NGUVẼM UYÊN THỰC TẬP VÀ BÀI TẬP DỊA CHAT CÔNG TRÌNH ■ (fầìbẳn) NHÀ XUẤT BẢ N XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2011 LỜI GIỚI THIỆU T ro n g trư ng Đ ại học thuộc n h ó m n g n h xâ y d ự n g n h T h u ỷ lợi, G iao th ô n g , X â y dự ng, K iế n trúc, Đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h m ô n học sở c u n g cấp k iế n th ứ c đ ịa ch ấ t cầ n th iế t cho k ĩ s x â y d ự n g c ủ n g n h k iế n th ứ c b ả n đ ể học tiế p m ôn học Cơ học đ ấ t, Cơ học đá, K ĩ th u ậ t n ền m óng m n học c h u y ê n m ôn: T h u ỷ công, T h i công, c ầ u đường, X â y d ự n g , K h c với s in h viên c h u y ê n n g n h Đ ịa c h ấ t công tr in h đ i sâ u vào b ả n c h ấ t tín h c h ấ t đ ấ t đ , h iệ n tư ợ n g đ ịa chất, p h n g p h p k h ả o sá t lậ p h sơ, tà i liệ u Đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h , với sin h viên c h u yên n g n h xâ y d ự n g th i có y ê u cầ u củ a m ô n học Đ ịa c h ấ t cơng trìn h n h sau: H iế u th ê n đ iề u k iện đ ịa ch ấ t cơng tr ìn h củ a k h u vực x â y dự n g , ý n g h ĩa từ n g đ iề u k iện n h đ ịa h ìn h - đ ịa m ạo, cấ u trú c đ ịa ch ấ t, đ ịa c h ấ t th u ỷ văn, h iệ n tư ợ ng đ ịa c h ấ t đ ộ n g lực cơng trìn h , v ậ t liệ u x â y d ự n g đ ịa p h n g đ ế n s ự m việc ổn đ ịn h c ủ n g n h k in h tê củ a công tr in h , từ đ ó ngư ời k ĩ s x â y d ự n g có thê’ lự a chon vi tr í x â y d ự n g tốt n h ấ t, k iế n n g h ị biện p h p công tr ìn h , biện p h p th i cơng h(ýp lí với đ iề u k iện đ ịa c h ấ t công tr in h nơi đ ã lự a chọn V i đối tượng m ô n học đ ịa ch ấ t công tr in h v ậ t t h ể (đ ấ t đá, nước đất), h iện tư ợ ng đ ịa ch ấ t tồn tạ i rấ t đ a d n g tro n g tự n h iê n n ê n s in h viên rấ t k h ó h ìn h d u n g k h i n g h e g iả n g lí th u y ế t lớp, m cần trự c tiếp q u a n sát, m ô tả m ẫ u đ ấ t đá, ho đ p h ò n g c ủ n g n h lớp đ ấ t đá, biến đ ộ n g đ ịa c h ấ t (uốn nếp, đ ứ t gãy, n ứ t nẻ ), h iện tượng đ ịa c h ấ t (p h o n g h o cactơ, trượt lở ), m ch nước, g iế n g nước, tro n g h n h tr ìn h đ ịa chất C ác t h í n g h iệ m tín h c h ấ t lí đ ấ t p h ị n g c ủ n g n h trời g iú p cho s in h viên h iểu rõ b ả n ch ấ t đ i lưựng, c h ỉ tiêu xâ y d ự n g d ù n g k h i th iế t kế, th i công công trìn h Các nội d u n g n y tr ìn h bày tro n g P h ầ n th ứ n h ấ t T h ự c tậ p m ô n học đ ịa c h ấ t công trin h tro n g p h ò n g (chương - N h ậ n biết k h o n g v ậ t đ ấ t đá, ch n g X c đ ịn h tín h c h ấ t lí đ ấ t) P h ầ n th ứ hai T h ự c tậ p m ô n học đ ịa c h ấ t công tr in h trời (chương - T h í n g h iệm đ ịa ch ấ t cơng tr ìn h ngồi trời C h n g - Thự c tậ p đo vẽ đ ịa ch ấ t cơng trìn h ) s c h Đọc s d ụ n g tài liệ u đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h n h b ả n đồ, m ặ t cắ t đ ịa c h ấ t cô n g trin h , cột đ ịa tầng, báo cáo đ ịa c h ấ t cơng trìn h , tro n g k h i th iế t k ế th i cơng cơng trìn h Y ê u c ầ u n y đ p ứ ng nội d u n g chư ơng - Thự c tập đo vẽ đ ịa c h ấ t công tr in h chương - B i tậ p b ả n đồ, m ặ t cắ t đ ịa chất, đ ịa c h ấ t cơng trìn h Các tậ p từ 8.1 đến 8.21 g iú p cho s in h viên m quen cách đọc đ đ ịa chất, bà i tậ p từ 8.22 đ ến 8.35 tỉm h iể u cách đ n h g iá đ iề u kiện đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h cho m ộ t s ố d n g công trin h : đập, n h ở, đường, cầu, công tr in h n g ầ m theo tà i liệu đ o vẽ đ ịa h ìn h , k h ả o sá t đ ịa c h ấ t công tr in h đ ã th u th ậ p Các nội d u n g l í th u y ế t theo g iá o trìn h "Địa c h ấ t cơng trin h " đ ã B ộ Đ i học T r u n g học chuyên n ghiệp xét d u y ệt cho n h ó m n g n h x â y dự ng, N h x u ấ t b ả n Đ i học T ru n g học ch u yên nghiệp x u ấ t n ă m 1980 cuôh "Cơ sở Đ ịa chất, học đ ấ t N ề n m ó n g cơng trìn h " củ a tác g iả , N h x u ấ t X â y d ự n g x u ấ t b ả n n ă m 2004 T rong P h ầ n th ứ ba B i tậ p đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h T h c t â p v B i t â p đ i a c h ấ t c ô n g t r ì n h n y có chương - B i tậ p tín h c h ấ t v ậ t lí, học c ủ a đấ t; chương - B i tậ p h iện tượng đ ịa c h ấ t đ ộ n g lực cơng tr ìn h c h n g - B i tậ p N ước đ ấ t, n h ằ m g iú p cho s in h viên h iể u rõ h iệ n tư ợ n g đ ịa chất, đ i lượng, công thức, g iú p cho họ h iể u sâ u nội d u n g l í th u y ế t đ ã học H y v ọ n g cu ố n T h ự c t ậ p v B i tậ p đ ị a c h ấ t c ô n g t r ì n h n y đ ó n g góp p h ầ n n o cho việc tạo h ứ n g th ú cho s in h viên k h i học tập m ô n Đ ịa c h ấ t cơng tr ìn h q u a d n g th ự c tập, bà i tập kh c n h a u , p h o n g p h ú sát với thực tiễn R ấ t m o n g n h ậ n ý k iê n đ ó n g góp, p h ê b ìn h g iả n g viên, bạn s in h viên đ ể tác g iả có th ê sử a chữa, bơ s u n g nộ i d u n g cầ n th iế t cho lầ n x u ấ t b ả n sau M ọi g ó p ý x in g i về: P h ò n g B iên tậ p sách kh o a học k ĩ th u ậ t, N h X u ấ t b ả n X â y dự ng, L ê Đ i H n h , H N ội Đ iện thoại: 04.9741954 H N ội, tháng 01 năm 2007 np / » rá c giá N guyễn Uyên Phần thứ THỰC TẬP MÔN HỌC BỊA CHẤT CÔNG TRINH TRONG PHỒNG ■ ■ m m Phần gồm có chương sau: Chương Nhận biết khoáng vật đất đá Chương nhằm giúp cho sinh viên nhận biết tính chất vật lí khống vật, đặc trưng kiến trúc, cấu tạo ba nhóm đất đá có nguồn gốc khác nhau: macma, trầm tích biến chất Sơ phân biệt ba nhóm đá số loại đá thường gặp nhóm hiểu tĩnh chất xây dựng đất đá lại phụ thuộc đặc trưng đất đá Chương Xác định tính chất lí đất Giới thiệu cách lấy mẫu, bảo quản mẫu đất phương pháp xác định tính chất vật lí (dung trọng, tỉ trọng, độ rỗng, độ ẩm, độ mao dẫn, độ thấm nước) phương pháp xác định tính chất học đất (tính ép co, cường độ chống trượt) Chương NHẬN BIẾT KHOÁNG VẬT VÀ ĐÂT ĐÁ 1.1 NHẬN BIẾT K H O Á NG VẬT BẰNG MẮT Khoáng vật thành phần tạo nên đất đá: đất đá tập hợp khoáng vật xếp theo quy luật định thành tạo nên vỏ đất Nhận biết khoáng vật giúp cho ta nhận biết đất đá đánh giá phần tính chất xây dựng đất đá Có nhiều phương pháp nthận biết khống vật: mắt thường, kính hiển vi phân cực, hiển vi điện tử, phương pháp Rơnghen, phương pháp nhiệt Sau trình bày cách nhận biết sơ mắt thường (hoặc qua kính lúp) dựa tập hợp tính chất vật lí'của khống vật hình dạng tinh thể dạng tập hợp, màu, độ suốt ánh, tính dễ tách, vết vỡ, độ cứng, tỉ trọng, 1.1.1 Các tính chất vật lí khống vật H ìn h n g tin h t h ể c ủ a k h o n g vật Các loại khoáng vật khác nhau, kết tinh thường cho dạng tinh thể khác nhau, hình dạng tinh thể phản ánh kiến trúc bên khoáng vật (kiến trúc tinh thể) Theo lí thuyết, có tới 230 dạng kiến trúc tinh thể khác nhau, có tới 230 dạng tinh thể khác nhau, dựa vào số lượng trục tinh thể (đường tưởng tượng xuyôn qua tinh thể, nối liền tâm bề mặt tinh thể hai phía đối diện tinh thể) góc trục, nhótm tinh thể thành bảy hệ tinh thể (hình 1.1) Trong địa chất cơng trình thường quan tâm tới đặc tính khơng gian hình dạng tinh thể chia chúng thành loại tương đối sau: Loại hình phát triển theo phương: tinh thể có dạng hình cột, hình que, hình sợi tóc ví dụ tuamalin, amifibon, atbet Loại hình phát triển theo hai phương: tinh thể có dạng hình tấm, vẩy, ví dụ mica, clorit, bentonit Loại hình phát triển theo ba phương: tinh thể có hình hạt, ví dụ halit, pirit, granat, Sự xếp bên đặc thù nguyên tử khoáng vật định bề mặt tinh thể mà biểu lộ Các tinh thể hình thành cách chậm chạp cách nối thêm ô mạng đom vị khống vật mặt ngồi Khi khơng bị chèn ép lớn lên tinh thể lân cận bề mặt tinh thể phẳng nhẵn, phát triển hồn chỉnh (hình 1.2) Lâp phương Ba *rvc vng góc với Manhêtit Granat Tứ phương \ Trực thoi _ ỳ ‘ : Hai trục nhau, truc thứ ba dai ngắn hơn, tất vng góc với Ziricon Ba trục khơng nhau, tất vng góc với Olivin Một nghiêng Halit, pirit Ba trục không nhau, hai trục vng góc với nhau, trục thứ ba vng góc với trục V3 Xiên QOC VỚI trục ki3 Aragonit Thạch cao khan U J / Mica khoánơ vât sét a Piroxsn, amíibon Octocl3 R Ba nghiêng 3 I Ba phương sáu phương Thạch cao i B? t y c khơng xiên góc với Plagiocla I Gơtit Ba trục nhau, nằm mặt phẳng cat theo góc 60° trục thứ tư dài ngắn vng góc với mặt phẳng chứa truc Thach anh Kianit Canxit Hematit H ìn h 1.1: Bảng hệ tinlì th ể với dạng tinh th ể khoáng vật đại diện Đá chứa khoáng vật dạng que, dạng sợi giịn, dị hướng cao, chứa khống vật dạng giịn, thường có cấu tạo phiến, lớp điển hình; chứa khống vật dạng hạt dỗ đồng đẳng hướng nhiều tính chất vật lí, học Trong thực tế có đá gồm chủ yếu khoáng vật (đá phiến mica, đá sét ), nhiều đá lại chủ yếu gồm khoáng vật dạng hạt (đá hoa, granit, cát kết) số có khống vật dạng dạng hạt đá granit hai mica, đá cát pha sét, Trong thiên nhiên thấy đơn tinh thể phát triển hồn chỉnh mà thường tập hợp tinh thể dạng: tóc, phóng xạ, trứng cá, hạt đậu, dạng đất, chen kẹp lẫn H ình 1.2: M ột sơ'hình d a n 'ị tinh th ể khống vật hoàn chỉnh a) Thạch anh; b) G ranat; c) C ấu trúc cùa lialit (ÌO II clo - hình cấu IỚIÌ, ion Iia tri - lùiili cầu nhỏ) M u k h o n g vật Màu khoáng vật thành phần hoá học tạp chất định Khống vật chứa nhiều Fe Mg thường có mầu sầm, cịn khống vật chứa nhiều Al, Si màu nhạt Nhiều khống vật có màu cố định clorit có màu lục, limonit có màu nâu Khi có lẫn tạp chất, khống vật mang nhiều màu sắc khác thạch anh khơng màu, tím, đen, nâu, vàng Khi quan sát màu khoáng vật cần ý tới điều kiện ánh sáng, trạng thái mặt ngồi khống vật Khi vạch khoáng vật lên tẩm sứ nhám, chúng để lại vết vạch có màu đặc trưng cho bột khoáng vật Thường màu khoáng vật màu vết vạch khác nhau: Hêmatit có màu vàng xám vết vạch lại có màu đỏ, pririt màu vàng thau vết vạch lại màu đen Đôi màu vết vạch màu khoáng vật giống manhêtit có màu đen thần sa có màu đỏ Nhưng nhìn chung màu bột khống vật (vết vạch) thay đổi so với màu khống vật, thường dấu hiệu đáng tin cậy để nhận biết khoáng vạt Màu khống vật định màu đá, có ảnh hưởng tới khả hấp thụ nhiệt đá Đá chứa nhiều khống vật màu sẫm có độ bền phong hố thấp t ìộ tro n g s u ố t n h k h o n g vật Đ ộ suốt khoáng vật khả cho ánh sáng xuyên qua khoáng vật Độ suốt khoáng vật phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể khoáng vật tạp chất chứa Dựa vào mức độ suốt khoáng vật ta chia loại: - Trong suốt: thạch anh, thuỷ tinh, spat băng đảo; - Nửa suốt; thạch cao, síalerit; - Khơng suốt; pirit, manhêtit, grafit Một phần ánh sáng chiếu lên khoáng vật cịn bị phản xạ mặt khống vật để tạo thành ánh khoáng vật Cường độ ánh phụ thuộc vào chiết suất đặc trưng bề mặt khống vật khơng phụ thuộc vào màu Các khống vật tạo đá có loại ánh đặc trưng sau: ' Ánh thuỷ tinh: thạch anh, canxit, fenpat, anhidrit; - Ánh tơ: tiêu biểu cho khoáng vật dạng sơ atbet; - Ánh đất: đặc trưng cho khống vật có nhiều lỗ hổng táng đất bột, đất kaolin; ' Ánh xà cừ: mica ; - Ánh kim: pirit khoáng vật kim loại khác: galen (hình 1.3) Người ta xác định ánh mặt vỡ cịn phẳng khống vật H ình 1.3: Khống vật galen T ín h d ễ tách (cát k h a i) k h o n g vật c° ánh kim Tính dễ tách khả tinh thể hạt kết tinh (mảnh tinh thể) dễ bị tách theo mặt phẳng song song Mặt tách thường song song với mặt mạng tinh thể có khoảng cách lớn, có mối liên kết yếu Người ta chia khống vật có tính dễ tách mức độ sau: Rất hồn tồn: tinh thể có khả tách theo mặt tách cách dễ dàng, ví dụ m uscovit theo phương (hình 1.4a); Hoàn toàn: dùng búa đập nhẹ vỡ theo mặt tách tương đối phẳng, ví dụ dễ tách theo ba phương: lập phương halit (hình 1.4b), hình thoi canxit (hình 1.4) Trung bình: mặt vỡ tinh thể vừa thấy mặt tách tương đối hồn chỉnh, vừa thấy vết vỡ khơng phẳng theo phương khác nhau, ví dụ piroxen, amíibon ; Khơng hồn tồn: khó thấy mặt tách mà thường vết vỡ khơng có quy tắc, ví dụ nlư thạch anh cịn gọi tính khơng tách khống vật „ I I I cm c) I H ình 1.4: Mức độ dễ tách khống vật a) Rất hồn tồn tlieo phương (muscovit); b) hoàn toàn lập phương (Italil); c) Hồn tồn hình tlioi (canxit)Khơng hồn tồn: khó thấy mặt tách mà thường vết vỡ khơng có quy tắc, ví dụ thạch anh cịn gọi tính khơng tách khống vật Khống vật tách theo một, hai ba phương, phương mức độ dễ tách khơng giống Tính dễ tách có vật chất kết tinh Đá chứa khống vật có tính dễ tách giịn, cường độ giảm V ết vỡ k h o n g vật Mặt vỡ không theo quy tắc khoáng vật bị đập gọi vết vỡ Dựa theo hình dạng vết vỡ chia ra: 10 H ình 1.5: Opxidian, loại Itliủ tinh Iiúi lửa có vết vỡ dạng vỏ s< - Vết vỡ phẳng: vỡ theo mặt dễ tách; - Vết vỡ dạng vỏ sò: vết vỡ thạch anh, thuỷ tinh núi lửa (opxidian) (hình 1.5); - Vết vỡ dạng đất: vết vỡ tựa đất bột, ví dụ vết vỡ kaolinit; - Vết vỡ sần sùi: bề mặt vết vỡ sần sùi vết vỡ thạch anh dạng trụ N iư mặt dễ tách mặt vỡ khống vật Độ n g kh o n g vật Độ cứng khả chống lại tác dụng học bên (khắc, rạch) lên bề mặt khống vật Tính chất có liên quan đến kiến trúc liên kết chất điểm ihống vật Sự liên kết độ cứng cao Q hai kiểu liên kết: liên kết ion hình thành nguyên tử cho nguyên tử cỉa nguyên tố khác nhiều điện tử (hình 1.6a) liên kết đồng hố trị - số điện tử trở thành chung nguyên tử để hồn chỉnh lớp vỏ ngồi (hình 1.6 b Kim cương than chì tạo thành từ cacbon có độ cứng khác lớn dc kim cương, nguyên tử cacbon tạo thành khung ba chiều, nguyên tử liên kết nạnh với bốn ngun tử kế cận (hình 1.7a), cịn cấu trúc than chì liên kết mạnầ nguyên tử cacbon với ba nguyên tử lân cận nằm mặt phẳng, iên kết lớp yếu (hình 1.7b) ♦1 ỉon Na ^ /*ZL (nhừmg điện tử, ^(11-)) vỏ ngcãi cỏn điện tử) ^ / ĩ / Tổnc sô' 10 điện tư Tổng số 18 điện tữ (vỏ ngồi có điện tử + điện tử chung với hydro) Hình 1.6: Các kiểu liên kết nguyên tử p h ổ biến klioáng vật a) Liên kết ion (nhường điện tủ); b ) Liên kết đồng hoá trị (điện tử dùng chung) Đề đánh giá độ cứng tương đối khoáng vật, người ta dùng thang độ cứng Mohs (Mo>ơ) gồm có 10 khống vật tiêu chuẩn tương ứng với cấp độ cứng thay đổi từ đến 10: 1.Tan Octocla Thạch anh Thạch cao Canxit Topa Fluorit Corindon Apatit 10 Kim cương 11 Đầu nhọn khống vật có độ cứng cao rạch tất khống vật khác nằm phía trước thang độ cứng (có số thứ tự bé hơn) Đ ộ cứng tuyệt đối sô' khoáng vật xác định máy đo độ cứng TMT-2 là: tan-2,4kG/mm2, canxit - 109 kG/mm2, thạch anh 1120 kG/mm2; kim cương - 10060 kG/mrrr Như kim cương cứng tan 10 lần mà 4000 lần Trong thực tế xác định độ cứng tương đối khoáng vật phương tiện đơn giản như: móng tay có độ cứng 2,5; lưỡi dao sắt -ỉ- 3,5; mảnh kính -ỉ- 5,5; lưỡi dao thép -f 6,5 Tuyệt đại phận khoáng vật có độ cứng từ đến Các khống vật tạo đá thường có độ cứng nhỏ Đá chứa khống vật có độ cứng cao thường có cường độ lán T ỉ trọ ng k h o n g vật Tỉ trọng khoáng vật thay đổi phạm vi tương đối lớn Những khoáng vật tạo đá có tỉ trọng từ 2,5 đến 3,5 (bảng 1.1) Theo tỉ trọng, khống vật H ình 1.7: C ấu trúc bền kim cương (a) than chì (b ) hai cấu tao hồn tồn từ cacbon chia làm nhóm: Nhẹ: tỉ trọng nhỏ 2,5; Trung bình: tỉ trọng từ 2,5 đến 4; Nặng: tỉ trọng lớn Bảng 1.1 Tỉ trọng số khoáng vật tạo đá Khống vật Tỉ trọng Khống vật Tỉ trọng Thạch anh 2,65 2,66 Plagiocla 2,60 - 2,78 Canxit 2,71 -2 ,7 Muscovit 2,50 + 3,10 Đolomit 2,80 + 2,99 Biotit Anhiđrit 2,50 2,70 Piroxen 3,20 + 3,60 Thạch cao 2,30 - 2,40 Amfibon 2,99 + 3,47 Octocla 2,50 + 2,62 Olivin 4- Hr 2,69 3,18 3,40 -7- 3,45 Tỉ trọng phụ thuộc vào thành phần hoá học cấu trúc tinh thể Tỉ trọng lớn khống vật chứa ngun tố nặng có xếp ngun tử chặt 12 Ngồi tính chất trên, khống vật cịn có số tính chất vật lí khác như: từ tính, tính đàn hồi, tính uốn cong, tính dẻo Đ ó nhũng dấu hiệu để nhận biết khống vật định tính chất vật lí, học đá Một số khống vật có tính chất đặc biệt, dễ thấy, giúp đắc lực cho việc nhận biết chúng có khống vậtsờ trơn tay (tan) hay ráp (đá phấn); có mùi đặc trưng (lưu huỳnh, kaolinit) hay gõ phát âm độc đáo (xeruxit) Khi xác định khống vật khơng dựa tính chất vật lí cách rời rạch mà cần có tổng hợp tính chất vật lí để rút đặc trưng chủ yếu loại khoáng vật 1.1.2 Phân loại khống vật mơ tả sơ khống vật tạo đá Khi nghiên cứu khống vật, người ta thường phân loại chúng theo thành phần hoá học với lớp sau: Lớp 1: nguyên tố tự nhiên, đồng (Cu), bạc (Ag) Lớp 2: suníua, pirit (FeS^) Lớp 3: halogenua, halit (NaCl) Lớp 4: cacbonat, nhưcanxit (CaCO,) Lóp 5: suníat, thạch cao (C aS04.2H20 ) Lóp 6: fotfat, fotfat (CaP2õ 5) Lớp 7: oxit, thạch anh (S i0 2) Lóp 8: silicat, octocla K[A1Sì3O ịị] Lóp 9: hợp chất hữu cơ, CH4 Trong lớp người ta dựa vào cấu trúc tinh thể để chia lớp phụ nhóm Dưới ta mơ tả khống vật tạo đá chủ yếu: L ó p silicat Lớp silicat có gần 800 khống vật chiếm 75% trọng lượng vỏ đất Chúng thường có màu sặc sỡ có độ cứng lớn Các nhóm thường gặp lớp silicat gồm có: nhóm íenpat, nhóm mica, nhóm amfibon, nhóm piroxen, nhóm olivin, nhóm tan, nhóm clorit nhóm sét Nhóm fe n p a t Fenpat allumosilicat Na, K Ca thành tạo macma kết tinh Thành phần chúng có thê biểu thị công thức: Na[AlSi30 8]; K[AlSi30 8]; Ca[Al2Si20 8] Tuỳ theo thành phần hoá học ta chia íenpat natri - canxi íenpat kali Fenpat chủ yếu có nguồn gốc macma, đơi có nguồn gốc biến chất 13 F enpat natri - canxi gọi plagiocla (tiếng Hy Lạp vỡ nghiêng) Chúng gồm khống vật hỗn hợp đồng hình liên tục anbit N a[A lSi30 8] anoctit Ca[Al2Si20g] Plagiocla có tinh thể đẹp, chúng thườngcó dạng vàlãng trụ Màutrắng trắng xém, đơi có sắc lục phớt xanh, phớtđỏ; ánh thuỷtinh;độ cứng 4- 6,5 Dễ tách hoàn toàn theo hai phương tạo với góc từ 86°24' đến 86°50' Tỉ trọng thay đổi từ 2,61 (anbit) đến 2,76 (anoctit) F enpat kali phổ biến có octocla microclin, với thành phần K[AlSi30 8] Đ ộ cứng -r 6,5 Tỉ trọng 2,5 -4- 2,57 Màu hồng nhạt, vàng nâu, trắng đỏ, màu đỏ thịt; ánh thuỷ tinh Dễ tách hoàn tồn Octocla có góc mặt dễ tách 90° (hình 1.8) cịn microclin chênh lệch với góc vuông 20' Trong đá granit đập Thác Bà, fenpat Ị I I chiếm tới 60% Mỏ fenpat Thanh Thuỷ (Phú Thọ) khai thác cho kĩ nghệ đồ sứ H ình 1.8: Octocla có hai phương d ễ tách Ở nước khí hậu khơ, íenpat bị phong hố ^ ìe0 8°c vns tạo thành cát cịn nước ta, fenpat dễ bị phân huỷ tạo thành sét N hóm mica Nhóm mica chiếm 3,8% trọng lượng vỏ đất Mica có thành phần hố học phức tạp với đặc điểm dễ tách hồn tồn Khống vật chủ yếu nhóm biotit muscovit Biotit gọi mica đen mica manhê - sắt, có cơng thức: K(Mg, Fe)3[AlSiíO lũ][OH]2 Dạng tinh thể dẹt, giả lục phương, có dạng trụ, dạng tháp, màu đen, nâu, phớt đỏ, lục Vết vạch trắng Ánh thuỷ tinh, xà cừ Đ ộ cứng 4- Dễ tách hoàn toàn theo phương Tỉ trọng 3,02 -r 3,12 Muscovit gọi mica trắng, có cơng thức KAU[A1S ì3O i0][OH]t Dạng tinh thể dẹt hay tấm, giả lục phương, tập hợp thành khối hạt, vảy đặc sít Vảy muscovit nhỏ gọi xerixit màu trắng, vết vạch trắng Ánh thuỷ tinh, xà cừ Độ cứng -r Bóc thành mỏng, dễ uốn, dễ tách hoàn toàn theo phương Tỉ trọng 2,76 -ỉ- 3,10 Mica có nguồn gốc macma hay biến chất N hóm piroxen Phổ biến augit Ca(Mg, Fe, A l) [(SiAl)X>6] Tinh thể hình trụ ngấn, hình (hình 1.9) Tập hợp khối đặc sít Màu đen lục, đen, lục thẫm hay nâu Ánh thuỷ tinh Đ ộ cứng -r Dễ tách hoàn toàn Tỉ trọng 3,2 -ỉ- 3,6 Nguồn gốc macma 14 H ình 1.9: a) Ảnh khoáng vật piroxen; b) Trong piroxen chuỗi đơn khối tứ diện silic ràng buộc với ion ccmxi manhê N hóm am fibon Phổ biến hocblen, có thành phần: Ca2Na(M g, Fe)4(Al, Fe)[(Si, A l)4O n]2[OH]2 Tinh thể dạng lăng trụ, hình cột Màu lục nâu có sắc từ sẫm đến đen Vết vạch trắng, ánh thuỷ tinh Đ ộ cứng 5,5 -5- Hai phương dễ tách hồn tồn, giao theo góc ° 124° (hình 1.10) Tỉ trọng từ 3,1 H- 3,3 Nguồn gốc macma hay biến chất Ọ ỊI 21 3cm ĩ I N hóm olivin O livin có cơng thức (M g, Fe)2S i0 Tập hợp dạng hạt (hình 1.11) Màu phớt vàng, vàng phớt lục ánh thuỷ tinh Đ ộ cứng 6,5 Tỉ trọng 3,3 -ỉ- 3,5 Dễ H ình 1.10: Hocbỉen (khống vật nhóm amỊibon) có hai mặt tách cắt theo góc 56° 124° tách trung bình khơng tách, v ế t vỡ vỏ sị Phần lớn olivin có nguồn gốc macma ố N h ó m ta n Tan có cơng thức: Mg3[Si4O 10][OH]g Tập hợp thành khối đặc sít; đặc trưng dạng lá, dạng vẩy Đ ộ cứng Dễ tách hoàn toàn theo phương Tỉ trọng 2,7 4- 2,8 Rất dể nhận biết độ cứng thấp sờ tron tay Màu lục sáng, ánh mỡ Tan sản phẩm biến chất đá macma N húm c lo rit Clorit có công thức Mg4Al-,[Si2A l2O l0][OH]8 Tinh thể dạng tấm, tập hợp có dạng vẩy Màu lục sáng, lục sẫm, ánh ngọc Dễ tách hoàn toàn mica v ế t vỡ không đều, sần 15 sùi Đ ộ cứng -r 2,5 Tỉ trọng 2,6 -r 2,85 Tấm mỏng clorit uốn cong khơng đàn hồi, chỗ khác với mica Hoặc Fe+2 Mg+2 cm _1 _ _ í_ _ _ I_ _ _ _ I 3) H ình 1.11: a) Ảnh chụp khoáng vật olivin; b) Cấu trúc oỉivin: khối tứ diện siỉìc độc lập ion matìliê lioặc ion sắt cách nìiau N hóm khống vật sét Đây khoáng vật thứ sinh lớp silicat Nó thành phần chủ yếu đất sét đất loại sét nên có tên khống vật sét Khống vật sét có dạng phiến mỏng, kích thước khơng vượt q vài micron K ích thước nhỏ trộn với nước thành hệ chất keo Việc quan sát khoáng vật sét phải dùng kính hiển vi điện tử Căn vào ảnh hưởng khống vật sét đến tính chất đất, độ dẻo, người ta đoán hàm lượng khoáng vật sét đất Phổ biến đặc trưng n.hất nhóm khống vật sét có kaolinit, ilit, monmorilonit Chúng cấu tạo Ibởi nhũng lớp mỏng oxit silic (S i0 2) oxit alumin (A120 3) Dọc theo mặt tiếp xúc (Cấc lớp khống vật sét có độ bền thấp, chúng dễ bị tách thành lớp mỏng K aolinit có cơng thức A l4[Si4O l0][OH]6 Được hình thành mặt đất m trường axit yếu, từ íenpat mica Tinh thể phiến mỏng, hình dạng khác Từng phiến mỏng khơng màu; khối chặt sít có màu trắng dạng đất, sờ trơn tay Đ ộ cửng gần Dễ tách hoàn toàn Tỉ trọng 2,58 2,6 Trong kaolinit, lóp oxit silic oxit alumin xen kẽ (hình 1.12a) 16 Lớp nước JS) o K â ã # OH S: A/ c A /.S i © A /.M g H in h 1.12: So'dồ cáu trúc khoúnx sét a ) K a o H n it; b) I lit ; c) M o iu ịio i ilonit iiii có Coi £ Iliuc '•\AU|(Si> Al) O 10j|OHJnH2O ĩiit hình íiann mica tác dụng với nước nên gọi mica nước (hiđro muscovit) Tinn thé thuờng gặp dạng phiến mỏng Tị 2,6 Khác với kaolinit, ilit có lóp oxit silic xếp kề có ion kali liên !:' t piữa lớp (hình 1.12b) nên có khả nở hạn chế ngậm nước M o n m o rth n it (Al, M g)2[Si4O |0][OH)2nH2O Tinh thể có nhiều hình dạng khác M.tii trăng, phó: ám; đơi phớt xanh, hồng lục Khi khơ có ánh mỡ Đ ộ cứng 'ừng vấy cT.i.p Dễ tách hồn tồn Tỉ trọng khơng định M onn.oiilonit thành tạo từ tro núi lửa, đá giàu sắt, manhê, mơi trường kiềm yếu Các phai ì tr H Ư Ớ C có khả chui vào khoảng lớp oxit silic nằm kề nhau, moihìio' lonit có khả nở lớn (hình 1.12c) Ở nước ta, nhieu • lỏ sét có trữ lượng lổn chất lượng cao khai thác dùng cho kĩ nghệ đồ sứ, mỏ sét Đông Triều, mỏ sétĐức Trọng Theo số kết nghiên cứu sơ thìsét Đống Đa làsét kaolinit ilit, sét Hải Phòng thuộc loại sét monmorilonit 17 Lớp oxit Khoáng vật lớp oxit hiđroxit chiếm 17% trọng lượng vỏ đất Trong lớp hay gặp opan, thạch anh, limonit Thạch anh S i0 ỉà khoáng vật phổ biến vỏ đất, thường không màu, trắng sữa, xám Ánh thuỷ tinh Không dễ tách Vết vỡ vỏ sò Độ cứng Tỉ trọng 2,5 + 2,8 Thạch anh thành tạo có trường hợp đơng nguội macma, có trường hợp kết tủa từ dung dịch điều kiện khí giầu oxy silic Ở nước ta, thạch anh chiếm tới 30% đá granit Thác Bà, Bảo Lộc, Phan Rang Trong liparit Tam Đảo, thạch anh dạng ban tinh Trong cát vàng Việt Trì, cát trắng Quảng Bình, Phan Thiết, Phan Rang thạch anh thành phần chủ yếu Opan S i0 2nH20 khoáng vật vơ định hình, khơng màu, trắng vàng đỏ Trung bình chứa 6%, tối đa tới 34% nước Ánh xà cừ thuỷ tinh Đ ộ cứng -ỉ- 5,5 Tỉ trọng 1,9 -ỉ- 2,5 Được thành tạo khe nứt lỗ hổng phần vỏ đất, kết tủa dung dịch chứa silic; thành tạo vùng ven biển ngưng keo dưng giao silic sông vận chuyển đến xương số sinh vật biển Lim onit Fe20 3nH20 trạng thái keo có độ cứng từ 5,5, vụn rời giảm xuống gần Mầu nâu, vàng, vết vạch vàng nâu đến đỏ Tỉ trọng 2,7 -r 4,3 Thành tạo ơxy hố hợp chất sắt, suníua trầm đọng đáy hồ Lớp cácbonat Lớp có khoảng 80 loại khoáng vật, chiếm 1,7% trọng lượng vỏ đất, thường tạo thành lớp trầm tích biển dày Khống vật phổ biến có canxit đolomit C anxit C aC 03 Thường tinh thể dạng khối tam giác lệch, khối mặt thoi Không màu, trắng sữa, lẫn tạp chất có màu xám, vàng hồng Ánh thuỷ tinh, dễ tách hoàn toàn theo ba phương thành khối hình mặt thoi Đ ộ cứng Tỉ trọng 2,6 4- 2,8 Sủi bọl với axit clohiđric loãng (10%) Canxit hình thành trình macma, kết tủa hoá học nước tác dụng sinh vật Đ olom it C aC 03.M gC 03 Tinh thể có dạng khối mặt thoi Thường tập hợp dạng khối hạt kết tinh Màu trắng xám, có vàng, lục, nâu Ánh thuỷ tinh Dễ tách hoàn toàn Độ cứng 3,5 -r Tỉ trọng 2,8 H- 2,9 Mảnh đolomit bị hoà tan chậm axit clohiđrit (HC1) 10% nguội Bột đolomit sủi bọt mạnh với HC1 đun nóng Đolom it thành tạo trầm tích q trình đolomit hố đá vơi Lớp s u n fa t Có khoảng 260 khống vật, chiếm khơng q 0,1% trọng lượng vỏ đất Đặc điểm chung lớp có tỉ trọng độ cứng không lớn Đại biểu lớp anhiđrit (thạch cao khan) gíp (thạch cao) 18 A nhiđrit C aS 04 Tinh thể hình lăng trụ phiến mỏng Tập hợp thành khối đặc sít, có dạng que Màu trắng, có tạp chất màu xám, đỏ, đen Ánh thuỷ tinh Độ cứng 3,0 -T- 3,5 Dễ tách hoàn toàn Tỉ trọng 2,8 4- 3,0 Khi có nước chịu áp lực nhỏ anhiđrit biến thành gíp tăng thể tích đến ~ 30% G íp (thạch cao) C aS 04.2H20 Tinh thể dạng tấm, dạng sợi Màu trắng, lẫn tạp chất có màu xám, vàng đồng, nâu, đỏ đen Ánh thuỷ tinh Đ ộ cứng Dễ tách hồn tồn Gíp hình thành trầm tích từ anhiđrit bị hiđrat hố từ đá vơi tác dụng nước chứa axit sunfuric (H2S 4) L p s u n fu a Trong lớp liên quan nhiều đến xây dựng khoáng vật pirit P irit FeS2 Tinh thể hình lập phương, mặt tinh thể có vết khía (hình 1.13) Màu đồng thau, phân tán nhỏ có màu đen ánh kim mạnh Vết vạch nâu hay đen nâu Đ ộ cứng -ỉ- 6,5 Khá giịn Dễ tách khơng hồn tồn, v ế t vỡ khơng đều, đơi có dạng vỏ sị Tỉ trọng 4,4 -f 5,2 Pirit có nguồn gốc macma phân huỷ di tích hữu tác dụng nước sinh vật điều kiện thiếu oxy Pirit tác dụng với oxy nước cho axit suníuric H ìn h 1.13: P irit Iihận m àn đồng tliau, d ễ tách lập phương, ánh kim M ẫu bên trái có vạch song song n hỏ vạch sọc b ề mặt Lớp h a lo g e n n u a Khoáng vật phổ biến lớp muối mỏ halit (NaCl) H alit NaCl Tinh thể lập phương Màu trắng không màu, có lẫn tạp chất màu xám, đỏ đen Ánh thuỷ tinh Đ ộ cứng 2,5 D ễ tách hồn tồn Tỉ trọng 2,1 đến 2,2 Halit có nguồn gốc trầm tích hố học 1.1.3 Bảng nhận biết mắt khống vật tạo đất đá Báng 1.2 bảng nhận biết khống vật tạo đất đá mắ' 19 Bảng 1.2 Bảng nhận biết bàng mắt khống vật tạo đất đá Tỉ trọng Các tinh chất khác - ,6 Hồn tồn góc 90° 2,5-2,6 Màu, độ cát khai Ví* 90° 6-6,5 Hồn tồn 2,6 Phân biệ octocla bằ Khoáng vật Hệ tinh thể dạng tập hợp Màu màu vết vạch Ánh Thuỷ tinh Thuỷ tinh icat m fenpat a 3o 8] la i30 8) Ca[AlSi2Og] m mica v lSi3O10](OH)2 Fe)3 10]x(OH, F)2 Một nghiêng Tinh Không màu, thể lăng trụ Hạt suốt có sắc phớt tập hợp đá đỏ, phớt nâu Vết vạch không màu Ba nghiêng Tinh Trắng, phớt xám đám, tinh thể lãng trụ với nhiều màu sắc - tấm, khối hạt đặc sít khác hạt khơng đá Một nghiêng Tập Không màu với Thuỷ hợp dạng lá, dạng sắc khác nhau, tinh, xà vảy nhỏ (serixit) loại chứa crôm cừ, bạc (fucxit) màu lục rực Vết vạch không màu Một nghiêng Khối Đen nâu với sắc Thuỷ dang lá, tấm, vảy khác nhau, v ết tinh, xà cừ vạch không màu Cát khai Độ cứng vết vỡ Dấu h nhận b cát khai n đỏ 2-3 Rất hồn tồn 2,7-3,1 2-3 Rất hoàn toàn 3-3,1 Lá mỏng đàn hồi, cách điện Phân biệt khoánp vậ mica màư sáng h Theo dấu h phâ với vật mica k màu sẫm h Tiếp theo Một nghiêng Khối dạng hạt tinh thể hình trụ ngắn Trực thoi Hạt Đen, đen lục đen nâu Vết vạch không màu Phớt lục đến đen phớt nâu Vết vạch không màu Thuỷ tinh 5-6 Hồn tồn 3,2-3,6 Thuỷ tinh 5,5 Trung bình ,3 3,5 Một nghiêng Tập hợp tia hình kim, khối sợi mảnh ẩn tinh Một nghiêng Tinh thể cột lăng trụ, giả hình theo piroxen (uralit) Trực thoi Tập hợp hạt Lục vỏ chai với sắc khác Vết vạch khơng màu Thuỷ tinh 5,5-6 Hồn tồn 3,1-3,3 Lục, nâu Vết vạch trắng có sắc lục Thuỷ tinh 5,5-6 Hồn tồn, với góc 124° 3,1-3,3 6,5-7,0 Trung bình, vết vỡ thường có dạng vỏ sị 3,2-3,5 Khoảng Hồn tồn 2,7-2,8 hóm piroxen t g, Fe, Al)[Si, AI), csten Fe)2[Si20 6] Tinh trụ M hóm amfibon o lít Mg, Fe2')3lSi4O n]2 X len a(Mg, Fe)4 (Al, Fe) , Al)4O nj2(OH)2 óm olivin n Fe)2 [S i0 4] óm tan Si4O |0](OH)8 Khơng màu, vàng Thuỷ có sắc lục, dạng tinh, mỡ khối có màu lục, chí lục sẫm Vết vạch không màu, trắng Một nghiêng Khối Lục sáng chặt dạng vảy vàng Vết trắng Thủy vạch tinh mờ Giịn Giịn Mầu tremol thuộc amíibo Theo ngồi, góc cát Cộng secpen pirơxen cromsp ánh, khơng anh Cảm giác Độ mỡ, sờ trơn mỏng uốn không đàn hồi