II. Ho ạ t ñộ ng núi l ử a
Convert to pdf by Phúc Tùng ðại Học Khoa Học Huế 2 áp lực: ðây cũng là nhân tố rất quan trọng Có thể phân ra hai loạ i:
a. áp lực tĩnh: đó là áp lực do tải trọng của các vật chất ở trên ựè xuống, còn gọi là áp lực bao quanh, càng xuống sâu càng lớn. Trong phạm vi từ 0 ựến 50km của vỏ Trái ựất; nói chung cứ xuống sâu 1km thì áp lực tĩnh tăng 27,5 x 106. ởựộ sâu 10km áp lực ựó là 126 x 106 Pa.
Biến chất thường xảy ra trong khoảng áp lực tĩnh thấp nhất là 100 - 200.106Pa cho ựến cao nhất là 700 - 8000.106 Pa. Tác dụng của áp lực tĩnh là làm cho thể tắch của khoáng vật giảm xuống và tỷ trọng nâng lên.
Vắ dụ andaluzit (Al2O5) tỷ trọng là 1 - 3,2 khi áp lực tĩnh tăng nó thành khoáng vật mới là disten (Al2O5) có tỷ trọng là 3,56 - 3,68.
Olovin kết hợp với anoctit biến ựổi thành granat, tỷ trọng cũng tăng lên rõ rệt.
2(Mg,Fe) O.SiO2+CaO.Al2O3.2SiO2 → CaoCo2 (Mg,Fe) O.Al2O3.3SiO2
ôlivin anoctit Granat
Thể tắch phân tử 43,9 101,1 121
Tỷ trọng 3,2 2,7 3,4-4,3
b. áp lực ựộng là áp lực ựịnh hướng. Trong lĩnh vực cấu tạo ựó cũng là
ứng lực cấu tạo. áp lực ựộng có tác dụng lớn ở trên mặt. Càng xuống sâu, do
ảnh hưởng của áp lực từ khắp hướng (áp lực tĩnh) tăng lên nên các ựá trở thành dẻo hơn vì thế áp lực ựộng sẽ ựược giảm ựi, ựược giải thoát, khi ựá ở trạng thái biến dạng dẻo.
áp lực ựộng sẽ gây biến dạng các ựất ựá, hình thành nứt nẻ gẫy vỡ hoặc uốn cong. Biểu hiện rõ ở các ựá là sự sắp xếp các hạt, các tinh thể (hoặc tái kết tinh) theo phương thẳng ựứng hoặc theo hướng của lực tác dụng.
3. Các chất lỏng có hoạt tắnh hoá học: đó là các dung dịch có chứa H2O, CO2 hoặc một số thành phần hoá học có hoạt tắnh. Hàm lượng trong ựá không lớn ựộ 1 - 2 % hàm lượng của ựá nhưng có tác dụng quan trọng trong quá trình biến chất.
Chất lỏng thức ựẩy sự hoà tan các chất trong ựá hoặc tạo thuận lợi cho sự
di chuyển các chất làm cho ựá dễ dàng tiếp xúc trao ựổi phát sinh tái kết tinh, tái tổ hợp lại, qua ựó ựẩy nhanh quá trình biến chất. Thực nghiệm cũng cho thấ ở
nhiệt ựộ khoảng 6400C trong ựiều kiện bão hoà nước thì các chất của granit bị
nóng chảy nhưng nếu ở ựiều kiện khô mống granit nóng chảy nhiệt ựộ phải ựến 9500.
Quá trình biến chất rất phức tạp với sự tham gia của nhiều nhân tố. đại thể
có 3 phương thức.
1. Tác dụng tái kết tinh là quá trình nóng chảy một bộ phận, di chuyển và tái kết tinh tạo ra tinh thể hoặc hạt lớn hơn của một loại khoáng vật trong trạng thái rắn. Quá trình này không hình thành khoáng vật mới. Vắ dụ ựá vôi có thành phần hoá học là canxit, có kiến trúc ẩn tinh, trải qua biến chất thì trở thành ựá hoặc có hạt t hơn song thành phần chủ yếu vẫn là canxit.
- Hạt nhỏ biến thành hạt to Kết quả của tái kết tinh là - làm cho kiến trúc hạt ựều hơn
- làm cho cấu tạo có góc cạnh trở thành tròn, ựều hơn
2. Tác dụng tái kết hợp: Trong ựiều kiện áp lực, nhiệt ựộ nhất ựịnh, các thành phần khoáng vật của ựá cũ sẽ kết hợp, gây ra phản ứng hoá học mới và tạo ra khoáng vật mới trong tổng thể thành phần hoá học không ựổi, không có thành phần mới ựưa vào hoặc thành phần cũ mất ựi. Trong nhiều trường hợp có thể thêm vào ựó các hoạt ựộng của chất lỏng H2O và CO2.
Chủ yếu có 3 dạng tái kết hợp:
a. Sự chuyển ựổi ựồng chất nhiều pha: Khoáng vật bị biến chất trong ựiều kiện pha rắn dưới dự khống chế của áp lực và nhiệt ựộ nhất ựịnh (không có H2O và CO2 tham gia). Vắ dụ: 3 loại khoáng vật anduluzit, disten, silimanit ựều cùng có thành phần hoá học là AL2SO5 song chúng ựược thành tạo ở các ựiều kiện hoá lý khác nhau. Andaluzit hình thành trong môi trường áp lực từ 200 - 500 x 106 Pa, nhiệt ựộ từ 300 - 8500C, disten hình thành ở nhiệt ựộ 300 - 6000C nhưng áp lực lại cao hơn có thểựạt 1000 x 106 Pa còn silimanit thì hình thành ở
nhiệt ựộ cao 600 - 8500C và áp lực có thểựạt 1000 x 106 Pa.
b. Phản ứng thoát nước và thuỷ hoá: Khi nhiệt ựôh tăng cao thì hơi nước bốc thoát, tạo ra khoáng vật mới. Vắ dụ một số khoáng vật sét trong ựá sét khi nhiệt ựộ tăng cao thì dễ xuất hiện phản ứng thoát nước ựể tạo ra khoáng vật mới.
AL4[Si4O10][OH]8+4SiO2 2Al2[Si4O10][OH]2+2H2O
caolimit beidelit
Nếu nhiệt ựộ tiếp tục tăng, trong ựiều kiện áp lực cùng nhiệt ựộ nhất ựịnh, khoáng vật mới sẽ tiếp tục thoát nước và hình thành andaluzit 9hoặc disten, silimanit).
Convert to pdf by Phúc Tùng đại Học Khoa Học Huế
Mặt khác ựối với các ựá thành phần bazn thường rất nghèo nước, khi biến chát thành ựá phiến clorit thì lại xảy ra hiện tượng thuỷ hoá.
c. Phản ứng giải phóng C: Các ựá trầm tắch có chất Ca khi biến chất, nhiệt
ựộ nâng cao thường có phản ứng giải phóng C, giải phóng CO2 tạo ra khoáng vật mới. Nếu trong ựá vôi có SiO2 hoặc ựá vôi - dolomit có SiO2 thì khi nhiệt ựộ
nâng cao sẽ xảy ra biến chất giải phóng C ựể tạo ra các khoáng vật mới như
volastonit, tremolit...
CaCO3 + SiO2 CaSiO2 + CO2 Volastonit
5CaMg (CO3)2 + 8 SiO2 + H2O Ca2Mg5(Si4O11)2 (OH)2+3CaCO3+7CO2
dolomit tremolit
Nếu nhiệt ựộ tiếp tục tăng lên, khoáng vật tremolit lại biến thành các khoáng vật diopxit, forsterit kèm theo hiện tượng thoát C.
Như vậy, trong quá trình biến chất mỗi khoáng vật có một phạm vi cân bằng ổn ựịnh, khi ựiều kiện áp lực nhiệt ựộ biến ựổi ựi thì sẽ hình thành một tổ hợp khoáng vật mới.
3. Tác dụng trao ựổi biến chất (metasomatism) là quá trình biến chất trong
ựó có sự trao ựổi các vật chất giữa thể lỏng và thể rắn, tạo thành những khoáng vật mới, làm cho tổng lượng thành phần hoá học biến ựổi.
Trong ựiều kiện biến chất mãnh liệt hoặc biến chất do hoạt ựộng macma thì ngoài H2O, CO2 ra, các nguyên tố K, Na, Ca, Mg, Fe, Si, Al... cũng trở nên linh hoạt hơn, chúng tạo nên các dòng chảy có hoạt tinh hoá học mạnh. Dòng chảy tác ựộng với thành phần của ựá nguyên gốc hình thành sự trao ựổi thay thế
vật chất ựể tạo ra khoáng vật mới. Vắ dụ dung dịch bão hoà Na+ có thể tiếp xúc với octoclaz trong ựa. Na+ sẽ thay thế thành phần của K+ tạo ra khoáng vật mới là anbit, K giải thoát ra lại dung dịch mang ựi nơi khác.
KalSi3O8 + Na+ NaAlSi3O8 + K+
Octodar anbit
Ngược lại, nếu dung dịch bão hoà K+ thì K+ có thể thay thế Na+ trong anbit ựể tạo thành octolaz. Do ựó có thể thấy là hàm lượng của các tố hợp khoáng vật nhiều ắt quyết ựịnh hướng trao ựổi thay thế của chúng. Tác dụng trao
ựổi biến chất xảy ra trong hệ mở rộng có sự tham gia của những thành phần nới khác với tác dụng tổ hợp, vì vậy sự biến ựổi của ựá trước và sau biến chất rất rõ rệt.
IV. Phân loại biến chất.
Thường *** môi trường địa chất và ựiều kiện hoá lý chia ra 4 loại:
1. Biến chất tiếp xúc (contact metamorphism): Biến chất do macma xâm nhập vào ựá vây quanh, tiếp xúc với chúng và gây ra. Nhân tố tác ựộng chủ yếu là nhiệt ựộ và một phần các chất bốc trong macma. Tác dụng phân bố có giới hạn, quy mô không lớn thường chỉ cách mặt ựất tương ựối nông. Vì thế biến chất tiến hành trong ựiều kiện nhiệt ựộ cao, áp suất thấp. Có thể phân chia:
a. Biến chất tiếp xúc nhiệt (cotact thermal metamorphism): Khi macma xâm nhập ựến các ựá vay quanh, nhiệt ựộ cao của nó và chất bốc tác dụng với các ựá vây quanh làm cho các khoáng vật của ựá tái kết tinh, tái tổ hợp ựể tạo ra các khoáng vật mới. Biến chất hình thành một ựới bao quanh khối xâm nhập. Gần khối xâm nhập, trình ựộ biến chất mạnh hơn, càng xa khối xâm nhập thì mức ựộ
yêu sử dụng gần cho ựến hết biến chất. Các chất bốc trong macma có vai trò quan trọng thúc ựẩy quá trình biến chất. Macma axit và macma kiềm có nhiều chất bốc hơn macma bzic nên tuy nhiệt ựộ của chúng không cao bằng macma bazic song ựới biến chất lớn, rộng hơn. Vì vậy, ảnh hưởng ựến hiện tượng biến chất tiếp xúc nhiệt là thành phần, kắch thước quy mô của thể xâm nhập, nhiệt ựộ