Chuong 2. Các Giai Đoạn Biến Đổi Đá Trầm Tích.ppt

Slide 1 CHƯƠNG 2 CÁC GIAI ĐOẠN BIẾN ĐỔI ĐÁ TRẦM TÍCH Giải thích tính giai đoạn của biến đổi trầm tích Sau giai đoạn thành đá, người ta có thể theo dõi và phân chia ra các giai đoạn biến đổi tiếp theo[.]

CHƯƠNG 2 CÁC GIAI ĐOẠN BIẾN ĐỔI

ĐÁ TRẦM TÍCH

Giải thích tính giai đoạn của biến đổi trầm tích

Sau giai đoạn thành đá, người ta có thể

theo dõi và phân chia ra các giai đoạn

biến đổi tiếp theo của đá trầm tích trước

khi chuyển biến chúng thành đá biến chất theo mô hình chu kỳ đá

 Các nhà khoa học địa chất VN theo quan điểm của các nhà địa chất Nga, xác định

hai giai đoạn sau thành đá Đó là giai đoạn katagenes (hậu sinh) và metagenes (biến sinh)

Hai giai đoạn này gọi chung là giai đoạn biến đổi thứ sinh của đá trầm tích.

Giai đoạn địa chất xảy ra những quá trình làm biến đổi từng phần các đá về thành phần, kiến trúc, cấu tạo, song vẫn giữ được bản chất thạch học trầm tích ban đầu dưới tác dụng của áp suất, gradien địa nhiệt, với

sự tham gia của nước ngầm và dung dịch lỗ hổng gọi là quá trình biến đổi thứ sinh

Tính chất và cường độ biến đổi thứ sinh

quyết định bởi:

1) Thành phần khoáng vật nguyên sinh;

2) Bề dày trầm tích, độ sâu sụt lún (chôn

vùi - burial);

3) Thành phần và nồng độ dung dịch lỗ

hổng, áp suất một chiều (stress);

4) Bối cảnh kiến tạo của bồn trầm tích,

Trong các đới có hoạt động kiến tạo

mạnh (bể hút chìm, đụng độ) cường độ biến đổi thứ sinh mạnh hơn các đới có hoạt động kiến tạo

GIAI ĐOẠN HẬU SINH (KATAGENES) a) Định nghĩa

 Giai đoạn hậu sinh là giai đoạn làm biến đổi đá trầm tích xảy ra sau giai đoạn thành

đá dưới tác dụng của các quá trình hóa lý,

cơ lý, chấm dứt hoạt động của vi sinh vật

 Vì vậy có thể coi ranh giới giữa giai đoạn thành đá và hậu sinh là mặt giới hạn hoạt động sủa vi sinh vật

b) Các yếu tố vật lý của giai đoạn katagenes

Độ sâu của giai đoạn katagenes có thể đến vài trăm mét tới hàng ngàn mét Tại đây nhiệt độ tắng cao đến 40-500 C, thậm chí đến 100-2000C, áp suất 100- 200 at tới 1500- 2000 at)

Nguồn nhiệt do gradien địa nhiệt tăng lên khi đá bị nhấn chìm xuống sâu

Áp suất thuộc loại áp suất thủy tĩnh được thực hiện bởi các lớp đá phủ bên trên

nhưng đôi khi cũng có sự tham gia của áp suất định hướng do các quá trình kiến tạo gây nên

Tác dụng hoá học của môi trường nước

và dung dịch nằm trong môi trường đá

trầm tích

c) Bản chất vật lý của giai đoạn katagenes

* Nén ép, thành tạo những khoáng vật mới

Các khoáng vật mới được thành tạo thích

ứng với môi trường mới do mất nước, trao đổi thay thế, phân bố lại thành phần vật chất ở trong đá Kiến trúc, cấu tạo của đá ít nhiều bị biến đổi nhưng nói chung vẫn còn giữ lại những nét điển hình ban đầu của đá trầm tích

* Tác dụng tái kết tinh

Dưới tác dụng của nhiệt độ tăng cao với

sự tham gia của áp suất, các khoáng vật nhất là những khoáng vật tự sinh thành tạo

từ dung dịch thật hay keo dẫn bị mất nước, tái kết tinh

Ví dụ: như opal (SiO2.nH2O) chuyển thành chalcedon ẩn tinh;

Hydrargilit (Al2O3.3H2O) tái kết tinh chuyển thành boemit (Al2O3.H2O),

Than nâu chuyển thành than đá,

Hiện tượng tái kết tinh kèm theo kích thước các tinh thể tăng lên,

 Đá vôi vi hạt chuyển thành đá vôi tái kết tinh hạt không đều

 Do kết quả của hiện tượng tái kết tinh kiến trúc của đá, nhất là các loại trầm tích sinh hóa cũng bị thay đổi

* Tác dụng trao đổi thay thế và thành tạo khoáng vật mới

 Tác dụng của quá trình hậu sinh xảy ra trong đới nước di chuyển, đồng thời do điều kiện T, P thay đổi do đó xảy ra quá trình thành đá thay thế thành tạo tập hợp các loại khoáng vật mới ổn định trong điều kiện địa chất mới

Ở phần trên, nước thường là loại nước hydrocarbonat, ít khoáng, nước có độ kiềm cao, Eh lớn, nên thường xảy ra hiện tượng carbonat hóa, các khoáng vật được thành tạo mang tính chất oxy hóa

Càng xuống sâu nước có độ khoáng hóa cao, có phản ứng acid, độ Eh giảm do đó thường xảy ra hiện tượng silit hóa.

Sản phẩm (biểu hiện) của katagenes

 Các khoáng vật nguyên thuỷ pyroxen, amphibol, biotit, felspat, muscovit thường bị chlorit hóa, hydromica hóa, kaolinit hóa

Vật liệu núi lửa bị zeolit hóa nhẹ kiểu nhiều nước (geilandit, analcim)

Kaolinit dần dần chuyển thành hydromica nhiệt độ thấp

Các khoáng vật sét khác bị sericit hóa yếu từng phần

 Độ rỗng của cát kết giảm từ 40- 30% (trong giai đoạn thành đá) xuống 15- 10%

 Ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn thay đổi

từ điểm, đường thẳng sang đường cong và kết hợp, bắt đầu xuất hiện xi măng tái sinh

 Than nâu biến thành than đá (than lửa dài và một phần than khí) Ở trình độ cao hơn, than

đá đạt nhãn hiệu than mỡ, cốc, dính kết yếu

và một phần than gầy

Ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn phổ biến

là kiểu kết hợp thể hiện 3 quá trình hòa tan - nén ép - tái kết tinh xảy ra đồng thời và khá mạnh mẽ; trong cát kết đơn khoáng phổ biến

xi măng tái sinh

Kết quả của các tác dụng trong giai

đoạn hậu sinh

 Đá sét chuyển thành argilit;

 Đá vôi vi hạt chuyển thành đá vôi tái kết tinh;

Than nâu chuyển thành than đá

 Hydrocacbur lỏng và khí ở trạng thái phân tán trong đá sinh dầu được di chuyển và tập trung vào trong những lớp đá chứa có cấu tạo thuận lợi tạo thành mỏ dầu khí

(colecteur)

GIAI ĐOẠN BIẾN SINH (METAGENES )

a) Định nghĩa và các yếu tố quyết định

Giai đoạn biến sinh là giai đoạn đá bị biến

đổi mạnh mẽ thành phần khoáng vật, kiến

trúc, cấu tạo và có nhiều dấu hiệu của đá biến chất dưới tác dụng của nhiệt độ và

áp suất tăng cao

Giai đoạn biến sinh chỉ phát triển trong các vùng có chế độ kiến tạo tương đối mạnh Trong các vùng yên tĩnh giai đoạn này

vắng mặt

Điều kiện hoá lý ở độ sâu hàng trăm mét

và phụ thuộc vào chế độ kiến tạo, gradien địa nhiệt, các hoạt động núi lửa của vùng

 Nhiệt độ của metagenes có thể lên tới

trên 150-2500c và cũng phụ thuộc vào tính nhạy cảm của các hợp phần tạo đá trong

đá trầm tích

b) Bản chất vật lý của giai đoạn metagenes

Thay thế đa hình;

tái kết tinh;

Phản ứng hoá học giữa các pha khoáng vật cũ hình thành các pha khoáng vật mới cân bằng trong các điều kiện động học

mới

c) Kết quả của giai đoạn biến sinh

- Tạo nên các đá rất cứng rắn với các kiến

trúc cấu tạo và thành phần khoáng vật tiêu biêủ gần gũi với các đá biến chất

- Các đá sét chuyển thành đá phiến argilit

hoặc đá phiến sericit có cấu tạo phân phiến và phân lớp, trên bề mặt có nhiều hidromica lắng bóng Thành phần khoáng vật gồm thạch anh vi hạt đi cùng sericit, clorit, albit Các khoáng vật phân

bố định hướng rõ theo 1 phương

- Các đá cát kết thạch anh chuyển thành cát két dạng quarsit

- Cát kết ackoz, xi măng bị sericit hoá mạnh, các hạt plagoclas cũng bị sericit hoá đi cùng thạch anh hoá, các tấm biotit biến thành sericit và clorit tuỳ theo điều kiện môi trường dung dịch

- Than trong giai đoạn metagenes chuyển biến thành antracit và cuối bắt đầu xuất hiện graphit

- Trầm tích nhôm xuất hiện các khoáng vật corindon;

- Các trầm tích silíc hoàn toàn là thạch anh kết tinh tốt đi cùng sericit;

- Calcit trong đá carbonat bị tái kết tinh không đều thành đá vôi hạt nhỏ, đá vôi dạng cẩm thạch;

- Một số khoáng sản được hình thành trong giai đoạn này như than antracit, các mỏ graphit ẩn tinh, các loại đá hoa cẩm thạch, thành hệ jaspilit chứa sắt