Bài giảng Địa chất cơ sở (Physical geology) - Chương 6: Biến chất và đá biến chất
CHƯƠNG 6
BIẾN CHẤT VÀ
ĐÁ BIẾN CHẤT
1. Định nghĩa biến chất
2. Mức độ biến chất
3. Nguyên nhân gây biến chất
4. Các kiểu biến chất
5. Tướng biến chất
6. Biến chất và kiến tạo mảng
1. Định nghĩa biến chất
▪ Thuật ngữ “biến chất” xuất phát từ tiếng Hy
Lạp: Meta = biến đổi, Morph = hình dạng ➔
thay đổi hình dạng
▪ Những thay đổi về tổ hợp khoáng vật và kiến
trúc là kết quả của sự thay đổi nhiệt độ và áp
suất trên các đá có trước.
▪ Quá trình rắn kết thành đá cũng là sự biến
đổi của đá xảy ra trên đá trầm tích, giới hạn ở
nhiệt độ <2000 C và áp suất <300 MPa
(Mega Pascals), tương đương 3000 atmospheres.
• Sự biến chất xảy ra ở nhiệt độ và á p suất >
200oC and 300 Mpa, do bị chô n vùi dưới sâ u
trong Vỏ Trá i đất là kết quả của cá c quá trì nh
kiến tạo (va mảng hay hút chì m)
2. Mức độ biến chất
▪ Khi nhiệt độ và áp suất tăng ➔ đá bị biến chất
prograde = mức độ biến chất tăng
▪ Mức độ biến chất: điều kiện nhiệt độ và áp suất
tương đối làm đá có trước bị biến đổi về hình
dạng và kiến trúc
▪ Mức độ biến chất cao xảy ra ở nhiệt độ > 320oC và
áp suất tương đối cao. Do mức độ biến chất tăng,
các khoáng vật chứa nước giảm do mất nước. Td:
Muscovite - H2KAl3(Si04)3.
Biotite - K(Mg,Fe++)3[AlSi3O10(OH,F)2 kv
chứa nước vẫn bền trong quá trình biến chất
Pyroxene - Ca(M, Fe) (SiO3)2
Garnet - X3Y2(SiO4)3
3.Cá c yếu tố biến chất
▪ Quá trì nh biến chất xảy ra do một số khó ang vật
chỉ bền ở điều kiện nhiệt độ và á p suất nhất
định. Khi nhiệt độ và á p suất thay đổi, cá c
khoá ng vật trong đá sẽ thay đổi thành một tổ
hợp khá c ô n định trong điều kiện nhiệt độ và á p
suất mới.
• Nhiệt độ
– Nhiệt độ gia tăng theo độ sâu theo địa nhiệt
➔ đá bị chôn vùi sẽ chịu tác dụng nhiệt độ
cao.
– Nhiệt độ có thể gia tăng do khối magma xâm
nhập từ dưới lên.
▪ Á p suất tăng theo độ sâ u ➔ cả nhiệt độ và á p
suất sẽ thay đổi theo độ sâ u.
▪ Á p suất: á p suất thủy tĩnh- đẳng hướng (á p suất
tá c dụng bằng nhau theo mọi hướng) và á p suất
định hướng – dị hướng (á p suất khá c nhau theo
những hướng khá c nhau)
Áp suất sẽ làm thay
đổi kiến trúc đá
trong quá trình biến
chất.
▪ Các hạt tròn
sẽ bị dẹp
theo hướng
áp suất - ứng
suất cực đại
▪ Cá c khoá ng vật kết tinh có thể bị định hướng
(cá c khoá ng vật silicat lớp như biotite và
muscovite, chlorite, talc, và serpentine). Cá c
lớp này sẽ phá t triển thẳng gó c với phương
ứng suất cực đại, làm đá dễ bị vỡ theocá c mặt
song song với lớp tạo kiến trúc phâ n phiến.
▪ Dung dịch: trong lỗ hỗng giữa các hạt trong đá có
thể chứa các dung dịch.
▪ Dung dịch chủ yếu là H2O và cá c kv hò a tan.
▪ Dung dịch quan trọng làm tăng tốc độ của cá c phản
ứng hó a học. Do á p suất tăng, thể tí ch cá c lỗ hỗng
giảm ➔ dung dịch thó at ra ➔ dung dịch khô ng hiện
diện khi á p suất và nhiệt độ giảm.
• Thời gian Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá
trình bíên chất có liên quan với thời gian, với sự tái
kết tinh và phát triển các kv mới. Thời gian biến chất
càng dài➔ các kv kết tinh có tinh thể càng lớn ➔ đá
biến chất hạt thô
• Các thực nghiệm cho thấy quá trình biến chất thời
gian có thể hàng triệu năm.
4. Phản ứng của đá khi mức độ biến chất tăng.
▪ Slate - Đá phiến sét hình thành ở mức độ
biến chất thấp ➔ phát triển các chlorite hạt
mịn và kv sét. Sự định hướng của các kv silicat
làm đá dễ bị vỡ theo các mặt song song.
Ứng suất cực đại tác dụng ở một góc trên mặt lớp
nguyên thủy ➔ các cát khai của đá phiến phát
triển, theo một góc so với mặt lớp nguyên thủy
• Đá phíên mica – Kích thước các hạt kv có
khuynh hướng tăng theo mức độ biến chất ➔ đá
phát triển các phiến của các kv silicat (biotite và
muscovite). Các hạt thạch anh và feldspar khô ng
bị định hướng.
▪ Gneiss Khi mức độ biến chất tăng, các tấm
silicat trở nên không bền vững các kv sẫm màu
như hornblende và pyroxene bắt đầu xuất hiện
thành các dải ➔ cấu tạo dải.
▪ Các kv sẫm màu xếp thành các dải thẳng góc với
ứng suất cực đại.
▪ Granulite - Ở mức biến chất cao nhất, tất cả
các kv chứa nước và silicat dạng tấm trở nên
không bền ➔ một vài kv sẽ định hướng tạo kiến
trúc granulitic tương tự như kíên trúc kết tinh
của đá magma.
Bíên chất của đá Basalts và Gabbros
▪ Đá phíên lục - Olivine, pyroxene, và
plagioclase trong đá basalt có trước biến đổi
thành amphiboles and chlorite (có màu lục) do
nước trong lỗ hỗng phản ứng với các kv nguyên
thủy ở nhiệt độ và áp suất thấp.
▪ Amphibolite – Khi nhiệt độ và áp suất tăng đến
mức độ biến chất trung bình, chỉ có kv màu
amphiboles và plagioclase tồn tại ➔ đá
amphibolite.
▪ Granulite - Ở mức biến chất cao nhất các
amphiboles bị thay thế bởi pyroxenes and
garnets, sự phân phiến biến mất và tạo thành
kí ên trúc granulite
Biến chất đá vôi và cát kết
▪ Đá hoa Đá vôi cấu tạo chủ yếu bởi calcite - và
calcite bền trong một giới hạn dài của nhiệt độ
và áp suất ➔ các tinh thể calcite nguyên thủy
sẽ có kích thước lớn hơn và không phân phiến
▪ Quartzite – Cát kết gồm thạch anh bị biến chất
➔ thạch anh sẽ tái kết tinh hình thành đá
quartzite không phân phiến
5. Cá c kiểu biến chất
• Biến chất cà nát – Đá bị biến dạng cơ học do 2
thể đá trượt theo 2 bên mặt đứt gãy. Nhiệt phát
sinh do sự ma sát dọc theo đới trượt, đá bị cà
nát. Bíên dạng cà nát ít phổ biến.
• Bíên chất chôn vùi- khi đá trầm tích bị chôn vùi
vài trăm mét, nhiệt độ sẽ >300oC ➔ kv mới sẽ
phát triển như Zeolites.
• Đôi khi biến chất chôn vùi chồng lấn với quá
trình rắn kết thành đá ➔ bíên chất khu vực do
nhiệt độ và áp suất tăng.
Tải về để xem bản đầy đủ
29 trang
27/04/2022
6880
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Địa chất cơ sở (Physical geology) - Chương 6: Biến chất và đá biến chất", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dia_chat_co_so_physical_geology_chuong_6_bien_chat.ppt
