Giáo trình Tinh thể, Khoáng vật, Thạch học - Chương 1: Mở đầu

Chương 1: Mở đầu 1. Giới thiệu môn học. 2. Các khái niệm cơ bản. 3. Một số dấu hiệu nhận biết đá bằng mắt thường. 1. Giới thiệu môn học Tên môn học: Tinh thể - Khoáng vật – Thạch học. (Crystallography – Mineralogy – Petrography) Lý thuyết: 45 tiết. Thực hành: 30 tiết (môn học riêng). Môn học trước: Địa chất cơ sở. Đề cương môn học: xem trên web. 2 Tài liệu tham khảo [1] KHOÁNG VẬT HỌC. 2001 (đã có tái bản). La Thị Chích, Hoàng Trọng Mai. NXB ĐHQG TP.HCM. [2] THẠCH HỌC. 2001 (đã có tái bản). La Thị Chích. NXB ĐHQG TP.HCM. [3] TINH THỂ HỌC ĐẠI CƯƠNG. 1979. Quan Hán Khang. NXB ĐH&THCN. [4] THẠCH HỌC. 1973. Nguyễn Văn Chiển & nnk. NXB ĐH&THCN. 3 Đánh giá môn học Bài tập: 20%. Kiểm tra giữa kỳ: 30%. Thi cuối kỳ: 50%. Hình thức kiểm tra và thi: Trắc nghiệm, không sử dụng tài liệu. 4 2. Các khái niệm cơ bản Tinh thể: những hạt vật chất nhỏ bé, ở trạng thái rắn, sắp xếp có quy luật và tuần hoàn trong không gian, được giới hạn bởi những đỉnh, cạnh và mặt. Nội dung nghiên cứu của Tinh thể học: Nguồn gốc, sự hình thành. Trạng thái kết tinh, hình thái. Cấu trúc mạng tinh thể. Tính đối xứng của tinh thể. 5 Halite 6 7quartz garnet 8 9Tinh 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: Tất cả 6 mặt đều hình vuông bằng nhau. Hệ 6 phương: Hai đáy hình lục giác đều, 6 mặt bên hình chữ nhật. Hệ 4 phương: Hai đáy hình vuông, 4 mặt bên hình chữ nhật. Hệ 3 phương: Tất cả các mặt đều là hình thoi bằng nhau. Hệ thoi:Tất cả các mặt đều là hình chữ nhật. Hệ 1 xiên: 2 đáy là hình bình hành, 4 mặt bên là hình chữ nhật. Hệ 3 xiên: Tất cả các mặt là hình bình hành. Khoáng vật: vật chất vô cơ hình thành trong tự nhiên, trạng thái ổn định, có thành phần hóa học tương đối đồng nhất, có tính chất vật lý và hóa học nhất định. Nội dung nghiên cứu của khoáng vật học: Nguồn gốc, điều kiện hình thành. Thành phần hóa học. Các tính chất vật lý. 10 11 Magma 12 Trầm tích 13 Hóa thạch 14 Biến chất 15 Thạch học (Đá): tập hợp tự nhiên của khoáng vật. Đá đơn khoáng. Đá đa khoáng. Hạt cơ bản (electron, proton, neutron) → Nguyên tử, ion, phân tử → Khoáng vật → Đá (đá magma, đá trầm tích, đá biến chất) → Vỏ Trái đất. 16 17 18 Tập hợp tự nhiên của các khoáng vật: Thể địa chất độc lập. 1. Có nguồn gốc (quá trình) thành tạo địa chất riêng biệt, khác với các đá vây quanh. 2. Có thành phần vật chất, kiến trúc và cấu tạo xác định, khác với đá vây quanh (kể cả hai khối cùng loại). 3. Các thành phần kết hợp với nhau theo một cách thức riêng biệt (có quy luật). 19 → Một thể địa chất không tồn tại vĩnh viễn. → Các thể địa chất phân cách nhau bằng ranh giới địa chất. → Hình dạng và kích thước (quy mô) các thể địa chất không giống nhau. 20 21 Trạng thái cơ bản của vật chất 22 Vật chất Rắn Kết tinh Vô định hình Lỏng khí 23 Obsidian Halite Mạng không gian Nút mạng (các phần tử nhỏ) Hàng mạng (các nút cùng một đường thẳng) → thông số hàng mạng Mặt mạng (ba nút không cùng một đường thẳng) → thông số họ mặt mạng Ô mạng (ba mặt cắt nhau) Mạng không gian của tinh thể. 24 25 Ô mạng cơ sở. Ô mạng nguyên thủy. 26 Các tính chất của tinh thể 1. Tính phổ biến 2. Tính có cấu trúc 3. Tính đồng nhất 4. Tính dị hướng 5. Tính tự tạo mặt 6. Có nội năng cực tiểu 27 28 Kyanite H=4,5-5, song song với trục. H=6,5-7, vuông góc với trục. 29 Cordierite Màu xám: theo trục xiên. Màu vàng: theo trục ngang. Màu xanh: theo trục đứng. 30 Muscovite Tách dễ dàng theo phương cát khai. 31 Halite Độ bền cơ học: lớn nhất theo đường chéo góc, nhỏ nhất theo phương vuông góc mặt tinh thể. 32 Tinh thể phèn Tính tự tạo mặt 33 34 3. Nhận biết đá bằng mắt thường Phân chia thành các nhóm lớn Quan sát tại điểm lộ Đá còn tươi Dùng kính lúp 35 Phải dựa vào nhiều dấu hiệu bên ngoài, càng có nhiều dấu hiệu thì mức độ nhận biết càng chính xác. Thành phần khoáng vật 36 Thành phần khoáng vật chủ yếu là cơ sở tốt nhất. Thành phần khoáng vật thứ yếu trong một số trường hợp cũng là dấu hiệu tốt. Có một số khoáng vật chỉ có mặt trong đá biến chất. Phân biệt đá đơn khoáng hay đa khoáng Tổ hợp cộng sinh khoáng vật 37 Không phải lúc nào cũng dựa vào thành phần khoáng vật! 38 Cấu tạo – Kiến trúc Dấu hiệu cấu tạo được chú ý hơn kiến trúc • Kiến trúc (hình dạng, kích thước). • Cấu tạo (sự sắp xếp, phân bố trong không gian). Có thể dựa vào cả hai dấu hiệu trên để phân biệt sơ bộ và nhận biết đá một cách cơ bản Có thể suy đoán điều kiện thành tạo. 39 Cấu tạo khối Dựa vào kiến trúc. • Hình dạng và kích thước của các khoáng vật thấy rõ và phân biệt được → Đá magma xâm nhập sâu và vừa; Đá trầm tích vụn. 40 41 Hình dạng và kích thước của các khoáng vật không thấy và không phân biệt được → Đá magma phun trào (có vi tinh và thủy tinh); Đá trầm tích hóa học. Đá trầm tích vụn (sỏi kết, cát kết...) có cấu tạo khối thường dễ nhận biết hơn các nhóm đá khác. Cấu tạo phân lớp thường gặp ở đá trầm tích • Thành phần, màu sắc, độ hạt. Cấu tạo phân phiến đặc trưng cho đá biến chất • Sắp xếp định hướng - có dạng lá, vảy, Khi gặp ở đá magma dạng mạch hoặc các đá biến chất có phân phiến?  các dấu hiệu khác (đá gneiss, đá rhyolite,) 42 43 Khi các dấu hiệu về cấu tạo và kiến trúc của đá khá giống nhau? Màu sắc Mỗi loại đá có thể có nhiều màu sắc khác nhau. Một số loại đá có những màu đặc trưng (đá rhyolite, đá vôi, sét bột kết,). Màu sắc của đá thường do màu của các khoáng vật quyết định • Tỉ lệ của các khoáng vật tạo đá quyết định. • Nhóm SALIC và nhóm MAFIC 44 45 Phụ thuộc vào nhiều yếu tố • Tác dụng phong hóa • Biến đổi thứ sinh • Các tạp chất trong các đá trầm tích Phân bố không đồng nhất. Cách nhận biết? Dựa vào màu chung • Đá sét thường có màu trắng nhưng có thể sẫm màu do lẫn các tạp chất (chất hữu cơ, than). • Đá basalt thường sẫm màu khi bị phong hóa sẽ biến thành màu đỏ, đỏ nâu.... • Đá vôi, dolomit thường sáng màu (màu trắng) nhưng có thể sẫm màu do có lẫn tạp chất. 46 Màu xanh lục • epidot → đá magma mafic, đá biến chất • glauconit → cát kết Màu nâu đen • các nguyên tố Mn, Fe (thường gặp ở mặt phong hóa của đá) → đá basalt, rhyolite Màu vàng hoặc vàng nâu, nâu đỏ • do có lẫn hematite (Fe2O3) hoặc limonite (Fe ngậm nước) → đá laterite, bauxite Màu vàng kim loại • do lẫn pyrite Màu hồng thịt • orthoclase có trong đá granite. Dựa vào các dấu hiệu khác (tỉ trọng, độ cứng, mặt vỡ...) Phần lớn màu sắc và tỉ trọng có liên quan với nhau (nguyên tố và khoáng vật). Đá basalt có màu đen sẫm nhưng khi bị phong hóa sẽ cho màu khác đi (dựa vào mặt vỡ còn tươi). Có thể nhầm lẫn khi dựa vào màu sắc! 47 Tỷ trọng Đá basalt thường nặng hơn sét kết khi có cùng màu với nhau (basalt có chứa quặng sắt thì càng nặng) Đá magma acid thường có tỉ trọng nhỏ hơn đá magma mafic Có một số loại đá nhẹ nhưng sẫm màu (obsidian có màu đen nhưng nhẹ) → dựa vào cấu tạo của đá. 48 Mặt vỡ Các đá mịn hạt như đá thủy tinh (obsidian có mặt vỡ trôn ốc) Đá sinh vật cháy (than anthracite) Đá trầm tích silic (ngọc bích có mặt vỡ vỏ sò) 49 Tác dụng với acid Đá vôi, đá hoa sủi bọt với acid • Mặt còn tươi. • HCl loãng (10%) hoặc acid acetic (dấm, chanh). Các đá magma phun trào (basalt, andesit) có chứa calcite, đá trầm tích vụn có chứa ximăng vôi (cát kết thạch anh) xi măng vôi, đá marne (sét vôi). 50 Hóa thạch Đặc trưng cho đá trầm tích sinh hóa. Không gặp trong đá magma và đá biến chất. 51