Đề cương bài giảng Địa chất học 1 - Nguyễn Thị Mây

Đề cương bài giảng Địa chất học 1 - Nguyễn Thị Mây

` ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

o0o

Nguyễn Thị Mây

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

ĐỊA CHẤT HỌC 1 (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC SƯ PHẠM)

Thái Nguyên, tháng 5/2011

` ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

o0o

Nguyễn Thị Mây

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

ĐỊA CHẤT HỌC 1 (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC SƯ PHẠM)

SỐ ĐVHT: 02 (LÝ THUYẾT 20, THỰC HÀNH 6, THẢO LUẬN 4)

Thái Nguyên, tháng 5/2011

Chương 1 CẤU TẠO, CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ - HÓA HỌC

CỦA TRÁI ĐẤT

(Lý thuyết 02, thảo luận 01)

* Mục tiêu:

- Kiến thức: Nắm vững được cấu tạo của Trái Đất, các tính chất vật lý

cơ bản và thành phần hoá học của Trái Đất

- Kỹ năng: Áp dụng tính chất từ tính trong việc xác định phương hướng, sử dụng được địa bàn địa chất

- Thái độ: Sinh viên hiểu được những hiện tượng tự nhiên do cấu tạo của Trái Đất mang lại Biết cách ứng phó với các hiện tượng tự nhiên và bảo

vệ Trái Đất, hành tinh xanh duy nhất trong hệ Mặt Trời

1.1 Cấu tạo và trạng thái vật chất bên trong Trái Đất

Bằng phương pháp gián tiếp đặc biệt là phương pháp địa chấn cho phép các nhà khoa học giả thiết rằng Trái Đất được cấu tạo bởi ba quyển: vỏ, manti

và nhân Các quyển này khác nhau về thành phần hay trạng thái vật chất 1.1.1 Vỏ Trái Đất

Vỏ Trái Đất là phần cứng ngoài cùng của Trái Đất, ngăn cách với quyển Manti bên dưới bằng mặt ranh giới Moho, có bề dày thay đổi 5 - 10 km

ở đại dương và 20 - 70 km ở lục địa Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các lớp có thành phần khác nhau, được chia ra 2 kiểu vỏ: vỏ lục địa và vỏ đại dương

- Vỏ lục địa: phân bố ở nền lục địa có một phần nằm dưới mực nước

biển Bề dày trung bình 35 - 40km, ở miền núi cao có thể đạt tới 70km Về cấu tạo gồm: lớp trầm tích cổ, lớp granit và lớp bazan

- Vỏ đại dương: phân bố ở nền đại dương, dưới tầng nước biển và đại

dương Bề dày trung bình 5 - 10 km Về cấu tạo gồm: lớp trầm tích trẻ và lớp bazan

Thành phần hoá học của vỏ Trái Đất có mặt hầu hết các nguyên tố hoá học trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, trong đó chủ yếu là các

nguyên tố O2, Si, Al, Na, K, Ca, Fe, Mg Trong tám nguyên tố này, Si và Al

có hàm lượng lớn nhất nên còn được gọi là quyển Sial

1.1.2 Quyển Manti

Quyển Manti ngăn cách với vỏ Trái Đất bằng mặt Moho và ngăn cách với nhân Trái Đất bằng mặt Gutenberg ở độ sâu 70 - 2900 km Căn cứ vào tốc

độ truyền sóng chấn động chia ra: lớp cứng trên cùng là phần dưới của thạch

quyển, tiếp đó là lớp vật chất có tính dẻo nên được gọi là quyển mềm Phần

Thành phần hóa học: Trước kia người ta cho rằng toàn bộ nhân là sắt

và niken nên còn có tên gọi là Nife Ngày nay nhiều nhà khoa học cho rằng, nhân khác các quyển nằm trên nó không phải do thành phần mà chủ yếu do

trạng thái vật chất của nó Với áp suất lớn trong nhân (3,5 triệu atm) vật chất tồn tại ở dạng ion mang điện

1.2 Các tính chất vật lý của Trái Đất

1.2.1 Tỉ trọng

Do khối lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới, nên vật chất ở các lớp dưới bị nén chặt làm tăng mật độ vật chất dẫn tới tăng tỉ trọng Như vậy ta thấy tỉ trọng của Trái Đất tăng dần theo chiều sâu

1.2.2 Áp suất: (áp suất gồm 2 loại)

- Áp suất thủy tĩnh hay áp suất tải trọng sinh ra do trọng lượng các lớp bên trên đè nén các lớp bên dưới, áp suất thủy tĩnh tăng theo chiều sâu

- Áp suất địng hướng sinh ra do các chuyển động kiến tạo của vỏ Trái Đất Chúng phân bố theo phương nằm ngang ở phần trên của vỏ Trái Đất và giảm dần theo chiều sâu

1.2.3 Trọng lực

Trọng lực là tổng hợp của hai lực: lực hút của Trái Đất và lực ly tâm sinh ra do sự tự quay của Trái Đất (do lực ly tâm nhỏ chỉ ~ 0,34% nên hướng của trọng lực vẫn là hướng tâm)

1.2.4 Nhiệt của Trái Đất

Nhiệt của Trái Đất gồm có nhiệt bên ngoài (do Mặt Trời cung cấp) và nhiệt bên trong Trái Đất

- Nhiệt bên ngoài: hàng ngày Mặt Trời bức xạ một lượng nhiệt rất lớn

về Trái Đất nhưng Trái Đất không hấp thụ hết mà chỉ hấp thụ một phần, còn lại đa số bức xạ lên không trung Lượng nhiệt mà mỗi điểm của mặt đất nhận được từ Mặt Trời không những phụ thuộc vào sức nóng của Mặt Trời mà còn phụ thuộc vào vĩ độ địa lí, độ cao địa hình, bề dày thảm thực vật, sự phân bố lục địa, đại dương

Nhiệt Mặt Trời chỉ làm nóng Trái Đất đến một độ sâu nhất định và xuống tới một độ sâu nào đó, nhiệt độ không còn phụ thuộc vào nhiệt Mặt Trời thì tầng đó gọi là tầng thường ôn Nhiệt độ của tầng thường ôn bằng

nhiệt độ trung bình năm trên mặt đất, tầng này nằm ở những độ sâu khác nhau tùy theo miền và tùy theo tính dẫn nhiệt của đất đá nằm trên, trung bình ở độ sâu từ 2 - 40m

- Nhiệt bên trong: là do hoạt động của các phản ứng hóa học tỏa nhiệt,

sự phân hủy các nguyên tố phóng xạ hay nhiệt toả ra từ các lò magma trong

vỏ Trái Đất Bên dưới tầng thường ôn, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng dần, song không đều vì còn phụ thuộc vào điều kiện địa chất và môi trường địa lý Ví dụ: mỏ đồng luôn nóng hơn mỏ than, gần núi lửa hoạt động thì nhiệt độ tăng cao

+ Cấp địa nhiệt: Là khoảng độ sâu tính bằng mét để nhiệt độ tăng lên

10C, cấp địa nhiệt trung bình của vỏ Trái Đất là 33m

1.2.5 Từ tính của Trái Đất

Trái Đất là một nam châm khổng lồ, khoảng không gian chịu ảnh hưởng của nam châm đó gọi là từ trường của Trái Đất (địa từ trường), khoảng không gian chịu ảnh hưởng bằng 10 lần bán kính Trái Đất

Nguyên nhân Trái Đất có từ trường: do sự dịch chuyển các dòng vật chất trong nhân, do đá của vỏ Trái Đất chứa các khoáng vật có từ tính, sự không đồng nhất mật độ vật chất giữa các lớp bên trong Trái Đất

Do vị trí của cực từ trường không trùng với cực địa lý nên trục từ trường và trục địa lý hợp thành một góc nhất định Mặt khác vị trí của từ cực luôn thay đổi theo thời gian nên góc hợp bởi giữa trục từ trường và trục Trái Đất cũng thay đổi Hiện nay vào khoảng 11.50 Các từ cực không trùng với các địa cực là

do sự phân bố đất liền trên bề mặt Trái Đất không đều ở hai bán cầu

Hình 1.2 Sơ đồ từ trường của Trái Đất

- Từ trường của Trái Đất được thể hiện bởi ba đại lượng: độ từ thiên, độ

từ khuynh và cường độ từ trường

+ Độ từ thiên (D): Là góc lệch giữa phương bắc nam theo kim địa bàn chỉ với phương bắc nam địa lý Ở nước ta góc này không lớn, khoảng 50 phút (ở Groenlan gần 600) Đường nối những điểm có độ từ thiên bằng nhau gọi là

đường đẳng thiên, đường có trị số độ từ thiên bằng 0 được gọi là kinh tuyến

từ, (khi kim lệch về phía đông có từ thiên đông (+), về phía tây có từ thiên tây (-)

+ Độ từ khuynh: Là góc lệch giữa kim địa bàn với mặt phẳng nằm ngang.Tại các điểm xung quanh đường xích đạo độ từ khuynh bằng 0, đi về 2 cực độ từ khuynh tăng dần tới 900 (ở cực bắc kim địa bàn thẳng đứng, đầu kim bắc chỉ xuống dưới) Đường nối những điểm có độ từ khuynh = 0 gọi là đường xích đạo từ Đường nối những điểm có cùng trị số độ từ khuynh gọi là đường đẳng khuynh

+ Cường độ từ trường được biểu thị bằng đơn vị ơxtét hoặc gamma Theo

các nhà nghiên cứu thì trong khoảng 2000 năm trở lại đây cường độ từ trường giảm 2 lần Trong thực tế, trị số cường độ từ trường tại các điểm trên bề mặt Trái Đất thường lệch với trị số tính toán - gọi là dị thường từ

1.3 Thành phần hóa học của Trái Đất

- Các nguyên tố hóa học của Trái Đất phân bố rất không đều nhau, có những nguyên tố chiếm tỉ lệ lớn song có những nguyên tố chiếm một tỉ lệ rất nhỏ

- Có 8 nguyên tố chính : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg = 97,24%

- Các nguyên tố khác = 2,76%

Trong số nhiều nhà khoa học thì Clac, nhà khoa học Mỹ năm 1889 đã công bố kết quả sau nhiều năm phân tích thống kê, tìm ra tỉ lệ % trọng lượng các nguyên tố Số liệu công bố của ông đã gây lên sự chú ý mạnh mẽ trong giới khoa học Để ghi nhớ công lao của của ông người ta gọi các trị số đó là trị số C.lac

* Tài liệu học tập:

1 Trần Anh Châu, (1992), Địa chất đại cương, Nxb giáo dục Hà Nội

2 Phùng Ngọc Đĩnh - Lương Hồng Hược, (2004), Địa chất đại cương, Nxb

Đại học Sư Phạm Hà Nội

3 Võ Năng Lạc, (1998), Địa chất đại cương, Nxb Giao thông vận tải Hà Nội

* Câu hỏi thảo luận:

1 Khi học từng quyển cấu tạo Trái Đất theo anh (chị) cần lưu ý những điều gì nhất Vì sao ?

2 Ý nghĩa thực tiễn của việc nghiên cứu nhiệt bên trong Trái Đất ?

3 Cơ sở nào suy đoán được trạng thái của vật chất bên trong Trái Đất ?

4 Cho biết những quan niệm cũ và mới về thành phần vật chất của nhân Trái Đất

* Yêu cầu sản phẩm nộp:

Viết bài thu hoạch và nộp sau 2 ngày

* Hướng dẫn tự học:

- Từ tính của Trái Đất

- Vẽ sơ đồ hướng quay của kim địa bàn trong từ trường của Trái Đất

- Tìm hiểu về cấu tạo của địa bàn

* Trang thiết bị dạy học:

Máy tính, máy chiếu, địa bàn địa chất

Chương 2 ĐẠI CƯƠNG VỀ KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ

(Lý thuyết 08, thực hành 06)

* Mục tiêu:

- Kiến thức:

Nắm vững các khái niệm cơ bản, tính đối xứng, các tính chất vật lý và cách phân loại của khoáng vật Định nghĩa, cách phân loại của đá magma, trầm tích và biến chất

- Kĩ năng: Phân biệt được một số khoáng vật phổ biến trong tự nhiên và nhận biết ở ngoài thực tế các loại đá thông dụng

- Thái độ: Sinh viên cần hiểu được tầm quan trọng của khoáng vật và đá đồng thời có ý thức bảo vệ vì đó chính là các tài nguyên, khoáng sản của mỗi quốc gia

2.1.1.2 Hình thái và cấu trúc

Khoáng vật có dạng kết tinh, dạng vô định hình và dạng keo

- Dạng kết tinh: Là khoáng vật hình thành do sự kết tinh các nguyên tố

hóa học thành những tinh thể và gắn kết lại với nhau

- Dạng vô định hình: Là các khoáng vật mà các nguyên tử, ion hay

phân tử sắp xếp một cách hỗn độn không theo một qui luật nào như ô mạng tinh thể của thủy tinh, dầu mỏ

- Dạng keo: Là khoáng vật ở trạng thái keo hoặc từ chất keo kết tinh

lại,

chất keo gồm những hạt keo có kích thước từ 1 - 100 m (1m = 10-6mm) hòa tan trong nước

- Kích thước khoáng vật: Có thể lớn bé rất khác nhau, rất đa dạng,

chúng dao động từ vài mm đến vài m

- Một số hiện tượng biến đổi của khoáng vật:

Ở khoáng vật kết tinh, có thể có hiện tượng đa hình, đồng hình hoặc giả hình

+ Hiện tượng đa hình: Là hiện tượng khi một nguyên tố hay hợp chất hóa học do điều kiện khác nhau kết tinh ở dạng tinh thể khác nhau, kèm theo

sự thay đổi các tính chất vật lý (ví dụ như than chì và kim cương)

+ Hiện tượng đồng hình: Là hiện tượng khi 2 khoáng vật thành phần khác nhau cùng kết tinh ở một dạng tinh thể như nhau, ví dụ như manhêzit (MgCO3) và sidêrit (FeCO3)

+ Hiện tượng giả hình: Là hiện tượng những khoáng vật có dạng tinh thể của khoáng vật khác mà chúng là sản phẩm phong hóa

2.1.2 Tính đối xứng của tinh thể

Tính đối xứng của tinh thể thể hiện bằng sự lặp lại đều đặn các yếu tố giới hạn của chúng Các yếu tố giới hạn đó là mặt, cạnh, đỉnh và các yếu tố đối xứng gồm: tâm đối xứng, trục đối xứng và mặt phẳng đối xứng

Bằng phương pháp tổ hợp các yếu tố đối xứng của tất cả các tinh thể khoáng vật trong thiên nhiên, các nhà tinh thể học rút ra được bảy nhóm lớn hay bảy tinh hệ với các yếu tố đối xứng sau

bậc, mỗi bậc dùng 1 khoáng vật thường gặp làm vật chuẩn, xếp theo độ cứng tăng dần từ 1 dến 10

Độ cứng 1: Tan, công thức hóa học: Mg3(Si4O10)(OH)2

Độ cứng 2: Thạc cao, công thức hóa học: CaSO4.2H2O

Độ cứng 3: Canxit, thức hóa học: CaCO3

Độ cứng 4: Fluorit, công thức hóa học: CaF2

Độ cứng 5: Apatit, công thức hóa học: Ca5 (PO4)3(F.Cl)

Độ cứng 6: Octocla, công thức hóa học: K(AlSi3O8)

Độ cứng 7: Thạch anh, công thức hóa học: SiO2

Độ cứng 8: Topa, công thức hóa học: Al2(SiO4)(OH)2

Độ cứng 9: Corindon, công thức hóa học: Al2O3

Độ cứng 10: Kim cương, công thức hóa học: C

- Tỉ trọng

Khoáng vật trong thiên nhiên có tỉ trọng từ 0,8 - 21 Thông thường, tỉ

trọng của khoáng vật được xác định là tỉ trọng tương đối - nghĩa là tỉ trọng so sánh giữa hai hoặc nhiều khoáng vật với nhau Tỉ trọng tương đối được chia thành 3 nhóm:

Cát khai hoàn toàn, lấy búa gõ vào khoáng vật tách thành những miếng nhỏ giới hạn bởi những mặt cát khai, điển hình là khoáng vật canxit

Cát khai trung bình, khi vỡ ra vừa có mặt cát khai vừa không có mặt cát khai, điển hình là khoáng vật fenspat

Cát khai không hoàn toàn, khó tìm thấy mặt cát khai, gặp ở nhiều khoáng vật

- Vết vỡ

Khi dùng búa đập vào khoáng vật, khoáng vật sẽ bị vỡ ra với các dạng

vỡ khác nhau: người ta phân biệt các loại sau: vết vỡ vỏ trai, hình móc, sợi, hạt, đất…

- Màu

Mỗi khoáng vật có màu sắc riêng, màu do màu của nguyên tố hóa học tạo nên khoáng vật gọi là màu tự sắc Song trong thực tế, nhiều khoáng vật ngoài màu tự sắc còn có nhiều màu sắc khác Chẳng hạn thạch anh có màu trắng, song trong tự nhiên còn có màu hồng, tím, xám, lục… Màu đó được gọi

là màu ngoại sắc, do các nguyên tố hóa học có màu khác lẫn vào Màu thay đổi do sự giao thoa của ánh sáng gọi là màu giả sắc

- Màu vết vạch

Màu của bột khoáng vật còn để lại khi vạch khoáng vật trên bản sứ trắng không tráng men Đa số màu vết vạch giống màu khoáng vật Tuy nhiên cũng có

nhiều khoáng vật có màu vết vạch khác với màu khoáng vật Màu vết vạch là dấu hiệu tốt để xác định khoáng vật

Một số khoáng vật có từ tính như sắt, bạch kim Một số có từ tính yếu như pirotin và một số lại có tính phản từ (bị nam châm đẩy) như bismut tự nhiên

Ngoài các tính chất nêu trên, một số khoáng vật còn có tính chất khác như tính phóng xạ, tính dẫn nhiệt, dẫn điện tính chất vật lí nêu trên được dùng để xác định khoáng vật, ngoài ra người ta còn dùng một số tính chất hóa học như mùi, vị, phản ứng với axit

2.1.4 Phân loại khoáng vật

Có nhiều cách phân loại tùy theo quan điểm khác nhau, có thể phân loại theo nguồn gốc phát sinh, theo công dụng thực tiễn, theo thành phần hóa học

Phân loại theo thành phần hóa học được sử dụng nhiều nhất, theo cách phân loại này khoáng vật được chia ra làm 8 lớp:

- Lớp các nguyên tố tự nhiên: Là các khoáng vật chỉ gồm một nguyên

tố hóa học Đặc điểm là có màu sắc cố định, rất bền vững trong thiên nhiên như các khoáng vật vàng, bạc, platin, kim cương, graphit

- Lớp Sunfua: Là hợp chất của kim loại hoặc á kim với lưu huỳnh

Chúng thường là khoáng vật quặng có giá trị công nghiệp về kim loại màu và kim loại hiếm như pirit (FeS2), chancopirit (CuFeS2), galenit (PbS2), sfalerit (ZnS2), thần sa (HgS)

- Lớp haloit: Là hợp chất của kim loại hoặc á kim với nhóm halogien:

(F,Cl, Br, I) như muối mỏ (NaCl), fluorit (CaF2)

- Lớp oxyt: Là hợp chất của kim loại hoặc á kim với oxy Được chia

làm 2 phụ lớp: phụ lớp khan nước như thạch anh, corindon, hematit (Fe2O3)

và phụ lớp

ngậm nước như opan (SiO2 nH2O), limonit (Fe2O3 nH2O)

- Lớp carbonat: Là hợp chất của các kim loại hoặc á kim với [CO]2- Được chia ra 2 phụ lớp: khan nước như canxit, azurit (CuCO3) và ngậm nước như malachit (CuCO3 nH2O)

- Lớp sunfat: Là hợp chất của các kim loại hoặc á kim với [SO]2- Được

chia ra làm 2 phụ lớp: khan nước như barit (BaSO4), anhydrit (CaSO4) và phụ lớp ngậm nước như thạch cao (CaSO4 nH2O)

- Lớp phốt phát: Là hợp chất của kim loại hoặc á kim với [PO4]2 Thí dụ: apatít Ca5(Cl,F) [PO4]3, photphorit

- Lớp silicat: Là hợp chất gồm 2 hoặc nhiều nguyên tố hóa học của các

kim loại hoặc á kim với nhóm [SiO2]- [SiO2Al] Chia ra hai phụ lớp: khan nước: như octocla (K[AlSi3O8]) và phụ lớp chứa nước như tan (Mg3[Si4010](OH)2)

Khi nghiên cứu về đá cần phải xét tới kiến trúc, cấu tạo và thế nằm của

nó vì chúng phản ánh điều kiện thành tạo của đá

2.2.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại: phân loại theo thành phần hóa học, nguồn gốc phát sinh, thành phần các oxit Một trong cách phân loại ưu điểm là cách phân loại theo nguồn gốc, theo cách phân loại này tất cả mọi đá tạo nên vỏ Trái Đất được chia ra làm 3 loại: đá magma, trầm tích và biến chất

2.2.2 Đá magma

2.2.2.1 Khái niệm và phân loại

- Khái niệm: Đá magma là loại đá được thành tạo do quá trình ngưng

* Phân loại theo độ sâu thành tạo:

+ Đá magma xâm nhập: là các đá magma được thành tạo do dung nham magma xâm nhập vào vỏ Trái Đất rồi ngưng kết lại

+ Đá magma phun trào: là các đá được thành tạo do magma phun lên mặt đất rồi mới ngưng kết lại

* Phân loại theo thành phần hóa học:

Dựa vào hàm lượng SiO2 chia ra:

+ Nhóm đá siêu axit khi hàm lượng SiO2 > 75%

+ Nhóm đá axit khi hàm lượng SiO2 = 65 - 75%

+ Nhóm đá trung tính khi hàm lượng SiO2 = 52 - 65%

+ Nhóm đá bazơ khi hàm lượng SiO2 = 40 - 52%

+ Nhóm đá siêu bazơ khi hàm lượng SiO2 < 40%

2.2.2.2 Kiến trúc của đá magma

Do điều kiện thành tạo tương đối phức tạp nên đá magma có nhiều kiến trúc khác nhau

- Kiến trúc toàn tinh (kiến trúc hạt): Là kiến trúc trong đó toàn khối đá

có cấu trúc tinh thể (tất cả các khoáng vật đều kết tinh)

- Kiến trúc vi tinh: Là kiến trúc mà các tinh thể bé, mắt thường khó

nhìn thấy được Kiến trúc này thành tạo khi magma phun lên mặt đất gặp nhiệt độ và áp suất thấp nên dung nham nguội nhanh, khoáng vật không đủ thời gian để kết tinh thành tinh thể lớn

- Kiến trúc thủy tinh: Là kiến trúc các khoáng vật ở trong đá không kết

tinh thành tinh thể mà kết tinh ở dạng vô định hình

2.2.2.3 Cấu tạo của đá magma

- Cấu tạo của đá xâm nhập: đá xâm nhập thường có cấu tạo khối và

cấu tạo gơnai

+ Cấu tạo khối (đồng nhất): Là trường hợp các khoáng vật trong đá được phân bố ở mọi chỗ đều nhau (tất cả các bộ phận đều giống nhau)

+ Cấu tạo gơnai: là trường hợp các khoáng vật sắp xếp song song nằm

theo 1 hướng nhất định, tạo nên các dải có nhữg màu sắc khác nhau (tối màu xen kẽ với sáng màu)

- Cấu tạo của đá phun trào:

+ Cấu tạo xốp: là cấu tạo mà trong đá có những lỗ để lại do các chất khí thoát ra khi dung thể magma ngưng kết

+ Cấu tạo bọt: là một loại của cấu tạo xốp, thường được thành tạo ở

phần rìa của dòng dung nham phun trào

+ Cấu tạo dòng chảy: là cấu tạo mà đá còn giữ được dấu vết dòng chảy của dung nham

2.2.2.4 Dạng nằm của đá magma (thế nằm)

- Dạng nằm của đá magma xâm nhập:

+ Thể vỉa: hình thành do magma có áp lực xuyên vào khoảng giữa hai lớp đá, tách các lớp ra và lấp đầy khoảng không gian đã được dọn nên

+ Thể nằm: có hình dạng giống như bánh dầy hoặc 1 cái nấm, nằm kẹp giữa hai lớp đá trầm tích Lộ ra trên mặt thường có dạng gần tròn hoặc bầu dục ở

+ Thể nền (batôlit): lấy tên từ tiếng Hy Lạp “batos” có nghĩa là độ sâu

Có

kích thước rất lớn rộng, dài tới hàng chục hàng trăm km Đường ranh giới lộ

ra trên bề mặt đất không đều đặn ở dưới phình to và có sườn dốc đứng

- Dạng nằm của đá phun trào

+ Thể dòng chảy: được hình thành từ magma có thành phần dễ linh động, thoát ra ở miệng núi lửa, chảy theo sườn dốc xuống các thung lũng xung quanh

+ Thể vòm phủ: là dạng thế nằm của đá phun trào khi dung nham đông cứng có dạng vòm, thường được thành tạo khi dung nham có độ nhớt cao

+ Lớp phủ: dung nham theo khe nứt lên bề mặt và phủ trên mặt đất bằng phẳng Ở Việt Nam, thể lớp phủ bazan gặp ở Phủ Qùy - Nghệ An với diện tích 200 km2 bề dày 200m và ở nhiều nơi khác như khu vực Nam Trung

Bộ, Vĩnh Linh - Quảng Trị

2.2.3 Đá trầm tích

2.2.3.1 Khái niệm và phân loại

- Khái niệm: Đá trầm tích là đá được thành tạo từ các sản phẩm phá

hủy của các đá có trước, sản phẩm hoạt động của núi lửa, kết quả của các quá trình hóa học và hoạt động của sinh vật Các sản phẩm này có thể tích tụ tại chỗ hoặc được gió, nước chảy, băng hà mang đi và tích đọng ở biển, hồ và một phần trên đường vận chuyển (lòng sông, suối)

Quá trình lắng đọng trầm tích xảy ra ở biển được gọi là trầm tích biển Quá trình lắng đọng trầm tích xảy ra ở trong lục địa được gọi là trầm tích lục địa Trầm tích lắng đọng ở biển nhưng vật liệu lắng đọng được đưa từ lục địa ra được gọi là trầm tích lục nguyên Đá trầm tích chiếm 5% tổng khối lượng các

đá trong vỏ Trái Đất, song lộ ra tới 75% diện tích bề mặt đất

- Phân loại: Dựa theo nguồn gốc thành tạo, đá trầm tích chia làm 4

nhóm:

+ Đá trầm tích cơ học: là đá phổ biến nhất trong các đá trầm tích, được thành tạo do sự phá hủy cơ học của các đá có trước sau đó được lắng đọng lại Tùy theo mức độ gắn kết chia làm 2 loại:

* Đá vụn không gắn kết:

* Đá vụn gắn kết: Thực chất là đá vụn không gắn kết được gắn kết lại bởi xi măng Gọi tên theo tên đá vụn không gắn kết nhưng thêm đuôi kết vào phía sau, ví dụ: dăm kết, cuội kết, sạn kết, sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết

+ Đá trầm tích hữu cơ: Là đá trầm tích mà toàn bộ hay một phần là sản phẩm của sinh vật

* Đá vôi: thành phần khoáng vật chủ yếu là canxit, có thể lẫn đolomit, sét, thạch anh, than Màu sắc không cố định có thể trắng, xám, nâu đỏ hoặc đen Độ cứng trung bình dao rạch được, dễ sủi bọt với HCl Bề ngoài là loại

đá đặc xít, hạt mịn

Nguồn gốc: được thành tạo từ trầm tích vỏ vôi của một số động vật biển hoặc từ các ám tiêu san hô Tùy theo di tích của động vật biển tạo nên

mà đá có

tên tương ứng: đá vôi fusulin, nummulites, đá vôi vỏ sò, đá vôi san hô

* Than đá: Than đá được thành tạo là do các di tích thực vật bị chôn vùi dưới đất rồi bị tác dụng lên men mà thành trong điều kiện không có oxy

+ Đá trầm tích hóa học: là đá được thành tạo nhờ con đường hóa học như kết tủa từ dung dịch thật và dung dịch keo

* Tuf vôi: được thành tạo do sự kết tủa của dung dịch giàu cacbonat Thành phần khoáng vật là canxit, đá có kiến trúc toàn tinh, cấu tạo khối, màu trắng hơi vàng sủi bọt mạnh với HCl loãng, độ gắn kết yếu

Hay gặp ở các cửa hiện các suối giàu cacbonatcanxi hòa tan và tách ra

từ nước trong các hang động tạo nên các chuông đá, măng đá, cột đá

* Đolomit, boxit

+ Đá trầm tích hỗn hợp: là sản phẩm tích tụ hỗn hợp của hai hoặc ba loại có nguồn gốc trên :

* Đá vôi trứng cá, đá vôi hạt đậu

* Sét vôi

2.2.4 Đá biến chất

2.2.4.1 Khái niệm về đá biến chất

Đá biến chất là đá magma hoặc đá trầm tích nguyên sinh bị biến đổi sâu sắc tạo thành

Nguyên nhân gây biến chất có thể do: tác dụng magma, dung dịch nhiệt dịch, nhiệt độ, áp suất cao trong Trái Đất

2.2.4.2 Kiến trúc đá biến chất

Theo mức độ kết tinh chia ra: kiến trúc toàn tinh, ẩn tinh, thủy tinh Theo hình dạng chia ra: kiến trúc hình lá, hình kim, hình phiến

Theo độ hạt chia ra: kiến trúc hạt lớn, hạt trung bình, hạt nhỏ

2.2.4.3 Cấu tạo của đá biến chất

Đá biến chất có thể có các kiểu cấu tạo sau: cấu tạo phân phiến, dạng dải, dạng sợi, dạng mắt, vi uốn nếp, dạng khối

2.2.4.4 Phân loại đá biến chất

- Đá biến chất tiếp xúc: đá biến chất tiếp xúc được thành tạo do quá trình biến chất xảy ra tại ranh giới tiếp xúc giữa các khối magma xâm nhập và

đá vây quanh Được chia làm hai loại: biến chất tiếp xúc nhiệt và biến chất tiếp xúc trao đổi

+ Đá biến chất tiếp xúc nhiệt: đá hoa là đá biến chất tiếp xúc nhiệt được thành tạo từ đá nguyên thủy là đá vôi, đá có màu trắng, kiến trúc toàn tinh, cấu tạo khối

+ Đá biến chất tiếp xúc trao đổi: là đá được thành tạo khi có sự tiếp xúc

và trao đổi thành phần vật chất giữa khối xâm nhập và đá vây quanh Ví dụ đá skarnơ là đá biến chất trao đổi khi khối xâm nhập có thành phần axit và các đá vây quanh có thành phần cacbonat

- Đá biến chất động lực: là đá được thành tạo do tác động của áp lực Dưới áp lực lớn các đá có thể bị vỡ vụn, vò nhàu, cà nát hoặc có thể bị biến

vị, uốn nếp, đứt gãy Các đá biến chất động lực thường gặp là dăm kết kiến tạo, kataclazit, milonit

* Tài liệu học tập:

1 Trần Anh Châu, (1992), Địa chất đại cương, Nxb giáo dục Hà Nội

2 Phùng Ngọc Đĩnh - Lương Hồng Hược, (2004), Địa chất đại cương, Nxb

Đại học Sư Phạm Hà Nội

3 Võ Năng Lạc, (1998), Địa chất đại cương, Nxb Giao thông vận tải Hà

2 Người ta nghiên cứu các tính chất vật lý của khoáng vật để làm gì ?

3 Có bao nhiêu lớp khoáng vật? lớp khoáng vật nào là phổ biến nhất ?

4 Đá và khoáng vật khác nhau như thế nào ? Những đặc điểm gì giúp ta phân biệt được khoáng vật với đá ngoài thực địa ?

5 Các kiểu kiến trúc của đá magma và nguyên nhân hình thành chúng ?

6 Hãy giải thích rõ tại sao các đá trầm tích là những tài liệu quý trong việc nghiên cứu các điều kiện cổ địa lý tự nhiên

* Tự học :

1 Lập một bộ sưu tập nhỏ các khoáng vật có ở địa phương của anh (chị)

2 Tự làm mô hình xác định các yếu tố đối xứng của tinh hệ lập phương

3 Lập một bộ sưu tập nhỏ các đá có ở địa phương của anh (chị)

* Thực hành

1 Nhận biết các mẫu khoáng vật và đá có trong phòng thực hành

2 Nhận biết các mẫu khoáng vật và đá do giáo viên, các sinh viên sưu tầm ở bên ngoài

3 Kiểm tra nhận biết mẫu khoáng vật và đá

* Trang thiết bị dạy học:

Máy tính, máy chiếu, phòng thực hành trang bị mẫu khoáng vật và mẫu đá, kính lúp soi kiến trúc và cấu tạo của đá

Chương 3 CÁC QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT NỘI SINH

(Lý thuyết 04, thảo luận 01)

* Mục tiêu:

- Kiến thức: Nắm vững khái niệm về magma, các quá trình địa chất của magma - núi lửa Quá trình hoạt động và phân bố của động đất Các phương pháp nghiên cứu vận động dao động, các yếu tố của nếp uốn và đứt gãy

- Kĩ năng: Nhận biết được các dấu hiệu hoạt động của các vận động kiến tạo trên bề mặt địa hình

- Thái độ: Qua bài học sinh viên thấy được các quá trình địa chất nội sinh

là các quá trình phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường bề mặt Trái Đất Cần có những hiểu biết nhất định về các quá trình địa chất nội sinh để phòng chống và bảo vệ môi trường

3.1 Các quá trình địa chất của magma - núi lửa

3.1.1 Các quá trình địa chất của magma

3.1.1.1 Khái niệm về magma

Magma là những thể vật chất nóng chảy trong tự nhiên, có thành phần chủ yếu là các hợp chất silicat nhiệt độ cao, áp suất rất lớn khiến cho các chất bốc (hơi nước, F, Cl, CO2, H2S, SO2 ) được giữ lại và hòa tan trong magma

- Trạng thái của magma là trạng thái lỏng có độ linh động khác nhau tùy thuộc vào thành phần, nhiệt độ và áp suất

- Độ linh động ảnh hưởng tới sự di chuyển của magma Độ linh động thấp khó di chuyển, cao thì dễ di chuyển

- Thành phần của magma gồm: SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO,

K2O, Na2O, các hợp chất bốc như hơi nước, CO2, CO, S2O, H2, N2, S,

H2S và một số nguyên tố: Cl, Br, F

- Nhiệt độ: khoảng 800 - 900oC

3.1.1.2 Các quá trình địa chất của magma

- Quá trình phân dị kết tinh của magma

Trong quá trình dung thể magma mất nhiệt trong vỏ Trái Đất, chúng sẽ kết tinh và chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn kết tinh theo các giai đoạn sau:

* Giai đoạn phân dị tiền kết tinh: quá trình này xảy ra khi magma bắt đầu xâm nhập vào lớp vỏ Trái Đất, dung thể magma vẫn đang trong trạng thái lỏng, nóng chảy Đây là hiện tượng phân dị trọng lực, kết quả là dung thể được phân ra thành các lớp có tỉ trọng khác nhau

* Giai đoạn phân dị kết tinh: Trong quá trình dung thể magma nguội dần, các tinh thể bắt đầu được kết tinh Quá trình kết tinh tuân theo một tuần

- Quá trình xâm nhập, biến chất và phun trào

Khi xâm nhập vào lớp vỏ Trái Đất, do có nhiệt độ cao và áp suất lớn do vậy gây biến chất đồng thời xô ép làm thay đổi thế nằm ban đầu hoặc làm nứt

vỡ các đá xung quanh

Ở những nơi vỏ Trái Đất xung yếu, magma với áp lực lớn sẽ phá vỡ tầng đá trên cùng rồi phun ra ngoài mặt đất gọi là quá trình phun trào magma (núi lửa)

3.1.2 Núi lửa

3.1.2.1 Khái niệm về núi lửa

Núi lửa là kiểu kiến trúc có lối thoát mà từ đó theo từng thời gian nhất

định lại có các sản phẩm của núi lửa được đưa lên

- Tùy theo hình dạng của lỗ phun mà chia ra:

* Núi lửa trung tâm: có dạng hình chóp cụt, nơi các sản phẩm thoát

ra ngoài tạo ra một cái miệng hình phễu gọi là miệng núi lửa, miệng nối với ống dẫn magma từ dưới lên gọi là họng núi lửa

* Núi lửa khe nứt: có miệng kéo dài trùng với khe nứt kiến tạo

- Dựa vào thời gian hoạt động phân biệt:

* Núi lửa đã tắt: trong lịch sử, truyền thuyết không nhắc tới

* Núi lửa hoạt động: phun liên tục hoặc phun theo chu kì

3.1.2.2 Qúa trình hoạt động của núi lửa

Hoạt động của núi lửa thường được biểu hiện qua các dấu hiệu báo trước Ban đầu núi lửa phun ra khói trắng, tiếp theo là xuất hiện những tiếng ì

ầm ngày càng to dần, các suối trong vùng bị khô cạn hoặc xuất hiện nước nóng, nhiệt độ trong vùng tăng lên, xuất hiện khe nứt mới, biến đổi từ trường Cuối cùng là tiếng nổ khủng khiếp và một cột khí bốc lên cao hàng

km rồi tỏa ra xung quanh tựa như một cây nấm khổng lồ Sau cùng là magma nóng chảy được gọi là lava phun ra

3.1.2.3 Các sản phẩm của núi lửa

3.1.2.4 Phân bố núi lửa trên thế giới và Việt Nam

- Vòng đai núi lửa Thái Bình Dương: chiếm 61,7% tổng số núi lửa hiện

nay đang hoạt động

- Địa Trung Hải xuyên Á: theo hướng gần vĩ tuyến từ Gibranta qua Nam Âu, Nam Á tới Indonexia

- Đại Tây Dương: theo hướng gần kinh tuyến từ quần đảo Capve qua đảo

Canari tới Băng đảo

- Dải phía Đông châu Phi: phân bố theo hướng kinh tuyến từ Etiôpia qua Kenia tới Mozămbic

- Ở Việt Nam miệng núi lửa đã tắt gặp ở Pleiku - tỉnh Giarai, Đăcsong - tỉnh Đắc Nông, Đức Trọng - tỉnh Lâm Đồng

3.2 Động đất

3.2.1 Khái niệm và phân loại

3.2.1.1 Khái niệm: Động đất là những rung động xảy ra trong vỏ hay trên bề

mặt Trái Đất với cường độ khác nhau lan truyền trên một diện tích rộng lớn Động đất thường diễn ra đột ngột, nhanh chóng và gây ra những thảm họa cho loài người

3.2.1.2 Phân loại: Dựa vào nguồn gốc, động đất chia ra:

- Động đất do trượt đất, sụt trần hang động, va chạm các mảnh thiên thạch lớn với bề mặt đất Loại này có tâm chấn động ở trên bề mặt đất, cường

độ nhỏ, đường đẳng chấn bao quanh nơi xảy ra chấn động

- Động đất do núi lửa có miền chấn động với bán kính không vượt quá 50km và đường đẳng chấn bao quanh khu vực hoạt động núi lửa

- Động đất do hoạt động kiến tạo liên quan tới các chuyển dịch khối của đứt gãy kiến tạo Động đất kiến tạo chiếm tới 90% các trận động đất xảy

ra trên thế giới Tâm động đất loại này nằm ở những độ sâu khác nhau trong

vỏ Trái Đất và trong phần trên của quyển Manti Phạm vi ảnh hưởng của động đất có thể tới mức rất lớn, bán kính ảnh hưởng chấn động đạt tới 2000km

Động đất ở đáy biển có khi làm cho sóng biển dâng rất cao, người ta quen

gọi là sóng thần Sóng thần là những thảm hoạ khủng khiếp mà nhiều quốc gia trên thế giới đã từng gặp phải, ví dụ như sóng thần ở Ấn Độ Dương (2004) các nước bị ảnh hưởng nặng nề gồm Indonexia, Srilanka, Ấn Độ, Nam Phi, Malaixia, Thái Lan, cướp đi sinh mạng của 225.000 người Nhật Bản (3/2011), trận động đất được ghi nhận là lớn nhất trong lịch sử với cường độ

9.0 độ Richter, kéo theo cơn sóng thần cao 10 mét quét thẳng vào vùng bờ biển đông bắc Nhật bản Số lượng người chết đã lên tới hơn 3.000 người và hàng chục ngàn người khác được cho là mất tích Thảm họa này ước tính thiệt hại có thể lên tới 50 tỷ USD

3.2.2 Sự di chuyển và phân bố cường độ sóng chấn động

Hình 3.1 Sơ đồ di chuyển sóng chấn động

Tia chấn động (cả sóng chấn động dọc và ngang);

tia chấn động chỉ có sóng dọc

1 Tâm chấn động; 2 Tâm ngoài; 3 Tâm đối;

4 Khu vực không có tia chấn động tới (bóng râm động đất)

- Tâm động đất: là nơi phát sinh chấn động

- Cường độ động đất: Xác định cường độ có thể dựa vào hậu quả của chúng và người ta chia ra làm 12 cấp Việc xác định cường độ động đất theo thang 12 cấp dễ làm song có nhược điểm là có thể có những sai lầm do nhiều nhân tố chủ quan, vì thế B Gutenberg và S Richte đã nghiên cứu thang cư-ờng độ động đất liên quan tới năng lượng của chúng Trong thang này động đất yếu nhất có cường độ 0 và mạnh nhất có cường độ 9 (độ Richte)

3.2.3 Phân bố địa lí động đất

Động đất không phân bố đều trên Trái Đất mà tập trung vào một số nơi nhất định gọi là các vành đai động đất Về không gian các đai động đất này