Đá Trầm Tích

Thạch anh có xu hướng tích tụ trong các quặng vật chất bị xói mòn, do sự cưỡng lại vật lý và hóa học của nó và do nó thường được hình thành từ các khoáng silicat trong quá trình phong hóa hóa học. Nếu bạn từng đi qua một sa mạc, bạn có thể phải lưu ý rằng thường thì những dãy núi sẽ tối hơn các mảnh vỡ xung quanh chúng. Các thành phần tối hơn của đá phun trào và đá biến chất bao gồm phần lớn các khoáng dễ bị phong hóa dưới ảnh hưởng của axit carbonic, oxy, và nước. Đá mica và feldspar sẽ phân hủy dần và những bông và hạt nhỏ của chúng sẽ được mang đi bởi gió, để lại những hạt thạch anh. Ngay khi thạch anh được hình thành và xuất hiện trên bề mặt, nó sẽ chỉ phong hóa dần dần. Phần lớn sự phong hóa của thạch anh là do tác nhân vật lý: sự thay đổi nhiệt độ, sự xói mòn, nghiền ép. Không có gì đáng ngạc nhiên khi nhiều đá, đặc biệt là những đá hình thành trên đất lại chứa nhiều thạch anh.

Sự phong hóa hóa học và sự hòa tan thạch anh chỉ có vai trò trong khí hậu xavan và nửa khô cằn. Ở đó, thạch anh sẽ bị hòa tan dần vad rời khỏi đất và regolith, và các oxit và hydroxit sắt và nhôm thương hình thành nên các quặng bauxite quan trọng.

Phần lớn các sa thạch đều chứa các hạt thạch anh nằm gần nhau do có chất dính của thạch anh hay của carbonat như canxit. Sa thạch với lượng thạch anh hơn 90% được gọi là sa thạch thạch anh.

Sa thạch thường là chất xốp với bề mặt nứt thô. Tùy thuộc vào chất dính và hình dạng hạt, nó có thể hơi thô và gần như dễ vỡ.

Hình ảnh cho thấy miếng sa thạch thạch anh Triasic từ Unteralpfen ở Rừng Đen phía Nam, Đức. Nó gần như được tạo thành từ những hạt thạch anh có kích cỡ milimet và chỗ trống ở giữa được phủ một phần với những oxyt sắt vàng và vật liệu calcarine.

Sa thạch này thô hơn vật mẫu trước đó, và cũng nhẹ hơn nhiều, tỏa ra những hạt nhỏ khi bị cọ xát, nó ở Rossbode, Äginental, gần với Nufenenpass, Ulrichen, Wallis, Switzerland.

Sa thạch luôn được hình thành do sự lắng đọng cát, cả trong môi trường cạn cũng như dưới biển và do đó thường cho thấy địa tầng. những lớp địa tầng này không nằm song song với nhau, như trong Fig 8.1, do cát bị lắng lại ở sường, ví dụ một cồn cát, hay do cát bị di chuyển, ví dụ như các dòng chảy. Địa điểm tương tự như hình 8.2.

Độ bền của sa thạch thạch anh được quyết định bởi các khoáng lấp đầy các phần rỗng giữa các khe. Nếu chất gắn bao gồm chủ yếu là thạch anh, về mặt hóa học, đá sẽ rất ổn định. Nhưng thường thì các chỗ rỗng sẽ đượclấp bởi cacscanxit và đá phong hóa nhanh do chất gắn này hòa tan trong nước mưa thấm qua đá. Khi các tầng đá khác nhau về thành phần cấu tạo chất gắn hay về kích cỡ hạt, sự phong hóa sẽ dẫn tới hình thành đá trông kỳ quái, như là “Teufelstisch” ở Hinterweidenthal, phía tây của Pirmasens ở Pfälzer Wald, Đức. Lưu ý rằng hòn đá đứng màu đỏ sáng và phiến trên đó có màu nâu, chỉ như những phiến đá nâu phía cận cảnh bên trái từng có tư thế tương tự đã bị phong hóa.

Việc đá bị xốp có thể kết luận từ thực tế rawngfcos ít cây mọc trên nó. Nó sẽ không bị rỗ nếu như đá không chứa chút nước nào từ nước mưa. Sa thạch là tầng ngậm nước quan trọng.

Đất được hình thành trên sa thạch thạch anh thường không màu mỡ. chúng không chứa các nguyên tố quan trọng cần thiết như dinh dướng và thậm chí nếu có, chúng không chứa mica hay sản sinh ra khoáng sét có vai trò như kho chứa hay tầng đệm cho các nguyên tố này.

Đỉnh nhọn và hình dạng khối của những vách sa thạch đỏ của đèo  này cho thấy sự xói mòn phần lớn được gây rag do tác nhân vật lý, và ít phụ thuộc vào sự phong hóa hóa học. Những vách tường này gồm nhiều thạch anh. Kolob Canyons, công viên quốc gia Zion, Utah.

Sa thạch có thể dễ dàng bị chạm trổ nhưng không đủ chắc để dùng trong xây dựng. hình 8.4 là cảnh một đền thờ ở phía đông Othic Münster ở Freiburg im Breisgau, Đức. Nhà thờ được xây từ khoảng giữa năm 1200 và 1536 và tồn tại qua bom đạn trong suốt chiến tranh thế giới thứ hia. Bạn có thể thấy đồ khảm với những sa thạch có màu sắc khác nhau do sa thạch bị phong hóa dần và đá cần đôi khi cần được thay thế và do đá sẫm màu lại theo thời gian, do chúng hấp thu bụi và khí của thành phố. Chùa Gothic là một kiến trúc lâu đời. Do sa thạch xốp, nên tất cả các miệng máng xối được phủ bởi rêu xanh.

Đá phiến xilic, một loại thạch anh tinh thể lớn, có thể là một nguyên liệu hình thành đá. Nó có thể hình thành do sự biến chất đá phun trào, ví dụ từ những mảng giàu silic dioxyt ở nhóm trầm tích Onvercacht ở tỉnh Transvaal, Nam Mỹ (->Lowe and Knauth, 1977).

Phần lớn đá phiến đều dựa trên các đá trầm tích. Novaculites, diatomites và radiolarites đều là những đá có lượng silic dioxyt cao hình thành từ những trầm tích ở hồ và biển chứa lõi opan- tương tự cũng là nguồn giàu silic dioxyt của hòn nhỏ trong các đá trầm tích. Chất opan trong đá bị thay đổi dần dưới tác động của nước thấm và kết tinh lại vào trong các chất đa hình silic dioxyt, như là cristobalite, moganite, và cuối cùng là thạch anh. Do đó, các đá phiến cũ hơn hoàn toàn chuyển thành thạch anh (vẫn ở dạng tinh thể kín) và không chứa bất kỳ chất opan nào. Sự chuyển đổi này theo kèm với sự thay đổi trong cấu trúc: đường viền hạt không ổn định được làm thẳng rag và hình thành cấu trúc ba điểm(xem trong Knauth, 1994, để xem lại sự hình thành đá phiến).

Radiolarites hình thành từ khung opan của radiolarian, tế bào đơn của động vật nguyên sinh dưới nước. Chúng có mật độ dày, cứng, thô và thường là đá giống với đá phiến màu đen chỉ phong hóa trong khí hậu ôn hòa. Chúng thường cho thấy những địa tầng với các lớp mỏng rải rác với macno hay đá ngói mềm, phản ánh sự thay đổi thường xuyên trong môi trường nước. Radiolarite có khe nứt góc cạnh, hình thành các rìa hình chữ nhật, trên một phạm vi nhỏ, khe nứt có dạng vỏ sò. Do sức mạnh vật lý, radiolarite đôi khi được dùng trong xây dựng đường. Các khung opan của các tế bào đơn dưới nước bị lắng xuống thềm đại dương và sau đó lame rắn lại thành đá giống như đá phiến, đôi khi được tạo thành hoàn toàn từ đá phiến. Dù các khung có kích cỡ khoảng 1 mm, các khung trước đó thường không dễ nhận thấy bằng mắt thường. Trong radiolarite từ đại trung sinh và Paleozoic , chất opan hoàn toàn bị chuyển thành thạch anh.

Hình 8.5 cho thấy sự trồi lên của radiolarite trong một mỏ radiolarite cũ (bây giờ là một địa điểm lịch sử) ở Lautenthal ở dãy Harz, Đức (tầm nhìn khoảng 240- 360 cm). Radiolarite được hình thành trong môi trường biển sâu ở kỷ Lower Carboniferous khoảng 350 triệu năm trước đây. Trong suốt sự tạo núi Harz, nó chủ yếu chịu sự tạo nếp dữ dội. Rải trong radiolarite là những dải đá xám đen có thể nhận thầy qua cấu trúc hầm và thực tế rằng chúng bị xói mòn hơn là radiolarite.

Radiolarite màu xám đen từ một thềm sông gần địa điểm trong hình 8.5. Sự tạo nếp đá dẫn tới hình thành nhiều vân thachja nh thẳng chạy dọc qua đá.

Trong khi những radiolarite không bóng, thoo từ địa phương được thể hiện trong hình 8.5 trông có vẻ đồng nhất về màu đen, người ta có thể thấy những lớp trầm tích song song với nhau trong miếng lát bóng ở gần này. Trong hình phóng đại lên, kết cấu hình elip với những phân tích vè radiolarite có thể nhìn thấy. Lúc đầu chúng có hình tròn và rỗng nhưng bị biến dạng trong suốt quá trình nè trầm tích và đổ đầy với chalcedony.

Một cảnh khác với miếng lát bóng tương tự, cho thấy sự thử radiolarite được bảo quản tốt hơn. Rất nhiều trong số chúng trông rỗng nhưng được lấp đầy với chalcedony trong mờ.

Radiolarite, Okutama, Nhật Bản

Đá phiến xilic, Okutama, Nhật Bản

Diatomites là đá tương tự như radiolarite cũng hình thành từ đá trầm tích của khung opan, nhưng những khung này phần lớn là các tảo cát, tảo đơn bào. Tảo cát xuất hiện trong môi trường nước ngọt và nước mặn, vậy nên diatomites cũng có thể tìm thấy được trong thềm hồ cũ. Sự lắng đọng nhiều silic dioxyt opan là hiện tượng tương đối mới trong lịch sử trái đất, chỉ khoảng ầm 50 triệu năm khi tảo sinh trưởng, có khả năng do sự nguội dần của trái đất (Knauth, 1994). Trong các đại dương hiện nay, các bùn ở cửa biển có silic có thể được tìm thấy trong các khu vực có hoạt động sinh vật học cao, nhưng phải ở độ sâu lớn dưới điều kiện- phụ thuộc vào nhiệt độ thấp và áp suất cao- không cho phép sự lắng đọng canxit và khung đá vôi và lớp mai.

Nếu như diatomite còn trẻ và bị vùi dưới các đá khác ở độ sâu lớn trong thời gian dài, nó vẫn chưa bị nén và đôi khi còn xốp. Loại diatomite này được gọi là đất có tảo cát do độ chắc mềm của nó.

Hình 8.6 cho thấy phần nhô lên của diatomite phần đường cắt ở Lompoc, California. Tầm nhìn khaongr 120 cm. Diatomite bị xếp tần trong trung tâm là một chất mềm và nhẹ, tầng đá xám là những viền sét dày bị cắt bởi những dải opan đen nâu mỏng song song với nhau. Lompoc là địa điểm có mỏ diatomite lớn nhất thế giới. Nhờ có tính xốp và thực tế là nó trơ về hóa học và không phản ứng với hầu hết các chất, diatomite được dùng như vật liệu cho lọc và thấm hút cũng như vật cách lửa hay mài mòn. Nếu khô, đất nhiều tảo cát là một chất rất nhẹ.

Diatomite khác nhau về thành phần, nó có thể là khoáng không kết tinh gần như trong suốt (opan), silic dioxyt, nhưng chỉ trên thời kỳ địa chất- chuyển thành đá phiến bao gồm thạch anh. Một vài diatomite chứa cristobalite và tiếp xúc lâu với bụi của cristobalite có thể gây ra bệnh nhiễm bụi silic và ung thư phổi (ví dụ xem trong Goldsmith, 1994, Pelucchi et al., 2006).

Đây là vật mẫu đất có nhiều tảo cát lấy từ phần trồi lên ở Lompoc được chiếu trong hình ảnh trước đó. Trong thời tiết khô, nó sáng, nhẹ và dễ vỡ, với khuynh hướng tách dọc theo các lớp. Do nó xốp, nó hấp thu nhiều nước, trở lên nặng hơn. Không thu vào bột, vật mẫu khô tỏa ra khi bị cọ xát (xem trong ghi chú phía trên). Tôi giữ vật mẫu này trong một túi nhựa được gắn lại.

Một vật mẫu khác ở cùng một địa điểm ở Lompoc, một diatomite bị buộc lại với các lớp được rải ra trên một đá phiến xám nâu đen hay silic dioxyt opan. Nó đến từ lớp đá xám ở phần thấp hơn hình 8.5. Đá này không dễ vỡ như trong vật mẫu trước nhưng cứng, và không xốp.

Novaculites là diatomites có màu nhạt hay phổ biến hơn- radiolarite. Như những radiolarite khác, chúng là những đá cứng. Những khe nứt giống với khe nứt trong thuật làm gốm. Khi cấu trúc của chúng đồng nhất và ổn định, chúng được dùng như những đá màu chất lượng cao. Novaculite tốt từ dãy Ouachita ở Arkansas, Mỹ, giống với vật mẫu được thể hiện phía bên phải.

– Phạm Thị Hòa dịch