CHƯƠNG 9
ĐÁ BIẾN CHẤT
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Khái niệm
Các yếu tố biến chất
Các kiểu biến chất
Thành phần vật chất
Đặc điểm kết tinh
Cấu tạo – Kiến trúc
Phân loại
Mô tả


1. Khái niệm
• Thành tạo từ sự biến đổi của các đá có trước
trong các điều kiện sau:
 Ở trạng thái cứng.
 Nằm ở phần sâu của vỏ trái đất
 Các yếu tố nội lực (nhiệt độ, áp suất, dung
dịch biến chất…)
→ Đá có trước bị thay đổi về thành phần, kiến
trúc, cấu tạo.

2


So sánh điều kiện thành tạo
Đá magma

Đá biến chất

Lỏng

Cứng

T & P

T & P

Yếu tố nội lực

Yếu tố nội lực

Đá trầm tích
T & P
thường

bình

Yếu tố ngoại lực

‐ T từ 300 → 1.000o C
‐ P từ 250 – 300 bar → 15 – 20 Kbar.

‐ Độ sâu nằm dưới đới phong hoá và đới trầm tích.
3


2. Các yếu tố biến chất





Nhiệt độ
Áp suất
Dung dịch biến chất
Thời gian biến chất

4


Nhiệt độ
 Tác dụng
 Gây nên các phản ứng hoá học giữa các vật
chất tạo đá.
 Thúc đẩy các tác dụng vật lý của các dung
dịch tuần hoàn trong đá
 Làm thay đổi các tính chất vật lý của các đá.
 Nhiệt độ cao, các ion và nguyên tử di chuyển
làm sắp xếp lại các tinh thể

5



Nhiệt độ
 Nguồn gốc
•

•
◦
◦

Hoạt động của Mm, ở gần khối Mm hay gần
họng núi lửa bao giờ cũng có lượng nhiệt lớn và
nhiệt độ cao.
Gradient địa nhiệt. Biến đổi theo chiều sâu và
chiều ngang do cấu trúc ĐC của từng vùng.
Trong vỏ TĐ, càng xuống sâu thì nhiệt độ càng
tăng, trung bình là 300/Km (10/33m).
Vùng núi lửa hoạt động: 350/Km.

6


Nhiệt độ
 Nguồn gốc
•
•

•

Do chuyển động kiến tạo, như các hệ thống đứt gẫy
dịch chuyển theo các mặt trượt.

Sự tập trung của những vật chất phóng xạ với nồng
độ cao cũng có liên quan tới dòng nhiệt, làm nhiệt độ
gia tăng.
Theo thời gian ĐC, gradient địa nhiệt trước Cambri
(Arkezoi – Thái cổ) cao hơn ngày nay rất nhiều.

7


Áp suất


Phức tạp, với nhiều dạng P khác nhau: áp
suất thủy tĩnh, áp suất định hướng, áp
suất của những dung dịch khí hay nước
tuần hoàn trong đá → áp suất tổng.

8


Áp suất
• Áp suất thủy tĩnh (Pl)
◦
◦
◦
◦

Còn gọi là áp suất địa tĩnh, áp suất tải trọng.
Do tác dụng trọng lượng của các lớp đá nằm
trên đối với các lớp đá nằm dưới sâu.

Phổ biến ở những độ sâu lớn (tăng theo độ sâu).
Pl làm nâng cao nhiệt độ kết tinh của KV.

9


Áp suất
• Áp suất định hướng (Ps)
◦
◦
◦
◦

Do hoạt động kiến tạo và chỉ tồn tại trong các vật
liệu rắn.
Xảy ra chủ yếu ở phần nông của vỏ TĐ
Càng xuống sâu thì Ps càng giảm, còn Pl càng
tăng.
Phá vỡ các đá và làm thay đổi CT, KT của đá (bị
vỡ vụn).

10


Áp suất
• Áp suất định hướng (Ps)
◦
◦
◦


Gây nên sự biến dạng các đá và đồng thời tạo
khe nứt.
Làm giảm nhiệt độ kết tinh của KV.
Tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển của
dung dịch B/c trong đá; thúc đẩy nhanh chóng
các vận tốc phản ứng HH cũng như nâng cao tác
dụng vật lý của các dung dịch tuần hoàn trong
đá.

11


12


• Tạo khoáng vật đặc xít hơn
Fosterite

+ Anortite

→ Garnet

Mg2SiO4

CaAl2Si2O8

CaMg2Al2(SiO4)3

Thể tích phân tử 43,91


101,1

125,8

• Tăng nhiệt độ kết tinh

13


Dung dịch biến chất
 Trong các đá, tại chỗ tiếp xúc giữa các KV hoặc
trong các bao thể hoặc trong các vi khe nứt luôn
luôn tồn tại một dung dịch di chuyển tuần hoàn
trong đá được gọi là dung dịch B/c.
 Có thể tồn tại ở trạng thái lỏng hoặc khí phụ thuộc
vào nhiệt độ B/c.
 Thành phần chủ yếu là H2O, CO2...
 Tác dụng của dung dịch biến chất
•Tạo ra áp suất hơi nước (PH2O) 
•Tạo ra áp suất thán khí (PCO2)

14


Bổ sung áp suất thủy tĩnh
Muscovite
KAl2[AlSi3O10](OH)2

+ Thạch anh 


Orthoclase

+ Silimanite

+ nước

+ Al2SiO5

+ H2O

KAlSi3O8

+ SiO2

Là môi trường ion và nguyên tử di chuyển
Calcite

+ Thạch anh  Wollastonite

CaCO3

+ SiO2

Fosterite

+ Thạch anh

Mg2SiO4

+ SiO2


Talc

+ Calcite

Mg3Si4O10(OH)2

+ CaCO3

CaSiO3

=

+CO2
+ CO2

Enstatite
2MgSiO3

→

Tremolite
Ca2Mg5Si8O22[OH]2

15


3. Các kiểu biến chất
Biến chất động lực (B/c cà nát)
 Tác dụng của Ps xảy ra

dọc theo các đứt gãy
kiến tạo
 Các đá nguyên thủy bị
cà nát cơ học dọc theo
đứt gãy, bị thay đổi về
kiến trúc, cấu tạo (chỉ
bị vỡ vụn).
16


3. Các kiểu biến chất
Biến chất nhiệt động
• Tác dụng đồng thời của cả ba yếu tố: nhiệt độ, áp
suất và dung dịch biến chất.
• Thay đổi kiến trúc, cấu tạo, thành phần khoáng
vật và đôi khi cả thành phần hóa học.
• Xảy ra trong phạm vi rộng lớn (như miền địa
máng) → biến chất khu vực;
• Xảy ra trong phạm vi nhỏ (như dọc theo các đứt
gẫy) → biến chất địa phương.

17


3. Các kiểu biến chất
Biến chất nhiệt (biến chất tiếp xúc nhiệt )
• Có liên quan tới hoạt động
của các khối xâm nhập do
lượng nhiệt thoát ra từ
khối magma đang kết tinh.

• Phân bố ở nơi tiếp xúc
giữa đá magma xâm nhập
và đá vây quanh  đới
biến chất tiếp xúc
• Biến đổi về thành phần
khoáng vật, kiến trúc, cấu
tạo.

18


3. Các kiểu biến chất
Dạng biến chất trao đổi (biến chất sau Mm)
•
•

•

Do tác dụng chủ chủ yếu của dung dịch biến chất
được thoát ra từ khối magma đã kết tinh (dung dịch
sau magma vừa mới kết tinh xong)
Các đá bị biến đổi nằm ở hai bên tiếp xúc và có
thành phần hóa học hoàn toàn khác với đá ban đầu
vì có sự thay đổi các nguyên tố hóa học giữa khối
xâm nhập và đá vây quanh.
Nếu qúa trình biến chất xảy ra trong một phạm vi
lớn thì gọi là biến chất trao đổi khu vực; nếu xảy ra
tên một phạm vi nhỏ như quanh khối xâm nhập thì
gọi là biến chất tiếp xúc trao đổi.


19


3. Các kiểu biến chất
Siêu biến chất
•
•

Do tác dụng của nhiệt độ, áp suất và dung dịch biến
chất.
Đây là dạng biến chất đặc biệt (phần biến chất cao)
của biến chất nhiệt động (biến chất khu vực) làm tái
nóng chảy từng phần của đá.

Biến chất phức
•

Một khu vực gồm nhiều dạng biến chất nằm
chồng lên nhau và hoàn toàn độc lập.

20


3. Các kiểu biến chất
Biến chất giật lùi (tự biến chất)
• Nhiệt độ, áp suất hạ thấp → các đá biến chất
được thành tạo ở mức độ cao → các đá biến
chất ở mức độ thấp
• Do tác dụng của dung dịch sau magma cùng
nguồn và xảy ra bên trong khối magmna kết tinh.

• Các quá trình biến đổi thứ sinh (hoặc khí thành
nhiệt dịch), quá trình đá phun trào kiểu mới bị
biến đổi thành đá phun trào kiểu cũ cũng thuộc
nhóm tự biến chất.

21


22


Tướng biến chất
Tướng biến chất là sự thể hiện một trình độ biến
chất tương ứng với một giới hạn nhất định về điều
kiện nhiệt độ và áp suất. Các đá được thành tạo
trong một điều kiện nhiệt độ, áp suất nhất định
được gọi là những đá có cùng một tướng biến chất.

23


4. Thành phần vật chất
Thành phần hóa học
 Các hợp phần hóa học chủ yếu tạo đá biến
chất cũng tương tự như trong đá magma
nhưng không mang tính quy luật.
Thành phần KV
 Các đá biến chất chứa khá nhiều KV khác nhau,
hầu như không gặp trong các đá Mm.
◦ Khoáng vật chính >=5%.

◦ Khoáng vật phụ <5%.

24


4. Thành phần vật chất
Thành phần khoáng vật
 Các đá biến chất chứa khá nhiều KV khác nhau,
hầu như không gặp trong các đá Mm.
• Khoáng vật chính >=5%.
• Khoáng vật phụ <5%.
Đá

Khoáng vật

B/c

andalousite, disthene, silimanite, cordierite, garnet,
staurolite...

Mm olivine, augite, horblend, plagioclase, orthoclase, Qz,
và b/c biotite, muscovite, phlogopite, ilmenite, magnetite,
chlorit, actinolite, tremolite, wollastonite, jaderite…
25