Bài giảng Địa chất đại cương: Chương 2 - Thành phần vật chất của trái đất

Chia sẻ: Phạm Hoàng Hiệp | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

207
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Địa chất đại cương: Chương 2 - Thành phần vật chất của trái đất giới thiệu tới các bạn về thành phần hóa học, thành phần khoáng vật của trái đất (phân loại khoáng vật, tính chất khoáng vật), đá trầm tích, đá magma, đá biến chất và một số nội dung khác. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa chất đại cương: Chương 2 - Thành phần vật chất của trái đất

CHƯƠNG II THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CỦA TRÁI ĐẤT
Nguyên tố hóa hoc̣ Nguyên tố hóa hoc̣ Nguyên tố hóa hoc̣ .......................... Khoáng vâṭ Khoáng vâṭ Khoáng vâṭ Đá magma Đá trầm tích Đá biến chất ̣ ̉ Thach quyên Manti Nhân Trá i đấ t Sơ đồ mô ta tha ̉ ̀nh phần vât châ ̣ ̉ ́t cua tra ́i dất
THÀNH PHẦN HÓA HỌC  Việc nghiên cứu thành phần vật chất Nguyên tố hó a hoc ̣ Ty lê phâ ̉ ̣ ̀ n trăm của trái đất chủ yếu được tiến hành dựa trong lớ p vo tra ̉ ́ i khố i lượng trên phân tích hàng chục ngàn mẫu vật đấ t lấy trên bề mặt hoặc trong các giếng khoan trong phạm vi lớp vỏ nông của O 46.6 trái đất. Thành phần vật chất ở dưới sâu Si 27.7 chỉ được dự đoán thông qua các phương pháp nghiên cứu gián tiếp. Al 8.1 Fe 5.0  Các nguyên tố phổ biến nhất trong lớp Ca 3.6 vỏ trái đất là oxi, silic, nhôm, sắt, canxi, natri, kali và magie. Tám nguyên tố này Na 2.8 chiếm tới 98.5% tổng trọng lượng của K 2.6 lớp vỏ. Mg 2.1
̣ THÀNH PHẦN KHOÁNG VÂT ̣ là sự kết hợp tự nhiên cua  Khoáng vât ̉ môt ̣ ̣ hoăc nhiê ̣ ở trang tha ̀u các nguyên tố hóa hoc ̣ ́i rắn.  Ví du:̣ a b ̉ Tinh thê khoa ̣ ́ng vât pha ̉ ́t triên theo 3 chiều ̣  Khoáng vât 1 nguyên tô ́: Than, Kim cương a – kim cương; a Pyrite (C) ̣ nhiều nguyên tố: Canxit  Khoáng vât (CaCO3)  Các tinh thê ̉ khoáng vât ̣ rất đa dang ̣ về hình c d thái kết tinh, phu ̣ thuôc ̣ vào kích thước các ̉ Tinh thê khoa ̣ ́ng vât pha ̉ ́t triên theo 1 chiều ̣ c– Thach anh; d tourmaline nguyên tử tham gia vào thành phần khoáng ̣ ̣ ̣ ̀ áp suất khi kết tinh. vât, nhiêt đô va ̣ đều có sự tham gia  Hầu hết các khoáng vât ̉ ̣ cua silic (tao tha ̣ ̉ ̀nh các khoáng vât silicat). Chi ̣ đã vài trăm trong số hàng ngàn khoáng vât ̣ ̣ biết là các khoáng vât tao đa ̣ ́ quan trong. Va ̀ ̉ Tinh thê khoa ̣ ́ng vât pha ̉ ́t triên theo 2 chiều: Mica
Phân loại khoáng vật  Các nguyên tố tự sinh (native elements): Khoảng 20 nguyên tố tồn tại ở trạng thái các khoángvật tự sinh (không liên kết với các nguyên tố khác). Trong đó có khoảng 10 khoáng vật tự sinh có thể tích tụ tạo thành các mỏ có giá trị công nghiệp như Au, Ag,…  Các khoáng vật nhóm oxit: Đây là nhóm lớn, trong đó nguyên tử oxi kết hợp với một hoặc nhiều nguyên tố kim loại. Liên quan đến nhóm này là các loại quặng của Fe, Mn, Sn, Cr, U,…  Các khoáng vật nhóm sunfua: Nguyên tố lưu huỳnh kết hợp với một hoặc nhiều nguyên tố kim loại. Nhóm này thường tạo thành một số mỏ khoáng rất có giá trị kink tế của một số kim loại màu như Cu, Zn, Mo, Ag, Au, Co, Hg, Ni, …  Các khoáng vật nhóm sunfat: Là các khoáng vật có chứa nhóm gốc (SO4)2 (vd: thạck cao), thường được thành tạo do sự bốc hơi của nước biển hoặc các hồ muối.  Các khoáng vật nhóm phốt phát: Có chứa nhóm gốc (PO4)3 (vd: apatit)  Các khoáng vật nhóm cacbonat: Nhóm gốc (CO3)2 là cơ sở cho hai loại khoáng vật tạo đá phổ biến nhất thuộc nhóm này là calcite (CaCO3) và dolomite (CaMgCO3)  Các khoáng vật nhóm silicate: Nhóm gốc cơ bản của các khoáng vật silicat là (SiO4)4. Đây là nhóm khoáng vật phổ biến nhất và chiếm tới 90% trọng lượng vỏ trái đất. Và tồn tại dưới dạng các khoáng vật dạng chuỗi, tấm,…
Cá c tí nh chấ t vât ly ̣ ́ cua khoa ̉ ́ ng vâṭ  Đô ̣ cứng là kha ̉ năng cua ̉ khoáng vât ̣ chống lai ̣ tác đông ̣ cua ̉ ngoai ̣ Khoá ng Đô c ̣ ứ ng lực. Đô c ̣ ứng tương đối được phân loai theo thang đô c ̣ ̣ ứng cua Mohs. ̉ vât chuân ̣ ̉ Mohs ̣ Các nhà đia châ ́t thường dùng mũi dao với đô c ̣ ứng ~5 đê th ̉ ử đô ̣ Talc 1 cứng các khoáng vât. Đô c ̣ ̣ ứng tuyêt đô ̣ ́i được xác đinh cu thê qua ̣ ̣ ̉ ̣ Thach cao 2 ̣ các thiết bi đo áp suất và mức đô xuyên că ̣ ̣ ́t vào bề măt khoa ́ng Calcite 3 ̣ vât. Fluorite 4 ̣ ̣  Màu khoáng vât: Môt khoa ̣ ́ng vât co ̉ ́ nhiều màu khác nhau ́ thê co Apatite 5 do hàm lượng tap ̣ chất lẫn trong đó. Màu quan sát trên bề măt ̣ Orthoclase 6 ̣ ̉ ̉ ́nh đúng màu cua khoa khoáng vât không phai luôn luôn phan a ̉ ̣ ́ng vât (Feldspar) so sự giao thoa và tán sắc cua a ̉ ́nh sáng trên bề măt. Ma ̣ ̣ ̉ ̀u thât cua ̣ Thach anh 7 ̣ khoáng vât (ma ̣ ̀u vết vach – ma ̣ ̀u bôt) la ̀ màu quan sát được khi ta Topaz 8 ̣ khoáng vât vach ̣ đó lên bề măt ̣ tấm sứ. (vd. Pyrite nhìn có màu Corundum 9 vàng rơm nhưng màu thât lai la ̣ ̣ ̀ màu đen) Kim cương 10 ̣ điêm  Ánh: là đăc ̉ ánh sáng phan ̉ xa ̣ trên bề măt ̣ khoáng vât. ̣ Theo cường đô phan xa ma ̣ ̉ ̉ ̀ chia thành ánh kim, ánh thuy tinh, a ́nh nh ựa và ánh đất. ̉ Mỗi khoáng vât  Hình thái tinh thê: ̣ có môt ̣ hình thái tinh thê ̉ đăc ̣
Cá c tí nh chấ t vât ly ̣ ́ cua khoa ̉ ́ ng vâṭ  Tính cát khai: là xu hướng cua khoa ̉ ̣ ̣ ́ch vỡ theo các ́ng vât bi ta ̣ bề măt nhâ ̣ ́t đinh mà ở đó có lực liên kết nguyên tử yếu. Thông thường măt ca ̣ ́t khai trùng với măt tinh thê khoa ̣ ̉ ̣ ́ng vât. Go ̣ ́c tao bởi giữa các bề măt ̣ tinh thê ̉ khoáng vât ̣ thường đăc ̣ trưng cho ̣ khác nhau, có thê ̉ được nhân các nhóm khoáng vât ̣ biết bằng mắt thường hoăc d ̣ ưới kính hiên vi va ̉ ̣ ̀ là môt trong nh ững dấu ̣ ơn gian đê nhân biê hiêu đ ̉ ̉ ̣ ̣ ́t nhanh khoáng vât.  Từ tính: môt sô ̣ ̣ ́ khoáng vât co ́ chứa sắt thường bi nhiê ̣ ̃m từ trường cua ̉ trái đất trong quá trình kết tinh (vd. Magntite – ̣ ừ cua ca Fe3O4). Truc t ̉ ̉ ́c tinh thê khoa ̣ ̀y thường được sử ́ng vât na ̣ ̉ dung đê nghiên cứu sự đao t ̉ ừ.  Ty ̉ trong ̣ cua ̉ khoáng vât: ̣ khối lượng/thê ̉ tích. Trong ̣ lượng riêng ̉ cua khoa ̣ ̉ ̣ ̉ ́ng vât: ty trong cua khoa ̣ ̉ ̣ ̉ ước. Do ty ̉ ́ng vât/ty trong cua n ̣ ̉ ước bằng 1 nên trong l trong cua n ̣ ượng riêng (không có đơn vi đo) ̣ ̉ ̣ = ty trong (co ́ đơn vi đo). ̣  Căn cứ váo ty ̉ trong ̣ ̣ được chia thành hai nhóm: khoáng vât ̣ ̣ khoáng vât năng (>2.9 g/cm3) va ̣ ̣ ̀ khoáng vât nhe (
ĐÁ  ̣ hợp tự nhiên cua Đá là tâp ̉ môt ̣ hoăc ̣ nhiều ̣ ̣ khoáng vât tao tha ̀nh.  ̣ thành từ môt Đá tao ̣ khoáng vât ̣ goi ̣ là đá đơn khoáng (đá vôi – calcite), đá tao ̣ thành từ nhiều khoáng vât ̣ goi ̣ là đá đa khoáng ̣ (granite: thach anh, feldspar, mica,…)  ̣ đá được chia Theo nguồn gốc thành tao, thành ba nhóm: 1. đá magma, 2. đá trầm tích 3. đá biến chất Chu trì nh tao đa ̣ ́ :  Đá magma khi xuất lô ̣ trên bề măt ̣ trái đất bi ̣ phong hóa dưới tác dung ̣ cua ̉ thời tiết, các khối đá cứng bi pha ̣ ̉ ́ huy, ho ̣ ̀a tan tao tha ̣ ̀nh dung dich hoăc ca ̣ ̉ ̣ ́c manh vun đa ́  ̣ Dung dich va ̉ ̀ các manh vun đ̣ ược nước, gió, băng hà vân chuyên, lă ̣ ̉ ̣ ở các đia hi ́ng đong ̣ ̀nh thấp, chôn ̣ vùi, gắn kết tao tha ̀nh đá trầm tích  ̣ ̣ Đá trầm tích tiếp tuc bi chôn vui, biê ̣ ́n chất tao tha ̣ ̣ ́p suất tăng cao sẽ ̀nh đá biến chất. Khi nhiêt đô, a ̉ nóng chay tha ̀nh dung nham magma xuyên lên trên đông cứng tao tha ̣ ̀nh đá magma  ̉ ́ đá magma, các đá trầm tích và đá biến chất cũng xuất lô, phong ho Không chi co ̣ ́a và bóc mòn.  ̣ ́n chất khi có tác dung cua nhiêt đô va Đá magmaf và đá biến chất cũng bi biê ̣ ̉ ̣ ̣ ̀ áp suất cao
ĐÁ MAGMA  Đá magma: hình thành do sự đông cứng vât châ ̣ ̉ ừ dưới sâu đưa lên. Đường đi cua dung ́t nóng chay t ̉ ̉ nham nóng chay th ường là các hê thô ̣ ́ng đứt gãy, khe nứt, các măt ta ̣ ́ch lớp, vvv ̣  Nếu vât châ ̉ ́t nóng chay đông cứng bên dưới bề măt tra ̣ ̣ ́i đất sẽ tao tha ̣ ̀nh đá magma xâm nhâp, nếu ̣ dung nham magma trào lên bề măt tra ̣ ́i đất sẽ tao thành đá magma phun trào.
SỰ PHÂN DI VA ̣ ̣ ̀ PHÂN LOAI ĐA ́ MAGMA ̣ lanh,  Khi dung nham magma nguôi ̣ ̉ ứng hóa hoc các phan ̣ diễn ra tao ̣ thành môt ̣ loat ̣ các khoáng vât ̣ khác ̣ ̀ phân di magma. S nhau. Quá trình đó goi la ̣ ự phân di magma diê ̣ ̃n ra theo hai nhánh: ̣  Nhánh gián đoan: Ca ̣ ́c khoáng vât theo nha ́nh này được hình thành ở các khoang nhiêt đô riêng biêt va ̉ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ không thành tao liên tiê ̣ ̣ ̣ ́p nhau khi nhiêt đô ha thâ ̣ ưng cua khoa ́p. Đăc tr ̉ ̣ ́ng vât nha ̣ ́nh gián đoan la ̀ có làm lượng Fe, Mg cao, tao lên ca ̣ ̣ ́i màu (xanh đen – đen). Trình tự kết tinh: Olivine => pyroxene => ́c khoáng vât tô amphibole => biotite ̣ ̣  Nhánh liên tuc: tao lên ca ̣ ́c khoáng vât nho ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ ̣ ̣ ́m plagioclase feldspar, ti lê Ca/Na giam liên tuc khi nhiêt đô ha thâ ́p
̉ Ơ BÔ ĐA MÔ TA S ̣ ́ MAGMA CHÍNH ĐÁ MAGMA PHUN TRÀO ̣ ĐÁ MAGMA XÂM NHÂP Siêu mafic (siêu bazơ): là loai ̣ đá ít phô ̉ biến, hoàn toàn chi ̉ có các khoáng vât ̣ giàu Fe, Mg mà không ̣ thach có các khoáng vât ̣ anh, feldspar (50%, hoàm lượng Fe,Mg khá thành phần Silic từ 2550%; Đá có màu xanh đâm, ̣ cao, đá tối màu xám, đen ̉ ́c khoáng vât gia Diorite: silic 50 – 65%, đá có ca ca ̣ ̀u ̣ hơn, giàu ha ̀m Andesite: có màu xanh xám nhat ̉ Fe, Mg và Si, màu sắc sáng dần khi chuyên dần về lượng feldspar plagioclase hơn so với basalt. đá acid ̣ đá magma acid giàu silic nhất Rhryolite: là loai Granite: đá có hàm lượng Silic =>65%, tinh thê kha ̉ ́ (>65%) và rất ít Fe, Mg làm cho đá có màu tan, tự hình, màu sáng. ̣ hồng hoăc kem
̣ CẤU TAO VA ̀ KIẾN TRÚC ĐÁ MAGMA ̉ ̣  Kiến trúc: thê hiên tri ̣ ́t tinh ̀nh đô kê ̉ ̉ cua tinh thê khoa ̣ ̣ ́ng vât tao đá.  Các đá magma phun trào được đông cứng khi nhiêt ̣ đô ̣ giam ̉ nhanh thường có kiến trúc kết tinh hat ̣ nho, ̉ hoăc ̣ thuy ̉ tinh hoăc ̣ kiến trúc ̣ ̉ porphyr (gồm các ban tinh hat to nôi ̉ tinh hoăc trên nền là thuy ̣ các tinh Basalt cầu gối phun trào dưới đáy đai d ̣ ươngt ̉ ̣ ̉ thê hat nho). ̣ có thời  Các đá magma xâm nhâp ̣ lanh gian nguôi ̣ từ từ và lâu dài ̣ to, tự hình nên có kiến trúc hat hơn. ̣ ̉ ́nh đăc điêm phân bô  Cấu tao: phan a ̣ ̉ ́ ̉ không gian cua ca ̣ ́c khoáng vât. Đa ́ ̣ xâm nhâp th ường có cấu tao khô ̣ ́i, ̣ dyke mach cấu tao ̣ xuyên cắt vào ̣ ́ basalt hình lăng trụ Côt đa Đá magma granite xuyên cắt Hình thành khi kết tinh Vào đá vây quanh các đá vây quanh trong khi các đá phun trào thường có cấu tao ̣ dòn ̉ cấu tao chay, ̣ phân lớp, xuyên phu ̉
ĐÁ TRẦM TÍCH  Các đá bị phong hóa, phá hủy dưới tác dụng của khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, gió, băng hà,..). Các vật liệu này sau đó được vận chuyển xuống các vùng địa hình thấp dưới tác dụng của trọng lực, nước trên mặt, nước dưới đất, băng hà, gió, … lắng đọng, chôn vùi và gắn kết tạo thành đá trầm tích.  Đá trầm tích chỉ chiếm khoảng 5% trọng lượng vỏ trái đất nhưng bao phủ đến 75% diện tích bề mặt trái đất.  Rất nhiều đá trầm tích có giá trị kinh tế cao như dầu khí, than, các mỏ trầm tích của Au, Ti,…  Đặc trưng cơ bản của đá trầm tích là có tính phân lớp.
Đáy = vách  Lớp đá: là đơn vị địa tầng nhỏ nhất có dạng Nóc = Vách tấm mà ở đó lớp đá được đặc trưng bởi thành phần, màu sắc, cấu tạo,… riêng biệt.  Về mặt hình thái, lớp đá phát triển mạnh về chiều dài và chiều rộng, chiều dày kém phát Đáy = trụ triển hơn. Đáy = trụ  Các lớp đá được ngăn cách với nhau bởi Thế nằm đảo Thế nằm thuận mặt phân lớp. Mặt lớp đá thành tạo sớm nhất được gọi là đáy lớp, mặt thành tạo muộn nhất được gọi là nóc lớp.  Trong không gian, mặt lớp nằm dưới gọi là mặt trụ, mặt lớp nằm trên gọi là mặt vách. Trong điều kiện thường thì trụ ~đáy và vách ~ nóc nhưng khi thế nằm bị đảo lộn thì ngược lại. Hạt chuyển cấp Cấu tạo xiên chéo  Trong các lớp đá trầm tích thường có chứa các hóa thạch – đây là những dấu tích quan trọng để xác định tuổi và điều kiện thành Khe nứt trên mặt đá bùn tạo đá trầm tích  Trong nội bộ lớp đá thường có cấu tạo khối, dải, tấm, xiên chéo hoặc chuyển cấp hạt. Trên mặt lớp thường có các dấu vết Hóa thạch hoạt động của sinh vật, các khe nứt khi đá co rút thể tích,…
Phân loại đá trầm tích  Đá trầm tích được chia thành ba phụ loại Đường kính chính: mảnh vụn Trầm tích Đá trầm tích (mm) 1. Đá trầm tích cơ học: được thành tạo từ các Tảng mảnh vụn phá hủy từ đá bị phong hóa, trải 256 Cuội kết (nếu mảnh vụn tròn qua quá trình lắng đọng và gắn kết lại với cạnh) Cuội Cuội nhau. Mảnh vụn theo kích thước được chia Dăm kết nếu mảnh vụn sắc 64 canh thành sét, bột, cát, sạn, sỏi, cuội, tảng. Khi gắn kết tạo đá được gọi theo tên tương ứng Sỏi là sét kết, … tảng kết 2 2. Đá trầm tích hóa học: hình thành do sự lắng Cát Cát kết đọng, kết tủa trực tiếp từ các dung dịch hòa 1/16 tan. Vd: các loại muối, trầm tích cacbonate, Bột Bột kết … 1/256 Bùn Đá bùn kết Sét kết 3. Trầm tích sinh học: Hình thành từ các mảnh Sét Hoặc đá phiến vụn tàn dư từ các cơ thể sinh vật khi chết sét được chôn vùi nhanh chóng.
ĐÁ BIẾN CHẤT  Hình thành do sự biến đổi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật, kiến trúc, cấu tạo của các đá có từ trước dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất cao và các dung dịch nhiệt dịch cùng các chất bốc trong lòng đất  Đặc trưng cơ bản của đá biến chất: Cấu tạo phân dải, phân phiến, cà nát, sừng hoặc khối, kiến trúc biến tinh, ẩn tinh, có hiện tượng tái kết tinh,... PHÂN LOẠI ĐÁ BIẾN CHẤT:  Đá biến chất nhiệt động (khu vực): phân bố trên quy mô lớn, chịu Gơnai tác động của nhiệt độ và áp suất cao. Phổ biến cho nhóm này là các loại đá phiến, đá gơnai.  Đá biến chất nhiệt: hình thành ở những nơi có nhiệt độ cao (500 1200oC), áp suất lớn (3000 bar): đá sừng, đá hoa, đóa quaczit. Biến Chất Nhiệt Đá phiến
Vành biến chất tiếp xúc Scacnơ  Đá biến chất động lực: dưới tác động cuả áp suất cao, các đá bị dập vỡ và định hướng trong các đới dập vỡ kiến tạo. Theo mức độ dập vỡ cà nát và kích thước mảnh vụn, đá biến chất động lực được chia thành: dăm kết (hặt dăm >2 mm), kataclazit (mảnh vụn từ 12 mm), milonit (m ảnh v ụn
Biểu đồ mô tả trình độ biến chất Biểu đồ mô tả tướng biến chất Để mô tả mức độ và đặc điểm biến chất, người ta đưa ra khai khái niệm:  Trình độ (cường độ) biến chất: phản ánh cường độ biến chất dưới tác dụng của tác nhân quan trọng nhất là nhiệt độ và áp suất (chia thành biến chất trình độ thấp, trung bình, cao, siêu biến chất,…)  Tướng biến chất: Tập hợp các đá biến chất nằm kề cận nhau và được thành tạo trong cùng một điều kiện hóa lý (T,P). Đá magma Đá trầm tích Đá biến chất Nguồn gốc nội sinh: kết tinh Nguồn gốc ngoại sinh, hình trong Nguồn gốc nội sinh, liên quan dung nham magma nóng chảy điều kiện nhiệt độ và áp suất đến các chuyển động kiến tạo ở nhiệt độ cao. trên hoặc gần bề mặt trái đất. hoặc các hoạt động magma. Có thể hình thành ở trên hoặc Hình thành ở phần trên cùng bề Có thể hình thành dưới sâu hoặc bên dưới bề mặt trái đất mặt trái đất. gàn bề mặt trái đất.