BÀI GIẢNG ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 4 ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO

Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình CHƯƠNG 4: KIẾN TẠO VÀ ĐỊA MẠO Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ Địa chất lịch sử mơn học nghiên cứu hồn cảnh thời gian hình thành, trình tồn biến đổi đất đá vỏ Trái đất  Nhiệm vụ Địa chất lịch sử: - Xác định tuổi đá - Xác định hoàn cảnh tự nhiên - Xác lập lại giai đoạn phát triển vỏ Trái đất, lịch sử qui luật hình thành dạng kiến trúc địa chất vỏ Trái đất  Hình thái mặt đất ngày - địa hình - sản phẩm trình địa chất lâu dài phức tạp, có ảnh hưởng lớn đến hoạt động xây dựng Địa Mạo lĩnh vực nghiên cứu địa hình có xét đến ngun nhân hình thành xu phát triển  Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TUỔI ĐẤT ĐÁ Tuổi đất đá khoảng thời gian từ đất đá hình thành  3.2.1.Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối: Phương pháp đồng vị phóng xạ  Đối với loại đá cổ, người ta sử dụng nguyên tố bán hủy dài nguyên tố Th (Thorium), U, đá trẻ nguyên tố có chu kỳ bán hủy ngắn carbon phóng xạ (C14)  Tốc độ q trình phá hủy phóng xạ loại ngun tố khơng thay đổi Chu kỳ bán hủy nguyên tố phóng xạ thời gian mà khối lượng chất phóng xạ bị phá hủy nửa để biến thành đồng vị bền vững  Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.2.1.Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối: Phương pháp đồng vị phóng xạ Trong đá macma thường chứa U Th, đồng thời chì thường thấy có ngun tử lượng 207,2 hỗn hợp hai đồng vị nên ta thường tính tuổi theo công thức sau: Đối với đá trẻ có tuổi 50.000 năm hay trẻ (trầm tích Đệ Tứ) thường sử dụng nguyên tố có chu kỳ bán hủy ngắn hơn, ví dụ nguyên tố C14 Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.2.2.Phương pháp xác định tuổi tương đối đất đá Là xác định thứ tự hình thành lớp đá, tìm lớp đá thành tạo trước, lớp đá thành tạo sau  *Phương pháp địa tầng: dựa quan hệ nằm tầng đá để xác định tuổi tương đối chúng tượng địa chất khác  Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO Phương pháp thạch học: xác lập tầng đá chuẩn (có tính chất đặc biệt thành phần, màu sắc, bề dày…) so sánh với tầng khác So sánh hợp địa tầng mặt cắt theo thành phần đá Áp dụng phương pháp thạch học địa tầng để lập cột địa tầng vùng phát triển đá xâm nhập đá trầm tích Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Phương pháp cổ sinh Cúc thạch sinh vật đặc trưng kỷ Trias Hóa thạch kỷ Carbon Hóa thạch chuồn chuồn kỷ Carbon Chương 4: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Phương pháp cổ sinh Đá hình thành cách tỷ năm môi trường thiếu oxi Sinh vật tiền Cambri Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Phương pháp cổ sinh  Hóa thạch tiền Cambri Hóa thạch cá kỷ Silur Chương 4: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ 4.2.3.Niên biểu địa chất Theo niên biểu địa chất lịch sử phát triển địa chất vỏ Trái đất chia Đại (Era)  Trong đại lại chia Kỷ (Period), kỷ chia nhiều Thế (Epoch) Các tập đá thành tạo tương ứng với đại, kỷ, thế,… Giới, Hệ, Thống,… thể theo bề dày tập đặc trưng thạch học tính chất khác gọi thang địa tầng  Trên đồ địa chất người ta thể tuổi đất đá màu ký hiệu chữ Latinh  Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ 4.2.3.Niên biểu địa chất  Đệ tứ - Q:   Neogen (N):            Paleogen (P) Creta (K) Jura (J) Trias (T) Permi (P) Carbon (C) Devon (D) Silur (S) Ordovic (O) Cambri () QIV (Holocene) QI-III (Pleistocene) N2 (Pliocene) N1 (Miocene) Trung sinh Cổ sinh Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.3 Các giả thuyết Địa kiến tạo: Đại thái cổ ( Ackeozoi AR) đại cổ nhất, kéo dài 3000 triệu năm, Vỏ trái đất hoạt động mãnh liệt, có sống Đại nguyên sinh (Proterozoi – PR) đại sống kéo dài gần 2000 triệu năm vi khuẩn, tảo Đại cổ sinh (Paleozoi – PZ) kéo dài 345 triệu năm, vỏ trái đất bị ảnh hưởng nhiều, động vật không xương sống phát triển mạnh gồm có Cổ sinh thượng (PZ1) Cổ sinh hạ (PZ2)  Cổ sinh hạ có hoạt động uốn nếp có sinh vật cạn  Cổ sinh thượng có nhiều hoạt động tạo núi bò sát khổng lồ xuất Đại trung sinh (Mezozoi – MZ) kéo dài 45 triệu năm có nhiều hoạt động địa chất bối tiếp Đại tân sinh (Kainozoi – KZ) kéo dài 70 triệu năm, có nhiều hoạt động tạo núi thung lũng, động thực vật gần Trang Bài Giảng Địa Chất Công Trình Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.4 Địa mạo: Khái niệm: hình dạng mặt đất có xét đến nguyên nhân hình thành xu phát triển Các dạng địa mạo theo nguyên nhân hình thành: Địa mạo kiến tạo Địa mạo xâm thực Địa mạo tích tụ Các dạng địa mạo dương: rặng núi, dãy núi, núi, Đỉnh núi, sơn nguyên, cao nguyên, Dải đồi, Đồi Các dạng địa mạo âm: Lòng chảo, khe hẻm, Mương xói Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.4 Địa mạo:  Địa mạo xây dựng Địa mạo yếu tố việc khảo sát thiết kế , quy hoạch thi cơng cơng trình xây dựng Địa mạo yếu tố tạo nên chế độ tiểu khí hậu, thổ nhưỡng nước ngầm Yếu tố địa mạo mang tính định đến dạng thiết kế, tính kinh tế tính khả thi cơng trình xây dựng Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Chương 4: ĐỊA MẠO VÀ KIẾN TẠO 4.4 Địa mạo: Các nhân tố hình thành địa mạo Nhân tố kiến tạo: nhân chủ yếu tạo nên địa mạo  Nhân tố đất đá: Vấn đề phong hóa đá tạo nên địa mạo khác Nhân tố khí hậu: có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến hình thành địa mạo qua khí tượng thủy văn (ảnh hưởng trực tiếp) qua thực vật, thổ nhưỡng (ảnh hưởng gián tiếp) Nếp uốn Nếp uốn Là tầng đá bị uốn cong, nghiêng đảo khơng tính liên tục  - Nếp uốn lồi dạng uốn cong lớp đá, hướng bề lồi lên phía Vùng trung tâm nếp uốn lồi đất đá có tuổi già đất đá xung quanh - Nếp uốn lõm dạng uốn cong lớp đá, hướng bề lõm xuống phía Vùng trung tâm nếp uốn lõm đất đá có tuổi trẻ đất đá xung quanh Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình  2.2.2 Biến dạng đứt gãy làm cho tầng đá tính liên tục hồn chỉnh Thuận Là dịch chuyển nâng lên hạ xuống lớp đất đá làm cho tính liên tục lớp đất đá Đứt gãy Đứt gãy thuận (phay thuận): đứt gãy mặt đứt gãy dốc phía đá tụt xuống Khi đứt gãy ranh giới loại đất đá khác nhau, mặt đứt gãy hướng phía đất đá có tuổi trẻ đứt gãy thuận Đứt gãy Trang Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình Đứt gãy nghịch (phay nghịch): đứt gãy mặt đứt gãy dốc phía đá trồi lên Khi đứt gãy ranh giới loại đất đá khác nhau, mặt đứt gãy hướng phía đất đá có tuổi già đứt gãy nghịch Nghịch Đứt gãy BÀI TẬP VỀ NẾP UỐN – ĐỨT GÃY – SỰ NÂNG LÊN HẠ XUỐNG CỦA VỎ TRÁI ĐẤT 1/Xác định loại đứt gãy A B  Hình A Hình B Trang 10 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình 2/Xác định loại đứt gãy A B 3/Xác định uốn nếp đứt gãy Khi thành tạo lớp đất đá mặt đất nâng lên hay hạ xuống Cát kết tuổi Creta (aK) Sét kết tuổi Jura (amJ) Đá vôi tuổi Paleogen (P) Trang 11 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình 4/Xác định uốn nếp đứt gãy Khi thành tạo lớp đất đá mặt đất nâng lên hay hạ xuống Cát kết tuổi Jura (aJ) Sét kết tuổi Creta (amK) Cuội kết tuổi Trias (T)  Khe nứt phân chia khối đá thành khối nhỏ, làm cho khối đá giảm độ bền chí tính liên tục Khe nứt đứt gãy nhỏ đá khơng có dịch chuyển dịch chuyển có độ lớn không đáng kể KHE NỨT Trang 12 Bài Giảng Địa Chất Cơng Trình  Phân loại dựa vào độ hở  Khe nứt hở  Khe nứt kín  Khe nứt ẩn  Phân loại theo quan hệ với đường phương:  Khe nứt ngang: trục vng góc với đường phương  Khe nứt dọc: trục song song với đường phương  Khe nứt chéo: có trục cắt đường phương góc nhọn  Phân loại dựa vào góc dốc:  Khe nứt đứng: góc dốc mặt nứt 800 – 900  Khe nứt dốc: góc dốc mặt nứt 450 – 800  Khe nứt thoải: góc dốc mặt nứt 100 – 450  Khe nứt ngang: góc dốc mặt nứt 00 – 100 Phân loại khe nứt (xem thêm tài liệu)  Chỉ tiêu chất lượng đá RQD (Rock Quality Designation) tỷ số tổng chiều dài lõi đá dài 10cm tổng chiều dài mét khoan biểu diễn đơn vị phần trăm (%) Căn giá trị RQD, phân chia chất lượng đá: Rất tốt (khi RQD: 90 – 100%), Tốt (khi RQD: 75 – 90%), Trung bình (khi RQD: 50 – 75%), Xấu (khi RQD: 25 – 50%) Rất xấu (khi RQD: