tại ở trạng thái lỏng ít ra trong thời kỳ ấm của năm. Trong các điều kiện này tích đọng cuội kết, cát kết, bột kết, sét, đá vôi, đá silic. ở các miền khí hậu nóng ẩm tích tụ các quặng sắt và nhôm tái trầm tích, các vỉa than dày, cát thạch anh dùng làm thủy tinh, đất sét trắng chịu lửa. 11. Tính địa đới của các quá trình hình thành địa hình Trong quá trình hình thành địa hình trên bề mặt trái đất, các quá trình nội lực và ngoại lực xảy ra đồng thời và địa hình chính là kết quả của sự tác động qua lại giữa cả hai quá trình đó. Các quá trình nội lực không bị phụ thuộc vào tính địa đới địa lý, nhưng các quá trình ngoại lực thì luôn luôn mang dấu vết của tính địa đới địa lý. Các quá trình ngoại lực xảy ra trên 57
56. mặt đất hay ở những nơi không sâu dưới mặt đất với nguồn năng lượng chủ yếu là năng lượng bức xạ mặt trời, đó là các quá trình phong hóa phá hủy đất đá, xâm thực, vận chuyển, bồi tụ do nước chảy, gió , băng hà, sóng biển Tất cả các quá trình đó có tính địa đới và do đó các dạng địa hình mà chúng tạo ra thuộc loại điêu khắc hình thái (bóc mòn bồi tụ) cũng phân bố mang tính địa đới trên trái đất.  Trên các đới băng tuyết (các đảo Bắc cực và châu Nam cực) băng hà và tuyết thống trị. Các thành tạo địa hình do băng hà gồm các đồi băng tích, đá trán cừu, đấu băng và lòng chảo băng, vũng hẹp băng hà (Fiord), đồi hình rắn, đồng bằng băng tích, đảo đá ngầm Trong vùng đài nguyên, phổ biến các dạng bề mặt đặc thù có liên quan với phong hóa băng sinh và băng kết vĩnh cửu, trong đó có các hố kaxtơ nhiệt, các gò đống, những gồ ghề theo bậc trên sườn  Đới Taiga được đặc trưng bởi các quá trình xâm thực và rửa trôi bề mặt, song cường độ xâm thực không lớn lắm do thực vật rừng có tác dụng ngăn cản; do đó địa hình có dạng mềm mại với các sườn thoải là chủ yếu. Các dạng vi và trung địa hình đặc thù đối với đầm lầy chiếm một diện tích khá lớn. Các dạng địa hình tàn dư của bồi tụ băng hà và nước - băng hà như địa hình đồi băng tích hình bầu dục, đồi hình rắn, đồng bằng băng thủy cũng đặc biệt điển hình đối với đới này.  Trong đới thảo nguyên có sự phát triển của xâm thực khe rãnh mạnh mẽ: vào mùa xuân tuyết tan nhanh và thường có mưa rào tạo nên dòng chảy trên mặt mạnh, đất hoàng thổ và kiểu hoàng thổ dễ bị rửa trôi do sự vắng mặt thực vật rừng. ở những bộ phận thấp của đới thảo nguyên phát triển rộng rãi các dạng xói ngầm - hố sụt.  Trong điều kiện khí hậu khô khan ở đới nửa hoang mạc và hoang mạc, lớp phủ thực vật thưa thớt, dòng chảy không đáng kể nên quá trình xâm thực yếu, chỉ có hoạt động của các dòng chảy tạm thời. Trong các vùng phổ biến loại đất cát vụn bở thì hoạt động của gió là nhân tố hình thành địa hình thống trị, còn nơi đất mịn thì quá trình thổi mòn cũng như quá trình di chuyển và tích tụ muối là chủ yếu. Các dạng địa hình phong 58
57. thành như các đá hình nấm, hàm ếch thổi mòn, lòng chảo thổi mòn, cồn cát lưỡi liềm là những dạng địa hình có tính chất địa đới.  Trong việc thành tạo địa hình đới rừng xích đạo cũng mang tính địa đới. ở đây phong hóa hóa học mạnh mẽ, hình thành nên lớp vỏ phong hóa Sialit có bề dày đạt tới hàng chục mét. Lượng ẩm phong phú cũng là những điều kiện cho các hiện tượng đất trượt, đất trôi ở các tầng vụn bở, rửa trôi bề mặt, lầy hóa và tích tụ phù sa nhanh chóng phát triển. Xâm thực có thể xảy ra với một mức độ rất lớn sau khi phá hoại rừng. 12. Các đới cảnh quan trên Trái Đất Quy luật địa đới phân hóa tự nhiên trên Trái Đất thành các vòng đai và các đới địa lý tự nhiên. Các vòng đai được phân biệt chủ yếu dựa vào nền tảng nhiệt lượng, hoặc cân bằng bức xạ tính theo Kcal/cm2/năm, hoặc tổng nhiệt độ trên 10oC. Số lượng vòng đai thay đổi tùy tác giả, chia ít nhất là hai: nội chí tuyến và ngoại chí tuyến; chia nhiều nhất là bảy vòng đai: cực, cận cực, ôn đới, cận nhiệt đới, nhiệt đới, cận xích đạo, xích đạo (hoàn toàn phù hợp với sự phân loại các đới khí hậu của B.P.Alixov, 1952). Theo X.V.Kalexnik (1978), mục đích chủ yếu của sự phân chia các vòng đai địa lý là ở chỗ chỉ mô tả những nét chung nhất của sự phân bố yếu tố địa đới đầu tiên là nhiệt, trên nền chung đó có thể vạch ra các đới cảnh quan, ông đã phân chia mỗi bán cầu ra các vòng đai lạnh, vòng đai ôn hòa và vòng đai nóng. Ranh giới của các vòng đai này đi theo các đường đẳng nhiệt. Đới cảnh quan (đới địa lý tự nhiên) là một bộ phận lớn của các vòng đai địa lý, trong đó thống trị một cảnh quan nào đó, được phân chia dựa trên sự khác biệt về cân bằng bức xạ và lượng mưa năm, nghĩa là dựa trên tương quan giữa nhiệt và ẩm có trong từng bộ phận của lớp vỏ địa lý. Đã có nhiều tác giả đưa ra các công thức để định lượng hóa tương quan nhiệt - ẩm này, đáng chú ý hơn cả là chỉ số bức xạ khô hạn (K) do A.A.Grigôriev và B.I.Bưđcô đưa ra: R K Lr 59
58. trong đó, R là cân bằng bức xạ tính bằng Kcal/cm2/năm, L là tiềm nhiệt bốc hơi bằng Kcal/g/năm, và r tổng lượng mưa bằng g/cm2/năm, Lr bằng Kcal/cm2. Nếu K xấp xỉ 1, tức là nhiệt và ẩm có độ lớn bằng nhau (mưa rơi bao nhiêu thì chừng ấy nước có thể bị bốc hơi), khi K > 1: thiếu ẩm (khô hạn), và khi K 3. Do hệ quả của tính chu kỳ của quy luật địa đới nên cùng một trị số K sẽ lặp lại ở tất cả các đới của các vòng đai khác nhau nhưng có thể phân biệt hai đới cùng có hệ số K thông qua sự khác nhau về nền tảng nhiệt lượng R. Độ lớn của K quy định kiểu đới cảnh quan và độ lớn R quy định đặc tính cụ thể và trạng thái của đới. Thí dụ, K > 3 trong mọi trường hợp biểu thị kiểu cảnh quan hoang mạc, nhưng phụ thuộc độ lớn của R, nghĩa là vào lượng nhiệt, trạng thái hoang mạc thay đổi: khi R = 0 - 50 Kcal/cm2/năm hoang mạc đó là hoang mạc ôn đới, khi R = 50 - 70: hoang mạc cận nhiệt đới và khi R > 75: hoang mạc nhiệt đới. Đới cảnh quan có một kiểu địa thực vật và một kiểu thổ nhưỡng địa đới nhất định có liên quan với tương quan nhiệt -ẩm của đới. Tên gọi của đới thường phỏng theo dấu hiệu thực vật vì thảm thực vật có thể dễ dàng nhận biết được và là vật chỉ thị rất nhạy bén của các điều kiện địa lý tự nhiên. Ranh giới của đới ở ngoài thực địa thường được xác định theo các kiểu thổ nhưỡng và thực vật địa đới. Cũng cần chú ý rằng, do sự phân bố đất và biển trên Trái Đất không đều nhau, khí hậu bờ Đông, bờ Tây và bộ phận trung tâm lục địa khác nhau; bờ các lục địa khi thì bao bọc bởi dòng biển nóng, khi thì bởi dòng biển lạnh; địa hình đất nổi nhiều vẻ; sự phân bố các đới cũng phụ thuộc vào sự lưu thông trong khí quyển (bình lưu nhiệt và ẩm) Vì vậy các đới địa lý không phải lúc nào cũng là những dải liên tục kéo dài theo vĩ độ bao quanh các vòng địa lý mà chúng thường bị đứt đoạn, có khi chạy theo hướng kinh 60
59. tuyến hoặc có sự khác nhau giữa bờ Đông và bờ Tây lục địa ngay trong cùng một vĩ độ. Trên bề mặt lục địa của Trái Đất bao gồm 7 vòng đai lớn và một số đới địa lý tự nhiên sau: a. Vòng đai cực và cận cực: Đây là vòng đai nằm trên các vĩ độ cao của địa cầu. Thời tiết quanh năm lạnh, cán cân bức xạ thay đổi từ -5 đến +20 Kcal/cm2/năm. Có hai đới cảnh quan: Đới hoang mạc Bắc cực và đới đài nguyên. b. Vòng đai ôn đới: Cán cân bức xạ khoảng từ 20 đến 60 Kcal/cm2/năm, sự dao động nhiệt độ trong năm rất lớn vàc các mùa thể hiện rõ. Tùy theo điều kiện nhiệt - ẩm, mức độ gần xa biển có thể phân chia vành đai này thành các đới cảnh quan: Đới rừng hỗn hợp và rừng lá rộng ở bộ phận phía Tây và phía Đông lục địa gần đại dương; Đới rừng lá kim (Taiga) ở phía Bắc; Đới thảo nguyên rừng và thảo nguyên; Đới hoang mạc và bán hoang mạc ôn đới trong nội địa. c. Vòng đai cận nhiệt đới: Là vòng đai chuyển tiếp giữa ôn đới và nhiệt đới. Tùy theo sự phân hóa điều kiện nhiệt - ẩm, có thể chia thành 3 đới cảnh quan: Đới rừng thưa và cây bụi lá cứng Địa Trung Hải ở bờ Tây lục địa; Đới rừng hỗn hợp cận nhiệt gió mùa ở bờ Đông lục địa; Đới bán hoang mạc và hoang mạc trong miền khí hậu khô hạn cận nhiệt. d. Vòng đai nhiệt đới: Nét đặc trưng là cán cân bức xạ lớn 60 - 70 Kcal/cm2/năm. Sự phân hóa của điều kiện nhiệt - ẩm trong vòng đai dẫn đến sự hình thành 3 đới cảnh quan: Đới rừng nhiệt đới ẩm thường xanh ở các vùng gió mùa; Đới Xavan và rừng thưa nhiệt đới phát triển ở những nơi có mùa khô kéo dài 4 - 6 tháng; Đới hoang mạc và bán hoang mạc nhiệt đới ở các vĩ độ chí tuyến (trừ ô gió mùa). e. Vòng đai cận xích đạo: 61
60. Hình thành ở khu vực gió mùa xích đạo, cân bằng bức xạ lớn 70 - 80 Kcal/cm2/năm, có sự xen kẽ giữa hai thời kỳ mưa và khô. Độ ẩm là chỉ tiêu phân chia vòng đai này thành hai đới cảnh quan: Đới rừng rụng lá một mùa ẩm và đới Xavan và rừng thưa cận xích đạo. g. Vòng đai xích đạo: Nằm ở vĩ độ xích đạo, cân bằng bức xạ lớn 100 - 160 Kcal/cm2/năm. Sự phong phú về nhiệt ẩm nên thảm thực vật rừng xích đạo (rừng Ghilê) phát triển mạnh. Đây là cảnh quan cổ và phong phú nhất trên địa cầu. Sơ đồ 10: - Sơ đồ các vòng đai và các đới cảnh quan trên lục địa giả thuyết (theo A.M.Riabtsicôv, E.N.Lucasôva và các tác giả khác) 62