Khoáng vật: Định nghĩa và Tính chất

Khoáng vật và Định nghĩa

• Khoáng vật là chất rắn vô cơ có nguồn gốc tự nhiên, có cấu trúc tinh thể trật tự và thành phần hóa học xác định, cho phép một số biến đổi.
• Khoáng vật bao gồm các nguyên tố hoặc hợp chất cơ tự nhiên tạo thành vật thể có cấu trúc bên trong, thành phần hóa học, dạng tinh thể và tính chất vật lý đặc trưng.
• Dạng hợp chất vô định hình như opal là mineraloit cũng được xem là dạng kết tinh của định nghĩa này.

Tính chất của Khoáng vật

• Tính chất quang học:
  • Độ bóng (Luster)
  • Màu sắc (Color)
  • Vệt màu (Streak)
  • Khả năng truyền ánh sáng (Ability to Transmit Light)
• Độ bền của khoáng vật (Mineral Strength)
• Độ cứng (Hardness)
• Đường nứt (Cleavage)
• Dạng tinh thể hoặc thói quen (Crystal Shape, or Habit)
• Tỷ trọng và trọng lượng riêng (Density and Specific gravity)
• Các tính chất khác của khoáng vật (Other Properties of Minerals)

Độ cứng

• Độ cứng là khả năng chống lại sự trầy xước.
• Thang đo Mohs là thang đo độ cứng tương đối, so sánh khả năng chống lại vết trầy xước của các khoáng chất.
• Kim cương có độ cứng là 10 trên thang Mohs, là khoáng chất cứng nhất.
• Bảng so sánh thang Mohs và thang độ cứng tuyệt đối:
  • Orthoclase
  • Quartz
  • Diamond
  • Topaz
  • Corundum

Cát khai (Cleavage)

• Các cấu trúc khác nhau gây ra sự khác biệt về độ cứng và cát khai.
• Graphite có các liên kết cộng hóa trị mạnh (đường liền) và các liên kết giữa các lớp yếu (đường chấm).
• Diamond có tất cả các liên kết cộng hóa trị mạnh.

Hướng cát khai (Directions of Cleavage)

• Đường nứt, không phải cát khai.
• Cát khai theo hai hướng ở góc 90°. Ví dụ: Feldspar.
• Cát khai theo hai hướng không ở góc 90°. Ví dụ: Hornblende.
• Cát khai theo ba hướng ở góc 90°. Ví dụ: Halite.
• Cát khai theo ba hướng không ở góc 90°. Ví dụ: Calcite.

Độ bóng (Luster)

• Metallic luster:
  • Stibnite (Sb2S3)
  • Galena (PbS)
  • Pyrite (FeS2)
  • Chalcopyrite (CuFeS2)
  • Magnetite (Fe3O4)
  • Hematite (Fe2O3)
• Non-metallic luster:
  • Vitreous Luster: Thạch anh (Quartz) (SiO2)
  • Adamantine luster: Zircon (ZrSiO4)
  • Pearly luster: Muscovite (KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2)
  • Waxy luster: Chalcedony (SiO2)
  • Dull (Earthy) luster: Kaolinite (Al2(OH)4Si₂O₃)
  • Greasy luster: Opal (SiO2.nH₂O)
  • Silky luster: Gypsum (CaSO4.2H₂O)
  • Resinous luster: Amber

Màu Sắc của Khoáng vật

• Colorless:
  • Calcite (CaCO3)
  • Olivine ((Mg, Fe)2SiO4)
  • Corundum (Al2O3: Fe, Ti, Cr,...)
• Hematite
• Sphalerite (Zn, Fe) S
• Hematite
• Impurities can affect the color of minerals.
• Different Colors of Quartz:
  • Amethyst: Sắt
  • Citrine: nhôm hoặc chiếu xạ
  • Chlorite: tạp chất

Vết Màu (Streak)

• Galena
• GRAPHITE
• Pyrite
• Limonite FeO(OH)-nH₂O

Các Nguyên tố dồi dào nhất trong vỏ lục địa

• Oxygen (O): 46.6%
• Silicon (Si): 27.7%
• Aluminum (Al): 8.1%
• Iron (Fe): 5.0%
• Calcium (Ca): 3.6%
• Sodium (Na): 2.8%
• Potassium (K): 2.6%
• Magnesium (Mg): 2.1%
• Others: 1.5%

Tetraedron Silicon-Oxy

• A. Silicon-oxygen tetrahedron
• B. Expanded view of silicon-oxygen tetrahedron

Dạng tinh thể của các hệ tinh thể

• Crystal form of the crystal systems
  • Cube
  • Octahedro
  • Rhombohedron

Tính chất Khác của Khoáng Vật

• Magnetism - Một số khoáng vật có từ tính.
• Feeling - Một số khoáng vật có cảm giác đặc biệt khi chạm vào(Talc).
• Effervescence - Một số khoáng vật sủi bọt khi tiếp xúc với axit.
• Double Refraction - Một số khoáng vật làm khúc xạ ánh sáng kép (Calcite).
• Striations - Một số khoáng vật có vân sọc (Tourmaline, Quartz, Topaz).

Sự khác biệt giữa Cát khai và Vết nứt

• Right-angle corner between the 2 cleavage planes
• Fracture surface
• Cleavage plane 1
• Cleavage plane 2

Sự khác biệt giữa Mặt Tinh thể và Cát khai

• Fluorite crystal
• Fluorite cleavage octahedron

Định nghĩa Đá (Rock)

• Đá là một khối rắn hoặc tập hợp khoáng chất tự nhiên.
• Đá được phân loại theo các khoáng chất bao gồm, thành phần hóa học và cách hình thành.
• Đá là một hợp chất tự nhiên của một hay nhiều loại khoáng vật có đặc điểm riêng về thành phần cấu trúc.

Phân loại Đá

• Igneous rock (Đá Mácma)
• Sedimentary rock (Đá Trầm tích)
• Metamorphic rock (Đá biến chất)

Các loại đá Igneous

• Igneous rocks: Types of magma
  • Mafic
  • Intermediate
  • Felsic

Cấu trúc của Đá Igneous

• Igneous rocks: Textures

Phân loại Đá Igneous

• Các loại đá:
  • FELSIC: Granite, Rhyolite
  • INTERMEDIATE: Diorite, Andesite
  • MAFIC: Gabbro, Basalt
  • ULTRAMAFIC: Peridotite
• Thành phần:
  • Olivine
  • Pyroxene
  • Amphibole
  • Biotite mica
  • Muscovite
  • Quartz
  • Orthoclase feldspar
  • Plagioclase feldspar
• Bowen's Series:
  • Olivine
  • Calcic plagioclase
  • Pyroxene
  • Amphibole
  • Biotite
  • Potassium feldspar
  • Sodic plagioclase
  • Muscovite
  • Quartz
• Nhiệt độ tan chảy:
  • Ultramafic: 1200°C
  • Felsic: 700°C

Sự lắng đọng tinh thể và sự hình thành buồng magma phân vùng

• Crystal settling and the formation of a zoned magma chamber
  • Early-formed olivine crystals settle to the bottom
  • Crystals re-melt in the hotter lower magma, making it more mafic
  • Loss of olivine through the non-viscous magma makes the upper magma more felsic
• 100% of mafic from bottom to surface
• from depth / .....make the olivine / ......crystals.....

Đá Trầm tích ( Sedimentary rocks)

• COMPACTION:
  • Water filled pore spaces.
  • Loosely packed clay size particles (magnified).
  • Compacted sediment (sedimentary rock).
• CEMENTATION:
  • Circulation of mineralbearing groundwater.
  • Loosely packed sand or gravel size particles (magnified).
  • Gradually the cementing material fills much of the pore space and "glues" the grains together.

Phân loại Đá Trầm tích

• INORGANIC LAND-DERIVED SEDIMENTARY ROCKS:
  • Clastic (fragmental)
    • Conglomerate
    • Breccia
    • Sandstone
    • Siltstone
    • Shale
• CHEMICALLY AND/OR ORGANICALLY FORMED SEDIMENTARY ROCKS: - Rock salt - Rock gypsum - Dolostone - Limestone - Bituminous coal

Đặc điểm và cấu trúc của Đá Trầm tích

• Strata, or beds.
• Mud cracks (Clues related to past environments).
• Fossil.

Đá Biến chất

• Dưới độ sâu (dặm) và nhiệt độ(°C) khác nhau, sẽ hình thành các loại đá biến chất khác nhau:
  • Không bị biến chất
  • Biến chất tiếp xúc
  • Biến chất khu vực
  • Nóng chảy
  • Cấp độ thấp
  • Cấp độ cao
  • Điều kiện nhiệt độ và áp suất không có trong tự nhiên

Các loại hình biến chất của đá

• Metamorphic rocks: Types of metamorphism
  • Contact metamorphism
  • Regional metamorphism
  • Subduction zone T gradient
  • Typical geothermal gradient
• Đá và khoáng vật

Đá Biến chất

• Metamorphic rocks
  • Parent rock (Shale) -> Metamorphic rock (Slate)
  • Parent rock (Granodiorite) -> Metamorphic rock (Folded gneiss)

Foliation (Lớp lớp)

• During mountain building subjected to differential stress, rocks deform by decreasing in volume
• Before metamorphism (Confining pressure)In a depositional environment, as confining pressure increases, rocks distort
• After metamorphism (Differential stress)/Differential stress, the mineral grains rotate

Khoáng chất chỉ số biến chất

• Sự xuất hiện của các khoáng chất khác nhau chỉ ra mức độ biến chất khác nhau:
  • Chlorite
  • Muscovite
  • Biotite
  • Garnet
  • Andalusite
  • Sillimanite

Sơ đồ mặt cắt qua giữa và phần trên của vỏ trái đất với hai thân magma

• Un-metamorphosed rock(đá không biến chất)
• Contact metamorphic aureole (Vùng tiếp xúc biến chất)
• Increasing grade of regional metamorphism (tăng cấp độ biến chất khu vực)

Phân bố biến chất và biến đổi xung quanh một pluton trong lớp vỏ trên

• Các khoáng chất hình thành ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau. Khi magma xâm nhập vào lớp vỏ trên, nó có thể gây ra biến chất và biến đổi xung quanh pluton.

Các loại đá Biến chất phổ biến

• COMMON METAMORPHIC ROCKS: Metamorphic Rock, Texture, Comments
  • Slate: Sợi nhỏ, phân cắt thành lớp mỏng(Foliation)
  • Phyllite: Hạt min,mịn(Foliation)
  • Schist: Hạt trung bình đến thô, chiếm ưu thế hạt khoáng chất(Foliation)
  • Gneiss: Hạt thô, ban nhạc(Foliation)
  • Marble: Hạt trung bình đến thô(Non-foliation)
  • Quartzite: Hạt trung bình đến cứng, khối, hợp nhất(Non-foliation)