tiểu luận đá macma

tiểu luận đá macma

CHƯƠNG I: ĐÁ MACMA

IGNEOUS ROCKS

 

I.Sự hình thành:

- Ðá macma (igneous rocks) được

xem là nguồn cội của các đá khác Tên gọi

xuất phát từ tiếng Lating (Ignis) nghĩa là

lửa vì nó được hình thành từ sự nguội lạnh

của một khối nóng lỏng hay nói khác hơn

là quá trình ngưng kết của các silicat nóng

chảy xảy ra trong lòng hoặc trên bề mặt

trái đất Đá macma là loại đá rất cứng, gồm

nhiều loại như đá granit, đá badan…

- Khi đông cứng ở dưới sâu, dung

thể macma có thời gian kết tinh thành những tinh thể khoáng vật có kích thước từ một vài milimet đến một vài centimét

- Khi dung nham phun lên mặt đất do nguội lạnh nhanh, không kịp kết tinh nên đông cứng thành thuỷ tinh hoặc vi tinh Macma dâng lên chủ yếu là

do khi nóng chảy thì đá có tỷ trọng thấp hơn so với đá rắn, nó bị đẩy lên trên qua thạch quyển bởi sức nổi mà tỷ trọng thấp của nó đã tạo ra (theo cách thức giống như tấm gỗ có tỷ trọng thấp bị đẩy lên trên và trôi nổi trong nước nặng hơn) Điều này tạo ra sự hình thành các hốc macma và cuối cùng là núi lửa, macma bị đẩy lên trên theo mọi hướng ra bề mặt Trái Đất trong các hoạt động phun trào núi lửa

- Khi dung thể macma xuyên vào các khe nứt giữa các đá khác, nó tạo nên đá mạch, thường có kiến trúc hạt nhỏ hoặc nổi ban

- Macma tồn tại ở khoảng nhiệt độ từ 650 tới 1.200°C

Ở nước ta có nhiều khối núi đá macma lớn như Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn, Bạch Mã…

II Phân loại:

Có hai cách phân loại:

1.Phân loại theo độ sâu:

a Đá macma xâm nhập:

- Là đá macma được cấu thành trong vỏ trái đất, có cấu trúc tinh thể lớn, đặc chắc, cường độ cao, ít hút nước Đá xâm nhập này chủ yếu sử dụng trong xây dựng như granit, điorit, gabro…

* Nếu độ sâu so với bề mặt trái đất trên 1500m là đá macma xâm nhập sâu

* Nếu độ sâu so với bề mặt trái đất dưới 1500m là đá macma xâm nhập nông

- Do chuyển động nâng cao của vỏ trái đất cùng với quá trình xâm thực, bào mòn rất lâu dài nên ngày nay chúng lộ ra trên bề mặt Người ta đoán biết đá macma xâm nhập sâu hay nông là nhờ phân tích dạng nằm, cấu tạo kiến trúc

b Đá macma phun trào:

- Là đá macma bên trong đựơc đưa ra ngoài bề mặt trái đất qua các khe nứt, miệng núi lửa sau đó đông cứng lại Người ta đoán biết chúng là đá macma phun trào cổ hay đá macma phun trào trẻ nhờ phân tích mối quan hệ của chúng với các đá xung quanh

- Do nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp, các khoáng vật không kịp kết tinh, hoặc chỉ là kết tinh một phần nên có kích thước tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh, hoặc tồn tại ở dạng vô định hình

- Mặt khác, các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại nhiều

lỗ rỗng, làm cho đá nhẹ, có loại nổi trên mặt nước

c Đá trầm tích núi lửa

Bên cạnh việc hình thành do kết tinh nhanh như đá macma phun trào của dung thể macma, còn lắng đọng theo quy luật trầm tích nên được gọi là

đá trầm tích núi lửa (Nhiều tác giả Liên Xô cũ xếp loại đá này sang đá trầm tích).

2.Phân loại theo thành phân hoá học:

Cơ sở của việc phân loại này dựa vào hàm lượng SiO2 , Fe, Mg có trong đá

a Đá macma acid: (SiO2 >=65%)

- Đá có đặc điểm sáng màu

- Tỉ trọng từ 2.5 2.7

b Đá macma trung tính:

Có thành phần silic oxit trung gian giữa đá axit và đá bazơ,

(52%=<SiO2 <65%)

- Đặc đỉêm sáng màu

- Tỉ trọng nhẹ đến trung bình 2.7 2.8

- Macma trung tính kết tinh ở dưới sâu thành điorit Điorit (diorite) ở Việt Nam không tạo thành những khối độc lập mà hay đi đôi với granit (Nậm Rốm, Điện Biên)

- Phun trào lên mặt đất thành đá anđezit phổ biến ở dãy (Andes) Anđezit gặp ở Vũng Tàu và Côn Đảo

c Đá macma mafic (đá macma bazo ) (40%=<SiO2 <52%): hàm lượng khóang vật chứa Fe, Mg

- Có đặc điểm sẫm màu đến rất sẫm, tỉ trọng nặng 2.93.1

- Dung nham mafic, trước khi nguội đi, có độ nhớt thấp do hàm lượng silica (SiO2) ít.Nước và các chất dễ bay hơi khác có thể dễ dàng hơn và dần dần thoát ra khỏi dung nham mafic, vì thế các phun trào của núi lửa tạo ra dung nham mafic là ít dữ dội Phần lớn các núi lửa phun dung nham mafic là các núi lửa dưới đại dương, chẳng hạn Hawaii

- Các loại khoáng chất mafic tạo đá thông dụng là olivin, pyroxen, amphibol, biotit và các mica, augit cũng như plagiocla thuộc nhóm fenspat giàu canxi.Các loại đá mafic thông dụng bao gồm bazan và gabbro

thạch anh, rất giàu magie, sắt và canxi (hơn 40%)

- Hầu như chỉ chứa khoáng vật màu sẫm (piroxen, olivin, amphibon) nên có màu sẫm hoặc đen Trong số ĐSM, phổ biến nhất là periđotit (hơn 40% olivin), ngoài ra có piroxenolit và amphibololit (60% piroxen hay

amphibon)

- Tỉ trọng nặng trên 3.1

- Có 2 dải ĐSM chính ở Việt Nam: 1) Dải Sông Mã với khối Núi Nưa (Thanh Hoá); 2) Dải Hiệp Đức chạy dọc đứt gãy Tam Kỳ - Phước Sơn (Quảng Nam) Periđotit ở Núi Nưa chứa cromit, đunit (loại periđotit có hơn 90% olivin), ở Bản Phúc (Sơn La) chứa sunfua đồng, niken Secpentin là ĐSM biến đổi thành, được khai thác để làm phân lân nung chảy

B CẤU TẠO CỦA ĐÁ MACMA:

Là cấu tạo khi các khóang vật phân phối đều đặn trren tòan bộ khối đá theo các phương khác nhau Điều này chứng tỏ khi tạo thành thì điều kiện môi trường ở mọi điểm như nhau

Là cấu tạo khi các khóang vật sản xuất theo những lớp đồng tâm, hình thành các khối cầu nhỏ trong tòan bộ khối đá Điều này chứng tỏ đá phải có trọng tâm kết tinh lôi kéo các thành phần khác bao quanh tạo nên khối cầu

Là cấu tạo gồm các dải có độ hạt hoặc màu sắc khác nhau xen kẽ nhau kéo dài Điều này chứng tỏ đá có sự phân dị các khóang vật theo kích thước

tỉ trọng

Là cấu tạo có các lỗ hổng với kích thước khác nhau trong khối đá Điều này chứng tỏ đá macma có nhiều thành phần khí khi đưa ra ngoài mặt đất, do áp suất nhiệt độ giảm nhanh nên phần ngoài cùng đông cứng không cho chất khí thóat ra Sau khi tòan bộ khối đá macma đông đặc, các chất khí mới thóat ra ngoài tạo thành các lỗ hổng trong đá

Ngoài những đặc điểm trên, còn có cấu tạo dòng chảy, cấu tạo mạch

C DẠNG NẰM (THỂ) CỦA ĐÁ

Dạng nằm của đá macma là 1 đặc điểm phản ánh điều kiện tạo

thành.Dạng nằm phụ thuộc vào thành phần, tính linh động của macma, mức

độ chuyển động của vỏ trái đất và đặc điểm của đá xung quanh

* Dựa vào kích thước hình dạng chia ra các thể chính :

I Thể đặc trưng cho đá macma xâm nhập:

 Các thể đặc trưng cho đá macma xâm nhập sâu :

1.Thể nền ( batholith ):

Thường là nhân của các tảng núi , đó là những khối xâm nhập to lớn

có thành phần là granit, granodionit ,có kích thước lớn, rộng, dài tới hàng chục, hàng trăm km Đường ranh giới lộ ra trên bề mặt đất không đều đặng ,

ở dưới phồng to và có sườn dốc đứng Khối granit sông chảy ở Việt Bắc , Điện Biên là 1 thể nền điển hình ở Việt Nam

2.Thể cán (stock):

Là các thể xâm nhập có dạng hình tròn hoặc kéo dài mà diện tích lộ ra trên mặt đất nhỏ hơn 100km2 Khi thể cán tạo nên những khối độc lập thì có đặc điểm cấu trúc như thể nền Thường thể cán là nhánh tách từ thể nền dưới dạng vòm và dạng răng lược trên mái của thể nền Thành phần của thể cán hầu hết là đá granit

 Các thể đặc trưng cho đá macma xâm nhập nông:

1 Thể vỉa(hay còn gọi là thể mạch, sill):

Do đá macma có áp lực lớn theo khe nứt xuyên vào giữa các lớp đá trầm tích gần như song song và gây biến chất giữa 2 bề mặt lớp tiếp xúc Bề dày vỉa từ vài mét tới hàng chục mét,thể mạch có chiều dày đồng nhất điều này chứng tỏ macma xâm nhập rất lỏng

2 Thể nấm (lacolit):

Thường có hình dạng như 1 cái nấm nằm kẹp giữa 2 lớp đá trầm tích

Lộ ra trên bề mặt thường có dạng gần tròn hoặc bầu dục ở trung tâm , bề dày

từ vài chục mét đến vài trăm mét và vươn dần ra xung quanh,thể nấm có phần đáy bằng phẳng.Tuy nhiên nó khác với thể mạch là lớp đá bao quanh khối xâm nhập bị dồn phồng lên và khối xâm nhập tạo thành 1 chỏm

Thể nấm có thành phần silic cao , đó là lý do làm cho nó không thể chảy ra như thể mạch vì lượng silic làm cho dung nham có độ nhớt cao Đá của thể mạch có kháng sức cao hơn đá trầm tích bao quanh nên ít bị bào mòn , do đó nó lộ ra ngoài mạch thành những ngọn đồi cao

4 Thể tường (dike):

Thể xâm nhập cắt qua lớp đá trầm tích có trước,thể tường thường dốc

và có hai vách đá gần như song song,có kích thước và bề dày thay đổi.Thể tường thường được thành lập ở khu vực có động đất hay phun trào núi lửa,khu vực mà nền đá có nhiều đường nứt.Dung nham hay đá lỏng theo đó chảy tràn ra ngoài mặt đất,khi ra ngoài mặt đất một số macma còn đọng lại trong khe nứt nguội đặc tạo nên thể tường núi lửa cũng thường tạo ra thể tường khi ống dẫn phụ tỏa tia mang dung nham ra ngoài mặt đất.Sự hiện diện của đới cắm cũng tạo nên một hệ thống của thể tường

Ngoài ra tùy theo hình dạng thế nằm đá macma xâm nhập nông còn được chia ra : thể chậu, thể yên ,thể liềm ,……

Các thể trên thường có nguồn gốc macma thành phần trung tính , mafic hoặc siêu mafic ,dễ linh động và thường phân bố ở vùng đá có nhiều khe nứt uốn nếp không hoàn chỉnh

II Thể đặc trưng cho đá macma phun trào :

1 Thể dòng :

Được hình thành từ đá macma có thành phần dễ linh động , thoát ra ở miệng núi lửa , chảy theo sườn đồi xuống các thung lũng xung quanh

2 Thể vòm phủ :

Được hình thành từ các macma trung tính khi thoát ra ngoài nằm trên sườn đồi xen kẽ với các lớp mảnh vụn đá , tro bụi - điển hình là thể vòm phủ núi lửa Veduvo(Italia)

3 Thể vòm:

Được hình thành từ đá macma có thành phần acid linh động kém khi thoát ra không di chuyển mà nằm tại miệng núi lửa , có hình vòm , hình

kim.Điển hình thể vòm có hình dạng hình kim ở miệng núi lửa Pêlê trên đảo Martinique , có độ cao 300m

4 Thể lớp phủ:

Được hình thành từ macma có thành phần mafic linh động,theo các khe nứt của vỏ trái đất,thoát ra ngoài và chảy tràn trên bề mặt đất,sau đó đông cứng lại.Ở Việt Nam,thể lớp phủ bazan gặp ở Phú Qúy,Nghệ An với diện tích 200km2,bề dày 200m

D. THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT TRONG ĐÁ:

Trong tự nhiên có tới hơn 3000 loại khoáng vật khác nhau nhưng chỉ một số ít đóng vai trò chủ chốt trong thành phần các đá macma Đó là những khóang vật tạo đá, hầu như đều thuộc lớp silicat nóng chảy như fespat, thạch anh, mica, nephelin, amphibol, piroxen, olivin… Theo màu sắc chúng được phân thành các khoáng vật sẫm màu(amphibol, piroxen, olivin) và khoáng vật sáng màu(fespat, thạch anh, nephelin)

I.Thạch anh:

- Thạch anh là dạng SiO2 ở dạng kết

tinh, tinh thể hình lăng trụ 6 cạnh, ít khi trong

suốt

- Thạch anh tự nhiên thường là dạng

tinh thể tương đối nhỏ nhưng khi điều chế ta

có thể tạo được thạch anh có kích thước rất

lớn, đó là các tứ diện SiO4 phân bố với nhau

thành kiểu xoắn ốc và chúng khác nhau về

cách bố trí

- Chống mài mòn tốt, ổn định đối với axit (trừ axit HF và H3PO4) Ở nhiệt độ thường, thạch anh không tác dụng với vôi, nhưng ở trong môi trường hơi nước bão hoà và nhiệt độ 175 – 2000oC có thể sinh ra phản ứng silicat

- Độ cứng 7, khối lượng riêng 2,65 g/cm3, cường độ cao khoảng 20.000 kg/cm2,

- Nhiều màu sác khác nhau từ trong suốt, trắng sữa, vàng, tới ám khói, hồng, tím

- Hầu hết đá macma đếu

chứa Fenspat từ 50-60%

- Có màu biến đổi từ trắng,

trắng xám, vàng đến hồng và đỏ;

khối lượng riêng: 2,55 - 2,76

g/cm3, độ cứng 6 - 6,5, cường độ

chịu nén 1200 - 1700 kg/cm2

- Khả năng chống phong hoá

của fenspat kém, kém ổn định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa CO2

- Nhóm fenspat sáng màu: fenspat chứa K(Potassium fenspat),

fenspat giàu Na(Sodic fenspat).

- Nhóm fenspat sẫm màu: fenspat giàu Ca(Calcic Plagioclase).

III.Mica:

- Là những alumôsilicat ngậm nước

rất phức tạp Phổ biến nhất là hai loại

biotit và muscovit

* Biotit: thường chứa oxyt mangiê

và oxyt sắt, chúng có màu nâu đen (mica

đen)

* Muscovit : thì trong suốt (mica

trắng)

- Mica có độ cứng 2-3, khối lượng

riêng 2,76 - 3,2 g/cm3 Ngoài hai loại trên

còn gặp vecmiculit được tạo thành do sự

oxy hoá và hydrat hoá biotit Khi nung ở

900 –100000C sẽ mất đi, thể tích

vecmiculit tăng 18 - 25 lần

IV.Khoáng vật màu sẫm:

- Chủ yếu gồm có amfibôn, piroxen, olivin

* Piroxen (Pyroxenes) va Amfibon( Amphiboles):là nhũng khoáng vật

màu,có ít trong đá sang màu, nhưng có nhiều trong đá sẫm màu

Amfibon thường gặp là Hornblend Piroxen thường gặp là Augit

* Olivin (Olivine) : thường gặp dạng hạt kết

khối trong đá bazan đen, đặc xít Olivin dễ nhận nhờ

màu xanh oliu

- Các khoáng vật này có màu sẫm (từ màu lục

đến màu đen), dai và bền, khó gia công

- Các khoáng vật có các tính chất khác nhau, nên sự

có mặt của chúng tạo ra cho đá có những tính chất

khác nhau (cường độ, độ bền vững, khả năng gia

công )

 Các khoáng vật tạo đá chủ yếu của loại đá trầm tích núi lửa:

 Nhóm oxyt silic:

Các khoáng phổ biến nhất của nhóm này là: Opan, chanxedon và thạch anh trầm tích

* Opan (SiO2.2H2O)

- Là khoáng vô định hình, chứa

2-14% nước (đôi khi đến 34%) Khi nung

nóng, một phần nước bị mất đi

- Có khối lượng riêng 1,9 ÷ 2,5

g/cm3, độ cứng 5, giòn

- Opan thường không màu hoặc

màu trắng sữa, nhưng nếu lẫn tạp chất có

thể có màu vàng xanh hoặc đen

* Chalxedon (SiO2)

- Là họ hàng của thạch anh, cấu tạo

ẩn tinh dạng sợi Chalxedon được tạo

thành từ sự tái kết tinh opan hoặc lắng

đọng trực tiếp cùng với opan và thạch anh

- Màu trắng, xám, vàng sáng, tro,

xanh

- Khối lượng riêng 2,6 g/cm3, độ

cứng 6

* Thạch anh trầm tích:

- Được lắng đọng trực tiếp hoặc có thể tạo thành do tái kết tinh từ opan và chalxendon Trong các loại đá trầm tích tồn tại cả thạch anh mácma

và thạch anh trầm tích.

 Nhóm cacbonat:

- Các khoáng vật của nhóm cacbonat rất phổ biến trong các loại đá

trầm tích Quan trọng nhất là các khoáng vật: calxit, đôlômit và manhezit.

* Calcite (CaCO3 )

- Dễ tan trong nước và tan mạnh

trong nước có chưa CO2; sủi bọt mạnh trong

HCl nồng độ 10%

- Khoáng không màu hoặc màu trắng,

khi có lẫn tạp chất thì có màu xám vàng,

hồng hoặc xanh

- Khối lượng riêng 2,7 g/cm3, độ cứng

3

* Đôlômit [CaMg(CO3)2 ]

- Khi ở dạng bột và bị nung nóng cũng

sủi bọt trong dung dịch HCl nồng độ 10%

- Là khoáng vật có màu hoặc trắng

- Khối lượng riêng 2,8g/cm3, độ cứng

3-4

- Đôlômit được dùng làm nguyên liệu

để sản xuất chất kết dính manhezi và đôlômi;

làm vật liệu chịu lửa đôlômi, cũng như các loại cây đá xây, đá dăm cho bê tông

* Manhezit: (MgCO3)

- Khi nung nóng thì tan trong được

HCl Manhezit nung ở nhiệt độ 1500

-16500C sẽ cho loại vật liệu chịu nhiệt cao,

còn khi nung ở nhiệt độ 750 - 8000C sẽ cho

MgO Khi nhào trộn manhezit với dung dịch

clorua hoặc sunfat axit mạnh sẽ nhận được

chất kết dính magiê

- Khoáng không màu hoặc màu trắng,

xám, vàng hoặc nâu

- Khối lượng riêng 3,0 g/cm3, độ cứng 3,5 - 4,5

 Nhóm các khoáng vật sét:

Các khoáng vật sét đóng vai trò rất quan trọng trong đá trầm tích núi lửa, chúng là thành phần chính của đất sét và tạp chất trong nhiều loại đá

khác Alumosilicat ngậm nước là các khoáng vật của nhóm này Các khoáng

phổ biến nhất là caolimit, montmorilônit và mica ngậm nước.

* Caolinit: Al4 [Si4O10] (OH)8 hay

Al2O3.2SiO2.2H2O

- Caolinit được hình thành do kết quả

phân huỷ fensat, mica và một số loại silicat

khác Caolinit là thành phần chủ yếu của cao

lanh và các loại đát sét đa khoáng

- Là khoáng màu trắng, đôi khi có màu

xám hoặc màu xanh

- Khối lượng riêng 2,6g/cm3, độ cứng 1

* Mica ngậm nước:

- Được hình thành do sự phân huỷ mica và một số silicat

* Môntmôrilônit:

- Là khoáng sét được tạo thành trong môi trường kiềm, tại các vùng biển hoặc trên các lớp đất đá bị phong hoá Nó là thành phần chính của đất bentonit và đôi khi là chất xi măng gắn kết trong sa thạch Các khoáng của nhóm môntmôrilônit thường thấy trong các loại đá trầm tích

- Các tạp chất sét làm cho độ bền nước của đá vôi và sa thạch giảm đi

 Nhóm sunfat:

Phổ biến nhất trong nhóm này là thạch cao và anhydrit.

* Thạch cao: (CaSO4.2H2O)

- Tinh thể dạng bản, đôi khi dạng sợi Dễ hoà

tan trong nước (độ hoà tan lớn hơn canxit 75 lần)

Thạch cao được tạo thành do trầm tích hoá học, do

thuỷ hoá anhyđrit và do nước chứa H2SO4 tác dụng

với đá vôi

- Là khoáng màu trắng hoặc không màu, đôi

khi lẫn tạp chất thì có màu xanh, vàng hoặc màu đỏ

- Độ cứng 2, khối lượng riêng 2,3g/cm3

* Anhydrit (CaSO4)

- Là loại khoáng trầm tích hoá học, kết tinh

dạng tấm dày hoặc lăng trụ Anhydrit thường gặp