Chương 5. Nhom Da Vun.ppt

CHƯƠNG 8 NHÓM ĐÁ TRẦM TÍCH VỤN 1 NHÓM ĐÁ TRẦM TÍCH VỤN 2 ĐẠI CƯƠNG • Đá vụn cơ học bao gồm hai bộ phận hợp thành là hạt vụn và nền gắn kết • Theo quan điểm của Nga và các nước Đông Âu thì nền đồng ngh[.]

NHÓM ĐÁ TRẦM TÍCH VỤN

ĐẠI CƯƠNG

• Đá vụn cơ học bao gồm hai bộ phận hợp thành là hạt vụn và nền gắn kết

• Theo quan điểm của Nga và các nước

Đông Âu thì nền đồng nghĩa với xi măng, còn Tây Âu và Mỹ thì nền gồm matrix và

xi măng

• Matrix là những vật liệu không có nguồn gốc từ dung dịch keo và dung dịch thật,

như sét và các hạt vụn rất bé (< 0,01mm)

• Xi măng là các hợp phần có nguồn gốc từ dung dịch keo, dung dịch thật và quá trình biến đổi thứ sinh, như carbonat, opal,

chalcedon, thạch anh, limonit, goethit,

hematit, illit, chlorit

Cơ sở phân loại đá vụn cơ học:

1 Độ hạt;

2 Thành phần khoáng vật của hạt vụn,

thành phần khoáng vật của nền và xi

măng và các đặc tính khác

Vai trò của nhóm đá vụn

Số lượng rất lớn và sự phân bố nhiều trong vỏ Trái đất Chúng có mặt trong khắp các địa tầng với các mức tuổi khác nhau từ cổ đến trẻ

Nghiên cứu các trầm tích vụn có Ý nghĩa

khoa học đặc biệt trong nó có chứa đựng các thông tin về cổ địa lý, điều kiện và bối cảnh kiến tạo

Khoáng sản liên quan khá phong phú

1 Trầm tích vụn thô

Trầm tích vụn thô là những sản phẩm phong hóa vật lý, mảnh vụn có kích thước > 1mm Trong thực tế, phổ biến và có ý nghĩa là loại cuội (độ hạt 10- 100mm), sỏi (sạn) có độ hạt 1- 10mm), dăm (>1mm, sắc cạnh)

Trong tự nhiên những loại này thường đi cùng và chuyển tiếp cho nhau và thường có chung nguồn gốc, điều kiện thành tạo

 Thành phần mảnh vụn thường là những khoáng vật hay mảnh đá vững bền;

 Thành phần xi măng và nền phụ thuộc vào điều

kiện thành tạo có thể là cát, sét, silit, carbonat,

phosphorit;

 Vật chất hữu cơ nói chung ít, nếu có chỉ là những mảnh động vật trên cạn hoặc những di tích thân, cành, cây hóa than;

 Độ mài tròn của mảnh vụn rất khác nhau, phụ

thuộc vào điều kiện thành tạo Kiến trúc cuội

(psefit);

 Cấu tạo của đá thường là cấu tạo khối, ít khi phân lớp, nếu có thường gặp loại phân lớp xiên đơn thô cùng hướng

2 Phân loại và mô tả:

2.1 Cuội kết, sỏi-sạn kết

a) Theo thành phần mảnh vụn, gồm:

* Cuội kết đơn khoáng, sỏi-sạn kết đơn

khoáng

 Thành phần mảnh vụn tương đối đơn

giản, thường chỉ có một loại chiếm ưu thế, thường gặp loại cuội kết thạch anh, cuội kết vôi, cuội kết granit;

 Độ mài tròn, chọn lọc thường tốt, màu

sắc đồng nhất;

 Bề dày ổn định, diện phân bố rộng

* Cuội kết, sỏi-sạn kết ít khoáng

Tương tự như loại đa khoáng;

Thành phần kém phức tạp hơn thường chỉ

có 2 loại chiếm ưu thế

* Cuội kết, sỏi-sạn kết đa khoáng

Thành phần của đá khá phức tạp và giàu mảnh đá hay khoáng vật kém bền vững;

Độ mài tròn, chọn lọc kém, màu sắc sặc sỡ;

 Bề dày không ổn định, diện phân bố hẹp

Nguồn gốc và điều kiện thành tạo

 Cuội kết là loại trầm tích cơ học khá phổ biến trong tự nhiên, chúng có thể thành

tạo trong những hoàn cảnh địa lý, kiến

tạo, địa hình khác nhau

 Về mặt địa lý - trầm tích cuội sạn thường thành tạo ở sông, các vùng ven biển, ven

hồ

 Thường nằm trên mặt bào mòn của đá cổ.

 Diện phân bố hẹp, kéo dài thành các dải theo

hướng dòng chảy;

 Thành phần phức tạp, độ mài tròn, chọn lọc kém, thành phần xi măng thường là cát sét;

 Nghèo di tích sinh vật, nếu có là những mảnh đá vụn trên cạn hoặc di tích thân, cành cây hóa than

 Cấu tạo phân lớp xiên thô cùng hướng không rõ ràng, chiều dài của hạt cuội hướng nghiêng theo dòng nước với góc 7 30 o

Cuội kết

* Cuội kết biển

Phân bố ở vùng ven biển, ở đới biển nông,

đôi khi ven bờ biển dốc đứng;

Chúng được thành tạo do tác dụng sóng vỗ;

Thành phần tương đối đơn giản, phản ánh

đá gốc ven bờ và là loại cuội kết cơ sở

Diện tích phân bố thường lớn, chiều dày lớn

và ổn định chúng thường nằm chuyển tiếp tới dăm kết

Thành phần xi măng là cát sét, carbonat,

silic;

Nghèo di tích động vật nếu có chỉ là những mảnh động vật biển ven bờ Đôi khi cũng có những mảnh thân cây từ lục địa đưa tới

Chiều dẹt hạt cuội thường xếp nghiêng với hướng nghiêng ra biển (nghĩa là ngược với hướng sóng vỗ) với góc dốc 7 – 80, không vượt quá 130

c) Theo vị trí địa tầng

* Cuội kết cơ sở

 Thường nằm trên mặt bào mòn của tầng cổ Là loại đơn khoáng, cuội kết biển, hồ, diện phân bố rộng, chiều dày ổn định

 Là tập trầm tích đầu tiên của một chu kỳ trầm tích mới (chu kỳ biển tiến).

• Dăm kết liên quan tới các quá trình kiến tạo

(dăm kết kiến tạo - dislocation breccia)

• Dăm kết liên quan tới sự hoạt động núi lửa

(dăm kết núi lửa - volcanic breccia)

• Dăm kết liên quan tới các quá trình hóa học:

Tái kết tinh, thay thế, biến đổi, hòa tan tạo

nên đá dăm kết giả.

• Dăm kết liên quan tới các quá trình trầm tích

(sediment breccia)

Theo điều kiện thành tạo loại dăm kết trầm

tích có thể chia ra:

a Dăm kết tàn tích (eluvial breccia):

Là sản phẩm phong hóa vật lý tại chỗ;

Chúng nằm ngang và chuyển tiếp trên đá gốc bị phá hủy, độ hạt khác nhau;

 Thành phần mảnh vụn và xi măng

thường giống nhau

b Dăm kết do sụp, lở, trượt (founder

breccia, landslide breccia):

Là sản phẩm của tác dụng trọng lực;

Chúng thường phân bổ ở sườn núi hoặc chân núi (deluvi);

Trên mặt mảnh vụn đôi khi có vết khía

hoặc dấu vết di chuyển, đôi khi cũng chứa một ít di tích thực vật

c) Dăm kết do sóng đập

 Thường thành tạo ở các miền ven bờ

hồ, bờ biển dốc đứng;

 Do tác dụng sóng vỗ và thường thấy

nằm chuyển tiếp với cuội kết

d Dăm kết băng tích (drift breccia, moraine

breccia):

 Thường gặp ở các miền cực;

 Độ hạt không đều

Dăm kết

2 Cát - sand và cát kết – sandstone

Cát kết là loại đá trầm tích cơ học với mảnh

vụn có độ hạt 0,1  1mm

Thành phần của mảnh vụn:

 Chủ yếu là các loại khoáng vật vững bền

(thạch anh, muscovit, felspat)

 Các mảnh đá silixit, quarzit và các khoáng vật nặng vững bền (zircon, tourmalin, casiterit, apatit, …)

Thành phần xi măng phụ thuộc vào điều kiện thành tạo có thể là sét, silic, oxit sắt, carbonat, phosphorit đôi khi giàu di tích sinh vật

Kiến trúc đặc trưng là kiến trúc cát (psamit)

và các loại kiến trúc hỗn hợp (cát - bột, cát

- sạn), kiến trúc biến đổi (cát biến dư, tái

sinh, biến tinh, )

 Cấu tạo rất khác nhau tùy theo điều kiện thành tạo có thể có cấu tạo khối, phân lớp ngang, phân lớp lượn sóng, phân lớp xiên với mức độ phức tạp khác nhau

2.1 Phân loại cát kết

 Dựa trên cơ sở thành phần khoáng vật, mà

chủ yếu là thành phần hạt vụn

 Các phân loại của R.L Folk (1974), F.J

Pettijohn (1973), A.G Koxovxkaia (1959)

 Các bảng phân loại với 3 thông số Q, F, R:

a) Q là tổng hàm lượng các hạt thạch anh và

thạch anh đa tinh (quarzit, vi quarzit)

b) F là tổng hàm lượng plagioclas, felspat

kali, granitoid, gneis;

c) R là tổng hàm lượng các mảnh đá còn lại

và khoáng vật màu

Các trường trên biểu đồ Folk, 1974:

1 Cát kết thạch anh quartzarenite;

2 Cát kết dạng arkos (subarkose);

3 Cát kết dạng grauvac (sublitharenite);

4 Cát kết arkos (arkose);

5 Cát kết arkos lithic (lithic arkose);

6 Cát kết grauvac felspat (feldspathic

litharenite);

7 Cát kết grauvac (litharenite)

Các trường trên biểu đồ Pettijohn (1973):

a Hàm lượng nền và xi măng (Li) < 15%:

Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần hạt

vụn (theo A.G Koxovxkaia, 1959)

Các trường trên biểu đồ:

1 Cát kết thạch anh đơn khoáng;

Phân loại của Rukhin L.B (1956)

Các tr ờng đá theo phân loại của

2.2 Mô tả một số loại cát kết cơ bản

1 Cát kết thạch anh (đơn khoáng)

Có thành phần mảnh vụn ưu thế là một loại khoáng vật, thường là thạch anh, thuộc trường 1 của cả R.L Folk (1974) và F.J Pettijohn (1973)

 Đặc trưng là diện phân bố rộng, chiều dày

ổn định

Thành phần khoáng vật bao gồm hạt vụn

và xi măng

Cát kết thạch anh

Hạt vụn chiếm từ 90 - 98% trong đó:

 Thạch anh (quy đổi) > 90%,

 Felspat + mảnh đá (quy đổi) < 10%

 Thạch anh có nguồn gốc magma là chủ yếu

 Độ chọn lọc và mài tròn tốt (S0 < 1,5; R0

> 0,5), độ cầu khá cao (St > 0,7)

Xi măng chiếm 2 - 10%, trong đó:

 Thành phần chủ yếu là SiO2 (opal, chalcedon, thạch anh vi hạt), sericit, chlorit, glauconit

Kiến trúc xi măng thường là vô định hình,

ẩn tinh, biến dư, tái kết tinh, tiếp xúc kiểu lấp đầy, tái sinh tạo cho ranh giới các hạt vụn có dạng đường cong, hay đường khâu

Một số trường hợp gặp hiện tượng tái sinh, hình dạng tinh thể tự hình lý tưởng của thạch anh được khôi phục

Nguồn gốc: Craton nội lục, những vùng có hoạt động kiến tạo yếu ớt (vùng bình ổn) - Môi trường trầm tích: Ven biển có sóng hoạt động mạnh

2 Cát kết ít khoáng

Bao gồm các loại cát kết thạch anh- arkos, thạch anh- grauvac, thạch anh- lithic, dạng arkos, dạng grauvac, … đều thuộc các trường 2, 3 của R.L Folk (1974) và F.J Pettijohn (1973)

Thành phần hạt vụn thạch anh (quy đổi)

90 - 75%, felspat + mảnh đá (quy đổi) 10 - 25%

Chúng có đặc điểm, nguồn gốc mang tính trung gian giữa cát kết đơn khoáng và cát kết đa khoáng

3 Cát kết đa khoáng

Có thành phần mảnh vụn ưu thế từ hai loại khoáng vật trở lên, bao gồm các loại cát kết arkos, grauvac, arkos - lithic, grauvac - lithic, litharenite, litharenite felspat, … thuộc các trường 4, 5, 6, 7 của R.L Folk (1974) và 4, 5 của F.J Pettijohn (1973).

• Nhìn chung các loại cát kết đa khoáng có thành phần mảnh vụn, nền, xi măng phức tạp;

- Nguồn gốc chủ yếu là khối tảng lục địa,

tạo núi tái sinh, va chạm collision, cung

đảo magma

- Môi trường trầm tích: Aluvi, aluvi delta,

nón quạt cửa sông, aluvi - proluvi biển,

bãi triều vũng vịnh, biển nông ven bờ,

sóng yếu, địa hình dốc

Cát kết đa khoáng

3.1 Cát kết arkos

Theo các quan niệm trước đây (kể cả R.L Folk, 1974) arkos có thành phần mảnh vụn (đã quy đổi) thạch anh < 50%, felspat + mảnh đá > 50%, felspat ưu thế hơn mảnh

đá, trong đó felspat gồm felspat kali và plagioclas, mảnh đá chủ yếu granit, gneis

Như vậy arkos được thành tạo chủ yếu từ các sản phẩm phá huỷ của granit, gneis

Hiện nay một số nhà nghiên cứu sử dụng phân loại của F.J Pettijohn (1973)

Mảnh đá ưu thế hơn felspat,

Felspat gồm plagioclas bazơ,

Mảnh đá chủ yếu magma bazơ, biến chất, trầm tích, khoáng vật màu;

phẩm phá huỷ của đá magma bazơ, biến chất.

Hiện nay một số nhà nghiên cứu sử dụng phân loại của F.J Pettijohn (1973)

Nguồn gốc và điều kiện thành tạo

Cát kết là loại đá trầm tích vụn khá phổ biến trong tự nhiên;

Chúng có thể thành tạo trong những điều kiện địa lý tự nhiên, kiến tạo rất khác nhau;

Chúng là những thành tạo chủ yếu trong các thành hệ than, fliss, molas, dầu khí, phóng xạ

Có thể phân biệt một số loại cát kết như sau:

Cát kết sông

Rất phổ biến trong các trầm tích lòng sông, bãi bồi, tam giác châu, cửa sông

Chúng thường có dạng dải hẹp, kéo dài

Thành phần là loại đa khoáng, ít khoáng

 Độ chọn lọc, mài tròn kém

Thành phần xi măng: sét, hydroxit, oxyt sắt, silic, di tích sinh vật nước ngọt, động vật trên cạn, di tích thâncây hóa than

Cấu tạo phân lớp xiên chéo, xiên đơn cùng hướng, sóng siên, sóng xiên chéo

Cát kết sông thường chứa khoáng sản vàng, casiterit, ilmenit, crom, titan,

Cát kết biển

Thường phân bố vùng ven biển bằng phẳng và có thể phân bố ở độ sâu hàng trăm mét

Diện phân bố rộng và chiều dày lớn

Thành phần mảnh vụn đơn khoáng với độ chọn lọc và mài tròn tốt

Thành phần xi măng thường là silic, carbonat, đôi khi có cả glauconit và chứa di tích động vật ven biển

Cấu tạo thường tương đối phức tạp: Xiên chéo, sóng xiên chéo, trên mặt lớp đôi khi gặp dấu vết gợn sóng

* Cát kết sa mạc

Được thành tạo do gió

Quá trình thành tạo đá xảy ra trong môi

trường không khí;

Độ gắn kết kém, thành phần xi măng chủ yếu là vật chất sét

Đá có cấu tạo rất đặc trưng là phân lớp

lượn sóng kiểu lòng máng

Cát kết thạch anh

Cát kết arko

Cát kết grauvac

3 Bột - aleurite, bột kết - aleuvrolite,

siltstone mudstone)

 Bột kết là loại đá trầm tích cơ học hạt nhỏ,

độ hạt mảnh vụn chủ yếu trong khoảng

0,01  0,1 mm, với những đặc trưng sau:

 Mảnh vụn thường không bị mài tròn

Thành phần giàu vật chất sét

Phân lớp sóng xiên hay nằm ngang

Kiến trúc đặc trưng là kiến trúc bột

Việc phân loại bột kết cũng giống như cát kết chủ yếu dựa theo thành phần mảnh vụn và xi măng,

Bao gồm bột kết đơn khoáng, ít khoáng (dạng arkos, dạng grauvac), đa khoáng (arkos, grauvac, …)

Nguồn gốc của hoàng thổ:

 Theo Richtofen (1921) hoàng thổ ở Trung Quốc là loại trầm tích lục địa được thành tạo do gió, chúng có đặc trưng sau đây:

 Gió mang vật liệu cát - bột - sét từ trong các vùng sa mạc đến các vùng rìa đồng cỏ

 Qua quá trình thành đá trong không khí biến thành hoàng thổ

 Hiện tượng này, hiện nay vẫn thấy đang tiếp diễn, xảy ra ở các vùng bình nguyên quanh sa mạc

• Hoàng thổ (Los) ở Việt Nam tồn tại ở

miền đông của đồng bằng Nam Bộ, do

Hoàng Ngọc Kỷ mô tả năm 1990-1993;

tuy nhiên hiện chưa được công nhận

nhiều trong văn liệu địa chất

Ý nghĩa nghiên cứu các trầm tích vụn

Ý nghĩa khoa học

Phục vụ cho việc nghiên cứu địa chất,

phân chia địa tầng, thành lập các bản đồ địa chất;

Nghiên cứu khôi phục điều kiện cổ địa lý;

Nghiên cứu môi trường và bối cảnh kiến tạo;

Thành lập các bản đồ thạch học cấu trúc; bản đồ tướng đá cổ địa lý

c Cát kết khu Biển Động (Bắc Giang) có

chứa đồng; Cát kết khu Nông Sơn

(Quảng Nam) có chứa Uran;

Ý nghĩa thực tiễn

Phân tích mối liên quan với khoáng sản Cát kết chứa đồng, cát kết chứa phóng xạ; Các tầng trầm tích lục nguyên chứa khoáng sản trầm tích khác như than, sắt, mangan

Các đá trầm tích là khoáng sản, ví dụ như cát kết thạch anh, cuội kết làm vật liệu xây dựng

Là các tầng chứa nước;

Phục vụ nghiên cứu điều tra địa chất công trình