Chuong 2. Các Giai Đoạn Biến Đổi Đá Trầm Tích.ppt

CHƯƠNG 2
CÁC GIAI ĐOẠN BIẾN ĐỔI
ĐÁ TRẦM TÍCH


Giải thích tính giai đoạn của biến đổi trầm tích


Sau giai đoạn thành đá, người ta có thể
theo dõi và phân chia ra các giai đoạn
biến đổi tiếp theo của đá trầm tích trước
khi chuyển biến chúng thành đá biến chất
theo mơ hình chu kỳ đá.
 Các nhà khoa học địa chất VN theo quan
điểm của các nhà địa chất Nga, xác định
hai giai đoạn sau thành đá. Đó là giai
đoạn
katagenes
(hậu
sinh)
và
metagenes (biến sinh).


Hai giai đoạn này gọi chung là giai đoạn
biến đổi thứ sinh của đá trầm tích.

Giai đoạn địa chất xảy ra những quá trình
làm biến đổi từng phần các đá về thành
phần, kiến trúc, cấu tạo, song vẫn giữ được
bản chất thạch học trầm tích ban đầu dưới

tác dụng của áp suất, gradien địa nhiệt, với
sự tham gia của nước ngầm và dung dịch lỗ
hổng gọi là quá trình biến đổi thứ sinh.


1)
2)
3)
4)

Tính chất và cường độ biến đổi thứ sinh
quyết định bởi:
Thành phần khống vật ngun sinh;
Bề dày trầm tích, độ sâu sụt lún (chôn
vùi - burial);
Thành phần và nồng độ dung dịch lỗ
hổng, áp suất một chiều (stress);
Bối cảnh kiến tạo của bồn trầm tích,
Trong các đới có hoạt động kiến tạo
mạnh (bể hút chìm, đụng độ) cường độ
biến đổi thứ sinh mạnh hơn các đới có
hoạt động kiến tạo


GIAI ĐOẠN HẬU SINH (KATAGENES)
a) Định nghĩa

 Giai đoạn hậu sinh là giai đoạn làm biến
đổi đá trầm tích xảy ra sau giai đoạn thành
đá dưới tác dụng của các q trình hóa lý,

cơ lý, chấm dứt hoạt động của vi sinh vật.
 Vì vậy có thể coi ranh giới giữa giai đoạn
thành đá và hậu sinh là mặt giới hạn hoạt
động sủa vi sinh vật.


b) Các yếu tố vật lý của giai đoạn katagenes

Độ sâu của giai đoạn katagenes có thể
đến vài trăm mét tới hàng ngàn mét. Tại
đây nhiệt độ tắng cao đến 40-500 C, thậm
chí đến 100-2000C, áp suất 100- 200 at tới
1500- 2000 at).
Nguồn nhiệt do gradien địa nhiệt tăng lên
khi đá bị nhấn chìm xuống sâu.


Áp suất thuộc loại áp suất thủy tĩnh được
thực hiện bởi các lớp đá phủ bên trên
nhưng đôi khi cũng có sự tham gia của áp
suất định hướng do các q trình kiến tạo
gây nên.
Tác dụng hố học của mơi trường nước
và dung dịch nằm trong mơi trường đá
trầm tích.


c) Bản chất vật lý của giai đoạn katagenes
* Nén ép, thành tạo những khoáng vật mới

Các khoáng vật mới được thành tạo thích
ứng với mơi trường mới do mất nước,
trao đổi thay thế, phân bố lại thành phần
vật chất ở trong đá. Kiến trúc, cấu tạo
của đá ít nhiều bị biến đổi nhưng nói
chung vẫn cịn giữ lại những nét điển
hình ban đầu của đá trầm tích.


* Tác dụng tái kết tinh

Dưới tác dụng của nhiệt độ tăng cao với
sự tham gia của áp suất, các khoáng vật
nhất là những khoáng vật tự sinh thành tạo
từ dung dịch thật hay keo dẫn bị mất nước,
tái kết tinh.
Ví dụ: như opal (SiO2.nH2O) chuyển thành
chalcedon ẩn tinh;
Hydrargilit (Al2O3.3H2O) tái kết tinh chuyển
thành boemit (Al2O3.H2O),
Than nâu chuyển thành than đá, ...


Hiện tượng tái kết tinh kèm theo kích
thước các tinh thể tăng lên,
 Đá vôi vi hạt chuyển thành đá vôi tái kết
tinh hạt không đều.
 Do kết quả của hiện tượng tái kết tinh kiến
trúc của đá, nhất là các loại trầm tích sinh
hóa cũng bị thay đổi.

* Tác dụng trao đổi thay thế và thành tạo khống
vật mới
 Tác dụng của q trình hậu sinh xảy ra trong đới
nước di chuyển, đồng thời do điều kiện T, P thay
đổi do đó xảy ra q trình thành đá thay thế thành
tạo tập hợp các loại khoáng vật mới ổn định trong
điều kiện địa chất mới.
Ở phần trên, nước thường là loại nước
hydrocarbonat, ít khống, nước có độ kiềm cao, Eh
lớn, nên thường xảy ra hiện tượng carbonat hóa,
các khống vật được thành tạo mang tính chất oxy
hóa.
Càng xuống sâu nước có độ khống hóa cao, có
phản ứng acid, độ Eh giảm do đó thường xảy ra
hiện tượng silit hóa.


Sản phẩm (biểu hiện) của katagenes
 Các khoáng vật nguyên thuỷ pyroxen,
amphibol, biotit, felspat, muscovit thường bị
chlorit hóa, hydromica hóa, kaolinit hóa.
 Vật liệu núi lửa bị zeolit hóa nhẹ kiểu nhiều
nước (geilandit, analcim)
 Kaolinit dần dần chuyển thành hydromica
nhiệt độ thấp
 Các khống vật sét khác bị sericit hóa yếu
từng phần.
 Độ rỗng của cát kết giảm từ 40- 30% (trong

giai đoạn thành đá) xuống 15- 10%.


 Ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn thay đổi
từ điểm, đường thẳng sang đường cong và
kết hợp, bắt đầu xuất hiện xi măng tái sinh
 Than nâu biến thành than đá (than lửa dài và
một phần than khí). Ở trình độ cao hơn, than
đá đạt nhãn hiệu than mỡ, cốc, dính kết yếu
và một phần than gầy.
Ranh giới tiếp xúc giữa các hạt vụn phổ biến
là kiểu kết hợp thể hiện 3 q trình hịa tan nén ép - tái kết tinh xảy ra đồng thời và khá
mạnh mẽ; trong cát kết đơn khoáng phổ biến
xi măng tái sinh.


Kết quả của các tác dụng trong giai
đoạn hậu sinh
 Đá sét chuyển thành argilit;
 Đá vôi vi hạt chuyển thành đá vôi tái kết
tinh;
 Than nâu chuyển thành than đá.
 Hydrocacbur lỏng và khí ở trạng thái phân
tán trong đá sinh dầu được di chuyển và
tập trung vào trong những lớp đá chứa có
cấu tạo thuận lợi tạo thành mỏ dầu khí
(colecteur).


GIAI ĐOẠN BIẾN SINH (METAGENES)

a) Định nghĩa và các yếu tố quyết định
 Giai đoạn biến sinh là giai đoạn đá bị biến
đổi mạnh mẽ thành phần khoáng vật, kiến
trúc, cấu tạo và có nhiều dấu hiệu của đá
biến chất dưới tác dụng của nhiệt độ và
áp suất tăng cao.
 Giai đoạn biến sinh chỉ phát triển trong các
vùng có chế độ kiến tạo tương đối mạnh.
Trong các vùng yên tĩnh giai đoạn này
vắng mặt.


Điều kiện hoá lý ở độ sâu hàng trăm mét
và phụ thuộc vào chế độ kiến tạo, gradien
địa nhiệt, các hoạt động núi lửa của vùng.
 Nhiệt độ của metagenes có thể lên tới
trên 150-2500c và cũng phụ thuộc vào tính
nhạy cảm của các hợp phần tạo đá trong
đá trầm tích.


b) Bản chất vật lý của giai đoạn metagenes

 Thay thế đa hình;
 tái kết tinh;
 Phản ứng hố học giữa các pha khống
vật cũ hình thành các pha khống vật mới
cân bằng trong các điều kiện động học
mới.

c) Kết quả của giai đoạn biến sinh

- Tạo nên các đá rất cứng rắn với các kiến
trúc cấu tạo và thành phần khoáng vật
tiêu biêủ gần gũi với các đá biến chất.
- Các đá sét chuyển thành đá phiến argilit
hoặc đá phiến sericit có cấu tạo phân
phiến và phân lớp, trên bề mặt có nhiều
hidromica lắng bóng. Thành phần
khống vật gồm thạch anh vi hạt đi cùng
sericit, clorit, albit. Các khoáng vật phân
bố định hướng rõ theo 1 phương.


- Các đá cát kết thạch anh chuyển thành cát
két dạng quarsit.
- Cát kết ackoz, xi măng bị sericit hoá mạnh,
các hạt plagoclas cũng bị sericit hoá đi cùng
thạch anh hoá, các tấm biotit biến thành
sericit và clorit tuỳ theo điều kiện môi trường
dung dịch.
- Than trong giai đoạn metagenes chuyển
biến thành antracit và cuối bắt đầu xuất hiện
graphit.