Bài giảng Địa chất công trình: Chương 1.3 - Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn

Chia sẻ: Ganuongmuoixa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Địa chất công trình: Chương 1.3 Đá biến chất cung cấp cho người học những kiến thức như: Sự hình thành đá biến chất; Phân loại đá biến chất; Thành phần khoáng vật của đá biến chất; Kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất; Thế nằm của đá biến chất; Một số loại đá biến chất chính.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa chất công trình: Chương 1.3 - Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn

Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng môn học Địa Chất Công Trình Chương 1 CÁC LOẠI ĐÁ TRONG VỎ QUẢ ĐẤT VÀ ĐỊA TẦNG Giảng viên: Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 1
§1.3. ĐÁ BIẾN CHẤT http://www.flickr.com/photos/29261553@N08/2846226863/lightbox/
Chu trình hình thành các loại đá trầm tích theo nguồn gốc Phong hóa, vận Nén chặt và gắn chuyển và tích tụ kết (hình thành đá) Nâng kiến tạo, phong hóa, vận chuyển và tích tụ Nâng kiến tạo, phong hóa, vận chuyển và tích tụ nhiệt độ Đá trầm tích Biến đổi do Đá mắc ma & Nguội và áp suất nhiệt độ và đông cứng áp suất (kết tinh) Nóng chảy Đá biến chất 3
Nội dung: 1. Sự hình thành đá biến chất 2. Phân loại đá biến chất 3. Thành phần khoáng vật của đá biến chất 4. Kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất 5. Thế nằm của đá biến chất 6. Một số loại đá biến chất chính
1. Sự hình thành đá biến chất • Đá biến chất được hình thành do quá trình biến đổi các đá có trước (đá magma, đá trầm tích và cả đá biến chất) dưới tác dụng của nhiệt độ và áp lực lớn, xẩy ra ở sâu bên trong lòng đất. Kết quả làm thay đổi thành phần khoáng vật, kiến trúc và cấu tạo của đá ban đầu. • Nhiệt độ trong lòng đất do 3 nguyên nhân: • Gradient địa nhiệt: nhiệt độ tăng dần theo độ sâu • Do sự nén ép kiến tạo • Do các lò magma • Áp lực lớn do: • Áp lực địa tĩnh: áp lực do các lớp đá nằm trên gây ra • Áp lực kiến tạo: do hiện tượng nén ép kiến tạo gây ra
1. Sự hình thành đá biến chất Các dạng biến chất: Dựa vào các nhân tố gây biến chất, có thể chia thành 3 dạng biến chất cơ bản a. Biến chất tiếp xúc: xảy ra do nhiệt độ và quá trình trao đổi chất khi đá tiếp xúc với mắc ma nóng chảy  làm thay đổi thành phần và tính chất của đá b. Biến chất động lực: xảy ra do áp lực kiến tạo  đá bị phá hủy vỡ vụ và cà nát, sau đó bị nén ép chặt lại và gắn kết lại (thay đổi về kiến trúc, cấu tạo, không thay đổi thành phần) c. Biến chất khu vực: xảy ra do đá nằm dưới sâu do tác dụng đồng thời của nhiệt độ cao và áp lực lớn  làm đá bị thay đổi cả thành phần và tính chất
a. Biến chất tiếp xúc: do tác nhân nhiệt độ gây ra  Khi khối magma đi lên mất nhiệt, đá vây quanh bị nung nóng, xảy ra các quá trình hoá lý làm biến chất đá  Biến chất tiếp xúc chỉ xảy ra ở chỗ tiếp xúc của đá vây quanh với khối magma. Càng ra xa mức độ biến chất càng giảm, hình thành nên một đới biến chất xung quanh khối magma dày từ vài cm đến vài km.  Quá trình biến chất bắt đầu ở nhiệt độ trên 2000C với sự phá vỡ mạng tinh thể để hình thành khoáng vật mới. Quá trình kết thúc ở nhiệt độ trên 600-12000C khi nóng chảy hoàn toàn
Biến chất tiếp xúc Magma xâm nhập Chiều dày đới biến chất phụ thuộc kích thước và nhiệt độ khối xâm nhập Đá bị biến chất Thể magma càng lớn  đới đá bị biến chất càng lớn
b.Biến chất khu vực: tác nhân gây biến chất là nhiệt độ và áp suất  Theo độ sâu, nhiệt độ và áp suất đều tăng, đạt ngưỡng nào đó sẽ gây biến chất đá.  Độ nhiệt cấp trung bình 33m/10C, mang tính khu vực  độ sâu biến chất khác nhau theo từng khu vực  Càng xuống sâu mức Độ dài mũi tên biểu diễn độ lớn của áp lực độ biến chất càng tăng
 Biến chất khu vực xảy ra trong quá trình tạo núi. Khi các mảng lục địa xô và ép vào nhau, ứng suất nén làm đá bị uốn và tăng bề dày vỏ trái đất, các lớp đá bị đẩy xuống dưới sâu và ở đó chịu tác dụng của nhiệt độ và áp suất. Bản chất của quá trình biến chất bao gồm  Sắp xếp, định hướng lại các khoáng vật  Phân phiến  Các khoáng vật tái kết tinh hoặc hình thành khoáng vật mới
2. Thành phần khoáng vật của đá biến chất  Thành phần khoáng vật của đá biến chất gồm có các loại sau:  Khoáng vật tàn dư: khoáng vật của đá ban đầu không bị biến đổi trong quá trình biến chất  Khoáng vật thuần túy: hình thành trong quá trình biến chất – là các khoáng vật nội sinh.  Đặc điểm chung của các khoáng vật trong đá biến chất: Các khoáng vật hình thành ở điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn, nên  Thường có tỷ trọng lớn  Cường độ cao nhưng kém ổn định với tác dụng phong hóa  Nhiều khoáng vật có dạng tấm, dạng vảy gây giảm cường độ của đá
Một số khoáng vật chính Tên khoáng vật Công thức Thạch anh SiO2 Feldspar (K,Na,Ca)(AI,Si)4O8 Muscovite KAl2AlSi3O10(OH)2 Biotite K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 Chlorite Mg5AI2Si3O10(OH)8 Epidote Ca2(AI,Fe)3Si3O12.OH
3. Kiến trúc, cấu tạo của đá biến chất a. Kiến trúc  Kiến trúc hạt biến tinh: các khoáng vật dạng hạt tinh thể do các khoáng vật đá ban đầu có thể được kết tinh (trường hợp biến chất từ đá trầm tích gắn kết) hoặc tái kết tinh (đối với đá magma và trầm tích hóa học). Sự kết tinh này của khoáng vật có thể xảy ra ở trạng thái cứng hoặc có thể ở trạng thái lỏng do nhiệt độ cao làm đá nóng chảy cục bộ. VD: đá hoa, Quartzite  Kiến trúc vảy: các hạt khoáng vật có dạng vảy, dạng tấm được định hướng theo một phương nào đó. Kiến trúc này đặc trưng cho các loại đá phiến hình thành do áp lực trong quá trình biến chất. Đá có dạng kiến trúc này thường kém ổn định khi chịu phong hóa  Kiến trúc cà nát: có dạng các hạt vụn gắn kết lại với nhau. Đặc trưng cho đá biến chất động lực. Các hạt vụn hình thành do đá ban đầu bị ép đến dập vỡ, nghiền nát vụn bởi tác dụng của áp lực kiến tạo.
Kiến trúc biến tinh (Kết tinh hoặc Tái kết tinh) Kết tinh = các Tái kết tinh = khoáng vật của các tinh thể đá ban đầu kết khoáng vật cũ tinh. VD: đá kết tinh lại. VD: quartzite - biến Đá hoa– chất từ đá cát bị biến chất từ kết đá vôi
Kiến trúc vảy © Michael P. Klimetz Source: http://opengeology.org/textbook/6- metamorphic-rocks/
Các kiểu kiến trúc cà nát Dăm kết kiến tạo Cataclasite Mylonite Các mảnh đá sắc cạnh, Các mảnh vụn sắc cạnh Các hạt vật liệu mịn đến kích thước không đồng có kích thước vừa và nhỏ, rất mịn, thường phân đều, các hạt nhỏ làm xi được gắn kết bởi vật liệu thành các dải song song măng gắn kết mảnh lớn. hạt mịn nhau, có dấu hiệu tái kết tinh yếu Nguồn: Wikipedia
b. Cấu tạo • Cấu tạo không phân phiến (cấu tạo khối): các khoáng vật phân bố đồng đều trong đá. Cấu tạo khối có ở đá có thành phần tương đối đồng nhất và trong quá trình biến chất vẫn giữ nguyên được đặc tính đó • Cấu tạo phân phiến: Các khoáng vật dạng tấm, dạng vảy sẽ sắp xếp định hướng thành các phiến mỏng song song với nhau. Cấu tạo phiến đặc trưng cho đá biến chất do chịu tác dụng của áp lực mạnh. Các mặt phiến vuông góc với phương áp lực nén ép. Đá có có thể dễ tách ra thành những tấm mỏng. • Cấu tạo dải (cấu tạo gơ nai): Các khoáng vật khác nhau sắp xếp thành các dải song song riêng rẽ. Các dải khác nhau về màu hay kích thước hạt. Giữa các dải không có mặt phân lớp, không dễ tách ra được. Cấu tạo dải là dạng đặc biệt của sự phân phiến.
Các dạng cấu tạo của đá biến chất Cấu tạo không Cấu tạo phân phiến Cấu tạo dải phân phiến Đá sét kết - Đá phiến bảng Đá phiến Đá Gneiss trầm tích) kiến Kiến trúc hạt Kiến trúc hạt (Gơ nai) trúc hạt sét rất nhỏ, dạng trung bình đến Kiến trúc biến vảy lớn (có thể tinh nhìn thấy)
Cấu tạo phân phiến  Cấu tạo không phân  Cấu tạo phân phiến phiến Trước khi bị biến chất Sau khi bị biến chất
4. Phân loại đá biến chất  Dựa vào cấu tạo (tính phân phiến) chia làm 2 nhóm lớn: 1. Đá phân phiến 2. Đá không phân phiến  Dựa vào họ khoáng vật tạo đá chia làm 8 nhóm đá  Dựa vào khoáng vật chủ đạo để phân biệt loại đá khác nhau trong nhóm Ví dụ: nhóm đá phiến có phiến mica, phiến chlorite...