1
bμi gi¶ng th¹ch häc c¬ së
Më ®Çu
1- §èi t−îng nghiªn cøu cña m«n häc:
+ Kh¸i niÖm chung vÒ ®Êt ®¸:
Theo quan niÖm th«ng th−êng th× trªn bÒ mÆt Tr¸i ®Êt bao gåm hai lo¹i
®Êt vµ ®¸. Chóng cã thÓ lµ hai ®èi t−îng cña hai lÜnh vùc khoa häc kh¸c nhau,
còng cã thÓ lµ ®èi t−îng cña cïng mét lÜnh vùc khoa häc. VÝ dô: ®Êt lµ ®èi
t−îng cña ngµnh Thæ nh−ìng häc (l−u ý ®ã lµ ®Êt thæ nh−ìng), ®¸ lµ ®èi t−îng
cña ngµnh Th¹ch häc-Kho¸ng vËt, nh−ng c¶ ®¸ vµ ®Êt ®Òu lµ mét trong c¸c ®èi
t−îng cña ngµnh X©y dùng, ®Æc biÖt lµ chuyªn s©u §Êt x©y dùng-§Þa chÊt c«ng
tr×nh.
Theo chuyªn s©u §Êt x©y dùng-§Þa chÊt c«ng tr×nh th× trong tù nhiªn ®Êt
®¸ bao gåm c¸c lo¹i sau:
- §¸ cøng: lµ c¸c ®¸ cã liªn kÕt kiÕn tróc bÒn (mµ b¶n chÊt lµ liªn kÕt hãa
häc). Chóng th−êng cã ®é bÒn cao vµ Ýt thay ®æi khi b·o hoµ n−íc. Trong ®¸
cøng cã c¸c lo¹i ®¸ magma, trÇm tÝch, biÕn chÊt.
- §Êt ph©n t¸n: bao gåm c¸c ®Êt cã liªn kÕt kiÕn tróc b¶n chÊt vËt lý (liªn
kÕt ph©n tö, liªn kÕt ion-tÜnh ®iÖn, mao dÉn vµ tõ tÝnh). Chóng cã ®é bÒn thÊp
vµ thay ®æi nhiÒu khi b·o hoµ n−íc.
- Ngoµi ra trong tù nhiªn cßn tån t¹i nh÷ng nhãm ®Êt ®Æc biÖt nh− bïn,
®Êt thæ nh−ìng (cã ®é ph× nhÊt ®Þnh), ®¸ nh©n t¹o (®Êt ®¸ ®−îc ®Çm nÐn b»ng
nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau hoÆc gia cè b»ng ph−¬ng ph¸p xi m¨ng hãa, v«i
hãa, kiÒm hãa.
+ Kh¸i niÖm vÒ ®¸ theo chuyªn ngµnh Th¹ch häc:
Th¹ch häc lµ m«n häc nghiªn cøu c¸c ®¸ cÊu t¹o nªn Vá Tr¸i ®Êt. §¸ lµ
tËp hîp cã quy luËt cña mét hay nhiÒu kho¸ng vËt t¹o thµnh c¸c thÓ ®Þa chÊt
®éc lËp. Mçi thÓ ®Þa chÊt ®éc lËp ph¶i cã 3 ®iÒu kiÖn:
- ThÓ ®ã ph¶i ®−îc ph©n biÖt râ rÖt víi c¸c khèi xung quanh vµ chøng tá
r»ng nguån gèc thµnh t¹o cña nã ph¶i do nh÷ng qu¸ tr×nh ®Þa chÊt riªng (d¹ng
n»m cña ®¸)
- ThÓ ®ã cã thµnh phÇn vËt chÊt x¸c ®Þnh, kh¸c biÖt víi thµnh phÇn vËt
chÊt cña c¸c khèi kh¸c bao quanh (thµnh phÇn hãa häc vµ thµnh phÇn kho¸ng
vËt).
1
nhieu.dcct@gmail.com
2
- Gi÷a c¸c hîp phÇn t¹o ®¸ cã mét c¸ch thøc kÕt hîp riªng biÖt (cÊu t¹o
vµ kiÕn tróc).
§¸ cã thÓ tån t¹i d−íi d¹ng r¾n (nh− ®¸ granit, ®¸ v«i, ®¸ bazan), d¹ng bë
rêi (nh− c¸t, bét...) hoÆc d¹ng dÎo (sÐt).
+ Ph©n biÖt c¸c kh¸i niÖm kho¸ng vËt, ®Êt, quÆng:
- Kho¸ng vËt lµ mét hîp chÊt hãa häc tù nhiªn cã c«ng thøc hãa häc vµ
cÊu tróc nhÊt ®Þnh. VÝ dô canxit cã thµnh phÇn hãa häc lµ CaCO3, cÊu tróc
tinh thÓ hÖ 3 ph−¬ng. Nã lµ thµnh phÇn kho¸ng vËt chñ yÕu cña ®¸ v«i vµ ®¸
hoa.
- QuÆng lµ nh÷ng thµnh t¹o kho¸ng vËt hoÆc ®¸ mµ ta cã thÓ dïng trùc
tiÕp hoÆc lÊy ra nh÷ng chÊt cã Ých phôc vô cho nÒn kinh tÕ quèc d©n. ChÝnh v×
vËy mµ cã nh÷ng lo¹i ®¸ hay kho¸ng vËt vµo thêi ®iÓm nµo ®ã kh«ng ph¶i lµ
quÆng nh−ng vµo thêi ®iÓm kh¸c l¹i trë thµnh quÆng cho 1 quèc gia v× nã cã thÓ
dïng cho nÒn kinh tÕ cña quèc gia ®ã.
- §Êt lµ s¶n phÈm phong hãa cña c¸c ®¸.
2- VÞ trÝ cña m«n häc vµ t−¬ng quan cña nã víi c¸c khoa häc kh¸c:
- Th¹ch häc nghiªn cøu c¸c lo¹i ®¸ kh«ng nh÷ng vÒ ph−¬ng diÖn thµnh
phÇn, cÊu tróc mµ cßn vÒ ph−¬ng diÖn thÕ n»m ®Þa chÊt, nguån gèc vµ ý nghÜa
cña chóng ®èi víi nÒn kinh tÕ quèc d©n. V× vËy nã lµ mét khoa häc ®Þa chÊt,
mét m«n khoa häc kh«ng thÓ thiÕu ®−îc ®èi víi c¸c ngµnh khoa häc cã liªn
quan ®Õn Vá Tr¸i ®Êt: §Þa chÊt c«ng tr×nh, §Þa chÊt thñy v¨n, §Þa chÊt th¨m
dß, §Þa chÊt kho¸ng s¶n, §Þa vËt lý, §Þa chÊt dÇu, §Þa chÊt má...
§Æc biÖt ®èi víi §Þa chÊt c«ng tr×nh, viÖc ph©n biÖt ®−îc c¸c lo¹i ®¸ sÏ cã
nhiÒu thuËn lîi cho viÖc sö lý nÒn mãng khi x©y dùng c¸c c«ng tr×nh.
§Ó nghiªn cøu ®−îc m«n th¹ch häc th× nhµ nghiªn cøu cÇn ph¶i cã kiÕn
thøc cña c¸c m«n häc Hãa, Hãa-lý, Hãa ph©n tÝch, VËt lý, §Þa chÊt ®¹i c−¬ng,
Tinh thÓ-kho¸ng vËt...
- Chuyªn ngµnh th¹ch häc bao gåm hai bé phËn: th¹ch häc m« t¶
(petrographie) vµ th¹ch luËn (petrologie).
3- C¬ së chung ®Ó ph©n lo¹i ®¸:
ViÖc ph©n lo¹i ®¸ cã tÇm quan träng ®Æc biÖt. Còng nh− c¸c ngµnh khoa
häc kh¸c, viÖc ph©n lo¹i ph¶i ®−îc dùa trªn nh÷ng ®Æc ®iÓm c¬ b¶n vµ quan
träng nhÊt cña ®¸. §èi víi ®¸ th× nguån gèc thµnh t¹o cã mét ý nghÜa ®Æc biÖt.
ChÝnh sù nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh ®Þa chÊt dÉn tíi sù thµnh t¹o c¸c lo¹i ®¸ ®·
2
nhieu.dcct@gmail.com
3
cho phÐp ph©n lo¹i ®¸ thµnh 3 nh¸nh chÝnh: ®¸ magma, ®¸ trÇm tÝch vµ ®¸
biÕn chÊt.
- §¸ magma: lµ lo¹i ®¸ ®−îc thµnh t¹o do sù ®«ng ®Æc c¸c dung thÓ
magma. NÕu qu¸ tr×nh ®«ng ®Æc x¶y ra ë d−íi s©u ta cã ®¸ magma x©m nhËp
s©u. NÕu magma phun trµo ra bÒ mÆt Tr¸i ®Êt d−íi d¹ng nói löa vµ ®«ng ®Æc
t¹i ®ã ta cã ®¸ magma phun trµo. NÕu magma cã d¹ng m¹ch n»m gÇn bÒ mÆt
Tr¸i ®Êt ta cã ®¸ m¹ch hoÆc ®¸ x©m nhËp n«ng. Chóng cã nguån gèc néi sinh.
VÝ dô: ®¸ bazan, ®¸ granit, gabro ... lµ nh÷ng ®¸ magma.
- §¸ trÇm tÝch lµ s¶n phÈm cña c¸c qu¸ tr×nh ngo¹i sinh: phong hãa, vËn
chuyÓn, l¾ng ®äng vµ g¾n kÕt c¸c vËt liÖu vôn c¬ häc hoÆc do l¾ng ®äng c¸c
muèi tõ dung dÞch thËt hoÆc dung dÞch keo cã sù tham gia trùc tiÕp hay gi¸n
tiÕp cña sinh vËt. Chóng ®−îc thµnh t¹o ngay trªn bÒ mÆt cña Tr¸i ®Êt. VÝ dô:
®¸ v«i, ®¸ c¸t kÕt, ®¸ sÐt, than... lµ c¸c ®¸ trÇm tÝch.
- §¸ biÕn chÊt lµ s¶n phÈm biÕn ®æi c¸c ®¸ cã tr−íc do t¸c dông néi sinh
(sù n©ng cao nhiÖt ®é, ¸p suÊt trong vá Tr¸i ®Êt) vµ x¶y ra ë tr¹ng th¸i cøng.
VÝ dô: ®¸ hoa lµ ®¸ biÕn chÊt tõ ®¸ v«i, ®¸ gneis lµ ®¸ biÕn chÊt tõ c¸c ®¸
magma axit...
Trong tù nhiªn, gi÷a 3 nh¸nh ®¸ nµy lu«n tån t¹i 1 qu¸ tr×nh chuyÓn hãa
lÉn nhau trong lÞch sö ph¸t triÓn cña Vá Tr¸i ®Êt, vµ trªn thùc tÕ lu«n tån t¹i
c¸c biÕn thÓ ®¸ trung gian gi÷a 3 nh¸nh ®¸ nµy:
Khi nghiªn cøu bÊt kú mét lo¹i ®¸ nµo th× còng ph¶i ®Ò cËp ®Õn 3 vÊn ®Ò
chÝnh sau:
←
- D¹ng n»m cña ®¸: ®¸ ®ã gÆp trong tù nhiªn nh− thÕ nµo, quan hÖ víi ®¸
v©y quanh ra sao.
Magma
biÕn chÊt TrÇm tÝch
TrÇm tÝc
h
phu
n
trμ
o
Siªu biÕn chÊt
biÕn chÊt thÊp
3
nhieu.dcct@gmail.com
4
↑
- Thµnh phÇn vËt chÊt cu¶ ®¸: ®¸ ®ã ®−îc t¹o nªn b»ng g×.
→
- CÊu t¹o vµ kiÕn tróc cña ®¸: c¸c phÇn tö hîp thµnh ®¸ ®−îc s¾p xÕp
trong kh«ng gian nh− thÕ nµo, quan hÖ gi÷a chóng ra sao.
4- C¸c ph−¬ng ph¸p th¹ch häc nghiªn cøu c¸c ®¸:
Bao gåm 2 hÖ ph−¬ng ph¸p:
a- HÖ ph−¬ng ph¸p ngoµi trêi:
- Kh¶o s¸t thùc ®Þa, quan s¸t d¹ng n»m, sù ph©n bè vµ quan hÖ cña c¸c ®¸
vÒ kh«ng gian vµ thêi gian, ®o vÏ c¸c mÆt c¾t, b¶n ®å th¹ch häc cÊu tróc,
th¹ch-kiÕn t¹o...
- Thu thËp c¸c lo¹i mÉu.
Ngoµi thùc ®Þa nhµ nghiªn cøu cã thÓ biÕt ®−îc d¹ng n»m cña ®¸, cÊu t¹o
cña ®¸ còng nh− mµu s¾c, diÖn ph©n bè...
b- HÖ ph−¬ng ph¸p trong phßng:
- Ph©n tÝch c¸c lo¹i mÉu: hãa silicat, quang phæ hÊp phô nguyªn tö, th¹ch
häc l¸t máng, microsond, plasma, hiÓn vi ®iÖn tö....
- Sö lý c¸c sè liÖu, ®èi s¸nh chuÈn hãa...
- VÏ chi tiÕt c¸c mÆt c¾t, b¶n ®å....
Mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®¸ truyÒn thèng ®ã lµ th¹ch häc
l¸t máng, sö dông kÝnh hiÓn vi ph©n cùc.
D−íi kÝnh hiÓn vi ph©n cùc nhµ nghiªn cøu cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc kiÕn tróc
cña ®¸, thµnh phÇn kho¸ng vËt ®Þnh l−îng cña ®¸, c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña
®¸...
Muèn nghiªn cøu th¹ch häc l¸t máng th× ph¶i n¾m ®−îc nh÷ng kiÕn thøc
vÒ tÝnh chÊt quang häc cña c¸c tinh thÓ cña c¸c kho¸ng vËt t¹o ®¸ th«ng qua
m«n häc Quang häc tinh thÓ
PhÇn quang häc tinh thÓ
Bμi 1: C¸c kh¸i niÖm chung
1- ¸nh s¸ng th−êng vµ ¸nh s¸ng ph©n cùc:
a- ¸nh s¸ng tù nhiªn:
- C¸c ¸nh s¸ng ph¸t ra tõ c¸c nguån s¸ng kh¸c nhau nh− mÆt trêi, ®Ìn
®iÖn, nÕn... truyÒn ®i tÊt c¶ mäi ph−¬ng mµ ph−¬ng dao ®éng cña sãng ¸nh
4
nhieu.dcct@gmail.com
5
s¸ng lu«n vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn. Trong qu¸ tr×nh truyÒn sãng s¸ng cña
¸nh s¸ng tù nhiªn, ph−¬ng dao ®éng cña sãng s¸ng vu«ng gãc víi ph−¬ng
truyÒn vµ tia s¸ng xoay xung quanh ph−¬ng truyÒn víi tèc ®é cao mµ t¹i mäi
thêi ®iÓm ng−êi ta thÊy ph−¬ng dao ®éng cña sãng s¸ng trïng víi ®−êng kÝnh
cña vßng trßn vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn (h×nh vÏ). §ã lµ ¸nh s¸ng th−êng
vµ ta cã thÓ nhËn biÕt chóng b»ng m¾t th−êng.
S
b- ¸nh s¸ng ph©n cùc:
- Cã mét lo¹i ¸nh s¸ng mµ ph−¬ng dao ®éng cña cña nã chØ lµ 1 ph−¬ng
duy nhÊt, mÆt ph¼ng dao ®éng cè ®Þnh. §ã lµ ¸nh s¸ng ph©n cùc. Ta chØ cã thÓ
nhËn biÕt ®−îc ¸nh s¸ng ph©n cùc nhê 1 dông cô quang häc gäi lµ nicon.
Nicon sÏ biÕn ¸nh s¸ng tù nhiªn thµnh ¸nh s¸ng ph©n cùc. Ngoµi ra cã 1
sè ¸nh s¸ng ph¶n x¹ lµ ¸nh s¸ng ph©n cùc.
o s o s
2- ChiÕt suÊt. HiÖn t−îng ph¶n x¹ toµn phÇn.
a- Kh¸i niÖm chiÕt suÊt:
- ChiÕt suÊt lµ mét ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn, ®−îc tÝnh b»ng tû sè gi÷a
hai tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn trong hai m«i tr−êng kh¸c nhau.
- ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi: chiÕt suÊt cña mét chÊt (N1) lµ mét ®¹i l−îng kh«ng
thø nguyªn, tÝnh b»ng tû sè gi÷a tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn trong ch©n kh«ng
vµ tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn trong chÊt ®ã (V1).
1
0
1V
V
N=
V× V0 lµ lín nhÊt nªn N1 >>1.
ChiÕt suÊt cña m«i tr−êng cµng cao th× ¸nh s¸ng truyÒn trong m«i tr−êng
®ã cµng chËm.
- ChiÕt suÊt t−¬ng ®èi: chiÕt suÊt gi÷a hai chÊt n1 vµ n2 lµ mét ®¹i l−îng
kh«ng thø nguyªn tÝnh b»ng tû sè gi÷a tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn trong m«i
tr−êng chÊt n2 víi tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn trong m«i tr−êng chÊt n1.
5
nhieu.dcct@gmail.com