CHUONG 2 DAT DA

Bài Giảng Địa Chất Công Trình

CHƯƠNG 2: ĐẤT ĐÁ

Chương
2: 2:
ĐẤT ĐÁ
Chương

Khái niệm:
 Cấu tạo của trái đất

ĐẤT ĐÁ
Trái đất được hình thành
cách đây 4,5 tỷ năm ???
Sự sống được hình thành
cách đây 1 tỷ năm ???

Trang 1


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.1 – Vỏ trái đất và các hiện tượng diễn ra trong nó:
 Hiện tượng kiến tạo:
Dịch chuyển vỏ quả đất bởi các lực kéo nén, góp phần tạo
nên sự lồi (đồi, núi) và lõm ( ao, hồ) trên bề mặt quả đất

 Hiện tượng macma:
Các khối nóng chảy theo khe nứt xâm nhập lên bề mặt
quả đất, nguội lại tạo thành macma. Núi lửa là một hình
thức của macma.

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.1 – Vỏ trái đất và các hiện tượng diễn ra trong nó:
 Các trường vật lý của quả đất:
 Trường trọng lực
 Trường từ
 Trường nhiệt

Hướng các
dòng nhiệt
đối lưu

Lớp manti

Trang 2


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2 – Khoáng vật và khoáng vật tạo đá:
II.2.1 – Định nghĩa:
 Khoáng vật là một chất hóa học hay một nguyên tố tự
sinh (Au, Cu) được hình thành do kết quả của các quá
trình địa chất, là thành phần cơ bản tạo thành đá.
 Khoáng vật tồn tại ở 3 dạng: rắn (đa số), lỏng ( thủy
ngân, nước...), khí.
 Để phân biệt khoáng vật dựa vào cơ lý và vật lý và
màu sắc của chúng như: cứng - mềm, nặng – nhẹ, trong
– đục, trắng – đen – vàng, tròn – không tròn ...

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2 – Khoáng vật và khoáng vật tạo đá:
II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:
 Hình dạng tinh thể:
Mica

Thạch anh
Muối ăn
 Màu của khoáng vật:
Do thành phần hóa học các tạp chất có trong nó quyết
định.
Ví dụ: Khoáng chứa nhiều Fe, Mg thì màu sẫm, chứa Al,
Si thì màu trắng nhạc, chứa clorit thì mầu lục...

Trang 3

Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:
 Độ trong suốt và ánh của khoáng vật:
+ Độ trong suốt là tính để ánh xuyên qua theo các mức
độ: trong suốt (SiO2), nửa trong suốt (CaSO4.2H2O),
không trong suốt (FeS2)
+ Ánh của khoáng vật là một phần ánh sáng bị phản xạ
khi chiếu tia sáng vào khoáng vật gồm ánh thủy tinh, ánh
tơ, ánh mờ, ánh xà cừ, ánh kim loại.

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:
 Tính dễ tách của khoáng vật:
Là tính các khoáng vật dễ bị tách theo các mặt phẳng
song song, ở đó khoảng cách giữa các mạng tinh thể lớn,
ở đó mối liên kết yếu nhất.

Các dạng thù hình
của than bùn
và kim cương

Trang 4


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:
 Độ cứng của khoáng vật:
 Là khả năng chống lại các tác động bên ngoài lên bề
mặt khoáng vật, phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và sự
liên kết các nút trong cấu trúc phân tử của khoáng vật.
 Độ cứng của khoáng vật được đo bằng thang độ cứng
Mohs tương ứng 10 vật tiêu chuẩn:
1.
2.
3.
4.
5.

Tale (Mg3[Si4O10][OH]2
Gypsum (thạch cao-CaSO4.2H2O)
Calcie (CaCO3)
Fluorite (CaF2)
Apatite (Ca5[PO4]3[F,Cl])

6. Octoclaz (K[AlSi3O8]
7. Quartz (thạch anh-SiO2)

8. Topaz (Al2[SiO4][F,OH]2
9. Corundumn (coridon-Al2O3)
10.Diamond (kim cương-C)

Móng tay

Thủy tinh

Lưỡi dao

Hầu hết các loại

2,5

5

5÷5,5

2÷6

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:1.
 Độ cứng của khoáng vật:
2.

Talc
Gypsum (Thạch cao)

3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Feldspar
7. Quartz (Thạch anh)
8. Topaz
9. Corundumn (coriđôn)
10. Diamond (Kim cương)

Thang độ cứng:

Trang 5


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.2 – Một số đặc tính của khoáng vật:
 Tỷ trọng của khoáng vật:
- Tỷ trọng của khoáng vật phổ biến nằm trong khoảng 2,5-3,5

Bảng tỷ trọng một số khoáng vật

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
 Phân loại theo nguồn gốc thành tạo
Phân loại theo thành phần hóa học của khoáng vật
 Phân loại theo kiểu liên kết hóa học
 Phân loại theo thành phần hóa học
 Khoáng vật nguyên sinh (khoáng vật trong đá
macma, đá trầm tích hóa học);
 Khoáng vật thứ sinh (trong đá trầm tích và đá biến
chất).

Trang 6


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
 Phân loại theo kiểu liên kết hóa học:
 Phân loại theo thành phần hóa học:
 Nhóm 1: gồm các khoáng vật có liên kết cộng hóa
trị giữa các yếu tố kiến trúc cơ bản. Độ bền cao (silicat).
 Nhóm 2: gồm các khoáng vật có liên kết ion giữa các
yếu tố kiến trúc cơ bản.Cường độ giảm khi tan (NaCl…)
 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.

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
 Phân loại theo thành phần hóa học: (9 lớp)
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. Carbonat (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: thạch anh (SiO2)
8. Silicat (muối của axit silicic) như: Orthoclase
(K[AlSi3O8])
9. Hợp chất hữu cơ như CH4.

Trang 7


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
Một số nhóm khoáng vật tạo đá chính

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 là các loại khoáng có màu trắng đục, chiếm đa
số trong các loại đá phổ biến.
Feldspar là allumosilicat Na, K và Ca
Na [AlSi3O8]; Ca [Al2Si2O8]; K [AlSi3O8]
Feldspar natri-canxi còn gọi là plagioclase. Chúng gồm những
khoáng vật hỗn hợp đồng hình liên tục của anbit (Ab)
Na[AlSi3O8] và anoctit (An) Ca[Al2Si2O8].
Feldspar kali phổ biến nhất có orthoclase và microclin. Màu hồng
nhạt, vàng nâu, trắng đỏ; ánh thủy tinh.

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
 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%
 Các đá macma khác nhau chứa các biến thể
plagioclase khác nhau.
 Fedlspar+nước dưới tác dụng toC  khoáng vật sét

Trang 8


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Orthoclase

Plagioclase

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
2/Nhóm mica (dưới dạng các vảy óng ánh trong cát
hoặc trong đá macma)
Mica có thành phần hóa học phức tạp và có đặc điểm là

dễ tách rất hoàn toàn. Khoáng 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 hoàn toàn.

Trang 9


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Mica

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
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 (có màu oliu đặc trưng): tập hợp dạng
hạt. Màu phớt vàng, vàng, phớt lục. Ánh thủy tinh. Độ

cứng 6,5 – 7. Thường không tách.
6/Nhóm Talc: Mg[Si4O10][OH]8
7/Nhóm Clorit: Mg4Al2[Si4O10][OH]8

Trang 10


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
8/Nhóm khoáng vật sét
Rất phổ biến
 Khoáng vật sét có kích thước hạt < 0,002mm. Hạt nhỏ như thế là
khoáng sét.
 Phổ biến và đặc trưng nhất trong nhóm khoáng vật sét có kaolinit,
illit, montmorilonit.
 T/c vật lý sét: Tính dẻo, Tính chịu nhiệt, Tính nở (co), Tính hấp phụ,
tính phân tán (huyền phù)

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Khoáng vật sét

Trang 11


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Khoáng vật sét kaolinit v montmorilonit

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
b) Lớp Oxyt (dùng làm đồ trang sức, bột mài)
 Trong lớp

này hay gặp opan, thạch anh, limonit.
 Thạch anh là khoáng vật nhóm oxit (SiO2), rất ổn định
về mặt hóa học, có cường độ và độ cứng cao;
 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.

Trang 12

Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Thạch anh

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Oxyt Chứa sắt

Hematit Fe2O3

Goethite FeO(OH)

Manhetit FeO.Fe2O3

Trang 13


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:
c/ Lớp carbonat:
Khoáng vật phổ biến có calcite và dolomit.
Calcite CaCO3. Sủi bọt với axit HCl loãng (10%).
Dolomit CaCO3.MgCO3.
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.
e/ Lớp sunphua: Pirit FeS2.
f/ Lớp halogenua: muối mỏ halit (NaCl).

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Thạch cao

Trang 14


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Calcite lấp nhét
trong các khe nứt

Tinh thể calcite

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.2.3 – Phân loại và mô tả một số khoáng vật tạo đá chính:

Pyrit

Hematit

Galen (chì)

Trang 15


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

Kiến trúc, cấu tạo và thế nằm của đất đá
Kiến trúc của đất đá
Kiến trúc của đất đá là khái niệm về yếu tố như: hình dạng,
kích thước hạt, tỷ lệ kích thước và hàm lượng tương đối của
các hạt trong đá và mối liên kết giữa các hạt đó với nhau.
Cấu tạo của đất đá
Cấu tạo của đất đá cho biết quy luật phân bố hạt khoáng
vật theo các phương hướng khác nhau trong không gian và
mức độ sắp xếp chặt sít của nó.
Thế nằm của đất đá
Thế nằm của đất đá cho ta khái niệm về hình dạng, kích
thước và tư thế của khối đá trong không gian cũng như mối
quan hệ của các khối đá với nhau.

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

II.3 Đá macma:
II.3.1 Nguồn gốc hình thành
 Đá macma được hình thành do quá trình đông đặc và
nguội dần của những khối đá macma nóng chảy. Cụ thể
khi macma xâm nhập vào phần trên của vỏ đất và tỏa
nhiệt (1000-13000C) và nguội dần thành đá macma
 Nếu ở dưới sâu gọi là macma xâm nhập
 Nếu ở trên bề mặt gọi là macma phun trào
 Chiếm tới 95% trong các loại đá của vỏ trái đất

Trang 16


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.2 Thế nằm của đá Macma
Dạng nền

Dạng lớp, dạng mạch

Dạng nấm

Dạng lớp phủ
Dạng dòng chảy

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.3 Thành phần khoáng của đá Macma
Dựa vào lượng silic (SiO2), chia thành 4 loại:
 Đá axit: (> 65%) như: granit, liparit (ryolit), pegmatit
 Đá trung tính: (55 - 65%) như: diorit, sienit, andezit
(đá xanh Biên Hòa)
 Đá bazơ: (45 - 55%) như: gabro, bazan (khối đá màu
đen, chặt sít)
 Đá siêu bazơ: (< 45%) như: periđôtit, đunit

Trang 17

Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.3 Thành phần khoáng của đá Macma
 Đá macma loại axit (nhóm granit-liparit) rất sáng
màu
Thành phần khoáng vật của granite loại bình
thường là plagioclase axit (anbit, oligioclase) (30%),
feldspar kali (30%), thạch anh (30%), 10% là biotit và
khoáng vật phụ.

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.3 Thành phần khoáng của đá Macma
 Đá macma loại trung tính (nhóm diorit-andezit)
Có các dạng tinh thể phân bố không đều, tinh thể màu
đục, diorit có ở Đà Lạt, khu vực Trung Bộ, andezit gặp
là đá xanh Biên Hòa

Trang 18


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.3 Thành phần khoáng của đá Macma

 Đá macma loại bazơ (nhóm bazan-gabro)
Có màu tối, tạo nên do phun trào, thế nằm dạng nền,
dạng lớp phủ

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.3.3 Thành phần khoáng của đá Macma
 Đá macma loại bazơ (nhóm bazan-gabro)

Giant’s Casauway-Ireland

Los Organos-TBN

Phú Yên-Việt Nam

Trang 19


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
 Khả năng xây dựng của đá Macma
 Nền

đá macma phù hợp tốt với tất cả các loại công
trình.

 Đây là

loại vật liệu xây dựng cao cấp.

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.Đá trầm tích:
II.4.1 Nguồn gốc và các giai đoạn thành tạo:
 Các sản phẩm phong hóa của đá

Macma hoặc do sự
tích tụ, lắng đọng của các chất hữu cơ.
 Các giai đoạn thành tạo:
 Giai đoạn tạo vật liệu: Phá nhỏ đá
 Giai đoạn hóa đá: Các vật liệu rời liên kết lại dưới tác
dụng hóa học kết tủa, trọng lực, bốc hơi nước
 Giai đoạn hậu sinh: Đá trầm tích bị phá hủy rồi lại
liên kết lại

Trang 20


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.Đá trầm tích:
II.4.1 Nguồn gốc và các giai đoạn thành tạo:

Đá trầm tích tích tụ

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ
II.4.2 Thế nằm của đá trầm tích:

Trang 21


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.2 Thế nằm của đá trầm tích:

Hướng Bắc

Hướng
Bắc

Đường phương

Phương
vị hướng
dốc


Đường
phươn
g





Phương vị
hướng dốc

Đường
hướng dốc

Tính góc theo biểu thức sau:
Δh: chênh lệch cao độ
L: cự lý giữa 2 điểm
Thế nằm nghiêng của đá trầm tích thể hiện bằng đặc trưng  và 

Chương 2:

ĐẤT ĐÁ

Bài tập 1: Tiến hành khoan khảo sát một khu vực với các hố
khoan HK1, HK2, HK3, khoảng cách giữa các hố khoan là a =
50m, b = 100m. Khi khoan qua lớp phủ thì gặp lớp đá đơn
nghiêng. Cao độ bề mặt lớp đá đơn nghiêng tại: HK1 = 80m, HK2
= 120m, HK3 = 160m.
Xác định góc phương vị hướng dốc β và góc dốc lớp đá α
Bắc

Giải

Trang 22

Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.3 Phân loại đá trầm tích:
Tên gọi
Đường kính hạt (mm)
Đá hộc, đá lăn
> 200
Dăm, cuội (tròn cạnh) 200 – 20
Sỏi, sạn (tròn cạnh) 20 – 2
Cát
2 - 0,05
Bụi
0,05 – 0,005
Sét
< 0,005
Phân loại và đặc tính của một số đá trầm tích
Trầm tích vụn cơ học
Trầm tích mềm rời
Trầm tích gắn kết
Hạt thô: Cuội, sỏi
Đá cuội (sỏi) (Comglomerate)
Dăm, sạn
Đá dăm (sạn) (Brechia)
Hạt cát: Cát
Đá cát (Sand stone)
Hạt bụi: Đất bột (loess)
Đá bột (Shart)

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.3 Phân loại đá trầm tích:

BOÀI TÍCH

Trang 23


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.3 Phân loại đá trầm tích:

Theo phương dòng chảy các hạt mịn dần

Cuoäi keát

Caùt keát

Daêm keát

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.4.Đá trầm tích:
II.4.Vai trò trong lĩnh vực xây dựng:
 Cung cấp các loại

vật liệu đa dạng trong lĩnh vực xây

dựng
 Dùng làm nền tương đối tốt, tùy vào nguồn gốc thành
tạo

Trang 24


Bài Giảng Địa Chất Công Trình

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.5 Đá biến chất:
II.5.1 Nguồn gốc thành tạo :
 Đá biến chất là do đá macma hay đá trầm tích dưới
tác dụng của nhiệt độ cao, áp lực lớn hay do các phản
ứng hóa học với macma,… bị biến đổi mãnh liệt về
thành phần và tính chất tạo thành.
Ví dụ: Ở nhiệt độ cao, áp suất lớn, feldpar calcite biến
đổi thành grơnat
CaAl2[SiO4]2 + Mg2[SiO4]
feldpar calcite ferterit

CaMg2Al[SiO4]3
grơnat

Chương 2:
ĐẤT ĐÁ
II.5 Đá biến chất:
II.5.2 Thế nằm, kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất:

 Thế nằm của đá trầm tích giống như đá gốc
 Kiến trúc của đá trầm tích cũng tương tự đá gốc
Cấu tạo: đá Macma bị biến chất thì cường dộ giảm đi
và trầm tích thì có cường độ tăng lên do nguyên nhân
là liên kết của đá thay đổi từ gắn kết sang kết tinh

Trang 25