Tieu luan Phan loai da bien chat

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

------------------------------

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
“Thạch luận đá magma, biến chất”
Nội dung tiểu luận
“Phân loại các đá biến chất”

Hà Nội, năm 2021


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
Phần lớn các nghiên cứu về địa chất gắn liền với nghiên cứu về môi trường thành
tạo các loại đá, vì nó nói lên phần lớn lịch sử hình thành từ đó đưa ra dự đốn về sự
phân bố và phát triển của các loại đá. Căn cứ vào điều kiện thành tạo, các loại đá
gốc được phân loại thành 3 loại đá chính: đá magma, đá trầm tích và đá biến
chất. Để nghiên cứu phân biệt các loại đá, các nhà địa chất đánh giá các khoáng vật
thành tạo lên chúng. Mỗi khống vật có các đặc tính vật lý riêng biệt và có nhiều
phép thử để xác định từng loại khống vật đó. Các phép thử có thể được tiến hành
như:
•
•

•
•

•

•
•
•
•
•

Độ bóng: Khả năng phản xạ ánh sáng từ bề mặt của khống
vật. Ví dụ như kim loại, ngọc trai, sáp, xỉn màu.
Màu sắc: Các khoáng vật được phân nhóm theo màu sắc của
chúng. Chủ yếu dùng để nhận diện những tạp chất có thể
làm thay đổi màu sắc của khoáng vật.
Vạch: Thử bằng cách cào mẫu. Màu sắc của vệt có thể giúp
gọi tên khống vật.
Độ cứng: Khả năng chống trầy xước của khoáng vật.
Dạng nứt vỡ: Một khống vật có thể cho thấy sự nứt vỡ hoặc
sự phân cắt của các bề mặt không bằng phẳng hoặc dọc theo
các mặt phẳng song song gần nhau.
Khối lượng riêng: trọng lượng của một khối lượng riêng của
một thể khoáng vật.
Sự sủi bọt: khả năng phản ứng với axit clohydric của một số
khống vật.
Từ tính: kiểm tra khả năng từ tính.
Mùi vị: Khống vật có thể có mùi vị đặc biệt, chẳng hạn
như halit (có vị như muối ăn).
Mùi: Khống vật có thể có mùi đặc biệt. Ví dụ, lưu huỳnh có
mùi trứng thối.

Tuy nhiên, với các cách thử như trên chỉ phù hợp với việc sơ bộ nhận biết các loại

đá ngồi hiện trường. Để tìm hiểu rõ hơn cần xác định chi tiết về đặc điểm và có
cấu trúc phân loại đá thích hợp cho các mục đích nghiên cứu chi tiết. Trong các loại
đá gốc chính, đá biến chất thường cho biết q trình hình thành, tiến hóa kiến tạo
của lớp vỏ lục địa theo một cách đặc biệt. Các thuộc tính của đá biến chất và địa
hình mà chúng tiếp xúc là những minh chứng của các hiện tượng xây dựng núi và
lục địa mặc dù đã trải qua nhiều giai đoạn bị xói mòn từ đã lâu. Do vậy, nhằm
nghiên cứu đặc điểm của đá biến chất cần lựa chọn các phương pháp phân loại đá
biến chất phù hợp. Chuyên đề “Phân loại các loại đá biến chất” sẽ tổng hợp các
phương pháp phân loại phổ biến trong địa chất học hiện nay.
3


1. Khái niệm và đặc điểm của đá biến chất
Tác dụng biến chất là tác dụng làm biến đổi về thành phần vật chất kiến trúc cấu
tạo của các đá có từ trước trong điều kiện nội sinh. Thơng thường là do sự nâng cấp
áp suất nhiệt độ và tham gia thêm của các chất lỏng như nước, CO2, nhiệt dịch có
chứa các ion Na, Ca và cả F,B và S. Kết quả của quá trình phát biến chất là tạo ra
các đá biến chất. Đá nguyên thủy của các đá biến chất có thể là đá trầm tích, đá
magma hoặc cả đã biến chất đã hình thành trước đó. Vì vậy đá biến chất được xem
như là nhóm đá thứ 3 lớn cùng với nhóm đá mắc ma và nhóm đá trầm tích.
Các chất có hoạt tính hố học thường gặp nhất là nước và axit cacbonic thường
xuyên có trong tất cả các loại đất, đá. Tính chất của đá biến chất do tình trạng biến
chất và thành phần của đá trước khi bị biến chất. Dưới sự tác động của các tác nhân
biến chất, các thành phần của đá có thể tái kết tinh ở trạng thái rắn và sắp xếp lại.
Tác dụng biến chất khơng những có thể cải biến cấu trúc của đá mà còn làm thay
đổi thành phần khống vật của nó.
Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mácma, đá trầm tích, thậm chí
cả từ đá biến chất có trước, do sự tác động của nhiệt độ, áp suất cao (nhiệt độ lớn
hơn 150 đến 200 °C và áp suất khoảng trên 1500 bar) và các chất có hoạt tính hố
học, gọi là q trình biến chất.

Trong q trình biến chất do tác động của áp lực và sự tập hợp nhiều loại kết tinh
nên đá biến chất thường rắn chắc hơn đá trầm tích; nhưng đá biến chất từ đá magma
thì do cấu tạo dạng phiến mà tính chất cơ học của nó kém đá magma.
Thực chất của quá trình biến chất là sự hình thành các đám mới trong điều kiện cân
bằng địa chất mới, khác với điều kiện tồn tại của đá chưa biến chất bằng thực
nghiệm người ta cũng tạo ra những khoáng vật biến chất ví dụ một số khống vật sẽ
xét trên mặt biểu sinh trong điều kiện áp lực bình thường đừng nếu nhiệt độ tăng lên
400°C thì có thể biến thành mica.

Hình 1. Quá trình biến chất gia tăng nhiệt độ và áp suất và thành tạo một số
loại đá biến chất chính
4


Các đá biến chất chiếm phần lớn trong lớp vỏ của Trái Đất và được phân loại dựa
trên cấu tạo, và thành phần hóa học và khống vật hay cịn gọi là tướng biến chất.
Chúng có thể được tạo ra dưới sâu trong lòng đất bởi nhiệt độ và áp suất cao hoặc
được tạo ra từ các quá trình kiến tạo mảng như va chạm giữa các lục địa, và cũng
được tạo ra khi khối magma có nhiệt độ cao xâm nhập lên lớp vỏ của Trái Đất làm
các đá có trước bị biến đổi. Dường như yếu tố thời gian có vai trị quan trọng thời
gian càng cổ càng làm cho các đá cứng biến hóa và thành đá biến chất.

1.1. Cấu tạo phân lớp trong đá biến chất
Sự hình thành các lớp nằm trong các đá biến chất được gọi là sự phân lớp . Các lớp
này được hình thành do lực nén ép theo một trục trong quá trình tái kết tinh, và
đồng thời tạo ra các khống vật kết tinh dạng tấm như mica, clorit có mặt phẳng
vng góc với lực tác dụng. Cấu tạo của đá biến chất được chia thành hai loại là cấu
tạo phân lớp và cấu tạo khơng phân lớp.
•

Đá có cấu tạo phân lớp là sản phẩm của sự biến dạng đá có
trước theo một mặt phẳng, đơi khi tạo ra các mặt cát
khai của khống vật: ví dụ slate là đá biến chất có cấu tạo
phân lớp từ đá phiến sét.
• Đá có cấu tạo khơng phân lớp khơng có hoa văn (dải) theo
từng lớp và được hình thành do ứng suất tác dụng từ nhiều
phía hoặc khơng có các khống vật phát triển đặc biệt
như phylite có hạt thơ, đá phiến có hạt thơ hơn, genies hạt
rất thơ và đá hoa.
Mặc dù cấu tạo của đá biến chất được tạo ra trong điều kiện có một số điểm tương
đồng với cấu tạo của đá magma. Đá biến chất như là đá aphanitic và phaneritic
không bao giờ là thủy tinh bởi vì các hệ biến chất khơng bao giờ chứa chất nóng
chảy có thể nguội lạnh thành thủy tinh. Hệ biến chất bị hạn chế trong lớp vỏ sâu
cũng không có tầng chất lỏng dễ bay hơi riêng biệt tham gia giống như núi lửa. Vì
chỉ có một số phương thức hạn chế nên các hình dạng hạt cơ bản có thể được sắp
xếp ổn định trong q trình kết tinh lại của đá biến chất. Do đó tạo ra ít cấu trúc
phân lớp hơn so với được tạo ra trong quá trình magma kết tinh.
Cần phải chỉ ra rằng nhiều cấu trúc đá biến chất đã bị biến dạng khơng đồng nhất vì
sự khơng đồng nhất trong phản ứng lưu biến ở các phần khác nhau (Hình 2a - Đá
biến chất mạnh kiểu dike hơi ít dẻo, với amphibolit plagioclase bị sừng hóa, đã
được phân thành các khối thơ, giống như xúc xích). Ngồi ra, các q trình biến
chất quá mức, chẳng hạn như cắt cục bộ ở tốc độ biến dạng cao trong vùng mylonit
và nóng chảy một phần, cũng có thể tạo ra phân lớp khơng đồng nhất ở quy mơ bề
ngồi (xem Hình 2b - Các lớp bọt có thể có nguồn gốc từ migmatit đã được uốn nếp
5


và chuyển vị trong quá trình chảy dẻo. Khu phức hợp Proterozoic Farmington
Canyon, Weber Canyon, Utah).

Hình 2. Đá biến chất đã bị biến dạng không đồng nhất (a) Biến dạng dẻo dần và
kết tinh lại của Archean; (b) Gneiss quartzo-felspathic (felsic) biến dạng
Tính phân lớp trong đá biến chất có thể được thể hiện theo nhiều cách khác nhau.
Một số phụ thuộc vào các khía cạnh kích thước của từng hạt khống vật trong khối
đá. Do đó, hạt phyllosilicat và graphit có thể có hướng ưu tiên để kích thước dài
nhất của chúng song song với nhau trong một khối đá; phân lớp thể hiện ở dạng là
một lớp phẳng mỏng. Trong các loại đá khác, các hạt amphibole hình trụ hoặc hình
kim có thể có hướng ưu tiên sao cho một chiều dài nhất của chúng ít nhiều song
song trong một khối đá; phân lớp thể hiện ở dạng là một lớp dịng. Các hạt khống
vật hình cầu và cacbonat thường bằng nhau có thể bị dẹt hoặc dài ra trong một số
loại đá. Các loại phân lớp dị hướng khác phụ thuộc vào sự phân lớp thành phần và
tập hợp khống vật khơng đồng đều chẳng hạn như nếp gấp. Trong một số cấu trúc,
dị hướng là một hướng ưu tiên khó mường tượng của mạng tinh thể trong các hạt
khống vật mà mắt thường khơng nhìn thấy được. Ví dụ, trục của các hạt thạch anh
trong mylonit có thể được định hướng đồng nhất. Loại phân lớp dị hướng phổ biến
nhất là phân phiến, đôi khi được chỉ định là bề mặt S (từ tiếng Đức Schiefer, có
nghĩa là đá phiến. Hiếm khi phân lớp được xếp thành dịng phổ biến với loại đá có
chứa các khống vật amphibol hình trụ song song. Khơng bao giờ có một hướng ưu
tiên hồn hảo của các hạt khơng đồng đều.
Tính phân phiến quan trọng về mặt vật lý trong đá aphanitic đã được sử dụng trong
nhiều thế kỷ để sản xuất tấm lợp. Một loại đá cao cấp có thành phần hạt tương tự
được làm từ các hạt thạch anh, fenspat, granat, và pyroxen tương đương nhau
thường sẽ không có khả năng tách thành các phiến đá; bất kỳ phân phiến nào (có lẽ
là một lớp phân cách) có xu hướng thụ động một cách máy móc và khơng đáng kể.
Các lớp xen kẽ của đá phiến thạch anh và mica dày bị biến chất trong cùng điều
kiện có thể cho thấy sự phát triển khác nhau rõ ràng của lớp phân phiến. Thạch anh
có thể chỉ có phân phiến gắn kết yếu, do các hạt tinh thể thạch anh và khi bị búa đập
vào, có thể sẽ gãy ngang qua bất kỳ phân lớp yếu nào. Thuộc tính về tính phân lớp
6

phụ thuộc vào quy mơ quan sát. Ví dụ, lớp đá phiến thạch anh và mica xen kẽ ở
phần nhô ra rõ ràng sẽ bị phân lớp, trong khi một mẫu thạch anh bằng tay có thể
khơng để lộ bề mặt S xuyên qua. Những biểu hiện tương phản này về phân lớp
trong đá biến chất là một cơ sở để phân loại các đá biến chất được xem xét dưới
đây.
Hai biểu hiện phổ biến nhất của phân lớp trong đá biến chất là phân lớp thành phần
và hướng ưu tiên của các hạt khống khơng đồng đều (Hình 3). Các loại khoáng vật
được sắp xếp thẳng hàng, chẳng hạn như micas và chlorit trong phiến đá cấp thấp.
Phân lớp phổ biến hơn ở các loại đá cấp cao hơn và là điển hình của nhiều gneisses.
Trường hợp cả hai loại phân lớp xảy ra trong cùng một tảng đá, chúng thường song
song nhưng sự song song này không phổ biến.

Hình 3. Các biểu hiện của phân lớp trong đá biến chất (S-tectonites).
Trong đá phân phiến cấp thấp aphanitic và cả phyllit, một mảng lepidoblastic, có thể
bao gồm cục bộ các mảnh than chì, xác định sự phân cắt dạng phiến. Kiểm tra cẩn
thận sự phân cắt dạng phiến cho thấy các phiến mỏng, sẫm màu hơn được làm bằng
vật liệu khơng trong suốt có thể là cặn khơng hịa tan của các oxit Fe còn lại sau khi
thạch anh tan nhiều hơn đã được hòa tan và mang đi trong dung dịch. Những miền
phẳng tương phản này được gọi là microlithons và những khối đá mà chúng xuất
hiện được cho là có sự phân cắt cách nhau. (Trong các tài liệu địa chất cũ, một số
vết nứt có khoảng cách được gọi là đứt gãy sự phân cắt, nhưng sự ăn mòn này
7


khơng cịn được khuyến khích vì nguồn gốc ngụ ý do đứt gãy thường không phù
hợp cho sử dụng trong phân loại đá.) Có hai loại phân cắt có khoảng cách tùy thuộc
vào sự hiện diện hoặc khơng có mặt S tồn tại từ trước trong đá:
1. Sự phân cắt ngang các bề mặt có sẵn từ trước trong đá được bảo quản trong
microlithons, trong đó các phân lớp thường xuyên bị nhăn nheo. Trong sự phân

cắt địa đới, các hạt khoáng vật dạng dẹt tồn tại từ trước trong microlithon bị cong
vênh ở một góc nhỏ, tạo thành một hướng thay đổi liên tục so với phân lớp mới,
có thể hoàn toàn trái ngược với phân lớp cũ trong các microlithons.
2. Sự phân cắt không hợp lý xảy ra ở các đá thiếu phân lớp tồn tại từ trước. Sự
phân cắt mới được đánh dấu bằng các đường nối gồm các oxit Fe-Ti đậm đặc,
các khoáng vật phụ hoặc mica, có thể là cặn từ dung dịch khác biệt, có thể được
sắp xếp song song với đường nối.
Nhìn chung, gneisses có hạt thơ hơn, một lần nữa phổ biến nhưng không nhất thiết
là vẫn ở cấp cao hơn, phân lớp gneissic được thể hiện thành phần là nổi bật. Các lớp
có thể có nguồn gốc từ sự phân hóa biến chất hoặc do nóng chảy cục bộ hoặc có thể
có một biểu hiện phức hợp trong đó các sinh vật hoạt động hoặc các lưỡng cực hình
lăng trụ thẳng hàng có xu hướng tập trung nhiều hơn trong các lớp mafic xen kẽ với
các lớp felsic. Sự phân lớp và định hướng khoáng vật ưu tiên là song song. Nhưng
nhiều gneisses có ít hoặc khơng có mica và amphibole và phân lớp của chúng chỉ
phụ thuộc vào sự phân lớp thành phần và / hoặc vào các hạt khoáng dạng thấu kính
hoặc tập hợp các hạt.
Passchier và cộng sự. (1990) cung cấp một cuộc thảo luận được minh họa rõ ràng
về phân lớp trong đá biến chất gneiss.Tính phân lớp được thể hiện theo nhiều cách
khác nhau:
1. Lớp sợi khống, hoặc lớp sợi xốp. Điều này có thể bao gồm các hạt dạng thấu
kính, hình trụ và hình lăng trụ thẳng hàng của amphibole, sillimanite và kyanite.
2. Giãn dòng. Trong nhiều loại đá biến chất, đặc biệt là đá phiến, bề mặt phân lớp
có dạng vệt được thể hiện bằng các tập hợp khoáng vật tương phản kéo dài.
Những cụm mỏng giống như phiến lá này thường nổi bật trên bề mặt phân lớp lộ
ra ngồi. Cốt liệu có thể là mica trong đá phiến giàu thạch anh nhưng có nhiều
khống vật tương phản khác.
3. Biến dạng kéo dài thạch anh trong đa khoáng và các oolit biến dạng trong đá
vơi. Đặc điểm biến dạng có thể được mơ tả như một ellipsoid ba trục.
4. Xúc xích (Boudins). Đây là các phân đoạn của một lớp đá tương đối giòn đã
từng nguyên vẹn đã được tách ra và kéo ra trong q trình chảy khơng ngừng của

mơi trường xung quanh dễ uốn hơn. Về mặt cắt ngang, các hạt giống như một
chuỗi xúc xích được liên kết.
8


5. Hai phân lớp xiên. Giao điểm của chúng là một đường thẳng với các vết nứt lan
rộng và bản lề của các nếp gấp quy mô nhỏ tạo thành một đường.

1.2. Khoáng vật trong đá biến chất
Các khoáng vật tạo đá biến chất chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá mácma,
đá trầm tích và cũng có thể là các khống vật đặc biệt chỉ có ở trong các loại đá biến
chất dưới sâu như sillimanit, kyanit, staurolit, andalusit, và granat
Các khống vật khác cũng được tìm thấy như olivin, pyroxen, amphibol, mica,
fenspat và thạch anh nhưng không nhất thiết là kết quả của quá trình biến chất. Các
khoáng vật này bền vững ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao nên chúng ít bị biến
đổi hóa học trong q trình biến chất. Tuy nhiên, các khống vật trên chỉ không bị
biến đổi trong một giới hạn nhất định, sự có mặt của một số kống vật trong đá biến
chất phản ánh nhiệt độ và áp suất hình thành chúng.
Sự thay đổi kích thước hạt của đá trong quá trình biến chất được gọi là quá trình tái
kết tinh. Ví dụ, các tinh thể canxít trong đá vôi kết tinh thành các hạt lớn hơn
trong đá hoa, hay cát kết bị biến chất sự kết tinh của các hạt thạch anh ban đầu tạo
thành đá quartzit rất chặt thường gồm các tinh thể thạch anh lớn hơn đan xen vào
nhau. Cả hai yếu tố là nhiệt độ và áp suất cao đều tạo ra sự tái kết tinh. Nhiệt độ cao
cho phép các nguyên tử và ion di chuyển và làm sắp xếp lại các tinh thể, còn áp suất
làm cho các tinh thể hòa tan tại các vị trí chúng tiếp xúc nhau.
Phần lớn đá biến chất (trừ đá hoa và đá quartzit) là quá nửa khống vật của nó có
cấu tạo dạng phiến gồm các lớp song song nhau, dễ tách thành những phiến mỏng.

2. Ảnh hưởng của các yếu tố tới sự hình thành đá biến chất
2.1. Các yếu tố gây biến chất

2.1.1. Biến đổi về nhiệt
Sự biến đổi của nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng khơng thể thiếu được trong q
trình biến chất. Nhiệt độ cung cấp năng lượng để phá vỡ các mối liên kết trong tinh
thể khoáng vật, làm cho chúng dễ chuyển động tự do và kết hợp với các nguyên tố
khác, nhiệt độ thúc đẩy quá trình hịa tan, tăng cường hoạt tính của vật chất từ đó
tạo ra những thuận lợi cho biến chất.
Sự biến chất bởi nhiểu độ do tiếp xúc xảy ra gần với sự xâm nhập của dòng dung
nham với chỉ một khu vực nhỏ xung quanh được làm nóng bởi magma, nên quá
trình biến chất bị giới hạn trong khu vực xung quanh sự xâm nhập của dòng dung
nham, được gọi là biến chất tiếp xúc (hình 4). Mức độ biến chất tăng lên theo mọi
9


hướng đối với sự xâm nhập. Đá được tạo ra thường là đá hạt mịn khơng có phân
lớp, được gọi là đá sừng .
Sự biến chất cấp thấp diễn ra ở nhiệt độ khoảng 200 đến 320°C và áp suất tương đối
thấp. Đá biến chất cấp thấp thường được đặc trưng bởi sự phong phú của các
khống vật hydrat hóa. Với mức độ biến chất ngày càng tăng, các khoáng vật ngậm
nước bắt đầu phản ứng với các khoáng vật khác và / hoặc phân hủy thành các
khống vật ít ngậm nước hơn.

Hình 4. Mơ tả tác động của nhiệt độ đến đá xâm nhập tạo ra đá biến chất vây
quanh

Hình 5. Mức độ biến chất của đá qua các khoảng nhiệt độ và áp suất tương ứng
Sự biến chất bậc cao diễn ra ở nhiệt độ lớn hơn 320°C và áp suất tương đối cao. Khi
mức độ biến chất tăng lên, các khống vật ngậm nước trở nên ít ngậm nước hơn, do
mất H2O, và các khống vật khơng ngậm nước trở nên phổ biến hơn. Trong quá
trình biến chất, nhiệt độ thường thường phối hợp với áp suất. Nếu điều kiện áp suất
như nhau thì nhiêt độ đóng vai trò như một chỉ số khống chế biến chất. Đá macma

10


kết tinh trong khoảng 650-1200°C. Nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn trên thì đá
macma sẽ bị biến chất. Đá trầm tích biến chuyển từ chất liệu trầm tích, trong điều
kiện áp suất và nhiệt độ thích hợp chất liệu trầm tích chuyển trực tiếp sang giai đoạn
thành đá. Ranh giới nhiệt độ giai đoạn này là 150-350°C. Vượt quá giới hạn nhiệt
độ trên các vật liệu có thể từ giai đoạn thành đá sang giai đoạn biến chất. Một số
khống vật trầm tích trải qua giai đoạn biến chất trở thành khống vật khác tuy rằng
thành phần khơng đổi (vd: đá sét biến thành đá phiến……..)
2.1.2. Áp lực địa tầng
a. Áp lực tĩnh:
Đó là áp lực do tải trọng của các vật chất ở trên đè xuống, còn gọi là áp lực bao
quanh, càng xuống sâu áp lực càng lớn. Trong phạm vi từ 0-50km của vỏ trái đất,
nói chung cứ xuống sâu một km thì áp lực tĩnh tăng 27,5*106 Pa. Ở độ sâu 10km áp
lực đó là 260*106 Pa. Biến chất thường xảy ra trong khoảng áp lực tĩnh thấp nhất là
100*106 200*106 Pa cho đến cao nhất là 700*106 800*106Pa. Tác dụng của áp lực
tĩnh là làm cho thể tích của khống vật giảm xuống và tỉ trọng nâng lên.
b. Áp lực động:
Trong địa chất cấu tạo, đó cũng là ứng lực cấu tạo. Áp lực động có tác dụng lớn trên
mặt. Càng xuống sâu, do ảnh hưởng của áp lực từ khắp hướng (áp lực tĩnh) tăng lên
nên các đá trở thành dẻo hơn vì thế áp lực động sẽ được giảm đi, được giải thoát khi
đá ở trạng thái biến dạng dẻo. Áp lực động sẽ gây biến dạng đá, hình thành nứt nẻ,
gãy vỡ hoặc uốn cong. Biểu hiện rõ ở các đá là sự sắp xếp các hạt, các tinh thể
(hoặc tái kết tinh) theo phương thẳng đứng hoặc theo hướng của lực tác dụng.
2.1.3. Phản ứng hóa học
Do trong mơi trường đá ln tơn tại xung quanh các dung dịch có chứa H2O , CO2
hoặc một số thành phần hóa học có hoạt tính. Hàm lượng trong đá tuy khơng lớn,
chỉ khoảng 1-2% hàm lượng của đá nhưng có tác dụng quan trọng trong quá trình
biến chất. Chất lỏng thúc đẩy sự hòa tan các chất trong đá hoặc tạo thuận lợi cho sự

di chuyển các chất làm cho đá dễ dàng tiếp xúc trao đổi phát sinh tái kết tinh, tái tổ
hợp lại, qua đó đẩy nhanh q trình biến chất. Thực nghiệm cũng cho thấy ở nhiệt
độ khoảng 640oC trong điều kiện bão hịa nước thì các chất của granit bị nóng chảy,
nhưng nếu ở điều kiện khơ nếu muốn granit nóng chảy nhiệt độ phải đến 950oC.

2.2. Các phương thức biến chất
2.2.1. Tác dụng tái kết tinh
Là quá trình nóng chảy một bộ phận, di chuyển và tái kết tinh tạo ra tinh thể và hạt
lớn hơn của một loại khống vật trong trạng thái rắn. Q trình này khơng hình
thành khống vật mới. Ví dụ đá vơi có thành phần hóa học là calcite, có kiến trúc ẩn
11


tinh, trải qua biến chất thì trở thành đá hoặc có hạt to hơn song thành phần chủ yếu
vẫn là calcite.
Kết quả của tái kết tinh là hạt nhỏ biến thành hạt to, làm cho kiến trúc hạt đều hơn,
làm cho cấu tạo có góc cạnh trở thành trịn, đều hơn.
2.2.2. Tác dụng tái kết hợp
Trong điều kiện áp lực, nhiệt độ nhất định, các thành phần khoáng vật của đá cũ sẽ
kết hợp, gây ra phản ứng hóa học mới và tạo ra khoáng vật mới trong tổng thể thành
phần hóa học khơng đổi, khơng có thành phần mới đưa vào hoặc thành phần cũ bị
mất đi. Trong nhiều trường hợp có thể thêm vào đó các hoạt động của chất lỏng
H2O và CO2. Chủ yếu có ba dạng tái kết hợp:
•

Sự chuyển đổi đồng chất nhiều pha: khống vật bị biến chất
trong
điều kiện pha rắn dưới sự khống chế của áp lực và nhiệt độ
nhất
định

(khơng
có H2O và CO2 tham gia). Ví dụ ba loại khống vật andaluzit,
disten,
silimanit đều cùng có thành phần hóa học là Al2SiO5 song
chúng
được
thành
tạo ở các điều kiện lí hóa khác nhau. Andaluzit hình thành
trong
mơi
trường
áp lực từ 200*106 đến 500*106 Pa, nhiệt độ từ 300 đến
850oC;
disten
hình
thành ở nhiệt độ 300 đến 600oC nhưng áp lực lại cao hơn có
thể
đạt
1000*106 Pa; cịn silimanit thì hình thành ở nhiệt độ cao 600
đến
850oC
và
áp lực có thể đạt 1000*106 Pa.
• Phản ứng thốt nước và thủy hóa: khi nhiệt độ tăng cao thì
hơi
nước bốc thốt, tạo ra khống vật mới. Ví dụ một số khống
vật
sét
trong
đá

sét, khi nhiệt độ tăng cao dễ xảy ra phản ứng thoát nước để
tạo
ra
khoáng
vật
mới. Mặt khác đối với các thành phần bazan thường rất
nghèo
nước,
khi
biến chất thành đá phiến clorit thì lại xảy ra hiện tượng thủy
hóa.
• Phản ứng giải phóng CO2: Các đá trầm tích có chất Ca khi
biến
chất,
12


nhiệt độ nâng cao thường có phản ứng giải phóng CO2, giải
phóng
CO2
tạo
ra
khống vật mới. Nếu trong đá vơi có SiO2 hoặc đá vơi dolomit
có
SiO2
thì
khi nhiệt độ nâng cao sẽ xảy ra biến chất giải thốt CO2 để
tạo
ra
các

khóang
vật mới như volatonit, tremolit…
Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng lên, khoáng vật tremolit lại biến thành các khoáng vật
diopxit, forsterit kèm theo hiện tượng thốt CO2. Như vậy trong q trình biến chất
mỗi khống vật có một phạm vi cân bằng ổn định, khi điều kiện áp lực nhiệt độ biến
đổi đi thì sẽ hình thành một tổ hợp khống vật mới.
2.2.3. Tác dụng trao đổi biến chất
Là quá trình biến chất trong đó có sự trao đổi các vật chất giữa thể lỏng và thể rắn,
tạo thành những khoáng vật mới, làm cho tổng lượng thành phần hóa học biến đổi.
Trong điều kiện biến chất mãnh liệt hoặc biến chất do hoạt động
macma thì ngồi H2O vá CO2 ra, các ngun tố K, Na, Ca, Mg, Fe, Si, Al… cũng
trở nên linh hoạt hơn, chúng tạo nên các dịng chảy có hoạt tính hóa học mạnh.
Dịng chảy tác động với thành phần của đá nguyên ngốc hình thành sự trao đổi thay
thế vật chất để tạo ra khống vật mới. Ví dụ dung dịch bão hịa Na+ có thể iếp xúc
với octoclaz trong đá. Na+ sẽ thay thế thành phần của K+ tạo ra khóang vật mới là
anbit, K+ giải thốt ra lại được dung dịch mang đi nơi khác.
Ngược lại nếu dung dịch bão hịa K+ thì K+ có thể thay thế Na+ trong anbit để tạo
thành octoclaz. Do đó có thể thấy là hàm lượng của các tổ hợp khoáng vật ít nhiều
quyết định hướng trao đổi thay thế của chúng. Tác dụng trao đổi biến chất xảy ra
trong hệ mở rộng có sự tham gia của những thành phần mới khác với tác dụng tổ
hợp, vì vậy sự biến đổi của các đá trước và sau biến chất rất rõ rệt.
2.2.4. Tác dụng cơ học
Bao gồm các hiện tượng như cà nát, gãy đổ và biến dạng dẻo của đá. Thông thường
các phương thức biến chất này không xảy ra riêng rẽ trong đá mà kết hợp với nhau
tạo nên sự sắp xếp lại của tinh thể trong một số đá biến chất. Kết quả của sự biến
dạng dẻo là những khống vật hình lá hay hình que được sắp theo trục hoặc thành
lớp gần như song hành và tạo cho đá tính tách lớp, nó cịn được gọi là cát khai trong
đá biến chất.

2.3. Sự biến đổi của đá khi bị biến chất

Bản chất của đá gốc kiểm sốt các loại đá biến chất có thể hình thành từ nó trong
các điều kiện biến chất khác nhau (nhiệt độ, áp suất, chất lỏng). Nếu một khối đá
biến chất được làm nóng đủ, nó có thể bắt đầu bị tan chảy một phần giống như đá
13


magma hình thành. Càng nhiều khống vật fenspat, thạch anh sẽ tan chảy, trong khi
càng nhiều khoáng vật mafic như biotit, hornblend thì khơng. Khi tan chảy kết tinh
trở lại, kết quả là đá magma màu sáng xen kẽ với đá biến chất màu tối. Đá hỗn hợp
này được gọi là migmatit (Hình 6). Lưu ý rằng phân lớp hiện diện trong đá biến
chất khơng cịn trong đá mácma. Chất lỏng khơng thể hỗ trợ ứng suất vì vậy khi tan
chảy kết tinh, phân lớp sẽ biến mất.Các loại đá biến chất có thể hình thành ở các cấp
biến chất khác nhau từ các loại đá gốc khác nhau được liệt kê trong Bảng 1 theo
Steven Earle (2015).

Bảng 1. Mức độ biến đổi của đá biến chất phụ thuộc đá gốc và nhiệt độ

Một số loại đá, chẳng hạn như đá granit, không thay đổi nhiều ở các lớp biến chất
thấp hơn vì các khống vật của chúng vẫn ổn định đến vài trăm độ. Đá sa thạch và
đá vôi cũng khơng thay đổi nhiều vì các dạng biến chất của chúng (thạch anh và đá
cẩm thạch, tương ứng) có cùng thành phần khống vật, nhưng lại hình thành các
tinh thể lớn hơn.
Mặt khác, một số loại đá có thể thay đổi đáng kể. Ví dụ: đá phiến sét, đá bùn có thể
bắt đầu dưới dạng đá phiến, sau đó tiến triển qua phyllite, đá phiến và gneiss, với
nhiều loại khống vật khác nhau hình thành trên đường đi. Schist và gneiss cũng có
thể hình thành từ đá sa thạch, đá cuội kết và một loạt các đá núi lửa và đá magma
xâm nhập.

14

Hình 6. Migmatite được chụp gần Geirangerfjord ở Na Uy. Nguồn: Siim Sepp
(2006) CC BY-SA 3.0

3. Phân loại các đá biến chất
So với sự phân loại phức tạp của đá magma và trầm tích có hàng trăm tên gọi, đá
biến chất có cách phân loại linh hoạt đơn giản hơn. Các tên cơ bản mang tính khái
qt tương đối. Có một số cơ sở phân loại có thể được sử dụng cho các mục đích
khác nhau và trong các bối cảnh khác nhau. Đặc điểm quan trọng nhất của việc
phân loại đá biến chất cịn thể hiện ở tính linh hoạt. Đối với một tên cơ bản có thể
được thêm vào các từ mô tả nhằm phù hợp với mục đích mơ tả của nhà địa chất.
Một số cơ sở được sử dụng để phân loại đá biến chất bao gồm:

3.1. Dựa theo điều kiện hình thành
3.1.1. Biến chất khu vực
Biến chất khu vực xảy ra trong khu vực rất rộng, quy mơ rất lớn. Diện tích khu vực
biến chất có thể dài đến hàng trăm hàng nghìn km, chiều rộng đạt hàng chục hàng
trăm km. Quá trình biến chất xảy ra lâu dài ở nơi hoạt động mạnh của vỏ trái đất,
thường là có liên quan trực tiếp đến chuyển động tạo núi. Nhân tố của biến chất chủ
yếu bao gồm cả áp lực, nhiệt độ, thành phần hóa học tác dụng vào đá làm cho chúng
bị biến dạng dẻo, biến dạng phá hủy, tái kết tinh tái tổ hợp để tạo ra các đá phiến
15


hóa. Nói chung q trình rất phức tạp, mơi trường biến chất có thể là áp suất nhiệt
độ cao hoặc cả áp suất, nhiệt độ đều cao, tùy thuộc nơi biến chất thuộc vào khơng
gian vị trí của kiến tạo.
Sự biến chất khu vực xảy ra trên các khu vực rộng lớn và thường không cho thấy
bất kỳ mối liên hệ nào với các vật thể lửa. Hầu hết các biến chất khu vực đi kèm với
biến dạng trong các điều kiện ứng suất phi thủy tĩnh hoặc vi sai. Do đó, sự biến chất

khu vực thường dẫn đến hình thành các loại đá biến
chất có phân lớp mạnh, chẳng hạn như đá phiến, phiến thạch
và đá mài. Ứng suất vi sai thường là kết quả của các lực kiến
tạo tạo
ra ứng suất nén trong đá, chẳng hạn như khi hai khối lục địa
va vào
nhau. Do đó, đá biến chất khu vực xảy ra trong lõi của các đai
núi uốn
nếp / đẩy hoặc trong các dãy núi bị xói mịn. Ứng suất
nén dẫn đến sự gấp khúc của đá và dày lên của lớp vỏ, có xu
hướng đẩy đá xuống tầng sâu hơn, nơi chúng phải chịu
nhiệt độ và áp suất cao hơn. Khi di chuyển các mảnh vỏ
địa cầu làm cho vật liệu trầm tích bị chơn vùi xuống sâu.
Ở đó chất trầm tích chịu một nhiệt độ và áp suất cực
lớn, kết
quả đá bị biến dạng mạnh. Bồn trầm tích hay địa máng
trong quá khứ đã trở thành những dải núi quan trọng mà
chúng
ta biết được như Himalaya, Alpes, Aldes… Nó có nhân bên
trong
là đá biến chất.
Đặc trưng của đá biến chất khu vực là phát triển phổ biến các đá phiến, hình thành
nhiều loại đá khác nhau tùy theo đá nguyên thủy của đá vây quanh, tùy theo các
nhân tố tác dụng gây biến chất.
Đá macma mafic hoặc đá sét vơi có sắt, có dolomite biến chất ở nhiệt độ thấp thành
các đá phiến lục có chứa clorit, actinolit, epipot, biến chất ở nhiêt độ tương đối cao
hình thành khống vật hocnblen để tạo thành đá amphibolit plagiocla, biến chất ở
nhiệt độ càng cao thì hình thành đá gneiss pyroxene.
Khi cắt qua khu vực có đá sét bị biến chất, chúng ta di chuyển từ chân chưa biến
chất trở ra, sẽ thấy 2 hiện tượng. trước tiên là đá sét (shale) thạch bản (slate) phiến

thạch (schist) gneiss. Lá hay lớp là kết quả của sự tách lá, càng ngày càng dày, rồi
đến dạng hạt. ngoài ra người ta cũng thấycó sự thay đổi thành phần khóang vật theo
cường độ của biến chất. trước tiên là khóang chlorite, biotit, garnet, staurolit, kyanit,
và sillimanit. Sự thay đổi của các loại khóang vật như vậy phản ánh sự thay đổi về
nhiệt độ và áp suất, ở những nơi có áp suất rất cao, nhưng nhiệt độ lại thấp, thì đá
biến chất có tên là phiến lục (blue schist) được thành lập. Đá được gọi như vậy là vì
nó có chứa nhiều amphibol và glaucophan có màu lục. Ví dụ:

16


•

Các đá có nhiều chất sét khi biến chất ở nhiệt độ cao có thể
tạo thành các khống vật có mutscovit, biotit… có thể có
andaluzit, gronat hình thành các đá có cấu tạo phiến như đá
bản, philit, đá phiến…
• Các đá cát kết, bột kết thường chứa một số chất sét, fenpat
do đó khi biến chất có thể thành các đá có cấu tạo phân
phiến yếu như philit thạch anh, đá phiến thạh anh mica, đá
gneis thạch anh fenpat.
• Các đá thuần cát kết thạch anh biến chất thành quaczit,
thuần đá vôi biến chất thành đá hoa.
Trong điều kiện nhiệt độ rất cao, một bộ phận của đá bị nóng chảy hình thành và
loại dung nham axit (thành phần chủ yếu là Granite) đồng thời từ ở dưới sâu phân
tiết ra các nghiệp dịch có nhiều K, Na, Si. Các loại dung nham dung dịch này tác
động với nhau, trao đổi ra hỗn hợp đối với các đá đã biến chất từ trước tạo thành
một loại đá mới: đá micmatit. Q trình nói trên là micmatit hóa. Về mặt thành
phần đá micmatit gồm có thành phần gốc của đá biến chất đã có trước hỗn hợp với
các mạch thạch anh fenpat mới sinh. Căn cứ hàm lượng của mạch, mức độ micmatit

hóa mà có các loại đá như: micmatit dạng dãi, micmatit dạng mắt, dạng đầu, gnai
micmatit, Granite micmatit hóa.
3.1.2. Biến chất tiếp xúc
Biến chất do macma xâm nhập vào đá vây quanh, tiếp xúc với chúng và gây ra.
Nhân tố tác động chủ yếu là nhiệt độ và một phần các chất bốc (CO2, H2O…) trong
macma. Tác dụng phân bố có giới hạn, quy mơ khơng lớn thường chỉ cách mặt đất
tương đối nơng. Vì thế biến chất tiến hành trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất
thấp.
Sự thay đổi nhiệt độ của đá vây quanh sẽ tạo cho nó một vỏ biến chất hay vành biến
chất vây quanh khối xâm nhập.
Vành biến chất có kích thước thay đổi có thể rộng
từ 1 vài cm đến vài km hay hơn nữa, bề rộng của
vành tùy kích thước của khối xâm nhập. Vành này
giảm độ biến chất từ khối xâm nhập khi ra xa. Tuy
nhiên sự thay đổi này không rõ ràng như biến chất
khu vực. Các vành thấy được ở đá sét biến chất,
nhưng trong các loại đá carbonat biến chất thì
khơng phân biệt được. Khi đá sét biến chất thì ở các
vành thường thấy sự hiện diện của các loại khóang
như: chlorite, muscovite ở vịng ngồi; biotit,
17


andalousit ở vòng kế và biotit, cordierite, sillimanit nằm trong vùng tiếp xúc. Có thể
phân chia thành biến chất tiếp xúc nhiệt và biến chất tiếp xúc trao đổi.
a./ Biến chất tiếp xúc nhiệt
Khi macma xâm nhập đến các đá vây quanh, nhiệt độ cao của nó và chất bốc tác
động với các đá vây quanh làm cho các khoáng vật của đá tái kết tinh, tái tổ hợp, để
tạo ra các khống vật mới. Biến chất hình thành một đới bao quanh khối xâm nhập.
Gần khối xâm nhập, cường độ biến chất mạnh hơn, càng xa khối xâm nhập thì

cường độ yếu dần cho đến hết biến chất. Các chất bốc trong macma có vai trị quan
trọng thúc đẩy q trình biến chất. Macma acid và macma kiềm có nhiều chất bốc
hơn macma bazic nên tuy nhiệt độ của chúng không cao bằng macma bazic song
đới biến chất lớn, rộng hơn. Vì vậy, ảnh hưởng đến hiện tượng biến chất tiếp xúc
nhiệt là thành phần, kích thước quy mơ của thể xâm nhập, nhiệt độ của macma và
kể cả đặc tính thạch học của đá vây quanh. Trong tự nhiên thường gặp đá vôi biến
chất thành các loại đá hoa, đá sét thành các loại đá sừng và cát kết thạch anh thành
đá quaczit.
b./ Biến chất tiếp xúc trao đổi
Thành phần hàm lượng các chất bốc của đá macma nếu nhiều thì trong điều kiện
thuận lợi cùng với nhiệt độ cao sẽ xảy ra hiện tượng biến chất trao đổi ở nơi tiếp
xúc của đá macma với đá vây quanh.
Thường gặp là tiếp xúc giữa thể xâm nhập trung tính acid (các thể đá granodiorit)
với các đá cacbonat. Macma sẽ đưa thêm thành phần FeO, SiO2,Al2O3… vào đá
vây quanh và lấy ra CO2 và CaO ở đá vây quanh. Đối với macma kiềm khi biến
chất sẽ rút ra kim loại kiềm và SiO2 và sẽ hút lấy thành phần CaO vào nơi biến
chất. Kết quả tại nơi biến chất tiếp xúc trao đổi sẽ hình thành các khóang vật đặc
trưng: pyroxene, Ca-Mg, gronat tạo thành loại đá skacno. Kèm theo đó dễ xuất hiên
các loại quặng magietit và kim loại màu tạo thành một kiểu mỏ gọi là mỏ Skacno.
Những đá bị biến chất ở nhiệt độ cao và áp suất vừa phải bởi chất lỏng thủy nhiệt sẽ
bị biến chất thủy nhiệt. Điều này thường gặp ở các loại đá bazan thường thiếu các
khống vật hydrat hóa. Q trình biến chất thủy nhiệt dẫn đến sự thay đổi các
khoáng vật ngậm nước giàu Mg-Fe như bột talc, clorit, serpentin, actinolit, tremolit,
zeolit và khoáng sét. Các mỏ quặng phong phú thường được hình thành do quá trình
biến chất nhiệt dịch.
3.1.3. Biến chất động lực
Nhân tố chủ yếu gây ra biến chất là các ứng lực cấu tạo. Các ứng lực làm cho đá bị
phá vỡ, nghiền nát, biến dạng, tái kết tinh. Vì do các ứng lực cấu tạo gây ra nên biến
chất thường liên quan với các đới phá hủy kiến tạo. Do đó quy mơ của biến chất tùy
thuộc quy mô của các đới phá hủy kiến tạo.

18


Biến chất động lực dẫn đến sự hình
thành một số đá động lực như đá dăm
kết, philonit, milonit….có cấu tạo ép
nén, định hướng thành những đới phiến
hóa. Do ảnh hưởng của nhiệt, ma sát,
chuyển động và của các dung dịch nước
di chuyển trong đới vò nát nên các đá
biến chất dễ bị biến đổi silic hóa tạo ra
các khóang vật như: clorit, epidot,
calcite, talc…cấu tạo phiến hóa rõ ràng
đối với các đá chịu tác động của áp lực định hướng.
Khi đá trầm tích bị chơn vùi ở độ sâu vài km, nhiệt độ lớn hơn 300 oC có thể phát
triển khi khơng có ứng suất vi sai. Các khống vật mới phát triển, nhưng đá dường
như không bị biến chất. Các khống vật chính được sản xuất thường là Zeolit. Sự
biến chất chôn vùi chồng lên nhau, ở một mức độ nào đó, với sự phân chia, và cấp
thành biến chất khu vực khi nhiệt độ và áp suất tăng lên.
Trong những năm của thập kỷ 60 người ta còn nêu ra vấn đề biến chất ở đáy biển.
Trong Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và ở đỉnh của dãy núi giữa Đại Dương đều
thu thập được 3 gian và gabro biến chất. Chúng chủ yếu là đá phiến lục thường
khơng có thấy phiến hoặc tiến hóa rất yếu cái kết tinh khơng hồn tồn thường bảo
tồn kiến trúc mất ma nguyên thủy. Biến chất ở đáy biển hình thành ở độ sâu tại các
dãy núi giữa các đại dương do nhiệt độ ở đây khá cao. Sau khi hình thành, đáy biển
tách giãn và đẩy chúng ra hai bên. Ở giữa sơng núi có thể do hoạt động đất vỡ làm
cho chúng lộ ra trên mặt đáy biển.
3.1.4. Biến chất xung kích (Impact Metamorphism)
Khi một vật thể ngồi Trái đất, chẳng hạn như thiên thạch hoặc sao chổi va chạm
với Trái đất hoặc nếu có một vụ nổ núi lửa rất lớn, áp suất cực cao có thể được tạo

ra trong đá bị va chạm. Những áp suất cực cao này có thể tạo ra các khống vật chỉ
ổn định ở áp suất rất cao, chẳng hạn như SiO 2 polymorphs coesite và stishovite.
Ngồi ra, chúng có thể tạo ra các kết cấu được gọi là phiến kính trong hạt khống,
và các kết cấu như hình nón vỡ trong đá bị va đập.
Biến chất xung kích xuất hiện do các thiên thạch, vật thể vũ trụ khi rơi xuống trái
đất va đập và đốt nóng các đá gây biến chất. Năng lượng của thiên thạch tác động
đối với các đá là va đập do tốc độ rơi và nhiệt của thiên thạch bị đốt cháy khi bay
qua tầng khí quyển và nhiệt do động năng chuyển thành. Đến nay phát hiện có đến
200 thiên thạch (trừ Vùng Nam cực) trong đó có độ 100 thiên thạch là gây biến
chất. Khi rơi xuống đất thiên thạch va đập tạo thành một miệng dạng phễu. Miệng
thiên thạch lớn nhất ở Popigai (phía bắc Xibia) có đường kính đến 100 km đa số có
19


đường kính từ 2 cho đến 33 km. Áp lực do va đập có thể từ 100 Kbar cho đến 10
mũ 3 ÷ 10 mũ 4 Kbar, nhiệt độ có thể từ 100°C cho đến 10 mũ 4° C. Đá bị biến chất
có thể phân theo các đới vì mức độ tác động của áp lực và nhiệt. Va đập yếu có thể
gặp kataclazit, mạnh hơn có dăm kết và nóng chảy tạo thành thủy tinh thành đá
tagamit (nếu văng ra khỏi miệng) hoặc psơđôtakhilit (không văng ra khỏi miệng).
Tất cả các sản phẩm ra đập và nóng chảy trên hỗn hợp với nhau tạo thành một loại
đá dăm kết gọi là snevite.

3.2.Dựa vào đặc điểm phân lớp
Sự phân loại đá biến chất dựa trên mức độ ảnh hưởng của sự phân lớp phản ánh
trạng thái ứng suất trong quá trình biến chất. Tuy nhiên, tập hợp khống vật trong đá
được quyết định bởi các thông số chuyên sâu chiếm ưu thế trong quá trình tái kết
tinh cân bằng, cũng như thành phần hóa học chiếm ưu thế trong đá. Do đó, khơng
có cách tiêu chuẩn nào để liệt kê các thành phần khoáng vật về mức độ chiếm ưu
thế theo phương thức chung. Ba mức độ phân lớp của đá biến chất được sử dụng để
phân loại đá biến chất như sau:

1. Đá có phân lớp mạnh dễ dàng vỡ dọc theo phân lớp thành phiến, thường nhưng
không nhất thiết là do có nhiều mica định hướng hoặc các mảnh phyllosilicat
khác.
2. Đá phân lớp yếu, mặc dù có thể nhận biết được tính phân lớp một cách khơng
đáng kể về mặt cơ học; đá có xu hướng vỡ ngang qua mặt lớp hơn là dọc theo nó.
3. Đá khơng phân lớp về cơ bản là một loại lớp đẳng hướng. Rõ ràng, các loại này
phân loại với nhau mà khơng bị đứt hoặc đứt qng có thể cảm nhận được một
cách tự nhiên.
Tổng hợp theo Myron G Best (2003) có thể mơ tả nhanh tính phân lớp của đá theo
một số nhóm như sau:

3.2.1. Đá biến chất phân lớp mạnh
Các khối đá trong loại này là các kiến tạo cổ điển của các địa hình biến chất khu
vực. Chúng dễ dàng gãy dọc theo phân lớp thường được biểu hiện bằng các hạt
20


khống vật phyllosilicat, ít phổ biến hơn bằng các hạt dẹt chứa các khoáng vật felsic
và cacbonat. Các lớp mỏng của thành phần khống vật tương phản trong đá phiến
có thể làm tăng thêm cục bộ cho phân lớp. Ngoài việc phân lớp mạnh, nhiều
phyllite và lớp vỏ được xếp thành hàng. Đá phiến có độ bóng mờ trên các khe phân
chia lớp mỏng và hầu hết đều có nguồn gốc từ đá phiến sét. Mặc dù các khoáng vật
sét trong nguyên sinh đá phiến sét đã kết tinh lại thành clorit và mica, các đường
viền góc cạnh của các hạt thạch anh ban đầu có thể vẫn cịn rõ ràng trong các phiến
đá cấp thấp điển hình. Đá phiến có màu tím hoặc đỏ (bị oxy hóa, với nhiều hematit),
xanh lục (clorit) và phổ biến nhất là màu xám đến đen (khử, với than chì). Phyllite
cũng là lồi aphanitic, nhưng do kích thước hạt hơi thơ hơn đá phiến, nên có bóng
mượt trên bề mặt phân lớp. Phyllite là quá trình chuyển tiếp giữa phiến đá và phiến
thạch, đồng thời chia sẻ các liên kết và thuộc tính của cả hai.
Tất cả các lớp hóa học đều được thể hiện trong đá phiến, nhưng các thành phần

fenspat dạng hạt và quartzo với nhiều micas và clorit là phổ biến nhất. Các khoáng
vật chẩn đoán chỉ ra các điều kiện cấp thấp đến trung bình của tướng
subgreenschist, greenschist, blueschist và amphibolite.
3.2.2. Đá biến chất phân lớp yếu
Mức độ biến chất thường cao hơn của gneiss phaneritic được thể hiện rõ ở tỷ lệ
phương thức thấp hoặc khơng có micas và chlorit. Hạt của các khống vật tạo đá
chính, chủ yếu là thạch anh và fenspat, là ngang nhau hơn. Phân lớp nằm trong
khoảng từ khó cảm nhận đến dễ thấy và được biểu hiện bằng các khoáng vật dạng
dẹt thưa thớt.
Migmatite là một loại đá hỗn hợp, không đồng nhất (tiếng Hy Lạp migma có nghĩa
là hỗn hợp) ở quy mô bề mặt bao gồm đá biến chất mafic trộn lẫn với đá felsic ở
dạng phẳng đến các lớp uốn nếp và biến dạng, các đường vân đan chéo và vỏ khơng
đều. Có thể khơng có sự phân biệt rõ ràng giữa gneiss quartzo-feldspathic và
migmatit; do đó các tên đá như migmatitic gneiss và gneissic migmatite thường
được sử dụng. Nguồn gốc của migmatit dường như được liên kết theo một cách nào
đó với sự xuất hiện điển hình của chúng trong các khu vực cao của địa hình biến
chất khu vực nơi tập hợp khoáng sản xác định các tướng amphibolit phía trên.
Trong những điều kiện này, sự phân hủy của muscovit và có lẽ biotit giải phóng
nước có thể là yếu tố cần thiết trong việc tạo ra các điều kiện bão hòa nước cục bộ
để tan chảy một phần tối thiểu ngay trên đá granit solidus. Các migmatit ở lớp vỏ
sâu từ lâu đã được coi là nơi sinh sản của các pluton granitoid. Tuy nhiên, khơng có
kết nối di truyền trực tiếp nào đã được chứng minh một cách rõ ràng. Một kết luận
dự kiến là migmatit đại diện cho đỉnh cao của sự biến chất có lập trình và khơng
phải là pluton granit phơi thai.

21


Mylonit là một thể dạng tấm, nhiều lớp của đá hạt mịn được phát triển trong các đới
trượt dễ uốn có tốc độ biến dạng cao, là bản sao nằm sâu của đá đứt gãy cataclastic

giịn trong lớp vỏ nơng hơn. Chất nền vi tinh thể, có vệt sọc bao gồm các hạt được
làm phẳng mạnh, “bị bôi bẩn” bao quanh các porphyroclasts lớn hơn, ít hơn (nhưng
vẫn có thể nhìn thấy được) xác định một loại vải porphyr. Mặc dù thường có thể
nhìn thấy, phân lớp nói chung là thụ động và khơng kiểm sốt cách đá vỡ. Các cốt
liệu khống kéo dài có thể biểu hiện một đường kéo dài. Mylonites có thể bắt nguồn
từ bất kỳ loại đá nào, nhưng dường như được bảo tồn tốt nhất trong các nguyên sinh
đá fenspat quartzo. Nghiên cứu mylonites bằng kính hiển vi quang học và điện tử,
với các thí nghiệm trong phịng thí nghiệm đa dạng về biến dạng dẻo đã chứng minh
rằng kích thước hạt rất mịn điển hình và từng gây tranh cãi là kết quả của quá trình
kết tinh lại động thay vì hơn bằng cách nghiền thành bột giòn. Ở tốc độ biến dạng
cao trong điều kiện biến chất nhiệt độ áp suất tăng cao, các hạt căng mạnh đồng thời
kết tinh lại thành một mảnh ghép các hạt nhỏ, khơng có biến dạng.

Hình 7. Anorthosite mylonit từ một lát mỏng trong phức hợp Jotun nappe, Na
Uy
3.2.3. Đá mafic khơng phân lớp
Đá biến chất có thành phần bazan được gọi là đá metabasit phổ biến trong các địa
hình biến chất khu vực của các vành đai núi lửa phun trào. Trong các miệng núi lửa
Nguyên sinh sớm Archean, các vành đai của các metabasit cấp thấp nằm giữa các đá
granitoit biến chất nhiều hơn. Metabasit cấu thành phần lớn lớp vỏ đại dương ngày
nay, các mảnh vỡ của chúng lộ ra trên các địa hình bồi tụ trên đất liền trong các đới
hút chìm. Mặc dù các trạng thái căng thẳng khơng có tĩnh điện phổ biến, đá phiến
granoblastic hoặc chỉ có phân lớp tinh vi và các chất lưỡng cư dường như chiếm ưu
thế hơn các phiến thạch có phân lớp mạnh, tương đương về mặt khống vật. Sự biến
dạng khơng đồng nhất và sự phân vùng biến dạng khơng đồng đều có thể cho phép
22


các phần của vật thể metabasit thoát khỏi sự phát triển của vải dị hướng trong khi
các phần lân cận hoặc các đá lân cận có độ bền dẻo kém hơn trải qua sự chảy dẻo và

phát triển của vải tectonit.
Greenstone là một loại đá biến chất bậc thấp, mafic, được cấu tạo từ một mảng
đẳng hướng hỗn tạp của sự kết hợp của các khống vật nhóm epote, prehnite,
pumpellyite, chlorit, actinolit, albite, titanite và một khoáng vật cacbonat cục bộ.
Tập hợp khoáng vật cấp thấp này một phần để thay thế hồn tồn các khống vật
magma sơ cấp nhưng làm giảm các loại vải magma, bao gồm gối và kết cấu
mygdaloidal, porphyr và ophitic, thường được bảo tồn. Với sự gia tăng cấp độ biến
chất, các phản ứng phức tạp trên một phạm vi T tiêu thụ tập hợp cấp thấp hơn của
albite, criote, chlorit và actinolit, tạo thành các hạt oligoclase – andesine và
horblende sáng màu nói chung có thể xóa bất kỳ dấu tích nào của vải protolith trong
amphibolit.
Amphibolit là một loại đá phaneritic phổ biến được tạo thành từ plagiocla và
hornblend. Tùy thuộc vào cấp và thành phần hóa học số lượng lớn, garnet giàu
almandine và pyroxene cũng có thể xuất hiện trong các amphibolite garnet; một
lượng nhỏ biotit, titanite, oxit Fe-Ti, và thạch anh cũng có thể có mặt tại chỗ. Một
số nhà thạch học sử dụng dán nhãn amphibolit cho bất kỳ loại đá plagioclase –
hornblend nào, bất kể loại vải nào. Mặc dù loại đá amphibolit là tên gọi của các
tướng amphibolit, nhưng thật không may, cái tên chung này lại gây nhầm lẫn.
Không phải tất cả các chất lưỡng cư đều thuộc về tướng này cũng như khơng phải
tồn bộ tướng được tạo thành từ amphibolit.
Eclogite là một loại đá rất hiếm nhưng có ý nghĩa địa chất, là tâm điểm của sự chú ý
đáng kể vào cuối thế kỷ XX (Smith, 1988; Carsell, 1990). Định nghĩa chính xác, sự
phân biệt với các loại đá đồng minh và điều kiện hình thành vẫn còn gây tranh cãi.
Theo định nghĩa ban đầu của R. J. Haüy vào năm 1822, eclogit về cơ bản là một
loại đá bimineit bao gồm dung dịch rắn granat giàu pyrope màu nâu đỏ và dung
dịch rắn clinopyroxene màu xanh lục gọi là omphacite có phần cuối chủ yếu là
jadeit và diopside (Phụ lục A). Các thành phần phụ kiện phổ biến khác bao gồm
thạch anh, kyanite, orthopyroxene, rutil và hiếm khi là coesit. Các đặc điểm khoáng
vật này cũng như mật độ lớn hơn nhiều (3,4–3,5 g / cm3) của nó so với các nguyên
sinh chất bazơ của nó đã nói lên sự cân bằng của nó dưới áp suất cao. Theo ghi nhận

của P. Eskola vào năm 1921, eclogit cũng xuất hiện trong hai địa hình biến chất
trong orogens:
1. Với đá blueschist-tướng trong môi trường tiền cực gần rãnh đại dương. Những
sinh thái này được cho là lớp vỏ bazan đã bị biến chất khi bị chôn vùi sâu trong
thạch quyển dưới đáy đại dương trước khi được khai quật bởi các q trình kiến
tạo và xói mòn.
23


2. Là các lớp cục bộ, thấu kính và các hạt xốp có thể tạo ra các đê trong các
gneisses felsic giả dạng amphibolit trong các orogen Caledonide phía tây Na Uy.
Những khám phá gần đây hơn nằm trong các đường nối lục địa ở phía tây dãy
Alps và trung tâm phía đơng Trung Quốc.
Coleman và cộng sự. (1965) đã phân loại eclogit thành ba nhóm tương ứng với ba
liên kết kiến tạo dầu này nhưng nhấn mạnh sự tương phản trong thành phần hóa học
của clinopyroxenes và garnets cấu thành. Cơng việc tiếp theo đã khơng hồn tồn
ủng hộ sự khác biệt về khống vật. Bởi vì chúng rộng phạm vi cân bằng T, Carswell
(1990) đã điều chỉnh một đề xuất trước đó của S. Banno rằng chia các sinh thái
thành ba loại nhiệt:
1. Cao-T (900 ° C). Bao gồm hầu hết các xenoliths có nguồn gốc từ lớp phủ trong
đá chủ magma mafic và siêu mafic.
2. Trung bình-T (900–550 ° C). Bao gồm một số xenoliths cũng như eclogit xen kẽ
với gneisses felsic.
3. Thấp-T (550 ° C). Liên kết với đá blueschist-tướng trong bối cảnh gần rãnh.
3.2.4. Đá felsic không phân lớp
Đá nguyên sinh phaneritic phổ biến rộng rãi trong các địa hình biến chất. Những
thành phần chủ yếu từ canxit được gọi là đá cẩm thạch, đá thạch anh, và plagioclase
amphibole amphibolit. Những thứ được làm chủ yếu bằng thạch anh và fenspat
được gọi là granofel. Biotites, nếu có, được định hướng ngẫu nhiên; các khống vật
mafic cao cấp khác như amphibol, pyroxenes và garnet khơng góp phần tạo nên vải

phẳng. Granofels là điển hình của tướng amphibolit trên và tướng granulit cao hơn.
Protoliths bao gồm granitoid và đá thiên thạch psammitic và pelitic hoàn nguyên.
Trước đây, granofels được gọi là granulit nhưng việc chỉ định này khơng được
khuyến khích vì gây nhầm lẫn với các tướng cùng tên. Không phải tất cả các
granulit của các tác phẩm địa chất cũ hơn đều thuộc về tướng granulit và các loại đá
khác đều xuất hiện trong đó.
Charnockite là một granofel bao gồm chủ yếu là fenspat kiềm bền và thạch anh
cộng với orthopyroxen và plagioclase giàu Fe nhỏ. Fenspat thường có màu xanh
đậm, nâu, đỏ và thậm chí là đen. Các plagiocla chống khuẩn có một lượng nhỏ của
fenspat kiềm đã phân giải và fenspat kiềm là sự phát triển đan xen của một lượng
nhỏ K- và Naendmembers (mesoperthite). Hai perthite này chỉ ra nhiệt độ cao của
sự cân bằng dưới điều kiện granulite-tướng, tiếp theo là làm lạnh chậm. Charnockite
là một loại đá trong bộ đá charnockitic bao gồm các đá phaneritic felsic giàu
plagioclase hơn, trong đó khoáng vật mafic chiếm ưu thế là orthopyroxene.
Độ bám nước thấp ổn định các khoáng mafic khan thay cho biotit và hornblend.
Một số hạt thạch anh trong mẫu cầm tay có màu trắng đục bất thường do sự hiện
diện của các kim phút rutil dường như được hình thành do quá trình phân giải của
24


TiO2 ban đầu được hòa tan trong thạch anh ở nhiệt độ cao. Tên gọi charnockite
được T. H. Holland đặt ra vào năm 1900 từ bia mộ của Job Charnock tại Nhà thờ St
John, Calcutta, Ấn Độ. Chúng có thể đơn giản được gọi là monzonite
orthopyroxene, granodiorit rthopyroxene, và như vậy tùy thuộc vào thành phần
phương thức của chúng và các protolith magma có thể xảy ra.
3.2.5. Đá biến chất khơng phân lớp khác
Quartzit hình thành bằng cách kết tinh lại của các loại cát thạch anh tương đối tinh
khiết. Trong các nguyên sinh như vậy, các hạt thạch anh vụn trịn thường được vạch
ra bởi đất sét kết dính hoặc các hạt lạ khác có sự phát triển quá mức liên tục về mặt
quang học của thạch anh xi măng. Trong thạch anh biến chất, quá trình kết tinh lại

về cơ bản hoặc hồn tồn xóa bỏ kết cấu clastic này và tạo ra một tập hợp
granoblastic. Các hạt thạch anh trong một số loại thạch anh có thể hơi căng và
những hạt khác có thể bị rách, vết khâu do biến dạng và tái kết tinh động. Đá thạch
anh lớn, có thể có lớp đệm tựa, phân loại thành phiến thạch anh nhiều lớp hoặc
phiến trong đó các lớp mỏng mica xen kẽ với các thấu kính và lớp thạch anh dày
hơn; protoliths là những lớp đá cát bóng mờ mỏng. Đá cẩm thạch, đá phiến, phyllit
và đá phiến đại diện cho đá vôi và đá phiến đã bị biến chất thường được xen kẽ với
đá thạch anh theo trình tự biến chất.
Một số thạch anh là thiên thạch hạt thơ có nguồn gốc từ trầm tích dưới biển sâu có
chứa Mnsilicat, chẳng hạn như piemontit (một khống vật giống như đá mào tinh)
và ngọc hồng lựu spessartine.
Sự biến chất của đá vôi và đá dolomit tương đối tinh khiết tạo ra đá cẩm thạch
phaneritic và đá cẩm thạch dolomit, hoặc đá dolomit, tương ứng. Các protolith
cacbonat không tinh khiết có chứa một lượng khác nhau các hạt cát thạch anh và vật
liệu đá phiến có thể có, ngoài canxit và dolomit, thạch anh, diopside, tremolit, talc,
phlogopit, wollastonite, plagioclase calcic, vesuvianite, forsterit, và tổng thể–
andradit. Màu xám, thường khơng đồng đều và có vệt, nếu khơng thì bi nguyên chất
được tạo ra bởi những đốm nhỏ của than chì hoặc các khống vật khác.

3.3. Dựa vào mức độ xiết trượt của đới đứt gãy
Trong quá trình đứt gãy ở lớp vỏ nơng, đá giịn bị phá vỡ cơ học, bị nghiền nát và
nghiền thành bột để tạo thành một khối khơng cấu trúc (đẳng hướng) của các mảnh
góc có dạng phân lớp. Các mảnh vụn thơ hơn tạo nên đá phiến kiến tạo hoặc đứt
gãy, trong khi vật liệu giống như đất sét đến cát nghiền thành bột kỹ lưỡng và mạnh
mẽ hơn là khe hở đứt gãy. Q trình xi măng hóa tiếp theo của các vật liệu xốp
khơng kết dính này có thể xảy ra khi các khống vật hịa tan kết tủa do ngấm vào
nước ngầm, tạo thành một loại đá cataclastic rắn. Thuật ngữ này cũng được sử dụng
cho một loại đá kết dính khơng bong tróc được hình thành bởi các q trình chuyển
25