CHUONG 2 DAT DA

Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình CHƯƠNG 2: ĐẤT ĐÁ Chương 2: 2: ĐẤT ĐÁ Chương Khái niệm:  Cấu tạo trái đất ĐẤT ĐÁ Trái đất hình thành cách 4,5 tỷ năm ??? Sự sống hình thành cách tỷ năm ??? Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.1 – Vỏ trái đất tượng diễn nó:  Hiện tượng kiến tạo: Dịch chuyển vỏ đất lực kéo nén, góp phần tạo nên lồi (đồi, núi) lõm ( ao, hồ) bề mặt đất  Hiện tượng macma: Các khối nóng chảy theo khe nứt xâm nhập lên bề mặt đất, nguội lại tạo thành macma Núi lửa hình thức macma Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.1 – Vỏ trái đất tượng diễn nó:  Các trường vật lý đất:  Trường trọng lực  Trường từ  Trường nhiệt Hướng dòng nhiệt đối lưu Lớp manti Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2 – Khoáng vật khoáng vật tạo đá: II.2.1 – Định nghĩa:  Khoáng vật chất hóa học hay nguyên tố tự sinh (Au, Cu) hình thành kết trình địa chất, thành phần tạo thành đá  Khoáng vật tồn dạng: rắn (đa số), lỏng ( thủy ngân, nước ), khí  Để phân biệt khoáng vật dựa vào lý vật lý màu sắc chúng như: cứng - mềm, nặng – nhẹ, – đục, trắng – đen – vàng, tròn – khơng tròn Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2 – Khoáng vật khoáng vật tạo đá: II.2.2 – Một số đặc tính khống vật:  Hình dạng tinh thể: Mica Thạch anh Muối ăn  Màu khống vật: Do thành phần hóa học tạp chất có định Ví dụ: Khống chứa nhiều Fe, Mg màu sẫm, chứa Al, Si màu trắng nhạc, chứa clorit mầu lục Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khống vật:  Độ suốt ánh khoáng vật: + Độ suốt tính để ánh xuyên qua theo mức độ: suốt (SiO2), nửa suốt (CaSO4.2H2O), khơng suốt (FeS2) + Ánh khống vật phần ánh sáng bị phản xạ chiếu tia sáng vào khoáng vật gồm ánh thủy tinh, ánh tơ, ánh mờ, ánh xà cừ, ánh kim loại Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khống vật:  Tính dễ tách khống vật: Là tính khống vật dễ bị tách theo mặt phẳng song song, khoảng cách mạng tinh thể lớn, mối liên kết yếu Các dạng thù hình than bùn kim cương Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khống vật:  Độ cứng khoáng vật:  Là khả chống lại tác động bên lên bề mặt khoáng vật, phụ thuộc vào cấu trúc phân tử liên kết nút cấu trúc phân tử khoáng vật  Độ cứng khoáng vật đo thang độ cứng Mohs tương ứng 10 vật tiêu chuẩn: Tale (Mg3[Si4O10][OH]2 Gypsum (thạch cao-CaSO4.2H2O) Calcie (CaCO3) Fluorite (CaF2) Apatite (Ca5[PO4]3[F,Cl]) Octoclaz (K[AlSi3O8] Quartz (thạch anh-SiO2) Topaz (Al2[SiO4][F,OH]2 Corundumn (coridon-Al2O3) 10.Diamond (kim cương-C) Móng tay Thủy tinh Lưỡi dao Hầu hết loại 2,5 5÷5,5 2÷6 Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khoáng vật:1  Độ cứng khoáng vật: Talc Gypsum (Thạch cao) Calcite Fluorite Apatite Feldspar Quartz (Thạch anh) Topaz Corundumn (coriđôn) 10 Diamond (Kim cương) Thang độ cứng: Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khống vật:  Tỷ trọng khoáng vật: - Tỷ trọng khoáng vật phổ biến nằm khoảng 2,5-3,5 Bảng tỷ trọng số khoáng vật Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính:  Phân loại theo nguồn gốc thành tạo Phân loại theo thành phần hóa học khống vật  Phân loại theo kiểu liên kết hóa học  Phân loại theo thành phần hóa học  Khống vật ngun sinh (khống vật đá macma, đá trầm tích hóa học);  Khống vật thứ sinh (trong đá trầm tích đá biến chất) Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính:  Phân loại theo kiểu liên kết hóa học:  Phân loại theo thành phần hóa học:  Nhóm 1: gồm khống vật có liên kết cộng hóa trị yếu tố kiến trúc Độ bền cao (silicat)  Nhóm 2: gồm khống vật có liên kết ion yếu tố kiến trúc bản.Cường độ giảm tan (NaCl…)  Nhóm 3: khoáng vật liên kết hỗn hợp: liên kết cộng hóa trị đồng thời có liên kết ion, phân tử liên kết keo nước Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính:  Phân loại theo thành phần hóa học: (9 lớp) Các nguyên tố tự nhiên như: Cu, Au, Ag Sunfua (hợp chất lưu huỳnh) như: pirit (FeS2) Halogenua (muối axit halogenhydrit) như: halit (NaCl)… Carbonat (muối axit cacbonit) như: calcite (CaCO3) Sunfat (muối axit sunfurit) như: thạch cao (CaSO4.2H2O) Fotfat (muối axit photphorit): phốtphát (CaP2O5) Oxit: thạch anh (SiO2) Silicat (muối axit silicic) như: Orthoclase (K[AlSi3O8]) Hợp chất hữu CH4 Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: Một số nhóm khống vật tạo đá a) Lớp silicat Lớp silicat chiếm 75% trọng lượng vỏ Trái đất Chúng thường có màu sặc sỡ, sáng có độ cứng lớn 1-Nhóm feldspar loại khống có màu trắng đục, chiếm đa số loại đá phổ biến Feldspar allumosilicat Na, K Ca Na [AlSi3O8]; Ca [Al2Si2O8]; K [AlSi3O8] Feldspar natri-canxi gọi plagioclase Chúng gồm khống vật hỗn hợp đồng hình liên tục anbit (Ab) Na[AlSi3O8] anoctit (An) Ca[Al2Si2O8] Feldspar kali phổ biến có orthoclase microclin Màu hồng nhạt, vàng nâu, trắng đỏ; ánh thủy tinh Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính:  Các biến thể plagioclase có tên sau:  Tên khống Anbit  Anbit 100 – 90%  Oligioclase 90 – 70%  Andezin 70 – 50%  Labrador 50 – 30%  Bitaonit 30 – 10%  Anoctit 10 – 0%  Các đá macma khác chứa biến thể plagioclase khác  Fedlspar+nước tác dụng toC  khoáng vật sét Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: Orthoclase Plagioclase Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: 2/Nhóm mica (dưới dạng vảy óng ánh cát đá macma) Mica có thành phần hóa học phức tạp có đặc điểm dễ tách hồn tồn Khống vật chủ yếu nhóm biotit (mica đen) muscovit (mica trắng) 3/Nhóm piroxen Phổ biến augit Tinh thể hình trụ ngắn, hình Tập hợp khối đặc sít Màu đen lục, đen, lục thẫm hay nâu Dễ tách hoàn toàn Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: Mica Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: 4/Nhóm amfibon Phổ biến hocblen Tinh thể dạng lăng trụ, hình cột Màu lục nâu có sắc từ sẫm đến đen 5/Nhóm olivin (có màu oliu đặc trưng): tập hợp dạng hạt Màu phớt vàng, vàng, phớt lục Ánh thủy tinh Độ cứng 6,5 – Thường khơng tách 6/Nhóm Talc: Mg[Si4O10][OH]8 7/Nhóm Clorit: Mg4Al2[Si4O10][OH]8 Trang 10 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: Khống vật sét kaolinit v montmorilonit Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: b) Lớp Oxyt (dùng làm đồ trang sức, bột mài)  Trong lớp hay gặp opan, thạch anh, limonit  Thạch anh khống vật nhóm oxit (SiO2), ổn định mặt hóa học, có cường độ độ cứng cao;  hạt thường có kích thước lớn đẳng thước  thành phần cuội, sỏi, cát bụi Cát hạt to cát vàng hoàn toàn thạch anh Trang 12 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: Thạch anh Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: Oxyt Chứa sắt Hematit Fe2O3 Goethite FeO(OH) Manhetit FeO.Fe2O3 Trang 13 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: c/ Lớp carbonat: Khống vật phổ biến có calcite dolomit Calcite CaCO3 Sủi bọt với axit HCl loãng (10%) Dolomit CaCO3.MgCO3 d/ Lớp sunphat Anhydrit CaSO4 Gíp (thạch cao) CaSO4.2H2O Tinh thể dạng tấm, dạng sợi Màu trắng, lẫn tạp chất có màu xám, vàng đồng, nâu, đỏ đen Ánh thủy tinh Độ cứng e/ Lớp sunphua: Pirit FeS2 f/ Lớp halogenua: muối mỏ halit (NaCl) Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mơ tả số khống vật tạo đá chính: Thạch cao Trang 14 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: Calcite lấp nhét khe nứt Tinh thể calcite Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.3 – Phân loại mô tả số khống vật tạo đá chính: Pyrit Hematit Galen (chì) Trang 15 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ Kiến trúc, cấu tạo nằm đất đá Kiến trúc đất đá Kiến trúc đất đá khái niệm yếu tố như: hình dạng, kích thước hạt, tỷ lệ kích thước hàm lượng tương đối hạt đá mối liên kết hạt với Cấu tạo đất đá Cấu tạo đất đá cho biết quy luật phân bố hạt khoáng vật theo phương hướng khác không gian mức độ xếp chặt sít Thế nằm đất đá Thế nằm đất đá cho ta khái niệm hình dạng, kích thước tư khối đá không gian mối quan hệ khối đá với Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3 Đá macma: II.3.1 Nguồn gốc hình thành  Đá macma hình thành q trình đơng đặc nguội dần khối đá macma nóng chảy Cụ thể macma xâm nhập vào phần vỏ đất tỏa nhiệt (1000-13000C) nguội dần thành đá macma  Nếu sâu gọi macma xâm nhập  Nếu bề mặt gọi macma phun trào  Chiếm tới 95% loại đá vỏ trái đất Trang 16 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.2 Thế nằm đá Macma Dạng Dạng lớp, dạng mạch Dạng nấm Dạng lớp phủ Dạng dòng chảy Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.3 Thành phần khoáng đá Macma Dựa vào lượng silic (SiO2), chia thành loại:  Đá axit: (> 65%) như: granit, liparit (ryolit), pegmatit  Đá trung tính: (55 - 65%) như: diorit, sienit, andezit (đá xanh Biên Hòa)  Đá bazơ: (45 - 55%) như: gabro, bazan (khối đá màu đen, chặt sít)  Đá siêu bazơ: (< 45%) như: periđơtit, đunit Trang 17 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.3 Thành phần khoáng đá Macma  Đá macma loại axit (nhóm granit-liparit) sáng màu Thành phần khống vật granite loại bình thường plagioclase axit (anbit, oligioclase) (30%), feldspar kali (30%), thạch anh (30%), 10% biotit khoáng vật phụ Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.3 Thành phần khoáng đá Macma  Đá macma loại trung tính (nhóm diorit-andezit) Có dạng tinh thể phân bố không đều, tinh thể màu đục, diorit có Đà Lạt, khu vực Trung Bộ, andezit gặp đá xanh Biên Hòa Trang 18 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.3 Thành phần khoáng đá Macma  Đá macma loại bazơ (nhóm bazan-gabro) Có màu tối, tạo nên phun trào, nằm dạng nền, dạng lớp phủ Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.3.3 Thành phần khoáng đá Macma  Đá macma loại bazơ (nhóm bazan-gabro) Giant’s Casauway-Ireland Los Organos-TBN Phú Yên-Việt Nam Trang 19 Bài Giảng Địa Chất Công Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ  Khả xây dựng đá Macma  Nền đá macma phù hợp tốt với tất loại cơng trình  Đây loại vật liệu xây dựng cao cấp Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.Đá trầm tích: II.4.1 Nguồn gốc giai đoạn thành tạo:  Các sản phẩm phong hóa đá Macma tích tụ, lắng đọng chất hữu  Các giai đoạn thành tạo:  Giai đoạn tạo vật liệu: Phá nhỏ đá  Giai đoạn hóa đá: Các vật liệu rời liên kết lại tác dụng hóa học kết tủa, trọng lực, bốc nước  Giai đoạn hậu sinh: Đá trầm tích bị phá hủy lại liên kết lại Trang 20 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.Đá trầm tích: II.4.1 Nguồn gốc giai đoạn thành tạo: Đá trầm tích tích tụ Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.2 Thế nằm đá trầm tích: Trang 21 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.2 Thế nằm đá trầm tích: Hướng Bắc Hướng Bắc Đường phương  Phương vị hướng dốc  Đường phươn g   Phương vị hướng dốc Đường hướng dốc Tính góc theo biểu thức sau: Δh: chênh lệch cao độ L: cự lý điểm Thế nằm nghiêng đá trầm tích thể đặc trưng   Chương 2: ĐẤT ĐÁ Bài tập 1: Tiến hành khoan khảo sát khu vực với hố khoan HK1, HK2, HK3, khoảng cách hố khoan a = 50m, b = 100m Khi khoan qua lớp phủ gặp lớp đá đơn nghiêng Cao độ bề mặt lớp đá đơn nghiêng tại: HK1 = 80m, HK2 = 120m, HK3 = 160m Xác định góc phương vị hướng dốc β góc dốc lớp đá α Bắc Giải Trang 22 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.3 Phân loại đá trầm tích: Tên gọi Đường kính hạt (mm) Đá hộc, đá lăn > 200 Dăm, cuội (tròn cạnh) 200 – 20 Sỏi, sạn (tròn cạnh) 20 – Cát - 0,05 Bụi 0,05 – 0,005 Sét < 0,005 Phân loại đặc tính số đá trầm tích Trầm tích vụn học Trầm tích mềm rời Trầm tích gắn kết Hạt thơ: Cuội, sỏi Đá cuội (sỏi) (Comglomerate) Dăm, sạn Đá dăm (sạn) (Brechia) Hạt cát: Cát Đá cát (Sand stone) Hạt bụi: Đất bột (loess) Đá bột (Shart) Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.3 Phân loại đá trầm tích: BỒI TÍCH Trang 23 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.3 Phân loại đá trầm tích: Theo phương dòng chảy hạt mịn dần Cuội kết Cát kết Dăm kết Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.Đá trầm tích: II.4.Vai trò lĩnh vực xây dựng:  Cung cấp loại vật liệu đa dạng lĩnh vực xây dựng  Dùng làm tương đối tốt, tùy vào nguồn gốc thành tạo Trang 24 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.5 Đá biến chất: II.5.1 Nguồn gốc thành tạo :  Đá biến chất đá macma hay đá trầm tích tác dụng nhiệt độ cao, áp lực lớn hay phản ứng hóa học với macma,… bị biến đổi mãnh liệt thành phần tính chất tạo thành Ví dụ: Ở nhiệt độ cao, áp suất lớn, feldpar calcite biến đổi thành grơnat CaAl2[SiO4]2 + Mg2[SiO4] feldpar calcite ferterit CaMg2Al[SiO4]3 grơnat Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.5 Đá biến chất: II.5.2 Thế nằm, kiến trúc cấu tạo đá biến chất:  Thế nằm đá trầm tích giống đá gốc  Kiến trúc đá trầm tích tương tự đá gốc Cấu tạo: đá Macma bị biến chất cường dộ giảm trầm tích có cường độ tăng lên nguyên nhân liên kết đá thay đổi từ gắn kết sang kết tinh Trang 25 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.5 Đá biến chất: Một số loại đá biến chất:  Đá hoa biến chất từ đá vôi nhiệt độ cao, áp suất lớn Quartzit Marble Đá có cấu tạo khối thường gặp đá quaczit đá hoa Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.4.Đá trầm tích: II.4.Vai trò diện phân bố lĩnh vực xây dựng:  Là loại vật liệu xây dựng tốt  Khi làm cơng trình cần khảo sát kỹ tính chất lý đá tìm hiểu nguồn gốc thành tạo chúng  Phân bố chủ yếu Tây Nguyên Bắc Trung Bộ Trang 26 ... Topaz (Al2[SiO4][F,OH]2 Corundumn (coridon-Al2O3) 10.Diamond (kim cương-C) Móng tay Thủy tinh Lưỡi dao Hầu hết loại 2,5 5÷5,5 2÷6 Chương 2: ĐẤT ĐÁ II.2.2 – Một số đặc tính khoáng vật:1  Độ cứng