CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỎ PHONG HÓA KHU VỰC
3.2 Các loại vỏ phong hóa và đặc trưng của chúng
3.2.3. Vỏ phong hóa trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm
Đá gốc tạo vỏ phong hóa gồm các đá granit, granodiorit, diorit, granosyenit, syenit, syenit nephelin. Đặc điểm thạch học, tuổi thành tạo của nhóm đá này được thống kê ở bảng 3.14
Bảng 3.14. Các phân vị địa chất chứa nhóm đá magma xâm nhập axit – trung tính - kiềm, á kiềm ở tỉnh Bắc Kạn.
Phân vị
địa chất Ký hiệu Thành phần thạch học
Chợ Đồn ξE cđ Granosyenit, syenit pyroxen biotit, syenit aplit.
Phia Bioc
γaT3n pb3 Aplit, pegmatit chứa granat.
γaT3n pb2 Granit hạt lớn có granat, granit biotit, granit 2 mica, granit sáng màu, hạt nhỏ - vừa, granitogneis
ρaT3n pb1 Granit sẫm màu, granit dạng porphyr, granit biotit hạt vừa-nhỏ, plagiogranit, granodiorit, diorit.
Ngân Sơn
γaD3 ns2 Granodiorit, granit biotit dạng porphyr hạt vừa - lớn γaD3 ns1 Granit biotit, plagiogranit dạng gneis yếu, granit 2
mica hạt nhỏ - vừa dạng porphyr.
Pia Ma
ξPZ2 pm2 Syenit hastingsit - nephelin, syenit nephelin hạt vừa, syenit biotit dạng gneis.
ξPZ2 pm1
Granit pyroxen, granosyenit, syenit xẫm màu, syenit nephelin, syenit thạch anh, syenit egirin - hastingsit hạt vừa, monzosyenit.
Vỏ phong hóa thành tạo trên các đá thuộc nhóm đá này phân bố chủ yếu trên các bậc địa hình có độ dốc ≤ 30o. Trong đó VPH trên đá magma xâm nhập axit - trung tính phân bố rộng rãi ở vùng nghiên cứu với quy mô rất lớn;
còn VPH trên đá xâm nhập kiềm, á kiềm có quy mô khá nhỏ, do khối lượng của chúng trong vùng tương đối nhỏ.
- Ở các bậc địa hình có độ dốc dưới 15o, VPH có bề dày 10-15m đến 25- 30m, đôi khi đến 35-40m. Tại đây, đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc phát triển liên tục với bề dày từ 4 - 5m đến 8 - 9m, vỏ phong hoá thuộc kiểu sialferit.
- Ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o, VPH có chiều dày 4-5m đến 15- 20m, đôi khi đến 35-40m. Tại đây, đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc phát triển khá liên tục với bề dày từ 1 - 2m đến 5 - 7 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 thuộc kiểu hỗn hợp sialferit-sialit.
- 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 35° 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 axit - trung tính thường xuyên gặp được ở các bậc địa hình có độ dốc ≤ 15°. Tuy nhiên ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o đôi khi chỉ gặp mặt cắt gồm 4 đới, thiếu đới phong hóa mạnh không giữ cấu trúc ở phần trên. Đồng thời cũng thấy rằng chiều dày VPH nói chung, chiều dày các đới phong hóa tương ứng nói riêng ở các bậc địa hình có độ dốc ≤ 15°và ở các bậc địa hình có độ dốc 16 - 30o có sự khác biệt khá lớn (bảng 3.15).
Bảng 3.15. Mặt cắt vỏ phong hóa trên đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm 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 - 0,3
IB Mạnh không giữ cấu trúc 4,0 - 9,0 0,0 - 2,0 Xói lở IC Mạnh giữ cấu trúc 6,0 - 15,0 1,0 - 7,0 Trượt lở,
xói lở
IIA Trung bình 5,5 - 19,0 2,0 - 14,0 Trượt lở
IIB Yếu 4,5 - 12,0 1,0 - 7,0
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 vàng nâu nhạt, màu vàng kiến trúc sét bột, sét bột cát; cấu tạo bở rời.
- Thành phần độ hạt: Cấp hạt > 2mm chiếm 1,31 - 13,44% trung bình 5,83%; Cấp hạt < 2mm chiếm 86,56 - 98,69% trung bình 94,17%, trong đó cấp hạt có kích thước <0,02mm là 28,87 - 62,74% trung bình 43,54%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có kaolinit (hàm lượng từ 20 – 38%, trung bình 28%), thạch anh, illit (có hàm lượng từ 5 – 20%, trung bình 12%), goethit (có hàm lượng từ 6 – 13%, trung bình 8%), felspat, gibbsit... Thuộc kiểu vỏ phong hóa Kaolinit - Illit - Geothit (KIG).
- 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 3.16
Bảng 3.16. Thành phần hóa học của đới phong hoá mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm.
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 57,42 15,26 0,34 7,91 0,64 0,03 9,88 91,48 Với thành phần hoá như ở bảng 3.16, vỏ phong hoá phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm thuộc kiểu vỏ địa hoá sialferit.
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 4 mẫu cơ lý lấy trong đới được trình bày trong bảng 3.17.
Bảng 3.17: Tính chất cơ lý của các mẫu trong đới phong hoá mạnh không giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính -
kiềm, á kiềm.
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 38,6- 56,8
24,4 -
24,9 20,6 - 24,5
23,8 - 26,2
21°- 24°
19,4°- 20,8°
29,4 – 45,1
20,6- 43,1
0,022- 0,052 Giá trị
trung
bình 43,9 28,5
22,5 25,1 23,0° 20,2 36,3 33,3 0,041
(Tiếp theo bảng 3.17)
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 còn giữ tàn dư cấu tạo, kiến trúc của đá xâm nhập.
- Thành phần độ hạt: Cấp hạt > 2mm chiếm 1,52 - 8,96% trung bình 4,85
%; Cấp hạt < 2mm chiếm 91,04 - 98,48% trung bình 95,15%, trong đó cấp hạt có kích thước <0,02mm là 23,76 - 40,70 % trung bình 30,98%.
- Thành phần khoáng vật: gồm có kaolinit (hàm lượng thay đổi từ 17 – 30%, trung bình 22%), thạch anh, illit (có hàm lượng thay đổi từ 5 – 15%, trung bình 11%), goethit (có hàm lương từ 6 – 10%, trung bình 8%), felspat, gibbsit, montmorillonit ...
Thành phần hoá học: Kết quả phân tích mẫu hoá lấy trong đới phong hóa mạnh giữ cấu trúc được thể hiện trong bảng 3.18.
Bảng 3.18 Thành phần hóa học của đới phong hoá mạnh giữ cấu trúc phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm.
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 59,87 11,59 0,43 7,29 0,65 0,03 8,09 87,95 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 5 mẫu cơ lý lấy trong đới được trình bày trong bảng 3.19
Bảng 3.19 Tính chất cơ lý các mẫu trong đới phong hoá mạnh giữ cấu trúcphát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm.
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
29,3 – 45,0
22,6 – 33,5
21,8 - 24,5
24,6 - 27,2
20°- 23°
18°- 22,3°
26,4 - 49
22,5- 40,2
0,034 - 0,049
Giá trị trung
bình
37,8 27,9 23,1 26,0 21,5° 20,2° 37,2 31,4 0,042
Đới phong hóa trung bình (IIA): Là đới tương đối nghèo sét; có màu xám, xám trắng phớt vàng, vàng nhạt, chứa 50 - 90% tàn dư đá gốc.
- Thành phần độ hạt: Cấp hạt > 2mm chiếm 1,75 - 22,63 % trung bình 11,05
%; Cấp hạt < 2mm chiếm 77,37 - 98,25 % trung bình 88,95 %, trong đó cấp hạt có kích thước <0,02mm là 14,42 - 34,66 % trung bình 21,13 %.
- Thành phần khoáng vật: gồm có thạch anh, illit (có hàm lượng từ 3 – 21%, trung bình 13%), kaolinit (có hàm lượng từ 5 – 21%, trung bình 12%), goethit (có hàm lượng từ 5 – 6%), felspat, gibbsit...
- Thành phần hoá học: Kết quả phân tích mẫu hoá lấy trong đới phong hóa trung bình được thể hiện trong bảng 3.20.
Bảng 3.20. Thành phần hóa học của đới phong hoá trung bình phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm.
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 63,74 9,98 0,44 5,36 0,84 0,03 7,07 87,46 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 được trình bày trong bảng 3.21
Bảng 3.21 Tính chất cơ lý của các mẫu trong đới phong hoá trung bình phát triển trên nhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm
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
20,5 - 42,7
14,0 – 27,4
22,4 - 25,5
26,1 - 28,8
21,5°- 23,8°
16,2°- 21,2°
31,4 - 44,1
25,5 - 42,2
0,028 - 0,044
Giá trị trung
bình
29,9 21,2 23,9 27,5 22,6° 18,7° 37,2 34,3 0,036
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. Kết quả phân tích mẫu hoá lấy trong đới phong hóa trung bình được thể hiện trong bảng 3.22.
Bảng 3.22. Thành phần hóa học của đới phong hoá yếu phát triển trênnhóm đá magma xâm nhập axit - trung tính - kiềm, á kiềm.
Thành phần (%) hoá học Giá trị trung
bình
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 K2O Na2O MKN Tổng 68,17 6,61 0,42 5,50 1,11 0,13 3,99 85,92