Bài giảng địa chất đại cương chương 4 phong hóa

CHƯƠNG 4 – PHONG HÓA


•

Phong hóa là hiện tượng địa chất
ngoại sinh, làm phá hủy thành phần
và cấu trúc của các đá và khoáng
vật trên bề mặt trái đất dưới tác
động của điều kiện khí hậu và hoạt
động của sinh vật trên bề mặt trái
đất (nhiệt độ, độ ẩm, băng hà, sinh
vật,..)

•

Phong hóa bản thân nó khơng làm
dịch chuyển hoặc dịch chuyển rất ít
các đá bị phá hủy. Kết quả là tạo ra
lớp sản phẩm phong hóa nằm ngay
tại nơi thành tạo và nằm trực tiếp
trên bề mặt đá gốc chưa bị phong
hóa

•

Sản phẩm phong hóa sau khi được
tạo ra có thể được di chuyển đi một
khoảng cách rất xa hàng ngàn km
do tác động của dịng nước chảy,
gió, băng hà, trọng lực và tích tụ ở

những nơi địa hình thấp. Q trình
đó gọi là q trình bóc mịn, vận
chuyển và lắng đọng trầm tích.

Vật liệu phong hóa tích tụ nằm trực tiếp
trên bề mặt đá chưa bị phong hóa

Vật liệu phong hóa được bóc mịn, vận chuyển và lắng đọng


Theo tác nhân và cơ chế gây phong hóa, người ta chia làm ba loại phong
hóa:
1.

Phong hóa vật lý (cơ học: Gây phá hủy các đá cứng chắc ban đầu
thành các mảnh vụn nhưng không làm biến đổi thành phần của đá
và khống vật.

2.

Phong hóa hóa học: Xảy ra khi nước và khơng khí tham gia phản
ứng hóa học với đá, kết quả là làm biến đổi thành phần hóa học và
thành phần khoáng vật của đá gốc tạo lên các sản phẩm phong hóa
có đặc điểm hóa lý khác hẳn so với đá ban đầu.

3.

Phong hóa sinh học: xảy ra do tác động của sinh vật. Tùy theo cơ
chế phá hủy của sinh vật mà nó được chia nhỏ thành phong hóa
sinh hóa học và phong hóa sinh cơ học

PHONG HĨA CƠ HỌC
Bản chất của q trình phong hóa cơ học là làm
nứt nẻ và phá hủy các khối đá nguyên
sinh kích thước lớn ban đầu thành các
bảnh vụn nhỏ hơn nhưng vẫn giữ nguyên
thành phần của đá. Quá trình phá tủy đó
được diễn ra do các ngun nhân sau:
1.

2.

Nứt nẻ do giải phóng áp suất: Một số
tầng đá bị chôn vùi ở dưới sâu, chịu áp
lực lớp của các tầng đá nằm trên. Do tác
động của lực kiến tạo, khi vực đó được
nâng cao, các lớp đá phủ ở trên bị bóc
mịn làm cho áp lực đè lên tầng đá ở sâu
bị giảm đi, thể tích tầng đá dưới sâu
đươc giãn nở ở trạng thái cứng dòn. Kết
quả là đá bị nứt tách.

Nứt nẻ do giải phóng áp suất

Nứt nẻ do nước đóng băng: nước tồn tại
trong các khe nứt, lỗ rỗng khi đóng băng
sẽ tăng thể tích và làm cho đá bị nứt nẻ
mạnh hơn
Khe nứt bị mở rộng khi nước đóng băng

Cột đá bị bào mịn do gió và cát

3.

Rễ cây khi tăng trưởng
làm cho đá bị nứt tách

Phá hủy, bào mịn do ma sát: các mảnh vụn trong q trình vận chuyển bị cọ xát và bào mòn lẫn
nhau.

4.

Phá hủy do sinh vật: Rễ cây mọc trong các khe nứt của đá khi lớn lên cũng làm cho đá bị nứt toác ra.

5.

Phá hủy do tăng-giảm nhiệt độ: Các đá trên bề mặt trái đất trải qua các chu kỳ nóng/lạnh theo ngày
và theo năm. Sự thay đổi nhiệt độ làm cho thể tích của đã bị giãn nở hoặc co lại. Do nhiệt độ trên bề
mặt thay đổi nhanh hơn so với dưới sâu nên quá trình co giãn thể tích của đá cũng xảy ra nhanh hơn
– gây lên hiên tượng co giãn bất đồng nhất và làm cho đá bị nứt nẻ.


PHONG HĨA HĨA HỌC
•

Bản chất của phong hóa hóa học là các phản ứng hóa học xảy ra giữa các thành phần của đá với
nước và khơng khí. Q trình phong hóa hóa học xảy ra theo các phương thức sau:

1.

Phương thức hịa tan: các khống vật bị hịa tan trong nước tạo thành các ion tự do.
CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2

•

Kết quả của phản ứng hịa tan thuận nghịch xảy ra trong các đá cacbonat là trạo thành các hang
động karst hoặc các măng/nhũ, cột đá trong các hang động này

Măng/cột & nhũ đá phát triển trong hang karst


2.

Phương thức oxi hóa (có sự tham gia của oxi):
FeS2 + nH2O → FeSO4 + Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + nH2O

3.

Phương thức hydrat hóa (có sự tham gia của
nước):
CaSO4 (anhydrit) + H2O +CaSO4.2H2O (thạch
cao)

4.

Phương thức thủy phân: có sự trao đổi các ion H +,
OH- với các ion của các nguyên tố trong thành
phần khống vật thuộc nhóm silicat.

2KAlSi3O8 (feldspar) + 2H+ + 2HCO3 +H2O →
Al2Si2O5(OH)4 (kv. sét) + 2K+ + 2HCO3- + 4SiO2

•

Kết quả của q trình phong hóa là tạo lên lớp vỏ
phong hóa trên bề mặt đá gốc. Theo thứ tự từ trên
xuống dưới mức độ phong hóa giảm dần. Trên
cùng là tầng đất trồng (thổ nhưỡng) sau đó đến
tầng phong hóa – tầng bán phong hóa và tầng đá
gốc

•

Liên quan đến vỏ phong hóa có nhiều mỏ khống
sản có giá trị cao do hàm lượng quặng được làm
giàu thứ sinh

Vỏ phong hóa laterite

(silic)


Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phong hóa và chiều dày vỏ phong hóa:
1.

Thành phần thạch học

Chế độ phá hủy kiến tạo: đá dập vỡ mạnh dễ phong hóa hơn đá ngun khối
1.

Điều kiện khí hậu: q trình phong hóa ở vùng khí hậu nóng ẩm xảy ra mạnh mẽ hơn, đặc biệt
là phong hóa hóa học) so với vùng khí hậu khơ lạnh

2.

Yếu tố địa hình: địa hình cao và dốc thường bị bóc mịn nhanh hơn địa hình bằng phẳng và
thấp nhưng lại có lớp vỏ phong hóa mỏng hơn

Tai biến địa chất liên quan đến vỏ phong hóa và hiện tượng phong hóa phổ biến nhất là:
1.

làm suy yếu nền móng cơng trình

2.

Gây lên hiện tượng lở đất ở những vùng địa hình dốc

3.

Gián tiếp gây lên hiện tượng lũ bùn, lũ quét,…