Sandstone: Nó Là Gì Và Nó Nói Gì Với Chúng Ta

Nói một cách đơn giản, sa thạch là cát kết dính với nhau thành đá - điều này rất dễ nhận biết chỉ bằng cách quan sát kỹ một mẫu vật. Nhưng ngoài định nghĩa đơn giản đó còn có một cấu tạo thú vị của trầm tích, ma trận và xi măng có thể (có điều tra) tiết lộ rất nhiều thông tin địa chất có giá trị.

Kiến thức cơ bản về sa thạch

Đá sa thạch là một loại đá được tạo ra từ trầm tích - một loại đá trầm tích . Các hạt trầm tích là các mảnh, hoặc mảnh, của các khoáng chất và các mảnh đá, do đó, sa thạch là một loại đá trầm tích kết dính. Nó được cấu tạo chủ yếu bởi các hạt cát, có kích thước trung bình; do đó, cát kết là một loại đá trầm tích clastic hạt trung bình . Chính xác hơn, cát có kích thước từ 1/16 mm đến 2 mm (phù sa mịn hơn và sỏi thô hơn). Các hạt cát tạo nên đá sa thạch được gọi một cách khéo léo là hạt khung.

Đá sa thạch có thể bao gồm vật liệu mịn hơn và thô hơn và vẫn được gọi là sa thạch, nhưng nếu nó bao gồm hơn 30% hạt sỏi, cuội hoặc kích thước tảng đá, nó được phân loại thay thế là cuội kết hoặc breccia (chúng được gọi chung là đá rudit).

Đá sa thạch có hai loại vật liệu khác nhau bên cạnh các hạt trầm tích: ma trận và xi măng. Ma trận là chất hạt mịn (kích thước phù sa và đất sét) có trong trầm tích cùng với cát trong khi xi măng là chất khoáng, được đưa vào sau này, liên kết với trầm tích thành đá.

Đá sa thạch có nhiều ma trận được gọi là sắp xếp kém. Nếu ma trận chiếm hơn 10 phần trăm khối đá, nó được gọi là wacke ("lập dị"). Một loại cát kết được phân loại tốt (ít ma trận) với ít xi măng được gọi là đá thạch anh. Một cách khác để xem xét nó là wacke là bẩn và arenite là sạch.

Bạn có thể nhận thấy rằng không có cuộc thảo luận nào đề cập đến bất kỳ khoáng chất cụ thể nào, chỉ là một kích thước hạt nhất định. Nhưng trên thực tế, khoáng chất tạo nên một phần quan trọng trong câu chuyện địa chất của sa thạch.

Khoáng chất sa thạch

Đá sa thạch được chính thức xác định chặt chẽ theo kích thước hạt, nhưng đá làm từ khoáng chất cacbonat không đủ tiêu chuẩn là đá sa thạch. Đá cacbonat được gọi là đá vôi và được phân loại hoàn toàn riêng biệt, vì vậy đá sa thạch thực sự biểu thị một loại đá giàu silicat. (Một loại đá cacbonat clastic hạt trung bình, hoặc "sa thạch đá vôi", được gọi là calcarenite.) Sự phân chia này có ý nghĩa vì đá vôi được tạo ra trong nước sạch của đại dương, trong khi đá silicat được tạo ra từ trầm tích bị xói mòn khỏi lục địa.

Trầm tích lục địa trưởng thành bao gồm một số ít các khoáng chất bề mặt , và đá sa thạch, do đó, hầu hết là thạch anh . Các khoáng chất khác - đất sét, hematit, ilmenit, fenspat , amphibole, và mica - và các mảnh đá nhỏ (đá vôi) cũng như cacbon hữu cơ (bitum) tạo thêm màu sắc và đặc tính cho phần clastic hoặc ma trận. Đá sa thạch có ít nhất 25% fenspat được gọi là arkose. Một loại đá sa thạch được tạo thành từ các hạt núi lửa được gọi là tuff.

Xi măng trong cát kết thường là một trong ba vật liệu: silica (về mặt hóa học giống như thạch anh), canxi cacbonat hoặc oxit sắt. Những thứ này có thể xâm nhập vào ma trận và liên kết nó lại với nhau, hoặc chúng có thể lấp đầy những khoảng trống nơi không có ma trận.

Tùy thuộc vào sự pha trộn của ma trận và xi măng, đá sa thạch có thể có nhiều màu từ gần trắng đến gần đen, với xám, nâu, đỏ, hồng và màu nâu ở giữa.

Làm thế nào sa thạch hình thành

Đá sa thạch hình thành nơi cát được đặt xuống và chôn vùi. Thông thường, điều này xảy ra ngoài khơi xa các đồng bằng sông , nhưng các cồn cát sa mạc và bãi biển cũng có thể để lại các lớp đá sa thạch trong hồ sơ địa chất. Ví dụ, những tảng đá đỏ nổi tiếng của Grand Canyon, được hình thành trong bối cảnh sa mạc. Hóa thạch có thể được tìm thấy trong đá sa thạch, mặc dù môi trường tràn đầy năng lượng nơi các lớp cát hình thành không phải lúc nào cũng thuận lợi cho việc bảo quản.

Khi cát được chôn sâu, áp suất chôn lấp và nhiệt độ cao hơn một chút cho phép các khoáng chất hòa tan hoặc biến dạng và trở nên di động. Các hạt trở nên liên kết chặt chẽ hơn với nhau, và các chất cặn được ép lại thành một khối lượng nhỏ hơn. Đây là thời gian khi vật liệu xi măng di chuyển vào lớp trầm tích, mang theo chất lỏng có chứa các khoáng chất hòa tan ở đó. Điều kiện oxy hóa dẫn đến màu đỏ từ oxit sắt trong khi điều kiện khử dẫn đến màu tối hơn và xám hơn.

Sa thạch nói gì

Các hạt cát trong sa thạch cung cấp thông tin về quá khứ:

• Sự hiện diện của fenspat và các hạt đá có nghĩa là trầm tích nằm gần các ngọn núi nơi nó phát sinh.
• Các nghiên cứu chi tiết về đá sa thạch cung cấp cái nhìn sâu sắc về nguồn gốc của nó — loại vùng nông thôn đã sản sinh ra cát.
• Mức độ tròn của các hạt là một dấu hiệu cho biết chúng đã được vận chuyển bao xa.
• Bề mặt bị đóng băng thường là một dấu hiệu cho thấy cát đã được vận chuyển bởi gió - đến lượt nó, có nghĩa là một sa mạc cát.

Các đặc điểm khác nhau trong đá sa thạch là dấu hiệu của môi trường trong quá khứ:

• Các gợn sóng có thể chỉ ra các dòng nước hoặc hướng gió cục bộ.
• Các cấu trúc tải trọng, dấu vết duy nhất, dấu gạch nối và các đặc điểm tương tự là dấu chân hóa thạch của các dòng chảy cổ đại.
• Các dải Liesegang là dấu hiệu của hoạt động hóa học sau khi chôn lấp cát.

Các lớp, hoặc lớp đệm, trong đá sa thạch cũng là dấu hiệu của môi trường trong quá khứ:

• Trình tự turbidite chỉ ra một khung cảnh biển.
• Sự đan xen (lớp đá sa thạch cắt ngắn, nghiêng) là một nguồn thông tin phong phú về dòng chảy.
• Sự xen kẽ của đá phiến sét hoặc khối kết tụ có thể chỉ ra các giai đoạn khí hậu khác nhau.

Thông tin thêm về đá sa thạch

Là một loại đá xây dựng và cảnh quan, đá sa thạch có đầy đủ các đặc tính, với màu sắc ấm áp. Nó cũng có thể khá bền. Phần lớn đá sa thạch được khai thác ngày nay được sử dụng làm đá cờ. Không giống như đá granit thương mại, đá sa thạch thương mại giống như những gì các nhà địa chất nói.

Đá sa thạch là đá chính thức của bang Nevada. Các mỏm đá sa thạch tráng lệ trong tiểu bang có thể được nhìn thấy tại Công viên Tiểu bang Valley of Fire . 

Với rất nhiều nhiệt và áp suất, đá cát chuyển thành đá biến chất quartzit hoặc đá gneiss, những loại đá cứng với các hạt khoáng chất chặt chẽ.