CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU
TRẦM TÍCH

TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

1


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
1. TỪ CHẤT TRẦM TÍCH ĐẾN ĐÁ TRẦM TÍCH VÀ NGƯC LẠI :
n

Chu trình trầm tích là một chu trình phức tạp,
p, trong đó vật liệu bở rời
được gắn kết với nhau để trở thành
nh đá, rồi từ đá lại bị phong hóa và
mài mòn để trả về trạng
ng thái bở rời với ít nhiều thay đổi từ lượng
ng đến
chất.t.
Mơi trường thứ cấp (p, to, nhiều H2O và CO2)

Môi trường sơ cấp (P, To, ít hoặc khơng có nước)
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

2

CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
1. TỪ CHẤT TRẦM TÍCH ĐẾN ĐÁ TRẦM TÍCH VÀ NGƯC LẠI :

Một số khoáng
ng vật không hề bị hủy hoại,i, như kim cương, sẽ
luôn luôn giữ bản chất nguyên thủy của nó trong suốt chu
kỳ này.
y. Nhóm corundum (ruby, saphia) đã có sự thay đổi
từng
ng phần.
n. Các khoáng
ng vật còn lại có sự biến đổi đi từ
biến dạng,
ng, biến chất đến hòa tan mất luôn.
Cùng
ng với sự thay đổi về thành
nh phần khoáng
ng vật,t, đa số trường
ng
hợp còn có sự biến đổi về thành
nh phần hóa học,
c, ngay
trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường.
ng.
Về phần cấu trúc trầm tích, sự nén dẽ cũng như ma sát và
phong hóa đã làm chúng
ng thay đổi toàn diện,

n, đa số là bị
xóa mất.t. Ngay cả trong quá trình lắng
ng đọng,
ng, vật liệu trầm
tích mới hơn đã đến xóa cấu trúc của vật liệu vừa lắng
ng
đọng
ng trước đó.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

3


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.1.KÍCH THƯỚC HẠT :

Biểu thị :- độ thô mịn của vật liệu trầm tích
- khả năng mài mòn và vận chuyển của dòng
ng chảy
hoặc luồng
ng gió
- sự lựa chọn và khoảng
ng cách
ch đối với nguồn.
n.
Điều này chỉ mang tính chất dự đoán,
n, vì kích thước hạt

không là con số đáng
ng tin cậy cho mọi suy diễn. Một số
trường
ng hợp ngoại lệ như giữa biển khơi, theo qui luật thì
vật liệu vụn phải rất mịn, ngược lại có thể rất thô hạt do
hiện tượng
ng dòng
ng đục (do lũ lớn)
n) gây ra.
Sự kết hợp nhiều kích cỡ hạt khác nhau cho biết môi trường
ng
lắng
ng tụ của chất trầm tích. Ví dụ : sạn sỏi nằm dọc bờ
biển có móng
ng đá cứng,
ng, hoặc ở các nguồn sông – cát nằm
tại bờ biển xa núi hoặc nơi thung lũng sông. Còn ở cửa
sông hoặc xa bờ, cát và bùn-sét sẽ phải pha trộn nhau.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

4


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.2. DẠNG
NG NGOÀI CỦA HẠT :
Dạng

ng ngoài của hạt có 4 thuộc tính : hình thể, độ cầu,
u, độ mài tròn và các
đường
ng nét bề mặt.t.
Hình thể là sự so sánh
nh giữa 3 chiều của hạt trầm tích, từ đó có các kiểu
lượng
ng tính như : đẳng
ng thước ( các chiều bằng
ng nhau), dài (chiều dài
lớn hơn hết),
t), dẹp (chiều dày kém hơn hết).
t). Đa số khoáng
ng vật nặng
ng
(trọng
ng sa) đều có hình thể của riêng nó. Ví dụ : đẳng
ng thước (kim
cương, corundum), dài (zircon, tourmalin), dẹp (mica).
Độ tròn là thông số rất khó đo đạc nên các tác giả quen dùng
ng một bản có
hình vẽ từng
ng độ tròn riêng biệt,t, từ hạt góc cạnh
nh đến hạt tròn trónh.
Có thể xem đây là một biểu hiện của độ mài mòn do dòng
ng chảy,
y, hoặc
của đoạn đường
ng mà hạt trầm tích đã trải qua. Độ cứng
ng và dạng

ng tự
sinh của khoáng
ng vật có ảnh
nh hưởng
ng rất nhiều đến độ tròn.
n. Ví dụ hạt
kim cương hoặc rubi thường
ng có độ tròn rất thấp vì chúng
ng chịu được
sự mài mòn cao nhờ độ cứng
ng cao nhất.t. Hạt vôi, trái lại có độ tròn rất
tốt vì không đủ kháng
ng sức với tác nhân mài mòn.
n.

TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

5


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH

2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.2. DẠNG
NG NGOÀI CỦA HẠT :
Độ cầu là một thuộc tính dễ định nghóa nhưng có nhiều cách
ch
đo đạc với nhiều công thức khác nhau . Độ cầu cho biết

khả năng lăn tròn của hạt trầm tích trong quá trình di
chuyển theo dòng
ng chảy.
y. Một số tác giả cho rằng
ng không
cần phải đi xa mới có độ cầu cao, mà chỉ cần bị xoay
chuyển tại chỗ. Như ở bờ biển có nhiều sóng,
ng, sự xoay
chuyển do sóng
ng gây ra tạo nên độ cầu cao. Ví dụ đá trứng
ng
cá vôi hoặc trứng
ng cá sắt : sự xoay chuyển chẳng
ng những
tạo ra độ cầu cao mà còn tạo được cấu trúc đồng
ng tâm của
hạt sắt hoặc vôi nữa.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

6


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.2. DẠNG
NG NGOÀI CỦA HẠT :

Các nét bề mặt như vết xước,

c, vết nứt,t, độ lồi lõm li ti (tạo ra
mặt mờ).
). Đây là nét dãi dầu (phong trần)
n) mà các hạt
trầm tích đã ghi nhận bằng
ng các dấu ấn sâu sắc của môi
trường
ng trầm tích, cũng là môi trường
ng tự nhiên bên ngoài.i.
Ví dụ : cuội băng hà đều mang vết xước do băng (hay
nước đá) cắt sâu xuống
ng mặt đá. Hạt cát sa mạc có mặt
mờ do những mặt lõm li ti của sự va chạm giữa các hạt
với nhau.
Ý nghóa của dạng
ng ngoài mang tính tương đối trong lý giải và
phục hồi môi trường
ng phát sinh/phát triển của vật liệu
trầm tích. Chúng
ng không phải là qui luật thuận/
n/đảo nên
không thể suy diễn một cách
ch máy móc được
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

7


CHƯƠNG 3


BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2.3. THÀNH
NH PHẦN KHOÁNG
NG VẬT :
Hình 3.1 : Chuổi kết tinh
của Bowen - trong quá trình
thành
nh tạo đá magma - cũng
biểu thị độ bền vững của
khoáng
ng vật : KV hiện diện
đầu tiên trong chuổi sẽ là KV
kém bền vững nhất và ngược
lại,i, KV cuối cùng
ng là khoáng
ng
vật bền vững nhất.t. Ngoài ra,
độ bền vững của KV còn tuỳ
thuộc vào cấu trúc mạng
ng tinh
thể và thành
nh phần hóa học.
c.

TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

8


CHƯƠNG 3


BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:

2.4. THÀNH
NH PHẦN HÓA HỌC :
Đây là thông số cần thiết giúp ta biết rõ nguồn gốc và bản chất của vật
chất . Gồm 2 loại :
2.4.1. Thành
nh phần hóa học vó lượng
ng : gồm các oxid kim loại :
CaO, Na2O, K2O, SiO2, Al2O3 tính theo %
2.4.2. Thành
nh phần hóa học vi lượng
ng : tính theo %o hay phần triệu .
Đây là thông số điềm chỉ môi trường
ng tốt nhất.t. Ví dụ nguyên tố Sr là
di chỉ của môi trường
ng nước mặn của quá khứ
2.5. XI MĂNG TỰ NHIÊN :
Xi măng hóa là quá trình trầm tủa của các khoáng
ng vật (xi măng) ở các lỗ
rổng
ng bên trong chất trầm tích hoặc đá. Đây là một trong các quá
trình thành
nh đá, bao gồm sự nén dẽ cơ học và hóa học và sự thay thế
khoáng,
ng, nói chung , là một tiến trình làm giảm độ lỗ rổng
ng và làm hóa
cứng

ng các tầng
ng đá trầm tích khi tăng thời gian thành
nh tạo và/hoa
/hoặc tăng
độ sâu chôn vùi.i.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

9


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.5. ĐẶC KHẢO VỀ XI MĂNG TỰ NHIÊN :
Xi măng hóa xảy ra trong những khoảng
ng rổng
ng giữa các hạt hoặc bên trong
hạt,ke
t,kể cả các khe hở, hang hốc và khe nứt.t. Thậm chí xi măng còn
hình thành
nh nên những lớp vỏ trên bề mặt tiếp xúc giữa chất trầm
tích – nước hoặc giữa chất trầm tích – khí. Sự trầm tủa của xi măng
có thể xảy ra ở bất cứ giai đoạn nào từ lúc tích tụ, qua chôn vùi,i, đến
nâng lên và tái lộ ra ngoài mặt đất.t.
2.5.1. Xi măng nguyên sinh :
Xi măng có mặt trong tất cả các loại đá mảnh
nh vụn silic, đá carbonat và đá
bốc hơi và gồm nhiều loại khoáng
ng khác nhau. Loại xi măng phổ biến

nhất là xi măng carbonat (chủ yếu là calcit, aragonit, dolomit và
siderit), xi măng silicat (chủ yếu là thạch
ch anh, opal, khoáng
ng sét và
zeolit), xi măng sulfat (chủ yếu là thạch
ch cao và anhydrit) và xi măng
nhóm chlorit (chủ yếu là halit). Hình dạng
ng của xi măng khác biệt rất
lớn, và các mô tả về hình dạng
ng kết hợp với địa hóa chi tiết có thể cho
biết thông tin về thời gian trầm tủa cũng như là các điều kiện vật lý
và địa hóa học khi loại xi măng này được hình thành.
nh.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

10


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.5. XI MĂNG TỰ NHIÊN :
2.5.1. Xi măng nguyên sinh :

Sự trầm tủa của xi măng được kiểm soát bởi nhiều tác nhân
vật lý, hóa học và sinh học.
c. Động
ng năng của sự kết tinh,
Eh, pH, PCO2, điều kiện nhiệt độ – áp suất,t, nồng

ng độ các
ion và sự tương tác của các thành
nh phần hóa học hòa tan
là những điều kiện lý hóa phổ biến Hình 1.2 minh họa
ảnh
nh hưởng
ng của pH đối với độ hòa tan của các chất xi
măng thông thường.
ng. Calcit và dolomit có khả năng trầm
tủa ở nhiệt độ cao hơn, khi nhiệt độ và áp suất tăng, độ
hòa tan trong nước giảm (Mackenzie và Bricker, 1971;
Holser, 1979). Độ hòa tan của calcit và dolomit cũng gia
tăng khi PCO2 tăng và pH giảm.
m. Các ion như Magne,
sulfat, chlorid và phosphat xuất hiện làm ngăn chặn sự
trầm tủa của calcit.
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

11


CHƯƠNG 3

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.5. XI MĂNG TỰ NHIÊN :
2.5.1. Xi măng nguyên sinh :

Hình 3.2 : ảnh
nh hưởng

ng

của pH đối với độ hòa tan
của các loại xi măng
(Mackenzie và Bricker,
1971; Holser, 1979)

TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

12


CHƯƠNG 2

BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:

2.5.2. Xi măng thứ sinh :
Là loại xi măng trẻ hơn, đến thay xi măng có trước.
c. Cát kết có xi măng vôi thường
ng được
thay thế dần sang cát kết xi măng silic hoặc sắt do xi măng vôi dễã bị hòa tan. Đây
cũng là một thông số cần biết rõ để đánh
nh giá môi trường
ng tạo lập và phát triển mà
đá trầm tích đã trải qua.
2.5.3. Sự hòa nhập xi măng với mảnh
nh vụn : xảy ra khi xi măng có thành
nh phần
giống

ng với thành
nh phần của mảnh
nh vụn.
n. Thường
ng xảy ra trong cát kết Q xi măng silic,
cát kết vôi… để tạo ra đá vôi gồm toàn calcit và đá thạch
ch anh trầm tích
(orthoquarzit)

Hình 3.3b : cùng vị trí với hình 2a, nhưng dưới màu in phát quang và
Hình 3.3a : chú ý đến khoảng trống giữa các hạt
để sáng lâu hơn. Hạt vụn Q , là nhân, có màu xanh trắng hoặc cam,
với thành phần trám vào đó tạo ra đường viền ăn
còn thạch anh mọc xen kết tinh tốt (trong suốt) bao quanh mỗi hạt
khớp dạng răng cưa giống như do dung dịch áp suất
kia. Ranh giới giữa các hạt mọc xen không có dạng răng cưa, và cát
giữa hạt-hạt. Một vài tinh thể thạch anh mọc xen
kết Q này rõ ràng không có hiện tượng hòa tan do nén ép (theo
hơi khó thấy (góc trái dưới) (chiều dài ảnh #
Scholl, trang
114,Lan
năm 1979, hình của Robert Sippel)
TH Tram tich _ Nguyen
T Ngoc
13
0.9mm, 1N-)


CHƯƠNG 3


BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH
2. BẢN CHẤT CỦA VẬT LIỆU TRẦM TÍCH:
2.6. Ý NGHĨA CỦA CỔ SINH VẬT ;
Môi trường
ng tự nhiên của đá trầm tích được hiểu biết rõ hơn nếu có sự hiện
diện của các hóa thạch.
ch. Hóa thạch
ch thường
ng là sinh vật được đúc
khuôn trong đá. Thành
nh phần hóa học và khoáng
ng vật của chất đúc
khuôn là các thông số rất quan trọng
ng của môi trường
ng phát triển và
cần được nghiên cứu kỹ. Những dấu vết được cổ sinh vật để lại trên
mặt trầm tích cũng là những thông tin rõ ràng
ng về môi trường
ng tự
nhiên. Bằng
ng cách
ch so sánh
nh về cổ sinh vật với tương đương hiện đang
sống,
ng, ta có thể nắm được cổ môi trường,
ng, và từ đó kiểm tra lại môi
trường
ng trầm tích.
Một số sinh vật sống
ng và chết trong cùng

ng một môi trường
ng sẽ là điềm chỉ tốt
về môi trường
ng đó, ví dụ : san hô, rong…. Một số khác lại sống
ng trôi nổi
nên không phải là di chỉ tốt của môi trường
ng , ví dụ trùng
ng thoi,…, và ta
phải rất thận trọng
ng khi suy diễn về môi trường
ng trong trường
ng hợp này.
y.
Chưa kể đến các cổ sinh vật được tái trầm tích lại (reworked), sẽ
không có giá trị về môi trường.
ng.
Tuy nhiên, nhiều loại đá trầm tích có chứa sinh vật đã góp phần không
nhỏ trong việc điềm chỉ môi trường
ng cũng như tạo lập các khoáng
ng sản
có giá trị, như than đá, dầu mỏ…
TH Tram tich _ Nguyen T Ngoc Lan

14