bài giảng địa chất công trình chương 1 - mở đầu

CHÖÔNG 1: ÑAÁT ÑAÙ Theo nguồn gốc, đất đá được chia làm 3 loại chính: Macma (có nguồn gốc nội sinh) Trầm tích (có nguồn gốc ngoại sinh) Biến chất (có nguồn gốc biến chất) 1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TRÁI ĐẤT VÀ VỎ TRÁI ĐẤT Trái đất có hình cầu, ở xích đạo phình ra, hai cực hơi dẹt đi vì tốc độ quay quanh trục Bắc - Nam khá lớn với R TB = 6366 km. Trái đất có thể được chia ra thành 3 lớp chính: Vỏ Trái đấtđược chia làm 3 lớp: Trên cùng là lớp trầm tích hiện đại, có bề dày thay đổi từ 0,0 – 1,5km Lớp đá granittoit Lớp dưới cùng là lớp bazan còn gọi là vỏ bazan, cấu tạo bởi các đá mafic như gabro và bazan Cấu tạo các vòng quyển bên trong Trái đất Manti ở độ sâu 60 – 2900km Nhân Trái đất (dưới 2900km): nhiệt độ rất cao 4000oC, áp suất > 1,5 triệu atm. Nhiệt bên trong Trái đất Dòng nhiệt: Sự phân bố không đ ều của núi lửa, suối và các giếng phun nước nóng, và các biểu hiện dòng nhiệt cao khác (tập trung chủ yếu ở khu vực các rìa mảng) chứng tỏ rằng dòng nhiệt xuất phát từ phần bên trong Trái đất ra mặt ngoài là không đồng đều. Quá trình truyền nhiệt đối lưu được xem như là một giải thích về dòng nhiệt hợp lý hơn cả đối với dòng nhiệt từ nhân. 1.2. ĐẠI CƯƠNG VỀ KHOÁNG VẬT Khoáng vật là một hợp chất hóa học hay một nguyên tố tự sinh – là thành phần cơ bản tạo nên đất đá. 1.2.1 Một số đặc tính của khoáng vật 1.2.1.1.Hình dạng tinh thể của khoáng vật Các dạng phát triển của tinh thể 1.Dạng phát triển theo một phương (thạch anh); 2. Dạng phát triển theo hai phương(barit); 3. Dạng phát triển theo ba phương (halit) 1.2.1.2. Màu của khoáng vật Khoáng vật chứa nhiều Fe, Mg thư ờng có màu sẫm, còn khoáng vật chứa nhiều Al, Si thì màu nhạt. 1.2.1.3. Độ trong suốt và ánh của khoáng vật 1.2.1.4. Tính dễ tách (cát khai) của khoáng vật Tính dễ tách là khả năng của tinh thể và các hạt kết tinh (mảnh của tinh thể) dễ bị tách ra theo những mặt phẳng song song. Chia tính dễ tách ra các mức độ sau: + Rất hoàn toàn: tinh thể có khả năng t ách theo các mặt tách một cách dễ dàng, (như mica,…) + Hoàn toàn: dùng búa đập nhẹ sẽ vỡ theo các mặt tách tương đối phẳng(như calcite, halit,…) + Không hoàn toàn: khó thấy mặt tách mà thư ờng là vết vỡ không có qui tắc, (như thạch anh),… vì vậy còn gọi là tính không tách của khoáng vật. 1.2.1.5.Vết vỡ của khoáng vật 1.2.1.6.Độ cứng của khoáng vật Độ cứng là khả năng ch ống lại tác dụng cơ học bên ngoài (khắc, rạch) lên bề mặt của khoáng vật. Thang độ cứng Mohs: 1. Talc 2. Gypsum (Thạch cao) 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Feldspar 7. Quartz (Thạch anh) 8. Topaz 9. Corundumn (coriđon) 10. Diamond (Kim cương) 1.2.1.7.Tỷ trọng của khoáng vật Những khoáng vật tạo đá có tỷ trọng từ 2,5 đến 3,5. 1.2.2 Phân loại khoáng vật và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính Theo nguồn gốc thành tạo: các khoáng vật nguyên sinh (khoáng vật trong đá macma, đá trầm tích hóa học); các khoáng vật thứ sinh (chủ yếu trong đá trầm tích và đá biến chất). 1.2.2.1. Phân loại khoáng vật theo kiểu liên kết hóa học Nhóm 1: gồm các khoáng vật có liên kết cộng hóa trị giữa các yếu tố kiến trúc cơ bản. Nhóm 2: gồm các khoáng vật có liên kết ion giữa các yếu tố kiến trúc cơ bản. Nhóm 3: là các khoáng vật liên kết hỗn hợp: liên kết cộng hóa trị đồng thời có cả liên kết ion, phân tử và liên kết keo nước. 1.2.2.2. Phân loại khoáng vật theo thành phần hóa học Hiện nay trong lĩnh vực Địa chất phổ biến nhất là phân loại theo thành phần hóa học: 1. Các nguyên tố tự nhiên như: Cu, Au, Ag 2. Sunfua (hợp chất lưu huỳnh) như: pirit (FeS 2 ) 3. Halogenua (muối của các axit halogenhydrit) như: halit (NaCl)… 4. Cacbonat (muối của axit cacbonit) như: calcite (CaCO 3 ) 5. Sunfat (muối của axit sunfurit) như : thạch cao (CaSO 4 .2H 2 O) 6. Fotfat (muối của axit photphorit): phốtphát (CaP 2 O 5 ) 7. Oxit như: thạch anh (SiO 2 ) 8. Silicat (muối của axit silicic) như : Orthoclase (K[AlSi 3 O 8 ]) 9. Hợp chất hữu cơ như: CH 4 . Giới Thiệu Một Số Khoáng Vật Tạo Đá Chủ Yếu a) Lớp silicat Lớp silicat chiếm 75% trọng lượng vỏ Trái đất. Chúng thường có màu sặc sỡ, sáng và có độ cứng lớn. 1-Nhóm feldspar Feldspar là allumosilicat Na, K và Ca, được tạo thành khi đá macma kết tinh và là thành phần quan trọng trong đá macma, bao gồm ba nhóm khoáng vật chính: Na [AlSi 3 O8]; Ca [Al 2 Si 2 O 8 ]; K [AlSi 3 O 8 ] Feldspar natri-canxi còn gọi là plagioclase. Chúng gồm những khoáng vật hỗn hợp đồng hình liên tục của anbit (Ab) Na[AlSi 3 O 8 ] và anoctit (An) Ca[Al 2 Si 2 O 8 ]. Plagioclase thường có dạng tấm và lăng tr ụ tấm; màu trắng hoặc xám trắng, đôi khi có sắc lục phớt xanh, phớt đỏ; ánh thủy tinh. Dễ tách hoàn toàn theo hai phương. Các biến thể chính của plagioclase có tên như sau: Tên khoáng Anbit Anbit 100 – 90% Oligioclase 90 – 70% Andezin 70 – 50% Labrador 50 – 30% Bitaonit 30 – 10% Anoctit 10 – 0% Feldspar kali phổ biến nhất có orthoclase và microclin. Màu hồng nhạt, vàng nâu, trắng đỏ; ánh thủy tinh. Dễ tách hoàn toàn. Ở các khu vực khí hậu khô, feldspar bị phong hóa tạo thành cát còn ở nước ta feldspar bị phân hủy tạo thành sét. 2-Nhóm mica Mica có thành phần hóa học phức tạp và có đặc điểm là dễ tách rất hoàn toàn. Khoáng vật chủ yếu của nhóm này là biotit (mica đen) và muscovit (mica trắng) [...]... lớp phủ Dạng dòng chảy Trang 1 1.4.2 Thành phần khống vật Dựa vào lượng SiO2, chia thành 4 loại: - Đá axit: SiO2 trên 65% như: granit, liparit (ryolit) - Đá trung tính: SiO2 55 - 65% như: diorit, sienit, andezit - Đá bazơ: SiO2 45 - 55% như: gabro, bazan Đá siêu bazơ: SiO2 nhỏ hơn 45% như: periđơtit, đunit 1. 4.3 Kiến trúc (chỉ trạng thái) Tồn tinh Vi tinh Pocphia Trang 1 1.4.4 Cấu tạo Dựa theo sự định... tổng olivin và pyroxene Dunit 10 0 – 85 Peridotit olivin 85 – 70 Peridotit 70 – 30 Pyronxenit olivin 30 – 10 Pyroxenit 10 – 0 1. 4.6 Khả năng xây dựng Kiế trú đá n c macma Toà tinh n Pocphia Vi tinh Thủ tinh y Nhó đá m granit - liparit Liparit Granit Granit pocphiarit Biê soạ : BùTrườ g Sơn n soạ Bù Trư ng n: i n n Nhó đá m diorit - andezit Andezit Diorit Nhó đá m gabbro - bazan Bazan Pocphiaritic Bazan... trong cá khe nứ c t Pyrit (sắ t) Hê atit m Galen (chì) Thang độ ng cứ 1. 3 KIẾN TRÚC, CẤU TẠO VÀ THẾ NẰM CỦA ĐẤT ĐÁ 1. 3 .1 Kiến trúc của đất đá Kiến trúc của đất đá là khái niệm tổng hợp từ các yếu tố như : hình dạng, kích thước hạt, tỷ lệ kích thước và hàm lượng tương đối của các hạt trong đá cũng như mối liên kết giữa các hạt đó với nhau 1. 3.2.Cấu tạo của đất đá Cấu tạo của đất đá cho biết quy luật phân... phương hướng khác nhau trong khơng gian và mức độ sắp xếp chặt sít của nó 1. 3.3.Thế nằm của đất đá Thế nằm của đất đá cho ta khái niệm về hình dạng, kích thước và tư thế của khối đá trong khơng gian cũng như mối quan hệ của các khối đá với nhau 1. 4 ĐÁ MACMA Macma khi thâm nhập vào phần trên của vỏ Trái đất sẽ tỏa nhiệt (10 00 – 13 00oC) và nguội dần, đơng cứng lại thành đá macma Nếu những khối macma này... dòng) 1. 4.5 Phân loại đá macma và đặc tính của một số đá macma chính: (phân loại theo hàm lượng SiO2) Đá loại axit (nhóm granit-liparit) Nhóm đá macma granitoit có đ ặc điểm là hàm lượng SiO2 tương đối lớn cho thấy thạch anh là một trong những khống vật chính trong đá Thành phần khống vật của granit loại bình thường là plagioclase axit (anbit, oligioclase) (30%), feldspar kali (30%), thạch anh (30%), 10 %... Khống vật phổ biến có calcite và dolomit Calcite CaCO3 Sủi bọt với axit HCl lỗng (10 %) Dolomit CaCO3.MgCO3 Mảnh dolomit bị hòa tan chậm bởi axit HCl (10 %) khi nguội Bột dolomit sủi bọt mạnh với HCl được đun nóng d) Lớp sunphat: Anhydrit CaSO4 Gíp (thạch cao) CaSO4.2H2O Tinh thể dạng tấm, ít khi dạng sợi Màu trắng, khi lẫn tạp chất có màu xám, vàng đồng, nâu, đỏ hoặc đen Ánh thủy tinh Độ cứng 2 Dễ tách... - bazan Bazan Pocphiaritic Bazan Gabbro Mã o nã Gabbro Mã não 1. 5 ĐẤT ĐÁ TRẦM TÍCH Những sản phẩm phong hóa bị lắng đọng tại chỗ hoặc bị di chuyển rồi lắng đọng lại, liên kết vững chắc với nhau mà hình thành một loại đá gọi là đất đá trầm tích Hầu hết các cơng trình xây dựng đều sử dụng đất đá trầm tích làm nền hoặc vật liệu xây dựng Tính chất cơ lý của loại đất đá này thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc... ngừng 1. 5 .1. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm dạng lớp song song, nằm ngang đặc trưng cho mơi trường trầm tích đồng nhất và n tĩnh Lớp xiên chéo, lớp vát nhọn thường gặp trong trầm tích gió và trầm tích cửa sơng Ở n ơi dòng nước uốn khúc thường hình thành thế nằm dạng thấu kính Hướ g Bắ n c Các yếu tố thế nằm của tầng đá phương vòhướ g dố n c  g ph ươ ng ơ h g c á n ờ đư n øg n ù ươ do đư  1. 5.2.Thành... lượng thạch anh khơng q 6%, granodiorit có hàm lượng thạch anh từ 20 - 25% Andezit là loại đá phun trào mới đặc xít màu xám xẫm có kiến trúc pocfia Thành phần khống vật chính gồm plagioclase bazơ, pyroxene, hocblen, biotit, olivin (khống vật ban tinh), plagioclase trung tính, augit, hocblen (khống vật nền) Đá loại bazơ (nhóm đá gabro - bazan) Gabro có thành phần chủ yếu là plagioclase bazơ (labrador)... trường nước giàu axit cacbonic, axit hữu cơ +Montmorilonit: qua kính hiển vi điện tử, chúng đều có đặc điểm là có đ ộ phân tán cao và tính chất mơ hồ của đường nét Các khống vật của nhóm hầu như hồn tồn được thành tạo trong điều kiện ngoại sinh, phần lớn là trong q trình phong hóa (bằng cách thủy phân) của các đá macma bazơ trong đi ều kiện mơi trường kiềm (pH=7 – 8,5) +Illit (Hydromica) đư ợc thành . – là thành phần cơ bản tạo nên đất đá. 1. 2 .1 Một số đặc tính của khoáng vật 1. 2 .1. 1.Hình dạng tinh thể của khoáng vật Các dạng phát triển của tinh thể 1. Dạng phát triển theo một phương (thạch. (halit) 1. 2 .1. 2. Màu của khoáng vật Khoáng vật chứa nhiều Fe, Mg thư ờng có màu sẫm, còn khoáng vật chứa nhiều Al, Si thì màu nhạt. 1. 2 .1. 3. Độ trong suốt và ánh của khoáng vật 1. 2 .1. 4. Tính. CHÖÔNG 1: ÑAÁT ÑAÙ Theo nguồn gốc, đất đá được chia làm 3 loại chính: Macma (có nguồn gốc nội sinh) Trầm tích (có nguồn gốc ngoại sinh) Biến chất (có nguồn gốc biến chất) 1. 1. ĐẠI CƯƠNG