Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất LỜI NÓI ĐẦU Địa chất học là một ngành thuộc các khoa học Trái Đất, là môn khoa học nghiên cứu về các vật chất rắn và lỏng cấu tạo nên Trái Đất, đúng ra là nghiên cứu thạch quyển bao gồm cả phần vỏ Trái Đất và phần cứng của manti trên. Địa chất học tập trung nghiên cứu: cấu trúc, đặc điểm vật lý, động lực, và lịch sửcủa các vật liệu trên Trái đất, kể cả các quá trình hình thành, vận chuyển và biến đổi của các vật liệu này. Giải quyết các vấn đề của địa chất liên quan đến rất nhiều chuyên ngành khác nhau. Lĩnh vực này cũng rất quan trọng trong việc khai thác khoáng sản và dầu khí. Ngoài ra, nó cũng nghiên cứu giảm nhẹ các tai biến tự nhiên và cổ khí hậu cùng các lĩnh vực kỹ thuật khác. Địa chất học là một ngành thuộc các khoa học Trái Đất, đề tài nghiên cứu vô cùng phong phú và đa dạng, chỉ có thể tìm hiểu về ngành thông qua những khía cạnh khác nhau. Quá trình nghiên cứu địa chất chủ yếu được nghiên cứu nguồn gốc và quá trình hình thành các loại đá trong vỏ trái đất: đá magma, đá trầm tích và đá biến chất. Để hiểu rõ hơn về một khía cạnh nào đó sau đây em xin trình bày về quá trình hình thành đá magma phun trào để thấy được đá magma mọt trong 3 loại đá phổ biến của địa chất có nguồn gốc và các hoạt động liên quan đến sự hình thành loại đá này như thế nào. Do thời gian cũng như trình độ có hạn nên đề tài không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong các thày cô giáo và các bạn đóng góp ý kiên để những bài viết sau của em được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thành SV: Nguyễn Văn Thành - 1- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất I. Hoạt động magma và sự phun trào magma 1. Khái niệm, sự hình thành và nóng chảy của magma a. Khái niệm Macma là đá nóng chảy, thông thường nằm bên trong các hốc macma gần bề mặt Trái Đất. Macma là hỗn hợp của silicat lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao và là nguồn ban đầu của tất cả các loại đá mácma. Nó có khả năng xâm nhập vào các lớp đá thuộc phần vỏ cạnh kề hay phun trào ra ngoài bề mặt. Macma tồn tại ở khoảng nhiệt độ từ 650 tới 1.200 °C. Macma chịu áp suất cao trong lòng đất và khi phun trào lên bề mặt đất qua các miệng núi lửa ở dạng dung nham và chất phun trào nham tầng. Các sản phẩm phun trào của núi lửa thông thường chứa các chất lỏng, các tinh thể và các khí không hòa tan mà trước đó chưa bao giờ ra đến mặt Trái Đất. Macma tập trung thành nhiều hốc macma riêng rẽ trong lớp vỏ Trái Đất và có thành phần khác nhau một cách đáng kể tại các khu vực khác nhau, nó có thể được tìm thấy ở các đới hút chìm, đứt gãy hay sống núi giữa đại dương hoặc trên cácđiểm nóng chứa các chùm đá nóng của lớp phủ. Sự hình thành macma chỉ có thể diễn ra theo một số điều kiện đặc biệt tại quyển astheno của Trái Đất. b. Sự nóng chảy của magma Sự suy giảm đột ngột của áp suất có thể tạo ra sự nóng chảy do giảm áp. Điều này có thể diễn ra do các chuyển động kiến tạo hoặc do đá nóng chảy chuyển động làm phá hủy các đá xung quanh khi nó di chuyển lên các độ sâu thấp hơn trong lớp vỏ Trái Đất. Građien địa nhiệt trung bình khoảng 25 °C/km với khoảng rộng từ thấp ở mức 5-10 °C/km trong phạm vi các rãnh đại dương và các khu vực sút giảm tới cao ở mức 30-50 °C/km dưới các sống núi giữa đại dương và các cung núi lửa. Tổ hợp của nhiệt độ cao và áp suất thấp gần môi trường bề mặt là điều kiện thuận lợi nhất để diễn ra sự nóng chảy do áp suất suy giảm. Tăng nhiệt độ: Bất đá nào khi nhiệt độ tăng cao đủ lớn sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái nóng chảy. Tuy nhiên, trong điều kiện địa chất thì sự tăng cao nhiệt độ lại đóng vai trò kém quan trọng nhất quyết định sự nóng chảy của đá. Hạ áp suất: Khi đá nóng chảy, các nguyên tử phân bố lộ xộn, chuyển động tự do và thể tích giãn nở thêm (~10%). Trong quyển mềm dù nhiệt độ đã vượt quá điểm nóng chảy nhưng đá vẫn ở trạng thái cứng do áp suất rất cao, khống chế sự giãn nở thể tích). Khi áp suất giảm đi sẽ làm cho đá có them thể tích để chuyển sang trạng thái nóng chảy c. Sự hình thành magma Macma cũng có thể được tạo thành do sự bổ sung của các chất dễ bay hơi vào đá bị nung nóng. Các chất dễ bay hơi (nước và khí) được giải phóng từ các mảng hút chìm của các lớp vỏ đại dương, các chất này xâm nhập vào các lớp đá nằm phía trên và kích thích sự nóng chảy. Chúng có thể phá vỡ các liên kết khoáng vật bên trong đá nóng chảy và làm cho nhiệt độ nóng chảy giảm xuống tạo thành macma. Sự hình thành của macma cũng có thể là kết quả của sự làm nóng chảy đá thuộc lớp vỏ bởi macma đã tồn tại trước đó do macma này có nhiệt độ cao hơn đến mức nó làm nóng chảy luôn cả đá của lớp vỏ khi nó dâng lên, điều này tạo ra nhiều macma hơn nữa. Macma dâng lên chủ yếu là do khi đá nóng chảy có tỷ trọng thấp hơn so với đá rắn, nó bị đẩy lên trên qua thạch quyển bởi sức nổi (theo cách thức giống như tấm gỗ có tỷ trọng thấp bị đẩy lên trên và trôi nổi trong nước nặng hơn). Quá trình này tạo ra các hốc macma và cuối cùng SV: Nguyễn Văn Thành - 2- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất là núi lửa, macma bị đẩy lên trên theo mọi hướng ra bề mặt Trái Đất trong các hoạt động phun trào núi lửa. 2. Các môi trường thành tạo magma Magma tại trung tâm tách giãn Khi các mảng thạch quyển tách giãn, phần vật chất dẻo ở quyển mềm di chuyển lên phía trên để lấp đầy chỗ trống. Do vật chất nóng và dẻo đi lên trên sẽ bị giảm áp suất và bị nóng chảy tạo thành các dung nham magma. Phần lớn các trung tâm tách giãn tập trung ở sống núi giữa đại dương và magma ở đây mang tính bazơ Magma tại các vòm nhiệt: Các vòm vật chất manti nóng và dẻo đi lên phía trên, giải phóng áp suất và bị nóng chảy Magma tại các đới hút chìm: Mảng đại dương bão hòa nước cắm xuống bên dưới mảng lục địa. Khi nhiệt độ tăng cao làm cho lượng nước trong mảng đại dương thoát ra và di chuyển lên trên. Khi mảng đại dương cắm xuống manti, nó kéo theo một phần đá ở trạng thái dẻo ở quyển ,mềm đi xuống trong khi đó các đá nóng, dẻo ở dưới sâu lại đi lên và giải phóng áp suất SV: Nguyễn Văn Thành - 3- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất Trong quá trình dịch chuyển mảng, sự ma sát làm sản sinh ra nhiệt Các quá trình trên dẫn đến sự hình thành magma do sự nóng chảy của các đá liên quan. Khoảng 75% các núi lửa đang hoạt động trên trái đất đều tập trung ở các đới hút chìm và tạo lên các “vành đai lửa – ring of fire). 3. Các thuộc tính cơ bản của magma Nhiệt độ: Nhiệt độ của magma nằm trong khoảng 600-1400 o C, phụ thuộc vào thành phần hóa học của magma và độ sâu thành tạo. Magma có thành phần bazơ và siêu bazơ thành tạo ở độ sâu lớn nhất nên có nhiệt độ cao hơn và ngược lại. Thành phần hóa học: O và Si là hai thành phần chính trong magma, ngoài ra còn có 6 nguyên tố phổ biến khác là Al, Fe, Mn, Ca, K, và Na. Sự khác nhau cơ bản giữa các loại magma là sự khác nhau về tỉ lệ tương đối của các thành phần hóa học cơ bản này. Hành vi của magma: Khi magma thành tạo, thể tích của nó tăng lên khoảng 10% và như thế có tỉ trọng nhỏ hơn đá vây quanh. Magma với tỉ trọng nhỏ hơn sẽ đi lên phía trên và nguội lạnh tạo thành đá magma. Tùy theo vị trí kết tinh mà nó có thể tồn tại dưới mặt đất để tạo thành đá magma xâm nhập hoặc phun trào lên trên mặt đất tạo thành đá magma phun trào. 4. Các đặc điểm của magma phun trào Magma bắt đầu phun trào trên mặt đất bằng hiện tượng phát nổ. Ngoài dung nham nóng chảy còn có các mảnh vụn của đá vây quanh bắn lên (tro, cát, mảnh vụn, bomb núi lửa,…). Đá được thành tạo từ các mảnh vụn này gọi là đá vụn núi lửa (pyroclast) Dung nham magma khi di chuyển trên mặt địa hình sẽ cuốn theo các vật liệu vụn trên mặt đất vào thành phần của nó. Ở những khu vực có nhiều mảnh vụn khi bị cuốn theo và đông cứng lại sẽ tạo thành cuội kết núi lửa (agglomerate) Dung nham magma có độ nhớt thấp (bazơ) có thể di chuyển nhanh hơn theo sườn dốc địa hình trên một quãng đường dài hơn và ngược lại. Những magma có độ nhớt cao (acid) thường tạo lên các cấu tạo đồi núi gọi là núi lửa SV: Nguyễn Văn Thành - 4- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất SV: Nguyễn Văn Thành - 5- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 . Thành - 1- Lớp XDCTN và Mỏ B – K55 Trường đại học Mỏ - Địa chất Tiểu luận địa chất I. Hoạt động magma và sự phun trào magma 1. Khái niệm, sự hình thành và nóng chảy của magma a. Khái niệm Macma. dưới mặt đất để tạo thành đá magma xâm nhập hoặc phun trào lên trên mặt đất tạo thành đá magma phun trào. 4. Các đặc điểm của magma phun trào Magma bắt đầu phun trào trên mặt đất bằng hiện tượng. đất và khi phun trào lên bề mặt đất qua các miệng núi lửa ở dạng dung nham và chất phun trào nham tầng. Các sản phẩm phun trào của núi lửa thông thường chứa các chất lỏng, các tinh thể và các