C8 biendang 1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 8

CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO VÀ
BIẾN DẠNG CỦA VỎ TRÁI ĐẤT
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
October, 2010

Khái niệm về chuyển động kiến tạo
Ứng suất và biến dạng
Các kiểu biến dạng
Bằng chứng của biến dạng
Kết quả của biến dạng dẻo
Kết quả của biến dạng dòn
Kết quả của biến dạng Vỏ Trái đất
1


1. Khái niệm về chuyển động kiến tạo
Là chuyển động cơ học của vật chất trái đất do các
nguyên nhân bên trong trái đất gây ra. Kết quả chuyển
động kiến tạo dẫn tới các hiện tượng:
– Sự biến đổi của thạch quyển;
– Thay đổi biển và lục địa;
– Thay đổi thế nằm cấu tạo, phá hủy đá;
– Các hoạt động núi lửa và động đất.

 Chuyển động thẳng đứng (vertical movement) là
chuyển động phát sinh trên một diện tích rộng lớn,
chậm chạp.
 Chuyển động nằm ngang (horizontal movement) là
chuyển động theo phương tiếp tuyến làm vỏ trái đất
bị ép, giản gây ra dịch chuyển ngang.




2. Ứng suất và biến dạng
• Đất đá của Vỏ Trái đất bị uốn nếp, nghiêng và phá hủy
do lực phát sinh từ sự dịch chuyển của các mảng.
Lực:
Ứng suất = lực tác dụng/ đơn vị diện tích (kg/m2)
• Ứng suất đẳng hướng (Uniform stress): lực tác dụng đều
mọi hướng
• Ứng suất dị hướng (differential stress): lực tác dụng
không đều cho mọi hướng
• Gồm 3 loại ứng suất:
• - Ứng suất căng dãn: kéo dài đá
• - Ứng suất nén ép: siết ép đá
• - Ứng suất cắt: trượt và dịch chuyển đá
Các yếu tố chính: nhiệt độ, áp lực, thời gian kéo dài và
phương thức tác dụng lực.
5


3. Các kiểu biến dạng
Sự biến dạng của đá diễn ra dưới tác dụng của các lực,

khi các lực này vượt quá sức bền của đá làm đá bị biến
dạng:
• Biến dạng đàn hồi: vật
liệu trở lại hình dạng,
kích thước ban đầu khi
dở tải
• Biến dạng dẻo: vật liệu
khơng trở lại hình dạng,
kích thước ban đầu khi
dở tải
• Biến dạng phá hủy xảy
ra khi vượt quá giới hạn
đàn hồi và giới hạn dẻo

6


4. Bằng chứng của sự biến dạng
• Nếu khơng có sự xáo trộn sau khi trầm tích, các lớp trầm
tích đều nằm ngang
• Nếu đá bị nghiêng, uốn nếp, hay phá hủy  q trình
biến dạng đã xảy ra.
• Cần xác định đường phương và góc dốc để xác định thế
nằm của đá.
• Đường phương: là đường biểu thị phương kéo dài của
lớp đá trong khơng gian.
• Hướng dốc: là yếu tổ biểu thị hướng nghiêng cắm vào
mặt đất của lớp đá.
• Đường hướng dốc là đường nằm trên mặt lớp vng
góc với đường phương.

• Góc dốc: là góc hợp bởi đường hướng dốc và hình
chiếu của nó trên mặt phẳng7 nằm ngang


Đường phương và góc
dốc
1-Đường phương
2-Hướng dốc
3-Góc dốc biểu kiến
4-Góc dốc thật
8


5. Kết quả biến dạng dẻo
Biến dạng uốn nếp là biến dạng làm cho các lớp đá bị
uốn cong thành các nếp uốn
• Nếp uốn đơn nghiêng: là nếp uốn đơn giản nhất.
Các lớp đá nghiêng theo một hướng.

9


• Nếp uốn lồi: lớp đá ở phần trung tâm có tuổi già hơn
các phần ở ngồi rìa, các lớp đá bị uốn cong về phía
trên tạo nên dạng vịm
Nếp uốn lõm: các đá phần trung tâm trẻ hơn phần
ngoài rìa, các lớp đá nghiêng về phía trung tâm tạo ra
dạng máng trũng

dictionary.reference.com/illusillustration.html/ahsd/syncline/syncline

• Cánh nếp uốn: hai bên vòm nếp uốn
• Trục nếp uốn: Đường giữa 2 cánh nếp uốn
• Mặt trục: PM tưởng tượng chia nếp uốn thành 2 phần gần như
đối xứng nhau
• Nếp uốn cắm: trục nếp uốn nghiêng
• Góc cắm nếp uốn: góc giữa trục nếp uốn và MP nằm ngang.

11



13


Các bẫy chứa dầu (bẫy kiến trúc)
Các nếp lồi: nếu các lớp cát kết hay đá vơi có tính
thấm xen với các lớp không thấm như sét hay bột kết
bị biến dạng thành nếp uốn lồi, dầu có thể di chuyển
lên phần vòm trong các vỉa đá thấm của nếp lồi

14


6. Kết quả của biến dạng phá hủy
• Biến dạng phá hủy là biến dạng làm phá hủy vật liệu
khi ứng suất vượt quá giới hạn đàn hồi.
• Các cấu trúc sinh ra do biến dạng phá hủy (dòn):
– Khe nứt: sản phẩm của biến dạng phá hủy

khơng có dịch chuyển trong các lớp đất đá.
– Đứt gãy là hiện tượng đứt vỡ có dịch chuyển làm
mất đi sự liên kết của đất đá
• Đứt gãy được phân loại dựa theo hướng dịch
chuyển của đất đá hai bên đứt gãy
• Mặt đứt gãy thường nghiêng có đường phương và
góc cắm
15


Đối với đứt gãy có mặt đứt gãy nghiêng:
• Cánh treo là khối nằm trên mặt đứt gãy
• Cánh nằm (cánh trụ) là khối nằm dưới mặt đứt gãy
Vết xước kiến tạo
Vector dịch trượt

Đường phương
Mặt đứt gãy

Góc cắm

Cánh treo
Cánh nằm
16


Đứt gãy thuận là kết
quả của ứng suất
căng dãn trong đá
dòn, cánh treo

chuyển động theo
mặt đứt gãy từ trên
xuống dưới

Đứt gãy nghịch: là kết
quả của ứng suất nén
ép, cánh treo chuyển
động theo mặt đứt gãy
từ dưới lên trên
17


• Đứt gãy chờm nghịch
là dạng đặc biệt của
đứt gãy nghịch với góc
cắm <15 0

• Địa hào và địa lũy: ứng
suất căng dãn tạo thành
một loạt các đứt gãy
thuận, khối sụt = địa hào,
khối nâng= địa lũy
18


 Đứt gãy trượt bằng: mặt trượt thẳng đứng, hai cánh
chuyển dịch tương đối với nhau theo đường phương của
mặt đứt gãy
 Đứt gãy trượt bằng phải nếu khối bên kia mặt đứt gãy di
chuyển về bên phải

 Đứt gãy trượt bằng trái nếu khối bên kia mặt đứt gãy di
chuyển về bên trái

19


• Đứt gãy biến dạng là dạng đặc biệt của đứt gãy
trượt bằng, hai mảng trượt nằm ngang qua nhau the
dọc theo ranh giới của mảng. Điển hình là đứt gãy
biến dạng tại sống núi giữa đại dương San Andreas
ở California.

20