Chuon1 b ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 1: ĐẤ
T ĐÁ
Theo nguồn gốc, đất đá được chia làm 3 loại chính:
Macma (có nguồn gốc nội sinh)
Trầm tích (có nguồn gốc ngoại sinh)
Biến chất (có nguồn gốc biến chất)
1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TRÁI ĐẤT VÀ VỎ TRÁI ĐẤT
Trái đất có hình cầu, ở xích đạo phình ra, hai cực hơi dẹt đi vì
tốc độ quay quanh trục Bắc - Nam khá lớn với RTB = 6366
km.
Trái đất có thể được chia ra thành 3 lớp chính:
Vỏ Trái đấtđược chia làm 3 lớp:
Trên cùng là lớp trầm tích hiện đại, có bề dày thay đổi từ 0,0
– 1,5km
Lớp đá granittoit
Lớp dưới cùng là lớp bazan còn gọi là vỏ bazan, cấu tạo bởi
các đá mafic như gabro và bazan


Cấu tạo các
vòng quyển bên
trong Trái đất

Manti ở độ sâu 60 – 2900km
Nhân Trái đất (dưới 2900km): nhiệt độ rất cao 4000oC, áp
suất > 1,5 triệu atm.


Nhiệt bên trong Trái đất

Dịng nhiệt: Sự phân bố khơng đ ều của núi lửa, suối và

các giếng phun nước nóng,... và các biểu hiện dịng nhiệt
cao khác (tập trung chủ yếu ở khu vực các rìa mảng)
chứng tỏ rằng dòng nhiệt xuất phát từ phần bên trong
Trái đất ra mặt ngồi là khơng đồng đều.
Q trình truyền nhiệt đối lưu được xem như là một giải
thích về dịng nhiệt hợp lý hơn cả đối với dòng nhiệt từ
nhân.


1.2. ĐẠI CƯƠNG VỀ KHỐNG VẬT
Khống vật là một hợp chất hóa học hay một nguyên tố tự
sinh – là thành phần cơ bản tạo nên đất đá.
1.2.1 Một số đặc tính của khống vật
1.2.1.1.Hình dạng tinh thể của khống vật

Các dạng phát triển của tinh thể
1.Dạng phát triển theo một phương (thạch anh);
2. Dạng phát triển theo hai phương(barit);
3. Dạng phát triển theo ba phương (halit)


1.2.1.2. Màu của khoáng vật
Khoáng vật chứa nhiều Fe, Mg thư ờng có màu sẫm, cịn
khống vật chứa nhiều Al, Si thì màu nhạt.
1.2.1.3. Độ trong suốt và ánh của khống vật
1.2.1.4. Tính dễ tách (cát khai) của khống vật
Tính dễ tách là khả năng của tinh thể và các hạt kết tinh (mảnh
của tinh thể) dễ bị tách ra theo những mặt phẳng song song.
Chia tính dễ tách ra các mức độ sau:
+ Rất hồn tồn: tinh thể có khả năng t ách theo các mặt tách

một cách dễ dàng, (như mica,…)
+ Hoàn toàn: dùng búa đập nhẹ sẽ vỡ theo các mặt tách tương
đối phẳng(như calcite, halit,…)
+ Không hồn tồn: khó thấy mặt tách mà thư ờng là vết vỡ
khơng có qui tắc, (như thạch anh),… vì vậy cịn gọi là tính
khơng tách của khống vật.
1.2.1.5.Vết vỡ của khoáng vật


1.2.1.6.Độ cứng của khoáng vật
Độ cứng là khả năng ch ống lại tác dụng cơ học bên ngoài
(khắc, rạch) lên bề mặt của khoáng vật.
Thang độ cứng Mohs:
1. Talc
2. Gypsum (Thạch cao)
3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Feldspar
7. Quartz (Thạch anh)
8. Topaz
9. Corundumn (coriđon)
10. Diamond (Kim cương)
1.2.1.7.Tỷ trọng của khoáng vật
Những khoáng vật tạo đá có tỷ trọng từ 2,5 đến 3,5.


1.2.2 Phân loại khống vật và mơ tả một số khống
vật tạo đá chính
Theo nguồn gốc thành tạo: các khống vật ngun sinh

(khống vật trong đá macma, đá trầm tích hóa học); các
khống vật thứ sinh (chủ yếu trong đá trầm tích và đ á
biến chất).
1.2.2.1. Phân loại khống vật theo kiểu liên kết hóa
học
Nhóm 1: gồm các khống vật có liên kết cộng hóa trị
giữa các yếu tố kiến trúc cơ bản.
Nhóm 2: gồm các khống vật có liên kết ion giữa các
yếu tố kiến trúc cơ bản.
Nhóm 3: là các khoáng vật liên kết hỗn hợp: liên kết
cộng hóa trị đồng thời có cả liên kết ion, phân tử và liên
kết keo nước.


1.2.2.2. Phân loại khống vật theo thành phần hóa học
Hiện nay trong lĩnh vực Địa chất phổ biến nhất là phân loại
theo thành phần hóa học:
1. Các nguyên tố tự nhiên như: Cu, Au, Ag
2. Sunfua (hợp chất lưu huỳnh) như: pirit (FeS2)
3. Halogenua (muối của các axit halogenhydrit) như : halit
(NaCl)…
4. Cacbonat (muối của axit cacbonit) như: calcite (CaCO3)
5. Sunfat (muối của axit sunfurit) như : thạch cao
(CaSO4.2H2O)
6. Fotfat (muối của axit photphorit): phốtphát (CaP2O5)
7. Oxit như: thạch anh (SiO2)
8. Silicat (muối của axit silicic) như : Orthoclase
(K[AlSi3O8])
9. Hợp chất hữu cơ như: CH4.

Giới Thiệu Một Số Khoáng Vật Tạo Đá Chủ Yếu
a) Lớp silicat
Lớp silicat chiếm 75% trọng lượng vỏ Trái đất. Chúng
thường có màu sặc sỡ, sáng và có độ cứng lớn.
1-Nhóm feldspar
Feldspar là allumosilicat Na, K và Ca , được tạo thành
khi đá macma kết tinh và là thành phần quan trọng trong
đá macma, bao gồm ba nhóm khống vật chính:
Na [AlSi3O8]; Ca [Al2Si2O8]; K [AlSi3O8]
Feldspar natri-canxi cịn gọi là plagioclase. Chúng gồm
những khống vật hỗn hợp đồng hình liên tục của anbit
(Ab) Na[AlSi3O8] và anoctit (An) Ca[Al2Si2O8].
Plagioclase thường có dạng tấm và lăng tr ụ tấm; màu
trắng hoặc xám trắng, đơi khi có sắc lục phớt xanh, phớt
đỏ; ánh thủy tinh. Dễ tách hoàn toàn theo hai phương.


Các biến thể chính của plagioclase có tên như sau:
Tên khoáng Anbit
Anbit
100 – 90%
Oligioclase 90 – 70%
Andezin
70 – 50%
Labrador
50 – 30%
Bitaonit
30 – 10%
Anoctit

10 – 0%
Feldspar kali phổ biến nhất có orthoclase và microclin. Màu hồng
nhạt, vàng nâu, trắng đỏ; ánh thủy tinh. Dễ tách hồn tồn.
Ở các khu vực khí hậu khơ, feldspar bị phong hóa tạo thành cát
cịn ở nước ta feldspar bị phân hủy tạo thành sét.
2-Nhóm mica
Mica có thành phần hóa học phức tạp và có đặc điểm là dễ tách
rất hồn tồn. Khống vật chủ yếu của nhóm này là biotit (mica
đen) và muscovit (mica trắng)


3/Nhóm piroxen
Phổ biến nhất là augit. Tinh thể hình trụ ngắn, hình tấm. Tập hợp
khối đặc sít. Màu đen lục, đen, ít khi lục thẫm hay nâu. Dễ tách
hồn tồn.
4/Nhóm amfibon
Phổ biến nhất là hocblen. Tinh thể dạng lăng trụ, hình cột. Màu
lục hoặc nâu có sắc từ sẫm đến đen.
5/Nhóm olivin: tập hợp dạng hạt. Màu phớt vàng, vàng, phớt
lục. Ánh thủy tinh. Độ cứng 6,5 – 7. Thường khơng tách.
6/Nhóm talc: tập hợp thành khối đặc sít; rất đặc trưng là ở dạng
lá, dạng vẩy. Độ cứng 1. Dễ tách hồn tồn theo một phương.
7/Nhóm clorit
Tinh thể dạng tấm, tập hợp có dạng vảy. Màu lục sáng, lục thẫm,
ánh ngọc. Dễ tách hồn tồn. Vết vỡ khơng đều, sần sùi.


8/Nhóm khống vật sét
Đây là các khống vật thứ sinh của lớp silicat. Nó là thành phần
chủ yếu của đất sét và đất loại sét nên có tên là khống vật sét.

Sét và đất loại sét, trong thành phần của phần phân tán mịn (nhóm
hạt < 0,005mm) chủ yếu là các khoáng vật sét.
Phổ biến và đ ặc trưng nhất trong nhóm khống vật sét có
kaolinit, illit, montmorilonit. Chúng đều được cấu tạo bởi
những lớp mỏng oxit silic (SiO2) và oxit alumin (Al2O3).

+Kaolinit: được hình thành
ngay trên mặt đất, trong mơi
trường axit. Tinh thể phiến
mỏng, hình dạng rất khác nhau.


Sét kaolinit sinh thành trong điều kiện nóng ẩm, là sản
phẩm phong hóa hóa học từ các đá giàu silicat alumin,
qua vận chuyển được lắng đọng ở biển nông, ven biển,
hồ, đầm, sông,... trong môi trường nước giàu axit
cacbonic, axit hữu cơ.
+Montmorilonit: qua kính hiển vi điện tử, chúng đều có
đặc điểm là có đ ộ phân tán cao và tính chất mơ hồ của
đường nét. Các khống vật của nhóm hầu như hồn tồn
được thành tạo trong điều kiện ngoại sinh, phần lớn là
trong q trình phong hóa (bằng cách thủy phân) của
các đá macma bazơ trong đi ều kiện môi trường kiềm
(pH=7 – 8,5).


+Illit (Hydromica) đư ợc thành tạo trong điều kiện môi trường
khác nhau nhưng chủ yếu là môi trường kiềm (pH tới 9,5), trung
hịa và axit yếu, đ ồng thời ln ln có nồng độ kali khá cao ở
trong các dung dịch nước.

b) Lớp oxit: Trong lớp này hay gặp opan, thạch anh,
limonit.
Thạch anh SiO2 là khoáng vật phổ biến nhất trong vỏ
Trái đất, thường không màu, đôi khi tr ắng sữa, xám.
Anh thủy tinh. Khơng dễ tách. Vết vỡ vị sị. Độ cứng 7.
Thạch anh thành tạo khi macma nguội lạnh và cả khi kết
tủa từ dung dịch.
Thạch anh là khoáng vật nhóm oxit (SiO2), rất ổn định
về mặt hóa học, có cường độ và độ cứng cao, chủ yếu là
có nguồn gốc ngun sinh, hạt thường có kích thước lớn
và đẳng thước, là thành phần chính của cuội, sỏi, cát và
bụi. Cát hạt to như cát vàng hầu như hoàn toàn là thạch
anh.


c) Lớp cacbonat:
Khống vật phổ biến có calcite và dolomit.
Calcite CaCO3. Sủi bọt với axit HCl loãng (10%).
Dolomit CaCO3.MgCO3. Mảnh dolomit bị hòa tan chậm bởi axit HCl
(10%) khi nguội. Bột dolomit sủi bọt mạnh với HCl được đun nóng.
d) Lớp sunphat:
Anhydrit CaSO4.
Gíp (thạch cao) CaSO4.2H2O. Tinh thể dạng tấm, ít khi dạng sợi. Màu
trắng, khi lẫn tạp chất có màu xám, vàng đồng, nâu, đỏ hoặc đen. Ánh
thủy tinh . Độ cứng 2. Dễ tách rất hoàn toàn.
e) Lớp sunphua:
Pirit FeS2. Tinh thể hình lập phương, trên mặt tinh thể có những vết
khía. Màu đồng thau, khi phân tán nhỏ có màu đen. Khơng dễ tách.

f) Lớp halogenua:
Khống vật phổ biến nhất của lớp này là muối mỏ halit (NaCl). Tinh
thể lập phương. Màu trắng hoặc không màu. Độ cứng 2,5. Dễ tách hoàn
toàn.


Tinh thểkhoá
ng
vậ
t thạch anh

Chert

Opal


Plagioclase (anbit)

Feldspar dướ
i kính
hiể
n vi (trong
đábazan)
Tinh thểcanxit

Canxit lấ
p nhé
t
trong cá
c khe nứ

t


Pyrit (sắ
t)

Hê
matit

Galen (chì)


Thang độcứ
ng