C3 danuilua 1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

+ Cấu tạo khối: phân bố đồng đều của các khoáng vật trên toàn bộ khối đá, không có sự định hướng + Cấu tạo dạng dòng chảy + Cấu tạo bọt Cấu tạo đá magma... Who gets what, when and how 12

Who gets what, when and how 1

CH ƯƠ NG 3

MAGMA, ĐÁ MAGMA, NÚI

LỬA , VÀ ĐÁ XÂM NHẬP

3.1 Các lo i đá magma ạ

Who gets what, when and how 3

Trong địa chất học, đá là thành phần vật chất tạo nên vỏ Trái Đất, ở các trạng thái khác nhau

Đá là tập hợp của một hoặc nhiều khoáng vật tạo nên một thể địa chất độc lập trong tự nhiên

Đá magma được hình thành do magma kết tinh

trong lòng đất hoặc trên bề mặt của vỏ Trái Đất:

ở đới sâu; được thành tạo do magma xuyên qua giữa các đá sinh ra trước ở một độ sâu nhất

định, và có điều kiện kết tinh chậm (kết tinh

hoàn toàn)

+ Đá phun trào: khi magma phun lên bề mặt

Trái Đất, dù trên cạn hay dưới đáy nước, sẽ

thành đá núi lửa và thường kết tinh kém , hoặc nhiều khi có dạng thủy tinh

3.1 Các loại đá magma

Who gets what, when and how 5

Kiến trúc của đá magma bao gồm những dấu hiệu được hình thành tuỳ thuộc vào trình độ kết tinh, kích thước và hình dáng của các tinh thể, quan hệ tương hỗ giữa chúng với nhau và giữa chúng với thuỷ tinh trong đá

+ Kiến trúc hiển tinh: phân

biệt được bằng mắt thường,

đặc trưng cho các đá đồng

đều trong toàn khối lớn (đá

sâu); đá kết tinh cả khối

(nên cũng gọi là kiến trúc

toàn tinh), kích thước hạt từ

vài milimet đến vài centimet

Tinh thể tự hình: do sự kết

tinh đã diễn ra một cách

tuần tự; những tinh thể

hình thành trước phát

triển theo hình thái đa diện

đặc trưng của chúng

Tinh thể tha hình: những tinh

thể ra đời muộn hơn, chèn

vào những khoảng trống do

các tinh thể đã kết tinh trước

để lại, do đó chúng không có

điều kiện để đạt dạng đa diện

mà lấy khuôn theo khoảng

Tinh th ể tha hình Tinh th ể

t hình ự

Who gets what, when and how 7

Kiên trúc porphyr hay ban trạng là kiến trúc chỉ có một số hạt phân biệt được bằng mắt thường nổi

bật trên nền hạt vi tinh và đặc trưng cho đá núi lửa (đá phun trào) và các loại đá dạng mạch Những

tinh thể tự hình (ban tinh) cỡ centimet nổi bật giữa một khối đồng nhất

Các ban tinh Thạch anh, feldspar Kali, Plagioclas và

Mica đen trên nền hạt mịn (vi tinh)

- Kiên trúc vi tinh Số rất

lớn tinh thể kéo dài ngập

giữa khối thủy tinh đồng

nhất, đây là loại kiến trúc

thường gặp nhất

-Kiên trúc thủy tinh

Không chứa ban tinh và vi

tinh, chỉ có thủy tinh

Who gets what, when and how 9

các mảnh vụn đá và thủy tinh

gắn kết trên nền hạt mịn

Cấu tạo đá magma được xác định bởi

sự phân bố và vị trí của các hợp phần tạo nên đá trong không gian

+ Cấu tạo khối: phân bố đồng đều của các khoáng vật trên toàn bộ

khối đá, không có sự định hướng

+ Cấu tạo dạng dòng chảy

+ Cấu tạo

bọt

Cấu tạo đá

magma

Who gets what, when and how 11

Cấu tạo lỡ hởng Cấu tạo bọt

Who gets what, when and how 12

Thành phần đá

magma

+ Thành phần hóa học

Khoảng 99% tổng khối lượng đá magma được hình thành chủ yếu từ một số nguyên tố, phổ biến nhất là oxy và silic, chiếm khoảng 50% trong tổng số các nguyên tố hiện hiện trong Vỏ Trái đất, kế đến là Al, Fe, Ca, Mg,

Na K, Ti và nước

Oxid Hàm lượng trung

bình (% trọng lượng)

Oxid Hàm lượng

trung bình (% trọng lượng)

Who gets what, when and how 13

Dựa vào thành phần hoá học, chủ yếu là vào hàm lượng SiO2 , đá magma được chia thành các nhóm: siêu baz, baz, trung tính, acid, và siêu acid

Nhóm đá Hàm lượng oxid silic %

Siêu baz (mafic)Baz

Trung tính

AcidSiêu acid

+ Thành phần khoáng

vật

trung bình (% trọng lượng)

Who gets what, when and how 15

vật Fe-Mg

%

Plagioclas feldspar

%

Gabro/basalt

70 30 0 0Diorit/

Andesit 40 60 0 0Granit/

Rhyolit 15 15 40 25

Thành phần của các đá macma điển hình

Khoáng vật tạo đá: chủ yếu thuộc lớp silicat như

feldspar, thạch anh, mica, nephelin, amphibol, olivin, pyroxen v.v

Theo màu sắc:

 Khoáng vật sẫm màu (amphibol, pyroxen, olivin)

 và khoáng vật sáng màu (thạch anh, felspat,

nephelin)

Hàm lượng khoáng vật sẫm màu là một đặc điểm quan trọng để nhận biết các nhóm đá (50% trong đá gabro và chỉ dưới 5-10% trong đá granit

Khoáng vật phụ hàm lượng đạt hàng chục phần trăm trong đá một số khác cũng có mặt trong các đá,

nhưng với tỷ lệ rất nhỏ (dưới 1%), đó là như apatit,

magnetit, zircon v.v

Who gets what, when and how 17

Magma là dung thể silicat chứa những phần bay hơi, nóng chảy hay nóng chảy từng phần, có nhiệt độ cao (từ

600 – 13000C), nằm trong quyển mềm trong Vỏ Trái đất, ở độ sâu từ 60 - 100km

Trong buồng magma là dung thể lỏng, có chứa ban tinh của các khoáng vật kết tinh sớm và các chất bốc

Magma theo các khe nứt hay núi lửa phun trào lên mặt đất gọi là dung nham (lava), khi đông cứng lại gọi là đá magma.

3.2 Các loại Magma

 Thành phần hóa học gồm các nguyên tố phổ biến trong Trái đất: Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, H, và O

 Magma mafic (baz) -  SiO2 45-55 wt%, nhiều

Fe, Mg, Ca, low in K, Na

 Magma trung tính -  SiO2 55-65 wt%, Fe, Mg,

Ca, Na, K chiếm tỉ lệ trung bình

 Magma felsic (acid)   SiO2 65-75%, ít Fe,

Mg, Ca, nhiều K, Na.

Who gets what, when and how 19

giảm, gồm chủ yếu là H2O, một ít CO2, rất ít Sulfur, Cl , và F

 Magma acid thường có nhiều khí hơn magma baz

Nhi t đ ệ ộ :

Magma mafic - 1000-1200oC

Magma trung tính -  800-1000oC

Magma felsic -  650-800oC.

 Độ nhớt là sự kháng lại tính chảy, tùy thuộc vào thành phần, nhiệt độ và khí  

 Hàm lượng SiO2 trong magma cao (magma

acid)  độ nhớt cao hơn magma có hàm lượng SiO2 thấp (magma mafic)

 Magma có nhiệt độ thấp Magma có nhiệt độ thấp  độ nhớt cao

Who gets what, when and how 21

Magma nghèo silic (magma có thành phần baz)

Tỷ lệ Si/O thấp, linh động, magma này dâng thoát nhanh lên khỏi vỏ Trái Đất nên chỉ một số ít khoáng vật kịp kết tinh Do nghèo silic, lọat phản ứng Bowen không tiến triển đến cùng và sản phẩm bền vững của

nó là những khoáng vật sinh ra ở nhiệt độ cao

Magma giàu silic (magma có thành phần acid)

Tỷ lệ Si/O cao, magma rất nhớt và kết tinh trọn vẹn trên đường dịch chuyển chậm trong vỏ Trái Đất Loạt phản ứng Bowen phát triển đến cùng và khi kết tinh hoàn tất thì sản phẩm bền vững là các loại khoáng vật cùng có mặt với silic Magma này tạo ra granit và các đá cùng họ

Summary Table

Magm

Type

Solidifie d Volcanic Rock

Solidified Plutonic Rock

Chemical Compositio n

Temperatur

e Viscosity Gas Content

Basaltic Basalt Gabbro

45-55 SiO2 %, high in Fe,

Mg, Ca, 650 - 800 o C High High

Who gets what, when and how 23

Sự phun trào của Magma

Có thể phun nổ hay phun trào:  

 Phun trào đặc trưng của magma có ít khí, độ nhớt thấp (basaltic đến andesitic).

Thường bắt đầu bằng cột khói giải phóng khí

Dung nham chảy tràn trên mặt đất

Hình thành basalt dạng gối (pillow) ở dưới

nước

Magma phun trào

Dòng dung nham

Who gets what, when and how 25

Phun nổ đặc trưng bởi hàm lượng khí cao, độ nhớt cao (andesitic đến rhyolitic magma)

Do độ nhớt cao  hình thành áp suất

Áp suất cao trong các bọt khí làm bọt khí bị nổ khi magma gặp áp suất trên mặt đất

Phun đá vụn núi lửa và tro núi lửa .

Hình thành đám mây khí và tro cao đến 45km trong khí quyển

Phun nổ

Gas eruption

3.4 Các khối xâm nhập

nguợi dưới sâu

loại theo kích thước, hình dáng và mối tương quan với đá vây quanh, có các dạng vỉa xâm nhập (sill), thể mạch (dike), dạng chậu

(lopolith), thể nấm (lacolith) và

thể nền (batholith)

Who gets what, when and how 29

Thể tường (dike): Hình thành khi macma tiêm nhập vào các đứt gãy Chiều rộng của dike biến động từ vài cm đến nhiều m

Thể vỉa (sill): Trải rộng theo chiều nằm ngang, có bề dày thay đổi từ 1cm đến hàng trăm m Đá xâm nhập có tuổi trẻ hơn đá vây quanh Khác với các dòng dung nham là không có bề mặt phong hóa và có thể chứa những mảnh vụn đá.

Who gets what, when and how 31

Thể nấm (laccolith): Một khối đá

macma có mái dạng vòm gọi là thể

nấm (do macma đẩy các đá phía

trên lên tạo thành vòm)

Thể chậu (lopolith): Đặc trưng cho đá

macma xâm nhập sâu và chỉnh hợp; chúng có dạng như cái muỗng, cả phần mái lẫn phần nền đều võng xuống

Thể nền (batholith): Một khối đá

xâm nhập lớn, bất chỉnh hợp, phát triển theo chiều sâu được gọi là thể nền Lớn ở đây có nghĩa là diện lộ khoảng 100km2 Các khôí đá xâm nhập có đầy đủ các đặc điểm giống như thể nền nhưng do diện lộ nhỏ hơn được gọi là thể cán (stock).

Who gets what, when and how 33

Th n n ể ề

Who gets what, when and how 35

3.4 Ngu n g c magma ồ ố

Magma basalt có thể được hình thành do nóng chảy bộ phận của vật liệu siêu mafic (siêu baz) từ phần trên của manti bên dưới vỏ đại dương; magma granite có thể do nóng chảy bộ phận của vật liệu bên dưới vỏ lục địa; magma andesite hay magma trung tính hình thành do nóng chảy bộ phận của vật liệu trầm tích và của vỏ đại dương ở đới hút chìm

3.5 Sự phân dị của magma

 Mỗi kv kết tinh ở nhiệt độ nhất định Khi kv kết tinh từ magma, thành phần dung dịch magma

còn lại sẽ thay đổi Tùy theo số lượng kv đã kết tinh, thành phần vật chất sẽ thay đổi theo dãy

rộng: sự phân dị magma do quá trình kết tinh

phân đoạn

 Nếu tinh thể kết tinh nặng hơn dung dịch 

chúng chìm xuống, nếu nhẹ hơn  nổi lên Sự

di chuyển- kết tinh của kv sẽ làm thay đổi từng phần magma.

 Nếu olivine và plagioclase di chuyển ra khỏi

dung dịch do kết tinh phân đoạn  dung dịch

magma giàu SiO2. 

 Tiếp tục, nhiệt độ giảm magma có nguồn gốc

mafic (basaltic) magma trung tính (andesite)  magma acid (rhyolite)

3.5 Núi lửa và đá núi lửa

Basalts, Andesites, Dacites, và Rhyolites là đá núi lửa

 Obsidian – thủy tinh núi lửa sẫm màu có vết vỡ dạng vỏ chai, thường là rhyolit hay dacit

 Pumice – sáng màu nhẹ có nhiều lỗ hỗng

( vesicles ) do khí thoát ra trong quá trình đông nguội, thường là rhyolitic, dacitic hay andesitic.

 Đá bọt – đá toàn lỗ hỗng, thường là basalt and andesit

Obsidian

Lava

Tro núi l a ử

Núi lửa

Who gets what, when and how 43

Núi l a d ng khiên ử ạ - phun trào magma đ nh t th p, ộ ớ ấ

th ng là magma mafic hình thành dòng ch y dung ườ ả

nham t mi ng núi l a ừ ệ ử R ng, s n tho i, d ng vòm ộ ườ ả ạ

Đi n hình là núi l a t i đi m nóng (hot spots) nh ể ử ạ ể ư

Hawaii và Galapagos, và s ng núi gi a đ i d ng ở ố ữ ạ ươ

 Nón đá vụn núi lửa: : hình thành từ đá vụn

núi lửa quanh miệng núi lửa

Who gets what, when and how 45

Cinder Cone Volcano

Núi l a h n h p ử ỗ ợ :

-S n d c t 6- 10 đ , đ nh 30 đ ườ ố ừ ộ ở ỉ ộ

- Magma acid cung c p v t li u xen k gi a dòng dung ấ ậ ệ ẻ ữ nham và v t li u v n: h n h p ậ ệ ụ ỗ ợ

- đ i si t ép, s hút chìm t o magma giàu silic và khí Ở ớ ế ự ạ

Núi l a d ng khiên ử ạ

Nón tro núi l a ử

Núi l a h n h p ử ỗ ợ

Who gets what, when and how 51

 Miệng núi lửa sơ cấp

(crater) hình thành do

nổ hay thoát khí

 Miệng núi lửa thứ

cấp (caldera)- hố do

sự sụp đổ vật liệu

miệng núi lửa sơ cấp

 Vòm dung nham: : hình thành do phun

nghẹn của magma độ nhớt cao, ít khí

 Suối nước nóng và suối phun

(Geysers) – nước nóng do nhiệt của

magma

dọc theo các khe nứt của Vỏ Trái đất

trào trên đáy biển hay hồ