Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ThS. Hoàng Văn Mùa

ðỊA CHẤT

(Giáo trình cho ngành KHOA HỌC ðẤT )


Hiện nay có rất nhiều giáo trình, sách chuyên khảo làm tài liệu học tập cho sinh viên
và các chuyên ngành của ñịa chất, nhưng lại có rất ít giáo trình viết cho sinh viên một số
ngành không chuyên về ñịa chất cần học môn ñịa chất. Do vậy tác giả gặp rất nhiều khó khăn
khi tiến hành biên soạn giáo trình này.
Trong quá trình chuẩn bị và biên soạn, tác giả ñã nhận ñược nhiều ý kiến ñóng góp
của các ñồng nghiệp, ñặc biệt là các ý kiến quý báu của cố giáo sư Cao Liêm lúc sinh thời.
Kiến thức của người viết có hạn, giáo trình này không thể tránh khỏi những sai sót, tác
giả mong nhận ñược sự giúp ñỡ, góp ý của bạn ñọc. Các ý kiến ñóng góp xin gửi về ñịa chỉ:
Bộ môn Khoa học ñất, khoa Tài Nguyên và Môi Trường , Trường Ðại học Nông nghiệp Hà
Nội, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội.
Tác giả

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
3

MỞ ÐẦU
NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ Ý NGHĨA CỦA ÐỊA CHẤT HỌC


quan mật thiết tới ngành Khoa học ñất. Ðất là một thể vật chất tự nhiên ñặc biệt nằm ở lớp
ngoài cùng của vỏ Trái Ðất trên các lục ñịa. Ðất là sản phẩm của những biến ñổi diễn ra trên
bề mặt vỏ Trái Ðất do sự tác ñộng tổng hợp của sinh quyển, khí quyển, thuỷ quyển và năng
lượng bức xạ Mặt Trời lên bề mặt thạch quyển. Lớp ñất trên bề mặt vỏ Trái Ðất có nguồn gốc
từ ñá và các khoáng vật tạo ñá, do vậy ñịa chất học ñược coi là môn học cơ sở của ngành khoa
học ñất.
2. Phương pháp nghiên cứu của ñịa chất học
Các khoa học tự nhiên như vật lý học, hoá học, toán học, sinh vật học.v.v. bằng các thí
nghiệm, thực nghiệm có thể nhanh chóng thu ñược các kết quả tốt ñẹp. Các ñịnh luật có thể
xác minh lại bằng các thực nghiệm. Trong ñịa chất học, các phương pháp trên rất khó thực
hiện bởi lẽ hầu hết các hiện tượng ñịa chất diễn ra trong không gian rộng lớn và thời gian
thường là rất dài, nhưng cũng có những hoạt ñộng diễn ra bất thần trong thời gian rất ngắn.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
4
Việc tiến hành những thí nghiệm ñể nghiên cứu các hiện tượng của ñịa chất rất khó
thực hiện, nhưng các nhà ñịa chất học ñã biết ứng dụng thành tựu của nhiều khoa học tự nhiên
như vật lý học, hoá học, toán học, sinh vật học.v.v. ñể xây dựng các phương pháp nghiên cứu
cho ñịa chất học.
Phương pháp nghiên cứu ñịa chất chủ yếu là các nghiên cứu khảo sát ngoài thực ñịa,
các phương pháp nghiên cứu trong phòng, phương pháp tổng hợp thực nghiệm, phương pháp
mô phòng, phương pháp hiện tại luận, phương pháp ñối sách ñịa chất.
Nhà ñịa chất học vĩ ñại người Anh S.Laien (1797-1875) ñã nói: ”Hiện tại là chìa khoá
ñể hiểu biết quá khứ”. Tuy nhiên nếu áp dụng nguyên tắc trên một cách máy móc thì sẽ dẫn
ñến sai lầm bởi lẽ những ñiều kiện ñể một hiện tượng ñịa chất ñang diễn ra hiện nay không
thể hoàn toàn giống trong quá khứ.
Ngày nay, ñịa chất học ñã ñược trang bị nhiều phương tiện hiện ñại như vệ tinh nhân
tạo, tàu vũ trụ, máy ño, máy phân tích ñể tiến hành nghiên cứu khoa học. Ðịa chất học ñã
thu ñược nhiều kết quả nghiên cứu cực kỳ quan trọng, con người, ngày càng có những hiểu
biết ñầy ñủ về Trái Ðất và vỏ Trái Ðất.
3. Ý nghĩa của ñịa chất học

Các hành tinh chuyển ñộng quanh Mặt Trời theo những quỹ ñạo hình Elíp, các quỹ
ñạo này gần như nằm trên một mặt phẳng gọi là mặt phẳng hoàng ñạo.
Ðường kính hệ Mặt Trời khoảng 12 tỷ kilômét (nếu lấy hình ảnh hệ Mặt Trời như một
cái bàn tròn có ñường kính 800 m thì Mặt Trời là một là một hòn cuội ñường kính 9 cm, còn
Trái Ðất là một hạt cát ñường kính 1 mm và cách Mặt Trời 10 m).
Ngoài các hành tinh, trong hệ Mặt Trời còn có nhiều sao Chổi và hàng ngàn vệ tinh
nhỏ. Những hành tinh càng xa Mặt Trời càng có nhiều vệ tinh chuyển ñộng xung quanh.
Hệ Mặt Trời có một số ñặc ñiểm chính sau:
- Hầu như toàn bộ khối lượng vật chất của hệ tập trung ở Mặt Trời (khoảng 99,86 %).
Các hành tinh có khối lượng rất nhỏ so với Mặt Trời nhưng chiếm tới 98 % lượng quay của hệ.

Bảng I.1: Một số tính chất các hành tinh trong hệ Mặt Trời
(Lấy Trái Ðất làm ñơn vị)
Thời gian quay
Mặt Trời và các
hành tinh
Khoảng cách
trung bình ñến
Mặt Trời
Trọng khối

Tỷ
trọng
Ðường
kính
xích
ñạo
Quanh
Mặt
Trời


9,60

19,20

30,20

39,00

333.400,00

0,06

0,82

1,00

318,00

95,00

15,00

17,00

0,26

1,10

0,91

0,24

0,62

1,00

1,80

11,86

29,46

84,02

164,77

249,00

600,0

21,2
24,0

24,6

hướng chuyển ñộng quanh Mặt Trời và tự xoay quanh mình của các hành tinh giống nhau
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
6
ngược chiều với kim ñồng hồ. (Riêng 3 hành tinh là: sao Kim, sao Mộc, sao Thiên Vương tự
xoay thuận chiều kim ñồng hồ ngược với 6 hành tinh khác). Toàn bộ hệ Mặt Trời lại chuyển
ñộng không ngừng trong vũ trụ.
- Các hành tinh trong hệ Mặt Trời có thể chia làm 2 nhóm: Các hành tinh gần Mặt Trời
là sao Thuỷ, sao Kim, Trái Ðất, sao Hoả có kích thước nhỏ và tỷ trọng lớn. Những hành tinh
còn lại thuộc nhóm xa Mặt Trời có kích thước lớn và tỷ trọng nhỏ, xem bảng I.1.
Từ một số ñặc ñiểm vừa nêu trên có thể nhận xét: Hệ Mặt Trời không phải là một tập
hợp ngẫu nhiên của các thiên thể trong vũ trụ bao la mà là một hệ thống có liên quan mật thiết
với nhau, ñược hình thành, phát triển và biến ñổi theo những quy luật nhất ñịnh của tự nhiên.
1.2 Hình dạng và kích thước Trái Ðất:
Từ cổ Hy Lạp, con người ñã biết Trái Ðất có dạng hình quả cầu nhờ các hiện tượng
nhật thực, nguyệt thực. Một số sự kiện quan sát ñược ở thế kỷ 17 chứng tỏ Trái Ðất không
thực sự tròn như một quả cầu. Ví dụ ño ñạc các cung kinh tuyến chắn cùng một ñộ cho các kết
quả bất ngờ, ở xích ñạo ñộ dài cung kinh tuyến là 56.743 toa, ở Laplandi là 57.437 toa (1 toa
= 173 cm). Kết quả trên chứng tỏ Trái Ðất không tròn như một quả cầu. Những quan sát gần
ñây nhờ các phương tiện hiện ñại như vệ tinh, tàu vũ trụ cho thấy Trái Ðất có dạng Elíp tròn
xoay. Ðể biểu thị tính lồi lõm phức tạp của bề mặt Trái Ðất, các nhà khoa học nhất trí coi hình
dạng Trái Ðất là hình Geôít, bề mặt Geôit trùng với bề mặt ñại dương lúc yên tĩnh, còn trên
lục ñịa bề mặt
Geôit trùng với mặt
nước các kênh nối
liền các ñại dương
lúc yên tĩnh. Ở ñại
dương, mặt Geôit
thấp hơn mặt Elíp
tròn xoay 150 m, ở
lục ñịa mặt Geôit

a b
ề
m
ặ
t th
ậ
t Trái Ð
ấ
t
so với mặt Elip tròn xoay và mặt Gêôit
Mặt thật Trái ðất
Elípxôít (Elíp tròn xoay)
Gêôít

Êlip quay
Êlip quay hình tim
Hình I.2: Êlíp quay và Êlíp quay hình tim

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
7
Các nhà khoa học về Trái Ðất thống nhất những số liệu về kích thước Trái Ðất như sau:

Bán kính cực (R.C) 6.356,863 km
Bán kính xích ñạo (Rxñ) 6.378,245 km
Ðộ dài xích ñạo 40.075,696 km
Diện tích Trái Ðất 510 triệu km
2

Thể tích Trái Ðất 1.083 tỷ km
3

Nhiệt ñộ (
0
C) 600 1400 1800 3000
Có một số ý kiến cho rằng nhiệt ñộ ở
trung tâm Trái Ðất có thể lên tới 4000
0
C hoặc
5000
0
C. Nhiệt ñộ Trái Ðất do Mặt Trời cung cấp
có ý nghĩa quyết ñịnh chế ñộ nhiệt trên bề mặt
Trái Ðất. Nhiệt ñộ trong lòng Trái Ðất có nguồn
gốc từ các quá trình lý - hoá, như quá trình phân
rã các nguyên tố phóng xạ.
1.5. Tỷ trọng Trái Ðất
Muốn tính tỷ trọng Trái Ðất, cần xác ñịnh
ñược thể tích và trọng lượng Trái Ðất. Nhà bác
học Joly dựa vào ñịnh luật vạn vật hấp dẫn ñã tiến
hành cận Trái Ðất như sơ ñồ hình I.3 . Ðầu tiên
chỉnh cân thăng bằng ở 2 ñầu quang (1) và quang
(2) bằng 2 quả cầu m
1
và m
2
, tiếp theo ñưa quả cầu
M vào hố ñào sâu, giữa M và m
2
xuất hiện lực hút
F2 làm quang cân nghiêng về ñĩa chứa m
2


R
TnK

ở ñây T là trọng khối Trái Ðất, khoảng cách Trái Ðất với n rất bé nên có thể coi khoảng
cách ñó chính là bán kính của Trái Ðất.
Khi cân ở trạng thái thăng bằng thì F1=F2 2

R
TnK
=
2
2
d
MKm
suy ra T =
2
2
2
.

d
n
RMm (các số liệu Jôly ñã dùng: M = 5.775,2 kg, m

900 km. Tỷ trọng bao Sima thay ñổi 3-4. Thành phần hoá học chủ yếu của bao này là O
2
, Si,
Mg. Vật chất cấu tạo bao này ở trạng thái dẻo hoặc hoá lỏng cục bộ.
0
80km
900km
2900km
5100km
6370km
Bao Sial
Bao Sima
Bao trung gian
Nhân ngoài
Nhân trong
Nhân trái ñất
Hình I.4: Sơ ñồ cấu tạo bên trong
Trái Ðất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
9
c. Bao trung gian:
Nằm phía dưới bao Sima tới ñộ sâu 2900 km. Tỷ trọng bao này thay ñổi từ 4-6. Thành
phần hoá học chủ yếu của bao trung gian là O
2
, Si, Mg, Fe, Ni.
d. Nhân Trái Ðất:
Từ ñộ sâu 2900 km ñến tâm là nhân Trái Ðất. Tỷ trọng thay ñổi từ 6-11. Thành phần
hoá học chủ yếu là Fe, Ni. Có ý kiến cho rằng thành phần hoá học của vỏ Trái Ðất và nhân chỉ
khác nhau do trạng thái lý học các nguyên tố. Ảnh hưởng của áp suất lớn và nhiệt ñộ cao làm
cho ñiện tử của các nguyên tố sẽ bị bật hết khỏi quỹ ñạo ngoài hoặc co ngắn quỹ ñạo chuyển

Ph.Clac công bố các kết quả nghiên cứu của mình về thành phần hoá học vỏ Trái Ðất. Ông ñã
tiến hành phân tích thành phần hoá học 6000 mẫu ñá (chủ yếu là ñá macma) từ mọi miền trên
Trái Ðất. Các số liệu về thành phần và hàm lượng nguyên tố hoá học của vỏ Trái Ðất của
Ph.Clac ñược ñánh giá rất cao, ñược gọi là các hằng số và hiện nay vẫn còn giá trị.
Sau Ph.Clac, nhiều nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu thành phần hoá học vỏ Trái Ðất,
ñược ñánh giá cao là công trình của A.Phecxman và Vinograñôp. Theo Phecxman trong vỏ
Trái Ðất gặp 40 nguyên tố ở bảng tuần hoàn Menñêlêép, những nguyên tố chiếm tỷ lệ cao là
O
2
, silic, nhôm.
Ðến nay, con người ñã nghiên cứu trực tiếp thành phần hoá học Trái Ðất tới ñộ sâu 20
km. Nhờ những thành tựu mới mà việc nghiên cứu thành phần hoá học vỏ Trái Ðất ngày càng
chính xác hơn. Một số kết quả nghiên cứu trình bày ở bảng I.2.
Số liệu bảng I.2 cho thấy:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
10
- Kết quả nghiên cứu của các tác giả khá gần nhau cho phản ánh tương ñối chính xác
thành phần hoá học vỏ Trái Ðất.
- Khoảng 3 phần 4 trọng lượng vỏ Trái Ðất là 2 nguyên tố O và Si.
- Những nguyên tố cấu tạo nên sự sống như C, N, P có tỷ lệ rất nhỏ.
Bảng I.2: Thành phần hoá học vỏ Trái Ðất (theo % trọng lượng)
Nguyên tố
Theo Ph.Clac
(1920)
Theo A.Phecxman
(1933)
Theo Vinograñốp
(1950)
O
Si

3,6
2,6
2,6
2,1
1,2

b. Thành phần khoáng vật
Khoáng vật là thành phần vật chất cơ bản cấu tạo nên vỏ Trái Ðất. Một khoáng vật do
một hay nhiều nguyên tố hoá học liên kết tạo thành. Ðến nay ñã xác ñịnh ñược trên 3000 loại
khoáng vật có trong vỏ Trái Ðất. Các khoáng vật liên kết với nhau trong những ñiều kiện nhất
ñịnh ñể tạo thành các loại ñá.
c. Thành phần ñá
Vỏ Trái Ðất ñược cấu tạo bởi 3 nhóm ñá chính: macma, trầm tích và biến chất. Vỏ
Trái Ðất có 2 kiểu cấu trúc chính theo thành phần ñá:
- Kiểu lục ñịa: Gặp ở các lục ñịa với 3 lớp ñá chính từ trên xuống dưới là ñá trầm tích,
granít và bazan.
- Kiểu ñại dương: thành phần ñá dưới ñáy ñại dương hầu như không gặp lớp granít,
chỉ gặp 2 lớp từ trên xuống là trầm tích và bazan.
2.3. Vỏ phong hoá
Vỏ phong hoá ñược hình thành từ sản phẩm của quá trình phong hóa các khoáng vật
và ñá. Sản phẩm phong hóa ñược tích tụ nhiều nhất ở dạng các hạt vô cơ có kích thước khác
nhau. Trong vỏ phong hoá còn có các hợp chất hoá học ñược kết tủa từ dung dịch thật hoặc
các chất keo. Bề dày vỏ phong hoá không ñồng ñều, thay ñổi từ vài chục cm ñến hàng trăm
mét. Vùng nhiệt ñới và cận nhiệt ñới vỏ phong hoá dày nhất và mỏng dần về 2 cực Trái Ðất.
Nghiên cứu vỏ phong hoá có ý nghĩa lớn về lý luận và thực tiễn. Quá trình tích tụ các
sản phẩm phong hoá là nguồn gốc tạo thành các mỏ khoáng sản quý như quặng sắt, bô xít,
kaolinit, thạch cao, muối mỏ, vàng sa khoáng.v.v
Nhà ñịa chất, ñịa lý người Nga V.V. Ðocutraep trong quá trình nghiên cứu vỏ phong
hoá tại một vùng nước Nga ñã tìm ra quy luật hình thành ñất. Theo V.V. Ðocutraep, ñất là tầng
bở rời trên cùng của vỏ phong hoá có khả năng trồng trọt ñược. Ðất ñược hình thành do kết quả

yếu gồm các vật liệu mịn như limon, sét, các khoáng vật nguyên sinh như thạch anh, fenspát,
mica, vùng ven biển thường tích luỹ muối tan như SO
4
2-
, Cl
-
.
3. ðịa chất lịch sử
Ðịa chất lịch sử là ngành khoa học nghiên cứu về lịch sử phát triển của vỏ Trái Ðất
qua các thời kỳ ñịa chất. Ðịa chất lịch sử có nhiệm vụ: xác ñịnh ñược tuổi của các loại khoáng
vật và ñá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất; xác ñịnh các ñiều kiện cổ ñịa lý tự nhiên của bề mặt vỏ Trái
Ðất qua các thời kỳ ñịa chất; Xác ñịnh lịch sử phát sinh sự phát triển của các vùng kiến tạo,
của hoạt ñộng phun trào macma v.v
Một nội dung của ñịa chất lịch sử là ñịnh ñược tuổi các khoáng vật, ñá và tuổi Trái
Ðất.
3.1. Tuổi tuyệt ñối của ñá và khoáng vật
Tuổi tuyệt ñối của ñá và khoáng vật là thời gian từ khi thành tạo ñá hoặc khoáng vật
ñến hiện nay, từ tuổi tuyệt ñối suy ra tuổi Trái Ðất.
Có nhiều phương pháp xác ñịnh tuổi tuyệt ñối của khoáng vật, ñá và tuổi Trái Ðất. Ví
dụ: Năm 1715 Galilê dùng ñộ mặn nước ñại dương ñể xác ñịnh tuổi vỏ Trái Ðất. Ông cho
rằng lúc mới hình thành nước ñại dương ngọt, trải qua thời gian dài, các dòng sông ñã tải
nước có chứa muối hoà tan ñổ ra biển làm cho nước biển dần dần bị mặn như hiện nay. Từ
tổng số muối tan hiện có trong các ñại dương và lượng muối hàng năm các sông ñổ ra biển,
Galilê tính ñược tuổi vỏ Trái Ðất khoảng 90 triệu năm. Một số nhà bác học khác lại dùng tốc
ñộ tích tụ trầm tích trong một năm ñể tính tuổi vỏ Trái Ðất, bằng phương pháp này ñã tính
ñược tuổi vỏ Trái Ðất biến ñộng từ 300 triệu ñến 1000 triệu năm.
Từ một số phương pháp tính trên, dễ thấy rằng ñộ chính xác không cao và khó chấp
nhận bởi lẽ: lượng muối trong ñại dương không phải chỉ có nguồn gốc từ lục ñịa, mặt khác
lượng muối các sông tải ra biển trong một năm tích ñọng ñược trong các thời kỳ ñịa chất khác
nhau hoàn toàn không thể khẳng ñịnh ñược là như nhau.

khác như phương pháp Kali-acgon, phương pháp cacbon. Ðể xác ñịnh tuổi tuyệt ñối các thành
tạo trẻ, các tàn tích hữu cơ, các di tích khảo cổ.v.v. thường dùng phương pháp ñồng vị
cacbon. Trong khí quyển, tỷ lệ các ñồng vị C
13
và C
14
là một hằng số, thực vật hấp thu CO
2

trong khí quyển ñể quang hợp tạo cơ thể. Khi còn sống tỷ lệ C
13
và C
14
trong cơ thể không ñổi
và giống trong khí quyển, sau khi chết C
14
không bền và bị phân huỷ giảm dần. Từ hàm lượng
C
14
còn lại trong tàn tích hữu cơ mà tính ñược chính xác tuổi của chúng.(chu kỳ bán phân
phân hủy của C14 là 5568 năm ± 30 năm).
Nhờ phương pháp phóng xạ, ñịa chất lịch sử ñã xác ñịnh ñược tuổi các loại ñá và
khoáng vật cấu tạo nên vỏ Trái Ðất. Những ñá và khoáng vật có tuổi già nhất ñã xác ñịnh
khoảng 3,5 tỷ ñến 4 tỷ năm. Từ ñó tuổi vỏ Trái Ðất khoảng 4,8 tỷ ñến 5,2 tỷ năm và tuổi của
Trái Ðất (từ khi hình thành ñến nay) biến ñộng trong phạm vi từ 5,5 tỷ ñến 6 tỷ năm.
3.2. Tuổi tương ñối của ñá và khoáng vật
Tuổi tương ñối của ñá là thứ tự hình thành các lớp ñá, chủ yếu là ñá trầm tích. Có 3
phương pháp chính ñược sử dụng rộng rãi ñể xác ñịnh tuổi tương ñối của ñá.
a. Phương pháp ñịa tầng
Trong quá trình lắng ñọng tạo ñá trầm tích, các lớp phía dưới thành tạo trước, các lớp

vi nên ñang ñược sử dụng rộng rãi ñể ñịnh tuổi các ñá trầm tích.
Trong thực tiễn, các nhà ñịa chất thường phải sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp ñã
nêu trên ñể việc ñịnh tuổi ñạt ñộ chính xác cao.
3.3. Niên ñại ñịa chất
Từ những kết quả xác ñịnh tuổi tương ñối các ñá, thứ tự hình thành các ñá, các nhà ñịa
chất ñã lập ñược bảng phân chia ñịa tầng trong ñó mọi ñá trầm tích ñược xếp theo tuổi hình
thành. Một thang thời gian ñịa chất lập theo bảng phân chia ñịa tầng gọi là niên ñại ñịa chất.
Theo niên ñại ñịa chất, ñá trầm tích trên vỏ Trái Ðất chia làm 5 giới ứng với 5 nguyên ñại.
Giới (trầm tích) Nguyên ñại
Tân sinh Tân sinh (sự sống mới hiện nay)
Trung sinh Trung sinh (sự sống trung gian)
Cổ sinh Cổ sinh (sự sống cổ xưa)
Nguyên sinh Nguyên sinh (sự sống nguyên sinh)
Thái cổ Thái cổ (chưa có sự sống)
Các giới trầm tích ñược chia thành các hệ, các hệ chia thành các thống ứng với các
ñơn vị thời gian là kỷ, thế Niên ñại ñịa chất ñược thể hiện ở bảng I.3.
Bảng I.3: Niên ñại ñịa chất Nguyên ñại
(giới)
Kỷ ký hiệu (hệ)
Thế Ký hiệu
(thống)
Thời gian ñến nay
(triệu năm)
Ðệ tứ Q
Hêlôxen Q4
Plistoxen muộn Q3
Plistoxen trung Q2

Trias trung T2
Trias sớm T3
240
Pecmi P
Pecmi muộn P2
Pecmi sớm P1
285
Cacbon C
Cacbon muộn C1
Cacbon trung C2
Cacbon sớm C3
360
Ðêvon D
Ðêvon muộn D3
Ðêvon trung D2
Ðêvon sớm D1
410
Cổ sinh
(Palêôzôi)
Silua S
Silua muộn S2
Silua sớm S1
440
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
14
Ocñôvic
Ocñôvic muộn O
Ocñôvic trung O2
Ocñôvic sớm O1
500

- Nguyên ñại tân sinh: Các loài bò sát khổng lồ bị tiêu diệt hàng loạt khi chuyển từ trung
sinh sang tân sinh. Có quá trình tạo núi Anpi, biển và lục ñịa như ngày nay. Sinh giới nguyên
ñại này phát triển hết sức phong phú, ña dạng ñặc biệt là ñộng vật có vú. Trong kỷ Ðệ tứ của
nguyên ñại này, người nguyên thuỷ xuất hiện và dần dần tiến hoá thành loài người hiện nay.
Nguyên ñại này thành tạo nhiều trầm tích trẻ như phù sa, băng tích Một số khu vực
gặp phun trào bazơ.
3.4. Một số giả thuyết về nguồn gốc Trái Ðất
Trái Ðất ñược hình thành như thế nào? ñây luôn là câu hỏi lớn cho các nhà khoa học.
Trong vài thế kỷ qua, nhiều nhà bác học ñã nghiên cứu nhằm giải ñáp câu hỏi trên. Ðã có
hàng trăm giả thuyết về nguồn gốc Trái Ðất, dưới ñây là một số giả thuyết ñáng chú ý.
a. Giả thuyết Kăng-Laplace
Năm 1755, nhà triết học Kăng nêu giả thuyết về nguồn gốc Trái Ðất. Theo ông, trong
vũ trụ bao la có một ñám mây vật chất khổng lồ ñang vận ñộng, ñám mây vật chất này có ñặc
ñiểm là nguội lạnh. Do sức hấp dẫn của các lực trong vũ trụ và lực hấp dẫn giữa các hạt vật
chất trong ñám mây làm cho ñám mây vật chất chuyển ñộng ñặc dần. Vật chất ở trung tâm
ñám mây nóng dần lên tạo thành Mặt Trời nguyên thuỷ phát triển thành Mặt Trời như hiện
nay, các hành tinh ñược hình thành từ ñám mây xung quanh Mặt Trời, ông còn cho rằng Mặt
Trời sẽ dần dần bị tắt.
Năm 1798, nhà toán học kiêm thiên văn học người Pháp Laplace nêu giả thuyết cho
rằng: Trong vũ trụ ñang có một ñám mây vật chất khổng lồ, nóng, chuyển ñộng, nhờ các lực hấp
dẫn vụ trụ, ñám mây nóng này ñông ñặc dần tạo thành Mặt Trời nguyên thuỷ có dạng dẹt
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
15
chuyển ñộng trong vũ trụ tạo ra một vành phát tán vật chất xung quanh. Từ vành phát
tán này hình thành nên các hành tinh trong hệ Mặt Trời.
Hai tác giả trên ñều cho rằng hệ Mặt Trời ñược hình thành từ ñám mây vật chất khổng lồ
trong vũ trụ, nên sau này ñược gọi chung là giả thuyết Kăng-Laplace, giả thuyết này ñã giải
thích ñược sự chuyển ñộng của hệ Mặt Trời, của các hành tinh nhưng còn nhiều vấn ñề không
giải thích ñược: Mặt Trời hiện nay tại sao không dẹt? Tổng mômen quay của các hành tinh
lớn hơn mômen quay của Mặt Trời rất nhiều nên Mặt Trời khó mà văng ra ñể tạo thành các

Câu hỏi ôn tập
1. Hệ mặt trời? Những ñặc ñiểm cơ bản của hệ mặt trời? Ý nghĩa?
2. Trình bày tóm tắt sự vận ñộng của Trái ðất?
3. Cấu trúc của vỏ Trái ðất?
4. Thành phần vật chất của vỏ Trái ðất.
5. Vỏ phong hoá và ý nghĩa của nó?
6. Tuổi tuyệt ñối của ñá và khoáng vật? Phương pháp xác ñịnh tuổi tuyệt ñối? Ý nghĩa?
7. Tuổi tương ñối của ñá và khoáng vật? Phương pháp xác ñịnh?
8. Niên ñại ñịa chất và ý nghĩa của nó?
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
16
CHƯƠNG II
KHOÁNG VẬT HỌC

Khoáng vật học nghiên cứu nguồn gốc hình thành, tính chất vật lý, thành phần hoá
học, cấu trúc và ý nghĩa của khoáng vật ñối với nền kinh tế quốc dân.
1. Ðịnh nghĩa khoáng vật
Khoáng vật là sản phẩm tự nhiên của các quá trình hoá lý và các quá trình ñịa chất xảy
ra trong vỏ Trái Ðất, có thành phần tương ñối ñồng nhất và có những tính chất vật lý, hoá học
nhất ñịnh. Theo ñịnh nghĩa này thì những khoáng vật do con người tạo ra trong phòng thí
nghiệm không ñược coi là khoáng vật thật sự.
Khoáng vật học là khoa học cơ sở của ñịa chất học, nó liên quan mật thiết tới nhiều
môn học khác như thạch học, hoá học, lý học, tinh thể học, thổ nhưỡng học. Nhiều khoáng vật
là những khoáng sản cực kỳ quý giá ñối với con người như vàng, bạc, kim cương, bôxit,
quặng sắt, quặng ñồng.v.v.
Những nhiệm vụ chính của khoáng vật học
- Nghiên cứu sự hình thành khoáng vật, quy luật kết hợp của cáckhoáng vật, sự tạo
thành ñá.
- Nghiên cứu các tính chất vật lý, hoá học, kiến trúc tinh thể và phân loại khoáng vật.
- Ý nghĩa và công dụng của khoáng vật ñối với nền kinh tế quốc dân.

Tên khoáng vật Ðộ cứng Mohs Ðộ cứng tuyệt ñối KG/mm
2

Tan 1 24
Thạch cao 2 36
Canxít 3 109
Fluôrit 4 189
Apatit 5 536
Octolaz 6 795
Thạch anh 7 1120
Topaz 8 1427
Corindon 9 2060
Kim cương 10 10.060

b. Tính cát khai
Tính cát khai là khả năng tách của khoáng vật khi bị tác ñộng một lực cơ hợc từ bên
ngoài. Tính cát khai phụ thuộc vào cấu trúc mạng lưới tinh thể của khoáng vật. Có các loại sau:
- Cát khai rất hoàn toàn: Tinh thể khoáng vật dễ dàng tách thành tấm mỏng. Ví dụ
mica trắng, mica ñen, thạch cao.
- Cát khai hoàn toàn: khi tác ñộng một lực cơ học, khoáng vật bị tách thành những
miếng nhỏ giới hạn bởi các mặt cát khai. Thuộc loại này có canxít, galen, muối mỏ.
- Cát khai trung bình: khi tác ñộng một lực, khoáng vật vỡ ra thành những mảnh có
mặt cát khai phẳng và không phẳng. Thuộc loại này ñiển hình là fenspat.
- Cát khai không hoàn toàn: Các mảnh vỡ có mặt không ñều, khó tìm thấy mặt cát
khai. Ví dụ apatit.
c. Vết vỡ
Là hình dạng mặt vỡ của khoáng vật không theo mặt cát khai.
Có các loại vết vỡ sau:
- Vết vỡ vỏ trai: Khi tác dụng một lực cơ học bên ngoài, khoáng vật bị vỡ, vết vỡ
giống như mặt trong vỏ con trai. Ví dụ: thạch anh, apatit.

Ánh của khoáng vật thể hiện sự phản xạ ánh sáng của nó, khoáng vật có 2 loại ánh cơ
bản: ánh kim và ánh phi kim. ánh kim ñặc trưng cho kim loại như Au, Ag, Hg khoáng vật
có ánh kim thì không trong suốt, màu vết vạch sẫm hoặc ñen. ánh phi kim phức tạp hơn nhiều
gồm một số ánh cơ bản như: ánh thuỷ tinh (thạch anh, canxit); ánh mỡ (tan, lưu huỳnh); ánh
xà cừ (mica); ánh kim cương (kim cương, canxetit ).
Ánh khoáng vật cũng là một dấu hiệu ñể nhận biết khoáng vật.
3.2. Tính chất hoá học
Thành phần hóa học và kiến trúc mạng lưới tinh thể quyết ñịnh tính chất hóa học của
khoáng vật. Tính chất hóa học của khoáng vật ñược thể hiện: công thức hoá học, hiện tượng
thay thế ñồng hình, mùi vị, phản ứng của khoáng vật với một số chất như axit v.v
- Công thức hóa học: Gồm có công thức thực nghiệm và công thức kiến trúc Công
thức thực nghiệm thể hiện thành phần hóa học của khoáng vật. Ví dụ: CaCO
3
, BaSO
4
Công
thức kiến trúc thể hiện cả thành phần và kiến trúc khoáng vật, các cation ñể trong ngoặc ñơn
(.) còn các phức hệ anion ñể trong móc vuông [.] Ví dụ: (Mg.Fe)
2
[SiO
4
] là công thức kiến trúc
của ôlivin.
- Hiện tượng thay thế ñồng hình: Một số nguyên tố trong mạng lưới tinh thể của
khoáng vật ñược thay thế bằng nguyên tố hoá học khác nhưng vẫn giữ nguyên cấu trúc. Hiện
tượng này diễn ra tương ñối thuận lợi khi các nguyên tố hoá học có tính chất gần giống nhau.
Mg dễ dàng thay thế Ca trong canxit; Al thay thế một phần Si trong silicat.
- Phản ứng hóa học: các khoáng vật lớp cacbonat dễ dàng tác dụng với axit như HCl
giải phóng CO
2

4+
nằm
giữa 4 ion O
2
, khoảng cách Si-O
2
là 1,6 A
0
. (Hình II.1)
Hình II.1: Khối Siốc
Các khối [SiO
4
]
4-
có thể ghép nối với nhau theo nhiều phương thức tạo nên các gốc
anion phức tạp. Khối [SiO
4
]
4-
còn thừa 4 hoá trị âm nên có thể liên kết với nhiều cation khác
như Ca

trong ñó: {R3
2+
: Mg
2+
, Fe
2+
, Mn
2+
, Ca
2+

{R2
3+
: Al
3+
, Fe
3+
, Cr
3+

Nhóm granát có kết tinh dạng hạt, phổ biến nhất dạng hạt 12 mặt, dạng tập hợp là khối
ñặc sít. Màu ñỏ, ñỏ nâu, lục. Ðộ cứng 6,5 - 7,5. Tỷ trọng 3,5 - 4,2. ánh kim cương. Cát khai
không hoàn toàn. Granát là khoáng vật ñiển hình có nguồn gốc biến chất tiếp xúc, trao ñổi do
phản ứng của macma axit với ñá cacbônát trong ñiều kiện nhiệt ñộ tương ñối cao. Loại granát
trong suốt có màu ñẹp làm ñồ trang sức, loại bình thường dùng ñể làm giấy ráp ñánh ñồ gỗ,
mài gương ở Việt Nam granát có trong các ñá biến chất ñới sông Hồng, vòng cung sông
Chảy
c. Tan: công thức Mg
3
[Si

4
[Si
4
O
10
][OH]
8
hoặc Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O. Ðộ cứng 1 - 2,5.
Tỷ trọng 2,5 -2,6. ánh mỡ, màu trắng, vàng nâu, hơi ñỏ. Vết vạch màu trắng hoặc vàng nhạt.
Cát khai không hoàn toàn, vết vỡ ñất. tập hợp ở dạng khối ñất ñặc sít. Kaolinít là sản phẩm
phong hóa hoá học các nhôm silicát, phensphat. Kaolinít dùng trong kỹ nghệ ñồ sứ, sản xuất
giấy, làm vật liệu chịu lửa. Ở Việt Nam, kaolinít gặp ở nhiều nơi như Lào Cai, Quảng Ninh,
Lạng Sơn v.v.
g. Monmorilonit: Công thức (Al, Mg)
2
[Si
4
O
14
](OH)
2 n
H

hyñromica, hyñrôxit sắt và kaolinit.
k. Ôgít: Công thức Ca(Mg, Al,Fe) [(Al,Si)
2
O
6
]
Ðộ cứng 5-6. Tỷ trọng 3,2 - 3,6. Màu ñen, phớt lục, phớt nâu. ánh thuỷ tinh. Cát khai
trung bình. Tinh thể dạng lăng trụ ngắn, hình tấm hoặc tập hợp hạt khối ñặc sít. Trong quá
trình biến ñổi ôgít biến ñổi thành amphibon hoặc clorit.
l. Fenspát: là một lớp khoáng vật lớn rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất, chiếm 50 %
trọng lượng vỏ Trái Ðất, nhóm fenspát có một số nhóm phụ như plazoclaz, octoclaz là những
khoáng vật chính tạo ñá macma. Ðộ cứng 6-6,5. Tỷ trọng 2,6-2,8. Cát khai hoàn toàn theo 2
phương. Màu trắng, ñỏ nhạt hoặc xám, vết vạch màu trắng. Fenspát có nguồn gốc macma.
Fenspát dùng trong kỹ nghệ gốm, sứ, công nghiệp thuỷ tinh. Việt Nam gặp fenspát ở Phú
Thọ, Lào Cai, An Giang
5.2. Lớp Cácbônát
Lớp khoáng vật này cũng khá phổ biến. Chúng thường là các muối của axit cácbôníc,
ñiển hình là CaCO
3.
. Khoáng vật lớp này có ñộ cứng nhỏ, dễ hoà tan với nước và sủi bọt với
HCl. Lớp này có khoảng 80 khoáng vật, ñiển hình là canxit và ñôlômít.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
21
a. Canxit - CaCO
3
: là muối ñơn. Hình dạng tinh thể rất phong phú. Khối mặt hình
thoi, hình tháp, hình lăng trụ, hình tấm hoặc tập hợp hạt ñặc sít, dạng ñất. Ðộ cứng 3. Tỷ trọng
2,6-2,8. ánh thuỷ tinh, mặt cát khai ánh xà cừ. Màu trắng, xám, vàng, nâu, lục, lam, vết vạch
trắng. Cát khai hoàn toàn theo 3 phương. Sủi bọt mạnh với axit HCl 10 %. Canxit ñược tạo
thành chủ yếu do các hoạt ñộng ngoại sinh hoặc xác sinh vật có bộ xương vôi. Canxit là thành

biến chất và ñá trầm tích. Thạch anh rất bền và khó
bị phong hóa hoá học (Hình II.2).
Thạch anh có thể dùng làm ñồ trang sức, sản
xuất dụng cụ quang học, công nghiệp thuỷ tinh.
b. Corinñon - Al
2
O
3
:
Ðộ cứng 9, rất cứng rắn. Tỷ trọng 3,9-4,0. ánh thuỷ tinh. Màu xám, lam, hồng, ñỏ hoặc
không màu. Cát khai kém, vết vỡ gồ ghề, tinh thể dạng thùng tô nô mọc trong ñá. Trên mặt
tinh thể có vết vằn xiên hoặc ngang. Trong thiên nhiên corinñon gặp trong ñá pecmatit, gnai
ñá hoa, ñôlômit. corinñon trong suốt màu ñỏ tươi gọi là ngọc ñỏ (rubi), màu xám, lam, xanh
gọi là saphia.
Corinñon làm ñá mài kim khí quý, mài thuỷ tinh và các ñá khác. Rubi và saphia là
những loại ñá qúy làm ñồ trang sức.
Ở Việt Nam gặp một vài mạch corinñon lẫn với granát, ziacon ở vùng thượng lưu
sông Hồng.
c. Hêmatit - F
2
O
3
: là quặng sắt ñỏ, màu vết vạch tựa màu của máu. Ðộ cứng 5,5 - 6,0.
Tỷ trọng 5,2. ánh phi kim loại hoặc kim loại. Màu ñỏ rượu nho, xám sẫm, xám ñen, vết vạch
màu ñỏ rượu vang. Cát khai kém, vết vỡ vỏ sò hay dạng ñất. Trong tự nhiên gặp ở dạng khối
hạt ñặc sít, khối trứng cá. Hêmatít có nguồn gốc biến chất, nhiệt dịch hoặc phong hóa hoá học
ñá siêu bazơ.
Hình II.2. Tinh thể thạch anh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Giáo trình ðịa chất …………………………………….
22

.nH
2
O
Ðộ cứng 1-4. Tỷ trọng 3,4 - 4,0, màu nâu, nâu thẫm, vết vạch nâu. Tinh thể dạng thận,
có cấu tạo khối ñặc sít hoặc xốp giống như cứt sắt.
Limonit là sản phẩm phong hóa hoá học các ñá có chứa nhiều sắt, gặp nhiều trong vỏ
phong hoá, limônit là một loại quặng sắt.
5.5. Lớp sunphua
Khoáng vật lớp này là những hợp chất của kim loại hoặc á kim với lưu huỳnh. Lớp
này có khoảng 350 khoáng vật, chiếm 0,15 % trọng lượng vỏ Trái Ðất. Nhiều khoáng vật lớp
này là những khoáng sản rất quý.
a. Pyrit - FeS
2

Tiếng Hy Lạp "pyros" có nghĩa là lửa, màu khoáng vật này giống màu của lửa nên
ñược ñặc tên là pyrit.
Ðộ cứng 6,0 - 6,5. Tỷ trọng 5, màu vàng rơm, vết vạch màu ñen. Không cát khai. Tinh
thể hình khối lập phương ñiển hình. Pyrit ñược thành tạo trong các quá trình: nhiệt dịch của
hoạt ñộng macma. biến chất. Nếu lộ ra ngoài không khí thì bị biến ñổi ñể tạo thành limônit.
Pyrit là nguyên liệu cơ bản ñể ñiều chế axit H
2
SO
4
nên là một khoáng sản quý ở Việt Nam
pyrit gặp ở Phú Thọ, Cao Bằng
b. Thần sa - HgS: Ðộ cứng 2-2,5. Tỷ trọng 8. Màu ñỏ tươi. ánh kim cương. Tinh thể
thường tập hợp ở dạng khối hạt ñặc sít. Nguồn gốc thành tạo trong giai ñoạn nhiệt dịch của
hoạt ñộng macma ở nhiệt ñộ thấp. Ðây là quặng chứa thuỷ ngân duy nhất trong tự nhiên. Việt
Nam có thần sa ở Hà Giang, Bắc Giang.
c. Sphalêrit - ZnS. Ðộ cứng 3-4. Tỷ trọng 3,9-4,0. Màu nâu, nâu ñen hoặc ñen. Vết

C.
Anhyñrit dùng ñể chế xi măng, trong nông nghiệp dùng làm chất cải tạo ñất mặn kiềm.
c. Thạch cao - CaSO
4
.2.H
2
O
Ðộ cứng 2. Tỷ trọng 2,3. ánh thuỷ tinh, mặt cát khai có ánh xà cừ, ánh tơ, không màu
hoặc màu trắng, vết vạch trắng, tinh thể riêng biệt có màu trong suốt. Rất giòn và cát khai
hoàn toàn.
Thạch cao thành tạo từ nhiều con ñường: Trầm tích từ nước biển, hyñrat hoá các
anhyñrit trong ñiều kiện áp suất giảm.v.v
CaSO
4
+ 2H
2
O → CaSO
4
.2H
2
O
Thạch cao dùng trong kỹ nghệ sản xuất xi măng, làm giấy, nặn tượng, cải tạo ñất mặn kiềm.
5.7. Lớp Halôit (lớp muối mỏ)
Khoáng vật lớp này là những muối của HF, HCl, HBr, HI với kim loại. Lớp này có
120 khoáng vật.
a. Halit - NaCl và Sylvinit - KCl còn gọi là muối mỏ
Ðộ cứng 2. Tỷ trọng 2,1 - 2,2. Rất giòn và cát khai hoàn toàn. ánh thuỷ tinh. Màu
trong suốt ñến trắng, nếu lẫn lộn tạp chất thì có màu xám, vàng hoặc ñỏ, tinh thể kết tinh trong
hệ lập phương. Muối mỏ thành tạo trong các vũng biển khô cạn từ lâu. Muối mỏ có nhiều
công dụng như làm thức ăn cho con người, bảo quản thức ăn, công nghệ hoá học, synvinit

[PO
4
]P
Thành phần của phôtphorit giống apatit nhưng thường lẫn nhiều tạp chất hơn.
Phôtphorit thành tạo trong các hang ñá vôi do xác sinh vật chết từ lâu hoặc quá trình sinh hoá
ở vùng biển cạn có nhiều chất hữu cơ tích luỹ.
Phôtphorit có nhiều công dụng như apatit.
5.9. Lớp Vonframat
Khoáng vật này không nhiều, trong thành phần chứa vonfram là một kim loại quý.
a. Vonframít - (Mn,Fe)[WO
4
]
Ðộ cứng 4,5 - 5,5. Tỷ trọng 6,7 - 7,5. Màu nâu sẫm, nâu ñen. ánh kim cương ở mặt cát
khai, có ánh mỡ. Cát khai hoàn toàn theo một phương.
Vonframit kết tinh dạng tinh thể hình tấm hoặc hình lăng trụ. Có nguồn gốc thành tạo
do hoạt ñộng macma ở giai ñoạn nhiệt dịch.
Vonframit ñược dùng trong công nghiệp luyện kim ñể sản xuất những thép ñặc biệt
cứng, các hợp kim siêu cứng như "vôlômit", "viñica" ñể chế tạo các mũi khoan, sản xuất dây
tóc bóng ñèn ñiện.v.v.
b. Siêlit - CaWO
4

Ðộ cứng 4,5. Tỷ trọng 5,8 - 6,2, màu xám, vàng, nâu, ñỏ, kết tinh dạng tinh thể hình
lăng trụ hoặc dạng hạt ñều, nguồn gốc nhiệt dịch (giai ñoạn cuối của hoạt ñộng macma).
Siêlit là nguyên liệu ñể ñiều chế vonfram.
5.10. Lớp nguyên tố tự nhiên
Nguyên tố tự nhiên là những khoáng vật chỉ có một nguyên tố hoá học là kim loại
hoặc á kim. Hiện nay ñã xác ñịnh ñược 45 nguyên tố tự nhiên.
a. Vàng - Au: Ðộ cứng 2,5 -3. Tỷ trọng 19,3. Màu vàng tươi. ánh kim không cát khai.
Vàng tinh khiết phổ biến ở dạng hạt nhỏ hoặc lá nhỏ. Hiếm khi gặp khối vàng lớn nặng tới vài

triển công nghiệp, nông nghiệp và các ngành kinh tế khác. Vàng, bạc, ñược dùng làm tiền, sản
xuất ñồ trang sức, việc nghiên cứu khoáng vật còn làm cơ sở ñể nghiên cứu các loại ñá cấu
tạo nên vỏ Trái Ðất. Nhiều loại khoáng vật ñược sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân bón
và chất cải tạo ñất trong sản xuất nông nghiệp.

Câu hỏi ôn tập
1. Khoáng vật là gì? Sự hình thành khoáng vật?
2. Một số tính chất vật lý của khoáng vật và ý nghĩa?
3. Tính chất hoá học của khoáng vật?
4. Nêu cấu tạo của khoáng vật silicat? Một số khoáng vật ñiển hình.
5. Khoáng vật lớp cacbônát và ý nghĩa?
6. Một số khoáng vật ñiển hình của lớp oxyt.
7. Những khoáng vật ñược sử dụng sản xuất phân bón cho cây trồng?
8. Ý nghĩa của khoáng vật?

Trích đoạn ịa hình bề mặt Trái Ð ất ịa hình Việt Nam

---