Bài giảng Tinh thể, Khoáng vật và Thạch học - Chương 9: Đá biến chất

Nội dung text: Bài giảng Tinh thể, Khoáng vật và Thạch học - Chương 9: Đá biến chất

1. CHƯƠNG 9 ĐÁ BIẾN CHẤT 1. Khái niệm 2. Các yếu tố biến chất 3. Các kiểu biến chất 4. Thành phần vật chất 5. Đặc điểm kết tinh 6. Cấu tạo – Kiến trúc 7. Phân loại 8. Mô tả
2. So sánh điều kiện thành tạo Đá magma Đá biến chất Đá trầm tích Lỏng Cứng T& P bình T & P T & P thường Yếu tố nội lựcYếu tố nội lựcYếu tố ngoại lực ‐ T từ 300 → 1.000o C ‐ P từ 250 – 300 bar → 15 –20 Kbar. ‐Độ sâu nằm dưới đới phong hoá và đới trầm tích. 3
3. Nhiệt độ  Tác dụng  Gây nên các phản ứng hoá họcgiữacácvật chấttạo đá.  Thúc đẩycáctácdụng vậtlýcủa các dung dịch tuầnhoàntrongđá  Làm thay đổicáctínhchấtvậtlýcủacácđá.  Nhiệt độ cao, các ion và nguyên tử di chuyển làm sắpxếplại các tinh thể 5
4. Nhiệt độ  Nguồn gốc • Do chuyển động kiếntạo, như các hệ thống đứtgẫy dịch chuyểntheocácmặttrượt. • Sự tậptrungcủanhững vậtchất phóng xạ vớinồng độ cao cũng có liên quan tới dòng nhiệt, làm nhiệt độ gia tăng. • Theo thờigianĐC, gradient địanhiệttrướcCambri (Arkezoi – Thái cổ)caohơnngàynayrất nhiều. 7
5. Áp suất • Áp suấtthủytĩnh (Pl) ◦ Còn gọilàápsuất địatĩnh, áp suấttảitrọng. ◦ Do tác dụng trọng lượng củacáclớp đánằm trên đốivớicáclớp đánằmdướisâu. ◦ Phổ biến ở những độ sâu lớn(tăng theo độ sâu). ◦ Pl làm nâng cao nhiệt độ kếttinhcủaKV. 9
6. Áp suất • Áp suất định hướng (Ps) ◦ Gây nên sự biếndạng các đávàđồng thờitạo khe nứt. ◦ Làm giảm nhiệt độ kếttinhcủaKV. ◦ Tạo điềukiệnthuậnlợi cho sự di chuyểncủa dung dịch B/c trong đá; thúc đẩy nhanh chóng các vậntốcphản ứng HH cũng như nâng cao tác dụng vậtlýcủa các dung dịch tuầnhoàntrong đá. 11
7. • Tạo khoáng vật đặc xít hơn Fosterite + Anortite → Garnet Mg2SiO4 CaAl2Si2O8 CaMg2Al2(SiO4)3 Thể tích phân tử 43,91 101,1 125,8 • Tăng nhiệt độ kết tinh 13
8. Bổ sung áp suấtthủytĩnh Muscovite + Thạch anh  Orthoclase + Silimanite + nước KAlSi3O8 KAl2[AlSi3O10](OH)2 + SiO2 + Al2SiO5 + H2O Là môi trường ion và nguyên tử di chuyển Calcite + Thạch anh  Wollastonite +CO2 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Fosterite + Thạch anh = Enstatite Mg2SiO4 + SiO2 2MgSiO3 Talc + Calcite → Tremolite Mg3Si4O10(OH)2 + CaCO3 Ca2Mg5Si8O22[OH]2 15
9. 3. Các kiểu biến chất Biến chất nhiệt động • Tác dụng đồng thờicủacả ba yếutố: nhiệt độ,áp suất và dung dịch biếnchất. • Thay đổikiếntrúc,cấutạo, thành phầnkhoáng vậtvàđôi khi cả thành phầnhóahọc. • Xảyratrongphạmvirộng lớn(như miền địa máng) → biếnchấtkhuvực; • Xảyratrongphạmvinhỏ (như dọc theo các đứt gẫy) → biếnchất địaphương. 17
10. 3. Các kiểu biến chất Dạng biến chất trao đổi(biến chất sau Mm) • Do tác dụng chủ chủ yếucủa dung dịch biếnchất được thoát ra từ khối magma đãkết tinh (dung dịch sau magma vừamớikết tinh xong) • Các đábị biến đổinằm ở hai bên tiếp xúc và có thành phầnhóahọc hoàn toàn khác với đábanđầu vì có sự thay đổi các nguyên tố hóa họcgiữakhối xâm nhậpvàđá vây quanh. • Nếu qúa trình biếnchấtxảy ra trong mộtphạmvi lớnthìgọilàbiếnchấttraođổikhuvực; nếuxảyra tên mộtphạmvinhỏ như quanh khốixâmnhậpthì gọilàbiếnchấttiếp xúc trao đổi. 19
11. 3. Các kiểu biến chất Biếnchấtgiậtlùi(tự biếnchất) • Nhiệt độ,ápsuấthạ thấp → các đábiếnchất đượcthànhtạo ở mức độ cao → các đábiến chất ở mức độ thấp • Do tác dụng của dung dịch sau magma cùng nguồnvàxảy ra bên trong khốimagmnakết tinh. • Các quá trình biến đổithứ sinh (hoặckhíthành nhiệtdịch), quá trình đá phun trào kiểumớibị biến đổi thành đá phun trào kiểucũ cũng thuộc nhóm tự biếnchất. 21
12. Tướng biến chất Tướng biếnchấtlàsự thể hiệnmộttrìnhđộ biến chấttương ứng vớimột giớihạnnhất định vềđiều kiệnnhiệt độ và áp suất.Cácđá được thành tạo trong một điềukiện nhiệt độ,ápsuấtnhất định đượcgọilànhững đá có cùng mộttướng biếnchất. 23
13. 4. Thành phần vật chất Thành phần khoáng vật  Các đábiếnchấtchứa khá nhiều KV khác nhau, hầunhư không gặp trong các đá Mm. • Khoáng vật chính >=5%. • Khoáng vật phụ <5%. Đá Khoáng vật B/c andalousite, disthene, silimanite, cordierite, garnet, staurolite Mm olivine, augite, horblend, plagioclase, orthoclase, Qz, và b/c biotite, muscovite, phlogopite, ilmenite, magnetite, chlorit, actinolite, tremolite, wollastonite, jaderite 25
14. 4. Thành phần vật chất Thành phần khoáng vật Andalusite 27
15. 4. Thành phần vật chất Thành phần khoáng vật Garnet màu xanh lục và hồng nhạt 29
16. 4. Thành phần vật chất Thành phần khoáng vật Silimanite dạng tấm dài, có 1 phương cát khai và nhiều đường nứt ngang. 31
17. 5. Đặc điểm kết tinh  Hình dạng Đá hoa Quarzite Kết tinh đồng thời mức độ tha hình như nhau 33
18. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Cấu tạo • Cấu tạo định hướng:  Cấu tạo phiến: KV xếp kéo dài theo một phương.  Cấu tạo dải: KV phân dị về độ hạt và thành phần.  Cấu tạo vi uốn nếp  Cấu tạo gneiss: KV định hướng dạng đường, mặt phân phiến không rõ.  Cấu tạo mắt: KV có kích thước lớn dạng thấu kính, phân bố song song mặt phân phiến.  Cấu tạo vết: tập hợp KV dạng nút, ban biến tinh. 37
19. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc  Kiếntrúcsót:KT đánguyênthuỷ + biếndư  Kiếntrúcbiếntinhquá trình Bc và tái kếttinh • KT hạtnhỏ,vừa, lớn. • KT biếntinhhạt đều, biếntinhhạt không đều, ban biếntinh • KT hạtbiếntinh,menrạn, sừng các KV có dạng đẳng thước tha hình. • KT granulite • KT vảybiếntinhKV dạng vảy, tấmchiếm ưuthế • KT vảy–hạtbiếntinh • KT que, sợibiếntinhcác KV có dạng que, trụ sắpxếpgầnsongsong nhau • KT khảmbiếntinhKV này khảmtrênbanbiếntinhlớnKVkhác. 39
20. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc KT ban biến dư 41
21. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc KT sét biến tinh 43
22. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc KT hạt biến tinh 45
23. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc KT ban biến tinh 47
24. 6. Cấu tạo – Kiến trúc Kiến trúc KT sừng 49
25. 7. Phân loại – Tên gọi Phân loại  Dựa vào nguồn gốc • Đá biến chất động lực. • Đá biến chất nhiệt. • Đá biến chất nhiệt động. • Đá biến chất trao đổi.  Dựavàotrìnhđộ biếnchất(tướng biến chất) để phân chia ra thành các nhóm đá: • Nhóm đáB/cthấp. • Nhóm đá B/c trung bình. • Nhóm đáB/ccao. 51
26. 7. Phân loại – Tên gọi Tên gọi  Đá sừng là têngọi chung cho các đáb/c có CT khối, hạt mịn, sẫmmàuvà là sảnphẩmcủabiếnchất nhiệt • ĐásừngQz–biotite–cordierite.  Đá phiến là tên chung củacácđá B/c có CT phân phiến • Đá phiến kết tinh Qz –mica có garnet; • Đá phiến Qz –mica – andalusite; • Đá phiến Qz – sericite;  Gneiss là tên chung của các đá B/c có CT gneiss • Gneiss micas –granat; • Gneiss micas –disthen. 53
27. 7. Phân loại – Tên gọi Tên gọi Theo nguồngốccủa đá •para– b/c từđá trầmtích •ortho– b/c từđá magma ◦Paragneiss là đábị biếnchấttừđásét,đá arkose; ◦Paraamphibolit là đábị biếnchấttừđá marn; ◦Orthogneiss là đábị biếnchấttừđá magma acid; ◦Orthoamphibolit là đábị biếnchấttừđá magma mafic. •Các tiếp đầungữ “meta‐”, “apo‐” quá trình B/c chưa hoàn toàn ◦Metagabbro ◦Apodunite, 55
28. 8. Mô tả đá biến chất A ‐ Đá biến chất động lực (cà nát)  Nếu có dung dịch biếnchấtdichuyểnsẽ gây những biến đổi các khoáng vật nhiệt độ thấp  Phân loạichủ yếudựavàocấutạo, kiếntrúc,mức độ vỡ vụncủa đá ◦ Dămkếtkiếntạo ◦ Dămkếtmịn (cataclasit); ◦ Đánátnhừ (milonit).  Dựavàođặc điểmtáikếttinh ◦ Đáblatomilonit ◦ Phylonit. 57
29. 8. Mô tả đá biến chất A ‐ Đá biến chất động lực ‐ Dăm kết kiến tạo  Đá bị cà nát ở mức độ thấp  Thành phần khoáng vật hoàn toàn giống với đá nguyên thuỷ  Cấu tạo khối  Kiến trúc dạng dăm thô  Các mảnh vụn có kích thước không đều, sắc cạnh, mảnh vụn có kích thước lớn chiếm ưu thế 59
30. 8. Mô tả đá biến chất A ‐ Đá biến chất động lực ‐ Dăm kết kiến tạo Dăm kết kiến tạo 61
31. 8. Mô tả đá biến chất A ‐ Đá biến chất động lực ‐ Cataclasite  Cấutạokhốihoặc phân phiếnmờ.  Quan sát chuyểntiếpcataclasitevớimylonite  Gọitênbằng cách thêm tên của đánguyên thủy vào phía sau cataclasite_  Phân biệtgiữadămkếtkiếntạovàcataclasite ◦ Mức độ cà nát ◦ Khả năng quan sát ◦ Độ sắccạnh ◦ Số lượng hạtlớn 63
32. 8. Mô tả đá biến chất A ‐ Đá biến chất động lực ‐ Mylonite  Bị cà nát ở mức độ cao hơn cataclasite.  Thành phầnkhoángvậttương tự nhưđá nguyên thủy; có thể gặpkhoángvậtmới như epidote, chlorite, sericite,  Kiến trúc mylonite thô → mịn  Cấutạo phân phiến điển hình hay phân dãy song song. 65
33. 8. Mô tả đá biến chất Đá biến chất tiếp xúc nhiệt  Tác dụng nhiệtthoátratừ khốimagmađang kết tinh.  Phân bố quanh các khốimagmaxâmnhập lớn, ở những độ sâu khác nhau vớithờigian tương đốingắnhơnsovớicácdạng biếnchất khác.  Biến đổivề kiếntrúc,cấutạo, thành phần khoáng vậtnhưng không biến đổivề thành phầnhóahọc. 67
34. 8. Mô tả đá biến chất Đá biến chất tiếp xúc nhiệt  Phân loại dựa vào • Cấu tạo • Thành phần của đá nguyên thủy 69
35. 8. Mô tả đá biến chất Đá biến chất tiếp xúc nhiệt ‐ Đá hoa (marble)  Nguồn gốc từ đá vôi, dolomit.  Thành phần khoáng vật chủ yếu: calcit; có thể gặp dolomit, tremolit, talc, sericit,  Kiến trúc hạt mịn ‐ vừa.  Cấu tạo khối.  Thường sáng màu, nếu có tạp chất thì sẫm màu.  Thường gặp đá hoa đi cùng với đá phiến đốm vết và đốm sần trong các vành biến chất tiếp xúc ngoài rìa của các xâm nhập granitoid. 71