Modul 1: Cỏc quỏ trỡnh a cht ni sinh Bi 3: Hot ng bin cht 1. Khỏi nim chung 1.1. nh ngha. Bin cht l quỏ trỡnh chuyn húa ca mt loi ỏ cú trc (trm tớch hoc magma, vn trng thỏi rn) khi gp nhng iu kin nhit v ỏp sut cao trong lũng t. Quỏ trỡnh bin cht ỏ trm tớch bt u ngay t khi nhng iu kin nhit v ỏp sut khỏc i so vi nhng iu kin khi thnh ỏ. Thụng thng s thnh ỏ (diagenesis) xa nay c coi l tp hp nhng quỏ trỡnh bin cht lm chuyn húa (gn kt v ụng rn) cỏc sn phm trm tớch thnh mt th ỏ bn chc. Khi ỏp sut v nhit tng , mi loi ỏ u núng chy magma granit ra i sm s kt hp vi cỏc khoỏng vt sút; nhng khoỏng vt y s b bin cht ngay trng thỏi rn v cng s núng chy khi ỏp sut v nhit tng. Nh th, ng cong xut hin magma granit phõn cỏch dung th khi vựng bin cht (H. 1). Mc v tớnh cht kt tinh th hin cỏc kiu kin trỳc: ht bin tinh, vy bin tinh, granulit, mylonit v.v Biến chất Phong hoá Thành đá 10 5 500 1000 Kb T o V ù n g t r ắ n g Đ ờ n g r ắ n c ủ a g r a n i t c h ứ a H 2 O Hỡnh 1. Biu ỏp sut v nhit (P - T) ca quỏ trỡnh bin cht tỏch bit (v phớa trỏi) vi quỏ tỡnh phong hoỏ v thnh ỏ, vi quỏ trỡnh granit hoỏ (v phớa phi) 1.2. Các yếu tố biến chất - Nhiệt độ cao: do đá bị chìm sâu trong lòng đất hoặc bị ma sát do các khối dịch chuyển ngược chiều. - Áp suất: do đá bị vùi lấp chất chồng. Một lớp đá nằm trong lòng đất chịu tải trọng từ phía trên. Tải trọng đồng đều ấy gọi là áp suất thạch tĩnh. Sự tăng áp suất cũng liên quan với hoạt động kiến tạo (áp suất kiến tạo), gây ra biến dạng ở các mức độ khác nhau. - Thời gian: có ý nghĩa lớn trong quá trình biến chất. Thời gian càng lâu càng tạo điều kiện biến chất sâu hơn. - Chất lưu: Chất lưu đóng vai trò quyết định như chất xúc tác trong các phản ứng biến chất. Chất lưu (nước) làm giảm nhiệt độ nóng chảy của đá. 1.3. Một số kiến trúc của đá biến chất 3.2. Kiến trúc, cấu tạo, tướng của đá biến chất. Cách gọi tên đá. - Kiến trúc Đá biến chất có ba kiểu kiến trúc được gọi tên là kiến trúc sót; kiến trúc cà nát và kiến trúc biến tinh. Kiến trúc sót là kiến trúc còn giữ những đặc điểm kiến trúc của đá nguyên thủy. Kiến trúc cà nát được thành tạo khi đá chịu tác dụng đập vỡ do chuyển động kiến tạo. Kiến trúc xi măng là dạng kiến trúc cà nát hạt không đều, hạt lớn chiếm ưu thế. Kiến trúc mylonit (nát nhừ) là dạng kiến trúc cà nát hạt tương đối đều, trong đó hạt cỡ nhỏ sắp thành chuỗi song song chiếm ưu thế. Kiến trúc biến tinh được hình thành khi các thành phần của đá được tái kết tinh trong điều kiện thể rắn. Theo hình dạng của các hạt khoáng vật và mối tương quan sắp xếp giữa chúng người ta phân ra các loại kiến trúc sau đây. Kiến trúc hạt biến tinh khi các hạt tương đối đều và đẳng thước, tha hình (Hình 2). Kiến trúc vảy hạt biến tinh (H. 3) là dạng kiến trúc chủ yếu gồm những hạt tấm Hình 2 . Ki ến trúc hạt biến tinh của quartzit vảy (tha hình). Kiến trúc que biến tinh là dạng kiến trúc gồm những hạt hình trụ, que, gần song song. Kiến trúc ban biến tinh khi có những tinh thể khá tự hình đạt kích thước lớn trên nền hạt biến tinh hay vảy biến tinh. - Cấu tạo Có hai kiểu cấu tạo là cấu tạo sót và cấu tạo biến chất. Cấu tạo sót là dạng kế thừa những nét cấu tạo của đá nguyên thủy. Thí dụ, đá biến chất nguồn gốc trầm tích vẫn giữ được đặc tính phân lớp. 2. Các kiểu biến chất 2.1. Biến chất khu vực Biến chất khu vực là quá trình biến chất xảy ra trong một khu vực rộng lớn, dưới tác động đồng thời của sự biến đổi nhiệt độ và áp suất. Trong quá trình này hình thành một số nhóm đá biến chất tiêu biểu. 2.2. Biến chất động lực Biến chất động lực là quá trình biến chất xảy ra chủ yếu dưới tác dụng của áp suất định hướng, ở những phần tương đối nông của vỏ Trái Đất. Dạng biến chất này liên quan với những chuyển động phá huỷ kiến tạo 2.3. Biến chất nhiệt tiếp xúc Biến chất nhiệt tiếp xúc là quá trình biến chất xảy ra tại vành tiếp xúc xung quanh các khối magma. Đá được hình thành chủ yếu tác dụng của nhiệt thoát ra từ khối magma đang kết tinh. 2.4. Biến chất tiếp xúc trao đổi Biến chất tiếp xúc trao đổi là quá trình biến chất xảy ra tại nơi tiếp xúc của khối magma với đá vây quanh không cùng thành phần với khối magma. dưới tác Hình 3. Kiến trúc vảy hạt biến tinh dụng chủ yếu của các dung dịch sau magma. Các đá biến chất nằm ở đới tiếp xúc và có sự trao đổi chất trong quá trình thành tạo. Bảng 1. Bảng tổng hợp các kiểu biến chất Kiểu biến chất Điều kiện biến chất Các đá đặc trưng Biến chất khu vực Nhi ệt độ và áp suất thay đổi, tùy thu ộc vào bối cảnh địa chất - Đá phiến sét, philit, đá phiến clorit, đá phiến talc, đá phiến lục v.v - Đá phiến mica, gneis, quartzit, đá hoa, amphibolit. Biến chất động lực Áp suất thay đổi, nhiệt độ đóng vai tr ò th ứ yếu Cataclasit, mylonit Biến chất tiếp xúc Chỉ có tác dụng của nhiệt độ. Áp suất không thay đổi. Đá phiến đốm, đá phiến sừng, quartzit. Biến chất tiếp xúc trao đổi Dưới sự tác dụng của nhiệt độ và sự khác nhau về thành phần hóa học giữa đá vây quanh và khối magma xâm nhập Skarn, greisen, . tác động đồng thời của sự biến đổi nhiệt độ và áp suất. Trong quá trình này hình thành một số nhóm đá biến chất tiêu biểu. 2.2. Biến chất động lực Biến chất động lực là quá trình biến chất. Dạng biến chất này liên quan với những chuyển động phá huỷ kiến tạo 2 .3. Biến chất nhiệt tiếp xúc Biến chất nhiệt tiếp xúc là quá trình biến chất xảy ra tại vành tiếp xúc xung quanh các khối. nguyên thủy. Thí dụ, đá biến chất nguồn gốc trầm tích vẫn giữ được đặc tính phân lớp. 2. Các kiểu biến chất 2.1. Biến chất khu vực Biến chất khu vực là quá trình biến chất xảy ra trong một khu