Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật
Bài giảng môn học Địa Chất Công Trình Chương 1 CÁC LOẠI ĐÁ TRONG VỎ QUẢ ĐẤT VÀ ĐỊA TẦNG Giảng viên: Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn
1
Chương 1 CÁC LOẠI ĐÁ TRONG VỎ QUẢ ĐẤT VÀ ĐỊA TẦNG Bài 2. Đá trầm tích
2
Nội dung nghiên cứu: 1.Sự hình thành đá trầm tích 2.Phân loại đá trầm tích 3.Thành phần khoáng vật của đá trầm tích 4.Cấu tạo, kiến trúc đá trầm tích 5.Thế nằm của đá trầm tích
Sự hình thành đá trầm tích
I. 1. Định nghĩa
Đá trầm tích là loại đá được hình thành trên bề mặt đất, do quá trình trầm đọng và tích tụ các loại vật liệu phá hủy từ đá có trước (các mảnh vụn hoặc chất hòa tan) hoặc do tích đọng xác sinh vật. 2. Quá trình hình thành đá trầm tích: 3 giai đoạn hình thành đá trầm tích • Giai đoạn 1: Phá hủy đá có trước, tạo vật liệu trầm tích • Giai đoạn 2: Vật liệu trầm tích bị vận chuyển, tuyển lựa và
trầm đọng thành lớp
• Giai đoạn 3: Vật liệu trầm đọng được nén chặt và gắn kết
thành đá (hóa đá)
Các nón phóng vật
Lục địa
Đồng bằng
Cồn cát
Bãi biển
Sông
Hồ
Các môi trường trầm đọng
Rặng san hô
Thềm lục địa
Vùng cửa sông
Đầm phá
Đáy biển sâu
Đảo cát
Khe ngầm dưới biển
Nón trầm tích dưới biển
Biển
II. Phân loại trầm tích
Đất
1. Trầm tích mềm rời: cuội, sỏi, cát, bột (bụi), sét
2. Trầm tích keo kết: hình thành do các vật liệu vụn
gắn kết (gồm trầm tích vụn keo kết và trầm tích sét).
VD: cuội kết, sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết
Đá
3. Trầm tích hoá học: hình thành do kết tủa chất hóa
học. VD: đá vôi, đôlômit, thạch cao, muối mỏ
vật, thực vật bị chôn vùi. VD: than đá, san hô, đá
4. Trầm tích sinh vật: hình thành do các xác động
vôi vỏ sò
sét, bùn, than bùn
5. Một số loại trung gian (hỗn hợp): VD: sét vôi, vôi
a. Trầm đọng từ mảnh vụn phong hoá Vật liệu vận
chuyển: hoà tan, lơ lửng, xô lăn, kéo lê
Trầm đọng theo
quy luật tuyển lựa theo đường kính hạt: Vận chuyển càng đi xa kích thước hạt trầm đọng càng nhỏ dần, hạt càng tròn cạnh
Xảy ra 3 quá trình chuyển hoá để tạo thành đá:
Nén chặt Keo kết xi măng hoá
Vật chất xi măng: silic, oxyd sắt, calcite, sét, trong
đó silic là chất gắn kết tốt nhất
Kết tinh
Kết quả làm cho đất mềm rời biến thành đá: cuội, sỏi, cát, bột, sét cuội kết, sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết
Các quá trình phát triển trong giai đoạn hoá đá để hình thành đá trầm tích
b. Trầm đọng do kết tủa Sự hình thành trầm
tích hoá học:
Trong các vùng biển kín do bốc hơi, nồng độ muối tăng và kết tủa. Nước biển từ đại dương tiếp tục bổ sung (mũi tên trắng - số 2) và cứ như vậy theo thời gian, tích đọng nên những lớp trầm tích dày. Muối mỏ, thạch cao được hình thành như vậy.
Than bùn
c. Trầm đọng từ xác sinh vật Sự hình thành trầm tích sinh vật Lignite – than non Anthracite – than đá
Than nâu
Than đen
Than đá
Một số loại trung gian
Trung gian giữa trầm tích vụn rời và trầm tích hoá học:
sét vôi vôi sét
Trung gian giữa trầm tích vụn rời và trầm tích sinh vật:
bùn than bùn
III. Thành phần khoáng vật của đá trầm tích Đặc điểm chung: trong đá trầm tích có đủ các loại khoáng vật, nhưng trong một loại đá thì thành phần thường đơn giản và đồng nhất. Các khoáng vật có thể là các hạt vụn, là thành phần xi măng gắn kết ở đá trầm tích vụn keo kết hoặc là thành phần chính của đá trầm tích hóa học.
Khoáng vật tàn dư: các khoáng vật của đá có trước còn giữ lại chưa bị biến đổi, thường là các khoáng vật trong các mảnh vụn của trầm tích vụn cơ học. Khoáng vật thuần túy: là các khoáng vật hình thành do sự kết tủa từ dung dịch thật. VD: thạch cao, halite, opan. Thường là thành phần của trầm tích hóa học và chất xi măng gắn kết trong trầm tích keo kết Khoáng vật thứ sinh: là những khoáng vật sinh ra từ những khoáng vật có trước do biến đổi hóa học.
Nhìn chung các khoáng vật của đá trầm tích thường ổn định với phong hóa. Một số khoáng vật thuần túy dễ bị hòa tan, vd: canxit, dolomit.
Một số khoáng vật chính của đá trầm tích
Thành phần
Tên khoáng vật
Loại khoáng vật
Vai trò trong đá trầm tích
SiO2 KAl2[AlSi3O10] (OH)2 (Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(O H)2 · nH2O Al4Si4O10(OH)8 KAl4[AlSi7O20] (OH)4 CaCO3 CaMg(CO3)2 CaSO4.2H2O
Thạch anh Muscovite Montmorillonite Kaolinite Illite Calcite Dolomite Thạch cao
kv của mảnh vụn kv của mảnh vụn kv sét kv sét kv sét tt. hoá học, chất xm tt. hoá học,chất xm tt. hoá học,chất xm
kv tàn dư kv tàn dư kv thứ sinh kv thứ sinh kv thứ sinh kv thuần tuý kv thuần tuý kv thuần tuý
Trong thành phần của đá trầm tích, ngoài các khoáng vật còn có các hoá thạch
IV. Kiến trúc và cấu tạo của đá trầm tích
1. Kiến trúc của đá trầm tích 1. Trầm tích vụn rời - kiểu kiến trúc hạt
Hòn lớn (200mm), hạt dăm (200-20mm), hạt sạn(20-2mm), hạt
cát(2-0,05), hạt bột(0,05-0,005), hạt sét(<0,005mm)
2. Trầm tích keo kết - kiểu kiến trúc keo kết:
Keo kết cơ sở: các hạt nằm trong chất gắn kết không tiếp xúc với nhau. Cường độ và tính chất của đá chủ yếu quyết định bởi cường độ và tính chất của xi măng
Keo kết lấp đầy: các hạt tiếp xúc nhau, lỗ hổng giữa các hạt được lấp
đầy bằng các chất gắn kết
Keo kết tiếp xúc: các chất gắn kết chỉ có ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt;
trong đá có nhiều lỗ hổng
Vật chất xi măng gắn kết đá: silic, oxyd sắt, calcite hoặc sét, trong đó
silic là chất gắn kết tốt nhất
3. Trầm tích hoá học - kiểu kiến trúc kết tinh 4. Trầm tích sinh vật - gọi theo tên đá
Keo kết cơ sở
Keo kết tiếp xúc
Keo kết lấp đầy
Mảnh vụn
Xi măng tự nhiên
Các kiểu kiến trúc đá trầm tích keo kết
2. Cấu tạo của đá trầm tích
Các dạng cấu tạo của đá trầm tích:
-Cấu tạo khối: cấu tạo có các hạt tạo đá sắp xếp lộn xộn. Cấu tạo này làm cho đá đồng nhất, bền vững -Cấu tạo lớp: cấu tạo đặc trưng cho đá trầm tích, các lớp có thể khác nhau về thành phần khoáng vật, thành phần hạt, các tạp chất…phát sinh do sự thay đổi trầm tích có chu kỳ hoặc do tích tụ gián đoạn
Cấu tạo lớp được mô tả bằng hình vẽ bên dưới, theo thứ tự từ trái qua phải, từ trên xuống: phân lớp mỏng; phân lớp dày; phân lớp xen kẹp; thấu kính (lense) và bướu nhỏ (nodule); phân lớp xiên; phân lớp xiên chéo; gò; phân nhịp
Hai dạng cấu tạo cơ bản của đá trầm tích Cấu tạo lớp vs cấu tạo khối
V. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm của đá trầm tích từ khi hình thành (nguyên sinh) có dạng phân lớp. Trải qua nhiều thời kỳ biến động kiến tạo, thế nằm có thể bị thay đổi (thứ sinh)
1. Thế nằm nguyên sinh: Thế nằm hình thành trong quá
trình trầm đọng
Dạng lớp nằm ngang hoặc hơi xiên (phổ biến nhất) Dạng lớp vát nhọn, dạng thấu kính Dạng lớp xiên chéo
2. Thế nằm thứ sinh: Do chuyển động kiến tạo, đá có thế
nằm nghiêng hoặc uốn cong
Nếp uốn: các lớp đá bị uốn cong (nếp lồi, nếp lõm) Phức nếp uốn: các nếp uốn liên tục nhau Đơn nghiêng: các lớp đá song song nằm nghiêng (là một phần của nếp uốn)
Thế nằm nguyên sinh (nằm ngang) và thứ sinh (nếp uốn) do
vận động kiến tạo
Thế nằm nguyên sinh
Phức nếp uốn
Thế nằm đơn nghiêng
Đường hướng dốc
Đường dốc
Các yếu tố thể hiện thế nằm của lớp đá. Các yếu tố thế nằm cũng được dùng để thể hiện mặt khe nứt, mặt đứt gẫy, ….
Đường phương: chỉ
Các yếu tố thể hiện thế nằm một mặt phẳng trong không gian
Đường hướng dốc: chỉ
Đường hướng dốc
phương kéo dài của tầng đất đá
Đường dốc
hướng đổ của đá Góc dốc: góc nghiêng của mặt lớp so với mặt phẳng nằm ngang
Câu hỏi ôn tập
1. Đá trầm tích? Phân loại đá trầm tích? 2. Đặc điểm chung về thành phần khoáng vật của đá trầm
tích?
3. Các dạng kiến trúc của đá trầm tích vụn keo kết? Vẽ hình
minh họa?
4. Các dạng cấu tạo của đá trầm tích? Vẽ hình minh họa? Dạng
cấu tạo nào là đặc trưng nhất của đá trầm tích?
5. Các dạng thế nằm của đá trầm tích? Dạng thế nằm nào là
phổ biến nhất?
