Chương 3: Vỏ trái đất pdf

Khoáng vật Khoáng vật là sản phẩm vô cơ đồng nhất, xuất hiện trong tự nhiên, có thành phần hóa học, tính chất vật lý nhất định và kiến trúc tinh thể phân biệt rõ ràng.. Trong tự nhiên k

VỎ TRÁI ĐẤT

I Cấu tạo vỏ Trái đất

II Khái niêêm về thuyết đẳng tĩnh

III.Thành phần vâêt chất của vỏ Trái đất

1 Nguyên tố

2 Khoáng vật

3 Đá

A S v trí các quy n B S v trí quy n m m và

I Cấu tạo vỏ Trái đất

Vỏ có bề dày không đồng đều, chiếm 15% thể tích và 1% trọng lượng của Trái đất, tỷ trọng trung bình= 2,8g/cm3

Phân b sóng a ch n theo sâu c a Trái t

Độ sâu (km) Tốc độ

sóng dọc (km/s)

Tốc độ sóng ngang (km/s)

Độ sâu (km) Tốc độ

sóng dọc (km/s)

Tốc độ sóng ngang (km/s)

Sóng ngang Không xuyên được

Căn cứ các tài liêêu địa vâêt lý chia ra 2 kiểu chính: vỏ lục địa, vỏ đại dương và 2 kiểu phụ: vỏ á lục địa và vỏ á đại dương.

1 Vỏ lục địa (continental crust) có bề dày không đều

Ở vùng nền (vùng ổn định) có bề dày 35 – 40 km

Vùng tạo núi trẻ có bề dày 55 – 70 km

Vùng núi Hymalaya, Andes có bề dày 70 – 75 km

Từ trên xuống gồm:

- Lớp 1: trầm tích dày vài km, Vp= 3,5, d= 2- 2,5

- Lớp 2: dày từ 20- 70km, phần trên là lớp granit (Vp= 5,6, d= 2,7) và dưới là basalt được ngăn cách bằng bề mặt Konrad

2 Vỏ đại dương

Nằm dưới tầng nước biển và từ trên xuống dưới gồm:

- Lớp trầm tích có bề dày từ 0m (ở vùng SNGĐD) đến vài

km (ở gần lục địa), trung bình 300m, Vp=2, d=1,93- 2,3

- Lớp móng basalt: chủ yếu là basalt, dày khoảng 2,5km,

Vp= 4-6, d=2,55

- Lớp đại dương, gồm serpentin, được hình thành do quá trình hydrat hóa của phần trên của manti, dày khoảng

6km, Vp= 6,7, d= 2,95

S c u trúc V Trái t

Vỏ Lục địa Đặc điểm Vỏ Đại dương

Hiện tượng đẳng tĩnh là chuyển động thẳng đứng của VTĐ nôi trên manti.

Tương tự như các khối gỗ càng dày thì càng nổi cao trên nước, Vỏ

TĐ nổi lên và chìm xuống bởi vì

nó nhẹ hơn manti bên dưới

Sự biến thiên của độ cao do cả bề dày và mật độ

Các lục địa nổi cao và chìm sâu do dày và nhẹ

Các bồn đại dương thấp và không sâu do vỏ đại dương mỏng và mật

độ lớn.

Isostasy

III Thành phần vật chất Vỏ Trái đất

1 Các nguyên tố trong vỏ Trái đất

Tồn tại dưới dạng phân tán không đồng đều, luôn luôn kết hợp, biến đổi trong các khoáng vâêt, các đá khác nhau.

(vỏ Trái đất chủ yếu là các Alumosilicat) chiếm hơn 80% trọng lượng vỏ, 0 chiếm gần 50%.

+ Tương tự với thành phần của sao Kim, sao Hoả.

+ So với thành phần của cả Trái đất thì O vẫn là chủ

đạo tiếp theo là Fe, Si, Mg, còn ở vỏ thì nhóm Ai,

Ca, Mg, Na lại tương đối nhiều.

+ Các nguyên tố kim loại có ích chiếm tỉ lêê rất thấp

Fesman

1933, 1939 Goldsmi th 1937

Vinogra dov

1962

Ronov

va larosevx ki

49.13 26.00 7,45 4.20 3.25 2.40 2.35 2.35

46.60 27.72 8.13 5.00 3.63 2.83 2.09 2.59

47.00 29.50 8,05 4.65 2.96 2.50 1.87 2.50

46.50 25.70 7,65 6.24 5.79 1.81 3.23 1.34

*

Hờng ngọc (ruby) nhân tạo, kim cương cơng nghiêêp

v.v khơng được coi là khống vâêt.

2 Khoáng vật

Khoáng vật là sản phẩm vô cơ đồng nhất, xuất hiện trong tự nhiên, có thành phần hóa học, tính chất vật lý nhất định và kiến trúc tinh thể phân biệt rõ ràng

Đến nay biết được hơn 2500 khống vâêt trong đó gần

50 khống vâêt là phở biến tham gia vào quá trình tạo đá.

Hầu hết khoáng vật là các hợp chất hóa học, một số ít

Khoáng vật là những đơn vị cấu tạo nên đá

á granite cấu tạo bởi khoáng

Đá granite cấu tạo bởi khoáng

Đ

vật feldspar,

vật feldspar, thạch anh, mica

và amphibole ở các tỷ lệ khác

nhau

Đá được phân biệt với khoáng vật

bởi đá có thành phần không đồng

nhất, còn khoáng vật có thành

Biotite

KAl2(AlSi3

O10)(OH)2

Plagioclase (CaAl2Si2O8 NaAlSi3O8)

Th ch anh (SiO2)

Granite

Trong tự nhiên khoáng vật tồn tại chủ yếu ở thể rắn,

một số ít ở thể lỏng như Hg, hoặc H2S và CO2 ở thể

khí

Thành phần khoáng vật được xác định bởi công thức

hóa học của nó, như halite (NaCl), thạch anh (SiO2), và olivine (Mg, Fe)2[SiO4] (ion âm được đặt trong

dấu ngoặc vuông để phân biệt với ion dương)

+ Dạng kết tinh chủ yếu của khoáng vật ở thể rắn, trong đó các ion hoặc nguyên tử, phân tử cấu tạo nên khoáng vật sắp xếp theo qui luật tuần hoàn trong không gian  hình dạng tinh thể bên ngoài hoàn toàn phù hợp

Hình thái, cấu trúc

+ Khoáng vật ở trạng thái vô định hình hay vô tinh: khi các ion nguyên tử trong khoáng vật sắp xếp không theo một trật tự nào hết

Các tinh thể phát triển cản trở nhau  mất đi dạng tinh thể hay chỉ phát triển thành vài mặt tinh thể phẳng

+ Khoáng vật dạng keo: ở trạng thái keo hoặc từ chất keo kết tinh lại, hạt keo có kích thước từ 1- 100mµ hòa tan trong nước, do ngưng tụ các chất keo, hoặc do sự khô cạn, ngưng kết và tăng nhiệt độ, các hoạt động của sinh vật

Tinh thể KV được cấu tạo bởi các đa diện nhất định, gồm:

- Mặt tinh thể (mặt giới hạn tinh thể),

- Cạnh (giao tuyến của hai mặt) và

- ĐĐỉnh tinh thể (giao điểm của các cạnh) ỉnh tinh thể (giao điểm của các cạnh)

Đặc điểm nổi bật của tính thể là tính đối xứng = sự cân đối giữa các mặt, các cạnh và các đỉnh

Kíên trúc KV phụ thuộc: thành phần hóa học, tính chất các ion, nguyên tử, phân tử và mối liên kết hóa học của chúng Nhiệt độ và áp suất thay đổi  kíên trúc có thể

Tinh thể là vâêt thể do các phân tử như ion, nguyên tử, phân tử phân bố mơêt cách có qui luâêt tuần hoàn trong khơng gian tạo nên

Dạng tinh thể

Than chì (C) và kim cương (C)

103,5 – 3,55

Lục phươngĐen

Không trong suốt1

2.09 – 2.23

Tinh hệ 3 xiên 1 xiên Thoi 3 phương 4 phương 6 phương Lập

phương

Thể

nguyên

thủy

Các tinh hệ cơ bản của tinh thể

Hệ lập phương: tinh thể là khối lập phương có 6 mặt vuông.

Hệ 6 phương: tinh thể là lăng trụ thẳng, 2 đáy hình lục giác, 4 mặt bên hình chữ nhật.

Hệ 4 phương: tinh thể là lăng trụ thẳng, hai đáy hình vuông, 6 mặt bên hình chữ nhật.

Hệ 3 phương: tinh thể là lăng trụ thẳng, tất cả các mặt đều là những hình thoi = nhau.

Hệ thoi: tinh thể là lăng trụ thẳng, 2 đáy là hình thoi, 4 mặt bên là hình chữ nhật Hệ 1 xiên: tinh thể là lăng trụ nghiêng, 2 đáy là hình thoi, 4 mặt bên là hình bình

Th ch cao Topaz

Trong tự nhiên, khoáng vật thường xuất hiện ở dạng đám tinh thể riêng lẻ tụ tập với nhau, những đám tinh thể này gọi là tập họp tinh thể Một tập họp có thể chỉ gồm một loại khoáng vật (đơn khoáng) hay tập họp một số khoáng vật khác nhau (đa khoáng).

Net c tr ng cua tinh thê la co câu truc mang, do cac hat vât chât s p xêp co qui luât trong không gian theo cac nut mang

ê tao thanh ô mang trong không gian Môi tinh thê co môt ô mang riêng

D ng l p ph ng c a tinh th mu i là k t qu c a s s p

Điểm, một mặt phẳng hay một đường thẳng mà qua nó (đối với điểm hoặc mặt) hoặc quanh nó (đối với đường) các phần tử bằng nhau lặp lại theo một quy luật

Các yếu tố đối xứng của tinh thể

+ Tâm đối xứng, ký hiệu C, là một điểm mà một đường thẳng bất kỳ qua nó bao giờ cũng cắt hình ở hai điểm cách đều ở hai bên nó

+ Măêt đối xứng P chia hình làm 2 phần bằng nhau và mỗi phần như ảnh của phần kia qua mặt gương P

“Khoang vât” or “Không phai khoang vât”

Liquid H2O ?

Mineral

Ice, H2O ?

Phân loại khoáng vật

Căn cứ vào tính chất quan trọng, số lượng tham gia của khoáng vật vào thành phần vật chất của Vỏ Trái đất, chia ra:

-Khoáng vật tạo đá, có khoảng 50 khoáng vật thường gặp, tham gia thành tạo đá như thạch anh,

feldspar, mica, pyroxene

- Khoáng vật phụ chiếm số lượng ít, dưới dạng hiếm trong đá như apatite, manhetite, zircon

Khoáng vật xuất hiện dưới dạng các nguyên tố đơn lẻ, không kết hợp với các nguyên tố khác, như vàng (Au), bạc (Ag), đồng (Cu), lưu huỳnh (S), kim cương

50 KV)

Gồm các hợp chất của S và một số các kim loại, gồm khoảng 300 khoáng vật, đa số là các khoáng vật quặngï

như galena (PbS), sphalerite (ZnS), pyrite (FeS2),

chalcopyrite (CuFeS2)

Nhóm khoáng vật sulfur

Gồm hợp chất đơn giản của kim loại và á kim với oxy và hydroxid Khoáng vật thuộc nhóm này chiếm 17% trọng lượng Vỏ Trái đất, khoảng 200 loại trong đó

SiO2 chiếm đa số Thí dụ như hematite (Fe2O3),

corindon (Al2O3), cassiterit (SnO2), thạch anh (SiO2), limonite (HFeO2, nH2O)

Nhóm khoáng vật của oxid và hydroxid

Gồm các muối của các acid HF, HCl, HBr và HI

Td: fluorin (CaF2), halite (NaCl)

Nhóm khoáng vật halogen

Gồm các loại carbonat, silicat, photsphat, sulfat

Nhóm khoáng vật chứa muối của Oxy

Khoáng vật silicat chiếm đa số, cấu trúc tinh thể phức tạp Td+ï olivine (Mg, Fe)2 [SiO4], topaz Al2 (F,

OH)2[SiO4], muscovite KAl2[AlSi3O10] (OH)2, kaolin

Al4[Si4O10](OH)8

Khoáng vật carbonat gồm các muối của acid carbonic (H2CO3) Thí dụ như calcite (CaCO3), dolomite Ca Mg [CO3]2

Khoáng vật sulfat gồm những muối của acid sulfuric Thí dụ như thạch cao CaSO4, 2H2O

Tính chất vật lý của KV

Các tính chất vật lý của khoáng vật gồm: màu, dạng tinh thể, cát khai, ánh, vết vạch, độ cứng và một số tính chất khác

Thành phần hóa học của khoáng vật có chứa các nguyên tố mang màu

Màu của khoáng vật tuỳ thuộc vào sự sắp xếp của các nguyên tử nhất định,

Khoáng vật bị nhiễm bẩn bởi các tạp chất nhỏ li ti mang màu phân tán đều

Màu

Tính cát khai là sự vỡ tách

theo 1 măêt tinh thể nào đấy

khi bị ngoại lực tác dụng

Măêt bóng nhẵn là măêt cắt

khai, thường là song song

với mơêt măêt tinh thể

Cát khai của Fluorite,

Mối quan hệ giữa kiến trúc và cát khai của tinh thể Halite (NaCl)

Cát khai của calcite khi bị đập vỡ

Năng lực phản xạ của khoáng vật khi chiếu tia sáng lên bề mặt của nó gọi là ánh của khoáng vật

Ánh của khoáng vật

Ánh kim loại của Vàng và Pyrite

Là màu của khoáng vâêt khi ở dạng bôêt do mẫu khoáng vâêt vạch thành vết trên măêt ráp màu trắng (như sứ trắng không tráng men) Màu vết vạch của khoáng vâêt nhiều khi khác với màu của nó ở dạng khối, nhưng là màu tương đối ổn định; khoáng vâêt trong suốt không có màu vết vạch

Màu vết vạch

Măêt vỡ

Là măêt hình thành do bị ngoại

lực tác dụng thành lồi lõm,

không phẳng Nếu lực nối của

ô mạng không đều nhau theo

các hướng thì dễ thành vết vỡ

Tỷ trọng

Khoáng vật thiên nhiên có tỷ trọng từ 0,8 đến 21, và

được chia làm bốn nhóm:

Khoáng vật có từ tính mạnh như magnetite, và yếu hơn như ở khoáng vật pyrotite, ilmenite và franklinite

Vài loại khoáng vật như talc, graphite có cảm giác

nhờn hay trơn khi chà nhẹ tay lên chúng Do lực liên

kết giữa các nguyên tử quá yếu theo một phương nên chỉ sờ nhẹ là các nguyên tử sẽ trượt theo mặt trượt

ngang qua các lớp nguyên tử kế cận gây cảm giác

nhờn hay trơn

Cảm giác

Tính chất này được tiến hành sau cùng vì một số khoáng vật có chứa các nguyên tố độc vài khoáng vật nếm thấy có vị mặn như halite (muối ăn), hoặc sylvite, một khoáng vật tương tự như halite nhưng có vị đắng Không nên nếm khoáng vật nếu không có chỉ dẫn trước

Vị

Đơê cứng là năng lực chống lại lực cơ học bên ngoài

Thang độ cứng tương đối Mohs của các khoáng

vật và vài vật dụng đã biết độ cứng

1 Talc (mềm nhất)

2 Gypsum 2,5 Móng tay

3 Calcite hay Đồng xu

Thang độ cứng H 0 (theo Mohs) và giá trị độ

cứng H của các khoảng vật chuẩn

Nhận biết độ cứng khoáng vật bằng so sánh với vật thông dụng

Khoáng vật chuẩn H0 (H kg/mm 2 ) Vật đối sánh Độ cứng Talc:Mg3[Si4O10](OH)2 1 2,4 bút chì 1

Thạch cao: CaSO4 2H2O 2 36,0 móng tay 2,5

Apatit: Ca5[PO4]3(F,Cl) 5 5360, thủy tinh 5

Orthoclas: K[Si3AlO8] 6 795,0 dao sắc 6

Topaz: Al2[SiO4](F,OH)2 8 1427,0

Corindon; Al2O3 9 2060,0

 Có thể đo giá trị đôê cứng nhờ môêt thiết bị xác

định, mũi tháp kim cương ấn trên bề măêt của

trũng (hình mũi kim cương) Kích thước của lỗ

ấy đo bằng mm, đường kính d cho phép tính giá trị đôê cứng H = 0,7P/d2.