Giáo trình Tinh thể, Khoáng vật, Thạch học - Chương 9: Mô tả đá trầm tích

Chương 9 – Mô tả đá trầm tích 1. Đá trầm tích cơ học • Cuội kết • Cát kết • Bột kết 2. Đá sét • Đá sét kaolinite • Đá sét montmorilonite 3. Đá trầm tích carbonate • Đá vôi ĐÁ TRẦM TÍCH CƠ HỌC (trầm tích vụn) 2 Trầm tích vụn hạt thô Cuội, sỏi kết Đơn khoáng - đa khoáng Dăm kết 1. Do ngoại lực: PHVL- PHHH-trọng lực 2. Do nội lực: DKKT Trầm tích vụn hạt vừa Cát kết đơn khoáng Cát kết ít khoáng 1. Cát kết dạng arkose 2. Cát kết dạng graywacke Cát kết đa khoáng 1. Cát kết arkose 2. Cát kết graywacke Trầm tích vụn hạt nhỏ Bột, bột kết (đơn khoáng, ít khoáng, đa khoáng) Hoàng thổ Đá sét 3 Đặc điểm chung PHHH dạng KV hoàn toàn mới. KV sét, phi sét, 0,01mm>50%. Dẻo khi ướt, trương nở lớn, tính hấp phụ, trao đổi, thay thế ion, tính phân tán tạo huyền phù và dd keo, chịu nhiệt cao. TPKV KV sét - Kl - Hy - Mon KV phi sét -Hạt vụn - KV tự sinh Vật chất hữu cơ TPHH Chủ yếu - SiO2 - Al2O3 - H2O Thứ yếu FeO, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, MnO,... Kiến trúc Kiến trúc sét, sét – bột, sét – cát, dạng keo ẩn tinh, sét – động vật, sét – thực vật, tóc rối, mạng lưới,... Cấu tạo Khối, phân lớp song song, dòng chảy (vò nhàu), trứng cá, giả trứng cá, hạt đậu,... Phân loại 1. Đá sét kaolinit 2. Đá sét hydromica. 3. Đá sét montmorilonit. 4. Đá phiến sét Đá trầm tích hóa học 4 Đá vôi - Chủ yếu là calcit, lẫn các khoáng vật khác như sét, silic, dolomit, sắt, vật chất than, thạch anh, feldspat,... - CaO>90% - Kiến trúc tha hình, sinh vật, tái kết tinh, vi hạt,... - Cấu tạo khối, trứng cá,... - Có nhiều màu khác nhau. - Di tích sinh vật rất phong phú và thường được bảo tồn khá tốt. Môi trường thành tạo đa dạng từ lục địa tới biển sâu. - Nguồn gốc hóa học, sinh hóa. Đá vôi sinh vật Đá vôi tàn tích sinh vật Đá vôi ám tiêu Đá phấn Tuf vôi Thạch nhũ Đá vôi trứng cá đá vôi pisolit (hạt đậu). Đá vôi giả trứng cá. Đá vôi vi hạt Đá vôi chứa cát, sỏi Đá vôi chứa sét Dolomit Bên ngoài nhìn rất giống đá vôi. Nguồn gốc: nguyên sinh và thứ sinh. KV chủ yếu là dolomit; có gặp calcit, sắt, sét, vật chất hữu cơ, thạch anh,... TPHH: CaO, MgO, CO2. Màu sắc nhiều màu tùy thuộc vào tạp chất, khoáng vật hỗn hợp. Cấu tạo khối, hiếm khi phân lớp. Kiến trúc tự hình, thay thế, tàn tích sinh vật...(di tich sinh vật trong dolomit rất hiếm). Không sủi bọt với HCl lạnh và nồng độ thấp. Dolomit có dạng hạt tự hình (hình thoi), có cấu tạo đới trạng. 1. Đá trầm tích cơ học  Còn gọi là đá trầm tích vụn  TPKV gồm các khoáng vật tha sinh (hạt vụn) gắn kết lại với nhau bằng các khoáng vật tha sinh (xi măng).  Chia ra các nhóm sau:  Đá trầm tích vụn hạt thô gồm 50% hạt vụn có kích thước >1 mm.  Đá trầm tích vụn hạt vừa gồm 50% hạt vụn có kích thước từ1  0,1 mm  Đá trầm tích vụn hạt nhỏ gồm 50% hạt vụn có kích thước từ 0,1  0,01 mm  Ngoài ra, trong mỗi nhóm người ta còn chia ra các loại: lớn, vừa và nhỏ như đá trầm tích vụn hạt thô loại lớn; cát hoặc cát kết hạt vừa. 5 Mô tả cuội, sỏi kết  Gồm các hạt tròn cạnh có kích thước >1mm  Loại đơn khoáng Thành phần hạt vụn đơn giản, hơn 90% có cùng thành phần Thành phần xi măng cũng đơn giản Độ mài tròn, chọn lọc khá tốt Gọi tên theo thành phần chính của hạt vụn (cuội kết thạch anh xi măng sét, cuội kết granit chất trám cát – sét) 6 Mô tả cuội, sỏi kết (tt)  Loại đa khoáng  Thành phần hạt vụn phức tạp gồm nhiều loại khác nhau.  Thành phần xi măng cũng phức tạp.  Độ mài tròn, chọn lọc kém hơn loại đơn khoáng  Cuội kết cơ sở  Bắt đầu cho một chu kỳ trầm tích mới, tầng thấp nhất của một chu kỳ biển tiến.  Tiêu biểu cho một thời kỳ gián đoạn trầm tích kéo dài.  Thành phần hạt vụn tương đối đơn giản và vững bền.  Độ mài tròn, chọn lọc tốt.  Thường trên mặt bào mòn của tầng cổ và nằm không chỉnh hợp địa tầng với tầng dưới nó. 7 Mô tả dăm kết  Gồm các hạt vụn sắc cạnh với kích thước > 1mm  Dăm kết do phong hóa vật lý  Thành tạo trong giai đoạn đầu của phong hóa.  Hạt vụn và xi măng đều là sản phẩm của kiểu phong hóa cơ học.  Cấu tạo khối, không phân lớp và không chứa di tích hữu cơ.  Dăm kết do trọng lực (sụt, lở, trượt).  Thành phần hạt vụn và xi măng giống nhau.  Cấu tao khối, không phân lớp; đôi khi gặp tàn tích thực vật.  Kích thước hạt không đều; trên bề mặt hạt có vết khía và mặt trượt bóng láng. 8 Mô tả cát kết  Cát kết đơn khoáng  Còn gọi là cát kết thạch anh  Thành phần hạt vụn: thạch anh > 90%, feldspar, mảnh đá, khoáng vật nặng... Thạch anh thường có hạt vừa, hạt nhỏ  Thành phần xi măng: một hoặc nhiều loại như sét, sắt, calcit,...  Thành phần hóa học: lượng SiO2 rất cao.  Kiến trúc cát hoặc cát – bột.  Cấu tạo phân lớp, khối, dấu vết gợn sóng.  Độ mài tròn, chọn lọc từ trung bình → khá tốt.  Kiểu xi măng gồm nhiều loại như kiểu xi măng cơ sở, lấp đầy, gặm mòn, tái sinh 9 Mô tả cát kết (tt) Màu sắc tùy thuộc vào thành phần xi măng và hỗn hợp khoáng vật phân tán. Màu trắng có xi măng kaolinite; màu đen, xám đen có vật chất than, thực vật; màu nâu, đỏ, vàng có chứa sắt. Tên gọi của cát kết đơn khoáng được dựa vào các đặc điểm sau:  Thành phần khoáng vật vụn đặc trưng và thành phần xi măng (cát kết thạch anh xi măng calcit; cát kết thạch anh xi măng sét – sắt) Mức độ biến đổi của đá như cát kết thạch anh – glauconit; cát kết thạch anh dạng quarzit. 10 Mô tả cát kết (tt)  Cát kết ít khoáng Khi có hai thành phần hạt vụn và hàm lượng > 10%. Cát kết thạch anh arkose; cát kết dạng arkose.  Thành phần hạt vụn: Thạch anh: 50  90%; Feldspar: 10  50% (plagioclase acid và orthocla); khoáng vật phụ (apatit, rutin, zircon) và các mảnh đá granitoid, silic,...  Thành phần xi măng: sét, sericite, sắt, silic,...hoặc hỗn hợp.  Kiến trúc, cấu tạo, màu sắc và kiểu xi măng tương tự như loại cát kết đơn khoáng.  Nguồn gốc thường là sản phẩm phá hủy của các khối granitoid. 11 Mô tả cát kết (tt) Cát kết thạch anh graywacke; cát kết dạng graywacke.  Thành phần hạt vụn: Thạch anh: 50  90%; Khoáng vật màu: >10%; Các mảnh đá.  Thành phần xi măng: tương tự như cát kết dạng arkose.  Nguồn gốc là sự phá hủy của các đá magma baz.  Cát kết đa khoáng Cát kết arkose  Thành phần hạt vụn: Thạch anh < 50%; Feldspar (plagioclase acid và orthoclase): 50  90%; Khoáng vật phụ và các mảnh đá.  Thành phần xi măng thường ít, gồm nhiều loại riêng biệt hoặc hỗn hợp.  Kiểu xi măng tương ứng với cát kết dạng arkose.  Độ mài tròn và độ chọn lọc kém.  Nguồn gốc của chúng phá hủy rừ đá magma acid.  Phân bố gần đá gốc magma. 12 Mô tả cát kết (tt) Cát kết greywacke  Thành phần hạt vụn: Thạch anh < 50%; Feldspar (plagioclase trung tính và base): 20  30%; Khoáng vật màu, các mảnh đá magma baz, biến chất và tuff,... > 25%.  Thành phần xi măng gồm nhiều loại nhưng ít và là sản phẩm phá hủy của hạt vụn.  Kiểu xi măng gồm nhiều loại khác nhau. Độ mài tròn, độ chọn lọc kém.  Nguồn gốc: chúng bị phá hủy từ đá magma base. 13 Mô tả bột kết  Có đặc điểm giống như cát kết như về thành phần, kiến trúc cấu tạo...  Thành phần hạt vụn đơn giản hơn cát kết, thường gặp là bột kết đơn khoáng. Hạt vụn hầu như đều sắc cạnh và độ chọn lọc cũng kém hơn cát kết.  Trong địa tầng thường gặp chúng nằm xen kẽ với cát kết và sét kết.  Về phân loại cũng giống như cát kết gồm loại đơn khoáng, ít khoáng, đa khoáng.  Bột kết được thành tạo do gió (trong không khí) gọi là hoàng thổ (loess). Đây là loại đất pha cát, phân bố rộng rãi trong trầm tích trẻ, trong điều kiện khí hậu khô nóng. Các vật liệu trầm tích lắng đọng lại và xung quanh là các vùng đồng cỏ ẩm ướt. Trong hoàng thổ còn có các ống nhỏ là di tích của thân cỏ còn sót lại. Thành phần hạt vụn là thạch anh, còn xi măng chủ yếu là sét, sắt, silic. Cấu tạo đặc trưng không phân lớp, xốp, độ rỗng cao 50  60%. Màu vàng đất, vàng nâu, vàng xám đôi khi màu tím hoặc đen. 14 2. Đá sét  Đây là loại đá phổ biến nhất, chiếm trên 70% trong tổng số đá trầm tích.  TPKV gồm khoáng vật sét và khoáng vật phi sét (khoáng vật vụn, khoáng vật tự sinh, vật chất hữu cơ).  Có kích thước rất nhỏ, hơn 50% có kích thước nhỏ hơn 0,01 mm trong đó có 25% có kích thước < 0,001 mm.  Có tính dẻo khi ướt, có khả năng nhào nặn theo hình dạng bất kỳ và giữ nguyên hình dạng khi khô.  Có khả năng trao đổi, hấp phụ, thay thế ion.  Có tính chịu nhiệt cao.  Có tính trương nở lớn.  Có tính phân tán, khi hoà sét vào trong nước sẽ tạo ra vật chất lơ lửng (huyền phù) và tạo ra dung dịch keo. 15 Mô tả đá sét kaolinite  KV chủ yếu: kaolinit, KV thứ yếu: hydromica, halloysit; có lẫn thạch anh, feldspar, mica, khoáng vật nặng,...  TPHHchủ yếu: Al2O3, SiO2; có lẫn một lượng nhỏ Mg, Ca, Na, K,...  Nói chung sét có màu nhạt (trắng xám, vàng nhạt); nếu có màu xám đen là do lẫn vật chất hữu cơ hoặc pyrite.  Bề mặt mịn, nhẵn, vết vỡ vỏ chai, độ cứng thấp ( 1); trọng lượng riêng từ 2,58  2,60.  Không tan trong HCl và HNO3, chỉ hòa tan hoàn toàn trong H2SO4 khi đun lên.  Khả năng trao đổi hấp phụ thấp.  Nhiệt độ nóng chảy cao: 17500C17870C  Nguồn gốc thành tạo  Loại tàn tích (nguyên sinh) được thành tạo ngay trên mặt đá gốc;  Loại trầm tích (thứ sinh) được thành tạo ở đầm, hồ, ven biển do sự tái trầm tích của loại tàn tích.  Về điều kiện thành tạo: Các đá gốc giàu khoáng vật alumosilicat trong điều kiện khí hậu nóng ẩm chúng thường bị phá hủy rồi lắng đọng ở tại chỗ (loại tàn tích) hoặc được vận chuyển rồi lắng đọng ở sông, đầm, hồ, ven biển trong môi trường acid. 16 Mô tả đá sét montmorilonite  KV chủ yếu: montmorilonite; KV thứ yếu: thạch anh, feldspar,... có thể có cả thủy tinh núi lửa bị phân hủy hoàn toàn.  Hàm lượng Na2O khá cao, ngược lại lượng Al2O3 rất thấp.  Có nhiều màu sắc khác nhau. Mịn, ánh mỡ, khi còn tươi thì rất trơn, khi bị ướt thì rất dính và dẻo.  Độ cứng:1,5. Tỉ trọng thay đồi từ 2,2  2,6.  Khả năng trao đổi, trương phồng, hấp phụ mạnh.  Nhiệt độ nóng chảy: 1.250  1.3000C.  Nguồn gốc thành tạo: từ những vật liệu phong hóa hoá học từ các đá phun trào giàu thủy tinh núi lửa; đá trầm tích – phun trào (tuff, tufit,...); đá magma siêu baz, baz và chúng được lắng đọng trong môi trường kiềm.  Bentonit là loại đá sét hạt mịn hoặc dạng keo; được thành tạo từ những vật liệu bị phá hủy từ đá phun trào hoặc đá trầm tích – phun trào; có khả năng hấp phụ rất lớn, với lượng nước gấp 8 lần thể tích bản thân; sau khi hấp phụ, thể tích tăng lên 10  30 lần. 17 3. Đá trầm tích carbonate  Là tên chung để chỉ loại đá trầm tích được thành tạo chủ yếu từ carbonate, như đá vôi; dolomite  Phân bố khá rộng và phổ biến trong các loại đá trầm tích hóa học, sinh hóa 18 Mô tả đá vôi  KV chủ yếu là calcite, lẫn các khoáng vật khác như sét, silic, dolomit, sắt, vật chất than, thạch anh, feldspar,...  TPHH: CaO > 90%, trong đá vôi – dolomit có lượng MgO lớn; trong đá marn có lượng SiO2 và Al2O3 lớn.  Kiến trúc tha hình, sinh vật, tái kết tinh, vi hạt,...  Cấu tạo khối, trứng cá,...  Màu sắc và tính chất cơ lý của đá vôi thay đổi tùy thuộc vào lượng khoáng vật hỗn hợp và đặc tính của chất hữu cơ có trong đá.  Di tích sinh vật rất phong phú và thường được bảo tồn khá tốt.  Môi trường thành tạo đa dạng từ lục địa tới biển sâu.  Nguồn gốc thành tạo: ngoài nguồn gốc hóa học thuần túy còn có nguồn gốc sinh hóa với sự tham gia của sinh vật và cả trầm tích vụn. 19 Mô tả đá vôi (tt)  Đá vôi sinh vật là tên chung để chỉ các loại đá vôi do sinh vật tạo ra. Dễ nhận thấy bằng mắt thường và dưới kính hiển vi phân cực. Tùy thuộc vào số lượng sinh vật chiếm ưu thế mà tên của đá được gọi khác nhau.  Đá vôi tàn tích sinh vật do những mảnh vỏ sinh vật ít nhiều bị vỡ nát tạo ra. Thường được thành tạo ở ven bờ do tác dụng của sóng vỗ, của dòng nước làm sinh vật bị vỡ nát rồi mới lắng đọng. Tùy theo mức độ vỡ nát mà người ta có thể xác định chúng bằng mắt thường hoặc dưới kính hiển vi phân cực.  Tuf vôi được thành tạo ở cửa suối, sườn núi, hang động đá vôi. Ở những nơi nầy, thực vật hấp phụ CO2 trong nước giàu Ca(HCO3)2 để biến đổi thành CaCO3 khó hòa tan và được lắng đọng lại; sau đó thực vật bị thối rửa, hòa tan, đá vôi trở nên xốp và đôi khi còn để lại dấu vết của chúng  Thạch nhũ thường gặp ở hang động đá vôi hoặc ở nơi có nước ngầm lộ ra. Chúng được thành tạo do nước chứa carbonat bảo hòa và nhỏ thanh thót từng giọt, khi nước bốc hơi đi CaCO3 kết tủa và phát triển cùng hướng kéo dài về phía không gian tự do. Đá rắn chắc, cấu tạo đồng tâm hoặc tỏa tia. 20 Mô tả đá vôi (tt)  Đá vôi trứng cá  Hình dạng: dạng cầu hoặc ellip.  Cấu tạo đồng tâm và có nhân.  Môi trường thành tạo: ở ven biển, khí hậu ấm áp, dòng nước luôn luôn chuyển động xáo trộn.  Điều kiện thành tạo: do nhiệt độ gia tăng, CO2, nước chứa dung dịch Ca(HCO3)2 chuyển thành CaCO3 khó hòa tan và tập trung bao quanh một trung tâm kết tinh nào đó và khi tới một kích thước nhất định ( 2mm) thì chúng lắng đọng xuống đáy.  Đá vôi giả trứng cá được thành tạo do trầm tích hóa học, do sự hóa hạt của đá vôi trứng cá. Có dạng tròn, bầu dục, không có nhân, đồng nhất.  Đá vôi pisolit (hạt đậu), được thành tạo ở ven biển có dòng nước chuyển động mạnh, giống đá vôi trứng cá nhưng có kích thước lớn hơn (7 – 8 mm). 21