QUÁ TRÌNH bắt dốc, TRƯỢT đất và lún đất

KHOA MƠI TRƯỜNG oOo Mơn học: Chương 10: QUÁ TRÌNH BẮT DỐC, TRƯỢT ĐẤT VÀ LÚN ĐẤT (SLOPE PROCESSES, LANDSLIDES, AND SUBSIDENCE.) ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜN G Mục tiêu học Trượt đất, chuyển động vật chất dốc xuống, tạo thành mối nguy hiểm tự nhiên nghiêm trọng nhiều nơi Mỹ phần lại giới Trượt lở đất thường liên kết đến mối nguy hiểm khác, động đất núi lửa Hầu hết vụ trượt đất thường nhỏ diễn chậm, số lớn xảy nhanh chóng Cả hai loại gây thiệt hại đáng kể người thiệt hại tài sản, đặc biệt khu vực thành thị Trong chương này, tập trung vào mục tiêu học tập sau:  Hiểu trình dốc nguyên nhân phá hủy dốc  Hiểu vai trò lực phát động lực cản sườn dốc, liên quan đến độ ổn định dốc  Hiểu góc độ dốc địa hình, thảm thực vật, nước thời gian ảnh hưởng đến trình độ dốc tốc độ trượt đất  Hiểu làm người sử dụng đất lại dẫn đến trượt đất  Biết phương pháp nhận dạng, phòng ngừa, cảnh báo khắc phục trượt đất  Hiểu trình liên quan đến lún đất Trường hợp lịch sử Trượt đất La Conchita năm 2015 Cộng đồng bên bờ biển nhỏ La Conchita nằm cách Los Angeles, California khoảng 80 km phía tây bắc, nơi xảy thảm họa vào ngày 10/01/2005 Vào ngày hơm đó, vụ trượt đất (landslide) nhanh chóng làm hư hỏng phá hủy 36 ngơi nhà giết chết 10 người (hình 10.1) Trượt đất năm 2005 tái kích hoạt vụ trượt đất hồi năm 1995 phá huỷ nhiều nhà không gây tử vong Cả hai kiện 1995 2005 trở thành phần vụ trượt đất thời tiền sử chưa đến 6000 năm tuổi, sườn dốc La Conchita Y nghiên cứu, trượt 6000 năm tuổi phần trượt thời tiền sử cổ xưa hơn, lớn núi Hình 10.1 Trượt đất chôn vùi người, nhà cửa, ô tô Vệt rãnh trượt đất La Conchita năm 2005, thể đây, chơn vùi 10 người làm hư hại phá hủy 30 nhà Khi khối bùn mảnh vụn có vận tốc khoảng 10 m/s (30ft/s) tràn vào nhà này, có độ đặc bê tơng sệt đổ từ xe tải xi măng (Edward A.Keller) Mùa đông năm 2004 - 2005 đặc biệt ẩm, với lượng mưa có cường độ lớn xảy vào thời điểm Cả cư dân quan chức địa phương nhận thấy vụ trượt đất khác xảy Các dòng mảnh vụn (debris) năm 2005 khác so với năm 1995 chỗ dòng chảy chuyển động nhanh hơn, tốc độ 45 km/h (30 mph), di chuyển xa phía khu dân cư Một số người bị mắc kẹt nhà họ, số khác cố gắng trốn mạng sống họ Ngay phía sau khu dân cư dốc cao 200m (600ft) liên tục tạo trượt đất công người sống dốc Có lẽ cộng đồng La Conchita khơng nên hình thành chân dốc Được biết trượt lở đất xảy khư vực khoảng 100 năm Hơn nữa, khu dân cư xây dựng khoảng 15m so với điểm trượt đất cũ Trượt đất xảy La Conchita phía đơng phía tây hàng nghìn năm, lâu trước người đưa định xây dựng nhà bên bờ biển chân sườn dốc (the base of the steep slope) Một nghiên cứu La Conchita khu vực xung quanh cho thấy dòng mảnh vụn trượt lở vào năm 1995, 2005 kiện cổ phần vụ trượt đất tiền sử lớn nhiều, chưa đến 40000 tuổi chưa công nhận vào thời điểm (hình 10.2) Khơng có chứng cho thấy trượt đất tiền sử lớn hơn, cổ di chuyển khối, phận riêng lẻ hoạt động, đặc biệt rìa phía tây vùng trượt lở Hình 10.2 Lý tưởng hóa sơ đồ của những vụ trượt đất tại La Conchita, California Sự di chuyển nhanh trượt đất vào năm 1995 2005 kích hoạt lại phần lớn vụ trượt tiền sử 6000 tuổi, phần quy mô lớn hơn, vụ trượt lở lớn (khoảng chục ngàn năm tuổi) gọi trượt lở đất núi Rincon Chú thích: • Vùng trượt lở • Hướng di chuyển • Vùng trượt thời tiền sử ít 6000 t̉i • Vùng trượt thời tiền sử ít 40000 tuổi Đây vấn đề giả dụ, vụ trượt đất tương lai xảy sườn núi phía cộng đồng La Conchita Khơng khu vực cộng đồng La Conchita thoát khỏi trượt lở đất tương lai Một giải pháp tốt để giảm thiểu nguy hiểm cho người nhà dịch chuyển vùng đất sử dụng La Conchita khu vực mà người sinh sống đến vùng ven biển Không phải tất người sống vui mừng nghe đề nghị đó, xã hội giúp người dân tái định cư với đền bù hợp lý vùng có giá trị ven biển Kết sơ tán từ nơi nguy hiểm đến nơi có nguồn tài nguyên cho hệ tương lai Tóm lại, cần phải cẩn trọng việc quy hoạch sử dụng đất tương lai, tránh phát triển khơng kiểm sốt vụ trượt đất lớn lịch sử trước La Conchita Một vụ tương tự, nhỏ hơn, trượt đất lịch sử trước xảy Malibu, California, vào năm thập niên 1980, ước tính thiệt hại biết khoảng 200 triệu USD Một báo cáo khuyến nghị tiểu bang California thông qua hiểm họa trượt đất sườn dốc sau vụ La Conchita (tức vụ trượt xảy vào năm 1995 năm 2005) Bản báo cáo bàn số vấn đề rủi ro định từ viễn cảnh chi phí Tổng thiệt hại 50 năm tới biết khoảng 190 triệu USD, với mát định sống khơng có giải pháp thực Việc thiết lập lại hồn toàn độ dốc La Conchita (nghĩa là, di dời/ đắp lại dốc giảm độ dốc xuống góc nhỏ hơn) tốn khoảng 200 triệu USD, (theo báo cáo) giảm thiểu rủi ro mức chấp nhận Một dự án thiết lập lại tập trung chủ yếu vào hai vụ trượt đất năm 1995 2005 có chi phí khoảng 50 triệu USD (theo báo cáo) hạ thấp rủi ro xuống mức chấp nhận Với hai phương án này, có nguy thiệt hại mát tương lai Phương án tránh rủi ro (ví dụ như, di chuyển nhà khỏi nơi nguy hiểm) đề cập đến báo cáo Tránh rủi ro tốn khoảng 50 triệu USD (để mua nhà) phương án nhiều đồng tình để ngăn chặn tổn thất người tương lai Tuy nhiên, phương án phát sinh vấn đề nghiêm trọng cần cân nhắc việc tăng hội tụ suy thoái khối trượt năm 1995 2005 Phương án khơng phải khơng có rủi ro cho phép người dân La Conchita tiếp tục với điều khó chắn lịch sử Những học rút từ vụ trượt đất La Conchita ghi nhận hoạt động trượt đất thời trước đồng thời dự báo hoạt động xảy tương lai Hiện cần phải chủ động bước giảm thiểu rủi ro trượt đất tương lai 10.1 Tìm hiểu Trượt đất (Introdution to Landslides) Trượt đất tượng liên quan gây nhiều thiệt hại (Hình 10.3) cướp nhiều sinh mạng Tại Mỹ, có khoảng 25 - 50 người bị thiệt mạng trượt đất Con số tăng lên 100 - 150 người có diện sụp đổ hào khai quật khác Tổng chi phí thiệt hại năm khoảng 3.5 tỉ USD Hình 10.3 Các ngơi nhà bị phá hủy Ảnh chụp từ cao phần phía vụ trượt đất Portuguese Bend phía nam California (thập niên 1950) Chú ý phần nút bến tàu gần cuối đường trượt Cuối cùng, hầu hết nhà câu lạc bơi lội, bến tàu bị phá hủy di chuyển chậm trượt đất (Thư viện đại học Washington) Trượt đất ảnh hưởng liên quan khác tượng tự nhiên xảy cho dù có khơng có hoạt động người Tuy nhiên, việc sử dụng đất người dẫn đến gia tăng tượng số địa giảm nơi khác Ví dụ như, trượt lở đất xảy sườn đồi ổn định trước sửa đổi để phát triển nhà ở; mặt khác, sạt lở đất sườn tự nhiên dễ xảy trượt đất ngăn chặn thông qua việc sử dụng cấu trúc kỹ thuật ổn định Khối hao mòn (Mass wasting) thuật ngữ dành cho loại trượt đất vật chất đất Theo nghĩa hẹp hơn, khối hao mòn dịch chuyển đá hay đất xuống tùy thuộc vào khối liên kết có nhiều hay Trong chương này, tìm hiểu trượt đất cách chi tiết Chúng ta thảo luận tượng liên quan đến chảy đất (earthflows) dòng bùn (mudflows), đá rơi (rockfalls), bão tuyết (snow) lở tuyết (debris avalance) Để cho thuận tiện, cần đề cập đến tất tượng liên quan đến trượt đất Chúng ta thảo luận sụt lún, loại suy thoái đất theo chiều dọc, hạ xuống bề mặt Trái Đất Sự sụt lún thường tạo lỗ hình tròn bề mặt có dạng đường thẳng hay hình dạng khơng xác định 10.2 Các trình bắt dốc loại trượt đất (Slope Processes and Types of Landslides)  Các trình bắt dốc (Slope Processes) Dốc dạng địa hình (landforms) phổ biến trái đất, hầu hết dốc xuất ổn định không chuyển động (ở dạng tĩnh), chúng hệ thống động phát triển Dốc thường không đồng dạng chúng bao gồm đoạn thẳng cong Hai kiểu dốc nhìn khác thể hình 10.4 Hình (hình 10.4a) có vách đá cao (a high cliff) - mặt thơng thống (mặt tự – free-face) đường thẳng, gần dốc đứng Đây dốc hình thành đá granite (đá hoa cương) cứng Vườn quốc gia Yosemite Các mảnh đá rơi từ mặt tự tích tụ đáy dốc để tạo thành sườn lở tích (a talus slope) Các mặt tự sườn dốc phân đoạn dốc Chú ý bề mặt phủ đất, phần khuyết mặt tự sườn lở tích hình 10.4a Đồi núi dốc hình 10.4b hình thành tảng đá không cứng đá granite Yosemite Các dốc thoải thiếu mặt thông thống Trong ảnh này, có ba phân đoạn: dốc lồi (an upper convex slope), dốc lõm (a lower concave slope), tách hai đoạn dốc dốc thẳng (a straight slope) Như vậy, thấy dốc thường bao gồm phân đoạn dốc khác Năm loại phân đoạn dốc đủ để mô tả hầu hết dốc mà bạn bắt gặp tự nhiên Những phân đoạn dốc có mặt dốc cụ thể phụ thuộc vào loại đá khí hậu Mặt tự phát triển phổ biến đá bền cứng mơi trường khơ cằn, nơi có thảm thực vật Dốc lồi dốc lõm phổ biến đá mềm với khí hậu ẩm ướt, nơi đất dày nơi có thực vật Nhưng có nhiều ngoại lệ quy tắc chung này, phụ thuộc vào điều kiện địa phương Ví dụ, dốc thoải, dốc lồi, dốc màu đỏ phần hình 10.4b hình thành đá biến chất mềm, dễ bị bào mòn (đá phiến - schist) khí hậu khơ cằn đảo Santa Cruz, California Vật chất hầu hết dốc liên tục di chuyển xuống dốc mức tốc độ khác từ nhận thấy lở (creep) đất đá đến loạt sụt lở ầm ầm đá rơi (rockfalls) với vận tốc lớn Những trình dốc lý quan trọng thung lũng rộng nhiều so với dòng suối thung lũng (a) (b) Hình 10.4 Các đoạn dốc (a) Dốc đá granite (đá hoa cương) cứng Vườn Quốc gia Yosemite với mặt tự (cao đến vài ngàn feet) sườn lở tích (b) Các sườn dốc đảo Santa Cruz, California, đá phiến (schist) tương đối yếu (đỏ) đá núi lửa (trắng), có dốc lồi, thẳng lõm (Edward A Keller)  Các loại trượt đất (Type of Landslides) Vật chất đất di chuyển biến dạng theo nhiều cách (Hình 10.5) Độ trượt quay liên quan đến trượt dọc theo mặt phẳng cong (Hình 10.5a, b) Trượt tịnh tiến (translational sliding) chuyển động trượt vật liệu trái đất dọc theo mặt phẳng trượt, chẳng hạn mặt phẳng (bedding plane) đứt gãy (Hình 10.5c, d) Đá trượt rơi tự vật liệu đất từ bề mặt tự vách đá (Hình 10.5e) Dòng chảy chuyển động ngược dòng vật liệu khơng hợp (thường bão hòa) hạt di chuyển trộn lẫn khối lượng Sự di chuyển chậm đá đất gọi lở (creep) (Hình 10.5f) Dòng chảy nhanh dòng chảy đất (earthflow), dòng lũ chứa nhiều bùn cát (mudflow) dòng chảy mảnh vụn (debris flow) Dòng chảy đất (Hình 10.5g 10.6) thường bắt nguồn từ độ dốc, nơi đất lỏng chảy Nguồn khu vực vùng trũng hình bát, khu vực trầm tích lan chân dốc, dẫn đến trường hợp có hình dạng đồng hồ cát Một dòng đất vụn dòng bùn (Hình 10.5h) dòng chảy hỗn hợp đá, đất, chất hữu kết hợp với khơng khí nước chảy với tốc độ cao xuống chân dốc Phần thượng nguồn dòng chảy thường tiếp giáp với kênh thung lũng lan rộng khơng bị giới hạn Một dòng vụn có 50 phần trăm bụi (cát, bùn đất sét), dòng bùn có 50 phần trăm bụi theo khối lượng Một vụ trượt đất (Hình 10.5i) dòng bùn chảy với tốc độ nhanh mạnh Trượt đất lớn gây thiệt hại nghiêm trọng cướp sống người sinh vật Sự lan rộng dòng bùn (Hình 10.5j) loại trượt lở đất thường xảy gần sườn dốc sườn dốc thoải Sự chuyển động bắt đầu với hóa lỏng bùn, đất sét, cát mịn rung động xáo trộn khác Chuyển động thực tế mở rộng phần bên Nếu đất đá chặt đất bề mặt nằm lớp đất hóa lỏng, vật liệu mạnh bị gãy, dịch, xoay, phân hủy chảy Sự lan rộng theo chiều dọc thường bắt đầu đột ngột sau trở nên lớn theo cách tiến triển chậm Sự sụt lún xảy sườn dốc mặt đất phẳng liên quan đến việc chìm khối lượng vật liệu đất mức bề mặt xung quanh (Hình 10.5k) Hình 10.5 Các loại trượt đất Phân loại vụ trượt đất, vào loại di chuyển, vật liệu, hàm lượng nước tốc độ di chuyển (Modified after U.S Geological Survey 2004 Fact Sheet 2004-3072) Loại chuyển động Trượt đất với hàm lượng nước biến thiên tốc độ di chuyển Sự sụt Dòng chảy Chậm -> Nhanh -> Rất nhanh Lan tỏa bên cạnh Sự lún đất Phức tạp Vật liệu Đá Đất Luân chuyển Sụt (a) Sụt (b) Tịnh tiến Trượt đá (c) Trượt đất (d) Sụt đá (e) Sụp đất (f) Đá leo Đất leo Đá bở rời đất (bão hòa) Dòng chảy đất (g) Dòng chảy mảnh vỡ/ Dòng chảy bùn (h) Các mảnh vỡ lở tuyết (i) Đá (j) Đất Đá (k) Đất Sự kết hợp trượt, sụt lún, dòng chảy (l) Chú thích: (a) Rock slump: Sụt đá Depositional area: Khu vực trầm tích Sandstone: Sa thạch Main track: Đường chính Slip plane: Mặt phẳng trượt Source area: Khu vực nguồn Rotated block: Khối xoay (h) Debris flow: Dòng chảy mảnh vỡ (b) Soil slump: Sụt đất Toe: Chân dốc (c) Rock slide: Lở đá Surface ruptune: Vỡ bề mặt (d) Soil slide: Lở đất (e) Rockfall: Đá lăn (i) Debris avalanche: Mảnh vỡ lỡ tuyết (j) lateral spread: Lan tỏa bên cạnh Firm clay: Bùn đất cứng Bedrock: Đá nền Tilted pole: Trục nghiêng Soft clay with waterbearing silt and sand layers: Đất bùn đất sét mềm chứa nước Curved tree trunks: Thân cong (k) Subsidence: Sự lún đất Soil ripples: Đất gợn sóng (l) Complex slide: Trượt phức tạp Fence out of alignment: Hàng rào không thẳng hàng Lower flow: Dòng chảy phía dưới (g) Earthflow: Dòng chảy đất Head scarp: Vách đứng (f) Soil creep: Đất leo Upper slump: Sụt phía Hình 10.6 Trượt đất dòng chảy đất: dòng chảy đất tìm thấy đá phiến sét mềm dẻo gần Santa Barbara, California (Edward A.Keller) 10.7 Sự sụt lún (Subsidence) Tương tác điều kiện địa chất hoạt động người yếu tố tạo nhiều sụt lún, chìm hay lắng xuống vật liệu đất xảy từ chậm đến nhanh (Hình10.5k) Hầu hết xụt lún gây rút xuống chất lỏng từ hồ chứa mặt đất sụp lở bề mặt gần bề mặt đất đá chỗ trống đất  Sự rút nước (Withdrawal of Fluids) Việc rút chất lỏng dầu có liên kết với khí nước; nước ngầm hỗn hợp nước sử sụng lượng địa nhiệt gây tượng sụt lún Trong trường hợp nguyên tắc giống nhau: chất lỏng vật liệu dất bề mặt Trái Đất có áp suất chất lỏng cao thường có xu hướng chống đỡ vật liệu bên Đó lý đá lớn đáy bể bơi lại nhẹ hơn: sức tạo chất lỏng có xu hướng nâng đá Nếu có chống đỡ bị loại bỏ khỏi vật liệu đất thông qua việc bơm khỏi chất lỏng phần đệm bị giảm sụt lún bề mặt xảy Hàng ngàn km2 thung lũng trung tâm California bị sụt lún hậu viêc bơm nước ngầm mức khu vực (Hình 10.26a) Hơn 5,000 km2 (1,930 mi2) khu vực Los Banos–Kettleman City sụt lún 0,3m (1ft) Trong khu vực này, dải thung lũng dài 113 km (70 dặm) giảm trung bình m (10 ft), lớn khoảng m (30 ft) (Hình 10.26b) Khi mà nước khai thác áp suất lỗ rỗng giảm hạt nén chặt lại tác động làm bề mặt bị sụt lún (Hình 10.27) Các ví dụ tương tự sụt lún việc bơm nước mức ghi nhận gần Phoenix, Arizona; Las Vegas, Nevada; Houston–Galveston, Texas; Mexico City, Mexico Sự sụt lún gây vết rạn nứt dài bề mặt (các vết nứt mở) để hình thành trầm tích Hình 10.26 Sự sụt lún đất khai thác nước ngầm (a) khu vực sụt lún đất khu vực California hệ từ việc rút nước ngầm (After Bull, W B 1973 Geological Society of America Bulletin 84 Reprinted by permission) (b) hình ảnh minh họa số lượng sụt lún thung lũng San Joaquin, California Dấu hiệu cột điện thoại vị trí mặt đất thập kỷ gần Chú thích]  Ground surface: Mặt đất  Vadose zone: Vùng nước cạn  Water table: Mực nước ngầm  Zone of saturation: Vùng bão hòa  Bedrock: Đá tảng  Ground level drops from subsidence: Mặt đất giảm xuống từ sụt lún  Earth fissure: Chỗ nứt trái đất  Water-saturated sediment: Trầm tích nước bão hòa  Compacted sediment: Trầm tích đầm  Water table: Mực nước ngầm Hình 10.27 Quá trình sụt lún Biểu đồ lý tưởng (Idealized) cho thấy kết sụt lún bề mặt từ bơm nước ngầm Khu vực vadose vùng chưa bão hồ phía bảng nước Khu vực bão hòa nằm bên mặt nước Khoang trống (rỗng) hạt bị sụp đổ sau bơm (Từ Kenny, R 1992 Các vết nứt Trái Đất (3): 3441)  Hố sụt (Sinkholes) Sự sụt lún việc loại bỏ vật liệu lòng đất q trình tự nhiên Làm bật không gian mở rộng hang động - thường thời tiết hóa học tảng đá hòa tan, đá vơi, dolomite đá bay thạch cao muối Sự thiếu nâng đỡ cho đá nằm phía khiến sụp đổ Kết hình thành hố sụt, khu vực sụt lún hình tròn gây sụp đổ khoảng trống gần mặt đất phạm vi hố trũng Các phương tiện thơng tin đại chúng phổ biến (báo chí, truyền hình internet) thường báo cáo hố sụt Tuy nhiên nguồn đề cập đến hố sụt định nghĩa thường đế cập đến hố sụt trình tổng quát sụt lún đường, xây dựng bãi đậu xe,… phá vỡ đường nước nước đất (ví dụ cống nước), làm bề mặt trầm tích đề lại lớp bề mặt khoảng trống Sụp đổ qua khoảng trống dẫn đến sụp đổ bề mặt, báo cáo lỗ nhỏ Sụp đổ qua khoảng trống dẫn đến sụp đổ bề mặt, báo cáo sụt lún Sụt lún gây thiệt hại đáng kể cho đường cao tốc, nhà cửa, cơng trình xử lý nước thải cơng trình khác Sự biến động tự nhiên hay nhân tạo mặt nước ngầm chế kích hoạt Điều kiện mức nước ngầm cao mở rộng hố trũng gần bề mặt Trái Đất cách hòa tan vật liệu, lên nước giúp làm giảm tải Việc hạ xuống mực nước ngầm loại bỏ số hỗ trợ dễ dàng tạo sụt lún Ngày tháng năm 1981, trình minh họa cách bất ngờ công viên Winter, bang Florida, mà hố sụt (sinkhole) lớn bắt đầu lan rộng Cái hố mở rộng nhanh, ngày, “nuốt chửng” phần bể bơi cơng cộng đây, phần doanh nghiệp, vài oto, nhà (Hình 10.28) Thiệt hại hố sụt gây ước tính triệu USD Hố sụt xuất gần năm trung tâm bang Florida mà mực nước ngầm (groundwater) xuống mức thấp Hố sụt cơng viên Winter hình thành hạn hán kéo dài, mà mực nước ngầm mức thấp kỷ lục Mặc dù dự báo trước vị trí xác hố sụt cố ngày lớn suốt thời gian hạn hán (drought), Thực ra, vài hố sụt nhỏ xảy thời điểm với vụ việc công viên Winter Ngày 23 tháng năm 1986, vụ sụp đất lớn phát triển vị trí khơng cơng nhận, hố bị lấp đầy thung lũng (valley) Lehigh gần Allentown, phía đơng Pennsylvania Chỉ thời gian vài phút, phía trái hố sụt xuống có đường kính khoảng 30m (100 ft), vá 14m độ sâu (46ft) May mắn thay, thiệt hại đường xá, chỗ đậu xe, vỉa hè, đường cống, đường sơng, vật hữu ích hạn chế Mười bảy biệt thự gần hố tử thần bị phá hủy biến mất, chi phí sửa chữa ổn định sau khoảng 500,000 (Hình 10.29) cho biết khái quát địa hình thung lũng Lehigh Phần phía bắc thung lung nằm đá phiến sét (shale), phần phía nam nằm đá vôi (limestone) Thung lũng bao bọc đá cát kết (sandstone) phía bắc đá magma (igneous rocks) phía nam (Hình 10.29) Hình 10.28 Hố nuốt phần của thị trấn Winter Park, Florida, hố lan rộng nhanh chóng ngày, nuốt phần hồ bơi công cộng hai doanh nghiệp, nhà số xe ô tơ (trại Leif Skoogfors/Woodfin & Associates) Hình 10.29 Địa chất của thung lũng với hố sụt nguy hiểm (hazard) Bản đồ địa chất tổng quát thung lũng Lehigh phía đơng Pennsylvania, nơi hố lớn sụp đổ bất ngờ hình thành (Modified từ Dougherty, P H., Perlow, M., Jr 1987.Environmental địa chất khoa học thủy văn 12(2):89– 98) Các ảnh từ năm 1940 - 1969 cung cấp chứng hố sụt lịch sử Vào năm thập niên 1940, hố sụt miêu tả ao có đường kính khoảng 65 m (213 ft) Đến năm 1958, ao khô cạn, hẻm nắp bao phủ thảm thực vật, khu vực xung quanh trồng vụ mùa Những hình ảnh mặt đất vào năm 1960 cho thấy người ta sử dụng hố đào địa điểm để đổ xác cây, khối nhựa đường loại rác khác Đến năm 1969, không thấy mặt hố; lấp đầy hồn tồn, ngơ trồng Mặc dù hố tử thần lấy đầy hoàn toàn rác mảnh vụn khác, tiếp tục nhận lượng nước chảy qua sau tiếp tục tăng lên thị hóa Nguồn nước bao gồm dòng chảy ngầm từ hộ, nhà phố, đường phố bãi đậu xe liền kề Người ta nghi ngờ đường nước cũ rò rỉ góp phần chảy vào khu vực hố sụt Thêm vào đó, thị hóa làm tăng nhu cầu nguồn nước ngầm, dẫn đến việc hạ thấp mực nước Các nhà địa chất cho điều kiện thủy văn góp phần làm cho sụp đổ đột ngột Sự gia tăng dòng chảy thị tạo điều kiện cho việc nới lỏng loại bỏ nút chốt, đất, đất sét rác thải thứ lấp đầy hố - giảm nước ngầm làm giảm hỗ trợ nằm trên, trường hợp hố tử thần công viên Winter thảo luận thêm Chương 13, với quy trình nước ngầm  Mỏ muối (Salt deposits) Sự sụt lún nghiêm trọng có mối liên quan đến khai thác muối Muối thường khai thác phương pháp hòa tan: Nước bơm qua giếng vào mỏ muối, muối hòa tan, nước bão hòa muối bơm ngồi Bởi việc tách muối để lại chỗ rỗng đá làm giảm hỗ trợ cho đá phía trên, dẫn đến sụp lún lớn Vào ngày 21/11/1980, ví dụ kỳ lạ sụt lún liên quan đến mỏ muối xảy miền nam Louisiana Hồ Peigneur, hồ nước nơng với độ sâu trung bình m (3,3 ft), sau hút nước mỏ muối bị sụp Vụ sụp đổ xảy sau mũi khoan khoan trúng vào mỏ muối ẩn sâu hồ đảo Jefferson Salt Dome mỏ muối trị giá hàng triệu đô la nằm cách bề mặt khoảng 430 m (1.410 ft) Khi nước chảy vào mỏ làm cho lỗ hổng lan rộng , cột muối bị xói mòn tan rã, làm cho hầm bị sập tạo hố tử thần lớn (Hình 10.30) Hố tử thần nuốt 10 sà lan, tàu kéo giàn khoan dầu May mắn thay, 50 thợ mỏ người giàn khoan dầu nhanh chóng chết Hố sụt gây sụt lún rộng 0,25 km (0,1 dặm) đảo Jefferson, nuốt trôi vườn thực vật lâu năm, nhà cửa nhà riêng trị giá 500.000 USD Những khu vườn lại bị phá vỡ vết nứt lớn làm mảnh đất rơi xuống bên bờ hố Những vết nứt hình thành vùng đất lầy thường thấy mép hố sụt Hồ Peigneur dâng nước trở lại nhờ nước kênh nối với Vịnh Mexico, chín số xà lan bị mắt thấy bề mặt ngày sau Có lo sợ lúc ban đầu sụt lún lớn diễn cột trụ muối giữ mái vòm muối bị hòa tan Tuy nhiên, lỗ hổng dường bịt kín dạng mảnh vụn đất trầm tích hồ bị kéo vào mỏ Khoảng 15 triệu m3 (530 triệu ft3) nước đổ vào vòm muối, mỏ thiệt hại hồn tồn Hồ nước cạn trước có lỗ sâu lớn đáy, chắn thay đổi hệ sinh thái nước Trong hòa giải ngồi tòa án năm 1983, cơng ty khai thác muối - báo cáo thu 30 triệu USD từ công ty dầu mỏ liên quan Các chủ sở hữu vườn thực vật nhà riêng dường công ty dầu, khoan công ty khai thác mỏ bồi thường 13 triệu USD Sự ngập úng mỏ đưa câu hỏi quan trọng liên quan đến cấu trúc toàn mỏ muối Chương trình dự trữ dầu mỏ chiến lược liên bang có kế hoạch lưu trữ 75 triệu thùng dầu thô mỏ muối cũ Đảo Weeks với vòm muối khoảng 19km (12 dặm) từ đảo Jefferson Mặc dù vai trò việc nước hồ Peigneur sụp lún quan trọng, vài vòm muối khác có hồ phía Sụt lún đảo Jefferson kiện hoi Hình 10.30 Sự kiện sụt lún kỳ lạ (a) Vị trí hồ Peigneur (b) Sơ đồ lý tưởng cho thấy vòm muối đảo Jefferson sụp đổ tạo hố sụt lún lớn đáy hồ Peigneur, Louisiana  Khai thác than (Coal Mining) Khai thác than mặt đất phía tây phía đơng Hoa Kỳ gây vấn đề sụt lún nghiêm trọng Sự sụt lún phổ biến khai thác mỏ gần bề mặt đất nơi tảng rời khỏi vị trí chống đỡ sau sức chịu mỏ yếu có nứt gãy Thơng thường, có 50 phần trăm than lấy ra, để phần lại làm trụ đỡ mái, hình thành từ tảng đá nằm mỏ Tại Hoa Kỳ, 8.000 km2 (3.090 mi2) đất sụt giảm khai thác than lòng đất, sụt lún tiếp tục cho đén ngày nay, lâu sau khai thác mỏ chấm dứt Năm 1995, mỏ than hoạt động lần cuối vào năm 1930 sụp đổ xuống độ sâu 600 m (1.970 ft) Quốc lộ 70 Ohio; sửa chữa tháng Sự sụt lún thường ảnh hưởng đến đất nông nghiệp vùng đồng cỏ làm hư hỏng tòa nhà cơng trình khác thành phố, bao gồm Scranton, Wilkes-Barre Pittsburgh, Pennsylvania (Hình 10.31) Hình 10.31 Sụt lún - mỏ than Một lửa ngầm mỏ than bị bỏ hoang Pennsylvania làm tan chảy tuyết gần miệng núi lửa Để ý khói bên ngồi khí (Viện quốc gia an toàn lao động sức khoẻ) 10.8 Nhận thức hiểm hoạ trượt đất (Perception of the Lanslide Hazard) Một phản ứng thông thường chủ nhà liên quan đến trượt đất là, “Nó xảy sườn đồi khác, khơng chỗ mình” Cũng giống đồ nguy lũ ngăn phát triển khu vực dễ xảy lũ lụt, đồ nguy cơlở đất chắn không ngăn cản tất người từ nơi khác di cư đến khu vực nguy hiểm Tương lai người cư ngụ sườn đồi, người ban đầu không ý thức mối nguy hiểm mình, có lẽ khơng phải tất bị ảnh hưởng thông tin kỹ thuật Sự xảy khơng thường xun lần trượt lở lớn góp phần làm giảm nhận thức mối nguy hiểm nơi mà chứng kiện khứ không dễ dàng để nhận thấy Thật không may, thường có kiện thảm khốc mà yêu cầu bồi thường nhiều nhà đắt tiền để đưa vấn đề đến ý người Trong chờ đợi, người dân nhiều nơi núi Rocky, núi Appalachian, California, khu vực khác tiếp tục xây nhà khu vực bị sạt lở đất tương lai Bạn có thể làm để giảm thiểu rủi ro của trượt đất? Hãy xem xét lời khuyên sau mua bất động sản dốc: • Sạt lở đất thường liên quan đến địa chất phức tạp, đánh giá địa chất nhà địa chất học chuyên nghiệp tài sản dốc khuyến khích • Tránh nhà miệng hẻm núi, chí ngơi nhà nhỏ, nơi dòng vụn dòng chảy bùn bắt nguồn từ sườn thượng lưu xuống hẻm núi • Tham khảo ý kiến quan địa phương, chẳng hạn quan kỹ thuật thành phố quận, đoán trước sạt lở đất khu vực bạn • Theo dõi "những trận lở đất nhỏ" góc nhà - chúng thường lớn lên theo thời gian • Nếu mua nhà, kiểm tra vết nứt tường nhà sửa lại tường nghiêng bị nứt Hãy cảnh giác với cửa vào cửa sổ không khớp tường sàn nhà không Kiểm tra vết nứt độ nghiêng Nếu có vết nứt tường quan sát đất bên nhà, đặc biệt trọng mà xảy lở đất • Hãy cẩn trọng với chỗ rò rỉ bể bơi, cối nghiêng xuống, dây điện bị căng bị sụt giảm • Hãy thận trọng có suối nhỏ, sạt lở đất bị rò rỉ nước Tìm kiếm đặc biệt "vùng xanh", nơi có nhiều nước ngầm • Các tài sản di chuyển xung quanh tài sản, có thể, tìm kiếm vết nứt thẳng dài cong (kể vết nứt nhỏ) thấy khơng ổn định đất • Sạt lở đất thường xảy gò đất nơi đất dốc • Việc tu sửa nơi có tiềm lở đất thường mang lại lợi nhuận, tốn kém, phần lớn công việc sửa chữa nằm mặt đất, nơi mà bạn không thấy cải thiện Tốt hết khơng nên mua đất có nguy sạt lở đất tiềm ẩn! Sự diện nhiều tính chất khơng phải chứng sạt lở đất Ví dụ, vết nứt tường móng đất bị co lại phồng lên Tuy nhiên, việc điều tra xa để đảm bảo có dấu hiệu có thật Tạo mối liên hệ Liên kết Lịch sử Trường hợp La Conchita với khái niệm Xem xét thảo luận về câu hỏi sau đây: Vai trò dân số việc sử dụng đất La Conchita 50 năm tới gì? Làm để khoa học giá trị liên quan để việc giảm nguy lở đất La Conchita? La Conchita cộng đồng bền vững vòng 100 năm tới khơng? Làm nào? Những học từ hiểm hoạ lở đất La Conchita áp dụng cho địa điểm khác có nguy lở đất tiềm ẩn gì? Tóm tắt ý chính Trượt đất tượng liên quan gây nên phá hủy nghiêm trọng tượng tự nhiên, khả xảy tăng giảm tùy vào tác động người Các dạng địa hình phổ biến thường có độ dốc, tạo nên hệ thống lớp vật liệu bề mặt di chuyển từ cao xuống dưới, khối hao mòn, với tốc độ không định tạo nên biến đổi nhận thấy trận lở kinh khủng Trượt lở bao gồm dòng, sụp lún, trượt, rơi vật liệu bề mặt; trượt đất thường kết hợp việc trượt dòng bùn Các lượng tạo trượt đất xác định tương tác số yếu tố: loại vật liệu Trái Đất sườn dốc, địa hình góc độ dốc, khí hậu, thực vật, nước thời gian Nguyên nhân hầu hết vụ trượt lở đất xác định cách kiểm tra mối quan hệ lực có khả làm cho vật liệu bề mặt trượt, lực phát động lực có xu hướng chống lại chuyển động, lực cản Lực phát động phổ biến trọng lượng vật liệu dốc, lực cản trở phổ biến lượng vật liệu dốc Nhân tố an toàn (FS) sườn dốc tỷ lệ lực cản với lực phát động; tỷ lệ FS lớn khoảng 1.25 có nghĩa sườn dốc ổn định Nếu FS 1.25, sườn dốc có khả ổn định Một FS cho thấy có tiềm sạt lở Loại đá đất sườn dốc có ảnh hưởng loại tần suất trượt lở đất Nước yếu tố đặc biệt ảnh hưởng đến việc hình thành trượt lở đất Nước từ sông, hồ, hay đại dương làm sói mòn tảng dốc, gia tăng lực phát động Lượng nước vượt mức làm tăng trọng lượng vật liệu sườn dốc áp lực nước tăng Áp lực nước tăng, tiếp đó, lực chống chịu vật liệu sườn dốc giảm Tác động từ việc sử dụng người cường độ tần số trượt đất dao động từ mức không đáng kể đến đáng kể Khi trượt đất xảy hoạt động người, cần phải học cách ngăn chặn lan rộng tới khu vực nguy hiểm biện pháp tự bảo vệ Trong trường hợp khác, sử dụng người làm tăng số lượng khốc liệt tượng trượt đất, cần phải học làm để giảm thiểu cố Trong số trường hợp, đập nước hồ chứa làm tăng di chuyển nước đất lên sườn dốc, dẫn đến tình trạng trượt dốc Hoạt động khai thác sườn yếu, khơng ổn định làm xói mòn đất lở đất Phân loại độ dốc để phát triển tạo gia tăng vấn đề xói mòn nhiều khu vực thị giới Giảm thiểu nguy lở đất đòi hỏi phải nhận dạng, phòng ngừa, điều chỉnh Kỹ thuật giám sát lập đồ giúp xác định vị trí nguy hiểm Việc xác định trường hợp sạt lở đất tiềm tàng sử dụng để thiết lập tiêu chuẩn phân loại, thiệt hại sạt lở đất khu vực giảm xuống Ngăn ngừa dịch chuyển tự nhiên lớn khó khăn, kỹ thuật thực tiễn cần thận làm giảm thiểu nhiều nguy rủi ro việc xảy tránh Khoa học kỹ thuật phòng chống trượt đất bao gồm kiểm soát thoát hệ thống thoát nước, phân loại thích hợp, xây dựng giá đỡ, chẳng hạn tường chắn Khắc phục trượt đất phải bắt đầu trình trượt bắt đầu; điều thường có nghĩa khởi đầu chương trình nước giảm áp suất nước độ dốc Tuyết rơi gây nguy hiểm nghiêm trọng sườn núi dốc phủ đầy tuyết Những mát sống người tuyết lở ngày gia tăng nhiều người tham gia vào khu vực giải trí núi vào mùa đông Viêc rút chất lỏng, dầu nước, khai thác muối, than khoáng chất khác bề mặt gây sụt lún rộng Trong trường hợp rút chất lỏng, nguyên nhân gây sụt lún việc giảm áp lực nước mà nước có khuynh hướng chống đỡ vật liệu đất Trong trường hợp loại bỏ vật liệu rắn, lún kết việc vật liệu bao phủ Tình khác xảy cách tự nhiên lỗ rỗng hình thành tảng đá hòa tan, chẳng hạn đá vôi, sụp đổ vật chất bề mặt tạo hố sụt Hầu người nhận nguy trượt lở đất, trừ họ người có kinh nghiệm với vụ trượt lở Hơn nữa, người dân ven sườn đồi, cư dân vùng ngập lũ, không dễ bị ảnh hưởng thông số kỹ thuật Tuy nhiên, người khôn ngoan nhờ nhà địa chất kiểm tra tài sản sườn dốc trước định mua Xem xét khái niệm  Tăng dân số người Đến năm 2050, dân số giới tăng khoảng 50% Có thêm tỷ người cần ăn nhà để làm gia tăng áp lực lên môi trường Nhiều người sống sườn dốc - nơi trượt đất có khả xảy Vì vậy, phải tìm hiểu thêm việc làm để giảm thiểu nguy trượt đất để giảm tổn thất tính mạng người tài sản họ  Tính bền vững Nếu muốn hệ tương lai thừa hưởng môi trường chất lượng, phải làm việc để giảm thiểu mức độ tần số trận trượt lở đất người gây Khi đốn đồi núi tập trung thị hóa đồi dốc, sạt lở đất tăng lên quy mô số lượng Lở đất q trình xói mòn, điều loại bỏ thực vật đất, với tài nguyên đất có giá trị mà hệ tương lai cần  Trái đất hệ thống Sườn đồi hệ thống phức tạp với thành phần vật lý, hóa học, thủy văn, sinh học người Khi thay đổi phần hệ thống việc thay đổi phương thức sử dụng đất, gây thay đổi khác ảnh hưởng đến ổn định dốc Đây ví dụ nguyên lý thống môi trường Các sườn núi nhạy cảm với thay đổi thủy văn, cối bị loại bỏ, lượng nước thấm vào đất chảy qua mặt đất thay đổi Cây cối sử dụng nhiều nước đất trình nước, nước qua mô thực vật khác Khi cối thực vật khác bị loại bỏ, trình dừng lại, lượng nước đất tăng lên Các dốc ướt thường dễ bị sạt lở dốc khô Nếu bị đốn, rễ chết mục Khi đó, đất sức mạnh hệ thống rễ gắn kết đất với Các ảnh hưởng kết hợp đất ẩm giảm sức mạnh đất phân rã cây, dẫn đến sụt lở đất cạn Khái niệm giải thích gia tăng đáng kể lở đất cạn xảy vài năm sau khai thác gỗ  Các trình nguy hiểm trái đất, đánh giá rủi ro nhận thức Con người lạc quan nơi họ muốn sống, nhận thức họ nguy lở đất phản ánh lạc quan Giáo dục rủi ro tiềm ẩn xây dựng đồ nguy hiểm cần thiết cho việc thông báo cho người dân nguy tiềm ẩn phát triển sườn đồi  Kiến thức Khoa học Các giá trị Các trình vật lý, hoá học, sinh học hoạt động đồi dốc hiểu rõ Chúng ta biết rủi ro liên quan đến phát triển sườn đồi phương pháp để giảm nguy lở đất Vì nhiều người tương lai phải chịu sức ép kinh tế bị dụ dỗ để sống khu vực nguy hiểm sườn đồi dốc, cần phải xem xét giá trị Làm cung cấp nhà an tồn cho khu thị phát triển, đặc biệt nước phát triển? “Khu ổ chuột" phát triển thường xuyên vùng đất dốc không muốn ở, nơi mà rừng bị chặt phá Những khu vực này, bị ảnh hưởng bão dội rung lắc động đất gây ra, thường tạo thành mặt nghiêng giết chết hàng trăm ngàn người Kịch lặp lặp lại lần xem trọng giá trị sống người áp dụng nguyên tắc kế hoạch sử dụng đất hợp lý cho người di chuyển đến trung tâm đô thị Thuật ngữ Factor of safety (FS): nhân tố an toàn (FS) Landslide: trượt đất Mass wasting: khối lượng lãng phí Rotational slide: trượt xoay Sinkhole: hố sụt (hố tử thần) Snow avalanche: tuyết lở Subsidence: sụt lún Translational slide: trượt tịnh tiến Câu hỏi ôn tập Trượt đất gì? Nêu hướng chủ yếu mà vật chất dốc trượt Hệ số an tồn gì, định nghĩa nào? Phân biệt trượt xoay (rotational slides) (chuyển động trượt khối - slumps), trượt tịnh tiến (translational slides) trượt nơng (shallow slips) Góc độ dốc tác động đến rơi trượt đất nào? Nêu ba phương diện việc thực vật phần quan trọng ổn định độ dốc? Sự hóa lỏng tự phát (spontaneous liquefaction) xảy nào? Tại thời gian lại vai trò quan trọng trượt đất? Bài học từ thảm hoạ Đập Vaiont gì? 10 Q trình thị hố làm tăng giảm ổn định độ dốc nào? 11 Các bước chủ yếu mà thực để ngăn chặn trượt đất gì? 12 Quá trình mà gây sụt lún rút chất lỏng, chẳng hạn nước ngầm dầu mỏ gì? 13 Vai trò nước ngầm tạo thành hố sụt Winter Park gì? Các câu hỏi tư Công ty tư vấn bạn thuê công viên quốc gia khu vực bạn để ước tính rủi ro tương lai từ trượt đất Phát triển kế hoạch ngăn chặn vạch phải thực để đạt mục tiêu Tại bạn nghĩ nhiều người không dễ dàng bị dao động thông tin kỹ thuật liên quan đến mối nguy hiểm lở đất? Giả sử bạn thuê cộng đồng để làm cho người dân ý thức nguy lở đất khu vực địa hình dốc Phác thảo kế hoạch hành động bảo vệ Trang web đồng hành www.mygeosienceplace.com Giới thiệu địa chất môi trường, trang web 5e pre-mium có nhiều nguồn tài nguyên đa phương tiện kèm theo đánh giá để hỗ trợ học tập bạn chủ đề chương Việc sử dụng công cụ học tập trang web giúp cải thiện hiểu biết bạn địa chất môi trường Sử dụng mã truy cập mà kèm với văn này, truy cập www.mygeoscienceplace.com để: • Xem lại khái niệm yếu chương • Nghiên cứu theo liên kết Pearson eText chương cụ thể nguồn tài ngun web • Hình dung khám phá chủ đề khó khăn chương cách sử dụng Geoscience Animation Liblary (thư viện hình ảnh khoa học địa chất) Hazard City (Mối nguy hiểm thành phố), Assignments in Applied Geology (sự phân bố địa chất ứng dụng) • Kiểm tra thân với trắc nghiệm trực tuyến - Hết - ... độ trượt đất  Hiểu làm người sử dụng đất lại dẫn đến trượt đất  Biết phương pháp nhận dạng, phòng ngừa, cảnh báo khắc phục trượt đất  Hiểu trình liên quan đến lún đất Trường hợp lịch sử Trượt. .. đá, lớp đất sét yếu lớp sơn đá biến chất Đất trượt loại khác trượt tịnh tiến, xảy vài khu vực Đất trượt trượt nông đá, xảy song song với dốc (Hình 10.8) Đối với đất trượt, mặt phẳng trượt nằm... bùn lỏng trượt bắt đầu chuyển động Những vụ trượt đất đặc biệt thú vị hóa lỏng đất sét mà xảy dù khơng có rung chuyển động đất Các vụ trượt đất thường bắt đầu xói mòn sơng chân dốc chúng bắt đầu