Đ￡ mắc ma ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

VIẾT TRÌNH

Đá mácma

Bách khoa tồn thư mở Wikipedia

Sự phân bổ đá núi lửa ở Bắc Mỹ.

Sự phân bổ đá sâu (plutonit) ởBắc Mỹ.
Bài này nói về đá macma như là một thuật ngữ trong địa chất học. .
Đá mácma hay đá magma là những loại đá được thành tạo do sự
đơng nguội của những dung thể magma nóng chảy được đưa lên từ
những phần sâu của vỏ Trái Đất. Q trình đơng nguội có thể tạo ra
các đá có các khống vật kết tinh rõ ràng hoặc khơng kết tinh tùy
thuộc vào môi trường mà khối magma đông nguội, và dựa vào đó
người ta ta phân ra: đá xâm nhập và phun trào. Macma này có thể có
nguồn gốc từ manti của Trái Đất hoặc từ các loại đá đã tồn tại trước
đó bị nóng chảy do các thay đổi nhiệt độ áp suất cực cao. Trên 700
loại đá mácma đã được miêu tả lại, phần lớn trong chúng được tạo ra
gần bề mặt lớp vỏ Trái Đất.
Ý nghĩa địa chất
Đá mácma có ý nghĩa quan trọng về mặt địa chất do:


Các khống vật và tính chất hóa học tổng thể của chúng cung cấp
thông tin về thành phần của lớp vỏ trái đất tại những đá mácma


VIẾT TRÌNH

được hình thành cũng như các điều kiện về nhiệt độ và áp suất hình

thành nên đá và thơng tin về các loại đá trước đó bị nóng chảy;


Niên đại tuyệt đối của chúng có thể được xác định bằng các phương
pháp xác định niên đại bằng phóng xạ khác nhau và vì thế có thể
so sánh với các địa tầngđịa chất cận kề, cho phép miêu tả lại thời
gian diễn ra các sự kiện một cách tương đối chính xác;



Các đặc điểm của chúng thông thường được đặc trưng bởi các điều
kiện của môi trường kiến tạo cụ thể, cho phép tái tạo lại các mơ
hình kiến tạo (Xem thêmkiến tạo mảng);



Trong một số hoàn cảnh đặc biệt, chúng là nguồn gốc của một
số mỏ khống sản quan trọng: ví dụ vonfram, thiếc và urani, thơng
thường hay đi cùng với đá granit.

Mơi trường thành tạo
Xét về q trình hình thành , các loại đá hỏa thành có thể là đá xâm
nhập (đá sâu hay plutonit) hay đá phun trào (đá núi lửa).
Đá xâm nhập
Đá xâm nhập thành tạo ở độ sâu > 1,5km so với bề mặt địa hình
của Trái Đất, chịu áp lực lớn hơn của các lớp bên trên và nguội dần đi
mà thành do vậy nó có kiến trúc ban tinh gồm các tinh thể hạt lớn,
đều đặn, cấu tạo đặc sít như granit, điorit, gabro... Các khống vật
trong các loại đá này có thể xác định bằng mắt thường.
Phần lõi trung tâm của các dãy núi lớn chứa các loại đá xâm nhập,

thông thường là đá granit. Khi bị lộ ra do xói mịn, các lõi này (gọi là
các bathơlit) có thể chiếm một khu vực rộng lớn trên bề mặt.
Đá xâm nhập có kiến trúc ban tinh được tạo thành ở sâu dưới đất được
gọi là đá xâm nhập sâu; Đá lửa xâm nhập có kiến trúc ban tinh được
tạo thành ở gần bề mặt được gọi là đá xâm nhập nông.[
Đá mácma phun trào
Đá phun trào hay đá phún xuất là kết quả của các hoạt động phun
trào núi lửa và vì thế bị làm cứng và đơng đặc trong điều kiện phơi ra
ngồi khí quyển. Do nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp
suất thấp, các khống vật khơng kịp kết tinh, hoặc chỉ là kết tinh một
phần nên có kích thước tinh thể bé, chưa hồn chỉnh, hoặc tồn tại ở
dạng vơ định hình. Mặt khác, các chất khí và hơi nước khơng kịp thốt
ra, để lại nhiều lỗ rỗng, làm cho đá nhẹ, có loại nổi trên mặt nước.


VIẾT TRÌNH

Ngồi ra, đá phun trào cũng được cịn gọi là đá núi lửa, trong ngôn
ngữ một số tiếng nước ngồi như tiếng Anh chẳng hạn, gọi là volcanic
rock, lấy theo tên của Vulcan cịn là tên gọi của người La Mãđể chỉ vị
thần cai quản lửa. Ở độ sâu vài kilômét dưới bề mặt Trái Đất thì nhiệt
độ cao hơn so với nhiệt độ mà phần lớn các loại đá có thể nóng chảy
tại bề mặt. Tuy nhiên, các loại đá này vẫn ở dạng cứng do áp suất lớn
tạo ra bởi các lớp đá nằm phía trên. Nếu như có các khe nứt trong các
lớp đá thì áp suất bị tụt xuống và một khối lượng đáng kể đá bị nóng
chảy. Macma tạo ra sẽ bị ép phụt lên trên thông qua các kẽ nứt tới bề
mặt và tạo thành núi lửa.
Đá nóng chảy (gọi là dung nham hay lava) sẽ chảy ra từ núi lửa và
loang rộng. Do dung nham bị nguội và kết tinh nhanh nên nó tạo ra
các loại đá có kiến trúc vi tinh. Nếu sự làm nguội là quá nhanh, không

cho q trình kết tinh có thể xảy ra thì các loại đá tạo thành có kiến
trúc thủy tinh (chẳng hạn như đá opxidian tức đá vỏ chai).
Do kiến trúc vi tinh nên các dạng khác nhau của đá phun trào khó
phân biệt bằng mắt thường hơn so với các dạng khác nhau của đá
xâm nhập. Nói chung, với kiến trúc vi tinh các khống vật của đá phun
trào chỉ có thể xác định bằng cách soi kính thạch học (đá được mài
thành các mẫu mỏng và được soi dưới kính hiển vi có hai ni-côn) và sự
phân loại bằng mắt thường chỉ là gần đúng .
Các vật chất có thể bị núi lửa tống ra ngồi rất mãnh liệt trong q
trình hoạt động phun trào là các khối, cục đá và tro. Các vật chất này
được gọi là đá trầm tích núi lửa (cũng cịn gọi là đá vụn núi lửa, tuf) và
có thể rơi gần đó, tạo thành một phần của núi lửa hay bị mang đi xa
nhờ gió.
Các tinh thể chứa trong đá lửa ban tinh mịn được gọi là pocfia. Kiến
trúc pocfia phát triển khi một số tinh thể phát triển lớn đến kích thước
đáng kể trước khi phần chủ yếu của macma đông đặc lại thành khối
vật liệu đồng nhất hạt mịn.
Xâm nhập nông
Khái niệm xâm nhập nông hiện nay vẫn còn một số tranh cãi nhưng
đa số các quan điểm cho rằng nó được kết tinh bên dưới mặt đất đến
độ sâu 1,5km.[
Phân loại


VIẾT TRÌNH

Việc phân loại đá mácma có thể cung cấp cho con người thông tin
quan trọng về các điều kiện mà chúng hình thành. Hai yếu tố quan
trọng được sử dụng trong phân loại đá lửa là kích thước hạt (phụ thuộc
rất nhiều vào lịch sử quá trình làm nguội) và thành phần khoáng vật

của đá. Fenspat, thạch anh, olivin, pyroxen, amphibol và mica là các
khoáng vật quan trọng trong sự hình thành đá mácma và sự có mặt
của chúng là cơ sở để phân loại các loại đá này. Các khống vật khác
có mặt trong đá khơng điển hình được gọi là khống chất phụ.
Trong phân loại đơn giản hóa, các dạng đá mácma được chia trên sự
hiện diện của fenspat, sự có/vắng mặt của thạch anh và trong các loại
đá khơng có fenspat hay thạch anh thì theo sự có mặt của các khống
vật chứa sắt hay magiê.
[sửa]Kích thước tinh thể
Theo kích thước tinh thể, đá mácma có thể phân loại
thành pecmatit (hạt rất lớn), hiển tinh (chỉ có hạt lớn hay
phanerit), ban tinh (một số hạt lớn trên nền là các hạt nhỏ hay
pocfia), ẩn tinh (chỉ có hạt nhỏ hay aphanit), thủy tinh (khơng có
hạt).


Đá có kiến trúc hiển tinh chứa các khống vật với tinh thể nhìn thấy
bằng mắt thường và thường đặc trưng cho đá xâm nhập (do quá
trình làm nguội càng chậm thì tinh thể càng to). Trong một số
ngoại lệ, dạng đá này có thể chứa các tinh thể cực lớn, trong
trường hợp này chúng được gọi là pecmatit.



Trong đá phun trào, khi quá trình làm nguội là nhanh hơn, các tinh
thể khống vật riêng rẽ thơng thường khơng nhìn thấy được bằng
mắt thường và chúng được gọi là kiến trúc ẩn tinh.



Kiến trúc ban tinh là trạng thái trung gian giữa hai loại trên: khối đá
có kiến trúc ẩn tinh, nhưng trên nền ẩn tinh này có thể quan sát
được một số tinh thể.



Nếu macma nóng chảy bị làm nguội q nhanh khơng cho q trình
kết tinh diễn ra thì sản phẩm tạo ra là có kiến trúc thủy tinh
như thủy tinh núi lửa hay opxidian đơi khi cịn được gọi là đá vỏ
chai.

[sửa]Hình dạng tinh thể


VIẾT TRÌNH

Hình dạng tinh thể cũng là yếu tố quan trọng trong kiến trúc đá
mácma. Các tinh thể có thể là tự hình, bán tự hình và tha hình:


Tự hình (Euhedral), nếu hình dạng tinh thể được bảo tồn hay tinh
thể có các mặt kết tinh rõ ràng.



Bán tự hình (Subeuhedral), nếu chỉ một phần được bảo tồn.



Tha hình (Anhedral), nếu tinh thể khơng thể hiện rõ ràng hướng kết

tinh có thể nhận biết được.

[sửa]Theo cấu tạo


Cấu tạo lỗ hổng là đá có các khoảng trống sinh ra bởi khí bị chiếm
giữ trong q trình nguội đi.



Cấu tạo dịng chảy được hình thành khi mácma chảy tràn trên bề
mặt và đông nguội với các tốc độ khác nhau.



Tuf bao gồm các đá vụn có trước hoặc bom núi lửa bị đẩy ra khi núi
lửa phun trào gồm một số loại như: tufit, tufogen.

[sửa]Thành phần khống vật - hóa học
Các dạng đá mácma có thể phân chia nhỏ theo các thơng số hóa học/
khống vật tạo đá theo hai hướng chính:


Hóa học: - Tổng hàm lượng kiềm - silica (biểu đồ TAS) cho phân loại
đá mácma được sử dụng khi khơng có các dữ liệu về q trình hình
thành hay thành phần khống vật:


Các đá mácma axít chứa hàm lượng silica cao, lớn hơn 63%
SiO2 (ví dụ riơlit và đaxít)



Các đá mácma trung tính chứa 52 - 63% SiO2 (ví dụ anđêsit)



Các đá mácma mafic chứa ít silica (45 - 52%) và thơng thường
chứa nhiều sắt - magiê (ví dụ đá bazan)



Các đá mácma siêu mafic chứa ít hơn 45% silica. (ví
dụ picrit và kơmatiit)



Các đá mácma kiềm với 5 - 15% chất kiềm (K2O + Na2O) (ví
dụ phơnơlit và trachyt)


VIẾT TRÌNH

ghi chú: Thuật ngữ axít-bazơ được sử dụng rộng rãi hơn trong các tài
liệu địa chất cũ. Thay vào đó, người ta sử dụng các thuật
ngữ felsic, mafic, siêu mafic...


Khống vật : Hàm lượng khoáng vật của Fe và Si hay mafic:
 Đá felsic,

chủ yếu chứa thạch anh, fenspat kiềm
và/hoặc khoáng vật chứa fenspat: các khoáng vật của Fe và
Si; các dạng đá này (ví dụ granit) thơng thường có máu sáng
và có tỷ trọng thấp.

 Đá mafic,

chủ yếu chứa các khống vật
mafic: pyroxen, olivin và plagiocla canxi; các loại đá này (ví
dụ đá bazan) thơng thường sẫm màu và có tỷ trọng lớn hơn
đá felsic.

 Đá siêu

mafic, chứa trên 90% khống chất mafic (ví dụ dunit)

Bảng dưới đây là sự phân chia đơn giản đá lửa theo cả thành phần
và phương thức diễn ra.
Thành phần
Phương thức diễn ra Axít

Trung gian Bazơ

Siêu bazơ

Xâm nhập

Granit Điơrit

Gabbrơ Periđơtit

Phun trào

Riơlit Anđêsit

Bazan

Để có sự phân loại chi tiết hơn, xem Biểu đồ QAPF.
[sửa]Các khoáng vật tạo đá chủ yếu
Các khoáng vật tạo đá mácma chủ yếu: thạch
anh, fenspat, mica và khống vật mầu.
Các khống vật có các tính chất khác nhau, nên sự có mặt của
chúng tạo ra cho đá có những tính chất khác nhau (cường độ, độ
bền vững, khả năng gia công...)


Thạch anh là SiO2 ở dạng kết tinh, tinh thể hình lăng trụ 6 cạnh,
ít khi trong suốt mà thường có màu trắng và trắng sữa, độ cứng
7, khối lượng riêng 2,65 g/cm3, cường độ cao khoảng 20.000
kg/cm2, chống mài mòn tốt, ổn định đối với axit (trừ axit
fluohidric và fosforic). Ở nhiệt độ thường, thạch anh không tác
dụng với vơi, nhưng ở trong mơi trường hơi nước bão hồ và
nhiệt độ 175 - 2000C có thể sinh ra phản ứng silicat.


VIẾT TRÌNH



Fenspat có hai loại:
 cát

khai thẳng góc-octola (K2O.Al2O3.6SiO2 - fenspat kali)

 cát

xiên góc - plagiocla (Na2O.Al2O3.6SiO2 - fenspat natri và
CaO.Al2O3.2SiO2 - fenspat canxi).

 Tính

chất cơ bản của fenspat: màu biến đổi từ trắng, trắng
xám, vàng đến hồng và đỏ; khối lượng riêng: 2,55 - 2,76
g/cm3, độ cứng 6 - 6,5, cường độ chịu nén 1200 - 1700
kg/cm2. Khả năng chống phong hoá của felspat kém, kém ổn
định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa CO2 tạo ra
Al2O3.2SiO2.2H2O là caolonit - thành phần chủ yếu của đất
sét- theo phản ứng:

K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 +2H2O --> K2CO3 + 4SiO2 + Al2O3.2SiO2.2H2O




Mica là những alumôsilicat ngậm nước rất phức tạp, có độ
cứng 2-3, khối lượng riêng 2,76 - 3,2 g/cm3. Phổ biến nhất
là hai loại biotit và muscovit.


Biotit có màu nâu đen hay cịn gọi là mica đen, thường
chứa ơxít magiê và ơxít sắt, cơng thức: (Mg,
Fe)3.Si3.AlO10.OHF)2.



Muscovit thì trong suốt hay cịn gọi là mica trắng, có
cơng thức: K2O. Al2O3.6SiO2 .2H2O .



Ngồi hai loại trên cịn gặp vecmiculit được tạo thành do
sự oxy hố và hydrat hoá biotit. Khi nung ở 900 10000 độ C nước sẽ mất đi, thể tích vecmiculit tăng 18 25 lần.

Khống vật sẫm màu chủ yếu
gồm amphibol, pyroxen, olivin là các khống vật có màu
sẫm (từ màu lục đến màu đen) cường độ cao, dai và bền,
khó gia cơng.

[sửa]Sử dụng
[sửa]Đá mácma xâm nhập


VIẾT TRÌNH



Granit (đá hoa cương) là loại đá axit có ở nhiều nơi, chủ yếu
do thạch anh, fenspat và một ít mica, có khi cịn tạo thành
cả amphibol và pyroxen. Granit có màu tro nhạt, hồng nhạt

hoặc vàng, phần lớn có kết tinh hạt lớn.



Granit rất đặc chắc, khối lượng thể tích 2600 - 2700 kg/m3,
cường độ nén rất lớn (1200 - 2500kg/cm2), độ hút nước nhỏ
(dưới 1%), khả năng chống phong hoá rất cao, độ chịu lửa
kém, có một số loại có màu sắc đẹp. Đá granit được sử
dụng rộng rãi trong xây dựng (ốp mặt ngoài nhà và các
cơng trình đặc biệt, nhà cơng cộng, làm nền
móng cầu, cống, đập...)



Syenit là loại đá trung tính, thành phần khống vật chủ yếu
là orthocla, plagiocla, axit, các khống vật mầu xẫm
(amphibol, pyroxen, biotit), một ít mica, rất ít thạch
anh. Sienit màu tro hồng, có cấu trúc toàn tinh đều đặn,
khối lượng riêng 2,7 -2,9 g/cm3, khối lượng thể tích 2400 2800 kg/m3, cường độ chịu nén 1500 - 2000kg/cm2. Sienit
được ứng dụng khá rộng rãi trong xây dựng.



Diorit là loại đá trung tính, thành phần chủ yếu
là plagiocla trung tính (chiếm khoảng
¾), hocblen, augit, biotit, amphibol và một
ít mica và pyroxen. Diorit thường có màu xám, xám lục có
xen các vết xẫm và trắng; khối lượng thể tích 2900 - 3300
kg/m3, cường độ chịu nén 2000 - 3500kg/cm2. Diorit dai,
chống va chạm tốt, chống phong hố cao, dễ đánh bóng,

nên được sử dụng để làm mặt đường, tấm ốp.



Gabbro là loại đá bazơ, thành phần gồm có plagiocla bazơ
(khoảng 50%) và các khống vật màu xẫm
như pyroxen, amphibol và olivin. Gabbro có màu tro xẫm
hoặc từ lục thẫm đến đen, đẹp, có thể mài nhẵn, khối
lượng thể tích 2900 - 3300 kg/m3, cường độ chịu nén 2000 3500kg/cm3. Gabbro được sử dụng làm đá dăm, đá tấm để
lát mặt đường và ốp trang trí các cơng trình kiến trúc.

[sửa]Đá mácma phun trào


VIẾT TRÌNH



Diaba có thành phần tương tự gabbro, là loại đá trung tính,
có kiến trúc hạt nhỏ, hạt vừa xen lẫn với kiến trúc hiển tinh.
Thành phần khống vật gồm có fenspat, pyroxen, olivin,
màu tro sẫm hoặc lục nhạt, cường độ nén 3000 - 4000
kg/cm2. Đá diaba rất dai, khó mài mịn, được sử dụng chủ
yếu làm đá rải đường và làm nguyên liệu đá đúc.



Bazan là loại đá bazơ, thành phần khống vật giống
đá gabbro. Chúng có kiến trúc ban tinh hoặc kiến trúc
pocfia. Đá bazan là loại đá nặng nhất trong các loại đá

mácma, khối lượng thể tích 2900 - 3500 kg/cm3, cường độ
chịu nén 1000 - 5000kg/cm2 (có loại cường độ đến
8000kg/cm2), rất cứng, giịn, khả năng chống phong hố
cao, rất khó gia công. Đá bazan là loại đá phổ biến nhất
trong xây dựng, được sử dụng để lát đường làm cốt liệu bê
tơng, tấm ốp chống ăn mịn...



Andesit là loại đá trung tính. Thành phần của nó
gồm plagiocla trung tính, các khống vật sẫm mầu
(amphibol, pyroxen) và mica; có kiến trúc ẩn tinh và kiến
trúc dạng pocfia; có màu tro vàng, hồng, lục. Đá andesit có
khả năng hút nước lớn, khối lượng thể tích 2200 ÷ 2700
kg/m3, cường độ chịu nén 1200 – 2400kg/cm2, chịu được
axit nên được dùng để làm vật liệu chống axit.

[sửa]Đá trầm tích núi lửa
Ngồi các loại đá đề cập ở trên, trong đá mácma phun trào
cịn có đá bọt, tuf, tro và tuf dung nham. Các loại đá này bên
cạnh việc hình thành do kết tinh nhanh như đá phun trào còn
lắng đọng theo quy luật trầm tích. Nhiều tác giả Liên Xơ cũ
xếp loại đá này sang đá trầm tích


Tro núi lửa: thưởng ở dạng bột, giống nhau màu xám.
Những hạt lớn gọi là cát núi lửa. Đá bọt, là loại thuỷ tinh núi
lửa có độ rỗng cao (độ rỗng đến 80%) được tạo thành
khi tro núi lửa lắng đọng từ khơng khí. Đá bọt có kích thước
5-30mm, khối lượng thể tích 500 kg/m3, độ hút nước thấp vì

các lỗ rỗng lớn và các lỗ rỗng ít liên thơng nhau, hệ số
truyền nhiệt nhỏ (0,12 - 0,2 kCal/m.0C.h, cường độ chịu


VIẾT TRÌNH

nén 20 - 30kg/cm2. Cát núi lửa, đá bọt được dùng làm cốt
liệu cho bê tơng nhẹ, cịn bột thì làm vật liệu cách nhiệt và
bột mài.


Tuf núi lửa: là loại đá rỗng, được tạo thành do quá trình tự
lèn chặt tro núi lửa. Loại tuf núi lửa chặt nhất gọi là tơrat.
Tuf núi lửa đá bọt cũng như tro núi lửa thường dùng làm
phụ gia hoạt tính chịu nước cho chất kết dính vơ cơ.



Tuf dung nham do tro và cát núi lửa rơi vào trong dung
nham nóng chảy sinh ra. Nó là loại đá thuỷ tinh rỗng có
màu hồng, tím..., khối lượng thể tích 750 ÷ 1400 kg/m3,
cường độ chịu nén 60 - 100kg/cm2, hệ số dẫn nhiệt trung
bình là 0,3 kCal/m.0C.h. Trong xây dựng, tup dung nham
được xẻ thành đá hộc để xây tường, sản xuất đá dăm cho
bê tông nhẹ.

[sửa]Nguồn gốc và phân bố
Lớp vỏ Trái Đất dày khoảng 35 km (22 dặm) tại các phần dưới
các vỏ lục địa, nhưng trung bình chỉ khoảng 7 km (4,3 dặm)
dưới các đại dương. Nó được tạo thành từ các loại đá có tỷ

trọng tương đối thấp, và gần với lớp vỏ là các loại đặc hơn của
lớp phủ, chúng mở rộng tới độ sâu gần 3.000 km (1.860 dặm).
Phần lớn macma tạo thành đá mácma được sinh ra trong các
phần phía trên của lớp phủ ở nhiệt độ khoảng từ 600 đến
1.600 °C.
Khi macma nguội đi, các khống vật sẽ kết tinh từ hỗn hợp
nóng chảy ở các nhiệt độ khác nhau (quá trình kết tinh phân
đoạn). Có tương đối ít khống vật có vai trị quan trọng trong
sự hình thành của đá mácma. Có điều này là do macma nguồn
chỉ giàu một một số nguyên tố nhất
định: silíc, ơxy, nhơm, natri, kali, canxi, sắt và magiê. Chúng là
các ngun tố khi kết hợp với nhau tạo ra các khoáng vật
silicat, là các loại khoáng chất chiếm trên 90% thành phần các
loại đá mácma.
Các loại đá mácma chiếm khoảng 95% tồn bộ phần phía trên
của lớp vỏ Trái Đất, nhưng chúng phân bố phổ biến hơn ở bên


VIẾT TRÌNH

dưới lớp đá trầm tích và đá biến chất tương đối mỏng nhưng
phân bố rộng.
[sửa]Hình ảnh

Basalt
breccia

Ignimbrite

Diabase

Diorite

Kimberlite

Olivine basalt

Basalt in albitite

Kimberlite

Olivine basalt
Olivin Zahnstein