CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA KHU VỰC
3.3 Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên tới sự hình thành và bảo tồn vỏ phong hóa
Các yếu tố khống chế sự hình thành và bảo tồn VPH còn được gọi là các yếu tố tạo VPH. Nghiên cứu các yếu tố tạo VPH chính là là tìm hiểu nguyên nhân thành tạo và điều kiện bảo tồn các kiểu VPH. Các yếu tố tạo VPH bao gồm: đá gốc, địa hình, thảm thực vật, khí hậu, thời gian.
3.3.1. Yếu tố đá gốc
Dựa vào thực tế tồn tại về mối quan hệ giữa đá gốc với các kiểu VPH phát triển trên chúng, có thể nhận thấy vùng có 6 nhóm đá chính sau:
1. Đá trầm tích lục nguyên giàu khoáng vật alumosilicat: gồm các thành tạo trầm tích lục nguyên từ hệ tầng Hà Cối (J1-2 hc) đến hệ tầng Thần Sa (Є3 ts), ngoại trừ tập 3 của hệ tầng Phú Ngữ (O3-S1pn3);
2. Đá trầm tích giàu thạch anh: tập 3 của hệ tầng Phú Ngữ (O3-S1pn3).
3. Đá magma axit - trung tính - kiềm: gồm các thành phức hệ Chợ Đồn (ξE cđ), Phia Bioc (ρaT3n pb), Pia Ma (ξPZ2 pm), Ngân Sơn (γaD3ns);
4. Đá magma siêu mafic, mafic: gồm các phức hệ Núi Chúa (νaT3n nc), Cao Bằng (νàT1 cb, νT1cb, σT1cb).
5. Đá carbonat: gồm các thành tạo của các hệ tầng Đồng Đăng (P2đđ), Bắc Sơn (C-P bs), Nà Quản (D1-2nq).
6. Đá phun trào axit - trung tính và trầm tích phun trào: gồm các thành tạo của các hệ tầng Tòng Bá (D1tb) và hệ tầng Sông Hiến (T1sh);
Trong cùng một điều kiện cụ thể thì VPH phát triển trên các loại đá khác nhau sẽ có thành phần, cấu trúc, bề dày khác nhau, nghĩa là có sản phẩm phong hoá khác nhau. Thông thường thì trong cùng một điều kiện, mức độ phong hoá tăng dần từ đá có thành phần tường ứng với đá axit đến đá có thành phần tương ứng đá siêu mafic; các đá biến chất cao dễ bị phong hoá hơn so với các đá biến chất thấp và đá chưa biến chất; đá có cấu tạo không đồng nhất hoặc cấu tạo nứt nẻ dễ bị phong hoá hơn so với đá có cấu tạo khối v.v. Có thể nói, đá gốc là yếu tố đóng vai trò quyết định đối với sự hình thành các kiểu VPH.
3.3.2 Yếu tố địa hình
Sau đá gốc địa hình là yếu tố đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sự hình thành và bảo tồn VPH. Địa hình được nhận biết và đánh giá theo nhiều đặc trưng hình thái như độ cao, độ dốc, mức độ phân cắt sâu và ngang. Các đặc trưng đó liên quan chặt chẽ với nhau và quyết định chế độ nước ngầm trong chúng. Trong đó, độ dốc địa hình xác định khả năng phát triển và bảo tồn các kiểu VPH. Trong cùng một bậc địa hình, khi độ dốc địa hình tăng lên thì bề dày và mức độ phong hóa của cùng một loại đá gốc giảm xuống. Quan hệ giữa sự phát triển và bảo tồn các kiểu VPH ở khu vực Bắc Kạn với độ dốc địa hình được nêu ở bảng 3.40.
Bảng 3.40. Khái quát về quan hệ giữa các kiểu VPH với đá gốc tạo vỏ và độ dốc địa hình ở Bắc Kạn
- Trên bề mặt địa hình có độ dốc dưới 160, ở các gò đồi thấp hay các vùng đất phẳng VPH được bảo tồn rất tốt với bề dày lớn (10-40m, đôi chỗ đến 65m). Ở dạng địa hình này thường gặp kiểu vỏ Sialferit (SAF) phát triển trên đá trầm tích lục nguyên giàu khoáng vật alumosilica, đá magma xâm nhập axit-trung tính-kiềm, á kiềm; kiểu vỏ ferosialit-sialferit (FSA-SAF) trên đá phun trào axit-trung tính, xen trầm tích phun trào; kiểu vỏ Ferosialit (FSA) trên đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic, kiểu vỏ ferosialit-silixit (FSA- SL) trên đá biến chất và đá trầm tích xen đá giàu thạch anh.
Độ dốc địa hình (độ)
Đá trầm tích lục nguyên giàu khoáng
vật alumosilicat
Đá phun trào axit-trung
tính, xen trầm tích phun trào
Đá magma xâm nhập mafic-siêu
mafic
Đá magma xâm nhập axit-trung tính-kiềm, á
kiềm
Đá trầm
tíchxen đá giàu thạch anh
> 45 Đá gốc và phong hoá yếu hoặc VPH - (< 1m) 45 - 30 Đá gốc và phong hoá yếu hoặc VPH - (< 2m)
30 - 16
SAF SAF FSA-SAF SAF-SA SAF-SL
Từ 4-5m đến 15-20m, đôi khi đến 25m
Từ 2-3m đến 15-20m, đôi khi đến 30- 40m
Từ 2-3m đến 10-15m, đôi khi đến 25- 30m
Từ 4-5m đến 15-20m, đôi khi đến 35- 40m
Từ 1-3m, đôi khi 15-20m
< 16
SAF FSA-SAF FSA SAF FSA-SL
Từ 10-15m đến 25-30m, đôi khi đến 55- 65m
Từ 10-15m đến 35-40m, đôi khi đến 50-65m
Từ 5-10m đến 25-30m, đôi khi đến 40-50m
Từ 10-15m đến 25-30m, đôi khi đến 35-40m
Từ 2-3m đến 6m đôi khi 30-35m
- Trên bề mặt địa hình có độ dốc 16 - 300, VPH được bảo tồn tốt với bề dày trung bình; Ở dạng địa hình này thường gặp kiểu vỏ sialferit (dày từ 2-3 đến 20-25m, đôi khi đến 40m) phát triển trên trầm tích lục nguyên giàu khoáng vật alumosilica và đá phun trào axit-trung tính, xen trầm tích phun trào; kiểu vỏ ferosialit-sialferit (FSA-SAF) phát triển trên đá magma xâm nhập mafic-siêu mafic; kiểu vỏ sialferit-sialit (SAF-SA) phát triển trên đá magma xâm nhập axit-trung tính-kiềm, á kiềm; kiểu vỏ sialferit-silixit (SAF- SL) phát triển trên đá trầm tích xen đá giàu thạch anh.
- Ở những địa hình có độ dốc 30 - 450 VPH có bề dày thông thường < 2m.
Ở đây, chỉ gặp các thành tạo phong hoá yếu và đá gốc.
- Ở những địa hình có độ dốc trên 450 VPH phát triển rất không liên tục với bề dày nhỏ, thông thường < 1m. Ở đây, chỉ gặp các thành tạo phong hoá yếu và đá gốc.
3.3.3. Yếu tố khí hậu và yếu tố thời gian
Khu vực Bắc Kạn thuộc đới cảnh quan nhiệt đới ẩm, gió mùa và phân biệt hai mùa rõ rệt, mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9; nhiệt độ trung bình thấp nhất 3 - 40C và cao nhất 38 - 390C.
Để thành tạo được VPH dày cần có một khoảng thời gian nào đó. Do đó, nói đến yếu tố khí hậu khống chế quá trình phong hoá cần phải đồng thời đề cập đến cổ khí hậu. Song, cho đến nay vấn đề nghiên cứu cổ khí hậu ở Việt Nam hầu như chưa có kết quả chính xác. Trên cơ sở kế thừa một số công trình nghiên cứu, có thể nhận thấy cổ khí hậu ở Việt Nam có đặc điểm cơ bản là từ Neogen đến nay, khí hậu ở Việt Nam có xu hướng nóng ấm dần lên; tuy nhiên có sự xen kẽ giữa các thời kỳ hơi khô và các thời kỳ hơi ẩm. Nhưng điều quan trọng là những biến đổi đó không làm ảnh hưởng một cách căn bản chế
độ nhiệt đới ẩm. Nghĩa là điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm đã và đang khống chế quá trình tạo VPH ở vùng nghiên cứu nói riêng và ở Việt Nam nói chung.
3.3.4 Yếu tố thảm thực vật
Yếu tố thảm thực vật giữ vai trò hàng đầu trong việc bảo vệ VPH và đất trước những tác động xói mòn, rửa trôi. Thảm thực vật là nơi điều hoà chế độ nhiệt ẩm, góp phần tạo ra cân bằng tự nhiên giúp cho vạn vật phát triển bền vững.
Thảm thực vật là nơi thu nhận bức xạ mặt trời, là lá chắn không cho các hạt mưa và các vật thể khác rơi thẳng xuống mặt đất, cản trở và giảm thiểu tác động phá huỷ của chúng.
Theo thuyết cân bằng sinh học của Ertrat H. (1967) thì ở thời kỳ cân bằng, thảm thực vật phát triển tốt sẽ ngăn cản quá trình laterit hoá đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để thành tạo những tầng thổ nhưỡng dày phát triển trên một lớp mỏng.
Ngược lại, vào thời kỳ mất cân bằng, thảm thực vật bị phá huỷ, quá trình phong hoá có điều kiện thuận lợi để phát triển, tạo ra các kiểu VPH khác nhau.
Đối chiếu với các kết quả nghiên cứu thực tế về VPH ở khu vực Bắc Kạn, có thể thấy rằng thảm thực vật ở khu vực nghiên cứu đã bị phá huỷ một cách nghiêm trọng đặc biệt là rừng. Rừng bị phá huỷ là điều kiện thuận lợi cho quá trình laterit phát triển làm giảm đáng kể khối lượng lớp thổ nhưỡng, phá vỡ cân bằng sinh thái tự nhiên.
Tóm lại: Đá gốc là thực thể vật chất để các yếu tố phong hoá tác động vào.
Trong quá trình phong hoá nhiệt đới ẩm, đá gốc vừa giữ lại những đặc điểm thành phần vật chất vốn có của chúng, vừa chịu tác động của xu hướng đồng quy là tích luỹ Fe và Al trong sản phẩm phong hoá cuối cùng.
Địa hình có vai trò quan trọng hàng đầu trong việc bảo tồn các sản phẩm phong hoá. Các bề mặt san bằng là điều kiện thuận lợi để tạo VPH dày. Các bậc địa hình khu vực gắn liền với sự phân bố các kiểu VPH khác nhau. Độ dốc của địa hình xác định tốc độ thoát nứơc trên mặt, góp phần khống chế sự hình thành các kiểu VPH cũng như chiều dày của chúng.
Khí hậu khống chế quá trình phong hoá khu vực Bắc Kạn với xu hướng chủ đạo là laterit hoá, nhưng sản phẩm phong hoá ở đây chưa phải là sản phẩm cuối cùng của quá trình laterit hoá.
Thảm thực vật đóng vai trò điều hoà chế độ nhiệt động, làm phát triển một tầng thổ nhưỡng dày giữ vững cân bằng sinh thái tự nhiên; nhưng ở khu vực Bắc Kạn thảm thực vật đã và đang bị huỷ hoại nghiêm trọng làm ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống kinh tế - xã hội trong khu vực. Sự huỷ hoại này làm tăng tốc độ phong hoá hoá, tăng tốc độ sói mòn, rửa trôi; làm giảm khối lượng tầng thổ nhưỡng, phá vỡ cân bằng sinh thái trong khu vực.
3.3.5 Mối quan hệ giữa nước ngầm với VPH
Nước ngầm giữ vai trò nhất định trong quá trình phong hoá, chế độ nước liên quan chặt chẽ với địa hình. Độ dốc và mức độ phân cắt của địa hình quy định chế độ thoát nước và từ đó quyết định chế độ phong hoá. Địa hình thoải tiêu nước kém thì Fe, Al có điều kiện tích luỹ lại trong VPH. Thêm vào đó chế độ mưa theo mùa làm cho mực nước ngầm thay đổi (nâng cao hay hạ thấp) dẫn đến sự thay đổi chế độ oxy hoá khử và độ pH của môi trường; đó là nguyên nhân cơ bản dẫn tới thay đổi dạng tồn tại cũng như đặc điểm di chuyển của các nguyên tố hoá học, làm chúng tập trung lại trong VPH hoặc được mang đi và lắng đọng ở nơi khác. Nước ngầm làm nhiệm vụ vận chuyển Fe từ đỉnh đồi, núi xuống lắng đọng lại ở phía dưới để từ đó tạo thành những sản phẩm chứa nhiều sắt.