bài giảng địa chất đại cương chương 10 đá trầm tích(sedimentary rock)

• Đá trầm tích: chiếm 75% diện tích bề mặt địa cầu nhưng với tỷ lệ nhỏ khỏang 5% tòan thể vỏ địa cầu.• -Thành lập trên mặt đất hay gần mặt đất • - Vật liệu bở rời hay hòa tan do phong hó

ĐÁ TRẦM TÍCH (SEDIMENTARY ROCK)

Đá trầm tích tại Nam Qui – Tinh Biên – An Giang, Đợt thực tập

Đo vẻ bản đồ địa chất khóa 2006 – 2010 tháng 7/2009

• Đá trầm tích: chiếm 75% diện tích bề mặt địa cầu nhưng với tỷ lệ nhỏ khỏang 5% tòan thể vỏ địa cầu.

• -Thành lập trên mặt đất hay gần mặt đất

• - Vật liệu bở rời hay hòa tan do phong hóa các vật liệu có trước

• - Lắng tụ trên cạn hay dưới nước.

• Vậy, đá trầm tích do:

• Biến đổi (hóa đá) chậm chạp các lọai vật

liệu có trước (chất trầm tích).

• Sự hóa đá không làm mất đi các tính chất

của vật liệu lắng tụ như xếp lớp, dấu sinh vật

I/ KHÓANG VẬT ĐÁ TRẦM TÍCH

• 1/ Nhóm vật liệu bở rời

• 2/ Nhóm vật liệu thứ sinh ( hóa học hay sinh học)

1/ Khoáng vật có nguồn gốc là vật liệu bở rời (vụn).

• Hầu hết là các loại khoáng vật bền vững của đá magma và đá biến chất không bị phong hóa, ví dụ thạch anh (quartz) và một số khoáng vật nặng không bị hủy hoại khi đá bị phong hóa sẽ rơi ra thành cát

• *Trái lại biotit và fenpat (feldspar) rất dễ bủn nát cho sét, sét là loại khoáng được thành tạo do chất cặn tạo ra.

2 Khoáng vật có nguồn gốc hóa học và sinh học

• Vật liệu hòa tan khi gặp những điều kiện

thuận lợi sẽ trầm tủa cho các nhóm khoáng vật, như:

• * chlorur: halit (muối).

• * carbonat: calcit, dolomit, aragonit.

• * sulfat: thạch cao (gypse).

• * silic: thạch anh tái kết tinh như chalcedoin, opal.

II/SỰ HÓA ĐÁ ( Lithification)

Sự hóa đá còn có nhiều cơ chế khác nhau chúng được gọi chung bằng một từ “xuyên sinh” (diagenesis) hay sự hóa đá non

Giai đoạn xuyên sinh của sự hóa đá xảy ra khi chất trầm tích có sự thay đổi về lý tính và

hóa tính

1/ Sự nén dẽ

• Nén dẽ là sự thay đổi về lý tính xảy ra trong khi hóa đaù Hóa đá theo kiểu này chỉ có ở chất trầm tích thật mịn hạt, đặc biệt là bùn có pha nhiều sét

• *Tải trọng: Bùn bị chôn vùi sâu, dưới sức nén ép của chất trầm tích (tải trọng)bên trên, nước bị ép ra khỏi các khe hở và ngay cả nước nằm giữa các lá của hạt sét cũng bị đẩy ra

• *Nhiệt độ: bùn chôn vùi ở dưới sâu, nhiệt độ gia tăng và chính nhiệt lượng này cũng góp phần vào việc đẩy nước ra khỏi chất trầm tích, kết quả những hạt bùn, sét kết dính lại với nhau

• *Ở độ sâu 300 mét và nhiệt độ khoảng 10000C thì cơ chế nén dẽ và khử nước thường kéo theo sự thay đổi trong thành phần khoáng vật của những hạt sét

• Kết quả: hóa đá và giảm thể tích: Điều đáng lưu ý là nước chiếm khoảng 1/2 đến 2/3 thể tích của chất trầm tích, do đó khi bị mất nước thì thể tích giảm đi nhiều

2/ Sự thay đổi hóa học

• Sự thay đổi hóa học thường xảy ra trong lúc hóa đá, nó thật quan trọng trong sự tạo thành cát kết (sa thạch) và đá carbonat

• Đá carbonat, cơ chế của sự hóa đá là kết quả của sự hòa tan, xi măng hóa và sự thay thế.

a– Sự hòa tan (sự tái kết tinh):

• là do tính không bền vững của một dạng khoáng vật Khoáng vật này được thay thế bằng một dạng khoáng vật khác bền vững hơn Chất vôi mới trầm tích gồm có khoáng aragonit và calcit với một hàm lượng magnê rất cao Sau một thời gian cả hai đều hòa tan, rồi thay thế bằng khoáng calcit chứa thật ít magnê và rất ổn định của giai đoạn xuyên sinh.

b– Sự xi măng hóa (sự gắn kết):

hở giữa những hạt trầm tích, chất hòa tan này kết tủa lại tạo thành loại xi măng tự nhiên, kết dính vật liệu bở rời thành đá cứng.

với acid chlorhydric (HCl) loãng ở nhiệt độ thường.

hay nâu đỏ.

dolomit , màu của xi măng cũng thường là màu của đá trầm tích mang loại xi măng đó.

c– Sự thay thế

• Cơ chế của sự thay thế thường xảy ra ở một số khoáng vật không bền vững thành khoáng vật khác bền vững hơn trong hoàn cảnh mới

• Như magnê bị loại khỏi khoáng calcit giàu magnê rồi được thay thế bằng những hạt calcit

• Sự tái kết tinh của những hạt calcit mịn thành tinh thể calcit ở dạng hình hạt và sự hoán chuyển aragonit thành calcit Sự hoán chuyển chỉ làm thay đổi về kiến trúc chớ không làm thay đổi về thành phần hóa học.

III PHÂN LOẠI ĐÁ TRẦM TÍCH

• Dựa vào nguồn gốc, theo tiêu chuẩn này đá trầm tích được chia ra làm hai nhóm :

• * Nhóm đá trầm tích mảnh vỡ.

• * Nhóm đá trầm tích hóa học và sinh học

1 Nhóm đá trầm tích mảnh vỡ

(vụn)

• Đá gồm toàn vật liệu bở rời (vụn), sản phẩm của hiện tượng phong hóa các loại đá có trước

• Tùy theo vật liệu trầm tích, đá trầm tích mảnh vỡ được chia

ra thành nhiều loại

• Thường giữa các giới hạn kích thước còn có thể trung gian là do sự trộn lẫn giữa các cỡ hạt, ví dụ cát pha sét cho loại đá trầm tích có tên là cát bột kết

• Đặc biệt thành phần hóa học ít được sử dụng để phân loại nhóm đá này, lý do :

• * Thành phần hóa học thật phức tạp và rất thay đổi

• * Không chỉ rõ được nguồn gốc và môi trường thành lập

Sau đây là bảng phân loại đá trầm tích mảnh vỡ

1/CUỘI KẾT: kích thức >2mm Vật liệu: cuội sỏi sạn mảnh đá và khóang

tròn cạnh và tùy kích cỡ hạt được gọi là cuội kết, sỏi kết, sạn kết

tên là DĂM KẾT (hỗn giác thạch).

2/ CÁT KẾT(sandstone) kích thước 1/16 –

2mmm- Vật liệu: cát từ thô đến mịn

Gồm toàn cát từ thô đến mịn, được ximăng tự nhiên gắn kết lại

Dựa vào thành phần hóa học để phân chia cát kết thành mấy loại chính như:

*Cát kết thạch anh, hầu hết cát là khoáng thạch anh

*Arkose, là loại cát kết có chứa trên 20% feldspar.

*Grauwacke, cát kết có thành phần hỗn tạp, cát thô pha lẫn cát mịn còn góc cạnh, xi măng gắn kết là sét hay chlorit.

3/ ĐÁ BÙN: kích thước 1/256 đến

1/16mm

mịn và sét, nên khi dùng ngón tay miết trên mặt đá sẽ có cảm giác nhám tay.

4/ĐÁ SÉT: kích thước < 1/256mm, thành phần vật liệu : sét

Phân biệt với đá bùn, đá sét thật trơn tay và có tính xếp lớp rất phẳng, nên còn được gọi là diệp thạch

Đá bùn có lớp hay lá cũng được gọi là diệp thạch

Diệp thạch và đá bùn có nhiều ở các cửa sông, tam giác châu cổ, đáy ao hồ và đáy biển của thời quá khứ.

2 Đá trầm tích gốc sinh học và hóa học

học

sự gôm tụ của vỏ, xác bã và cột bộ của sinh vật

*Nhóm đá này được phân loại bằng cách dựa vào thành phần hóa học

tích có gốc sinh học và hóa học cũng thường có sự pha trộn lẫn nhau, nhiều khi nó lại pha trộn với nhóm đá trầm tích mảnh vỡ nữa

BẢNG PHÂN LỌAI TÓM TẮT CÁC ĐÁ TRẦM TÍCH HÓA SINH

• 1/Đá vôi:

• a/Đá vôi gốc sinh học:

• -đá vôi san hô

• -đá vôi rong

• -Đá vôi trùng thoi (fusulina)

• - Đá vôi vỏ sò ốc

• - Đá phấn

• Đá vôi nguồn gốc hóa học:Hiện

tại chất vôi hòa tan trong nước

vẫn được kết tủa thành đá vôi ở

các vùng biển cạn và ấm trong

suối nước nóng và hồ nước mặn

Đá vôi này do kết tủa hóa học

của khoáng vật calcit khi lượng

thán khí (CO2) có trong nước bị

giảm đi Thán khí giảm vì:

• – Một phần là do thực vật sống

trong đó lấy mất CO2 cần thiết

cho hiện tượng lục hóa.

• – Phần khác, nhiều nhóm vi

khuẩn và rong cũng làm cho môi

trường trở thành kiềm (bazơ).

• + Travertin, là loại đá vôi được thành lập ở lục địa Đây là loại đá vôi với khoáng calcit có dạng hạt hay dạng que Đá có nhiều hang lỗ, màu vàng hay nâu đỏ là

do oxid sắt tẩm vào nhiều hay ít.

• 2/ Dolomit

• Dolomit được thành lập là do

sự thay thế của khoáng

dolomit với khoáng calcit

trong đá vôi ngay khi mới

trầm tích

• Hiện tượng thay thế làm giảm

thể tích, làm mất dấu vết của

hóa thạch và để lại hang lỗ

Nhiều trường hợp sự thay thế

không hoàn toàn nên trong đá

vôi lại có lẫn dolomit Trường

hợp này thường thấy ở trong

đá vôi ở Hà Tiên và Bình

Long (Bình Phước).

• Chert là đá silic trầm tích rất cứng có hạt độ cực mịn, khi vỡ cho mặt cong hay xoáy trôn ốc có ánh thủy tinh.

• Những thỏi chert nằm trong đá vôi và dolomit là do sự thay thế của silic (SiO2) hòa tan với (CaCO3) calcit và dolomit (CaMg (CO3)2) Nếu những thỏi này có màu đậm (màu mật ong) đá có tên là đá lửa (silex –flint)

• Chert là loại đá silic có màu lợt, thường xếp thành lớp dầy hay lá mỏng, trong trường hợp này đá có nguồn gốc từ khí hơi (hơi núi lửa) trầm tủa.

• Một loại chert khác có nguồn gốc là

do sự tích tụ của vỏ sinh vật được cấu tạo bằng silic như vỏ khuê tảo (diatom), trùng tia (radiolaria) và gai hải miên được những tinh thể opal kết lại; nếu đá chứa toàn vỏ khuê

NÚI DOLOMITE

• 4/ Đá bốc hơi

• Đá bốc hơi gồm nhiều loại khác nhau về thành phần khoáng vật và cấu thể

• Chúng được thành lập là do sự bốc hơi nước ở các ao biển kín hay hồ nước mặn Khi nước hoàn toàn bốc hơi sẽ có

nhiều loại muối hòa tan khác nhau trầm tủa

• đá halit hay muối ăn (muối mỏ) chiếm đa số

• sulfat calci (thạch cao)

• Đặc biệt, ở một số nơi đá bốc hơi toàn là muối kali và một vài loại vật liệu rất có giá trị kinh tế như các loại khoáng vật hiếm và muối hữu dụng như borat, nitrat và sulfat natri

TINH THỂ THẠCH CAO

• 5/ Than đá và than bùn

• Than đá và than bùn chiếm một tỷ lệ không đáng kể trong đá trầm tích, nhưng nó có giá trị kinh tế cao nên được đề

cập đến

• – Than bùn: Than bùn do xác bã thực vật bị chôn vùi trong

bùn ở đáy ao hồ hay đầm lầy nơi tam giác châu Nhất là tại tam giác châu miền nhiệt đới, chất gỗ của thực vật bị vùi chôn lần lần biến thành carbon cho ra loại than xốp nhẹ

• – Than nâu: Than đá là kết quả của sự nén ép lâu ngày của

than bùn khi bị vùi sâu dưới lớp trầm tích Đầu tiên có lignit (than nâu), loại này không khác than bùn mấy, than nâu có nhiều ở Di Linh (Lâm Đồng)

• – Than mỡ (anthracit) : Than đá già chứa khoảng 90%

carbon hay hơn Than mỡ có nhiều ở Hòn Gai Vật liệu trầm tích chứa nhiều carbon bị vùi thật sâu, nên ngoài sức ép,

than còn chịu nhiệt độ cao trở thành rắn đặc hơn, đen bóng, nhưng dòn, dễ vỡ, đặc biệt không còn dấu vết của sinh vật chứa ở bên trong, than được gọi là anthracit

THAN NÂU XEN VỚI ĐÁ BÙN

THAN NÂU

THAN BÙN

THAN ANTHRACIT

HÓA THẠCH THỰC VẬT TRONG THAN

IV/ SỰ LẮNG TỤ CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH

1/ Lắng tụ vật liệu vụn

Vật liệu dược vận chuyển sẽ lắng tụ khi vận tốc của gió, nước yếu đi

Vật liêu lắng tụ theo hạt độ: to lắng trước, nhỏ lắng sau

2/ Sự lắng tụ của vật liệu hòa tan

lắng tụ của vật liệu vụn Ion vào trong dung dịch

dưới một số điều kiện nào đó Ví dụ ion Ca++ hòa tan vào trong nước dưới điều kiện là dung dịch nước hơi acid Khi nước mưa lấy thán khí (CO2) của

không khí trở thành nước có tính acid (H2CO3) và dễ dàng cho Ca++ hòa tan tạo ra Ca(HCO3)2,

nhưng khi có sự thay đổi trong môi trường, như

lượng CO2 giảm đi, ion Ca++ sẽ trầm tủa lại tạo ra đá trầm tích gốc hóa học CaCO3

• – Sự bốc hơi nước

• – Sự trộn lẫn (hòa lẫn): ví dụ nước ngọt và nước mặn

• – Sự trao đổi hóa học: ở tự nhiên còn có thêm cách trầm tủa chất hòa tan nữa, đó là sự trao đổi trong môi trường hóa học Một ví dụ cụ thể là khi ta hạ độ acid của dung dịch là

nguyên nhân để có sự trầm tủa của ion Ca++ đó là sự mất lượng CO2 (thán khí) hòa tan trong nước Có ba nguyên

nhân làm giảm lượng thán khí trong nước biển là:

• * Do sự dao động của nước

• * Do nhiệt độ cao

• * Do sự mất áp lực của thán khí trong không khí

• Ngoài ra, cây và rong sống trong nước lấy thán khí cần cho hiện tượng quang tổng hợp cũng làm giảm lượng thán khí đáng kể

V/ Đặc điểm của đá trầm tích

3/ Hóa thạch