6. Bố cục luận văn
1.3.2. Quá trình laterite hóa
Các cation này có sẵn trong môi trường đất nhiệt đới do mưa và tác động dòng nước thấm, nước ngầm, chúng có cơ hội tập trung lại một chổ trong đất với mật độ cao. Các cation này hấp thụ vào một nhóm mang điện tích âm (keo sét hoặc oxit sắt) hoặc một tác nhân khác kết dính giữa các cation đó để tạo nên những liên kết tương đối bền vững. Khi nhiệt độ môi trường lên cao,
độ ẩm giảm thấp, các liên kết này mất nước, sẽ tạo nên những oxit kim loại cứng chắc, do đó độ cứng cao và rất cao. Các ion này tập trung quanh những phần tử nhỏ là những cation nhóm mang điện tích âm hay tác nhân có khả năng kết dính xi măng. Chúng tạo liên kết với nhau. Mạch nước ngầm bị tụt xuống lớp trên mất nước khả năng liên kết giữa chúng tăng và càng rắn chắc khi mất nước.
1.3.3. Các dạng kết vón
a. Kết vón tròn
Loại này có hình tròn hoặc elip với kích thước từ 1-10 mm. Kết vón tròn có độ cứng khác nhau. Trong đó có một số dễ bóp vỡ, còn một số thì cần dùng dao để bổ vỡ được.
Thành phần chủ yếu của kết vón tròn là oxit sắt chiếm 2/3 cả khối, rất ít ion kim loại kiềm và kiềm thổ nhất là magie, lượng oxit của mangan chiếm tỉ lệ thấp, trong kết vón có nhôm tự do.
Thường ở giữa trung tâm hạt có thể có 1 hay nhiều hạt keo kaolinit làm nhân. Fe và Mn bám chặt xung quanh tâm đó và tạo nên những lớp hình cầu rắn chắc.
Trong đất feralite vùng đồi núi và cao nguyên, sự rửa trôi và tích tụ của Fe và Mn tạo nên hạt kết vón có màu nâu xám và không bóng.
Trong đất ở vùng đồi bazan có sự rửa trôi nhiều Mn2+, sau đó nó được oxy hoá thành Mn6+ và bám xung quanh 1 hạt keo tạo nên các lớp, cuối cùng tạo thành các hạt trơn, tròn, bóng hình đầu ruồi.
b. Kết vón tổ ong
Loại này có hình thù không nhất định, nếu chúng kết chùm với nhau thì loại kết vón tổ ong này có thể bức vách có hàng trăm lỗ tổ ong, bằng cách này chúng sẽ tạo thành đá ong tổ ong. Màu của kết vón tổ ong là màu sắt gỉ pha nâu, đặc điểm về thành phần của kết vón tổ ong là lượng sắt ít và nhiều silic.
Các phần đỏ của sét này chứa nhiều sắt, khi lộ ra ngoài mặt đất thì rắn lại và tạo thành các hạt kết vón tổ ong rời rạc hoặc là cả khối kết vón kết liền nhau làm thành đá ong tổ ong.
c. Kết vón xi măng
Loại này hình dạng cũng giống như loại kết vón tròn cũng giống cả kết vón tổ ong và có thể có hình dạng trung gian. Đó là những mảnh vụn khoáng nguyên chưa phong hóa bị oxit sắt kết dạng xi măng. Đặc điểm chính là các mảnh đá vụn kết với nhau nhìn rõ bằng mắt thường. Trong kết vón tròn và kết vón tổ ong vẫn có các khoáng vật nguyên sinh chưa phong hoá lẫn vào nhưng hàm lượng của nó ít và khó có thể phân biệt được bằng mắt thường.
d. Kết vón giả
Loại này cũng có nhiều hình dạng khác nhau từ dạng rất tròn cho đến gần như rất giống tổ ong. Đó là những mảnh khoáng nguyên vụn đã mỏng cạnh thường là đá chưa phong hóa bị bao bên ngoài một màng sắt mỏng. Màu này có màu thẫm gần như đen, ánh, làm cho kết vón giả rất giống kết vón thật, chỉ có thể phân biệt được sau khi đập và xem kết cấu bên trong hạt của nó.
1.3.4. Các dạng đá ong
a. Đá ong tròn
Gồm nhiều hạt kết vón tròn bị oxit sắt dính lại, phần chủ yếu của khối đá ong tròn này là các hạt kết vón tròn thật. Đá ong hạt tròn thường rắn chắc không phụ thuộc vào điều kiện vị trí phân bố của chúng.
Trong đá ong hạt tròn cũng giống như kết vón tròn hàm lượng sắt cao hơn so với kết vón tổ ong, do trong đá ong tổ ong sắt tuy là thành phần cấu tạo cơ bản của nó nhưng cũng chỉ đóng vai trò là một chất xi măng để gắn các khoáng vật rời rạc và mảnh đá vụn lại với nhau còn trong đá ong hạt tròn sắt mới chính là thành phần chủ yếu của nó.
Đá ong hạt tròn hình thành ở những chỗ khô hơn đá ong tổ ong hoặc ở những chỗ có nước đất vả mạch nước ngầm chứa nhiều bazo và ít chua.
Hình 1.5. Đá ong tròn
b. Đá ong tổ ong
Cấu tạo gồm 2 phần: vỏ và ruột. Vỏ là 1 khối gồm khoáng sét và khoáng sơ cấp của đá mẹ không biến hoá bị oxít sắt kết dính lại, có màu đỏ.
Khung đá ong về cấu tạo cũng giống như tổ ong thật nhưng khung của đá ong không điều cạnh bằng khung tổ ong thật. Các lỗ của khung tổ ong gồm các cỡ từ 1-2 đến 3-4 cm. Các vách thành của khung là một khối cả khoáng sét lẫn khoáng sơ cấp không biến hóa của đá mẹ tại chỗ bị oxyt sắt kết dính lại có màu đỏ.
Ruột là sản phẩm sét. Nếu đá ong tổ ong nằm dưới đất thì nó mềm, nếu lộ ra trên mặt đất thì quá trình rắn diễn ra dần dần sau vài tuần mới rắn hẳn.
Sự hình thành đá ong tổ ong phụ thuộc vào chế độ nhất định của tầng đất và đất cái cụ thể trong điều kiện quá khô hoặc quá ẩm ướt đều không thuận lợi cho đá ong hình thành.
Cách phân bố cục khung vỏ đá ong theo các tầng trong diện cho thấy đá ong hình thành từ trên xuống. Quá trình sinh ra đá ong diễn ra từ từ, bắt đầu từ lúc có hiện tượng oxit sắt kết ximang ở từng điểm rời rạc, giai đoạn hình thành các đoạn kết vón có hình thù linh tinh rồi đến sinh ra khung liền được với nhau tạo thành nhiều lỗ hổng khép kín hẳn và khép kín dỡ dang giữa các khung tổ.
Hình 1.6. Đá ong tổ ong
Lớp đá ong này được lấy từ độ sâu chừng 60 – 70 cm bằng cách khai thác thông thường của dân địa phương, sau đó để trong không khí để đá có độ rắn chắc.
Đá tổ ong – Một loại đá màu đỏ nâu trong đó vách của các lỗ tổ ong chủ yếu là sắt oxit và nhôm oxit với thành phấn chủ yếu Fe2O3 lên tới 30%, khoảng giữa có sét hoặc di tích đất còn sót. Khi ở dưới đất, đá ong mềm. Ra ngoài không khí đá ong cứng lại. Đá ong hình thành ở điều kiện khí hậu nhiệt đới, có hai mùa mưa và khô xen kẽ. Laterite hóa là quá trình phong hóa ở vùng nhiệt đới ẩm làm biến đất thành đá ong. Liên hệ về thực chất là sự tập trung oxit nhôm và oxit sắt trong đất. Sự tập trung đó có thể là tương đối:
trong đất đá có sẵn các oxit nhôm và oxit sắt, chúng được làm giàu do các oxit khác (kể cả oxit silic) bị hòa tan trong nước giàu CO2 và rữa trôi đi, chỉ còn lại oxit nhôm và oxit sắt. Sự tập trung có thể tuyệt đối: nước ngầm có chứa dung dịch sắt và nhôm, đến mùa khô được mao dẫn lên trên, gặp oxi ở đới thoáng khí sẽ kết tủa lại thành oxit sắt nhôm [1].
Thành phần hóa học của Laterite tự nhiên được trình bày ở bảng 2.1 [10]
Bảng 2.1. Thành phần khoáng vật kết tinh trong Laterite tự nhiên
TP SIO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 Một số hợp chất khác % 40,69 14,83 32,14 0,14 0,18 1,94 1,008
Khoáng Laterite tự nhiên có độ xốp cao nên cũng đã được nghiên cứu sử dụng làm vật liệu hấp phụ. Nhưng do độ bền cơ học kém, dễ vỡ hạt và bị thôi sét làm đục nước cần xử lý nên loại vật liệu này không có tính ứng dụng cao trong thực tế.
c. Đá ong kết xi măng
Thường thấy ở những lòng suối nhỏ bị đứt đoạn thành các máng nước con và bị khô cạn trong mùa khô. Hình thành từ những cục đá mẹ to thường là sỏi cuội bị oxít sắt dính kết lại với nhau.
d. Đá ong giả
Hình thành từ các kết vón giả không dính kết vào nhau. Nó phân bố ở nhiều nơi hơn đá ong xi măng. Thường được tìm thấy ở các nơi đồi trọc bị xói mạnh, nó nằm trơ trên mặt đất hay bị nén chặt dưới lớp đất mịn vài chục centimet. Trường hợp nằm dưới đất là trường hợp các đá ong giả bị nén chặt giống như là đá ong hạt tròn thật. Đá ong giả thường là những mạch đá, loại đá ong bị trầm tích lại có nhiều hình khác nhau tùy theo đặc điểm của các loại đá ong đã hình thành lúc đầu bị đưa tới trầm tích lại tùy theo các quá trình tái trầm tích và cuối cùng là tùy theo điều kiện tích tụ.