CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA KHU VỰC
3.2 Các loại vỏ phong hóa và đặc trưng của chúng
3.2.4. Vỏ phong hóa trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic
Vỏ phong hóa thành tạo trên các đá magma xâm nhập mafic, siêu mafic phân bố chủ yếu trên các bậc địa hình có độ dốc ≤ 30o. Do khối lượng các đá magma mafic, siêu mafic trong vùng không lớn, phân bố rải rác, nên quy mô VPH phát triển trên chúng cũng khá nhỏ.
Bảng 3.23 Các phân vị địa chất chứa nhóm đá magma xâm nhập mafic – siêu mafic ở tỉnh Bắc Kạn
Phân vị
địa chất Ký hiệu Thành phần thạch học
Núi Chúa νaT3n nc Gabro pyroxenit, gabro pegmatit, gabro peridotit, gabro olivin, gabro norit, gabro diabas.
Cao Bằng νT1 cb Gabro diabas, congadiabas.
- Ở các bậc địa hình có độ dốc dưới 15o, VPH có bề dày 5 - 10m đến 25 - 30m, đôi nơi tới 40 - 50 m. Tại đây, đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc
phát triển liên tục với bề dày từ 1 - 1,5m đến 5 - 6m. VPH ở bậc địa hình này thuộc kiểu ferosialit (FSA).
+ Ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o, VPH có chiều dày 2 - 3 m đến 10 - 15m, đôi nơi tới 25 - 30 m. Tại đây, đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển khá liên tục với bề dày từ 0,5 - 1m đến 4 - 5 m; đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển không liên tục với bề dày từ 0 - 0,5m đến 1 - 2m. VPH ở bậc địa hình này thuộc kiểu hỗn hợp ferosialit – sialferit (FSA- SAF).
- Ở những bậc địa hình có độ dốc khoảng 30 - 35o, 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 35o 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 magma xâm nhập mafic, siêu mafic 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 chỉ có 4 đới, thiếu đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc (bảng 3.24).
Bảng 3.24. Mặt cắt vỏ phong hóa trên đá magma xâm nhập mafic – siêu mafic tại các bậc địa hình
Số hiệu
đới
Đới theo mức phong hoá
Bề dày vỏ phong hoá (m) Các dạng tai biến liên quan Bậc địa hình có
độ dốc ≤ 15o
Bậc địa hình có độ dốc 16o - 30o
IA Thổ nhưỡng 0,2 - 0,5 0,2 - 0,5
IB Mạnh không giữ cấu trúc 1,0 - 6,0 0,0 - 2,0 Xói lở IC Mạnh giữ cấu trúc 1,5 - 8,5 0,5 - 5,0 TL, xói lở
IIA Trung bình 1,5 - 10,0 1,0 - 5,5 Trượt lở
IIB Yếu 1,0 - 5,5 0,5 - 2,5
III Đá gốc
( Tiếp theo bảng 3.24) Như vậy, bề dày vỏ phong hoá không những phụ thuộc và thành phần, kiến trúc cấu tạo của đá gốc, hoạt động kiến tạo khu vực mà còn chịu ảnh hưởng lớn vào vào đặc điểm địa hình phân bố chúng.
Đặc điểm các đới phong hóa từ trên xuống dưới như sau:
Đới thổ nhưỡng (IA): Gồm các thành tạo bở rời, màu nâu đậm, 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, nâu đậm, nâu phớt vàng kiến trúc sét bột, sét bột cát; cấu tạo bở rời.
- Thành phần độ hạt của đới phong hoá mạnh không giữ cấu trúc có đặc điểm như sau: Cấp hạt > 2mm chiếm 0,50 - 15,69% trung bình 8,10%; Cấp hạt < 2mm chiếm 84,31 - 99,50 % trung bình 91,90 %, trong đó cấp hạt có kích thước < 0,02mm là 13,07 - 66,97 % trung bình 40,02%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có kaolinit (có hàm lượng từ 25 – 41%, trung bình 34%), illit (có hàm lượng từ 10 – 14%, trung bình 11%), montmorillonit (có hàm lượng từ 3 - 25%, trung bình 10%), goethit (có hàm lượng từ 8 – 12%, trung bình 10%), thạch anh, clorit...Thuộc kiểu vỏ phong hóa Kaolinit - Illit - Montmorillonit (KIM).
Khoáng vật montmorillonit được thành tạo do quá trình phong hoá các khoáng vật tạo đá có trong các đá mafic, siêu mafic như pyroxen, amphibol. Do vậy, hàm lượng của chúng sẽ giảm theo mức độ phong hoá, nghĩa là montmorillonit
có hàm lượng cao nhất trong đới phong hoá trung bình, tiếp theo là đới phong hoá mạnh giữ cấu trúc, đới phong hoá mạnh không giữ cấu trúc.
- Thành phần hoá học: Kết quả phân tích 03 mẫu hoá lấy trong đới phong hóa trung bình được thể hiện trong bảng 3.25.
Bảng 3.25. Thành phần hóa học của đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 40,48 20,44 0,64 13,35 0,33 0,03 16,09 91,34 Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm phong hóa của đới rất mềm yếu, rất dễ bị chảy nhão khi bão hòa nước; rất dễ bị trượt lở, sụt lở, xói lở.
Tính chất cơ lý: kết quả phân tích 5 mẫu cơ lý lấy trong đới.
Bảng 3.26 Tính chất cơ lý của các mẫu trong đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic
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
34,4 - 66,1
25,0 - 47,6
24,7 - 29,4
28,6 - 33,5
18° - 20°
16,7°- 18,8°
23,5 - 27,4
21,6 - 26,4
0,049 - 0,059
Giá trị trung
bình 54,2 37,8 27,1 31,0 18,7° 17,7° 25,5 23,5 0,054
Với thành phần hoá như trên bảng 3.25 vỏ phong hoá của nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic thuộc kiểu vỏ hỗn hợp ferosialit – sialferit (FSA- SAF) .
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 nâu còn giữ tàn dư cấu tạo, kiến trúc của đá xâm nhập.
- Thành phần độ hạt của đới phong hoá mạnh giữ cấu trúc có đặc điểm như sau: Cấp hạt > 2mm chiếm 1,54 - 32,40% trung bình 16,97%; Cấp hạt < 2mm chiếm 67,60 - 98,46 % trung bình 83,03 %, trong đó cấp hạt có kích thước <
0,02mm là 5,63 - 37,79 % trung bình 21,71%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có kaolinit (có hàm lượng từ 24 – 34%, trung bình 28%), illit (có hàm lượng từ 7 – 15%, trung bình 11%), montmorillonit (có hàm lượng từ 3 – 24%, trung bình 14%), goethit (có hàm lượng từ 1 – 8%, trung bình 5%), thạch anh, clorit ...
- Thành phần hoá học của đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic được trình bày trong bảng 3.27
Bảng 3.27: Bảng thành phần hóa học các mẫu của đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 46,38 8,42 0,84 13,00 0,47 0,09 13,02 82,2 Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm phong hóa của đới mềm yếu, dễ bị chảy nhão khi quá bão hòa nước; rất dễ bị trượt lở, xói lở.
Tính chất cơ lý: kết quả phân tích 4 mẫu cơ lý lấy trong đới được trình bày trong bảng 3.28.
Bảng 3.28: Tính chất cơ lý của các mẫu trong đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic
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
31,8 - 54,0
23,3 - 36,6
21,2 - 26,6
27,3 - 31,2
18°- 23°
16°- 21,6°
24,5 - 39,2
17,6- 37,2
0,039 - 0,058
Giá trị trung
bình 44,2 30,8 24,0 29,1 20,5° 18,8° 32,3 27,4 0,049
+ Đới phong hóa trung bình (IIA): Là đới tương đối nghèo sét; có màu xám sẫm, 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 0,24 - 64,31% trung bình 32,27%; Cấp hạt < 2mm chiếm 35,69 - 99,76% trung bình 67,73%, trong đó cấp hạt có kích thước <
0,02mm là 8,05 - 38,14% trung bình 23,10%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có kaolinit (có hàm lượng từ 12 – 35%, trung bình 25%), montmorillonit (có hàm lượng từ 3 – 37%, trung bình 20%), illit (có hàm lượng từ 8 – 15%, trung bình 12%), goethit (có hàm lượng từ 1- 13%, trung bình 8%), thạch anh, felspat, gibbsit...
Bảng 3.29: Thành phần hoá học của đới phong hóa trung bình phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic.
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 50,87 11,83 0,73 10,09 0,50 0,03 11,76 85,81 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 3 mẫu cơ lý lấy trong đới được trình bày trong bảng 3.30.
Bảng 3.30: Tính chất cơ lý của các mẫu trong đới phong hóa trung bình phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập mafic - siêu mafic.
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
37,9 - 49,2
27,9 - 37,3
27,5 – 31,2
25,8 – 34,3
17° - 23°
14° - 21,2°
27,4 – 40,2
22,5 – 37,2
0,039- 0,058
Giá trị trung
bình
43,5 33,4 29,3 30,1 20,0° 17,7° 32,3 30,4 0,049
Đới phong hoá yếu (IIB): Có thành phần vật chất tương tự đá gốc, nhưng khác đá gốc là cấu tạo nứt nẻ và mềm yếu hơn.