CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA KHU VỰC
3.2 Các loại vỏ phong hóa và đặc trưng của chúng
3.2.6 Vỏ phong hóa trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích
Đá gốc tạo vỏ phong hóa là các đá phun trào axit - trung tính xen các đá trầm tích phun trào bao gồm: ryolit, felsic porphyr, porphyr thạch anh, orthophyr, trachyt, spilit, tuf và cát kết tuf. Các thành tạo phun trào axit - trung tính và trầm tích phun trào phân bố chủ yếu trong hệ tầng Tòng Bá và hệ tầng Sông Hiến. Đặc điểm thạch học, tuổi thành tạo và khối lượng các địa tầng chứa nhóm đá này được thống kê ở bảng 3.31.
Vỏ phong hóa thành tạo trên các nhóm đá này thường đan xen với VPH của các đá trầm tích lục nguyên và cũng phân bố chủ yếu trên các bậc địa hình có độ dốc ≤ 30o.
-Ở các bậc địa hình có độ dốc dưới 15o, VPH có bề dày 10 - 15m đến 35 - 40m, đôi nơi tới 50 - 65m. Đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển liên tục với bề dày từ 2 - 3m đến 5 - 6m. VPH ở bậc địa hình này thuộc kiểu hỗn hợp ferosialit – sialferit (FSA-SAF).
Bảng 3.31. Thống kê các địa tầng chứa nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào ở Bắc Kạn
Phân vị địa chất Ký hiệu Thành phần thạch học Bề dày (m)
Hệ tầng Sông Hiến
T1 sh2 Cát kết tuf, bột kết, đá phiến sét, sét vôi, 450-500
T1 sh1
Ryolit porphyr, porphyr thạch anhvà tuf, spilit, cuội sạn kết, cát bột kết, cát kết vôi, đá phiến sét vôi, thấu kính đá vôi
300-400
Hệ tầng Tòng Bá
D1 tb2
Đá vôi, đá phiến silic, đá phiến sericit, quartzit,
trachyt, felsic porphyr 200-500
D1 tb1
Đá phiến sét, bột kết, đá vôi, porphyr thạch
anh, orthophyr 200-220
- Ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o, VPH có chiều dày 2 - 3 m đến 15 - 20m, đôi nơi tới 30 - 40m. Tại đây, đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển khá liên tục với bề dày từ 0,5 - 1m đến 7 - 8 m; đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển không liên tục với bề dày từ 0 - 0,5m đến 2,5 - 3m. VPH ở bậc địa hình này thuộc kiểu sialferit.
- Ở những bậc địa hình có độ dốc khoảng 30 - 45o, VPH phát triển không liên tục với bề dày dưới 2m. Tại đây, phổ biến các thành tạo phong hóa yếu;
một vài nơi bảo tồn đới phong hóa trung bình với bề dày < 1m.
- Ở bậc địa hình có độ dốc trên 45o chỉ có mặt các thành tạo phong hoá yếu có bề dày dưới 1m, nằm xen đá gốc chưa phong hoá.
Mặt cắt đầy đủ của VPH trên các đá phun trào axit - trung tính cũng có 5 đới, gặp thường xuyên ở các bậc địa hình có độ dốc ≤ 15o,còn ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o nhiều nơi thiếu đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc ở phần trên (bảng 3.32) chỉ có 4 đới.
Bảng 3.32. Mặt cắt vỏ phong hóa trên đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào tại các bậc địa hình
Số hiệu đới Đới theo mức phong hoá
Bề dày vỏ phong hoá (m) Bậc địa hình có
độ dốc ≤ 15o
Bậc địa hình có độ dốc 16o - 30o
IA Thổ nhưỡng 0,3 - 0,5 0,2 - 0,5
IB Mạnh không giữ cấu trúc 2,0 - 6,0 0,0 - 3,0 IC Mạnh giữ cấu trúc 3,5 - 11,5 0,5 - 8,0
IIA Trung bình 3,0 - 14,0 0,5 - 6,0
IIB Yếu 1,5 - 8,5 1,0 - 3,0
III Đá gốc
Đặc điểm các đới phong hóa từ trên xuống dưới như sau:
Đới thổ nhưỡng (IA): Gồm các thành tạo bở rời, màu nâu vàng, nâu xám. Bề dày khoảng 0,2 - 0,5m.
Đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc (IB): Là đới giàu sét, có chứa dưới 10% mảnh đá phong hóa yếu. Sản phẩm phong hoá có màu nâu phớt vàng kiến trúc sét bột, sét bột cát; cấu tạo bở rời, đã xoá nhoà dấu vết của cấu tạo, kiến đá gốc.
- Thành phần độ hạt của đới phong hoá mạnh không giữ cấu trúc theo kết quả phân tích 03 mẫu độ hạt có đặc điểm như sau: Cấp hạt > 2mm chiếm 5,21 - 14,79%; Cấp hạt < 2mm chiếm 85,21 - 94,79%, trong đó cấp hạt có kích thước < 0,02mm nằm trong khoảng 47,79 - 62,0%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có thạch anh, illit (có hàm lượng từ 15- 22%, trung bình 18%), kaolinit (có hàm lượng từ 7 – 9%, trung bình 8%), goethit (có hàm lượng từ 7 – 9%, trung bình 8%), ít hơn là clorit, montmorillonit... Thuộc kiểu vỏ phong hóa Illit - Kaolinit - Goethit (IKG).
- Thành phần hoá học: Kết quả phân tích mẫu hoá lấy trong đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc được thể hiện trong bảng 3.33.
Bảng 3.33. Thành phần hóa học của đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 59,32 14,71 0,40 9,16 2,02 0,11 8,39 94,1 Với thành phần hoá như trên, vỏ phong hoá phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào thuộc kiểu vỏ địa hoá hỗn hợp sialferit - ferosialit (SAF - FSA)
Tính chất cơ lý: kết quả phân tích 5 mẫu cơ lý lấy trong đới
Bảng 3.34: Tính chất cơ lý các mẫu đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Chỉ tiêu cơ
lý
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Khối lượng thể tích
Góc ma sát
trong Lực dính kết Hệ số
nén lún
WL(%) WP(%) γtn
(kN/m3) γbh
(kN/m3) φtn
(độ)
φbh
(độ)
Ctn
(kPa)
Cbh
(kPa)
a (1/kPa)
Kết quả phân
tích mẫu
41,6 – 71,5
24 - 46 17,2 - 20,6
21,8 - 23,2
23°- 26°
18,6°- 24°
34,3–
66,8
30,4 – 56,8
0,019–
0,035
Giá trị trung
bình 56,2 34,6 18,9 25 24,3° 21,4° 51 44,1 0,028
Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm phong hóa của đới rất mềm yếu, dễ bị chảy nhão khi bão hòa nước; rất dễ bị trượt lở, sụt lở, xói lở.
Đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc (IC): Là đới tương đối giàu sét, có chứa 10 - 50% đá phong hóa yếu. Sản phẩm phong hoá màu vàng, vàng nhạt, liên kết yếu, còn giữ lại cấu trúc của đá đá gốc.
- Thành phần độ hạt của đới phong hoá mạnh giữ cấu trúc theo kết quả phân tích 03 mẫu độ hạt có đặc điểm như sau: Cấp hạt > 2mm chiếm 5,54 - 22,74%; Cấp hạt < 2mm chiếm 77,26 - 94,46%, trong đó cấp hạt có kích thước < 0,02mm nằm trong khoảng 22,40 - 47,86%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có thạch anh, illit (có hàm lượng từ 15 – 37%, trung bình 22%), kaolinit (có hàm lượng từ 5 – 10%, trung bình 8%), goethit (có hàm lượng thay đổi từ 5 – 10%, trung bình 8%), clorit, ít hơn là montmorillonit, gibbsit, felspat ...
- Thành phần hoá học: Kết quả phân tích 05 mẫu hoá lấy trong đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc được thể hiện trong bảng 3.35
Bảng 3.35. Thành phần hóa học của đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 55,09 17,24 0,53 11,00 1,87 0,09 8,56 94,37 Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm phong hóa của đới mềm yếu, dễ chảy nhão khi bão hòa nước; rất dễ bị trượt lở, xói lở.
Tính chất cơ lý: kết quả phân tích 3 mẫu cơ lý lấy trong đới
Bảng 3.36: Tính chất cơ lý các mẫu trong đới đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích
phun trào
Chỉ tiêu cơ lý
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Khối lượng thể tích
Góc ma sát
trong Lực dính kết
Hệ số nén
lún
WL(%) WP(%) γtn
(kN/m3) γbh
(kN/m3) φtn
(độ) φbh
(độ)
Ctn
(KPa)
Cbh
(KPa)
a (1/kPa)
Kết quả phân
tích mẫu 41,3 - 58,1
27,5- 36,6
18,2 - 23,6
23,2 - 26,7
20°- 25°
16°- 19,6°
31,4 – 46,1
27,4 – 35,3
0,028 - 0,034 Giá trị
trung
bình 50,1 32,3 20,9 25,0 23° 17,8° 38,2 31,4 0,030
Đới phong hóa trung bình (IIA): Là đới tương đối nghèo sét; có màu xám, xám trắng, xám phớt vàng, vàng nhạt, chứa 50 - 90% tàn dư đá gốc.
- Thành phần độ hạt của đới phong hoá trung bình có đặc điểm như sau:
Cấp hạt > 2mm chiếm 13,04 - 32,93% trung bình 21,27%; Cấp hạt < 2mm chiếm 67,07 - 86,96% trung bình 78,73 %, trong đó cấp hạt có kích thước <
0,02mm là 15,60 - 49,0 % trung bình 33,94 %.
- Thành phần khoáng vật: gồm có thạch anh, illit (có hàm lượng từ 7 – 26%, trung bình 19%), kaolinit (có hàm lượng từ 7 – 13%, trung bình 8%), goethit (có hàm lượng từ 7 – 13%, trung bình 8%), felspat, clorit và các khoáng vật tạo đá như amphibol, pyroxen...
- Thành phần hoá học: Kết quả phân tích 05 mẫu hoá lấy trong đới phong hóa trung bình được thể hiện trong bảng 3.37.
Bảng 3.37: Thành phần hóa học của đới phong hóa trung bình phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Thành phần (%) hoá học
Giá trị trung bình SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 52,14 18,23 0,60 10,71 1,93 0,47 9,01 93,08 Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm phong hóa của đới khá yếu, khá dễ bị chảy khi quá bão hòa nước và dễ bị trượt lở.
Tính chất cơ lý: Kết quả phân tích 2 mẫu cơ lý lấy trong đới như sau Bảng 3.38: Tính chất cơ lý các mẫu trong đới phong hóa trung bình phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Chỉ tiêu cơ lý
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Khối lượng thể tích
Góc ma sát
trong Lực dính kết Hệ số
nén lún
WL(%) WP(%) γtn
(kN/m3) γbh
(kN/m3) φtn
(độ)
φbh
(độ)
Ctn
(kPa)
Cbh
(kPa)
a (1/kPa)
Kết quả phân
tích mẫu 34,9 – 51,3
22,8 – 34,0
16,8 - 25,4
22,6 - 25,2
21°- 26°
18,2°- 22°
29,4 – 51,9
23,5 – 42,1
0,020 – 0,039 Giá trị
trung
bình 44,2 28,9 21,2 24,0 23,4° 20,2° 40,2 33,3 0,028
Đới phong hoá yếu (IIB): Là đới có thành phần vật chất tương tự đá gốc, nhưng có cấu tạo nứt nẻ và mềm yếu hơn.
Bảng 3.39: Thành phần hóa học của đới phong hóa yếu phát triển trên nhóm đá phun trào axit - trung tính xen trầm tích phun trào
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình