Bài giảng Tinh thể học đại cương - Chương 1: Mở đầu

Chương 1: Mở đầu
1. Giới thiệu môn học.
2. Các khái niệm cơ bản.
3. Một số dấu hiệu nhận biết đá
bằng mắt thường.
1. Giới thiệu môn học
Tên môn học: Tinh thể - Khoáng vật – Thạch
học.
(Crystallography – Mineralogy – Petrography)
Lý thuyết: 45 tiết.
Thực hành: 30 tiết (môn học riêng).
Môn học trước: Địa chất cơ sở.
Đề cương môn học: xem trên web.
2
Tài liệu tham khảo
[1] KHOÁNG VẬT HỌC. 2001 (đã có tái bản). La
Thị Chích, Hoàng Trọng Mai. NXB ĐHQG TP.HCM.
[2] THẠCH HỌC. 2001 (đã có tái bản). La Thị
Chích. NXB ĐHQG TP.HCM.
[3] TINH THỂ HỌC ĐẠI CƯƠNG. 1979. Quan
Hán Khang. NXB ĐH&THCN.
[4] THẠCH HỌC. 1973. Nguyễn Văn Chiển &
nnk. NXB ĐH&THCN.
3
Đánh giá môn học
Bài tập: 20%.
Kiểm tra giữa kỳ: 30%.
Thi cuối kỳ: 50%.
Hình thức kiểm tra và thi: Trắc nghiệm, không
sử dụng tài liệu.
4
2. Các khái niệm cơ bản
Tinh thể: những hạt vật chất nhỏ bé,
ở trạng thái rắn, sắp xếp có quy luật
và tuần hoàn trong không gian, được
giới hạn bởi những đỉnh, cạnh và mặt.
Nội dung nghiên cứu của Tinh thể học:
Nguồn gốc, sự hình thành.
Trạng thái kết tinh, hình thái.
Cấu trúc mạng tinh thể.
Tính đối xứng của tinh thể.
5
Halite
6
7quartz
garnet
8
9Tinh hệ 3 xiên 1 xiên Thoi 3 phương 4 phương 6 phương Lập phương
Thể
nguyên 
thủy 
Các tinh hệ cơ bản của tinh thể
Hệ lập phương: Tất cả 6 mặt đều hình vuông bằng nhau.
Hệ 6 phương: Hai đáy hình lục giác đều, 6 mặt bên hình chữ nhật.
Hệ 4 phương: Hai đáy hình vuông, 4 mặt bên hình chữ nhật.
Hệ 3 phương: Tất cả các mặt đều là hình thoi bằng nhau.
Hệ thoi:Tất cả các mặt đều là hình chữ nhật.
Hệ 1 xiên: 2 đáy là hình bình hành, 4 mặt bên là hình chữ nhật.
Hệ 3 xiên: Tất cả các mặt là hình bình hành. 
Khoáng vật: vật chất vô cơ hình thành trong tự
nhiên, trạng thái ổn định, có thành phần hóa
học tương đối đồng nhất, có tính chất vật lý và
hóa học nhất định.
Nội dung nghiên cứu của khoáng vật học:
Nguồn gốc, điều kiện hình thành.
Thành phần hóa học.
Các tính chất vật lý.
10
11
Magma
12
Trầm tích
13
Hóa thạch
14
Biến chất
15
Thạch học (Đá): tập hợp tự nhiên của khoáng
vật.
Đá đơn khoáng.
Đá đa khoáng.
Hạt cơ bản (electron, proton, neutron) →
Nguyên tử, ion, phân tử → Khoáng vật → Đá
(đá magma, đá trầm tích, đá biến chất) → Vỏ
Trái đất.
16
17
18
Tập hợp tự nhiên của các khoáng vật: Thể địa
chất độc lập.
1. Có nguồn gốc (quá trình) thành tạo địa
chất riêng biệt, khác với các đá vây quanh.
2. Có thành phần vật chất, kiến trúc và
cấu tạo xác định, khác với đá vây quanh (kể cả
hai khối cùng loại).
3. Các thành phần kết hợp với nhau theo
một cách thức riêng biệt (có quy luật).
19
→ Một thể địa chất không tồn tại vĩnh viễn.
→ Các thể địa chất phân cách nhau bằng ranh
giới địa chất.
→ Hình dạng và kích thước (quy mô) các thể địa
chất không giống nhau.
20
21
Trạng thái cơ bản của vật chất
22
Vật 
chất
Rắn
Kết tinh Vô định hình
Lỏng khí
23
Obsidian Halite
Mạng không gian
Nút mạng (các phần tử nhỏ)
Hàng mạng (các nút cùng một đường thẳng)
→ thông số hàng mạng
Mặt mạng (ba nút không cùng một đường
thẳng)
→ thông số họ mặt mạng
Ô mạng (ba mặt cắt nhau)
Mạng không gian của tinh thể.
24
25
Ô mạng cơ sở.
Ô mạng nguyên thủy.
26
Các tính chất của tinh thể
1. Tính phổ biến
2. Tính có cấu trúc
3. Tính đồng nhất
4. Tính dị hướng
5. Tính tự tạo mặt
6. Có nội năng cực tiểu
27
28
Kyanite
H=4,5-5, song song với trục.
H=6,5-7, vuông góc với trục.
29
Cordierite
Màu xám: theo trục xiên.
Màu vàng: theo trục ngang.
Màu xanh: theo trục đứng.
30
Muscovite
Tách dễ dàng theo phương cát khai.
31
Halite
Độ bền cơ học: lớn nhất theo đường chéo góc, 
nhỏ nhất theo phương vuông góc mặt tinh thể.
32
Tinh thể phèn
Tính tự tạo mặt
33
34
3. Nhận biết đá bằng mắt thường
Phân chia thành các nhóm lớn
Quan sát tại điểm lộ
Đá còn tươi
Dùng kính lúp
35
Phải dựa vào nhiều dấu hiệu bên ngoài, càng có 
nhiều dấu hiệu thì mức độ nhận biết càng chính xác.
Thành phần khoáng vật
36
Thành phần khoáng vật
chủ yếu là cơ sở tốt nhất.
Thành phần khoáng vật
thứ yếu trong một số
trường hợp cũng là dấu
hiệu tốt.
Có một số khoáng vật chỉ
có mặt trong đá biến
chất.
Phân biệt đá đơn khoáng
hay đa khoáng
Tổ hợp cộng sinh khoáng vật
37
Không phải lúc nào cũng dựa vào thành phần
khoáng vật!
38
Cấu tạo – Kiến trúc
Dấu hiệu cấu tạo được chú ý hơn kiến trúc
• Kiến trúc (hình dạng, kích thước).
• Cấu tạo (sự sắp xếp, phân bố trong không
gian).
Có thể dựa vào cả hai dấu hiệu trên để phân biệt
sơ bộ và nhận biết đá một cách cơ bản
Có thể suy đoán điều kiện thành tạo.
39
Cấu tạo khối
Dựa vào kiến trúc.
• Hình dạng và kích
thước của các khoáng
vật thấy rõ và phân
biệt được → Đá
magma xâm nhập sâu
và vừa; Đá trầm tích
vụn.
40
41
Hình dạng và kích thước
của các khoáng vật không
thấy và không phân biệt
được → Đá magma phun
trào (có vi tinh và thủy tinh);
Đá trầm tích hóa học.
Đá trầm tích vụn (sỏi
kết, cát kết...) có cấu
tạo khối thường dễ
nhận biết hơn các
nhóm đá khác.
Cấu tạo phân lớp thường gặp ở đá trầm tích
• Thành phần, màu sắc, độ hạt.
Cấu tạo phân phiến đặc trưng cho đá biến chất
• Sắp xếp định hướng - có dạng lá, vảy,
Khi gặp ở đá magma dạng mạch hoặc các đá
biến chất có phân phiến? các dấu hiệu
khác (đá gneiss, đá rhyolite,)
42
43
Khi các dấu hiệu về
cấu tạo và kiến trúc
của đá khá giống
nhau?
Màu sắc
Mỗi loại đá có thể có nhiều màu sắc khác
nhau.
Một số loại đá có những màu đặc trưng (đá
rhyolite, đá vôi, sét bột kết,).
Màu sắc của đá thường do màu của các
khoáng vật quyết định
• Tỉ lệ của các khoáng vật tạo đá quyết
định.
• Nhóm SALIC và nhóm MAFIC
44
45
Phụ thuộc vào nhiều yếu tố
• Tác dụng phong hóa
• Biến đổi thứ sinh
• Các tạp chất trong các đá trầm tích
Phân bố không đồng nhất.
Cách nhận biết? Dựa vào màu chung
• Đá sét thường có màu trắng nhưng có thể sẫm 
màu do lẫn các tạp chất (chất hữu cơ, than). 
• Đá basalt thường sẫm màu khi bị phong hóa sẽ
biến thành màu đỏ, đỏ nâu.... 
• Đá vôi, dolomit thường sáng màu (màu trắng) 
nhưng có thể sẫm màu do có lẫn tạp chất.
46
Màu xanh lục 
• epidot → đá magma mafic, đá biến chất 
• glauconit → cát kết
Màu nâu đen
• các nguyên tố Mn, Fe (thường gặp ở mặt phong 
hóa của đá) → đá basalt, rhyolite
Màu vàng hoặc vàng nâu, nâu đỏ
• do có lẫn hematite (Fe2O3) hoặc limonite (Fe 
ngậm nước) → đá laterite, bauxite 
Màu vàng kim loại
• do lẫn pyrite
Màu hồng thịt
• orthoclase có trong đá granite.
Dựa vào các dấu hiệu khác (tỉ trọng, độ cứng,
mặt vỡ...)
Phần lớn màu sắc và tỉ trọng có liên quan với
nhau (nguyên tố và khoáng vật).
Đá basalt có màu đen sẫm nhưng khi bị phong
hóa sẽ cho màu khác đi (dựa vào mặt vỡ còn
tươi).
Có thể nhầm lẫn khi dựa vào màu sắc!
47
Tỷ trọng
Đá basalt thường nặng hơn
sét kết khi có cùng màu với
nhau (basalt có chứa quặng
sắt thì càng nặng)
Đá magma acid thường có tỉ trọng nhỏ hơn đá magma
mafic
Có một số loại đá nhẹ nhưng sẫm màu (obsidian có
màu đen nhưng nhẹ) → dựa vào cấu tạo của đá.
48
Mặt vỡ
Các đá mịn hạt như đá thủy tinh (obsidian có mặt
vỡ trôn ốc)
Đá sinh vật cháy (than anthracite)
Đá trầm tích silic (ngọc bích có mặt vỡ vỏ sò)
49
Tác dụng với acid
Đá vôi, đá hoa sủi bọt với acid
• Mặt còn tươi.
• HCl loãng ( 10%) hoặc acid acetic (dấm, chanh).
Các đá magma phun trào (basalt, andesit) có chứa
calcite, đá trầm tích vụn có chứa ximăng vôi (cát kết
thạch anh) xi măng vôi, đá marne (sét vôi).
50
Hóa thạch
Đặc trưng cho đá
trầm tích sinh hóa.
Không gặp trong đá
magma và đá biến
chất.
51