Đá khổng lồ ở Nauru
Đừng nhầm lẫn với Dung nham
- Bài này nói về đá như là một tập hợp tự nhiên của các khoáng vật, các nghĩa khác xem Đá (định hướng).
Đá, đá nham hay nham thạch[Ghi chú 1] là tổ hợp có quy luật của các loại khoáng vật, có thể là một thể địa chất có lịch sử hình thành riêng biệt. Cách phân loại tổng quát nhất dựa trên nguồn gốc thành tạo gồm đá macma, đá trầm tích và đá biến chất. Đôi khi thiên thạch được xem là một nhóm đá riêng có nguồn gốc từ vũ trụ.
Với thời hạn đời người đá không có sự biến hóa nhưng chúng hoàn toàn có thể bị đổi khác bởi những quy trình địa chất diễn ra trong thời hạn rất dài. Chu trình thạch học diễn đạt những tiến trình mà những loại đá được hình thành và biến chuyển từ dạng này sang dạng khác. Đá mácma hình thành khi dung nham đông nguội trên mặt phẳng hoặc kết tinh ở dưới sâu. Các đá trầm tích được hình thành từ quy trình ngọt ngào vật tư, rồi nén ép thành đá. Trong khi đá biến chất hoàn toàn có thể hình thành từ những loại đá mácma, đá trầm tích hay những loại đá biến chất có trước dưới ảnh hưởng tác động của nhiệt độ và áp suất .Đá là một loại vật tư gắn liền với lịch sử vẻ vang tăng trưởng của loài người. [ 1 ] Từ thời đại đồ đá con người đã biết dùng đá để làm vũ khí tự vệ, săn bắn, công cụ sản xuất. Đặc biệt, đá được dùng trong thiết kế xây dựng những khu công trình mà thời nay chúng trở nên nổi tiếng như Kim tự tháp, Angkor Wat, thành Babylon, El-Djem, Colisée, Bourgogne, Épidayre .
Chu trình đá[sửa|sửa mã nguồn]
Chu trình thạch học hay còn gọi là vòng tuần hoàn của đá nằm ở lớp thạch quyển thuộc vỏ Trái Đất. Cũng giống như nước hay nhiều loại hợp chất khác, chúng biến hóa tuần tự theo một quy trình xác lập và quay vòng một cách có mạng lưới hệ thống tạo nên vòng tuần hoàn khép kín .Các đá mácma được kết tinh bên dưới lớp vỏ từ mácma nóng hoặc được đưa lên trên mặt để hình thành đá núi lửa. Các quy trình bóc mòn, phong hóa diễn ra trên mặt phẳng làm đá vỡ ra được mang đi nơi khác ngọt ngào lại ở những môi trường tự nhiên có nguồn năng lượng thấp như hồ, biển, vv … Sau khi và lắng đọng thường do áp lực đè nén của chính bản thân vật tư làm những vật tư trầm tích bị cố kết để hình thành nên đá trầm tích. Một khi những đá trầm tích hoặc mác ma chịu tác động ảnh hưởng của môi trường tự nhiên có nhiệt độ hoặc áp suất cao hoặc cả hai yếu tố trên làm cho chúng bị biến hóa về cả thành phần và cấu trúc để tạo ra những đá biến chất. Cả ba loại đá này đều hoàn toàn có thể bị hút chìm vào bên trong manti ở những đới hút chìm và tan chảy thành mácma lỏng, và cứ thế quy trình liên tục tuần hoàn. [ 2 ] [ 3 ]Các đá cũng như thế, chúng cũng biến hóa tuần tự theo những quy trình xác lập dưới những điều kiện kèm theo tác động ảnh hưởng về hóa lý khác nhau từ thiên nhiên và môi trường như bị phong hóa, ngọt ngào, nóng chảy, kết tinh, đông kết .. vv. Ta hoàn toàn có thể khởi đầu vòng tuần hoàn từ vật tư magma có trong lòng đất .( 1 ) Magma → Đá magma phun trào → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma( 2 ) Magma → Đá magma xâm nhập → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magmaĐây hoàn toàn có thể coi là hai vòng tuần hoàn lớn vì ngoài những còn có những vòng tuần hoàn nhỏ hơn cũng xuất phát từ vật tư bắt đầu là magma. Nhưng những vòng tuần hoàn nhỏ này có đường đi ngắn hơn, bỏ lỡ 1 số ít đá nào đó .( 3 ) Đá magma → Đá magma phun trào → Đá biến chất → magma( 4 ) Đá magma → Đá magma xâm nhập → Đá biến chất → magma( 5 ) Đá biến chất ( hoàn toàn có thể xuất phát từ thiên thạch ) → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma( 6 ) Đá trầm tích ( hoàn toàn có thể xuất phát từ thiên thạch ) → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma
Đá mácma được hình thành từ hiệu quả nguội lạnh, đông cứng của dung dịch silicat nóng chảy ( dung dịch macma ) và được chia ( theo nguồn gốc thành tạo ) làm hai loại macma chính : macma xâm nhập và macma phun trào. Macma này hoàn toàn có thể có nguồn gốc từ manti của Trái Đất hoặc từ những loại đá đã sống sót trước đó bị nóng chảy do những đổi khác nhiệt độ áp suất cực cao. Khoảng 64,7 % thể trích vỏ Trái Đất được cấu trúc bởi những đá mácma, trong đó, 66 % là basalt và gabro, 16 % là granit, và 17 % granodiorit và diorit. Chỉ có 0,6 % là syenit và 0,3 % peridotit và dunit. Vỏ đại dương là 99 % basalt, một loại đá có thành phần mafic. Granit và những đá tựa như cấu trúc nên phần đông vỏ lục địa. [ 4 ] Trên 700 loại đá mácma đã được miêu tả lại, hầu hết trong chúng được tạo ra gần mặt phẳng lớp vỏ Trái Đất. Các loại đá mácma chiếm khoảng chừng 95 % hàng loạt phần phía trên của lớp vỏ Trái Đất, nhưng chúng phân bổ phổ cập hơn ở bên dưới lớp đá trầm tích và đá biến chất tương đối mỏng mảnh nhưng phân bổ rộng .
Thành phần hóa học và khoáng vật[sửa|sửa mã nguồn]
Chuỗi phản ứng Bowen : không liên tục ( trái ) ; liên tục ( phải )
Người ta dựa vào thần phần hóa học của đá mácma, đặc biệt là silic dioxide (SiO2) để phân ra thành các đá base, trung tính và axit. Ngoài ra, việc phân loại theo thành phần hóa có thể gồm siêu mafic, mafic (tương đương với base) hay đá sẫm màu, trung tính và felsic (tương đương với axit) hay đá sáng màu. Xu hướng ngày nay người ta dùng cách gọi mafic, felsic để tránh nhầm lẫn với tính chất axit, base trong hóa học. Thuật ngữ felsic được hình thành khi ghép các từ fel của fenspat (tiếng Anh là Felspar) và si của silic. Từ mafic cũng hình thành theo cách tương tự: ma của magiê và f của ferrum (chỉ sắt) trong tiếng Latinh. Các đá felsic là các đá sáng màu do chứa nhiều natri và kali hơn so với các đá mafic. Các đá felsic có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhưng bền hơn trong điều kiện phong hóa so với đá mafic.[4]
Chuỗi phản ứng Bowen miên tả quy trình mácma nguội lạnh và trình tự kết tinh những khoáng vật để hình thành những loại đá. Chuỗi phản ứng của Boween gồm hai nhánh, nhánh bên phải được gọi là chuỗi phản ứng không liên tục, còn nhánh bên trái được gọi là chuỗi phản ứng liên tục. Nhánh không liên tục khởi đầu kết tinh ở 1200 độ C đứng đầu là olivin – một khoáng vật rất giàu sắt và magnesi, tiếp theo là pyroxen, amphibol, và biotit. Quá trình kết tinh này làm hàm lượng SiO2 trong phần còn lại của mácma tăng cao. Trong khi đó, nhánh liên tục bên phải mở màn là plagioclase giàu calci có tên gọi là anorthit, từ đây, thành phần calci của khoáng vật này bị thay thế sửa chữa liên tục bằng natri để tạo ra plagioclase giàu natri – anbit. Tiếp theo muscovit và fenspat giàu SiO2 được kết tinh ở nhiệt độ thấp hơn. Thạch anh là loại sản phẩm kết tinh sau cuối trong chuỗi phản ứng trên ở nhiệt độ 750 độ C .
Đá mácma có những kiến trúc khác nhau tùy theo thiên nhiên và môi trường mà chúng thành tạo. Các đá có hạt thô đồng đều là do quy trình nguội lạnh từ từ khi đó những khoáng vật có thời hạn để hình thành những tinh thể, loại kiến trúc này được gọi là hiển tinh. Các đá có kiến trúc hiển tinh thường đặc trưng cho thiên nhiên và môi trường thành tạo dưới mặt đất, như granit, diorit hoặc gabro. Còn những đá nguội lạnh nhanh, những khoáng vật không có thời hạn kết tinh như đá núi lửa thường có những kiến trúc ban tinh, vi tinh, ẩn tinh hoặc thủy tinh như ryolit, andesit hay bazan. Đối với những đá có kiến trúc ban tinh, sự Open những hạt tinh thể to là do chúng được hình thành từ trước dưới sâu và được mang lên trên mặt phẳng qua quy trình phun trào. Một số loại đá phun trào hình thành nên cấu trúc lỗ hổng hoặc cấu trúc bọt, những cấu trúc này đặc trưng cho những dung nham có chứa nhiều chất bốc ( hơi nước, CO2 ) ở áp suất cao, khi lên đến mặt phẳng áp suất bị giảm nên pha khí tách ra khỏi pha lỏng, và hiệu quả là để lại những lỗ rỗng trong khối đá .
Các loại đá mácma[sửa|sửa mã nguồn]
[5]Thành phần khoáng vật học của đá mác ma theo hàm lượng silica ( SiO2 ) giảm dần. Tên đá chú thích kèm theo .Đá mácma chia theo thành phần SiO2 và theo thiên nhiên và môi trường thành tạo được miêu tả trong bảng bên dưới .
Thành phần (% SiO2)
Phương thức diễn ra
Felsic (> 66 %)[6]
Trung gian (52 – 66%)[6]
Mafic (45 – 52%)[6]
Siêu mafic (Đá mácma xâm nhập[sửa|sửa mã nguồn]
Đá mácma xâm nhập được thành tạo khi dung dịch macma nguội đi và những tinh thể khoáng vật kết tinh chậm bên trong vỏ Trái Đất. Các tinh thể kết tinh rõ ràng, những đá loại này thường có cấu trúc đặc sít. Sự kết tinh của dung dịch mácma trong tiến trình sau có thiên nhiên và môi trường thuận tiện để hình thành loại đá có size hạt rất to như pegmatit. Các đá xâm nhập xuất hiện trong những dãy núi cổ và tân tiến, tuy nhiên chúng chỉ có trên những lục địa .
Đá mạch là những loại đá xâm nhập khi mácma đi lên theo những khe nứt xây đắp, đứt gãy hoặc những đá có trước bị yếu đi do những yếu tố thiết kế. Các quy trình hình thành loại đá này hoàn toàn có thể xảy ra trên cạn hoặc dưới đáy biển. Quá trình kết tinh hoàn toàn có thể xảy ra ở những cấp áp suất và nhiệt độ phong phú tùy thuộc vào vị trí và thế nằm của chúng. Chúng được chia như sau :
- Thể bất chỉnh hợp: Đá thể tường (dike).
- Thể chỉnh hợp: Đá thể bàn hay đá thể bảng (sill), đá thể nấm (laccolith) và đá thể bồn (lopolith).
Đá mácma phun trào[sửa|sửa mã nguồn]
Đá mácma phun trào được thành tạo khi dung dịch mácma phun trào lên trên mặt đất ; có sự giải phóng những chất khí có trong dung dịch macma một cách mãnh liệt, những đá macma phún xuất thường có cấu trúc rỗng xốp .Trên mặt đất, do nguội lạnh nhanh, macma không kịp kết tinh, hoặc chỉ kết tinh được một bộ phận với kích cỡ tinh thể rất nhỏ, chưa hoàn hảo, còn đại bộ phận sống sót ở dạng vô đình hình, trong đá có lẫn nhiều bọt khí ( do đang sôi và bị nguội lạnh nhanh ) : đó là dạng macma phún xuất ngặt nghèo. Ví dụ Đá diabase, bazan, andezit. Có đặc thù rỗng nhẹ, cứng và rất giòn. Sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ, dụng làm phụ gia hoạt tính cho bê tông và xi-măng …
Mạch diabase ( màu đen ) cắt qua đá vôi ở ArizonaKhi macma đang sủi bọt, gặp lạnh đông lại nên rất xốp và nhẹ, hoặc phần macma bị phun lên cao, bay xa, nguội nhanh, hơi nước, khí thoát ra nhiều nên có cấu trúc rỗng vụn, lỗ nhỏ : đó là dạng macma phún xuất rời rạc. Ví dụ Tro, túp núi lửa, túp dung nham. Tính chất nhẹ. Dùng làm phụ gia trơ cho bê tông và xi-măng. Ngoài những núi lửa trên đất liền, một lượng lớn đá này hình thành một cách liên tục ở những sống núi giữa đại dương .
Thế nằm của đá[sửa|sửa mã nguồn]
Những yếu tố tác động ảnh hưởng đến dạng nằm của đá magma[sửa|sửa mã nguồn]
- Hoạt tính của magma: Hoạt tính của magma liên quan tới tác dụng hóa học của magma. Nó được thể hiện thông qua hàm lượng chất bốc, độ nhớt, trọng lực, áp suất thủy tĩnh… Hoạt tính còn liên quan đến:
- Trọng lực do sự chênh lệch tỷ trọng giữa đá magma và đá vây quanh: khiến cho magma di chuyển vào đá vây quanh khi có điều kiện thuận lợi.
- Áp suất thủy tĩnh (là áp suất của các khối đá trên đè xuống các khối đá dưới) do đó mà magma ở dưới độ sâu càng lớn thì có áp suất thủy tĩnh càng lớn và lò magma luôn có xu hướng dâng lên các tầng trên của Vỏ Trái Đất để tạo nên các thể xâm nhập dạng vỉa, nấm…
- Sự phá huỷ các cân bằng tướng khí lỏng của magma, magma có áp suất khí cao khi dâng lên phần nông của Vỏ Trái Đất, áp suất mái giảm đi có thể gây nổ và tạo các ống nổ.
- Độ nhớt của magma và độ nhớt này ảnh hưởng đến hình dạng của thể đá magma: độ nhớt của magma phụ thuộc vào thành phần hóa học của magma, magma có độ nhớt càng thấp thì càng dễ chảy tràn và ngược lại (magma base có độ nhớt thấp thì khi đưa lên bề mặt thường chảy tràn còn magma axit có độ nhớt cao thì thường tạo khối).
- Chất bốc (khí trong magma): Những magma giàu chất bốc sẽ xuất hiện các lực đưa magma xuyên vào đá vây quanh dễ dàng hơn magma nghèo chất bốc.
- Yếu tố ngoại sinh bao gồm:
- Hoạt động kiến tạo: Các hoạt động kiến tạo mức độ khác nhau sẽ tạo các đường dẫn khác nhau, từ đó sẽ dẫn đến hình dạng khác nhau của các thể đá magma.
- Đặc điểm địa hình và đá vây quanh.
Dạng nằm của các đá magma xâm nhập
[sửa|sửa mã nguồn]
- Thể nền (batolit): bất chỉnh hợp với đá vây quanh, phình ra ở phía dưới và không có đáy. Kích thước thường rất lớn, tới hàng ngàn km2.
- Thể cán: giống thể nền, chỉ khác kích thước nhỏ hơn, diện tích lộ không quá 100-200km2.
- Thể vỉa: do magma có áp lực xuyên vào khoảng giữa hai lớp đá, nó có hai mặt tiếp xúc song song, đường đưa magma lên là những khe nứt, đứt gãy. Kích thước rất khác nhau, bề dày từ vài chục mét đến hàng trăm mét. Chỉnh hợp với đá vây quanh
- Thể nấm: giống hình cái nấm hoặc bánh dày, phân biệt với thể vỉa do kích thước tương đối (chiều dày:chiều rộng>1:8), ngoài rìa mỏng dần so với phần trung tâm. Thường là các thể xâm nhập nông, nằm chỉnh hợp với đá vây quanh.
- Thể thấu kính, thể chậu: thường nằm kẹp giữa các nếp uốn, do khối nhỏ magma xuyên vào vỏ Trái Đất rồi bị cuốn theo chuyển động dẻo, chúng thường không có rễ, chỉnh hợp với đá vây quanh.
- Thể tường: nằm dốc đứng bất chỉnh hợp với đá vây quanh, kích thước từ vài chục mét đến hàng trăm km.
Dạng nằm của đá magma phun trào[sửa|sửa mã nguồn]
- Dạng dòng dung nham.
- Dạng lớp phủ.
- Dạng vòm, kim, tháp.
Đá trầm tích[sửa|sửa mã nguồn]
Phần lớn lớp vỏ Trái Đất được cấu trúc bởi những đá mácma và đá biến chất, ước tính chúng chiếm khoảng chừng 90-95 % trong 16 km tính từ bề mặt Trái Đất. [ 7 ] Dù vậy, hầu hết mặt phẳng trái Đất được bao trùm bởi trầm tích. Về cơ bản tổng thể đáy biển được phủ bởi trầm tích, [ 7 ] và 70-80 % những lục địa được bao trùm bởi những đá trầm tích. [ 8 ] Hầu hết những hóa thạch được phát hiện trong trầm tích, đá trầm tích và đá biến chất từ đá trầm tích, chúng là những dấu hiện quan trọng cho việc tìm hiểu và khám phá những điều kiện kèm theo môi trường tự nhiên mà trước đây từng sống sót trên bề mặt Trái Đất. Các nguồn nguồn năng lượng như dầu mỏ, khí vạn vật thiên nhiên, than đá và urani được chiết tách từ đá trầm tích. [ 7 ]Đá trầm tích được tạo ra từ sự ngọt ngào của những mảnh vụn hoặc những chất hữu cơ, hay những chất kết tủa hóa học ( những chất còn lại sau quy trình bay hơi ), được tiếp nối đuôi nhau bằng sự kết đặc của những chất đơn cử và quy trình xi-măng hóa. Quá trình xi-măng hóa hoàn toàn có thể diễn ra tại hoặc gần bề mặt Trái Đất, đặc biệt quan trọng là so với những loại trầm tích giàu cacbonat .
Do được hình thành trong những điều kiện kèm theo thiên nhiên và môi trường nguồn năng lượng thấp nên đá trầm tích có những đặc thù chung là :
- Có tính phân lớp rõ rệt, chiều dày, màu sắc, thành phần, độ lớn của hạt, độ cứng… của các lớp cũng khác nhau.
- Cường độ nén theo phương vuông góc với các lớp luôn luôn cao hơn cường độ nén theo phương song song với thớ.
- Đá trầm tích không đặc, chắc bằng đá mácma (do các chất keo kết thiên nhiên không chèn đầy giữa các hạt hoặc do bản thân các chất keo kết co lại). Vì thế cường độ của đá trầm tích thấp hơn, độ hút nước cao hơn. Một số loại đá trầm tích khi bị hút nước, cường độ giảm đi rõ rệt, có khi bị tan rã trong nước. Đá trầm tích rất phổ biến, dễ gia công nên được sử dụng khá rộng rãi.
Do sự tích tụ, ngọt ngào hay kết tủa trong nước của những khoáng chất, của đất đá bị phong hóa, vỡ vụn tích góp thành khối mà thành. Dựa vào nguồn gốc hình thành có ba loại :
Đá trầm tích mảnh vụn[sửa|sửa mã nguồn]
Một mẫu cuội kết mài láng lấy từ mẫu lõi khoan ngoài khơi Alaska, ở độ sâu 3.000 m .Đá trầm tích mảnh vụn hay trầm tích cơ học được hình thành từ những loại sản phẩm vụn nát sinh ra trong quy trình phong hóa những loại đá có trước tích tụ lại mà thành. Về cấu trúc, đá mảnh vụn gồm hai hợp phần là những mảnh vụn và xi-măng kết nối những mảnh vụn đó lại. Phần mảnh vụn là những hạt có nhiều kích cỡ khác nhau, và thành phần khác nhau ; còn xi-măng là những hạt có kích cỡ nhỏ hơn cỡ hạt sét như xi măng sét, xi-măng vôi hoặc xi-măng silic. Một số đá trầm tích mảnh vụn thường gặp như dăm kết, cuội kết, sa thạch .
Đá trầm tích hóa học[sửa|sửa mã nguồn]
Đá trầm tích hóa học tạo thành do những khoáng chất hòa tan trong nước ngọt ngào, kết tủa lại, như đá vôi dolomit. thạch cao, anhydride, tup đá vôi …Đá vôi chiếm khoảng chừng 10-15 % của những loại đá trầm tích của Trái Đất. [ 9 ] Cacbonat calci, CaCO3, có sống sót ở hai loại khoáng vật là canxit và aragonit. Đá vôi hoàn toàn có thể được hình thành trong nhiều cách khác nhau, calci cacbonat hoàn toàn có thể được kết tủa từ nước biển bão hòa, hoặc sinh học, động vật hoang dã có vỏ đá vôi để lại vỏ. Có cả động vật hoang dã hình thành khung xương aragonit và động vật hoang dã hình thành khung xương calcit, và tùy thuộc vào loại động vật hoang dã sinh sống ở một hốc đá vôi hoàn toàn có thể khác nhau đáng kể giữa những khu vực. [ 9 ]Loại phổ cập nhất của những loại đá kết tủa hóa học là evaporit, được hình thành khi nước giàu muối hòa tan bị bốc hơi. Khi bay hơi nồng độ muối tăng cho đến khi nước được bão hòa và muối mở màn kết tủa. [ 10 ] Một lượng lớn những đá evaporit hình thành khi biển bốc hơi trong khu vực Địa Trung Hải trong suốt thế Miocene và dọc theo bờ Biển Chết thời nay. Các loại khoáng evaporit gồm thạch cao ( CaSO4 · 2H2 O ), thạch cao khan ( CaSO4 ) và halit ( NaCl ) .
Đá trầm tích hữu cơ[sửa|sửa mã nguồn]
Trầm tích hữu cơ tạo thành do sự tích tụ xác động vật hoang dã, thực vật như đá vôi, đá vôi vỏ sò, đá phấn, đá diatomit, trepen … Trầm tích hữu cơ thường bị những vi sinh vật tiêu thụ oxy hủy hoại. Tuy nhiên, nếu lượng oxy không đủ, vi sinh vật không hề tàn phá hàng loạt nguyên vật liệu, và nó hoàn toàn có thể tạo thành một tảng đá hữu cơ. Các loại đá này hoàn toàn có thể được hình thành cả trên những lục địa và đại dương. Ví dụ về một môi trường tự nhiên lục địa là than và biển là đá phiến dầu. [ 11 ] Thành phần của hợp chất carbon và carbon hoàn toàn có thể lên tới 25 % và hàm lượng lưu huỳnh hoàn toàn có thể lên tới 12 %. [ 11 ]
Đá trầm tích núi lửa[sửa|sửa mã nguồn]
Đá hình thành do mảnh vụn của núi lửa ngọt ngào và nén ép thành đá như tuff. [ 11 ]
Đá biến chất[sửa|sửa mã nguồn]
Sơ đồ những tướng biến chất bên trong Trái Đất .
Gneiss, đá biến chất cấu tạo phân phiến hình thành trong quá trình biến chất khu vực.Đá biến chất được tạo ra từ sự đổi khác của bất kể loại đá nào ( gồm có cả đá biến chất đã hình thành trước đó ) so với những điều kiện kèm theo đổi khác của thiên nhiên và môi trường như nhiệt độ và áp suất so với những điều kiện kèm theo nguyên thủy mà những loại đá đó được hình thành. Các điều kiện kèm theo nhiệt độ và áp suất này luôn luôn cao hơn so với những chỉ số của chúng ở bề mặt Trái Đất, và phải đủ cao để hoàn toàn có thể biến hóa những khoáng chất nguyên thủy thành những dạng khoáng chất khác hoặc thành những dạng khác của cùng một khoáng chất ( ví dụ bằng sự tái kết tinh ) .Mức độ biến chất của đá hoàn toàn có thể được miêu tả qua một số ít tướng, mỗi tướng đặc trưng bởi 1 số ít loại đá có tài nguyên đi kèm trong một số lượng giới hạn nhiệt độ và áp suất nhất định. [ 12 ] Lý thuyết về tướng biến chất được nhà địa chất Phần Lan, Pentti Eskola đưa ra năm 1915, kim chỉ nan này là sự tăng trưởng tiếp theo của khu công trình phiến biến chất được Viktor M. Goldschmidts đưa ra từ thập niên 1900. [ 12 ]Trong trường hợp nhiệt độ là yếu tố chính thì biến chất xảy ra theo đường màu xanh lá cây ( hình bên ) tạo ra đá biến chất tướng amphibolit và granulit. Trong trường hợp va mảng mà yếu tố chi phối là áp lực đè nén thì tạo nên tướng đá phiến lam và eclogit. [ 13 ]
Môi trường biến chất[sửa|sửa mã nguồn]
Biến chất khu vực xảy ra trong khu vực rộng lớn, chẳng hạn như các dãy núi. Khi các mảng kiến tạo hội tụ và các tầng trên của các lớp gấp lại và ép xuống làm những lớp đá hình thành trước bị lún sâu hơn, bên trên là những lớp trầm tích mới tích tụ dần gây nên áp lực và nhiệt độ gia tăng. Điều này dẫn đến cả hai quá trình tái kết tinh và thay đổi cấu trúc. Loại đá này có tính phân phiến (lớp mỏng) nên tính chất cơ học kém hơn đá mácma. Ví dụ Đá gơnai (do đá granit tái kết tinh), phiến sét (do sự biến chất của đất sét dươi áp lực cao).
Biến chất tiếp xúc xảy ra khi đá nằm bên cạnh một khối mácma bị ảnh hưởng bởi nhiệt từ mácma. Kích thước của mácma ảnh hưởng đến khoảng cách mà khối đá có trước bị biến chất. Trong một thể magma lớn, giống như một thể batolit lớn có thể đến vài km, thì lớp biến chất tiếp xúc có thể chỉ vài cm.[14] Biến chất tiếp xúc xảy ra ở tất cả các độ sâu trong lớp vỏ, nhưng là rõ ràng nhất khi nó xảy ra gần bề mặt, bởi vì áp lực thấp, và độ lệch nhiệt độ quá lớn. Vì biến chất tiếp xúc không liên quan đến bất kỳ áp lực nào tác động lên nên các tinh thể không định hướng theo bất kỳ hướng nào.[14] Ví dụ đá hoa (do tái kết tinh đá vôi và đá đôlômit dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất cao mà thành), thạch anh (biến chất từ cát)…
Biến chất nhiệt dịch xảy ra khi dòng nhiệt dịch nóng xen vào trong các khe nứt làm ảnh hưởng đến khối đá có trước. Điều này thường xảy ra trong các khe nứt của các hoạt động lửa, vì điều này góp phần ra nhiệt cần thiết.[15]
Biến chất va chạm xảy ra khi thiên thạch va chạm bề mặt đất, do động năng rất lớn của thiên thạch được chuyển thành nhiệt và áp suất trong đá bị va chạm.[16] Trong một số trường hợp, những tác động này tạo thành các coesit, một loại silica mật độ lớn, và thậm chí hình thành các hạt kim cương nhỏ. Sự hiện diện của các khoáng chất như trên cho thấy rằng ít nhất là thiên thạch đã tạo ra áp lực và nhiệt độ gây biến đổi phần trên cùng, nơi mà các khoáng vật thường được hình thành.[17]
Cấu tạo đặc trưng của đá biến chất là phân phiến, đó là sự sắp xếp có xu thế của những khoáng vật dưới tác động ảnh hưởng của áp suất chính trong quy trình hình thành đá biến chất, ví dụ như đá gneiss, đá phiến lam, đá phiến lục. Phương áp lực đè nén sẽ vuông góc với mặt phẳng chứa những phiến. Dựa vào đặc thù này, người ta hoàn toàn có thể tái hiện thiên nhiên và môi trường xây đắp vào lúc mà đá đó được hình thành. Tuy nhiên, không phải đá biến chất nào cũng có cấu trúc phân phiến. Các đá không có cấu trúc phân phiến như quartzit, đá hoa, đá sừng .
Thiên thạch là một loại đá có nguồn gốc trong khoảng trống chứ không phải hình thành trên Trái Đất. Một số thiên thạch hoàn toàn có thể là dấu tích còn sót lại từ sự hình thành hệ Mặt Trời cách nay hơn 4,6 tỷ năm. Thiên thạch thường gồm có khoáng vật silicat ( 95 % ) và rất nhiều kim loại tổng hợp sắt – niken, hoặc sự tích hợp cả hai ( 5 % ) .Thiên thạch sắt gồm có kim loại tổng hợp sắt-niken và chiếm khoảng chừng 3,8 % của toàn bộ thiên thạch. Chúng được cho là gồm có những vật tư từ lõi của những tiểu hành tinh bị gián đoạn. Thiên thạch sắt rơi vào ba nhóm tùy thuộc vào thành phần niken / sắt và cấu trúc tinh thể ; hexahedriter chứa 4-6 % niken, octahedriter chứa 6-12 % niken và ataxiter chứa nhiều hơn 12 % niken. Cấu trúc tinh thể của hexahedriter giống như một hình chữ nhật, octahedriter có quy mô lục giác và ataxiter không có cấu trúc tinh thể khác nhau .Thiên thạch sắt đá gồm có một hỗn hợp giao động bằng kim loại tổng hợp sắt-niken và khoáng chất silicat và tương ứng với khoảng chừng 0,5 % của toàn bộ những thiên thạch được biết đến. Chúng được cho là thành tạo từ vật tư từ khu vực tiếp giáp giữa lõi thiên thể và lớp vỏ của nó .
Đá là một loại vật tư gắn liền với lịch sử vẻ vang tăng trưởng của loài người. Thời tiền sử, mở màn thời đại đồ đá con người đã biết dùng đá để làm vũ khí tự vệ, săn bắn, công cụ sản xuất. Những khu công trình bằng đá nổi tiếng như kim tự tháp, Angkor Wat, thành Babylon, El-Djem ( Tuynizi ), Colisée ( Ý ), Bourgogne ( Pháp ), Épidayre ( Hy Lạp ), vv. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]
Làm vật tư kiến thiết xây dựng[sửa|sửa mã nguồn]
Là loại sản phẩm sản xuất từ đá vạn vật thiên nhiên bằng chiêu thức gia công cơ học hoặc do phong hóa tự nhiên như : đá hộc, đá tấm ( phiến ), đá dăm, cát …
Từ đá thiên nhiên có thể chế tạo một số chất kết dính như xi măng (đá vôi+ đất sét+ nung + clinker, nghiền +PG XM), vôi (nung đá vôi CaCO3), thạch cao xd CaSO4.0.5H2O (nung đá thạch cao CaSO4.2H2O) …[21]
Vật liệu đá kiến thiết xây dựng được sử dụng thoáng rộng nhờ có những ưu điểm sau :
- Cường độ chịu nén cao, Rn cao.
- Bền vững trong môi trường sử dụng.
- Dùng để trang trí như đá hoa, đá granit (hay đá hoa cương), đá gabro, đá biến chất tái kết tinh và một số loại đá phiến.[22]
- Giá thành thấp, tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương.
- Bên cạnh đó còn có một số nhược điểm: khối lượng thể tích lớn, quá trình gia công phức tạp, vận chuyển và thi công khó khăn.
Tính chất những đá làm vật tư kiến thiết xây dựng gồm có khối lượng thể tích và cường độ ở trạng thái khô, như những loại nhẹ ( khối lượng 1800 kg / m3 và có mác tương ứng 100, 150, 200, 400, 600, 800, 1000 kG / cm2 ) dùng trong những khu công trình chịu lực, khu công trình thủy công để xây móng, tường chắn, lớp phủ bờ kè, ốp lát …
- Theo hệ số mềm, các đá được chia thành 4 cấp:? 0.6; 0.6 – 0.75; 0.75 – 0.9;và? 0.9.
- Theo yêu cầu sử dụng và mức độ gia công
- Đá hộc: gia công theo phương pháp nổ mìn. Dùng để xây móng nhà, tường chắn, trụ cầu,
- Đá đẽo thô, vừa, kỹ tùy theo yêu cầu sử dụng của công trình.
- Đá kiểu: được chọn lọc kỹ, chất lượng cao, dùng để trang trí cho các công trình.
- Đá phiến: để ốp lát, trang trí.
- Đá dăm: làm cốt liệu trộn bê tông.
