HHỌỌC PHC PHẦẦNN ĐĐỊỊA CHA CHẤẤT THT THỦỦY VĂN Y VĂN ĐĐẠẠI CƯƠNGI CƯƠNG MMỞỞ ĐĐẦẦUU NNööôôùùcc lalaøø momoäätt khoakhoaùùngng vavaäätt raraáátt phophoåå biebieáánn vavaøø raraáátt ññaaëëcc biebieäätt[.]
HỌC PHẦN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ĐẠI CƯƠNG MỞ ĐẦU Nước khoáng ng vật phổ biến đặc biệt thiên nhiên Trong điều kiện nhiệt độ áp suất mặt đất, nước tồn ba trạng ng thái rắn, lỏng ng Nước thể rắn (các dạng tuyết) Elbrus đỉnh núi cao châu Âu Hồ Baikal hồ nước sâu nhiều tuổi giới Sơng Mêkơng Lưu vực sông Đồng Nai- Sông Sài gòn Thung lũng suối nước nóng bán đảo Kamchatka (Nga) có 200 suối nước nóng, có 90 suối phun nước nóng nước cao tới vài chục mét Nước có tác dụng ng to lớn sống ng sinh vật trình địa chất, đặc biệt qúa trình ngọai sinh Nếu trái đất thủy có sinh lớp trầm tích bao phủ lục địa Ngày nay, người ta ý đến khía cạnh: nước cần thiết sinh hoạt ngày người, cần thiết ngày tăng lên, với phát triển kinh tế Nước khoáng có tác dụng chữa bệnh, sử dụng rộng rãi nhà an dưỡng nghỉ mát, nước nguồn khai thác Br, J, B, đặc biệt nước cần cho vùng đất khô cằn Tuy nhiên, đâu lúc nào, nước mang đến lợi cho người Nước gây úng, lụt làm thiệt hại đến mùa màng nhiều, nước gây nên xói mòn, phá hoại đường xá, cầu cống, sụt lở hầm lò Như vậy, hoạt động mình, nước mang lại hai tác dụng trái ngược nhau: lợi hại CHƯƠNG VIII TÁC DỤNG ĐỊA CHẤT CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT Tác dụng địa chất nước đất đa dạng Tuy nhiên gộp tác dụng vào tượng 1- Sự hòa tan : Những tác nhân làm tăng độ hòa tan khoáng vật nước : nhiệt độ, áp suất, khí cacbônic ôxy axit hòa tan nứơc Các tác nhân biến đổi, ví dụ, gần mặt đất lượng CO2, O2 tăng, ngược lại xuống sâu nhiệt độ áp suất tăng Khi yếu tố tăng độ hòa tan tăng Các chất thường có đá (đặc biệt đá trầm tích) có độ hòa tan giảm theo thứ tự sau (ở nhiệt độ áp suất bình thường) a) NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2, FeCl2, FeCl3, Na2SO4, K2SO4, FeSO4, Na2CO3, K2CO3; b) CaSO4, MgSO4; c) CaCO3, MgCO3, FeCO3; d) SiO2 nH2O, SiO2 Kết trình hòa tan đá vôi, xuất hang động có kích thước khác SỰ HOÀ TAN ĐÁ VÔI ĐÃ TẠO THÀNH NHỮNG HANG ĐỘNG Ở HÀ TIÊN (VN) Sự xuất nhũ đá thạch cao có liên quan tới tác dụng H2S O2 điều kiện nước ngầm nông Ca(HCO3)2 + H2S + 2O2 = CaSO4 2H2O + 2CO2 2- Sự hydrat hóa : Sự hydrát hóa trình khoáng vật hút nước chúng bị thay đổi cấu trúc tính chất vật lý Ví dụ : - Anhydrit biến thành thaïch cao : CaSO4 + 2H2O CaSO4 2H2O Kết trình thể tích đá tăng lên 33% ( ∼ 1/3 ), kích thước chiều dài (dài, rộng, cao) tăng lên 10% Quá trình gây uốn nếp lớp đá nằm lớp anhydrit - Hêmatit biến thành limônit Fe2O3 + nH2O Fe2O3 nH2O Limônit xốp bở hêmatit nhiều 3• Sự ôxy hóa Trong nước đất, ôxy chiếm 1/3 thể tích khí hòa tan Do bị ôxy hóa, hợp chất ôxyt thấp đá chuyển thành oxyt - Thiết (manhêtit) oxyt thấp (Fe3O4) chuyển thành oxyt sắt (Fe2O3), sau chuyển thành limônit (sắt nâu) - Than có đá, bị ôxy hóa biến thành CO2 Những phần tử than đen có thành phần phiến thạch chứa than thường bị oxy hóa Khi phiến thạch màu xẩm trở nên màu sáng, hoàn toàn trắng - Sự oxy hóa đặc biệt diễn mãnh liệt sunfua, thành tạo limônit từ pyrit Quá trình diễn nhö sau : FeS2 + 7O + H2O = FeSO4 + H2SO4 12FeSO4 + 3O2 + H2O = Fe2 (SO4)3 + Fe2O3 H2O H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + CO2 + H2O CaSO4 huùt nước để tạo thành thạch cao Do đó, thường thấy đá đồng thời có sắt nâu, thạch cao cacbônat Sự phân hủy Silicat • Sự phân hủy Silicat trình thủy phân tác dụng đồng thời CO2 nước Lượng CO2 không khí hòa tan nước đất đạt đến 16% Kết trình thủy phân tạo thành khoáng vật sét cáchydrôxyt nhôm, sét silic Sơ đồ phân hủy Silicat biểu diễn sau : Silicát → Khoáng vật sét → + hydrôxyt Al, Fe (bauxite) + hydrôxyt Si + Các muối hòa tan CaCO3, K2CO3, Na2CO3 • Sự tích tụ trầm tích Trầm tích nước đất đọng lại mặt đất nơi xuất lộ nguồn nước lổ hổng vỏ trái đất Trầm tích nước đất đọng lại mặt đất : −Tufơ vôi −Tufơ Silit −Quặng sắt mangan Tufơ vôi Cấu tạo canxit (CaCO3) Sự đọng canxit thuận lợi áp suất nhiệt độ giảm xuống va øcả có di tích thối rửa động thực vật Trong thời gian đó, chúng bị phủ màng màu trắng nhạt Màng vi tinh thể CaCO3 Tufơ vôi loại đá xốp giống hải miên Trong đá thường có lỗ hổng lớn Thường Tufơ vôi có cấu tạo hạt (dạng trứng cá) Tufơ vôi có nhiều lổ hổng tương đối lớn gọi travectanh (Travertin) Màu tufơ vôi thường xám trắng, nhiên có vết màu nâu rỉ sét hydrôxyt sắt thường hay kết tủa đồng thời với CaCO3 Trong điều kiện nhiệt độ cao, tufơ vôi cấu tạo aragônit Tufơ Silic Cấu tạo từ opan (SiO2 n H2O) Nó nước nóng có nguồn gốc nguyên sinh có tham gia nước nguyên sinh đọng lại (ví dụ xung quanh nguồn nước khoáng nhiệt) Tufơ silic nguồn phun gọi gâyzêrit Đấy thứ đá xốp màu trắng Đôi lẫn tạp chất, gâyzêrit có màu nâu, đỏ, xanh Suối phun nước nóng Yellowstone (Ảnh Trịnh Hảo Tâm) SUỐI NƯỚC NĨNG HỘI VÂN ( BÌNH ĐỊNH) Quặng sắt mangan Người ta biết tất vỉa sắt nâu (bononit) có liên quan tới tác dụng nước đất Chúng thành tạo nước ngầm có chứa hợp chất sắt hóa trị thấp, FeCO3 FeSO4, chảy biển hồ Dưới tác dụng xúc tác vi khuẩn sắt, ion sắt có hóa trị thấp chuyển thành ion sắt có hóa trị cao : FeCO3, FeSO4 → Fe2O3, H2O Quá trình xảy bờ biển, cách bờ không 10m sâu không 10m Trong vài trường hợp, có lớp sắt thành tạo theo cách với bề dày tăng lên 10 – 15m năm Những quặng sắt có nguồn gốc tương tự tích tụ chung quanh vỏ nhuyễn thể, di tích thực vật, … có dạng hình cầu Đồng thời với quặng sắt, khoáng sàng mangan thành tạo theo kiểu Trầm tích đọng lại nước đất lổ hổng đất đá Nước vận động lổ hổng khe nứt có đất, đá (lỗ mao dẫn, lỗ hổng khe nứt loại) luôn thay đổi tính chất, áp suất, nhiệt độ, nồng độ chất hòa tan Khi tính chất thay đổi, nồng độ muối hòa tan đạt đến mức bão hòa, đó, muối kết tủa, lắp dần lỗ hổng Quá trình diễn từ thành lỗ hổng vào lỗ hổng Các chất kết tủa thường gặp canxit, aragônit, thạch anh, canxêđoan, ôpan; barit, thạch cao, fluôrit, pyrit CHẤT SẮT ĐÓNG VAI TRÒ CEMENT GẮN KẾT CÁC HẠT VẬT LIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 1-Các phương pháp nghiên cứu đất đá phòng thí nghiệm, (sách dịch) V.Đ.Lomtadze, NXB ĐH & THCN, Hà nội- 1979 2-Địa chất thủy văn đại cương, Vũ ngọc Kỷ, Nguyễn thượng Hùng, NXB ĐH & THCN – Hà nội, 1985 3-Địa chất học cho kỹ sư xây dựng cán kỹ thuật môi trường, Alan E Kehew, NXB Giáo dục 1998-Tập 4-Environmental Management of ground-water basin, T.Shibasaki and group Tokai University Press, 1995 5-General hydrogeology by P P Klimentov Published in 1983, Mir Publishers ( Moscow)