Chương 2 THỰ C NGHI Ệ M
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng của đề tài là đá ốp lát dùng trong vật liệu xây dựng. Đá ốp lát
dùng trong vật liệu xây dựng bao gồm đá granit, đá marble, đá bazan. Đá ốp lát
được chọn nghiên cứu với lí do cĩ thể hoạt độ phĩng xạ trong các mẫu này vượt
tiêu chuẩn Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu là đo phổ gamma phơng thấp rồi tính hoạt độ phĩng xạ các nhân trong mẫu tại Trung tâm Hạt nhân Tp.HCM.
Đá ốp lát dùng trong vật liệu xây dựng bao gồm đá bazan, đá marble và đá granit. Đá bazan là loại đá đẹp nhất trong ba loại đá ốp lát nhưng đá bazan rất cứng, giịn nên dễ vỡ, rất khĩ chế tác. Do đĩ giá thành đá bazan rất cao nên rất ít được sử dụng để ốp lát trong xây dựng. Đá marble đẹp hơn đá granit, mềm và rất dễ chế tác nhưng đá marble lại dễ bị trầy xướt, tạo cảm giác khơng an tâm đối với người tiêu dùng. Khác với đá bazan và đá marble, đá granit khá đẹp và cĩ độ cứng vừa phải, khơng giịn nên bền và rất dễ chế tác. Do đĩ đá granit là loại đá ốp lát thơng dụng nhất trong xây dựng. Vì vậy, trong 61 mẫu đá ốp lát được khảo sát thì phần lớn là mẫu đá granit và một số mẫu đá marble; đặc biệt khơng cĩ mẫu đá bazan.
Đá granit
Granit là loại đá nĩng chảy xâm nhập (được kết tinh ở sâu dưới mặt đất), với thành phần đá felsic (giàu silica và chứa hơn 10% khống chất felsic) và phanerit, kết cấu subeuhedral (khống chất mà tinh thể cĩ thể nhìn thấy bằng mắt thường và một trong số chúng vẫn giữ nguyên được hình dáng tinh thể nguyên thủy). Granit là loại đá xâm nhập phổ biến nhất cĩ thể tìm thấy ở các châu lục.
Đá granit là loại đá đa cơng dụng vì nĩ cĩ thể dùng để ốp tường phía ngồi của căn nhà, làm bậc tam cấp, cầu thang, mặt kệ bếp, phịng tắm…tạo sự sang trọng cho ngơi nhà.
Đá granit cĩ thành phần chủ yếu là thạch anh, feldspar và một ít mica, khối lượng riêng lớn 2600 – 2700 kg/m3, cường độ nén rất lớn 1200 – 2500 kg/cm2. Đá granit được xẻ trên dây chuyền hiện đại, qua nhiều cơng đoạn cắt gọt và mài dũa nhiều lần để lộ vân đá và độ bĩng của sản phẩm, độ dày chuẩn của granit ốp lát từ 2~3 cm. [4], [35].
Giả thuyết về sự thành tạo granit
Tất cả các giả thuyết về nguồn gốc đá granit cĩ thể nhĩm thành hai hướng sau:
Nguồn gốc macma của granit:
+ Macma granit nguyên sinh.
+ Macma granit là kết quả phân dị macma bazơ. + Macma granit tái nĩng chảy [3], [4].
Sự thành tạo granit bằng con đường trao đổi biến chất
Granit hĩa là quá trình mà trong đĩ những đá ở trạng thái cứng biến thành đá granit mà khơng trải qua giai đoạn macma. Những người thuộc trường phái này cho rằng granit cĩ thể được thành tạo từ các đá nguyên thủy khác do các quá trình trao đổi biến chất. Trong quá trình granit hĩa nĩ thu nhận oxit K2O, Na2O và SiO2
và thải CaO, MgO và FeO để biến những đá ban đầu khơng phải granit thành granit. Người ta phân biệt hai phương thức granit hĩa:
+ Khuếch tán vật chất qua màng mỏng giữa các hạt + Khuếch tán vào mơi trường cứng.
Hiện nay đa số cho rằng granit được thành tạo do khuếch tán vật chất qua màng mỏng, ở đĩ khơng cĩ mối liên kết ion đồng nhất. Granit hĩa xảy ra ban đầu
do sự phá hủy khống vật màu của đá nguyên thủy và thành tạo plagioclas bị thay thế bởi feldspar kali tạo kiến trúc gậm mịn. Cuối cùng nĩ thu nhận SiO2 làm cho các đá giàu thạch anh.
Nĩi tĩm lại đa số các nhà nghiên cứu đều thừa nhận cĩ hai cách thành tạo các đá cĩ thành phần granit: Do kết tinh từ macma granit và do trao đổi biến chất. Hiện nay một số nhà nghiên cứu cho rằng granit hĩa liên quan tới macma granit, một số khác lại coi granit hĩa xảy ra dưới ảnh hưởng của dịng xuyên macma và dần dần làm nĩng chảy thành macma [3], [4].
Thành phần khống vật
Thành phần khống vật của granit được trình bày ở bảng 2.1. Hàm lượng khống vật trong nhĩm như sau: plagioclas axit - 30%, feldspar kali – 30%, thạch anh – 30%, 10% là biotite và khống vật phụ. Vì vậy chỉ số màu của granit bằng 10%. Granit cĩ chỉ số màu thấp hoặc cao ứng với granit sáng màu và granit sẫm màu.
Plagioclas trong granit là anbit-oligoclas N0 10-25, đơi khi chúng cĩ cấu tạo đối với nhân cĩ thành phần andezin. Khống vật thứ sinh phát triển theo plagioclas axit là serixit, cịn phần nhân cĩ andezin sẽ bị tập hợp xuotxuarit thay thế.
Feldspar kali-natri trong granitoid cĩ thể khác nhau, thành phần của chúng phụ thuộc vào điều kiện thành tạo và tuổi của khối đá xâm nhập, thường gặp là octoclas và microcline cĩ độ trật tự cao, mạng song tinh. Trong các đá cĩ tuổi trẻ hơn (granit kainozoi) thì feldspar thường là kiểu nhiệt độ cao – sanidine và anoctoclas.
Trong granit thường gặp sự phân hủy pectit, chỉ trừ những đá trẻ vẫn bảo tồn sanidine và anoctoclas cấu trúc đồng nhất.
Biotite là loại chứa nhiều sắt, màu nâu, đa sắc rõ, bị thay thế bởi clorit, đơi khi muscovite.
Pyroxen trong granit là hypersthen sắt, hiếm hơn cĩ pyroxen một xiên – ogit.
Điểm đặc trưng của granit là lượng khống vật phụ nhiều và thành phần của nĩ cao (bảng 2.1).
Theo nghiên cứu [22], [29] độ phĩng xạ tiềm tàng trong mẫu đá granit ốp
lát được chứa trong các khống vật phụ sau: Titanite, Zircon, Apatite, Fluorite,
Allanite, Monazite, Pyrite, Hematite, Ilmenite.
Granit cĩ thành phần khống vật như đã mơ tả ở trên, được chia ra các thể tùy theo thành phần khống vật màu. Phổ biến nhất là granit biotite. Đĩ là đá cĩ hạt kết tinh hồn tồn cĩ màu xám sáng. Khi bị biến đổi hoặc bị phong hĩa thì cĩ màu phớt hồng, vì feldspar kali bị nhuốm màu khi biến đổi và thành phớt hồng do phân tán mịn của oxit sắt, cĩ trong thành phần của đá dưới dạng tạp chất. Đơi khi granit biến đổi cĩ màu phớt lục hoặc phớt nâu do cĩ xuất hiện epidote và hydroxit sắt trong đá. Hiếm hơn cịn gặp granit muscovite. Nếu trong granit cĩ cả hai loại mica thì gọi là granit hai mica. Cuối cùng cịn gặp granit hornblende và granit hornblende-biotite.
Rapakivi là granit hornblende-biotite được phân biệt bởi kiến trúc ovoit – tinh thể feldspar kali kích thước lớn (đến vài centimet) màu hồng bị bao quanh bởi riềm oligoclas màu lục.
Bảng 2.1. Khống vật tạo đá của granit.[4]
Khống vật Nhĩm khống vật
Nguyên sinh Thứ sinh
Chính Plagioclas axit Feldspar kali Thạch anh Biotite Serixit Kaolinit Clorit
Bảng 2.1. Khống vật tạo đá của granit (tiếp theo và hết).[4] Khống vật
Nhĩm khống vật
Nguyên sinh Thứ sinh
Thứ yếu Hornblende Pyroxen thoi Pyroxen một xiên Muscovite Actinolit, clorit Secpentin Actinolit,clorit Phụ Apatite Zircon Titanite Octit Rutin Manhetit Thành phần hĩa học
Hàm lượng oxit kim loại kiềm trong granit chiếm gần 8% trong đĩ kali trội hơn natri. (bảng 2.2) Bảng 2.2. Thành phần hĩa học của granit.[4] Oxit Thành phần % Oxit Thành phần % SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO 69,21 0,41 14,41 1,98 1,67 0,12 CaO Na2O K2O P2O5 H2O MgO 2,19 3,48 4,23 0,30 0,85 1,15 Tổng 100
Granit là một nguồn bức xạ của mơi trường tự nhiên thơng thường nhất, granit chứa 10 ~ 20 ppm U (tương đương 120~ 240 Bq/kg). Do vậy khi granit được sử dụng trong xây dựng thì cần phải đánh giá độ an tồn về mặt phĩng xạ của chúng.