Magma và đá Magma

1126 BÁCH K HO A T H Ư Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> MAGMA & ĐÁ MAGMA<br /> Các m ụ c từ: 1. Magma; 2. Đá m agma; 3. Andesit; 4. Basalt; 5. Đá mafic; 6. Đá siêu mafic; 7. Granit; 8. Kimberlit;<br /> 9. Komatiit; 10. Lamproit; 11. Ryolit; 12. C ác tỉnh thạch học lớn.<br /> <br /> <br /> Magma<br /> N g u y ề n H oàng. V iện Đ ịa C hât,<br /> V iện H àn lâm K hoa học & C ô n g n ghệ V iệt N am .<br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> M agm a là hôn h ợ p silicat p h ứ c tạp tổn tại trong phái có M gO cao hơn 10% tổng hàm lượng. T rong một<br /> đ iều kiện á p su ấ t và n h iệt đ ộ cao. H ôn h ợ p này bao chuôi phân dị, m agm a nào có hàm lượng M gO cao<br /> gồm vật ch ât d ạ n g n ó n g chảy, bán nón g chảy, chất n h ât thì gọi là m agm a mẹ.<br /> ran (tinh th ế kh o án g vật) và các h ợ p p h ần chât bốc. Kết quả thực nghiệm cho thây d u n g th ế m agm a ban<br /> T hông th ư ờ n g , nhiệt đ ộ m agm a d a o đ ộ n g từ 700°c đ ầu hình thành từ nóng chày từng phần đá peridotit<br /> đến 1300°c và áp su ấ t d a o đ ộ n g tro n g khoảng 10 kbar m anti cho chi số m agne (Mg# = 100Mg/(Mg + Fe) dao<br /> đến 20 k bar (tương đ ư ơ n g độ sâu tù 30 đến 60km động trong khoáng 66 đến 75, hàm lượng C r khoang<br /> dư ới m ặt đât). Tù dư ới sâu m agm a đ ư ợ c đ ẩy lên và l.oooppm (phẩn triệu) và Ni lớn hơn 400 - 500ppm.<br /> gom lại tro n g các lò tru n g gian, c h ú n g p h u n lên bể<br /> m ặt theo các hoạt đ ộ n g n ú i lửa (gọi là m agm a p h u n N gu ồn m agm a<br /> trào) tạo th à n h các d ò n g d u n g n h am hoặc p h u n nô<br /> Thành phần nguõn. T hành phẩn vật chat ng u ổ n là<br /> h ìn h th àn h các sản p h ẩm tro bụi, bom hoặc dăm kêt<br /> yêu tố quyết định đ ể xác định thành phần cua m agm a<br /> núi lửa. M agm a bị tắc d ư ớ i m ặt đ ấ t tạo th à n h các thê<br /> b an đầu. Thí dụ, nguồn ban đẩu là lerzolit spinel thì<br /> xâm n h ập , có th ế x uyên cắt, p h a trộn v à/h oặc đổ n g<br /> khác với nguổn lerzolit granat, m ặc d ù cả hai đ ể u là đá<br /> hóa với đá vây q uanh.<br /> peridotit m anti và đểu có khà năng nóng chảy từng<br /> T hông thư ờng m agm a chi có thê hình thành tại các p hần đ ế hình thành m agm a basalt. Á p suât, nhiệt đ ộ và<br /> môi trư ờng đặc biệt, và thành phần m agm a th ể hiện các yếu tô khác nhu hàm lượng nước củng q u an trọng,<br /> mối tư ơng q u an với các môi trư ờ n g sản sinh ra chúng. tuy nhiên không phải là yếu tố quyết định [H .l ].<br /> Các môi trư ờng chính hình thành m agm a là các đới h út<br /> Sự tiến hóa. T h ành p h ầ n m agm a tạo th à n h do<br /> chìm, đới tách giãn lục địa, sống tách giãn giữa đại<br /> n ó n g chảy từ đá m anti có th ế bị thay đổi khi di<br /> dư ơ n g và các vù n g dị th ư ờ n g nhiệt. T hành phần<br /> ch u y ến qua vỏ Trái Đ ất v à/hoặc lư u lại tro n g m ột<br /> m agm a chủ yếu là các oxid silicat n h ư SÌO 2 (dao động b u ồ n g m agm a tru n g gian. Các quá trìn h làm thay<br /> từ 42 đến 75%), AI2O 3 (2 -18% ), M gO (0 -15% ), FeO (2 - đổi th à n h p h ần và tính chất cơ lý bao gồm p h â n dị<br /> 14%), CaO (3 - 12%), N aiO (0 - 7%) và K2Ơ (0 - 5%). m ag m a trộ n lân và đ ổ n g hóa với đ ất đá vây q u a n h .<br /> M agm a có th ành phần S1O 2 th âp gọi là mafic, S 1O 2 cao<br /> thì gọi là felsic hay acid. T hành phẩn m agm a phụ thuộc Phản dị m agm a<br /> vào thành p h ần vật chât tham gia nóng chảy và các quá<br /> trình phân dị tiếp theo. Vật chât n h ư đá siêu mafic Phân dị m agm a là quá trìn h tiến hóa và tạo th àn h<br /> (thâp SiChvà cao MgO) trong m an ti cho đ ến vật chât vò m ột loạt các m agm a có th à n h p h ẩn hóa học và loại<br /> Trái Đâ't có th ể nóng chảy d o mâ't cân bằng về nhiệt độ đ á khác n h a u tử th àn h p h ẩ n đ ổ n g n h â t ban đ ẩ u ; các<br /> và áp suất (thí dụ, nhiệt độ tăng hoặc do áp suât giảm) q u á trìn h làm thay đổi này n h iều khi kh ô n g cần phải<br /> đ ể sản sinh ra các loại m agm a. có sự can th iệp của v ật chât ngoại lai. Sự p h â n dị<br /> m ag m a cẩn có các ca c h ế vật lý d ân đến thay đ ồi tính<br /> Magma ban đầu cha't và đặc điếm hóa học.<br /> <br /> M agm a là "d u n g th ể đẩu tiên" đư ợc hình thành do Dãy phản ứng Bowen<br /> nóng chảy tù n g phần đá peridotit m an ti; d u n g thê này<br /> chưa trải qua bât kỳ sự phân dị hoặc đổng hóa nào. Đ ẩu n h ũ n g năm 1900, nhà thạch học thự c n ghiệm<br /> Một d u n g thê được gọi là m agm a ban đầu phai thoa N o rm an Bowen đã c h ú n g m inh rằng từ d u n g th ế<br /> m ãn các điểu kiện sau: ĩ) nhiệt độ pha long cao hon các basalt, có n h ữ n g tinh thê đ ư ợ c kết tinh và tách khoi<br /> sàn phấm p h ân dị của nó, 2) giàu thành phẩn khoáng d u n g th ể trư ớ c khi c h ú n g tư ơ n g tác với d u n g thế<br /> vật bị phân dị kết tinh so với các sản phấm phân dị, 3) này; đ ó chính là cơ c h ế p h â n dị tù basalt đ ến ryolit.<br /> có thành phẩn ờ trạng thái cân bằng với các pha manti Bowen cho răng k h o án g vật kết tinh từ d u n g thê<br /> ncri nó đư ợc sinh ra bằng nóng chảy từng phẩn dưới m agm a có thê chia làm hai loạt, loạt tư ơ n g tác liên<br /> anh hư ởng của áp suâ't cao. Tât cả các m agm a ban đẩu tục và loạt không liên tục.<br />  M AG M A & ĐÁ M A G M A 1127<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> N hiệt đ ộ (°C ) N hiệt đ ộ (°C )<br /> 1000 2000 1000 2000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Cơ chế nóng chảy từng phần các peridotit manti tạo thành dung thể basalt,<br /> a) Tảng nhiệt đến nhiệt độ pha rắn và cao hơn (pha lỏng); b) Giảm áp suất trong khi nhiệt độ không thay đối<br /> (đoạn nhiệt), nóng chảy xuất hiện khi áp suất xuyên qua điểm pha rắn.<br /> <br /> - Loạt tư ơ n g tác liên tục bao gồm loạt d u n g th ể Nóng chày phân đoạn. N óng chày phân đoạn là ca<br /> plagioclas - felspat. M ột d u n g thê basalt sẽ kết tinh ch ế p hân dị m agm a, trong đó hiệu quá phụ thuộc vào<br /> plagioclas giàu Ca tiếp đ ế n sẽ kết tinh các plagioclas m ức đ ộ d u n g th ể tách khỏi hệ nóng chảy. N óng chảy<br /> giàu N a khi n h iệ t đ ộ giam d ần . N ếu plagioclas giàu phân đoạn không phái là cơ c h ế liên tục, mà có thế<br /> Ca bị tách ra khỏi hệ thống, th àn h p h ẩn d u n g th ể sót d ù n g lại m ột khoảng thời gian cho đến khi m ột trong<br /> vẫn tiến hóa tới loại d u n g th ể có th ế kết tinh các pha (rắn) nóng chảy hoàn toàn. Q uá trình này sẽ<br /> plagioclas giàu Na, thí d ụ n h ư d u n g th ế ryolit. tiếp tục khi nhiệt độ nóng chảy đ ủ cao đê nóng chày<br /> - L oạt tư ơ n g tác k h ô n g liên tục bao gồm các các h ợ p phân còn lại trong thể răn còn lại. Kết quả là<br /> khoán g v ật m à khi giám n h iệ t sê p h án ứ n g với d u n g d u n g th ể m agm a biếu hiện sự khác biệt trong thành<br /> th ế đ ế h ìn h th à n h m ột pha m ới. Thí dụ, sự kết tinh phần (điểu này khác với nóng chảy cân bằng).<br /> olivin từ d u n g th ể b asalt sẽ đ ạ t đ ến điếm nơi mà<br /> Chế độ<br /> olivin sẽ tư ơ n g tác với d u n g th ế đê tạo thành n h iệ t<br /> DÀY PHẢN ỪNG BOWEN<br /> <br /> pyro x en thoi. B ow en d ụ đ o á n rằng, n ếu nh iệt tiếp Nhiệt độ két Đá siẻu<br /> tmh cao nhát<br /> tục giảm , p y ro x en thoi sẽ tư ơ n g tác với d u n g th ể mà (1 4 0 0 °C )<br /> (pendotit.<br /> komatxt)<br /> tại thời đicm ấy đã trờ nôn giàu nước đế tạo thành<br /> Đá mafic<br /> h o rn b le n d . H o rn b le n d sau đ ó tư ơ n g tác với d u n g thê (basalt,<br /> đ ế tạo th à n h biotit. N ếu các p h a kết tinh bị tách khòi gatoro)<br /> <br /> hệ th ố n g trư ớc khi sự tư ơ n g tác có th ế xảy ra, d u n g Đá trung tinh<br /> (andesit.<br /> th ể sẽ trở nên giàu h ợ p p h ẩ n silic. dotent)<br /> <br /> Y tư ờ n g trên p h ù h ợ p với n h ù n g tô h ọ p khoáng Dá axit<br /> Nhiệt độ két<br /> vật tro n g các loại m agm a khác nhau. Có thê d ự đoán (ryoM.<br /> tinh tháp nhái<br /> granit)<br /> (650°C)<br /> rằng, tăn g hàm lư ợng S1O 2 thì các oxid khác n h ư M gO<br /> Hình 2. Dãy phản ứng kết tinh phân dị tạo thành các loại<br /> và C aO sè giảm d o ch ú n g đã tham gia kết tinh thành<br /> magma khác nhau (N. Bowen, 1922).<br /> các k h o án g vật n h ư olivin, pyroxen xiên,... N goài ra,<br /> có thê d ự đoán rằn g với thời gian, khi quá trình kết . N óng chảy các ng uồ n khác nhau<br /> tinh p h â n đ o ạn càng p h át triên thì hàm lư ợng các Khả n ăn g thư ờ ng xày ra là các m agm a không liên<br /> ngu y ên tố linh đ ộ n g trong d u n g th ế càng giàu n h u n g q uan gì n h a u ngoại trừ có chung m ột n g u ồ n nhiệt gây<br /> thàn h p h ầ n n g u y ên tố chính sê giám . Đ ây là xu hư ớ ng nóng chảy. T rong trư ờ ng hợp này mỗi loại m agm a có<br /> ch un g q u a n sát đ ư ợ c trong các khối m agm a. Kết tinh thê là đại diện cho m ột quá trình nóng cháy của các<br /> phân đ o ạ n là c a c h ế q u an trọ n g n h ât tro n g quá trình n g u ồ n khác n hau tại các thời điếm khác nhau n h u n g<br /> phân dị m agm a [H.2]. củng m ột nguồn nhiệt. T rong trư ờ n g h ợ p này các biểu<br /> đổ hóa học không hẳn là cho m ột hư ớ n g tiến hóa. Tuy<br /> Cơ chế phân dị magma nhiên, sự biến thiên của các th àn h phẩn hóa học phụ<br /> thuộc vào m ột số oxid chủ chốt, và các oxid này đư ợc<br /> N ó n g c h ả y từ n g p h ầ n<br /> quy v ể 100%; nếu m ột oxid nào đ ó cao thì các oxid<br /> Nóng chảy cân bằng. N óng chảy tù n g phẩn m ột số đá còn lại sẽ nh o đi, thí d ụ nếu S1O 2 cao thì M gO nho đi.<br /> có thê là cơ c h ế sản sinh m ột loạt các loại m agm a có N hu vậy, ngay cả khi các loại m agm a không có q uan<br /> thành p h ầ n khác nhau. Một chuỗi d u n g th ể đư ợc hình hệ ng u ồ n gốc với nhau cũng có th ể tạo thành các<br /> thành d o nóng chảy cân bằng liên tục, p hụ thuộc vào hư ớ n g biến thiên n h ư chúng có cùng ng u ổ n gốc. Do<br /> tính kết tinh m à sàn sinh m ột chuỗi các loại đá, quá đó, các quá trình nóng chảy khác n hau đôi khi có thê<br /> trình này ngược với quá trình kết tinh phân đoạn. có q u an hệ hay không quan hệ v ể nguổn gốc.<br /> 1128 B Á C H K H O A T H Ư Đ ỊA C H Á T<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> K ế t tin h p h â n đ o ạ n buổng m agm a. Khi nhiệt độ tại đinh buổng m agm a hạ<br /> Kết tinh p h â n đ o ạ n là cơ chê p h â n dị q u an trọng xuống do tương tác với tầng đá bên trên, phẩn vật chât<br /> (ph ân đ o ạn là cơ chê' p h ân dị là hiện tượng) d o sự khác này sẽ trở nên đặc hơn m agm a bên dưới. Nói cách<br /> n h a u v ể hóa học g iừ a tinh thê và d u n g thê m ặc d ù khác, sự kê't tinh dẫn đến sự p hân đới thành phẩn trong<br /> chú n g ở tro n g trạn g thái cân bằng. Đ ế cơ c h ế kê't tinh b uồng m agm a. Khi hiện tư ợng trao đổi nhiệt chấm dứt,<br /> p h â n đ o ạ n hiệu quả, cả hệ kết tinh p h â n đ o ạn phải rât b uồng m agm a sè trờ thành phân lóp.<br /> cơ độ n g , hoặc tin h thê d i ch u y ển q u a thê m agm a, hoặc D u n g ly<br /> m agm a chảy q u a đ ó i kết tinh. T óm lại, các cơ c h ế kết<br /> D ung ly là hiện tư ợ n g xảy ra khi các d u n g dịch<br /> tin h p h â n đ o ạ n bao gổm các trư ờ n g h ợ p sau đây.<br /> k h ô n g trộn lẫn vào n hau. Thí d ụ , tro n g m ột hệ hai<br /> K h o án g v ậ t k ết tin h từ d u n g th ê m a g m a lắn g h ợ p p h ầ n A và B nếu có m ột trư ờ n g d u n g ly thì hai<br /> ch ìm x u ố n g đ á y của lò m a g m a d ư ớ i tác đ ộ n g bởi h ợ p p h ẩn A và B tiến v ể hai cực của m ình và kết tinh<br /> ch ín h khối lư ợ n g vì c h ú n g có tỉ trọ n g cao h ơ n d u n g khi n h iệt đ ộ giảm . N h ư vậy, hai hợ p p h ầ n có th àn h<br /> thế. N g a y sa u k h i các tin h th ế đ ầ u tiên lắ n g x u ố n g p h ẩn khác n h a u n h ư n g kết tinh ở cùng m ột n h iệt độ.<br /> c h ú n g v án còn tiếp x ú c với d u n g th ê sót cua m ag m a. Q uá trìn h kết tinh châm d ứ t khi các d u n g thê kh ô n g<br /> T u y n h iên , c à n g v ể sa u khi có n h iê u lớ p tin h th ế lắng còn và tinh th ể của hai h ợ p p h ẩn tổn tại cùng n h a u .<br /> x u ố n g , các tin h th ê đ ầ u tiên sẽ th ự c sụ bị tách biệt T ừ đây có hai tính chât q u a n trọ n g cua d u n g ly là:<br /> khòi d u n g th ê m a g m a . N ế u tin h th ế có tỷ trọ n g n h ò 1) N ếu các d u n g dịch riêng biệt ờ trạng thái cân b ằng<br /> h ơ n d u n g th ể, c h ú n g sẽ bị đ ấ y lên trên . N ế u các lớ p với các th ể rắn, hai d u n g dịch này phải ở trạn g thái<br /> tin h th ê đ ẩ u tiên v â n còn tiếp x ú c với d u n g thế, vể cân b ằn g với các th ể rắn cùng th à n h phần. 2) Các<br /> sau c h ú n g d ầ n d ẩ n bị tách k h ỏ i h ệ cân b ằ n g với th àn h p h ẩn khác biệt của hai loại d u n g dịch sè tồn<br /> d u n g th ế d o có n h iề u lớ p tin h th ế h a n . D o các th â n tại ở cùng m ột nh iệt độ.<br /> m a g m a có n h iệ t đ ộ cao h ơ n đ á v ây q u a n h , n h iệ t từ<br /> D u n g ly từ n g đư ợ c xem là cơ c h ế giải thích tâ t cà<br /> th â n m a g m a sẽ di c h u y ê n v ể p h ía đ á v â y q u a n h .<br /> các hiện tư ợ n g m agm a p h â n dị. N ếu vậy, theo tính<br /> N h ư v ậy p h ẩ n rìa của th â n m a g m a sẽ có n h iệ t đ ộ<br /> chất th ứ 2, d u n g thê giàu silic và m afic phải hìn h<br /> th â p h o n và m a g m a sẽ k ết tin h tại p h ầ n rìa n à y trư ớ c<br /> th àn h tại cùng m ột nh iệt độ. N h u n g m agm a b asalt<br /> khi c h u y ê n d ầ n v ề p h ía tro n g . N h ư vậy, tin h th ế kết<br /> rõ ràn g n ó n g h ơ n d u n g thê ryolit do vậy d u n g ly<br /> tin h trư ớ c sẽ d ầ n bị cách ly và tách h ẳ n khỏi hệ<br /> kh ô n g th ể d ù n g đ ể giải thích sự khác n hau tro n g<br /> th ố n g cân b ằ n g với d u n g thể. S ự lắ n g x u ố n g (và đ ẩy<br /> th à n h p h ần m agm a. T uy nhiên, d u n g ly có th ể giài<br /> lên) củ a tin h th ế k ết tin h v ào các giai đ o ạ n đ ẩ u sê<br /> thích các hiện tư ợ n g như: 1) D ung th ế sulfide có th ế<br /> làm d u n g th ể g iàu th à n h p h ẩ n silic h ơ n và đ ộ d ẻ o<br /> tách khòi m agm a giàu silicat; 2) M agm a cao kiểm<br /> tă n g lên, các k h o á n g v ậ t k ết tin h m u ộ n h o n sê kh ó<br /> giàu CƠ 2 có th ể tách th à n h 2 d u n g thể, m ột loại g iàu<br /> ch ìm x u ố n g h ơ n . Q u á trìn h k ết tin h và tách khỏi<br /> carbonat, loại kia giàu silic và kiểm . C ơ c h ế n à y có<br /> d u n g th ể là cơ c h ế g â y p h â n d ị h iệ u q u ả tạo th à n h<br /> th ê giải thích sự th àn h tạo đ á carbonatit; 3) M agm a<br /> các lớ p k h o á n g v ậ t tại khôi m a g m a m afic lớn.<br /> b asalt giàu sắt có th ế tạo th à n h hai d u n g th ế - m ộ t là<br /> Phân dị do dòng chày dung thê. V ận tốc di c h u y ế n felsic giàu S1O 2, hai là m afic giàu FeO.<br /> của m a g m a tại v ù n g tru n g tâ m d ò n g chảy cao h a n so<br /> với các p h ầ n rìa d o ít ch ịu m a sát h ơ n . Do vậy, tin h B iế n đ ồ i d o c h ấ t b ố c<br /> <br /> th ê k ết tin h có xu h ư ớ n g c h u y ê n v à o tru n g tâm và C h ât bốc có thê th o át khỏi các k h o án g vật c h ứ a<br /> làm đ ộ h ạ t v ù n g n à y th ô h ơ n . nư ớc n h ư mica, am phibol, v .v ..., d o ch ú n g k h ô n g<br /> Cơ chê'ép lọc. Đ ây là cơ c h ế tách d u n g th ế và hỗ n bền tro n g đ iểu kiện kết tinh gần b ề m ặt. C hat bốc<br /> h ợ p d u n g th ể - tin h thể. T ro n g bối cành tập tru n g th o át khỏi d u n g th ể có thê d ầ n tới m at cân bằn g g iừ a<br /> n h iề u tin h thế, d u n g th ê có th ể bị é p - lọc khỏi các hỗn d u n g thê và p h a châ't bốc đối với m ột s ố n g u y ê n tố.<br /> h ợ p d u n g th ê - tin h th ể b ằ n g m ộ t cơ c h ế kiến tạo nào Thí d ụ các n g u y ên tố n h ư Na, K, Si, F và C1 th ư ờ n g<br /> đó, d u n g th ê đ ư ợ c đ ẩ y v ào các k h e núi: hoặc các p h ân b ố vào p h a khí (chât bốc).<br /> k h ô n g gian trố ng , còn tin h th ê thì bị g iữ lại p h ía sau. T rộ n lẳ n m a g m a<br /> C ơ c h ế ép - lọc đ ư ợ c áp d ụ n g n h iề u tro n g công<br /> N ếu hai hoặc nhiều loại m agm a có thàn h p h ẩ n<br /> n g h iệp , tu y n h iê n tro n g th ự c t ế tự n h iên thì chư a q u a n<br /> khác biệt tiếp xúc với n h a u bên dư ới bể m ặt Trái Đằt,<br /> sát đ ư ợ c vì 1) các tổ h ợ p tin h th ê thì giòn n ê n k h ó bị<br /> có kha n ăn g c h ú n g sê tư ơ n g tác và th à n h pha trộ n đ ẻ<br /> u ố n đê đ ẩ y ra khoi h ô n h ợ p vói d u n g thế, và 2) các<br /> tạo ra các loại đá có th àn h p h ần tru n g gian của các<br /> đ ứ t gãy h ìn h th à n h d o cơ c h ế tách giãn, đấy d u n g thê<br /> th àn h viên tham gia trộn lân. N ếu th àn h p hẩn của<br /> vào, tro n g khi cơ c h ế é p - lọc d u n g thê lại là nén ép.<br /> m agm a có khác biệt rât lớn (thí d ụ , b asalt và ryolit),<br /> T h ẳ m th ấ u n h iệ t - tr ọ n g lự c sẽ có nhiểu yếu tố dư ớ i đây ảnh h ư ờ n g đến q u á<br /> B uồng m ag m a có th ế tr a th àn h đá với các lóp có trìn h pha trộn.<br /> th àn h p h ẩ n khác nhau. C ác lóp này hình th àn h dư ới - Nhiệt độ tương phản. Basalt và ryolit có th ể có<br /> tác đ ộ n g cua p h â n đới nh iệt và trọ n g lực bên trong n h iệt đ ộ rât khác n hau. N ếu c h ú n g tiếp xúc n h a u ,<br />  M A G M A & ĐÁ M A G M A 1129<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> m agm a basalt sè bị ngu ộ i và có th ể kết tinh, trong Đ ồ n g h ó a m a g m a và n h iễ m v ỏ<br /> khi đó m ag m a ryolit có xu h ư ớ n g nó n g th êm và tinh T h ô n g th ư ờ n g th àn h p h ẩ n vỏ rât khác với m agm a,<br /> thê vừ a m ới kết tinh lại có thê n ó n g chảy. d o đ ó khi m ag m a x u yên qua vỏ đ ể p h u n lên thì n h iều<br /> - Tỳ trọny khác biệt. Basalt có tỵ trọ n g trong kha n ă n g xày ra tư ơ n g tác giữ a ch úng. N ếu vật chất<br /> khoang 26 đến 27 g/cm 3 tro n g khi ryolit thì chi 23 v ỏ bị cuốn vào và trờ th àn h m ột h ợ p p h ầ n cua<br /> đến 25 g /cm 3. Sụ khác b iệt này làm m ag m a ryolit có m agm a, thì đ ó là bị m ag m a đ ồ n g hóa. N gư ợ c lại,<br /> xu h ư ớ n g nổi trên basalt, n h u vậy làm gián đ o ạn quá m ag m a có th ê hòa tan m ộ t p h ẩ n đá dọc th eo k ênh d â n<br /> trình p h a trộn. lên b ề m ặt, trư ờ n g h ợ p này h ìn h th à n h m agm a bị<br /> - Tương phán độ dẻo. Basalt và ryolit có độ d eo rât n h iễ m vỏ. C a hai q u á trìn h đ ểu làm thay đổi th àn h<br /> khác n h a u ; khi đ ó đê quá trình trộ n lân xáy ra cần p h ầ n b a n đ ẩ u của m agm a. H iện tư ợ n g đ ổ n g hóa và<br /> phái có m ột cơ c h ế k h u ây trộn đặc biệt. n h iễ m vo cũ n g giố n g n h u hiện tư ợ n g p h a trộn, n h ư n g<br /> khác với q u á trìn h p h a trộn, c h ú n g p h ứ c tạp h o n<br /> N h iều bang ch ứ n g cho th ây d ù có các yếu tố can<br /> n h iều d o ả n h h ư ở n g của q u á trin h cân b ằ n g nhiệt. Đ ế<br /> trơ q u á trình p h a trộn, n h ư n g sự pha trộn m agm a<br /> đ ổ n g hóa đ á vây q u a n h cẩn p h ái có đ u lư ợ ng n h iệ t đ ế<br /> vẫn xảy ra. Sự ch ên h lệch tro n g th àn h p h ẩn giừa hai<br /> n â n g đ á vây q u a n h đ ế n n h iệt đ ộ p h a ran (củng là bắt<br /> loại m ag m a càng n ho thì sự khác biệt về nhiệt độ, tỷ<br /> đ ẩ u n ó n g chay), khi đ ỏ n h iệ t d o m ag m a tiếp tục cung<br /> trọng và đ ộ d ẻo sê càng nhò. N ếu các m ag m a có<br /> câp đ ê c h u y ên đá vây q u a n h tù thê rắn san g d u n g thê.<br /> thàn h p h ầ n khác b iệt lớn tiếp xúc n h au thì cần thiết<br /> T ro n g tru ò n g h ợ p m ag m a kết tinh, sự đ ổ n g hỏa<br /> phải có cơ chê k h u ây trộn, đ ó là đôi lưu tức là<br /> k h ô n g th ê xảy ra. C ó hai cách đ ế v ư ợ t qua trở ngại<br /> m agm a nón g h ơ n sẽ x u yên q u a m agm a nguội hơn<br /> này: 1) N ếu n h iệ t đ ộ của m ag m a rất cao (gần p h a<br /> trộn lần hai loại m ag m a có th à n h p h ẩn khác n h au sẽ<br /> lỏng), n ó có th ể c u n g câp n h iệt cho đ á vây q u a n h<br /> hình th à n h m ột loại m gm a m ới có th àn h p h ầ n tru n g<br /> tro n g lúc giam n h iệt v à kết tinh; 2) N ếu đ á vây q u a n h<br /> gian. Đ ê hai m agm a có th ế trộn lân, c h ú n g ph ải vư ợt<br /> có n h iệ t đ ộ g ần với n h iệ t đ ộ n ó n g chảy, thì chi thêm<br /> qua sự chênh lệch về ti trọ n g vì n g ư ợ c lại sự chênh<br /> m ộ t lư ợ n g n h iệ t tù m ag m a là có th ế gây nó n g chảy.<br /> lệch n ày sẽ làm ch ú n g tách nhau. H iện tư ợ n g trộn<br /> Đ iều n à y xảy ra khi các m ẻ m ag m a liên tục x uyên q u a<br /> lẫn m ag m a th ư ờ n g xảy ra tại các lò m agm a ở các<br /> và thái nh iệt cho đ á vây q u an h .<br /> sống đ ại d ư ơ n g , nơi các đ ạ t m ag m a vừa hình th àn h<br /> từ bên dư ới, ch ư a p h ân dị (hoặc ít p h ân dị) bị đẩy T ro n g tự n h iê n các q u á trìn h tư ơ n g tác m a g m a và<br /> vào các b u ồ n g m ag m a p h â n dị tại các th u n g lũng ở đ á v â y q u a n h th ư ờ n g k h ác các m ô h ìn h lý th u y ế t vì<br /> bên d ư ớ i sống đ ại dư ơ n g . các q u á trìn h n ó n g ch ảy và k ết tin h xảy ra k h ô n g<br /> p h á i ch ỉ tro n g m ột n h iệ t độ, m à tro n g m ộ t k h o ả n g<br /> Sự trộ n lẫn m ag m a có thê theo các d ạ n g sau đây.<br /> n h iệ t đ ộ . D ù v ậy, n g u ổ n n h iệ t cần th iế t cu n g câp đ ể<br /> - M agma xen kẽ. N ếu m agm a p h u n trào ở các giai n ó n g ch ảy đ á v ây q u a n h chỉ cần có n h iệ t đ ộ d a o<br /> đoạn đ ẩ u của q u á trìn h pha trộ n có thê b ắt g ặp hiện đ ộ n g tro n g m ộ t k h o ả n g nhò. Đ ể đ ổ n g hóa với<br /> tư ợ n g đ á có các m àu sắc tư ơ n g p h ản xen kẽ n h au; thí m a g m a chi cẩn m ộ t lư ợ n g n h ò d u n g th ế n ó n g ch ảy<br /> d ụ sá n g m àu (ryolit) với sâm m àu (basalt); hiện từ đ á vây q u a n h p h a trộ n với m a g m a đó. T rư ờ n g<br /> tư ợ n g n à y gọi là xen kè m agm a. C ần lư u ý là đá có h ợ p n à y gọi là m a g m a bị n h iễ m v ậ t chât vỏ.<br /> m àu k h ác n h au k h ô n g phải luôn luôn có th àn h phần<br /> D âu h iệu n h ậ n biết đ ồ n g hóa:<br /> khác n h a u . Do vậy đôi khi q u a n sát th ây đá có kiến<br /> trúc v ạch k h ô n g có nghĩa c h ú n g có th à n h p h ầ n khác - X uât h iệ n các b a o th ế n g o ại lai m à th à n h p h ẩ n<br /> nhau. g iố n g với đ á v ây q u a n h khối m agm a;<br /> - Tô hợp khoáng vật bất cân bằng. Sự k h ô n g cân - C ác tin h th ê bị g ặm m òn;<br /> b ằn g g iữ a olivin giàu M g của basalt trộ n với ryolit - T rê n các b iểu đ ổ hóa học m a g m a p h â n b ố g iừ a<br /> chứa th ạch anh ch ứ n g tỏ m ag m a p h u n trào trư ớc khi th à n h p h ầ n m a g m a n g u y ê n th ủ y và đ á v â y q u a n h ;<br /> thạch a n h hay olivin bị hòa tan hoặc p h ả n ứ n g tạo<br /> - Tỉ SỐ đ ổ n g vị 87Sr/86S r và Ô180 cao.<br /> th à n h m ộ t tô h ợ p k h o án g vật cân bằng.<br /> - Phân đới ngược. Khi m ột k h o án g vật bị đ ư a vào Tài liệu th am k hảo<br /> m ột m ôi trư ờ n g khác với m ôi trư ờ n g kết tinh của nó<br /> thi k h o á n g vật n ày sè có th ể p h ản ứ n g đ ê đ ạt trạng D e P a o lo D. 1981. T race e le m e n t a n d iso to p ic effects of<br /> c o m b in e d w a llro c k a ssim ila tio n and frac tio n a l<br /> thái cân bằng. M ột số k h o án g vật k h ô n g bị hòa tan<br /> c ry sta lliz a tio n . Earth and Planetary Science Letters. 53: 189-202.<br /> h oàn toàn, n gư ợc lại m ột p h ẩn d u n g dịch rắn của<br /> ch ú n g có th ế kết tinh th àn h k h oáng v ật có thành G ill R., 2010. Ig n e o u s ro c k s a n d processes: a pra ctic a l g u id e .<br /> p hần khác n h ư n g cân b ằn g với môi trư ờ n g hóa học W iley - Blackwell. 428 pgs.<br /> m ói h o ặc c h ế đ ộ nhiệt m ói. Q uá trin h này có th ể dân M a a lo e s., 1982. G eo ch em ical a sp e c ts of p e rm e a b ility<br /> tới s ự p h ân đ ớ i ngư ợc cua tinh thế. Thí dụ, thông c o n tro lle d p a rtia l m eltin g and fractio n al c ry stalliz atio n .<br /> th ư ờ n g đối với olivin, hàm lư ợng M g giảm d ẩ n tù Geochimica et Cosmochimica Acta. 46: 43-57.<br /> n h ân ra rìa tinh th ể (và Fe lại tăn g dẩn), trư ờ n g hợp M cK enzie D., 1984. T he g e n e ra tio n a n d c o m p a c tio n o f p a rtia lly<br /> ngư ợ c lại gọi là p hân đới ngược. m o lte n rock. Journal o f Petrology. 25: 713-765.<br /> 1130 BÁCH K HO A T H Ư Đ ỊA C HA t<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> M cK enzie D. a n d Bickle M. )., 1988. T he vo lu m e an d R udnick R. L. a n d F o u n tain D. M., 1995. N a tu re and<br /> co m p o sitio n of m elt g e n era te d by e x ten sio n of the co m p o sitio n of the con tin en tal crust: a lo w er c ru sta l<br /> lithosphere. Journal o f Petrology. 26: 625-679. p e rsp ectiv e. Reviews o f Geophysics. 33(3): 267-309.<br /> M iyashiro A., 1974. Volcanic rocks series in island arc and active T akahashi E. a n d K ushiro I., 1983. M elting o f a d ry p e rid o tite<br /> continental m argin. American Journal o f Science. 274: 321-335. a t high p re ssu re an d ba sa lt m ag m a genesis. American<br /> Rollinson H.R., 1996. U sing geochem ical data: evaluation, Mineralogist. 68: 859-879.<br /> presentation, interpretation. Benjamin Cummings. 384 pgs. W ilson M., 2007. Igneous p e tro g e n esis - a global a p p ro a c h .<br /> Springer. 485 pgs.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Đá magma<br /> Trân Trọng Hoà. Viện Địa chât,<br /> Viện Hàn lâm Khoa học & C ông nghệ Việt Nam.<br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> Đá m agm a là đá được kết tinh từ d u n g th ế silicat nghìn km 2 (thể via gabro C aru ờ N am Phi có d iện tích<br /> hoặc không silicat lỏng (m agm a nóng chảy) trong lòng tới 570.000km2; batolit granit N evada ờ Mỹ).<br /> đât. Đá m agm a được kết tinh dưới m ặt đ ât ở các độ sâu Đá p h u n trào và đ á xâm n h ậ p có các đặc đ iểm<br /> khác n h au được gọi ià đá xâm nhập, còn nếu được riêng vê kiến trúc. Các đá p h u n trào th ư ờ n g có kiến<br /> thành tạo trên m ặt đ ât hoặc gần bể m ặt đâ't - đá p h u n trú c th ủ y tinh, hoặc vi tinh, hoặc p o rp h y r với nển<br /> trào hay còn được gọi là đá núi lửa và á núi lửa. th u y tinh và ban tinh bao gồm các tinh thê hoặc<br /> Đá p h u n trào và đá xâm n h ậ p đ ư ợ c p h â n biệt m ản h tinh th ể k h o án g v ật tạo đá p h â n b ố trên nền<br /> trư ớc hết ở d ạ n g nằm của các th ế địa ch ất và kiến th ủ y tinh hoặc vi tinh. Đá xâm n h ậ p th ư ờ n g bao<br /> trúc của đá. Đá p h u n trào đ ư ợ c th à n h tạo từ các gồm các tinh th ể k h oáng v ật có hìn h dạng, m ứ c độ<br /> d u n g n h a m núi lửa p h u n lên theo các khe n ứ t d ư ớ i tự h ìn h và kích thư ớ c khác n h au tạo n ên nhiều kiểu<br /> d ạn g các d ò n g chảy hoặc câu trú c d ạ n g họng. C hiều kiến trúc đa d ạ n g với các tên gọi riêng biệt.<br /> dài các d ò n g d u n g n h am có khi đ ế n vài chục km ,<br /> chiểu d ày lớ p p h ủ đ ế n h à n g ngh ìn m ét với d iện tích Thạch h ọ c và c á c p h ư ơ n g pháp nghiên c ứ u<br /> đ ế n h à n g n g h ìn k m 2. Các lớp p h ù đá n ú i lửa cô lớn th ạ ch h ọ c<br /> đ ư ợ c biết trên th ế giới có diện tích đ ế n 500.000km 2 Thạch học là m ôn khoa học địa chất nghiên cú n vể<br /> (cao n g u y ê n n ú i lửa D ecan ở Â n Độ tuối M esozoi thành phần, cấu trúc, th ế nằm địa chât, phân loại,<br /> m uộn), th ậm chí 1.500.000km2 (cao n g u y ên núi lửa nguồn gốc, điều kiện hình thành và vai trò tạo khoáng<br /> tuổi Perm i - T rias ờ Siberie). C ấu trú c n ú i lửa rất đa sản của các loại đá m agm a, trẩm tích và biên chất. Đối<br /> dạng. M ột d ạ n g cấu trú c núi lửa đ ặc biệt là d ạ n g ống tư ợng chính của Thạch học đá m agm a là các loại đá<br /> nổ, đ ư ợ c h ìn h th à n h d o sự n ổ cua n h ữ n g khí đ ạ t áp m agm a xuất lộ trên bề m ặt Trái Đ ất (cả trên đâ't liền,<br /> su ẩt k h ố n g lô' tro n g các lò m ag m a và làm b u n g các đ áy biến và đại dương). T rong th ế giới hiện đại, các<br /> lớp đ á n ằm trên. N h ừ n g ố n g nô đ iến h ìn h là n h ữ n g m ầu đư ợc các tàu vũ trụ thu thập từ các hành tinh của<br /> Ống nô k im b erlit chứa kim cươ ng ở N am Phi, N ga, Trái Đât củng được Thạch học nghiên cứu.<br /> A n Độ, v.v... Với các nội d u n g n g h iên cứu p h ứ c tạp kê trên,<br /> Đá xâm n h ập th ế hiện chủ yếu ờ hai d ạn g là các thạch học cũng cần ứ ng d ụ n g nhiều p h ư ơ n g p h á p<br /> th ể xâm n h ậ p và đai m ạch, xuyên cắt các th ể đá trầm n ghiên cứu đa d ạ n g và p h ứ c tạp n h ư đ o vè địa chất<br /> tích, biến chât và các đá m agm a cô hem. Các thê xâm các thê m agm a ngoài thự c địa, xác đ ịn h th ế n am và<br /> n h ập có hình d ạn g khác nhau, p hụ thuộc vào quan hệ q u a n hệ của ch ú n g với đá vây q uanh; nghiên cún<br /> cua ch ú n g với đá vây q u an h và đ ư ợ c gọi tên theo xác đ ịn h th àn h p h ần k h oáng vật, đặc điếm kiến trúc,<br /> hình d án g cua n h ũ n g vặt th ế giống chúng: th ế chậu, cấu tạo cua đá dư ới kính hiển vi p h ân cực; p h ân tích<br /> th ể Via, thê chùm , th ể tư ờ n g (đai m ạch), v.v... Kích th àn h p h ẩn hóa học cùa k h oáng v ật (các n g u y ê n tô<br /> thước cua các thê xâm n h ậ p cũng rất khác nhau - từ chính và m ột s ố n g u y ê n tố vết) b ằng p h ư ơ n g p h á p<br /> thê tư ờng (đai mạch) có chiểu dày vài chục cm (hoặc vi dò; phân tích th àn h p h ẩn các n g u y ên tô tạo đá<br /> vài km n h ư thê tư ờng lớn ở Rodesia, Đ ông Phi) và dài chính (và m ột số n g u y ên tố vết) của đá b ằng p h ư ơ n g<br /> đến vài chục, vài trăm km. Các the m agm a xâm n h ập p h á p h u ỳ n h q u a n g roentgen; xác đ ịn h hàm lư ợ n g<br /> có diện lộ trên m ặt đ ấ t đ ến hàng nghìn hoặc chục các n g u y ên tố vết (bao gổm cả đ ấ t hiếm ) b ằn g<br />