da tram tich

Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh trên bề mặt Trái đất hoặc ở nơi không sâu lắm d-ới nhiệt độ, áp suất bình th-ờng do các tác dụng ngoại sinh (phong hóa, hoạt động của sinh vật, tác dụng của núi lửa...) trong môi tr-ờng n-ớc hoặc không khí, trải qua một quá trình lâu dài và phức tạp. Các đá trầm tích th-ờng có dạng phân lớp, bề dày thay đổi tùy thuộc địa hình và vị trí kiến tạo. Chúng th-ờng phân bố rất rộng trên bề mặt Trái đất, chiếm khoảng 75% diện tích trên bề mặt, xuống sâu 16km giảm còn 25%. Theo Venhofen, đá trầm tích chiếm 0,02% thể tích của Trái đất. Tỷ lệ giữa các loại đá không đều. Trong các loại đá trầm tích thì đá phiến sét+đá cát kết+đá vôi chiếm tới 98% tổng số

Phần thứ hai thạch học đá trầm tích -

Chương I: Đại cương về đá trầm tích

Bài 1: Khái niệm về đá trầm tích và các phương pháp nghiên cứu chúng

1- Các khái niệm chung

Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh trên bề mặt Trái đất hoặc ở nơi không sâu lắm dưới nhiệt độ, áp suất bình thường do các tác dụng ngoại sinh (phong hóa, hoạt động của sinh vật, tác dụng của núi lửa ) trong môi trường nước hoặc không khí, trải qua một quá trình lâu dài và phức tạp

Các đá trầm tích thường có dạng phân lớp, bề dày thay đổi tùy thuộc địa hình và vị trí kiến tạo Chúng thường phân bố rất rộng trên bề mặt Trái đất, chiếm khoảng 75% diện tích trên bề mặt, xuống sâu 16km giảm còn 25% Theo Venhofen, đá trầm tích chiếm 0,02% thể tích của Trái đất Tỷ lệ giữa các loại đá không đều Trong các loại đá trầm tích thì đá phiến sét+đá cát kết+đá vôi chiếm tới 98% tổng số

Đá trầm tích được thành tạo trải qua các giai đoạn sau:

Các quá trình phát sinh và phát triển các đá trầm tích đều là những quá trình lâu dài, liên tục và có quy luật, xảy ra trong những điều kiện hóa lý, nhiệt

động rất khác nhau và phức tạp Mỗi giai đoạn phát triển, biến đổi đều được phản ánh trong thành phần, cấu trúc của đá

2- Nhiệm vụ của thạch học đá trầm tích:

- Nghiên cứu thành phần vật chất, kiến trúc, cấu tạo, phân loại và luận giải nguồn gốc các đá

- Nghiên cứu mối liên quan giữa trầm tích hiện đại và trầm tích cổ

- Nghiên cứu mối liên quan giữa đá trầm tích và khoáng sản

- Phục vụ phân chia đối sánh địa tầng

- Nghiên cứu phân chia các bồn trầm tích và luận giải các mô hình bối cảnh thành tạo

3- Phương pháp nghiên cứu đá trầm tích:

a/ Nghiên cứu ngoài trời:

- Lộ trình địa chất, thành lập các mặt cắt địa chất, nghiên cứu thế nằm của đá trầm tích

- Mô tả chi tiết các loại đá trầm tích theo cột địa tầng (gọi tên đá, mô tả các đặc điểm màu sắc, tính phân lớp, mối quan hệ giữa các lớp )

- Nghiên cứu mối quan hệ không gian thời gian với các loại đá khác

- Nghiên cứu đặc điểm phong hóa

- Nghiên cứu các tàn tích sinh vật

- Nghiên cứu các khoáng sản liên quan

b/ Công tác trong phòng:

- Nghiên cứu thành phần vật chất của đá bằng thạch học lát mỏng, phân tích độ hạt, phân tích thành phần khoáng vật nặng, phân tích nhiệt và rơnghen, phân tích thành phần hóa học: để phục vụ phân chia địa tầng, tuổi

địa chất, bối cảnh thành tạo, khả năng sử dụng với tư cách là một loại khoáng sản và công dụng của chúng, mối liên quan với các khoáng sản nội sinh khác

- Phân tích các nguyên tố phân tán (nguyên tố hiếm, xạ ) trong đá phục

vụ việc phát hiện khoáng sản, phân chia địa tầng, bối cảnh thành tạo

4- Trầm tích hiện đại:

Trầm tích hiện đại chủ yếu là những thành tạo bở rời chưa gắn kết hiện

đang được thành tạo ngay trên bề mặt Trái đất trong các môi trường biển, hồ, sông, đất liền

Mục đích nghiên cứu các trầm tích hiện đại là để:

- Làm sáng tỏ các điều kiện thành tạo, từ đó làm cơ sở cho việc nghiên cứu

trầm tích cổ theo nguyên lý lấy mới soi cũ

- Phục vụ cho địa chất công trình, địa chất thủy văn

- Phục vụ cho công tác điều tra khoáng sản

- Tại Việt Nam việc nghiên cứu trầm tích hiện đại gắn liền với việc nghiên cứu địa mạo, địa chất biển, địa chất dầu khí

- Khi nghiên cứu trầm tích hiện đại cần phân biệt hai nhóm lớn là Trầm

tích lục địa và Trầm tích biển

5- Vai trò của đá trầm tích với nền kinh tế quốc dân:

- Liên quan với nền móng công trình xây dựng

- Liên quan với các dạng khoáng sản gắn bó với mọi thời đại phát triển của con người

Bài 2: Quá trình sinh thành vật liệu trầm tích

I- Nguồn vật liệu trầm tích:

Vật liệu trầm tích là những mảnh vụn có kích thước khác nhau được hình thành do quá trình phong hóa, do xương vỏ động vật, thân lá thực vật, các vật liệu núi lửa và các vật liệu từ vũ trụ

1- Các vật liệu do quá trình phong hóa: Bao gồm các vật liệu vụn - sản phẩm của phong hóa cơ học, vật liệu lục nguyên có thể nhìn thấy bằng mắt thường với dạng tồn tại như hạt cát, cuội, sỏi ; các dung dịch thật và dung dịch keo được hình thành do phong hóa hóa học

2- Nguồn vật liệu hữu cơ: bao gồm xương vỏ động vật, thân lá thực vật

3- Vật liệu núi lửa: Các hoạt động núi lửa phun ra 1 lượng lớn dung nham, tro bụi vào trong môi trường nước và không khí, các vật liệu này sẽ tham gia vào quá trình thành tạo đá trầm tích

4- Vật liệu nguồn gốc vũ trụ: Một năm Trái đất có thể thu được từ vũ trụ

từ 15 đến 20 triệu tấn vật liệu vũ trụ, chúng tồn tại dưới dạng bụi, thiên thạch Tuy nhiên vai trò của chúng trong quá trình thành tạo đá trầm tích không lớn

II- Quá trình phong hóa:

Quá trình phong hóa sẽ hình thành nguồn vật liệu lục nguyên

Quá trình phong hóa chính là sự phá vỡ các đá cứng rắn thành các vật liệu bở rời và một số dạng nguyên tố hóa học được giải phóng khỏi các liên kết

ô mạng tinh thể đi vào môi trường nước hoặc không khí dưới dạng các ion Nguyên nhân gây ra quá trình phong hóa là nhiệt độ của mặt trời, nước, gió, băng hà, hoạt động của sinh vật

Quá trình phong hóa có lịch sử lâu dài và diễn biến phức tạp phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu, kiến tạo, đá gốc Vùng chịu tác động phong hóa mạnh nhất là phần đá gốc lộ trên bề mặt tiếp xúc trực tiếp với không khí và nước Càng xuống sâu, tác dụng phong hóa càng giảm

Phân biệt hai loại phong hóa:

1- Phong hóa cơ học:

Là quá trình phá huỷ các đá gốc về kiến trúc, cấu tạo, làm đá gốc bị nứt

nẻ, vỡ vụn thành các vật liệu vụn tách rời nhau mà không thay đổi về thành phần khoáng vật, thành phần hóa học dưới tác động của sự thay đổi nhiệt độ,

do khả năng hấp thụ nhiệt không đều của các khoáng vật, do sự đóng băng của nước, do hoạt động của dòng nước, sóng, gió; sự tự đổ vỡ do di chuyển đất đá từ nơi có thế năng cao đến nơi có thế năng thấp (vai trò của trọng lực)

Sản phẩm: vật liệu vụn tảng, cuội, sỏi, sạn, cát, bột

2- Phong hóa hóa học:

Sản phẩm của phong hóa hóa học là các khoáng vật mới đi cùng với sự thay đổi đáng kể thành phần hóa học của đá gốc do các ion được giải phóng đi vài môi trường nước dưới dạng hoà tan

Cơ chế của phong hóa hóa học là các phản ứng hóa học với sự chi phối của nước, CO 2 , nhiệt độ Các phản ứng hóa học chủ yếu thường xảy ra:

- Phản ứng oxy hóa với vai trò của oxy: Có thể thấy rõ trên các khoáng vật sulphur, kết quả làm cho quặng sulphur đổi màu, dần dần biến chúng thành các khoáng vật oxit có nhiều nước

Ví dụ: các quá trình sericit hóa, kaolinit hóa

3felspat kali +14 H 2 O = sericit +K(OH)

4felspat kali +22H 2 O = kaolinit +K(OH)

- Phản ứng carbonat hóa với vai trò của CO 2 :

Xảy ra rõ nhất với đá vôi, làm cho đá vôi hòa tan, tạo nên các hang động karst

3- Tính bền vững của các khoáng vật trong quá trình phong hóa: Các khoáng vật trong đới phong hóa đều bị biến đổi ở những mức độ khác nhau Có những khoáng vật chỉ vỡ vụn cơ học như thạch anh, có những khoáng vật lại rất không bền, chỉ cần rơi vào đới phong hóa sẽ nhanh chóng biến thành khoáng vật khác như olivin, pyroxen Mức độ bền vững của khoáng vật trong

đới phong hóa quyết định bởi thành phần hóa học, cấu trúc ô mạng, kích thước hạt và bản chất vật lý của điều kiện cảnh quan môi trường phong hóa

4- Các tác nhân chi phối quá trình phong hóa:

+ Điều kiện khí hậu: Thể hiện bởi sự thay đổi các điều kiện mưa nắng, gió bão Các nhân tố vật lý của chúng chính là nhiệt độ và độ ẩm Hai đại lượng vật lý này chi phối các đặc điểm pH, Eh của môi trường

pH thể hiện tính kiềm hay axit của môi trường: pH>7-môi trường kiềm; pH<7-môi trường axit; pH=7 môi trường trung tính

Eh biểu thị mức độ oxy hóa khử của môi trường (hay còn gọi là thế năng oxy hóa khử), tính bằng mV Eh có trị số dương càng cao thì tính oxy hóa càng mạnh và ngược lại

Các phản ứng hóa học trong vỏ phong hóa xảy ra trong các điều kiện thuận lợi khi nhiệt độ tăng cao và độ ẩm lớn Do vậy vỏ phong hóa ở các vùng nhiệt đới thường dày và phức tạp hơn so với các vùng khác

+ Điều kiện địa hình:

Vùng địa hình thoải, vật liệu phong hóa cơ học được giữ lại trong vỏ phong hóa tạo nên đới có độ rỗng cao giàu nước, tạo điều kiện cho quá trình phong hóa hóa học phát triển

Vùng địa hình phân cắt mạnh, các vật liệu phong hóa cơ học được di chuyển ngay khỏi vùng phong hóa, nước chảy tràn trên bề mặt do đó khó xảy

ra phong hóa hóa học

Hai yếu tố trên tác động tương hỗ trong 1 quá trình phức tạp và lâu dài

+ Các chế độ vận động kiến tạo, tân kiến tạo:

Vùng có chế độ kiến tạo bình ổn tạo điều kiện cho vỏ phong hóa phát triển triệt để Vùng nâng mạnh, vật liệu phong hóa cơ học tạo ra đến đâu bị rửa trôi ngay đến đó, do đó phong hóa hóa học kém phát triển

+ Yếu tố thời gian: thời gian càng lâu, phong hóa càng triệt để Các đá cổ phong hóa nhiều hơn các đá có tuổi trẻ

+ Các nhân tố chủ quan: Bản chất hóa học của khoáng vật, kiến trúc cấu tạo của đá gốc

Ví dụ trong cùng điều kiện như nhau, các đá gneis bị phong hóa mạnh hơn nhiều so với các đá quarsit; Các đới đứt gãy lớn cắt sâu vào đá gốc tạo nên các đới phong hóa sâu hàng trăm mét, trong khi đó các đá nằm ngoài đứt gãy

có đới phong hóa nông hơn nhiều

5- Cấu trúc vỏ phong hóa:

Vỏ phong hóa là sản phẩm của quá trình phong hóa được tích tụ ngay trên bề mặt đá gốc Nó là nguồn cung cấp vật liệu cho quá trình trầm tích Vỏ phong hóa có cấu trúc phức tạp chi phối bởi các tác nhân phong hóa

Điều kiện để có vỏ phong hóa là tốc độ xâm thực phải nhỏ hơn tốc độ phong hóa, chế độ kiến tạo tương đối bình ổn

Đặc điểm chung của vỏ phong hóa là tính phân đới Cấu trúc các đới cũng như thành phần của mỗi đới phụ thuộc và chi phối bởi các điều kiện cụ thể

Chung nhất theo Genzbua có các đới phong hóa (kiểu vỏ phong hóa) sau:

- Vỏ phong hóa vụn: thành phần là các đá vụn, sắc cạnh, thành phần vật chất gần giống với đá gốc Xuất hiện ở các vùng phân cắt mạnh, vùng núi cao trên các đá granit

- Vỏ phong hóa hydromica: phát triển ở vùng nhiệt đới nóng ẩm Tại đây felspat biến đổi hóa học thành tập hợp khoáng vật hydromica đi cùng các khoáng vật tàn dư của đá gốc

- Vỏ phong hóa monmorilonit: phát triển trên vùng thảo nguyên nửa khô ráo Thành phần khoáng vật chính là monmorilonit

- Vỏ phong hóa kaolinit: phát triển trong vùng khí hậu nóng ẩm nhiệt đới Các khoáng vật kaolinit chiếm ưu thế, đi cùng có hydromica và thạch anh

- Vỏ phong hóa laterit: phát triển ở vùng khí hậu nóng ẩm nhiệt đới, hoạt

động phong hóa xảy ra triệt để, các khoáng vật sét biến thành oxyt sắt và oxyt nhôm

Cấu trúc 1 mặt cắt vỏ phong hóa hoàn chỉnh trên đá granit

biotit)

Quá trình di chuyển và quá trình tích tụ là hai trạng thái đối lập nhưng lại thống nhất trong một hệ thống rất phức tạp bị chi phối bởi nhiều điều kiện bên ngoài như tốc độ dòng nước, đặc điểm khí hậu, đặc điểm môi trường nước

Sản phẩm của quá trình phong hóa là vật liệu vụn cơ học, các khoáng vật sét tồn tại dưới dạng dung dịch keo và các dung dịch thật (dung dịch hóa học) trong đó các nguyên tố hoà tan dưới dạng ion Phương thức di chuyển, phân dị

và lắng đọng đối với các vật liệu này rất khác nhau và trong các môi trường khác nhau cũng rất khác nhau

Các quá trình di chuyển và lắng đọng được gọi chung là quá trình trầm tích

1- Quá trình trầm tích vật liệu vụn cơ học:

a, Trong môi trường nước chảy:

Môi trường nước chảy là các dòng sông, dòng nước chảy tràn trên mặt ở các vùng núi, các dòng hải lưu trên biển

Các yếu tố chi phối quá trình trầm tích bao gồm: chế độ động lực học của môi trường, tốc độ lắng đọng của hạt vụn và hình thức di chuyển của hạt vụn + Chế độ động lực học của môi trường nước chảy bao gồm chủ yếu là kiểu dòng chảy, tốc độ chảy, ngoài ra tính phức tạp của dòng chảy còn phụ thuộc nhiều yếu tố như tính uốn khúc của dòng chảy, thuộc tính của thảm thực vật,

sự can thiệp của con người.v.v

Các dòng chảy trong sông chủ yếu là dòng chảy rối, lưu tốc dòng chảy luôn biến đổi đi đôi với sự xáo trộn của các lớp nước kề nhau., ngoài ra còn có

chuyển động xoáy ốc của khối nước, dòng chảy này còn gọi là dòng chảy vòng hay hoàn lưu có phương chuyển động không trùng với dòng chảy chung

Tốc độ chảy quyết định năng lực vận chuyển của dòng nước Tốc độ chảy càng lớn, tốc độ xâm thực càng mạnh, dòng nước có thể vận chuyển nhiều hạt vụn có kích thước lớn và ngược lại Nếu tốc độ chảy giảm đến một mức độ nào

đó, trọng lượng hạt thắng động năng của dòng nước sẽ xảy ra hiện tượng lắng

đọng vật liệu Như vậy các hạt có kích thước lớn sẽ lắng đọng gần nguồn, còn các hạt có kích thước nhỏ sẽ được vận chuyển ra xa nguồn

+ Hình thức vận chuyển của các hạt vụn:

Có tất cả 4 hình thức vận chuyển trên dòng nước chảy: đó là trượt trên

đáy, lăn trên đáy, nhảy cóc và lơ lửng trong dòng nước

Tốc độ trượt của hạt vụn phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy cũng như kích thước hình dáng của hạt, hình thức trượt thường xảy ra với các hạt có kích thước rất lớn, ít tròn cạnh

Lăn là hình thức di chuyển phổ biến của hạt vụn, tốc độ cũng phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy, hình dáng hạt, trọng lượng và tỷ trọng Hạt có hình cầu lăn nhanh hơn hạt góc cạnh

Các chuyển động lăn và trượt chủ yếu xảy ra ở thượng lưu và đối với các hạt có kích thước lớn Vùng đồng bằng, vận chuyển bằng phương thức lăn và trượt chỉ chiếm 10% so với chuyển động lơ lửng, còn ở miền núi có thể tới 30- 40%

Nhảy cóc là hình thức chuyển động liên quan với dòng nước xoáy Độ lớn của bước nhảy phụ thuộc tỷ lệ nghịch với tỷ trọng của hạt vụn

Lơ lửng là dạng vận chuyển phổ biến nhất Trạng thái lơ lửng của hạt

được kéo dài bao lâu phụ thuộc vào kích thước, hình dáng của hạt, tốc độ cũng như độ nhớt của dòng nước Nồng độ vật chất lơ lửng phân bố khác nhau theo

đọo sâu, có xu hướng tăng dần khi từ trên mặt xuống đáy dòng

Trong quá trình di chuyển các hạt vụn còn bị mài tròn Càng xa nguồn thì

độ mài tròn càng cao và ngược lại Như vậy dựa vào độ mài tròn của hạt vụn có thể suy đoán đá trầm tích được thành tạo ở gần hay xa nguồn cung cấp

b- Trong các bồn nước:

Bồn nước là một khái niệm rộng bao gồm biển, hồ, đầm lầy, vũng vịnh, ao hồ Các quá trình trầm tích diễn ra ở đây rất phức tạp, phụ thuộc vào kiểu và quy mô của bồn nước, tốc độ sóng, các chế độ thủy triều

Chế độ trầm tích ở biển được quyết định bởi sóng, gió, chế độ hoạt động của các cửa sông đối với khu vực gần bờ Nguồn vật liệu do sông mang ra biển chủ yếu là các hạt vụn cỡ cát, bột và sét, ngoài ra sóng nước phá hủy đáy biển, các đảo hay khối đá ven bờ và di chuyển chúng theo sóng, các dòng thủy triều, dòng đối lưu Sóng có thể mang các vật liệu có kích thước lớn như sạn sỏi, cuội

- Tác dụng vận chuyển của sóng: Khả năng vận chuyển của sóng được quyết định bởi chế độ gió Sóng có thể di chuyển các hạt cuội ở độ sâu 12-15m, các hạt cát ở độ sâu 23-27m, và ở độ sâu 20m chỉ có thể vận chuyển các hạt cát mịn tạo nên các vết gợn nhỏ Do đó sóng chỉ có tác dụng vận chuyển ở vùng biển nông

Phương vận chuyển của các vật liệu vụn thường song song hay thẳng góc với đường bờ biển Do ảnh hưởng của sóng, vật liệu vụn được tái phân bố lại theo hướng: các hạt thô nằm gần bờ, càng ra xa kích thước hạt càng giảm dần Tuy nhiên ở khu vực gần cửa sông quy luật phân bố trên lại bị phức tạp hóa bởi chế độ động lực học của sông tương tác với biển, chế độ gió, thủy triều Đường bờ biển có phần bị xói lở, có phần được bồi lắng Đây là vấn đề

đang giải quyết và tìm cách khắc phục xói lở

- Tác dụng vận chuyển của thủy triều: chủ yếu ở đới ven bờ, càng ra xa tác dụng vận chuyển giảm dần

c- Trong môi trường không khí:

Gió là nguyên nhân trực tiếp vận chuyển các hạt vụn trong môi trường không khí.Sự thành tạo các sa mạc chủ yếu do gió vận chuyển các hạt cát từ xa

đến Tại các vùng ven biển, tác dụng của gió cũng rất lớn, tạo nên các đụn cát, các đê cát có quy mô lớn

Gió chủ yếu mang và vận chuyển các hạt cỡ cát và bột Tuy nhiên trong các đợt giông bão các hạt có kích thước lớn hơn cũng được di chuyển

Phương thức vận chuyển của gió cũng là lăn trên mặt đất đối với các hạt cát và lơ lửng đối với hạt có kích thước cỡ bột, sét

Quá trình di chuyển theo gió, các hạt vụn được rơi xuống lắng đọng trên mặt đất, và cũng xảy ra sự phân dị trầm tích theo tỷ trọng, kích thước hạt và phụ thuộc tốc độ gió Ví dụ sự phân bố các cấp hạt của 1 đê cát do gió: phần chân đê là các hạt thô, càng lên cao hạt càng mịn dần

2- Quá trình trầm tích của vật liệu keo:

a- Đặc điểm của dung dịch keo :

Dung dịch keo bao gồm 2 bộ phận: các hạt keo và dung môi Dung môi thường là nước

Dung dịch keo là hệ phân tán, các hạt keo thường tích điện âm hay dương, chúng có tính hấp phụ Các hạt keo mang điện dương như hydrat của Al 2 O 3 ,

Fe 2 O 3 , các keo CaCO 3 , ZrO Các hạt keo mang điện âm như SiO 2 , keo sét, keo MnO 2 , keo sulphur Pb, Cu, As, Cd

Trong dung dịch keo, các hạt keo chuyển động hỗn loạn theo kiểu Braonơ, tốc độ khuếch tán nhỏ hơn nhiều so với dung dịch thật

Các hạt keo thường có kích lớn nên chúng không dễ dàng đi qua các màng chắn như dung dịch thật

b- Quá trình trầm tích của vật liệu keo:

Các hệ keo được lắng đọng do nhiều nguyên nhân khác nhau:

- Do hai hệ keo trái dấu gặp nhau

- Do hệ keo tích điện gặp hệ dung dịch có chứa nhiều ion trái dấu hoà tan

Ví dụ ở vùng cửa sông ven biển, hệ keo sét do sông mang ra gặp nước biển, các hạt keo sét mất điện trở nên trung hòa, rơi và lắng đọng xuống đáy

- Do tác dụng bốc hơi: dung môi của hệ keo bốc hơi làm cho nồng độ keo tăng cao dẫn đến ngưng keo

- Do tác dụng của môi trường và sinh vật: sinh vật có thể làm thay đổi chế

độ pH, Eh của môi trường từ đó gây ra sự lắng đọng keo

c- Tác dụng hấp phụ và thay thể ion khi keo lắng đọng:

Các hạt keo sét luôn mang điện âm và có khả năng hấp phụ các ion mang

điện dương như Ca 2+ , Na + , K + , khi gặp các hệ dung dịch khác có thể thay thế ion hấp phụ này bằng ion hấp phụ khác Tính chất này gọi là thay thế ion Các

hệ keo có ái lực hóa học với các ion cũng rất khác nhau, ví dụ keo sét có ái lực hóa học giảm dần theo chiều K + >Na + , Mg 2+ >Ca 2+

Trong thực tế người ta lợi dụng tính chất này để điều khiển các quá trình làm sạch môi trường, tẩy rửa làm sạch nước

d- Đặc điểm các khoáng vật thành tạo từ dung dịch keo:

- Thường có cấu tạo trứng cá, hạt đậu

- Độ lỗ hổng khá lớn do quá trình ngưng keo mất nước và co thể tích Các khoáng vật dạng keo không bền, hay xảy ra quá trình tái kết tinh tạo nên tập hợp khoáng vật vi tinh, kiến trúc toả tia, khảm, vi hạt

- Bề mặt các đá do lắng đọng từ keo thường có hình mai rùa hoặc cát khai hình cầu

- Thành phần hóa học thường biến đổi phức tạp do tác dụng hấp phụ ion khi trầm tích

- Khoáng vật keo có khả năng nhuộm màu

3- Quá trình trầm tích của dung dịch thật:

Nguồn gốc của các dung dịch thật là do các ion được giải phóng khỏi khoáng vật nguyên sinh và đi vào nước, tạo nên các dung dịch có các ion hòa tan Nó là thành phần chủ yếu của các đá trầm tích sinh vật và hóa học

Trong môi trường nước thường vắng mặt nhôm vì nhôm lưỡng tính nên phần lớn được lắng đọng trong vùng lục địa ở trạng thái keo Một số nguyên tố hoặc phân tử vật chất vừa tồn tại ở dung dịch thật vừa tồn tại ở dung dịch keo,

ví dụ SiO 2 Chất nào có độ hoà tan nhỏ thường ở trạng thái keo và ngược lại Quá trình tích tụ hay kết tủa của bất cứ chất nào cũng phụ thuộc vào độ hoà tan của chúng Độ hoà tan phụ thuộc vào môi trường, chế độ pH, Eh, nhiệt

độ, vật liệu hữu cơ

- pH: Ví dụ sắt dễ lắng đọng trong môi trường kiềm hơn môi trường axit, các khoáng vật sét lắng đọng trong môi trường axit và hòa tan trong môi trường kiềm

- Eh: trong điều kiện chế độ oxy hóa cao sắt dễ được lắng đọng và kết tủa dưới dạng hydroxyt sắt và oxyt sắt hóa trị cao (limonit, geothit), còn trong điều kiện khử, lắng đọng kết tủa oxyt sắt hóa trị thấp

5- Tác dụng phân dị trầm tích:

Quá trình phân dị là một quá trình xảy ra trong quá trình di chuyển và lắng đọng vật liệu trầm tích Kết quả của quá trình phân dị là từ 1 hệ nhiều pha, nhiều kích thước hạt, nhiều thành phần tách ra thành những bộ phận tương đối đồng nhất và tạo nên đá trầm tích Nếu không có quá trình phân dị trầm tích thì khó có thể thành tạo những loại đá trầm tích mà hiện nay con người có thể khai thác và sử dụng

Phân biệt hai quá trình phân dị trầm tích: phân dị cơ học và phân dị hóa học

a- Phân dị cơ học: Phân dị cơ học xảy ra đối với hạt vụn di chuyển trong môi trường nước, một số ít trong môi trường không khí Nguyên nhân của quá trình phân dị cơ học là kích thước, hình dáng, tỷ trọng của hạt vụn, cũng như tính chất của môi trường như độ nhớt, nhiệt độ, chế độ động lực học của môi trường

- Phân dị theo kích thước hạt: Sản phẩm của quá trình phong hóa cơ học

là một tập hợp hạt vụn có nhiều kích thước từ nhỏ đến lớn và các hạt rất sắc cạnh Khi khối vật liệu bắt đầu được di chuyển sẽ xảy ra sự phân dị

Có thể quan sát sự phân dị độ hạt ngay trên 1 lưu vực sông từ thượng nguồn trở xuống hạ lưu Trên các sườn đồi thượng lưu tích tụ các hạt dăm tảng kích thước lớn, sắc cạnh, đến các suối nhánh tích tụ các hạt cuội, sỏi, cát, sét; tiếp tục đến sông chỉ còn các hạt sạn, cát, sét được vận chuyển tới và tích tụ Do

đó trong tự nhiên đã tạo nên các đới cuội, đới sạn, đới cát, đới bột

Sự phân dị theo kích thước lại bị chi phối bởi các yếu tố khác như tỷ trọng, hình dáng

- Sự phân dị theo tỷ trọng: Theo xu hướng chung các hạt có tỷ trọng lớn sẽ

được lắng đọng trước, các hạt có tỷ trọng nhẹ được di chuyển ra xa rồi mới lắng

đọng

- Sự phân dị theo hình dáng: Các hạt có hình cầu thường được lắng đọng trước, các hạt dạng tấm, vẩy được vận chuyển xa hơn Trong quá trình di chuyển do ma sát, các hạt vụn được mài tròn Hạt càng vận chuyển xa càng

được mài tròn và chọn lọc tốt

- Sự phân dị theo thành phần khoáng vật: Được quyết định bởi tính bền vững của các khoáng vật Các khoáng vật kém bền vững chỉ có thể thấy được ở gần nơi cung cấp vật liệu, ngược lại các khoáng vật càng bền vững càng được vận chuyển xa

Ngoài ra còn có các yếu tố khách quan chi phối hoạt động phân dị, đó là các yếu tố địa hình địa mạo, tốc độ dòng chảy

b- Tác dụng phân dị hóa học:

Nguyên nhân cơ bản của phân dị hóa học là sự thay đổi hoạt tính hóa học của các hợp chất phụ thuộc vào sự biến đổi điều kiện môi trường Trong tự nhiên luôn tồn tại các bẫy địa hóa do sự thay đổi chế độ pH, Eh Khi rơi vào các bẫy này các ion hoặc các hợp chất có thể kết hợp và kết tủa theo các phản ứng hóa học và đây cũng là nguyên nhân gây nên sự phân dị hóa học

Quy luật chung nhất của phân dị hóa học là:

- Các hợp phần lắng đọng sớm nhất là các oxyt và hydroxyt sắt, nhôm Chúng được lắng đọng ngay trong vỏ phong hóa hoặc di chuyển một quãng

đường không lớn tạo nên các đới mũ sắt

- Các oxyt mangan, silic được lắng đọng muộn hơn một chút Trong thực

tế có thấy sự cộng sinh giữa các oxyt mangan và oxyt sắt trong các kết hạch hiện đại tướng biển

- Carbonat lắng đọng sau oxyt silic Trước khi lắng đọng carbonat, hai quá trình phân dị cơ học và hóa học xảy ra đồng thời, hình thành nên các đá vụn và đá sét Khi bắt đầu lắng đọng carbonat, về cơ bản kết thúc lắng đọng cơ học, chính vì vậy các đá carbonat nghèo vật liệu vụn

Sulphat và halogen là những vật liệu lắng đọng cuối cùng Chúng chỉ được kết tủa trong những điều kiện rất đặc biệt như khí hậu khô nóng, biển kín hoặc nửa hở Ví dụ các mỏ muối và thạch cao thường được thành tạo liên quan với các biển sót trong vùng lục địa khô nóng (cao nguyên Khò Rạt-Lào)

Các mô hình phân dị chỉ mang tính quy luật, có rất nhiều ngoại lệ, có những giai đoạn xen lẫn nhau và mang tính chuyển tiếp Quá trình phân dị thường xảy ra không triệt để

Quá trình phân dị hóa học luôn chịu những biến đổi cục bộ của môi trường, khí hậu, thời tiết, các hoạt động kiến tạo

Có mối liên quan giữa phân dị cơ học và phân dị hóa học Đối với trầm tích vụn là sạn, cát thì phân dị hóa học là giai đoạn oxyt sắt, nhôm, mangan

Đối với trầm tích vụn là bột, sét thì phân dị hóa học là giai đoạn carbonat Phân dị trầm tích là một quy luật phát triển rất phức tạp Kết quả của nó tạo ra các đá thuần khiết và các loại khoáng sản có ý nghĩa lớn trong đời sống con người

Bài 4: Quá trình thành đá (diagenes)

Sau khi lắng đọng trong các bồn trầm tích, phải trải qua 1 quá trình địa chất nữa mới thành đá trầm tích Quá trình địa chất biến tập hợp vật liệu trầm tích thành đá trầm tích được gọi là quá trình thành đá Kết quả là từ một tập hợp bở rời chứa nhiều nước chúng ta được một loại đá cứng rắn chứa rất ít nước, nghèo lỗ hổng, tỷ trọng tăng

1- Những nhân tố ảnh hưởng tới quá trình thành đá:

+ Thành phần vật liệu trầm tích: Trạng thái tập hợp vật liệu trầm tích chi phối quá trình thành đá

- Tập hợp vật liệu vụn: quá trình thành đá là sự gắn kết nén chặt bằng xi măng

- Tập hợp vật liệu keo: quá trình thành đá là sự mất nước, giảm lỗ hổng, sắp xếp lại các bộ phận keo, tái kết tinh từng phần

- Tập hợp các vật liệu hòa tan sau khi kết tủa thành vật liệu trầm tíc phân

bố lộn xộn, dạng khá xốp, mật độ thấp, tinh thể ẩn tinh hoặc vô định hình, quá trình thành đá là sắp xếp lại sự phân bố, ép chặt làm tăng tỷ trọng, đồng thời xảy ra tái kết tinh từng phần

+ Vật liệu hữu cơ: Chúng là 1 bộ phận của tập hợp vật liệu trầm tích, nhưng chúng có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất hóa lý của môi trường và từ đó

ảnh hưởng gián tiếp tới quá trình thành đá, đặc biệt là hoạt động của vi sinh vật khi mà bồn trầm tích còn nằm ở đới thông khí

+ Độ pH và Eh:

Xu hướng chung của môi trường trầm tích là chuyển biến từ chế độ oxy hóa sang chế độ khử do sự thoát oxy Môi trường khử tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí hoạt động Tốc độ chuyển biến nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có hàm lượng vật liệu hữu cơ, độ hạt, độ xốp của vật liệu trầm tích, hàm lượng nước

Giá trị pH trong giai đoạn thành đá thường thấp hơn so với môi trường bình thường và phụ thuộc nhiều vào hàm lượng vôi và magiê cũng như hàm lượng hữu cơ

+ Nước và dung dịch:

Nước chứa trong bồn trầm tích rất lớn, nó bao quanh các vật liệu trầm tích Trong quá trình thành đá bắt đầu xảy ra hiện tượng mất nước, chuyển chúng thành một dạng dung dịch có vai trò rất quan trọng chi phối các phản ứng hóa học hình thành các khoáng vật mới Tốc độ của quá trình thành đá phụ thuộc vào tính chất của dung dịch

2- Các tác dụng chủ yếu xảy ra trong quá trình thành đá:

2.1 Tác dụng gắn kết:

Xảy ra chủ yếu đối với các trầm tích vụn, các hạt vụn do nén ép nằm sát nhau hơn, bộ phận xi măng mất nước và dẫn đến giảm thể tích, đá được gắn kết Tác dụng gắn kết càng mạnh, thời gian gắn kết càng lâu dài thì đá càng cứng rắn Các đá có tuổi cổ thường gắn kết mạnh hơn các đá có tuổi trẻ Các

trầm tích Đệ Tứ ở Việt Nam hầu như không gắn kết, chính vì vậy chúng mới có khả năng chứa dầu, chứa nước ngọt

2.2 Tác dụng nén chặt:

Xảy ra với hiệu ứng mạnh nhất đối với trầm tích sét, trầm tích hóa học, trầm tích vụn giàu xi măng Nguyên nhân của nén chặt là áp suất do lún chìm hoặc áp suất của tầng đá và tầng nước nằm phía trên

Tác dụng nén chặt gây ra sự giảm thể tích, giảm lỗ hổng và mất nước Ví

dụ độ lỗ rỗng của bùn nhão khi mới thành tạo là 80%, nhưng khi thành đá phiến sét độ lỗ hổng giảm xuống còn 20% và 10% khi thành argilit

Một số cấu tạo mới được hình thành do tác dụng nén ép, ví dụ cấu tạo vết hằn sinh vật, cấu tạo định hướng

2.3 Tác dụng tái kết tinh:

Trong quá trình thành đá sẽ xảy hiện tượng hòa tan một phần sau đó kết tinh lại tạo nên các tinh thể mới Xu hướng chung của các vật liệu kết tinh là chuyển biến từ các tập hợp hạt nhỏ thành tập hợp hạt lớn có năng lượng bề mặt cực tiểu

Quá trình tái kết tinh rõ nhất đối với vật liệu sét và trầm tích hóa học Ví

dụ từ các dạng bùn vôi rất nhão, kết quả của quá trình tái kết tinh sẽ tạo nên tập hợp calcit ẩn tinh hoặc vi tinh khá cứng rắn

Quá trình tái kết tinh định hình các dạng cấu tạo và kiến trúc của đá, tạo nên kiến trúc hạt thô và cấu tạo khối

Cùng với sự hình thành các tinh thể mới, nhiều nguyên tố có thể bị lôi kéo

và tập trung tái phân bố lại, nhiều khi tạo nên các mỏ khoáng

2.4 Tác dụng hình thành khoáng vật mới: bao gồm 4 giai đoạn nhỏ:

- Giai đoạn hình thành khoáng vật trong điều kiện môi trường giàu oxy: chiều sâu thành tạo từ bề mặt đến vài chục cm, kết quả ở đới gần bờ tạo nên các kết hạch mangan, sắt, xa bờ tạo nên glauconit và phosphorit

- Giai đoạn hình thành khoáng vật trong điều kiện khử: xảy ra ở độ sâu 4m, đôi khi tới 10m, các khoáng vật có nguyên tố hóa trị cao chuyển thành nguyên tố có hóa trị thấp, ví dụ limonit chuyển thành hematit, hematit chuyển thành pyrit

2 Giai đoạn phân bố lại các khoáng vật tự sinh và tạo nên các kết hạch: xảy ra ở độ sâu trên 10m, môi trường kiềm pH=8 và điều kiện khử Vi khuẩn hoạt động yếu hoặc hoàn toàn không tồn tại

- Giai đoạn thành đá rắn chắc: xẩy ra ở độ sâu 150-200m Tại đây không

có nước tự do, trầm tích đã rắn chắc Quá trình thành tạo các khoáng vật mới

xảy ra nhanh tạo nên các khoáng vật tự sinh như carbonat, silicat và cuối cùng

là khoáng vật sét Các khoáng vật này thường kết tinh tốt, kích thước lớn và khá tự hình

Các tác dụng thành đá có thể xảy ra đồng thời hoặc riêng rẽ tuỳ thuộc

điều kiện môi trường và hoàn cảnh địa chất cụ thể

Bài 5: Giai đoạn hậu sinh và biến chất sớm

I- Giai đoạn hậu sinh (katagenes):

Yếu tố chi phối chủ yếu là nhiệt độ và áp suất với sự tham gia đáng kể của nước và dung dịch lỗ hổng Vai trò của vi sinh vật hầu như không có Và như vậy có thể coi ranh giới hoạt động của vi sinh vật là ranh giới không gian giữa giai đoạn thành đá và giai đoạn hậu sinh

Giới hạn chung của nhiệt độ từ 30-50 0 C đến 150-200 0 C, áp suất 100-200at Nguyên nhân của sự tăng nhiệt độ và áp suất chính là do trầm tích bị nhấn chìm xuống sâu Các tác dụng chính trong giai đoạn này là ép nén, hoà tan, trao đổi thay thế, tái kết tinh Kết quả là hình thành nên các khoáng vật mới, cấu tạo mới và kiến trúc mới, nhưng về bản chất chúng vẫn là các đá trầm tích chứ chưa phải là đá biến chất Bản chất của giai đoạn này là sự thay đổi tính chất vật lý như độ lỗ hổng, tỷ trọng của các đá

Ví dụ độ lỗ hổng của vật liệu sét khi mới hình thành là 50-70%, sau giai

đoạn thành đá thì trở thành đá sét với độ lỗ hổng 30-40%, và sau giai đoạn hậu sinh trở thành argilit với độ lỗ hổng 3-4% Đối với đá cát kết ở đọo sâu 500m có

độ lỗ hổng 36-48%, ở độ sâu 2000m có độ lỗ hổng 21-28%, lúc đó các hạt vụn tiếp xúc với nhau tạo nên kiến trúc các đường viền hạt hình răng cưa

Tác dụng hình thành khoáng vật mới rất phổ biến trong giai đoạn katagenes Cơ chế của sự hình thành khoáng vật mới là chuyển biến đa hình, các phản ứng thay thế trao đổi giữa các pha với nhau và với vai trò to lớn của dung dịch lỗ hổng

II- Giai đoạn biến chất sớm (metagenes):

Chỉ phát triển trong các vùng có chế độ kiến tạo tương đối mạnh Nhiệt

độ trong giai đoạn này có thể lên tới trên 150-250 0 C và cũng phụ thuộc vào tính nhạy cảm của các hợp phần tạo đá

Bản chất vật lý của giai đoạn metagenes chính là sự thay thế đa hình, tái kết tinh, phản ứng hóa học giữa các pha khoáng vật cũ hình thành các khoáng vật mới cân bằng trong điều kiện động học mới, không còn tác dụng nén ép nữa

Kết quả của giai đoạn này là hình thành nên các đá rất cứng rắn với kiến trúc cấu tạo và thành phần khoáng vật gần gũi với các đá biến chất

Ví dụ đá sét chuyển thành đá phiến argilit hoặc đá phiến sericit có cấu tạo phân phiến, phân lớp, thành phần khoáng vật gồm hydromica, thạch anh vi hạt đi cùng sericit, clorit, albit Đá cát kết chuyển thành đá cát kết dạng quarsit Than chuyển thành antraxit và bắt đầu xuất hiện graphit

Một số loại khoáng sản được hình thành trong giai đoạn này như than antraxit, mỏ graphit ẩn tinh, các loại đá hoa cẩm thạch, thành hệ jaspilit chứa sắt

Bài 6: cấu tạo và kiến trúc của đá trầm tích

1- Cấu tạo lớp hoặc trong lớp:

a- Cấu tạo khối: Thể hiện sự đồng nhất của các thành phần trong đá theo mọi phương Nguyên nhân phát sinh là do tốc độ trầm tích nhanh chóng, vật liệu trầm tích được vận chuyển tới liên tục Loại cấu tạo này phổ biến trong các

đá trầm tích vụn, đá sét, đá vôi

b- Cấu tạo vò nhàu, dòng chảy: Các phần tử tạo đá sắp xếp định hướng theo những phương nhất định Nguyên nhân là do tác dụng của dòng nước chảy hoặc sức ép kiến tạo khi đá còn ở trạng thái mềm, dẻo Loại này thường gặp trong đá sét, carbonat, muối, than

c- Cấu tạo phân lớp: Là một trong những cấu tạo rất đặc trưng của đá trầm tích thành tạo trong môi trường nước Các lớp có màu sắc, thành phần,

độ hạt khác nhau nằm chồng lên nhau trong những mặt cắt trầm tích Nguyên nhân phát sinh là do:

- Sự thay đổi nguồn cung cấp vật liệu trầm tích, sự thay đổi tác dụng phong hóa, chế độ động lực học của môi trường vận chuyển

- Sự thay đổi thời tiết dẫn đến thay đổi môi trường hóa học, thay đổi nồng

độ muối, thay đổi sự phát triển của sinh vật (sự thay đổi của môi trường cổ địa lý)

- Các chuyển động kiến tạo thăng trầm của Vỏ Trái đất

Theo hình thái phân biệt các cấu tạo phân lớp sau:

+ Phân lớp nằm ngang: thành tạo trong môi trường nước yên tĩnh như

đầm lầy, biển sâu, vũng, vịnh

+ Phân lớp lượn sóng: thành tạo ở đới ven bờ, trên sa mạc Các lớp có dạng cong hình chữ S hoặc chữ V thoải, ranh giới giữa các lớp rõ ràng

+ Phân lớp xiên: thành tạo trong môi trường nước chuyển động như các dòng chảy của sông, dòng chảy trong biển, các dòng chảy tạm thời Cần phân biệt phân lớp xiên đơn và phân lớp xiên chéo

Phân lớp xiên đơn thành tạo trong môi trường nước chảy theo 1 chiều, các lớp nằm nghiêng về 1 phía theo hướng nước chảy

Phân lớp xiên chéo phát triển trong các trầm tích sông, sa mạc, bờ hồ, bờ biển nơi có chế độ động lực học phức tạp Đặc trưng là các lớp có góc nghiêng, hướng nghiêng khác nhau, phân chia thành những loạt lớp riêng biệt + Phân lớp giả: thành tạo do tác dụng của của nước có chứa dung dịch khoáng hóa ngấm trong khe nứt của đá, gặp điều kiện thuận lợi lắng đọng lại thành trầm tích Hiện tượng như vậy tiếp diễn nhiều lần, kết quả tạo thành một kiểu phân lớp, nhiều khi xoá nhòa những dấu vết phân lớp ban đầu

+ Phân lớp tuần hoàn (theo chu kỳ dạng flisơ): mang tính chu kỳ hay tính nhịp, là hiện tượng thay đổi các loại đá trầm tích 1 cách tuần hoàn theo một trật tự nhất định Nguyên nhân là do sự thay đổi có chu kỳ các điều kiện cổ địa

lý của bồn trầm tích (thay đổi thời tiết), hoặc sự tham gia của các yếu tố cổ kiến tạo chuyển động dao động theo chiều thẳng đứng

Tính chu kỳ thể hiện rõ trong các thành hệ flisơ, than, muối, dầu mỏ

2- Cấu tạo trên mặt lớp:

+ Dấu vết gợn sóng: là dấu vết uốn lượn dạng sóng có trên mặt lớp của các

đá trầm tích Khi nghiên cứu các dấu vết gợn sóng thường chú ý đến các yếu tố sau: chiều dài bước sóng, chiều cao của sóng, tính đối xứng, đặc điểm hình thái hai bên sườn của sóng, đặc điểm phân bố độ hạt trên các bộ phận khác nhau của sóng

- Dấu vết gợn sóng do dòng nước: được thành tạo ở nơi có dòng nước chảy tạm thời, có hình dạng là hình sin không đối xứng

- Gợn sóng do sóng vỗ: thành tạo trên mặt lớp trầm tích ven bờ hồ, bờ biển, có dạng đối xứng, đỉnh nhọn

- Gợn sóng do gió: thành tạo trên mặt lớp cát, bột ở sa mạc, hoặc các đới ven bờ nghèo thực vật, có hình dạng không đối xứng

+ Vết hằn sinh vật, vết hằn cơ học: nguyên nhân do dòng nước chảy làm trầm tích bị vò nhàu tạo nên các vết hằn cơ học hoặc là di tích chuyển động của các loài động vật

+ Dấu vết khe nứt khô: được thành tạo khi trầm tích bị lộ ra ngoài không khí, khi khô co lại trên bề mặt tạo thành những khe nứt cắt chéo nhau Đây là một dấu hiệu để xác định điều kiện cổ khí hậu hoặc xác định bề mặt trên của 1 lớp Loại dấu vết này thường gặp trên mặt lớp của trầm tích sét

+ Dấu vết giọt mưa: là những vết lõm có đường gờ nhô cao, đường kính vài mm, thường thành tạo trên bề mặt trầm tích sét Loại dấu vết này được bảo tồn trong điều kiện khí hậu khô nóng

3- Các cấu tạo khác:

+ Cấu tạo kết hạch: Có các thể hình cầu, hình bầu dục, dạng mắt kích thước không lớn nằm xen trong các lớp đá trầm tích, thành phần là sét, vôi, silic, photphorit

+ Cấu tạo đồng tâm: trứng cá, giả trứng cá, hạt đậu, pizolit

Cấu tạo trứng cá có nhân là các hạt cát, bao quanh nhân là các khoáng vật có kích thước rất nhỏ sắp xếp theo những vòng tròn đồng tâm, đường kính khoảng 1-2mm, nếu kích thước lớn 6-9mm gọi là cấu tạo pizolit, nếu giống hình hạt đậu gọi là cấu tạo hạt đậu (3-6mm) Nếu không có nhân mà các khoáng vật vẫn sắp xếp theo những vòng tròn đồng tâm thì gọi là cấu tạo giả trứng cá + Cấu tạo tỏa tia: còn gọi là cấu tạo spherolit, các khoáng vật calcit sắp xếp định hướng từ tâm ra ngoài dạng tỏa tia

+ Cấu tạo đường khâu: Hình thành đồng thời do các tác dụng nén ép và hòa tan, đặc trưng bởi các đường nhỏ ngoằn ngoèo lấp đầy bởi oxit sắt, sét, than, thường xuất hiện trong giai đoạn biến đổi hậu sinh của đá Chúng có thể

là những đường dẫn dầu, dẫn khí

+ Cấu tạo nón chồng nón: phát triển trong các trầm tích đá vôi, siderit, đá sét, hình dáng giống nhau như những chiếc nón nằm kế tiếp nhau

II- Kiến trúc:

Kiến trúc là một dấu hiệu về hình thái của đá được quyết định bởi các yếu

tố kích thước, hình dáng, đặc trưng bề mặt, số lượng tương đối của các hợp phần tạo đá

1- Kiến trúc của đá trầm tích vụn:

Đá vụn gồm hai bộ phận: hạt vụn và xi măng Hạt vụn có nguồn gốc do phong hóa hóa học, xi măng gắn kết các hạt vụn do lắng đọng từ dung dịch keo hoặc dung dịch thật

Kiến trúc của đá vụn được quy định bởi yếu tố hình dáng, kích thước, độ mài tròn, tính đồng nhất của các mảnh vụn, thành phần, số lượng, các sắp xếp của xi măng, mối quan hệ giữa mảnh vụn và xi măng

a- Hình dạng hạt: Hình dạng của mảnh vụn phản ánh độ bền của khoáng

vật, cấu trúc tinh thể, khoảng cách vận chuyển hạt vụn, môi trường di chuyển, các quá trình biến đổi thứ sinh Ví dụ ở vùng biển, các hạt thạch anh tròn và hình cầu phân bố ở các trầm tích xa bờ, còn gần bờ các hạt thạch anh góc cạnh

Để phản ánh mức độ mài tròn trong quá trình trầm tích, phân ra một số cấp hình dạng hạt sau:

- Hạt góc cạnh: hạt mới bị phá vỡ, chưa di chuyển xa khỏi vùng phong

hóa

- Hạt nửa góc cạnh: vận chuyển chưa xa lắm khỏi vùng phong hóa

- Hạt tròn cạnh: di chuyển tương đối xa vùng phong hóa

- Hạt rất tròn cạnh: di chuyển xa hoặc tái lắng đọng nhiều lần

- Hạt tái sinh: phần hạt vụn là nhân, phần ven rìa là xi măng tái kết tinh

- Hạt gặm mòn: hạt bị hòa tan phần ven rìa trong quá trình biến đổi thứ

sinh

b- Độ hạt (kích thước hạt): Nó quyết định tính chất và các kiểu kiến trúc,

là cơ sở để phân chia các loại đá vụn cơ học

Có nhiều cách phân chia các cấp hạt theo các cơ sở khác nhau, chưa có sự thống nhất

- Cơ sở logarit: phổ biến ở Mỹ cách phân chia của Crumben (1936) theo thang logarit φ=-log 2 d, trong đó, d là kích thước hạt tính bằng mm kết quả theo thứ tự như sau:

0 +1 +2

0,125(1/8) 0,063(1/16) 0,0335(1/32) 0,0157(1/64) 0,0078(1/128) 0,0039(1/256) 0,002(1/512) 0,001(1/1124)

+3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +10

Cách này phức tạp song dễ dàng biểu diễn trên giấy logarit

- Cơ sở thập phân: lấy 2 hoặc 1 làm cơ sở (200-20-2-0,2-0,02-0,002; 0,01-0,001) Cách này đơn giản dễ nhớ, dễ áp dụng trong thực tế Theo cách phân loại này có 4 kiểu kiến trúc cơ bản sau:

1-0,1-+ Kiến trúc cuội: bao gồm các loại trầm tích sau:

c- Kiến trúc của xi măng và các kiểu xi măng:

Xi măng đóng vai trò gắn kết các hạt vụn Nguồn gốc của xi măng thường

là tự sinh, được lắng đọng từ dung dịch thật hoặc dung dịch keo Phổ biến là các loại xi măng có thành phần carbonat, silit, photphorit, hydroxit sắt, mangan Xi măng có thể sinh thành đồng thời với quá trình trầm tích hoặc có thể thành tạo trong các quá trình biến đổi thứ sinh

Bản thân xi măng có kiến trúc riêng như vô định hình, ẩn tinh, tái kết tinh, hóa hạt

Mối quan hệ giữa xi măng và hạt vụn được gọi là kiểu xi măng và được quyết định do sự phân bố xi măng trong đá, số lượng xi măng, điều kiện sinh thành và đặc tính biến đổi của xi măng Các kiểu xi măng có ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ lý, độ rỗng của đá

Phân biệt các kiểu xi măng sau:

- Kiểu xi măng cơ sở: Xi măng trầm tích đồng thời với hạt vụn, lượng xi

măng nhiều hơn hạt vụn, đá gắn kết yếu

- Kiểu xi măng tiếp xúc: Tỷ lệ xi măng rất ít so với mảnh vụn, chỉ nằm ở

nơi tiếp xúc giữa các mảnh vụn, đá có độ lỗ hổng cao, thấm tốt, gắn kết yếu

- Kiểu xi măng lấp đầy: xi măng lấp đầy lỗ hổng giữa các hạt vụn, mức độ

gắn kết trung bình

- Kiểu xi măng ép nén: đá rất ít xi măng, các mảnh vụn ép sát vào nhau,

đôi khi trở nên định hướng, đá gắn kết chắc

- Kiểu xi măng gặm mòn: xi măng lấp đầy chỗ trống giữa các hạt, chỗ lồi

lõm của hạt, nơi tiếp xúc giữa xi măng và hạt vụn dạng vũng vịnh, được thành tạo do kết quả của sự hoà tan hạt vụn và được thay thế bằng thành phần xi măng Đá gắn kết rất tốt, cứng rắn

- Kiểu xi măng kết vỏ: Xi măng bao quanh hạt vụn, đá gắn kết yếu

- Kiểu xi măng khảm: xi măng tái kết tinh thành những tinh thể lớn bao

lấy các hạt vụn Đá gắn kết chắc

Trong một loại đá có thể có 1 hay nhiều kiểu xi măng

2- Kiến trúc của các đá trầm tích sinh hóa:

Đây là các đá được thành tạo từ các dung dịch keo hay thật thông qua các phản ứng hóa học hoặc từ xương vỏ sinh vật Thành phần khoáng vật phản ánh bản chất của môi trường tạo khoáng Sau khi thành tạo các đá này dễ bị biến

đổi, các khoáng vật lớn lên do tái kết tinh, và do đó kích thước khoáng vật phản ánh mức độ quá trình biến đổi của đá

Cơ sở chính để phân chia kiến trúc của trầm tích sinh hóa là dấu hiệu hình dáng khoáng vật, bao gồm các loại kiến trúc sau:

- Kiến trúc vô định hình: các khoáng vật không ở trạng thái kết tinh như

opan, đá có vết vỡ vỏ sò Đặc trưng cho các đá thành tạo do sự ngưng keo như trầm tích nhôm, sắt, silit, mangan

- Kiến trúc tha hình: hay gặp trong đá vôi, hạt méo mó không có hình

dạng nhất định

- Kiến trúc tự hình: hay gặp trong dolomit, sulphat, khoáng vật có dạng tự

hình đều đặn

- Kiến trúc thay thế: thành tạo do sự thay thế lẫn nhau trong quá trình

biến đổi thứ sinh như quá trình calcit hóa, dolomit hóa, silit hóa

- Kiến trúc sinh vật: do xương vỏ của sinh vật tạo nên, các bộ phận sinh

vật hóa đá mà vẫn rõ ràng hình dáng

- Kiến trúc tàn tích sinh vật: Các hình dáng sinh vật đã bị thay thế một

phần bởi các khoáng vật tái kết tinh trong quá trình thành đá

- Kiến trúc hóa hạt: hình thành do sự tái kết tinh (trong đá vôi )

Ngoài ra có thể dựa vào kích thước hạt để phân biệt các kiểu kiến trúc của

đá trầm tích sinh hóa và có thể sử dụng ngay ngoài thực địa:

+ Theo kích thước tuyệt đối có:

Bμi 7: Thμnh phần vật chất của đá trầm tích

I- Thμnh phần vô cơ: bao gồm các hợp phần tha sinh và hợp phần

tự sinh

1- Hợp phần tha sinh:

Chủ yếu là các mảnh vụn khoáng vật, mảnh đá-sản phẩm của quá trình phong hóa vật lý, chúng được thành tạo trước quá trình thành tạo đá trầm tích Kích thước mảnh vụn từ 0,01mm đến vài trăm mm

Các mảnh vụn có hình dáng ít được mài tròn, chọn lọc ở các mức độ khác nhau Một số trường hợp do tái kết tinh trở nên méo mó

Thành phần của các hợp phần tha sinh bao gồm các khoáng vật và mảnh

đá bền vững trong điều kiện phong hóa Đa số gặp thạch anh, plagiocla axit,