CHƯƠNG 6 Định nghĩa biến chất Mức độ biến chất Nguyên nhân gây biến chất Các kiểu biến chất Tướng biến chất Biến chất kiến tạo mảng 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 tổ hợp khoáng vật kiến trúc kết thay đổi nhiệt độ áp suất đá có trước  Q trình rắn kết thành đá biến đổi đá xảy đá trầm tích, giới hạn nhiệt độ 320oC áp suất tương đối cao.  Do mức độ biến chất tăng, khoáng vật chứa nước giảm nước Td:  Muscovite - H2KAl3(Si04)3  Biotite - K(Mg,Fe++)3[AlSi3O10(OH,F)2 kv chứa nước bền trình biến chất  Pyroxene - Ca(M, Fe) (SiO3)2  Garnet - X3Y2(SiO4)3 3.Các yếu tố biến chất  Quá trình biến chất xảy số khóang vật bền điều kiện nhiệt độ áp suất định Khi nhiệt độ áp suất thay đổi, khoáng vật đá thay đổi thành tổ hợp khác ôn định điều kiện nhiệt độ áp suất mới.  • Nhiệt độ – Nhiệt độ gia tăng theo độ sâu theo địa nhiệt  đá bị chôn vùi chịu tác dụng nhiệt độ cao – Nhiệt độ gia tăng khối magma xâm nhập từ lên  Áp suất tăng theo độ sâu  nhiệt độ áp suất thay đổi theo độ sâu  Áp suất: áp suất thủy tĩnh- đẳng hướng (áp suất tác dụng theo hướng) áp suất định hướng – dị hướng (áp suất khác theo hướng khác nhau) Áp suất làm thay đổi kiến trúc đá trình biến chất  Các hạt tròn bị dẹp theo hướng áp suất - ứng suất cực đại • Đá phíên mica – Kích thước hạt kv có khuynh hướng tăng theo mức độ biến chất  đá phát triển phiến kv silicat (biotite muscovite).  Các hạt thạch anh feldspar không bị định hướng  Gneiss  Khi mức độ biến chất tăng, silicat trở nên không bền vững kv sẫm màu hornblende pyroxene bắt đầu xuất thành dải  cấu tạo dải.   Các kv sẫm màu xếp thành dải thẳng góc với ứng suất cực đại  Granulite - Ở mức biến chất cao nhất, tất kv chứa nước silicat dạng trở nên không bền  vài kv định hướng tạo kiến trúc granulitic tương tự kíên trúc kết tinh đá magma Bíên chất đá Basalts Gabbros  Đá phíên lục - Olivine, pyroxene, plagioclase đá basalt có trước biến đổi thành amphiboles and chlorite (có màu lục) nước lỗ hỗng phản ứng với kv nguyên thủy nhiệt độ áp suất thấp  Amphibolite – Khi nhiệt độ áp suất tăng đến mức độ biến chất trung bình, có kv màu amphiboles plagioclase tồn  đá amphibolite  Granulite - Ở mức biến chất cao amphiboles bị thay pyroxenes and garnets, phân phiến biến tạo thành kíên trúc granulite Biến chất đá vơi cát kết  Đá hoa Đá vôi cấu tạo chủ yếu calcite  - calcite bền giới hạn dài nhiệt độ áp suất  tinh thể calcite ngun thủy có kích thước lớn không phân phiến  Quartzite – Cát kết gồm thạch anh bị biến chất  thạch anh tái kết tinh hình thành đá quartzite khơng phân phiến Các kiểu biến chất • Biến chất cà nát – Đá bị biến dạng học thể đá trượt theo bên mặt đứt gãy Nhiệt phát sinh ma sát dọc theo đới trượt, đá bị cà nát Bíên dạng cà nát phổ biến • Bíên chất chơn vùi- đá trầm tích bị chơn vùi vài trăm mét, nhiệt độ >300oC  kv phát triển Zeolites.  • Đơi biến chất chơn vùi chồng lấn với q trình rắn kết thành đá  bíên chất khu vực nhiệt độ áp suất tăng  Biến chất tiếp xúc xảy gần khối magma xâm nhập  biến chất xảy quanh khối xâm nhập nhiệt độ cao khối magma xâm nhập  đới biến chất tiếp xúc.  Xa đới tiếp xúc, đá không bị biến chất.Mức độ biến chất tăng theo hướng phía khối xâm nhập Do nhiệt độ khác biệt lớn đá vây quanh khối magma xâm nhập vị trí nơng Vỏ Trái đất, biến chất tiếp xúc thường liên quan đến nhiệt độ cao áp suất thấp  hình thành đá sừng với hạt mịn không phân phiến  Biến chất khu vực xảy quy mô lớn chịu tác dụng áp suất định hướng cao  hình thánh đá biến chất phan phiến mạnh slates, schists, and gniesses.  Ứng suất định hướng thường kết chuyển động kiến tạo hình thành lực nép ép đá (2 mảng lục địa va chạm nhau)  biến chất khu vực xảy nhân dãy núi lớn hay dãy núi bị xâm thực Ứng suất nén ép kết uốn nếp – Vỏ Trái đất dày có khuynh hướng đẩy đá xuống sâu nơi mà đá chịu tác dụng nhiệt độ áp suất cao Tướng biến chất  Những thay đổi tổ hợp kv thay đổi nhiệt độ áp suất  đặc điểm tổ hợp kv dấu hiệu để biết môi trường nhiệt độ áp suất mà đá chịu tác dụng  nhiệt độ áp suất liên quan đến tướng biến chất   (Tương tự tướng trầm tích hình thành điều kiện mơi trường q trình trầm tích)  Lọat tướng biến chất tùy thuộc vào địa nhiệt (geothermal gradient) diện trình biến chất  Địa nhiệt cao A hình đặc trưng cho môi trường quanh khối xâm nhập  tướng sừng  Ở địa nhiệt bình thường B  tướng zeolite đến đá phiến lục, amphibolite, eclogite mức độ biến chất (hay độ sâu chôn vùi) tăng.    Nếu địa nhiệt thấp "C“  đá phát triển từ tướng zeolit thành tướng đá phiến xanh đến tướng eclogite. biết tướng đá khu vực xác định địa nhiệt thời điểm xảy biến chất Bíên chất kiến tạo mảng  Hiện nay, địa nhiệt chủ yếu liên quan đến kíên tạo mảng  Dọc theo đới hút chìm, magma hình thành gần đới hút chìm xâm nhập nơng Do nhiệt độ cao gần bề mặt, địa nhiệt trở nên cao (A) biến chất tiếp xúc (tướng sừng) • Do nén ép xảy dọc theo đới hút chìm (vỏ đại dương dịch chuyển cung đảo núi lửa) đá bị đẩy xuống sâu địa nhiệt bình thường hay cao chút (B).  • Địa nhiệt cao khu vực B magma lên qua Vỏ trái đất có khuynh hướng đốt nóng Vỏ Trong vùng có phiến lục, amphibolite, tướng granulit biến chất • Dọc đới hút chìm, Vỏ đại dương tương đối lạnh bị kéo xuống sâu  địa nhiệt thấp (nhiệt độ tăng theo độ sâu), hình thành tướng đá phiến xanh eclogite vùng C  Vị trí tướng biến chất đới hút chìm:  1) zeolite, 2) prehnite-pumpellyite, 3) glaucophane schist, 4) eclogite, 5) greenschist, 6) amphibolite, 7) granulite, 8) pyroxene hornfels, 9) hornblende hornfels, 10) albite-epidote hornfels ... chìm) Mức độ biến chất  Khi nhiệt độ áp suất tăng  đá bị biến chất prograde = mức độ biến chất tăng  Mức độ biến chất: điều kiện nhiệt độ áp suất tương đối làm đá có trước bị biến đổi hình... Cát kết gồm thạch anh bị biến chất  thạch anh tái kết tinh hình thành đá quartzite khơng phân phiến Các kiểu biến chất • Biến chất cà nát – Đá bị biến dạng học thể đá trượt theo bên mặt đứt... bíên chất có liên quan với thời gian, với tái kết tinh phát triển kv Thời gian biến chất dài kv kết tinh có tinh thể lớn  đá biến chất hạt thơ   • Các thực nghiệm cho thấy trình biến chất thời