6. Vai trò của khoáng vật trong nền kinh tế quốc dân
3.2. Thành phần ñá trầm tích
a. Thành phần khoáng vật
Thành phần khoáng vật của ñá trầm tích rất phức tạp, dựa vào nguồn gốc và thành phần, chia khoáng vật tạo ñá trầm tích thành các nhóm chính sau:
- Khoáng vật tha sinh: là thành phần chủ yếu của trầm tích vụn cơ học, một phần trong ñá sét và trầm tích sinh hoá. Những khoáng vật tha sinh phổ biến nhất trong ñá trầm tích là thạch anh, fenspát, mica, ziacon, apatit, grơnat, clorit, xilimanit...
- Khoáng vật tự sinh: là những khoáng vật ñược hình thành từ dung dịch thật hoặc dung dịch keo. Ngoài ra khoáng vật tự sinh có thểñược hình thành do những biến ñổi trong
giai ñoạn hậu sinh của sự hình thành ñá. Khoáng vật tự sinh là thành phần chủ yếu của các ñá trầm tích sinh hoá và ñóng vai trò chất xi măng trong các trầm tích cơ học.
- Các di tích hữu cơ: trong ñá trầm tích thường có các di tích hữu cơở dạng hóa thạch. Các hóa thạch là bằng chứng ñể nhận biết, phân loại và xác ñịnh tuổi ñá.
- Các vật liệu núi lửa: Trong ñá trầm tích còn gặp những sản phẩm là kết quả hoạt ñộng của núi lửa như thuỷ tinh núi lửa, mảnh vụn các khoáng vật tạo ñá macma liên quan ñến hoạt ñộng của núi lửa như pyrôxen, amphibon, fenspát, thạch anh, mica, tro núi lửa...
b. Thành phần hoá học ñá trầm tích
Thành phần hoá học ñá trầm tích khác xa ñá macma, thể hiện rõ ở thành phần hàm lượng các ôxyt. Thành phần hoá học của một loại ñá cụ thể thường ñơn giản, số lượng ôxyt không nhiều như trong ñá macma. Hàm lượng Fe2O3 trong ñá trầm tích lớn hơn trong ñá macma, trong khi ñó ñá trầm tích lại có Na2O nhỏ hơn ñá macma. Tỷ lệ thành phần hoá học các ôxyt biến thiên không có tính quy luật.
3.3. Một sốñá trầm tích
a. Ðá vụn thô: bao gồm các loại ñá có kích thước vụn lớn hơn 1 mm. Tuỳ theo kích thước các hạt và mảnh vụn mà chia thành nhiều loại khác nhau. Ngoài ra, ñể phân loại ñá vụn thô còn dựa vào mức ñộ kết gắn hay rời rạc (xem bảng III.4)
Bảng III.4: Phân loại ñá vụn thô
Mảnh vụn tròn nhẵn Mảnh vụn rời rạc Kích thước
mảnh vụn, hạt
(mm) (rTên ời rñạá c) (kTên ết gñắá n) (rTên ời rñạá c) (kTên ết gñắá n)
> 1000 1000-100 100-10 10-1 Khối lớn Tảng Cuội Sỏi Khối lớn kết Tảng kết Cuội kết Sỏi kết Tảng lớn Cục Dăm Dăm nhỏ Tảng lớn kết Cục kết Dăm kết Dăm nhỏ kết Thành phần mảnh vụn có thểña khoáng hay ñơn khoáng tuỳ theo nguồn gốc sinh ñá. Thành phần xi măng thường là vôi, silic, hyñroxit sắt, cát, sét...
Trong các loại ñá vụn thô, phổ biến và có ý nghĩa nhất là cuội, sỏi, sỏi kết, dăm kết.
b. Ðá cát: Cát là sản phẩm phong hóa cơ học các ñá khác, có kích thước cấp hạt từ 1 mm - 0,1 mm. Sản phẩm ở trạng thái rời rạc gọi là cát, nếu kết gắn lại gọi là cát kết. Cát kết rất phổ biến, chiếm khoảng 60 % trầm tích cơ học. Cát kết có hai thành phần cơ bản là các hạt cát và chất xi măng kết gắn. Thành phần là những khoáng vật tạo ñá như thạch anh, fenspát, mica, ziacon, manhêtit, rutin. Chất xi măng phổ biến là cácbônat, hydroxyt sắt, kaolinít. Trong cát kết có thể gặp các di tích hữu cơ.
Kiến trúc ñiển hình của cát kết là kiến trúc cát (pơxamit), ngoài ra còn gặp một số kiến trúc trung gian như cát -bột, cát- cuội, cát -sét.
Cấu tạo của cát kết rất ña dạng, tuỳ theo ñiều kiện thành tạo mà có các kiểu cấu tạo sau: cấu tạo khối, cấu tạo phân lớp xiên, cấu tạo phân lớp song song, trên mặt cát kết có thể gặp dấu vết gợn sóng.
Hiện nay, ña số các nhà thạch học dựa vào thành phần khoáng vật làm cơ sở phân loại chi tiết cát kết. M.S.Svétxốp (1958) chia cát kết thành: cát kết ñơn khoáng, cát kết ít khoáng và cát kết ña khoáng. Có tác giả lấy kích thước cấp hạt ñể chia thành cát kết trung bình và cát
kết nhỏ. Có tác giả dựa vào thành phần xi măng ñể phân loại cát kết thành cát kết silic, cát kết sắt, cát kết vôi, cát kết sét. Việt Nam sử dụng cách phân loại của M.S.Svetxốp.
- Cát kết ñơn khoáng: Phổ biến nhất là cát kết thạch anh, trong ñá này thạch anh chiếm >85% thành phần các hạt, ngoài ra còn gặp một số ít các khoáng vật như ziacon, tuốcmalin, mica... Cát kết thạch anh ñược thành tạo xa nơi ñá gốc, ñặc trưng cho trầm tích ven biển, ven hồ, ven các tam giác châu. Cát kết thạch anh rất rắn chắc và khó bị phong hóa. Khi sản phẩm ở trạng thái rời rạc gọi là cát thạch anh. Nếu bị biến ñổi mạnh mẽ do áp xuất lớn và nhiệt ñộ cao thì cát kết thạch anh chuyển thành quăczit.
Cát kết thạch anh ñược dùng trong xây dựng, trong công nghiệp thuỷ tinh.
- Acko: là loại cát kết ña khoáng. Thành phần khoáng vật chủ yếu: fenspát (50-90%); thạch anh (<50%), khoáng vật phụ có mica, ziacon, tuốcmalin. Ðá có màu xám trắng hoặc phớt hồng. Ðá có cấu tạo khối rắn chắc. Xi măng thường là kaolinit, xêrixit.
Ở Việt Nam, ñá cát rất phổ biến dọc các sông lớn như sông Hồng, sông Ðà, sông Mã, sông Lam, ñặc biệt có nhiều ở ven biển từ Thanh Hoá ñến Thuận Hải. Ðá cát rất có giá trị, dùng ñể nấu thuỷ tinh và làm vật liệu xây dựng. Cùng với sự sa lắng tạo thành cát có nhiều khoáng sản quý như vàng, bạch kim, thiếc, crom, sắt. Ví dụ: mỏ vàng ở Bồng Miêu là cát có chứa vàng.
Trên ñá cát nước ta hình thành nên nhóm ñất cát ven biển, ñất cát có một số ñặc tính phù hợp cho các cây hoa màu như khoai lang, lạc, ñậu ñỗ...
c. Bột và bột kết:các hạt tạo ñá có kích thước từ 0,1mm - 0,01mm, ở trạng thái rời rạc gọi là bột, nếu kết gắn tạo thành bột kết.
Bột kết cũng là một loại ñá khá phổ biến, trong ñịa tầng bột kết nằm ở trung gian giữa cát kết và sét. Kiến trúc ñiển hình của ñá là kiến trúc bột (alơrit), ngoài ra còn gặp các kiểu kiến trúc hỗn hợp như bột-sét, bột -cát. Cấu tạo chủ yếu của ñá là kiểu phân lớp song song nằm ngang, phân lớp song song lượn sóng và phân lớp xiên chéo. Ðiều kiện thành tạo của bột kết giống cát kết. Việc nghiên cứu thành phần khoáng vật của bột kết rất khó khăn vì các hạt quá nhỏ, do vậy trong thực tiễn thường chỉ xác ñịnh thành phần hoá học bằng phân tích hoá học.
Ở miền Bắc Trung Quốc có một loại bột kết ñặc biệt là hoàng thổ, Ôbrutxep cho rằng hoàng thổ là một loại bột kết ñược hình thành do hoạt ñộng ñịa chất của gió thổi trên mặt.
d. Ðá sét
Là một nhóm ñá trầm tích ñộc lập, rất phổ biến trên bề mặt Trái Ðất, có thể chiếm tới khoảng 60% tổng sốñá trầm tích.
Ðá sét có những ñặc tính cơ bản sau ñây:
- Các phần tử cấu tạo nên ñá có kích thước rất nhỏ, trên 50% cấp hạt nhỏ hơn 0,01mm, trong ñó có > 25% cấp hạt < 0,001mm.
- Khoáng vật tạo ñá là sản phẩm phong hóa hoá học các ñá gốc hoặc thành tạo do những quá trình biến ñổi thứ sinh.
- Ðá có tính dính, dẻo, trương co, có thể nặn tạo hình dáng bất kỳ. - Khả năng hấp thu, trao ñổi, thay thế các ion của ñá rất lớn.
Như vậy, ñá sét không phải là trầm tích cơ học vì các khoáng sét không phải là sản phẩm phong hóa cơ học các ñá có trước. Nhưng ñá sét cũng phải là trầm tích hoá họcvì chúng không ñược kết tủa từ dung dịch thật hoặc dung dịch keo.
Ðá sét là loại ñá ñặc biệt, ñược hình thành do kết quả phong hóa hoá học các khoáng vật phức tạp thành khoáng vật ñơn giản hơn có kích thước rất nhỏ bé.
Ví dụ: K[AlSi3O8] + mCO2 + nH2O ---> Al4(OH)8Si4O10 + SiO2nH2O + K2CO3
octoclaz kaolinit ôpan
Vì những lý do trên, ñá sét ñược coi là một nhóm trầm tích ñặc biệt, trung gian giữa trầm tích cơ học và trầm tích hoá học.
Thành phần khoáng vật của ñá sét chủ yếu là các khoáng sét như kaolinit, hydromica, monmorilonit và một số khoáng vật hỗn hợp như beiñelit, mônotecmit, mảnh vụn cơ học, khoáng vật tự sinh, chất hữu cơ, các ion hấp thu.
Thành phần hóa học chủ yếu của ñá sét là SiO2, Al2O3, H2O, ngoài ra còn có TiO2, Fe2O3, MnO2, CaO, MgO, K2O, Na2O... hàm lượng SiO2 xung quanh 50%
Kiến trúc chủ yếu của ñá sét là kiến trúc sét (pelit), trong ñó > 95% phần tử có cùng kích thước < 0,001mm, còn gặp các kiến trúc trung gian là sét- bột, sét- cát.
Ðá sét có cấu tạo khối, cấu tạo phân lớp song song, cấu tạo vò nhàu, cấu tạo dòng chảy, cấu tạo phân phiến và cấu tạo trứng cá. Theo nguồn gốc thành tạo, ñá sét còn ñược chia thành: Sét tàn tích và sét trầm tích. Sét tàn tích là sét nguyên sinh hình thành do sự phong hóa hoá học các silicát và còn nằm trên ñá gốc, có cấu tạo khối không phân lớp và hầu như không có di tích hữu cơ. Sét trầm tích là sét thứ sinh, sản phẩm tái trầm tích các sét nguyên sinh, trong sét trầm tích thường gặp các di tích hữu cơ.
- Sét kaolinit: có nguồn gốc nguyên sinh hoặc thứ sinh. Kaolinit thứ sinh do kaolinit nguyên sinh tái trầm tích tạo thành. Thành phần khoáng vật chủ yếu là kaolinit, ngoài ra còn có hyñrômica, haluazit, hyñragilit. Sét kaolinit có màu trắng, xám trắng hoặc phớt hồng, mềm, sờ trơn tay. Sét kaolinit hình thành do sự phong hóa các silicát, trong ñó chủ yếu là fenspát. Sét kaolinit có khả năng trao ñổi thấp, hấp phụ thấp, nhiệt ñộ nóng chảy cao. Sét kaolinit là khoáng sét chủ yếu trong nhiều loại ñất của Việt Nam.
- Sét monmôrilonít:
Sét monmôrilonít thành tạo do quá trình phong hóa hoá học các ñá siêu bazơ, ñá bazơ trong môi trường kiềm, cũng có thểñược hình thành dự sự tái trầm tích vỏ phong hoá chứa monmôrilonít.
Khoáng vật chính là monmôrilonít, khoáng vật phụ có hyñromica, ôpan. Thành phần hoá học chủ yếu là SiO2, Al2O3, MgO, CaO.
Sét monmôrilonít có màu trắng, xám trắng, phớt hồng, phớt lục. Khả năng trao ñổi, hấp phụ, tính trương co, tính dẻo lớn hơn kaolinit.
Ở Việt Nam, monmôrilonít có nhiều trong ñất ñen phát triển trên ñá secpentinit ở núi Nưa Thanh Hoá.
- Acgilit và ñá phiến sét
Acgilit và ñá phiến sét là những ñá trung gian giữa ñá trầm tích và ñá biến chất, chúng phát sinh trên ñường biến ñổi từñá trầm tích thành ñá biến chất.
Acgilit là loại ñá sét rắn chắc, cứng, dao khó rạch, không thấm nước, cấu tạo khối, nếu bị nén ép mạnh thì có cấu tạo phân phiến. Khoáng vật chủ yếu là xirêxit (50-70%), thứñến là canxeñoan, thạch anh, fenspát, clorit, canxit.
Do bị nén ép và tái kết tinh nên acgilit và phiến sét mất tính dẻo, dính và không có khả năng hấp phụ nước.
Nếu trong ñá sét có chứa nhiều vôi gọi là ñá sét vôi (macnơ) các loại ñá sét ñược sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp nhưñồ gốm, sành sứ...
- Ðá hỗn hợp: trong thành phần có 3 loại hạt cát, bột và sét, thường dựa vào tỷ lệ các cấp hạt ñể phân loại ñá hỗn hợp, hàm lượng loại nào cao nhất sẽñược gọi trước và gọi theo thứ tự giảm dần: sét bột, cát bột ...
Bao gồm các loại ñá ñược thành tạo từ dung dịch thật, dung dịch keo hoặc tàn tích xác sinh vật. Phổ biến nhất là các ñá: cacbônat, silic, sắt, nhôm, phosphorit, muối, ñá sinh hoá. Hầu hết các loại ñá này là những khoáng sản rất có giá trị.
e. Trầm tích nhôm
- Bôxit: Năm 1921, nhà hoá học người Pháp Becchie dùng danh từ bôxit ñể gọi tên loại ñá màu nâu ñỏở vùng Bô nước Pháp. Trong một thời gian dài, bôxit ñược coi là một loại khoáng vật có công thức Al2O3.2H2O. Khoảng 40 năm gần ñây mới ñược coi là một loại ñá. Thành phần khoáng vật chủ yếu là gipxit, bơmit, ñiaspo, ngoài ra còn có lẫn một số ôxyt sắt, mangan, titan, bôxit có màu nâu, nâu ñỏ, ñỏ vàng. Ðá có cấu tạo hạt ñậu, trứng cá, kết hạch.
Thành phần hóa học: hàm lượng Al2O3> 28% nên ñược coi là ñá giàu nhôm. Sự hình thành bôxit có nhiều quan ñiểm khác nhau. Có ý kiến cho rằng bôxit là sản phẩm tái trầm tích của vỏ phong hóa laterit. Có ý kiến lại cho rằng bôxit hình thành từ con ñường hóa học thuần tuý.
Bôxit là quặng ñể sản xuất nhôm. ở Việt Nam, bôxit gặp ở nhiều nơi như Bảo Lộc - Lâm Ðồng, Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn.
g. Trầm tích sắt
Ðược hình thành do quá trình phong hóa hóa học các loại ñá chứa nhiều sắt. Thành phần khoáng vật chủ yếu là limônit, hêmatit, xiñêrit, pyrit, macazit... ñá có kiến trúc trứng cá, hạt ñậu. Khi các ñá chứa sắt bị phong hóa, sắt ñược giải phóng và di chuyển ở dạng keo phân tán, dạng phức hữu cơ hoặc các muối sunphat, clorua sắt. ở dạng dung dịch thật, sắt ñược kết tủa phụ thuộc pH và Eh môi trường.
Ðá trầm tích sắt là loại quặngchủ yếu dùng ñể luyện gang, luyện thép và các hợp chất có sắt.
Ở Việt Nam, trầm tích sắt khá phổ biến, gặp ở Lào Cai, Vĩnh Phúc, Lạng Sơn, Thái Nguyên....
h. Ðá trầm tích phosphorit
Ðá phosphorit chỉ chung các ñá trầm tích như cát kết, bột kết, sét kết, có chứa 15- 40% P2O5. Thành phần khoáng vật chủ yếu là apatit. Có nhiều quan ñiểm khác nhau về sự hình thành phosphorit, có ý kiến cho rằng phosphorit có nguồn gốc hữu cơ hoặc sinh hoá. Theo Kazacop nước dưới biển sâu giàu CO2 và P2O5 do kết quả phân giải xác các loài sinh vật, nơi tập trung nhiều P2O5 nhất ở ñộ sâu 500 m. Khi ñược di chuyển ñến chỗ biển nông hơn, áp suất giảm ñi, nồng ñộ CO2 giảm ñi, do ñó cácbônat phosphat canxi lắng ñọng lại, hiện tượng này diễn ra ởñộ sâu 50- 150 m.
Nhìn bên ngoài, phosphorit dễ nhầm với một số ñá khác. Muốn xác ñịnh chính xác hoặc ñánh giá chất lượng phải dùng phương pháp phân tích hoá học.
Ở Việt Nam, ñá phosphorit (quen gọi là apatit) tập trung thành mỏ lớn ở Cam Ðường Lào Cai. Ðá phosphorit là nguyên liệu sản xuất các loại phân lân phục vụ sản xuất nông nghiệp.
i. Ðá trầm tích cacbonat
Trầm tích cacbonat có nguồn gốc hóa học và sinh hoá. Thành phần khoáng vật chủ yếu là canxit, ñôlômit và một ít aragonit.
- Ðá vôi: Thành phần chủ yếu là CaCO3ở dạng canxit, ngoài ra còn có sét, silic, thạch cao, oxyt sắt, nhôm, than và các vật liệu vụn cơ học. Ðá vôi ñược thành tạo bằng nhiều con ñường khác nhau: kết tủa từ dung dịch thật, vỏ của xác sinh vật có chứa nhiều canxi... cấu tạo của ñá vôi rất phong phú: cấu tạo khối, cấu tạo phân lớp, cấu tạo vò nhàu, cấu tạo trứng cá hoặc giả trứng cá. Ðá vôi có kiến trúc tái kết tinh, thay thế, sinh vật, tàn tích sinh vật, kiến trúc hạt.
Ðá vôi ñược kết tủa từ dung dịch thật ở lục ñịa như các hang ñộng, sông suối gọi là tuy vôi, ñá này mềm, xốp.
Ðá vôi ñược hình thành từ xác các sinh vật như Huệ biển, Tay cuộn, Trùng lỗ, San hô, vỏ Sò, Hến... gọi là ñá vôi sinh vật. Ví dụ: các núi ñá vôi ở vùng Vịnh Hạ Long - Quảng Ninh