Giáo trình địa chất cơ sở (nghề khoan khai thác dầu khí cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐỊA CHẤT CƠ SỞ NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình ĐỊA CHẤT CƠ SỞ biên soạn theo chương trình đào tạo Lao động Thương binh Xã hội Giáo trình dựa tham khảo nhiều tài liệu, sách, giáo trình môn học môn liên quan khác dành cho hệ đào tạo đại học, cao đẳng, đào tạo nghề trung học chuyên nghiệp nước Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đào tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Giáo trình “Địa chất sở” tài liệu bắt buộc học viên nghề Khoan Khai Thác dầu khí nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí hệ Cao đẳng nghề Trung cấp nghề Khi biên soạn giáo trình, chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức liên quan đến môn học, phù hợp với đối tượng sử dụng yêu cầu đào tạo nhà Trường cố gắng sử dụng thật nhiều hình ảnh minh họa để người học dễ dàng tiếp thu Nội dung giáo trình biên soạn gồm chương: Chương 1: Đại cương Chương 2: Những vấn đề khái quát trái đất Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Tài liệu lưu hành nội nhà Trường Trong trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong người sử dụng đồng nghiệp đóng góp nhằm làm cho giáo trình ngày hồn thiện Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ths Phạm Thị Nụ Ks Lý Tòng Bá ThS Hoàng Trọng Quang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÔN HỌC 11 1.1 ĐỊA CHẤT HỌC VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 12 1.1.1 Đối tượng nghiên cứu địa chất học 12 1.1.2 Nhiệm vụ địa chất học 13 1.1.3 Mối quan hệ địa chất học với ngành khoa học khác .13 1.1.4 Ý nghĩa nghiên cứu địa chất sống người 13 1.1.5 Xu phát triển địa chất học 14 1.2 CÁC NGÀNH VÀ MÔN HỌC ĐỊA CHẤT 14 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỊA CHẤT HỌC 15 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa 15 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu phòng 17 1.3.3 Phương pháp luận 19 CHƯƠNG 2: NHỮNG VẤN ĐỀ KHÁI QUÁT VỀ TRÁI ĐẤT .21 2.1 NGUỒN GỐC TRÁI ĐẤT 22 2.2 CẤU TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRÁI ĐẤT – CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TRÁI ĐẤT 23 2.2.1 Hình dạng, kích thước, hình thái bề mặt trái đất 23 2.2.2 Các trái đất .26 2.2.3 Cấu tạo bên đặc điểm vật chất tạo thành vỏ trái đất 27 2.2.4 Các tính chất vật lý vỏ trái đất .30 2.2.5 Đá chu trình thạch học 31 2.3 TUỔI THÀNH TẠO ĐỊA CHẤT 33 2.3.1 Tuổi thành tạo địa chất 33 2.3.2 Các phương pháp xác định tuổi tương đối đá 33 2.3.3 Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối đá .34 CHƯƠNG 3: TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT NGOẠI LỰC .35 3.1 TÁC DỤNG PHONG HÓA 36 3.1.1 Khái niệm chung tác dụng phong hóa 36 3.1.2 Phong hóa lý học 37 3.1.3 Phong hóa hóa học 38 3.1.4 Tính giai đoạn tính phân đới q trình phong hóa .39 3.1.5 Vỏ phong hóa 40 3.1.6 Tốc độ phong hóa tác nhân ảnh hưởng đến phong hóa 41 Trang 3.2 TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA GIÓ 41 3.2.1 Khái niệm tác động địa chất gió 41 3.2.2 Tác dụng phá hủy gió 42 3.2.3 Tác dụng vận chuyển gió .42 3.2.4 Tác dụng trầm tích gió 42 3.3 TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA DÒNG CHẢY TRÊN MẶT 43 3.3.1 Khái niệm chung dòng chảy mặt 43 3.3.2 Tác dụng xâm thực dòng nước chảy mặt 44 3.3.3 Tác dụng vận chuyển dòng nước chảy mặt 48 3.3.4 Tác dụng trầm tích dịng nước chảy mặt 50 3.4 TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT 51 3.4.1 Khái niệm chung nước đất (ground water) 52 3.4.2 Tác dụng địa chất nước đất 55 3.4.3 Tác dụng vận chuyển nước đất: 58 3.4.4 Tác dụng trầm tích nước đất: .58 3.5 TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA BIỂN VÀ ĐẠI DƯƠNG 60 3.5.1 Khái niệm chung biển đại dương 60 3.5.2 Các trình phá hủy biển đại dương 67 3.6 TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA HỒ VÀ ĐẦM LẦY 71 3.6.1 Tác dụng địa chất hồ 71 3.6.2 Tác dụng địa chất đầm lầy 72 CHƯƠNG 4: TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT NỘI LỰC 74 4.1 CÁC CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO VÀ SỰ BIẾN DẠNG CỦA VỎ TRÁI ĐẤT 75 4.1.1 Khái niệm chuyển động kiến tạo .75 4.1.2 Vận động dao động (thăng trầm) 76 4.1.3 Vận động uốn nếp .76 4.1.4 Vận động đứt gãy .78 4.1.5 Động đất .81 4.2 HOẠT ĐỘNG MAGMA 83 4.2.1 Khái niệm magma 83 4.2.2 Hoạt động magma phun trào – hoạt động núi lửa 83 4.2.3 Hoạt động magma xâm nhập 84 4.3 TÁC DỤNG BIẾN CHẤT 85 4.3.1 Khái niệm chung 85 Trang 4.3.2 Các nhân tố gây biến chất 85 4.3.3 Các phương thức biến chất 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Hình ảnh thực địa đo vẽ đồ USGS năm 1950 16 Hình Kính hiển vi phân tích thành phần thạch học .18 Hình Mặt cắt tổng quát qua lục địa đáy đại dương 25 Hình 2 Mặt cắt bao quát đáy đại dương .25 Hình Sơ đồ cấu tạo Trái đất 28 Hình Cấu tạo bên Trái đất .30 Hình Chu trình thạch học 33 Hình Đá vỡ thay đổi nhiệt độ đột ngột 37 Hình Mặt cắt vỏ phong hóa 41 Hình 3 Tác dụng phá hủy gió 42 Hình Tác dụng trầm tích gió 43 Hình Nón phóng vật 45 Hình Quá trình hình thành hồ móng ngựa .48 Hình Cửa sơng tam giác châu sông Nile .51 Hình Cửa sơng hình vịnh tam giác 51 Hình Chu kỳ tuần hồn nước 52 Hình 10 Đặc điểm nước đất .54 Hình 11 Sơ đồ phân bố nước gian tầng không áp 55 Hình 12 Hình ảnh dendrit bề mặt khe nứt thớ phiến đá 56 Hình 13 Hang động Karst 58 Hình 14 Các dạng địa hình đáy biển đại dương 62 Hình 15 Tác dụng phá hủy sóng biển 68 Hình Nếp uốn 76 Hình Sơ đồ khơng gian yếu tố uốn nếp 77 Hình Các yếu tố nằm nghiêng 78 Hình 4 Các yếu tố đứt gãy 79 Hình Đứt gãy thuận .80 Hình Đứt gãy nghịch .80 Hình Đứt gãy ngang 80 Hình Địa hào địa lũy 81 Hình Vành đai lửa Thái Bình Dương 82 Hình 10 Sự phân bố núi lửa giới 84 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng phân chia đá theo mức độ thấm nước 53 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Địa chất sở Mã mơn học: PETD53031 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1.Vị trí: Là mơn học thuộc phần mơn học, mơ đun kỹ thuật sở chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí khoan khai thác dầu khí hệ cao đẳng trung cấp Môn học dạy trước môn học, mơ đun chun mơn ngành, nghề 3.2 Tính chất: Môn học trang bị kiến thức đặc tính địa chất liên quan trực tiếp đến nghề khoan khai thác dầu khí 3.3 Ý nghĩa vai trị mơn học: Mơn học cung cấp kiến thức sở làm tảng ban đầu cho người thợ khoan khai thác dầu khí Mục tiêu mơn học: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày khái niệm địa chất A2 Trình bày vấn đề khái quát trái đất, cấu tạo bên trong, bên ngồi trái đất A3 Trình bày q trình địa chất ngoại sinh, tác dụng địa chất chúng A4 Trình bày trình địa chất nội sinh, tác dụng địa chất chúng 4.2 Về kỹ năng: B1 Xác định loại đá loại khoáng vật B2 Xác định biểu trình địa chất ngoại sinh B3 Xác định biểu trình địa chất nội sinh 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho học sinh, tính kiên nhẫn, chăm khả làm việc theo nhóm C2 Rèn luyện tính nghiêm túc, cẩn thận q trình làm việc Nội dung mơn học: 5.1 Chương trình khung Mã Tên môn học, Số Thời gian đào tạo (giờ) Trang MH/MĐ/HP mơ đun Trong tín Tổng số Lý thuyết Thi/ Kiểm tra Thực hành/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận LT TH Các môn học chung/ đại cương 23 465 180 260 17 COMP64002 Giáo dục trị 75 41 29 COMP62004 Pháp luật 30 18 10 COMP62008 Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An ninh Tin học 60 51 4 75 36 35 2 75 15 58 Tiếng Anh An toàn vệ sinh lao động Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun kỹ thuật sở Vẽ kỹ thuật - 120 42 72 30 23 64 1575 443 1052 31 49 13 255 120 122 45 14 29 1 Điện kỹ thuật Cơ sở điều khiển q trình Hóa Đại cương 45 36 45 14 29 1 45 42 3 75 14 58 51 1320 323 930 22 45 PETD62032 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Địa chất dầu khí 30 28 PETD53033 Cơ sở khoan 45 42 PETD53034 Cơ sở khai thác 45 42 PETD62035 30 28 2 30 28 75 14 58 PETD62138 Địa chất mơi trường Ngun lý phá hủy đất đá Thí nghiệm dung dịch khoan Hệ thống phát lực 45 14 29 1 PETD62139 Hệ thống khí nén 45 14 29 1 I COMP64010 COMP63006 FORL66001 SAEN52001 II II.1 MECM52003 ELEO53012 AUTM52111 PETR63001 PETD53031 II.2 PETD62036 PETD53137 Trang động đứt gãy cần thiết cho việc xây dựng cơng trình, nhằm xác định độ bền vững đá để có kế hoạch xây dựng xác 4.1.2 Vận động dao động (thăng trầm) Vận động dao động vận động nâng lên hay hạ xuống theo phương thẳng đứng cách chậm chạp vỏ Trái Đất Vận động xảy khu vực khác nhau, xảy khu vực thời kì địa chất khác Đó nguyên nhân tạo lục địa, làm thay đổi vị trí đường bờ biển (biển tiến - biển thoái), thay đổi thành phần thạch học đất đá 4.1.3 Vận động uốn nếp a Khái niệm: Vận động uốn nếp vận động dẫn đến vò nhàu lớp đá, tạo nên nếp uốn, song giữ tính liên tục chúng b Các yếu tố nếp uốn: Những phần bị uốn cong dạng sóng tầng đất đá phân lớp chịu tác dụng hoạt động biến dạng dẻo gọi nếp uốn Hình Nếp uốn Những nếp uốn bản: nếp uốn có hai dạng: nếp uốn lồi nếp uốn lõm - Nếp lồi: lớp đá phần trung tâm có tuổi già phần ngồi rìa, lớp đá bị uốn cong phía tạo nên dạng vịm - Nếp lõm: đá phần trung tâm trẻ phần ngồi rìa, lớp đá nghiêng phía trung tâm tạo dạng máng võng Các yếu tố nếp uốn bao gồm: Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 76 + Nhân nếp uốn: lớp đá cùng, tạo nên phần uốn cong nếp uốn + Vòm: phần uốn cong lớp đá + Cánh: phần vịm hướng hai phía Nếp lồi lõm có chung cánh + Góc nếp uốn: kéo dài hai cánh nếp uốn phía vịm nó, chúng cắt hình thành góc nếp uốn + Bản lề: đường nối điểm nơi uốn cong nếp uốn + Mặt trục: mặt phẳng cong điểm lề nếp uốn tạo nên + Trục nếp uốn: đường giao mặt trục bề mặt địa hình + Độ cao nếp uốn: khoảng cách thẳng đứng lề nếp uốn lồi nếp uốn lõm + Độ rộng nếp uốn : khoảng cách hai trục nếp lồi hai trục nếp lõm Nếp uốn lồi (a); Nếp uốn lõm (b) Nhân (1c); Vòm (2c); Cánh (3c); Góc (4c); Bản lề (5c); Mặt trục (6c); Trục (7c); Độ cao nếp uốn (h); Độ rộng nếp uốn (AB-d) Hình Sơ đồ khơng gian yếu tố uốn nếp c Các yếu tố nằm lớp đá: Thế nằm ngang đá: Thế nằm ban đầu đá trầm tích nằm ngang Thế nằm ngang thường gặp lớp đá hình thành miền Trên đồ địa chất ranh giới lớp đá nằm ngang thường trùng song song với đường đồng mức địa hình vẽ đồ Thế nằm nghiêng đá: Thế nằm nghiêng lớp đất đá trầm tích nằm nghiêng nguyên sinh, phần lớn nằm nghiêng lớp nằm nghiêng cánh nếp uốn, góc nghiêng lớp thường thay đổi phụ thuộc vào điều kiện biến dạng uốn nếp khu vực Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 77 Thế nằm nghiêng lớp đặc trưng đường phương, hướng dốc góc dốc lớp đất đá Để đo yếu tố nằm người ta sử dụng địa bàn địa chất (aa – đường phương, bb – đường dốc, bb’ – hướng dốc, α – góc dốc) Hình Các yếu tố nằm nghiêng - Đường phương: giao tuyến mặt phẳng nằm ngang với mặt phẳng lớp đá Trên lớp đá có vơ vàn đường phương song song với - Góc phương vị đường phương: góc hợp hướng bắc địa lý với đường phương lớp tính theo chiều kim đồng hồ Có góc phương vị 180o - Đường dốc: đường thẳng nằm mặt lớp, vuông góc với đường phương Đường dốc thể độ dốc lớn mặt lớp đá so với mặt phẳng nằm ngang - Hướng dốc: hình chiếu đường dốc lên mặt phẳng nằm ngang, hướng đường dốc Khi thể mặt phẳng nằm ngang, đường dốc trùng với hướng dốc vng góc với đường phương - Góc phương vị hướng dốc: góc hợp hướng bắc địa lý với đường dốc tính theo chiều kim đồng hồ Muốn xác định yếu tố nằm lớp đá cần dùng địa bàn địa chất thu thập số liệu: góc dốc góc phương vị hướng dốc Từ vị trí nội dung suy yếu tố khác Hai vị trí liên hệ với kí hiệu L gọi nằm đá Trị số phương vị hướng dốc L trị số góc dốc Ví dụ: 270 L 30 4.1.4 Vận động đứt gãy a Khái niệm: Vận động kiến tạo làm cho đá bị gãy vỡ di chuyển tương gọi vận động đứt gãy b Các yếu tố đứt gãy: Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 78 - Mặt trượt (Mặt đứt gãy): bề mặt mà dọc theo có xảy dịch chuyển đất đá - Cánh đứt gãy: hai phần lớp đá bị đứt ra, di chuyển mặt đứt gãy; phần di chuyển lên gọi cánh nâng; phần di chuyển xuống gọi cánh hạ ▪ Cánh treo: nằm mặt đứt gãy ▪ Cánh nằm: nằm mặt đứt gãy - Góc dốc mặt đứt gãy: góc hợp mặt đứt gãy mặt phẳng nằm ngang - Cự li (dịch chuyển) đứng: khoảng cách dịch chuyển theo chiều thẳng đứng hai cánh đứt gãy - Cự li (dịch chuyển) ngang: khoảng cách dịch chuyển theo chiều ngang hai cánh đứt gãy (AB: Mặt trượt, α: góc dốc mặt đứt gãy 1: cánh nâng; 2: cánh hạ; 3: lớp đá ban đầu → : hướng di chuyển; MN: cự li đứng; NL: cự li ngang) Hình 4 Các yếu tố đứt gãy c Phân loại đứt gãy: - Đứt gãy thuận: đứt gãy có mặt đứt gãy nghiêng chiều với cánh hạ xuống Đứt gãy thuận đặc trưng cho căng giãn vỏ Trái Đất theo phương ngang, Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 79 dịch chuyển tương đối theo chiều thẳng đứng đá vùng có vận động kiến tạo thăng trầm Hình Đứt gãy thuận - Đứt gãy nghịch: đứt gãy có mặt đứt gãy nghiêng ngược chiều cánh hạ xuống Đứt gãy nghịch đặc trưng cho nén ép vỏ Trái Đất Hình Đứt gãy nghịch - Đứt gãy ngang: đứt gãy cánh đứt di chuyển theo phương nằm ngang Nhóm đứt gãy thuận đứt gãy nghịch: Hình Đứt gãy ngang - Địa hào: hệ thống đứt gãy thuận hay nghịch, có đặc điểm đá phần trung tâm trẻ đá hai bên (phần trung tâm hạ xuống tương đối) Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 80 - Địa lũy: hệ thống đứt gãy thuận nghịch có đặc điểm đá phần trung tâm có tuổi cổ đá hai bên (phần trung tâm nâng lên tương đối) Hình Địa hào địa lũy - Đứt gãy sâu: có chiều sâu lớn (vài km đến vài chục km) cắt qua vỏ Trái Đất (sâu đạt tới 700 km) Chiều dài từ vài chục, vài trăm đến hàng nghìn km Đới phá hủy có bề rộng từ vài trăm mét tới hàng nghìn mét Có lịch sử hoạt động lâu dài (qua nhiều kỷ địa chất), có tính thừa kế tái phát Đứt gãy sâu có tính chủ đạo, khống chế phát triển vỏ Trái Đất tác dụng địa chất - Rift: hệ thống địa hào, địa lũy cỡ hành tinh phân bố sống núi đại dương lục địa Một Rift dài lục địa kéo dài khoảng 400km, chiều rộng đạt tới 200km, phân bố từ hạ lưu sơng Zămbia đến vịnh Ađen phía đơng Châu Phi, vách địa hào gần thẳng đứng cao tới 500 - 700m 4.1.5 Động đất Động đất rung động xảy vỏ hay bề mặt Trái Đất với cường độ khác nhau, lan truyền diện tích rộng lớn Nó thường kết chuyển động phay (geologic fault) hay phận đứt gãy vỏ Trái Đất, cấu tạo chủ yếu từ chất rắn đất đá Tuy chậm, mặt đất chuyển động động đất xảy ứng suất cao sức chịu đựng thể chất Trái Đất Động đất xảy ngày Trái Đất, hầu hết không đáng ý không gây thiệt hại Động đất lớn gây thiệt hại trầm trọng gây tử vong nhiều cách Động đất gây đất lở, đất nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ hỏa hoạn Tuy nhiên, hầu hết trận động đất, chuyển động mặt đất gây nhiều thiệt hại Trong nhiều trường hợp, có nhiều trận động đất nhỏ xảy trước hay sau lần động đất chính; trận gọi dư chấn Năng lực động đất trải dài diện tích lớn trận động đất lớn trải hết toàn cầu Nguyên nhân tượng động đất: Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 81 - Nội sinh: liên quan đến vận động phun trào núi lửa, vận động kiến tạo đới hút chìm, hoạt động đứt gãy - Ngoại sinh: thiên thạch va chạm vào Trái Đất, vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn Nhân sinh: hoạt động làm thay đổi ứng suất đá gần bề mặt áp suất chất lỏng, đặc biệt vụ thử hạt nhân lòng đất Động đất đáy biển có làm cho sóng biển dâng cao, người ta quen gọi sóng thần Sóng thần thảm họa khủng khiếp mà nhiều quốc gia giới gặp phải gây thiệt hại vô to lớn kinh tế xã hội Động đất không phân bố Trái Đất mà tập trung vào số nơi định gọi vành đai động đất Về không gian đai động đất nằm trùng với vành đai núi lửa Trái Đất vành đai Thái Bình Dương, Địa Trung Hải, Đông Phi, sống núi đại dương Vành đai lửa Thái Bình Dương khu vực hay xảy động đất tượng phun trào núi lửa bao quanh vòng lòng chảo Thái Bình Dương Nó có hình dạng tương tự vành móng ngựa dài khoảng 40.000 km gắn liền với dãy liên tục rãnh đại dương, vòng cung quần đảo, dãy núi lửa chuyển động mảng kiến tạo Hình Vành đai lửa Thái Bình Dương Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 82 4.2 HOẠT ĐỘNG MAGMA 4.2.1 Khái niệm magma Magma thể vật chất nóng chảy tự nhiên, có thành phần chủ yếu hợp chất silicat nhiệt độ cao, áp suất lớn khiến cho chất bốc (hơi nước, F, Cl, CO2, H2S, SO2 ) giữ lại hòa tan magma 4.2.2 Hoạt động magma phun trào – hoạt động núi lửa Núi lửa lối (hình trịn hay dạng khe nứt) thường núi có miệng đỉnh, từ đó, qua thời kỳ, chất khống nóng chảy với nhiệt độ áp suất cao bị phun Núi lửa phun tượng tự nhiên Trái Đất với vỏ thạch di chuyển lõi khống chất nóng chảy Khi núi lửa phun, phần lượng ẩn sâu lịng hành tinh giải phóng Núi lửa hoạt động giải phóng dung nham (magma) lòng đất lên bề mặt Trái Đất áp lực lượng tích lũy, thơng qua kênh dẫn đường nối buồng magma với bề mặt vỏ đất Như để núi lửa hoạt động cần có điều kiện sau đây: - Một tích tụ magma có lượng tích lũy lớn - Một đường dẫn từ buồng magma đến bề mặt vỏ đất Hoạt động núi lửa thường biểu qua dấu hiệu báo trước Ban đầu núi lửa phun khói trắng, xuất tiếng ì ầm ngày to dần, suối vùng bị khô cạn xuất nước nóng, nhiệt độ vùng tăng lên, xuất khe nứt mới, biến đổi từ trường Cuối tiếng nổ khủng khiếp cột khí bốc lên cao hàng km tỏa xung quanh tựa nấm khổng lồ Sau magma nóng chảy gọi lava phun Vành đai Thái Bình Dương nơi có nhiều núi lửa giới Trên giới, Indonesia, Nhật Bản Mỹ xem ba nước có nhiều núi lửa hoạt động Hiện Việt Nam khơng có núi lửa phun Tuy nhiên lịch sử, với vận động vỏ Trái Đất khu vực (Đông Dương, Đông Nam Á) có nhiều đợt núi lửa phun trào cịn để lại vết tích kiến trúc địa lý Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 83 Hình 10 Sự phân bố núi lửa giới 4.2.3 Hoạt động magma xâm nhập Magma di chuyển lên lên tới mặt đất, mà xâm nhập vào vỏ trái đất nguội dần độ sâu Q trình xâm nhập magma vào vỏ trái đất gọi trình xâm nhập magma Các magma hình thành đường gọi thể xâm nhập Quá trình xâm nhập, biến chất phun trào: Khi xâm nhập vào lớp vỏ Trái Đất, có nhiệt độ cao áp suất lớn nên magma gây biến chất đồng thời xô ép làm thay đổi nằm ban đầu làm nứt vỡ đá xung quanh Ở nơi vỏ Trái Đất xung yếu, magma với áp lực lớn phá vỡ tầng đá phun ngồi mặt đất gọi q trình phun trào magma (núi lửa) Các hình dạng thể xâm nhập: - Thể (batolit): thể magma xâm nhập lớn, dài trăm km, rộng đến hàng chục km - Thể trụ (stocko): nhánh thể nền, kích thước bé (dưới 100km2), hình dạng không đặn Thể thể trụ đặc trưng cho đới uốn nếp - Thể nấm (lacotlit): thể magma hình bánh dầy, hình nấm hay hình thấu kính, có đặc điểm đá trầm tích phủ có hình vịm Magma thể nấm ăn thơng với thể khe nứt rãnh Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 84 - Thể lớp (thể vỉa, xinli): thể magma xâm nhập nằm khớp với đá trầm tích phủ lót - Thể yên (phacolit): thể xâm nhập có hình dạng n ngựa, xuất vòm nếp uốn nằm khớp với đá chứa - Thể mạch ( thể tường, daico): khe nứt lấp đầy magma nguội Nó xuất phát từ thể nền, thể trụ, thể nấm, có bề dày hình dạng khác nhau, có dài tới hàng chục, hàng trăm km dày tới 10 – 12km 4.3 TÁC DỤNG BIẾN CHẤT 4.3.1 Khái niệm chung Tác dụng biến chất tác dụng làm biến đổi đá (kiến trúc, kết cấu, thành phần khoáng vật đơi thành phần hóa học) ảnh hưởng áp suất lớn, nhiệt độ cao tác dụng hóa học vật chất có hoạt tính Tất đá: trầm tích, magma đá biến chất hình thành trước bị biến chất 4.3.2 Các nhân tố gây biến chất Nguyên nhân biến chất tác dụng magma nóng chảy, dung dịch khí nước từ lỗ magma lịng trái đất lên, nhiệt độ cao áp suất lớn từ khắp phía (áp suất thủy tĩnh) đá lún xuống sâu bị nhiều lớp đá phủ lên, áp suất cao theo hướng định (áp suất định hướng) liên quan với chuyển động tạo núi a Nhiệt độ Nhiệt độ tác nhân q trình biến chất Khơng thể có biến chất thiếu tham gia nhiệt độ Như biết, nhiệt độ tăng theo độ sâu Sự tăng nhiệt độ làm giảm mối liên kết nguyên tử khống vật, làm tăng tác dụng hịa tan nước hoạt tính nhiều hợp chất hóa học Ví dụ, SiO2 điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường khơng thể tạo nên hợp chất hóa học, nhiệt độ tăng, có tính chất axit có hoạt tính hóa học, tác dụng với đá khác tạo nên nhiều hợp chất bền vững mơi trường hóa lí Đó điều xảy đới tiếp xúc đá trầm tích cacbonat với thể xâm nhập magma Hiện tượng diễn làm cho chất cacbonat biến đổi thành chất silicat Nhiệt độ làm gia tăng trình tái kết tinh tách nước Nói chung lượng nhiệt làm phá vỡ liên kết hóa học làm tăng tốc độ phản ứng Chỉ riêng nhiệt độ Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 85 với dung dịch hóa học giải phóng q trình nhiệt làm cho đá dễ bị biến đổi Vì thế, khống vật thành tạo có kiến trúc thơ hơn, tinh thể lớn so với trước bị biến đổi b Áp suất Áp suất tăng nhanh theo độ sâu trọng tải đá nằm đóng vai trị lớn trình biến chất Ở sâu 10km áp suất đạt tới đại lượng gần (2600 atm) đủ để nghiền nát đá bền vững Sự tăng áp suất làm giảm tính hịa tan chất tạo điều kiện cho nguyên tố vật chất tự xếp lại Ngoài áp lực gần chiều (áp lực thạch tĩnh) trọng tải đá nằm trên, đá chịu áp lực chiều hay áp lực có định hướng phát sinh phần vỏ trái đất trình tạo núi, tác động điều kiện nhiệt độ tương đối không cao Áp suất làm tái định hướng hạt khoáng vật đá Đá bị nén chặt hơn, khoáng vật bị tái kết tinh tạo khoáng vật Khi đất đá độ sâu vài km, chúng trở nên dẻo dễ phản ứng tác dụng nhiệt độ lực biến dạng có vỏ trái đất manti Khi dẻo chúng dễ bị biến dạng Có hai loại áp suất Nếu áp suất đẳng hướng (ví dụ lực đẩy tĩnh tác động lên vật nước) làm giảm thể tích khống vật để tạo thành khống vật có tỷ trọng lớn cân với điều kiện mơi trường hình thành Chúng ta gọi áp suất địa tĩnh hay áp suất đồng Áp suất phân dị hay áp suất định hướng tác động lên đá, tạo thành đá biến chất có tính phân phiến c Dung dịch biến chất Nước đóng vai trị quan trọng q trình biến chất Thường ion khí hịa tan (thường khí CO2), nước tham gia vào q trình biến chất theo nguồn sau: nước vỉa (nước tầng), nước q trình thủy hóa nước từ khối magmatic Tùy thuộc vào môi trường biến chất mà nguồn nước thay đổi khác Dung dịch nhiệt giải phóng từ q trình nguội lạnh magma thường thấm phần rìa đá magma phản ứng với đá vây quanh Các đá hạt mịn dễ bị thay đổi có đá có hạt lớn diện tích tiếp xúc với chất lưu nhiều Một số loại chất lưu dạng lỏng bị giữ lại lỗ hổng đá trầm tích thay đổi biến chất xảy q trình tách nước khống vật có chứa nước đá trầm tích Trong suốt q trình biến Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 86 chất, khoáng vật bị ép khỏi tinh thể chúng trở thành khoáng vật khan Dưới tác dụng nhiệt độ áp suất cao, biến chất đá khơng đem lại thay đổi thành phần hóa học chung, tức không đưa chất vào Đó điều khác với biến chất liên quan với xâm nhập magma, Trong trường hợp này, nhân tố khác ra, hợp phần dễ bay magma có ý nghĩa lớn xuyên vào vỏ trái đất, chúng gây nên thay đổi khác đá thông qua phản ứng hóa học xảy chất khí nhiệt dịch với đá Từ đó, q trình biến chất lơi kéo theo thay đổi thành phần hóa học chung đá 4.3.3 Các phương thức biến chất ➢ Tái kết tinh: nóng chảy phận, di chuyển tái kết tinh tạo tinh thể hạt khoáng vật lớn trạng thái rắn (khơng hình thành khống vật mới) Tác dụng: calcit có kiến trúc ẩn tinh đá vôi trải qua biến chất ➔ hạt calcit to Kết tái kết tinh: ✓ Hạt nhỏ thành hạt to ✓ Kiến trúc hạt ✓ Hạt có góc cạnh trở nên tròn ➢ Tác dụng tái kết hợp: thành phần khoáng vật đá cũ kết hợp gây phản ứng hóa học tạo khống vật (tổng thể thành phần hóa học khơng đổi, khơng có thành phần có H2O) Tác dụng: nhiệt độ tăng cao, nước thoát tạo khoáng vật ➢ Tác dụng trao đổi biến chất: trao đổi vật chất thể lỏng thể rắn tạo khoáng vật làm cho tổng thành phần hóa học biến đổi d Phân loại biến chất Tùy theo nguyên nhân gây biến chất, người ta phân biệt loại biến chất sau đây: ➢ Biến chất tiếp xúc: Liên quan trực tiếp với xuyên magma vào vỏ trái đất Loại biến chất thường xảy đới tương đối hẹp, tiếp xúc trực tiếp thể xâm nhập đá bao quanh Đới gọi đới hay vành tiếp xúc Chiều rộng vành tùy thuộc vào kích thước thể xâm nhập, thành phần magma độ sâu xâm nhập Thể xâm nhập lớn lượng nhiệt mang tới nhiều vành tác dụng biến chất rộng Sự xâm nhập magma axit giàu hợp phần dễ bay làm tăng cường độ biến chất đá bao quanh dẫn tới hình thành vành biến chất tiếp xúc rộng (vành xâm nhập magma Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 87 thành phần khác) Biến chất tiếp xúc bao gồm: ▪ Biến chất tiếp xúc nhiệt: Nhiệt độ cao chất bốc magma tác động với đá vây quanh làm cho kv đá tái kết tinh, tái tổ hợp tạo kv Hình thành đới bao quanh khối xâm nhập Càng xa khối xâm nhập, mức độ biến chất giảm Td: đá vôi biến chất thành đá hoa, đá sét thành đá sừng, thạch anh thành quarzit ▪ Biến chất tiếp xúc trao đổi: thành phần, hàm lượng chất bốc magma nhiều nhiệt độ cao trao đổi với đá vây quanh nơi tiếp xúc Như vậy, biến chất tiếp xúc biến đổi đá vây quanh tiếp xúc với khối magma xâm nhập vỏ trái đất Các khống vật hình thành từ q trình gọi khoáng vật biến chất tiếp xúc Phần lớn trình xâm nhập diễn độ sâu nhỏ nên áp suất đóng vai trị thứ yếu Sức nóng tạo nhiều khống vật khan nước có cỡ hạt lớn Mức độ phản ứng tùy thuộc vào thành phần, nhiệt độ khối xâm nhập tính chất đá xâm nhập Có hai loại khoáng vật biến chất tiếp xúc: loại thứ thành tạo q trình nung nóng đá vây quanh loại thứ hai thành tạo trình dung dịch nhiệt dịch tác động vào đá vây quanh Biến chất nhiệt dịch xảy độ sâu tương đối nhỏ, diễn khối đá magma nguội dần di chuyển lên gần mặt đất lúc dung dịch nhiệt dịch tạo thành nhiều Ví dụ: dolomit tác dụng với thạch anh tạo thành diopsit CO2 CaMg(CO3)2 + SiO2 = CaMg(Si2O6) + CO2 ➢ Biến chất động lực: chủ yếu áp suất làm đá bị phá vỡ, nghiền nát, biến dạng, tái kết tinh Biến chất loại thường liên quan với vận động kiến tạo gây uốn nếp đứt gãy vỏ trái đất Sự biến đổi đá xảy chủ yếu phần vỏ trái đất tác dụng áp lực theo chiều Biến chất động lực làm thay đổi kiến trúc đá Các kiến trúc cũ bị phá hủy thay kiến trúc Kiến trúc đặc trưng xếp khoáng vật theo hướng rõ Những khống vật dịn bị đứt đoạn, bị nghiền nát, khống vật mềm dẻo bị biến dạng ➢ Biến chất khu vực: biến chất xảy sâu, quy mơ lớn Nó phát triển diện tích rộng lớn đụng chạm đến đá khác Biến chất khu vực liên quan với đới vận động vỏ trái đất, tức địa máng Do sụt lún lâu dài địa máng, nham tầng trầm tích lún xuống sâu rơi vào đới có áp lực thạch tĩnh nhiệt độ cao Mức độ biến chất khu vực đá thay đổi tùy theo thay đổi điều kiện môi trường (độ sâu, nhiệt độ áp suất) Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 88 Biến chất khu vực kết nén ép mạnh, chôn vùi sâu diện tích rộng khối xâm nhập lớn Những tác dụng thường gắn liền với trình tạo núi Các đai biến chất khu vực trải rộng hàng ngàn km2 Do tác dụng nhiệt độ, áp suất cao chất lưu tạo thành nhiều khoáng vật khác Do áp suất định hướng nên khoáng vật xếp theo kiểu phân phiến Biến chất khu vực thường tìm thấy chân núi cổ khiên cổ, hàng ngàn mét đá phía bị bóc mịn đi, chúng lộ ➢ Tác dụng micmatit hóa: biến chất khu vực mức độ cao hơn, đá bị nóng chảy phận hình thành dung nham acid+ K, Na, Si tạo đá micmatit ➢ Biến chất va đập: biến chất thiên thạch, vật thể vũ trụ rơi xuống bề mặt Trái đất Mức độ biến chất tùy thuộc vào áp lực đập nhiệt độ ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, số nội dung giới thiệu: - Các chuyển động kiến tạo biến dạng vỏ Trái đất - Các hoạt động macma - Tác dụng biến chất ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG Câu hỏi Trình bày loại chuyển động kiến tạo vỏ Trái đất ? loại chuyển động kiến tạo thường gây biến dạng cho trái đất,? hình ảnh minh họa biến dạng? Câu hỏi Mô tả hoạt động mác ma? Các hoạt động ảnh hưởng đến sống chúng ta? Có đưa dẫn chứng minh họa? Câu hỏi Trình bày tác dụng biến chất, mơ tả q trình biến chất có minh họa? Câu hỏi Viết luận biến chất khu vực biến chất tiếp xúc Đối với luận điểm phải có hình ảnh minh họa? Câu hỏi Lấy dẫn chứng minh họa, tác dụng địa chất phun trào địa chất xâm nhập Việt nam? Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực Trang 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Huỳnh Thị Minh Hằng Địa chất sở NXB ĐHQGTPHCM, 2001 Trần Anh Châu Địa chất đại cương NXB Giáo dục, 1984 Tài liệu tham khảo Trang 90 ... thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Giáo trình ? ?Địa chất sở? ?? tài liệu bắt buộc học viên nghề Khoan Khai Thác dầu khí nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí. .. PETD62032 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Địa chất dầu khí 30 28 PETD53033 Cơ sở khoan 45 42 PETD53034 Cơ sở khai thác 45 42 PETD62035 30 28 2 30 28 75 14 58 PETD62138 Địa chất. .. Trời, chất địa chất hành tinh vũ trụ hình thành mơn địa chất vũ trụ 1.2 CÁC NGÀNH VÀ MÔN HỌC ĐỊA CHẤT Địa chất học chia thành nhiều nhánh nghiên cứu khác có địa chất sở (general geology) địa chất