intTypePromotion=1

CÁC QUÁ TRÌNH VÀ VẬT LIỆU TRÁI ĐẤT

Chia sẻ: Lê Thị Phương Tú | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:26

0
64
lượt xem
18
download

CÁC QUÁ TRÌNH VÀ VẬT LIỆU TRÁI ĐẤT

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong suốt 4,6 tỷ năm của lịch sử trái đất, vật liệu trên hoặc gần bề mặt trái đất đã được tạo ra, duy trì, và bị phá hủy bởi nhiều tiến trình vật lý, hóa học và sinh học.quá trình liên tục hoạt động sản xuất vật liệu trái đất - đất, nước và không khí cần thiết cho sự sống còn của chúng ta.chung các quá trình này được gọi là chu kỳ địa chất, mà thực sự là một nhóm của chu kỳ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: CÁC QUÁ TRÌNH VÀ VẬT LIỆU TRÁI ĐẤT

  1. CÁC QUÁ TRÌNH VÀ VẬT LIỆU TRÁI ĐẤT CHU KỲ ĐỊA CHẤT Trong suốt 4,6 tỷ năm của lịch sử trái đất, vật liệu trên hoặc gần bề mặt trái đất đã được tạo ra, duy trì, và bị phá hủy bởi nhiều tiến trình vật lý, hóa học và sinh học.quá trình liên tục hoạt động sản xuất vật liệu trái đất - đất, nước và không khí cần thiết cho sự sống còn của chúng ta.chung các quá trình này được gọi là chu kỳ địa chất, mà thực sự là một nhóm của chu kỳ • chu kỳ kiến tạo • Chu kỳ đá • Chu kỳ thủy văn • Chu kỳ sinh địa hóa CHU KỲ KIẾN TẠO Kiến tạo đề cập đến các quá trình địa chất quy mô lớn làm biến dạng lớp vỏ của trái đất, tạo ra các dạng địa hình như các bồn đại dương, các lục địa và các vùng núi. Quá trình kiến tạo được thúc đẩy bởi các lực sâu bên trong trái đất.
  2. Thạch quyển và Lớp vỏ của Trái đất 1) Crust - 0 to 35km 2) Mantle - 35 to 2890km 3) Outer core - 2890 to 5100km 4) Inner core - 5100 to 6378 km 1. Lớp vỏ Trái Đất (Crust) Vỏ Trái Đất cấu tạo chủ yếu bằng những vật chất cứng rắn, độ dày
  3. dao động từ 5 km (ở đại dương) đến 70 km (ở lục địa). Vỏ Trái Đất chỉ chiếm khoảng 15% về thể tích và khoảng 1% về trọng lượng của Trái Đất nhưng có vai trò rất quan trọng đối với thiên nhiên và đời sống con người. Căn cứ vào sự khác nhau về thành phần cấu tạo, độ dày… vỏ Trái Đất lại chia thành hai kiểu chính: vỏ lục địa (Continental Crust) và vỏ đại dương (Oceanic Crust). Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các tầng đá khác nhau. Trên cùng là tầng đá trầm tích do các vật liệu vụn, nhỏ bị nén chặt tạo thành. Tầng này không liên tục và có nơi mỏng nơi dày. Tầng granit gồm các loại đá nhẹ tạo nên như đá granit và các loại đá có tính chất tương tự như đá granit… được hình thành do vật chất nóng chảy ở dưới sâu của vỏ Trái Đất đông đặc lại. Lớp vỏ lục địa được cấu tạo chủ yếu bằng granit. Tầng badan gồm các loại đá nặng hơn như đá badan và các loại đá có tính chất tương tự như đá badan… được hình thành do vật chất nóng chảy phun trào lên mặt đất rồi đông đặc lại. Lớp vỏ đại dương cấu tạo chủ yếu bằng badan. 2. Lớp Manti (Mantle) Dưới vỏ Trái Đất cho tới độ sâu 2.900 km là lớp Manti (còn được gọi là bao Manti). Lớp này gồm hai tầng chính. Càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vật chất của bao Manti có sự thay đổi, quánh dẻo ở tầng trên (outer hay upper) và rắn ở tầng dưới (inner hay lower).
  4. Vỏ Trái Đất và phần trên cùng của lớp Manti (đến độ sâu khoảng 100 km) vật chất ở trạng thái cứng, người ta thường gộp vào và gọi chung là thạch quyển (Lithosphere). Thạch quyển di chuyển trên một lớp mềm, quánh dẻo - quyển mềm (Asthenosphere) của bao Manti, như các mảng nổi trên mặt nước. Quyển mềm của bao Manti có ý nghĩa lớn đối với vỏ Trái Đất. Đây là nơi tích tụ và tiêu hao nguồn năng lượng bên trong, sinh ra các hoạt động kiến tạo làm thay đổi cấu trúc bề mặt Trái Đất như hình thành những dạng địa hình khác nhau, các hiện tượng động đất, núi lửa… 3. Nhân Trái Đất (Core) Nhân Trái Đất là lớp trong cùng, dày khoảng 3470 km. Ở đây, nhiệt độ và áp suất lớn hơn so với các lớp khác.
  5. Từ 2900 km đến 5100 km là nhân ngoài (Outer Core), nhiệt độ vào khoảng 5000oC, áp suất từ 1,3 triệu đến 3,1 triệu atm, vật chất tồn tại trong trạng thái lỏng. Từ 5100 km đến 6370 km là nhân trong (Inner Core), áp suất từ 3 triệu đến 3,5 triệu atm, vật chất ở trạng thái rắn. Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái Đất là những kim loại nặng như niken (Ni), sắt (Fe) nên nhân Trái Đất còn được gọi là nhân Nife. Chuyển động của các tấm thạch quyển Không giống như quyển mềm, được cho là nhiều hơn hoặc ít liên tục, thạch quyển bị phá vỡ thành từng mảnh lớn được gọi là quá trình liên kết với nguồn gốc, phong trào, và phá hủy các tấm thạch quyển di chuyển tương đối khác (hình 2.3). Các mảng được gọi chung là kiến tạo mảng. Một mảng thạch quyển có thể bao gồm cả một lục địa và một phần của bồn đại dương hoặc chỉ có bồn đại dương.
  6. Các mảng lớn nhất là Thái Bình Dương, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Âu-Á, châu Phi, và các tấm Úc. Ranh giới giữa các tấm thạch quyển là các khu vực hoạt động địa chất, nơi xảy ra nhiều động đất và núi lửa hoạt động. Kiến tạo địa tầng địa lý Drawin nguồn gốc của các loài sinh học - một khái niệm thống nhất giải thích một loạt của các hiện tượng. Về địa chất, chúng ta vẫn đang tìm kiếm các cơ chế chính xác của các kiến tạo địa tầng, người ta nghĩ rằng nó giống đối lưu. Khi ở sâu trong lòng đất, chúng trở nên ít đậm đặc hơn và tăng khi ở sườn núi. Có 3 kiểu ranh giới mảng: phân kỳ, hội tụ và chuyển dạng. Ba kiểu ranh giới mảng: 1-Quyển mềm; 2-Thạch quyển; 3-Điểm nóng; 4-Vỏ đại dương; 5- Mảng hút chìm; 6-Vỏ lục địa; 7-Đới tách giản trên lục địa; 8-Ranh giới hội tụ; 9-Ranh giới phân kỳ; 10-Ranh giới chuyển dạng; 11-Núi lửa dạng khiên; 12-Sống núi giữa đại dương; 13-Ranh giới mảng hội tụ; 14-Núi lửa dạng tầng; 15-Cung đảo núi lửa; 16-Mảng 17-Quyển mềm; 18-Rãnh đại dương 1. Ranh giới hội tụ: Tùy thuộc vào kiểu thạch quyển của các mảng tham gia vào sự va chạm. Một mảng đại dương đặc va vào một mảng lục địa ít đặc hơn tạo ra đới hút chìm. Loại ranh giới hội tụ đã tạo ra một số hệ thống núi cao nhất trên trái đất, chẳng hạn như Alpine, vành đai Himalaya. 2. Ranh giới phân kỳ: Xuất hiện ở nơi mà hai mảng di chuyển xa ra nhau.
  7. Ví dụ: Các sống núi giữa đại dương (như sống núi Trung Đại Tây Dương) và các đới đang có hoạt động tách giãn (như thung lũng tách giãn Lớn ở châu Phi) 3. Ranh giới chuyển dạng: Xảy ra khi hai mảng trượt qua nhau. Chủ yếu xảy ra trong lớp vỏ đại dương, nhưng một số xảy ra ở các lục địa. Ranh giới chuyển dạng lục địa nổi tiếng là đứt gãy San Andreas ở California, nơi phần của mảng Thái Bình Dương đang trượt ngang qua một phần của các mảng Bắc Mỹ. Bản đồ chi tiết về các mảng kiến tạo và các vectơ di chuyển của nó. Màu tím: ranh giới hội tụ, đỏ: ranh giới phân kỳ, lục: ranh giới chuyển dạng, xanh dương: đới hút chìm, xám (vùng): đai tạo núi. Tốc độ di chuyển của các mảng Hướng chuyển động tấm liên quan đến nhau được hiển thị trên hình 2.3a. Tốc độ di chuyển từ 2-15 cm/năm. San Andreas đứt gãy di chuyển theo chiều ngang trung bình khoảng 3,4 cm/năm, do đó các tính năng như các đơn vị đá, suối có thể được di dời mà chúng vượt qua đứt gãy (hình 2.7). Trong 4 triệu năm qua, đã có khoảng 200 km chuyển trên đứt gãy gãy San Andreas. Los Angeles (trên biển Thái Bình Dương) từ từ di chuyển về hướng San Francisco (trên các mảng Bắc Mỹ). Trong khoảng 20 triệu năm, các thành phố có thể nằm cạnh nhau.
  8. Mảng không nhất thiết phải di chuyển liên tục qua lại với nhau, nói chung chúng bị hạn chế bởi sự ma sát, di chuyển tại địa phương hoặc khu vực chỉ khi biến dạng trở nên lớn hơn, gây ra một trận động đất. Chuyển vị ngang dọc theo ranh giới biến đổi như đứt gãy San Andreas có thể được càng nhiều như vài mét trong trận động đất lớn. May mắn thay, chẳng hạn như sự kiện thường xảy ra ở bất kỳ vị trí nào chỉ một lần mỗi vài trăm năm. Siêu lục địa Pangaea và các lục địa hiện nay: Sự vận động của các mảng thạch quyển tạo ra hình dạng và vị trí của các lục địa ngày nay. Có bằng chứng cho thấy sự di chuyển của các lục địa cách đây khoảng 200 triệu năm, với sự tan vỡ của một siêu lục địa (siêu lục địa Pangaea). Hình 2.8a cho thấy Pangaea xuất hiện khoảng 180 triệu năm trước, cũng như vị trí hiện tại của các lục địa và các bồn đại dương (hình 2.8d). Tầng đáy đại dương mở rộng trên 200 triệu năm qua, tách lục Á-Âu và Bắc Mỹ khỏi lục địa phía Nam, tách Âu Á khỏi Bắc Mỹ, lục địa phía Nam (phía Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ, và Úc) tách rời nhau. Biển Tethys, giữa châu Phi và châu Âu (hình 2.8ac) đã đóng lại, để lại dấu vết nhỏ ngày nay được gọi là biển Địa Trung Hải. Khoảng 50 triệu năm trước, Ấn Độ va chạm với Trung Quốc, tạo ra các dãy núi Himalyan (ngọn núi cao nhất trên thế giới) và cao nguyên Tây Tạng. Sư va chạm vẫn tiến tục xảy ra ngày nay. Chu kỳ kiến tạo và địa chất môi trường Tất cả mọi vật sống trên hành tinh bị ảnh hưởng bởi kiến tạo mảng. Các mảng từ từ di chuyển một vài cm/năm, làm các lục địa và bồn đại dương, tạo ra khu vực có tài nguyên (dầu mỏ, khí đốt và khoáng sản), cũng như động đất và núi lửa. Quá trình kiến tạo xảy ra tại các ranh giới để xác định tính chất của các loại đá và đất mà trên đó phụ thuộc xây dựng và nông nghiệp. Mảng chuyển động qua hàng triệu của năm thay đổi hoặc thay đổi dòng chảy trong đại dương, ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu cũng
  9. như sự thay đổi về lượng mưa khu vực → ảnh hưởng đến năng suất của đất và vị trí sinh sống của con người. Chu kỳ đá Đá là tập hợp của một hoặc nhiều khoáng sản tự nhiên, các chất kết tinh với thuộc tính được xác định. Chu kỳ đá:  là chu kỳ địa chất phụ lớn nhất.  liên quan với tất cả các chu kỳ địa chất phụ khác.  phụ thuộc vào chu kỳ kiến tạo để lấy nhiệt và năng lượng, chu kỳ sinh địa hóa để lấy vật liệu và chu kỳ thủy văn để lấy nước để sử dụng cho các quá trình phong hóa, xâm thực, v ận chuyển, lắng đọng và tạo đá trầm tích. Sự chi phối bởi nội nhiệt t.đất làm nóng chảy các đá b ị hút chìm trong chu kỳ kiến tạo. Sự kết tinh đá nóng chảy tạo ra các đá mắc ma ở bên dưới và trên mặt đất. Các đá biến đổi rất nhiều về thành phần và tính chất, chúng có thể được phân loại thành ba loại chính: + Các đá trên và gần mặt đất bị phá hủy về hóa học và vật lý b ởi quá trình phong hóa, tạo nên các trầm tích bị vận chuyển bởi gió, nước và băng tới các bồn trầm tích như đại dương. + Các lớp tích tích tụ trầm tích cuối cùng trải qua giai đoạn thành đá (chuyển thành đá cứng), hình thành các đá trầm tích. + Các đá trầm tích bị chôn sâu có thể bị biến chất (bi ến đ ổi hình dạng) bởi nhiệt, áp suất hoặc các dung dịch hoạt hóa để tạo ra các đá biến chất, mà có thể vẫn bị chôn vùi sâu hơn và nóng chảy, b ắt đầu một chu kỳ nữa.
  10. Một số biến đổi về trình tự lý tưởng này được trình bày trong hình 2.9. Ví dụ, đá mắc ma và đá biến chất có thể bị biến đổi thành đá biến chất mới mà không trải qua phong hóa và xâm thực → ki ểu đá hình thành trong chù ký đá phụ thuộc vào môi trường tạo đá. Chu kỳ đá và chu kỳ kiến tạo : Các chu kỳ kiến tạo cung cấp nhiều môi trường cho sự hình thành đá, với quá trình hình thành cụ thể đá xảy ra ở mỗi loại ranh giới mảng ( hình 2.10). Khi chỉ xem xét riêng chu kỳ đá, quan tâm chủ yếu với việc tái chế vật liệu đá và khoáng sản. Tuy nhiên, các quá trình kiến tạo mà chi phối và duy trì chu kỳ đá là rất cần thiết trong việc xác định các thuộc tính của đá kết quả → sự quan tâm của chúng ta trong các chu kỳ kiến tạo phải nhiều hơn so với lý thuyết suông, vì nó là vật liệu để chúng ta xây dựng nhà cửa, nhà máy của chúng tôi, đường giao thông, và các cấu trúc khác. Chu kỳ đá và các tài nguyên khoáng sản: Chu kỳ đá là nguyên nhân tập họp cũng như phân tán các vật liệu → cực kỳ quan trọng để khai thác khoáng sản. Nếu nó không phải là quá trình mắc ma, trầm tích và biến chất (quá trình tập trung khoáng chất) → sẽ khó khăn để khai thác các nguồn tài nguyên này. Chúng ta lấy nguồn tài nguyên đã được tập trung bởi một quá trình trong chu kỳ đá, biến đổi chúng thông qua các hoạt động công nghiệp, và sau đó trả lại chúng ở dạng loãng tới chu kỳ, nơi chúng được phân tán bởi các quá trình vật liệu khác → nguồn tài nguyên không thể được tập trung lại trong một khoảng thời gian hữu ích. Ví dụ: phosphate được sử dụng rộng rãi trong phân bón. Phosphate được khai thác trong một hình thức tập trung, chuyển đổi và sử dụng trong nông nghiệp, sau đó phân tán bởi đất và nước bề mặt, dòng không khí, và các tác nhân khác. Cuối cùng, phosphat có thể trở nên dồi dào, đủ để gây ô nhiễm nước, nhưng ngoại trừ việc sử
  11. dụng nước giàu phosphate từ các nhà máy xử lý nước thải cho tưới tiêu, nó hiếm khi được tập trung đầy đủ để được tái chế. Chu kỳ thủy văn : Chu kỳ thủy văn là sự chuyển động của nước từ đại dương vào khí quyển và ngược lại (hình 2.11). Bị chi phối bởi năng lượng mặt trời, chu kỳ hoạt động bằng cách bốc hơi, lượng mưa, dòng chảy bề mặt và dòng chảy dưới bề mặt. Chỉ một số lượng rất nhỏ của tổng lượng nước trong chu kỳ hoạt động gần không khí, sông ngòi, và môi trường dưới bề mặt nông cạn trên trái đất chỉ khoảng 0,3% tổng số (hơn 97% là ở các đại dương). Tuy nhiên, số lượng nhỏ nước biển ở trên hoặc gần bề mặt trái đất là rất quan trọng trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và sắp xếp của các nguyên tố hóa học trong giải pháp, điêu khắc phong cảnh, thời tiết đá, vận chuyển và tích tụ trầm tích, và cung cấp tài nguyên nước của chúng ta. Chu kỳ sinh địa hóa Sinh địa hoá là việc chuyển đổi hoặc quay vòng của một phần tử hoặc các yếu tố thông qua khí quyển, thạch quyển, thuỷ quyển, và sinh quyển. Các chu trình sinh địa hoá liên quan mật thiết với chu kì kiến tạo, chu kì đá và chu kỳ thủy văn. Chu kỳ kiến tạo cung cấp nước từ các quá trình núi lửa, cũng như nhiệt và năng lượng cần thiết để hình thành và thay đổi vật liệu trái đất được chuyển nhượng trong chu trình sinh địa hoá. Chu kì đá và chu kỳ thủy văn liên quan đến các quá trình lưu trữ và chuyển đổi nhiều nguyên tố hóa học trong nước, đất và đá. Ví dụ: chu trình carbon toàn cầu. Carbon ở dạng tinh khiết đ ược tìm thấy trong một số khoáng vật như graphit và kim cương. carbon kết hợp với các nguyên tố khác. Carbon là khối xây dựng c ơ bản của sự sống vì nó hết hợp dễ dàng với các nguyên tử carbon khác và với oxy và hydro để tạo thành các hợp chất sinh học → chu trình sinh địa hóa carbon liên quan chặt chẽ tới chu trình oxy và hydro.
  12. Một số hợp chất carbon là các khí dưới những điều kiện bình thường; quan trọng nhất trong các khí này là carbon dioxide (CO 2), có trong khí quyển, đất và các phần môi trường khác. CO 2 trong khí quyển hoặc trong đất dể bị hoà tan trong nước tạo axit yếu như axit carbonic (H2CO3) có vai trò quan trọng trong phong hóa các đá ở trên hoặc gần mặt đất. Hình 2.12 trình bày lượng carbon trong các ngăn dự trữ khác nhau cũng như tốc độ di chuyển giữa các ngăn trên cơ sở hàng năm. hầu hết carbon trên trái đất được trữ trong trầm tích bi ển và đá trầm tích. Các nơi khác chỉ chiếm khoảng 0.05 % tổng số. Tuy vậy, carbon chứa trong khí quyển và được di chuyển từ đó đến đ ất và đ ại đương có tầm quan trọng môi trường đặc biệt. Vì sự tập trung CO 2 trong khí quyển ra tăng do sự biến đổi tự nhiên hoặc do đốt các nhiên liệu hóa thạch, khí hậu toàn cầu cũng thay đổi. carbon trữ trong khí quyển gồm 3 tấn từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, nhưng lượng carbon vào khí quyển từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là 6 tỉ tấn mỗi năm → 3 tỉ tấn carbon đã đi đâu? đây là câu h ỏi lớn mà chưa có câu trả lời. Có lẽ chúng đi vào nơi chứa lớn hơn bao gồm nước đại dương nông, đất hoặc thực vật trên mặt đất. Vì khí quyển là môi trường động và sự di chuyển carbon nhanh xảy ra giữa khí quyển và các thực vật trên đất và trong đ ại d ương, thời gian cư trú trung bình của carbon trong khí quyển ngắn. Các chu trình sinh địa hóa không có pha khí, như chu trình phospho khác biệt nhiều. Chu trình phospho luôn rất chậm, mất hàng trăm ngàn năm đến nhiều triệu năm. Phospho quay trở lại đất bởi chu kỳ đá tạo đá giầu phosphát, và chu kỳ kiến tạo nâng đá lên, phơi lộ xâm thực một lần nữa. Cũng có 1 s ố ít phospho trở lại đất là phân chim (hoặc phân dơi), tập trung lại và được dùng như phân bón. ĐÁ Các chu kỳ địa chất và chu kỳ phụ của nó đã hình thành vật liệu trái đất đá và khoáng sản liên tục được tạo ra, thay đổi. Và bị phá hủy bởi quá trình hoạt động của Trái Đất.
  13. Bây giờ chúng ta có thể bắt đầu tập trung vào tài sản và cách sử dụng khoáng vật trên Trái Đất. Trong ngành Địa chất môi trường chúng ta chủ yếu liên quan tới đá, nhưng để hiểu được nguồn tài nguyên của mình, chúng ta cần hiểu biết một số thứ về các khoáng vật. Một vài những khoáng vật quan trọng và phổ biến được thảo luận trong :A Closer Look: Minerals. Một tảng đá là một tổng hợp của một hoặc nhiều khoáng chất. Đây là định nghĩa được sử dụng trong điều tra địa chất truyền thống.Thuật ngữ ứng dụng địa chất là hơi khác nhau, tuy nhiên, vì địa chất áp dụng có liên quan với tính chất có ảnh hưởng đến thiết kế kỹ thuật. Trong ứng dụng địa chất, thuật ngữ đá được dành riêng cho vật liệu trái đất có thể được khai quật mà không cần nổ mìn, trái đất có những vật chất chuyển động được gọi là đất, do đó, rất dễ vỡ(nén lỏng lẻo hoặc kém kết gắn) cát kết có thể được xem là đất, trong khi đất sét nét có thể được gọi là đá. Điều này thuật ngữ thực dụng truyền đạt thông tin hữu ích hơn cho các nhà quy hoạch và thiết kế so với các điều khoản thông thường. Đất sét, ví dụ, thường bị bở rời và dễ dàng loại bỏ. Một thầu có thể giả định rằng một vật nhà liệu được mô tả như đất sét là một đất và giá thầu thấp cho một công việc khai quật, nghĩ rằng vật liệu có thể được loại bỏ mà không cần nổ mìn.nếu đất sét lượt ra cũng bị nén chặt, tuy nhiên, ta có thể phá nổ đắt hơn nhiều. Loại hình lỗi có thể tránh mìn, mà được bằng cách thực hiện một điều tra sơ bộ và báo trước cho nhà thầu để xem xét đất sét một tảng đá. KHOÁNG SẢN Khoáng sản là một nguyên tố hay hợp chất được kết tinh và tạo thành qua các quá trình địa chất. Các nguyên tử được sắp xếp theo một trật t ự nhất định nhất đ ịnh được gọi là kết tinh. Nước không phải là khoáng sản, nhưng nước có thể kết tinh tạo thành băng. Tất cả có hơn 2000 khoáng sản nhưng chúng ta chỉ cần tìm hiểu vài khoáng sản về đá. Silicate, gần 70% khối lượng bề mặt trái đất là Oxi và Silic. Oxi và Silic kết hợp với các chất khác như Al, Fe, Na, Ka có thành phần chiếm 95% khối lượng bề mặt trái đất. Khoáng sản bao gồm các
  14. nguyên tố oxi và silic được gọi là silicate. Silicate la một trong nhũng đá tạo hình phong phú. Có 3 loại đá quan trọng là thạch anh, fenspat và thủy tinh lưới thép. Thạch anh là một trong những khoáng sản phong phú của bề mặt trái đất. Thạch anh co độ cứng kém nên để bị bẽ gãy nên có những đ ặc trưng riêng. Thạch anh tinh khiết có màu trắng, nhưng khi kết hợp v ới các chất khác thạch anh có màu tím, hồng, đen hay một s ố màu khác. Thạch anh màu có hình bán cầu được gọi là thạch anh. Bởi vì th ạch anh kém bền nên dể bị bẽ gãy và có nhiều ở các dòng sông và bờ biển. Fenspat là aluminosilicate, bao gồm nhôm, silic, oxi và kết hợp với nhiều nguyên tố khác như K, Ca, Na. Hầu hết các khoáng sản c ủa đá thì phong phú trong tự nhiên. Fenspat có vai trò quan trọng trong công nghiệp làm gốm và thủy tinh. Fenspat thông thường có màu xám, trắng hay màu hồng và có đọ cứng kém. Các quá trình nay liên quan đến các vấn đề môi trường quan trọng. Khi đá nứt thuận tiện cho nước xâm nhập và phong hóa đá. Thủy tinh lưới thép là một nhóm của silicate, bao gồm silic, oxi và các nguyên tố vi lượng như Fe, Mg. Khoáng sản này thì có màu tối của đá. Bởi vì nó có sức bền kém nên dể bị phong hóa và xói mòn. Thủy tinh lưới thép gìn giữ và bi thay đổi nhanh trên khu vực. Khi thời ti ết thay đổi nhanh, nó kết hợp với oxi tạo nên các gỉ sét, với các nguyên t ử đ ất sét và hòa tan bởi muối. Các nhà xây dựng cần cân nhắc kĩ khi ước lượng công trình, nơi xây dựng, kích thước và bao gồm cả chiều cao của đá thủy tinh lưới thép Các khoáng sản khác, thêm vào hợp chât silicate là sản phẩm khoáng sản quan trong môi trường. ỨNG SUẤT VÀ SỨC CĂNG 1. Ứng suất: Ứng Suất là sự tác động mạnh mẽ của gió lên mỗi đơn vị diện tích tồn tại trên một mặt phẳng trong đá hoặc các vật liệu đất khác. Các đơn vị thông thường của sức gió trong khoa học Newton, định nghĩa là lực gió cần thiết để sản xuất một gia tốc 1m/s2 với một khối lượng 1 kg. Ứng suất được đo bằng N /m2 hoặc Pascals, 1 N/m2 = 1 Pa.
  15. Ứng suất không thể đo trực tiếp, nhưng nó có thể được suy ra hoặc tính toán (7). Ứng suất có thể được nén, độ bền kéo, hoặc cắt, được xác định bởi sự chỉ đạo của các lực tác dụng vào vật liệu (hình 2.b, trái). 2. Sức căng: Sức căng là sự biến dạng (rút ngắn, kéo dài, hoặc quay) gây ra bởi ứng suất. Mỗi ứng suất thì tương ứng với một lại sức căng (hình 2.b, bên phải). Một số vật liệu theo biến dạng dưới lực căng một cách đàn hồi , một cách khác như ép là nhựa. Trong biến dạng đàn hồi, vật liệu bị biến dạng trở lại hình dạng ban đầu của nó sau khi sức căng được loại bỏ, ví dụ nén một quả bóng cao su và kéo dài một dãy cao su. Biến dạng dẻo được đặc trưng bởi lực căng thường trực, đó là vật liệu không trả lại hình dạng ban đầu của nó sau khi lực căng được loại bỏ. Vật liệu bị vỡ trước khi biến dạng dẻo rất ít xảy ra là dễ vỡ, trong khi những người vỡ đáng kể sau khi biến dạng dẻo dễ uốn. Thủy tinh ở nhiệt độ phòng là cứng và giòn, nhưng thủy tinh nung nóng đến một nhiệt độ đủ cao, mềm và dễ uốn, biến dạng chất dẻo trước khi cho vào khuôn. Hình2.c cho thấy căng thẳng và căng thẳng kinh nghiệm bởi dễ uốn, biến dạng chất và là một chất dễ vỡ (8).Hơn nữa, đá có thể bị vỡ do sự chuyển động dọc theo đứt xươnghoặc gãy hệ thống trong đó một gãy gãy xương trong bên noves liên quan khác.Gãy đá có thể nằmtrong khoảng kích thước từ gãy xương chân tóc nhỏ để các đới đứ t gãy lớn như vậy là khu vực San Andreas lỗi, vết sẹo California cảnh quan cho hàng trăm km s (Hình 2.13).Ngay cả một hoạt động lỗi gọn gàng các trang web đề xuất của thợ xây đập lớn có thể là đủ lý do để nhìn kẻ thù một trang web khác. Các vấn đề và mối nguy hiểm liên quan đến gãy xương không chỉ giới hạn lỗi hệ thống đang hoạt động (những người đã di chuyển trong vài ngàn năm qua).Một khi một vết nứtnhư phát triển, đó là tùy thuộc vào thời tiết, có thể sản xuất khoáng chất đất sét.Những khoáng chất này có thể không ổn định và có thể trở thành một bề
  16. mặt bôi trơn tạo điều kiện cho sạt lở đất, hoặc đất sét có thể rửa sạch và tạo mở đường ống dẫn nước để di chuyển qua những tảng đá.Vì vậy, mặc dù hoạt động đứt gãy rõ ràng là một mối nguy hiểm cho sự ổn định của cấu trúc thiết kế, thậm chí nhỏ, gãy xương không hoạt động, và lỗi lầm, phải được kiểm tra và đánh giá cẩn thận để tối đa hóa cấu trúc. Các loại đá Chu kỳ đá tổng quát thành lập có ba đá : đá lửa, đá trầm tích và biến chất. Bảng 2.1 tóm tắt các đặc tính của một số loại đá phổ biến của từng loại. Đá truyền thống được phân loại theo khoáng vật của họ (thành phần khoáng) và kết cấu (kích thước, hình dạng, và sự sắp xếp của các loại ngũ cốc). Kết cấu là quan trọng hơn về địa chất môi trường, tuy nhiên, bởi vì cùng với cấu trúc (các loại gãy xương), nó quyết định sức mạnh và tiện ích của đá. Ví dụ đá granit có thể được một số tên gọi khác nhau (ví dụ, đá granit, gabro) theo khoáng vật của họ, nhưng các đặc tính kỹ thuật của tất cả các loại đá granit là gần như nhau. Điều này không có nghĩa là khoáng vật đó là không quan trọng trong ứng dụng địa chất trong trường hợp cụ thể, nó có thể là cực kỳ quan trọng. Tuy các tiện ích của một nhóm toàn nhiên, khi chúng ta xem xét bộ đá, chẳng hạn như đá lửa xâm nhập, khoáng vật thường ít quan trọng hơn kết cấu và cấu trúc. Baldwin Hills Dam Chiều 14/12/1963, những người sống dưới Baldwin Hills hồ chứa ở miền Nam Califonia đã vội vã sơ tán khỏi nhà, khi nước bắt đầu đổ qua qua vết nứt ở đập. Hai giờ sau khi cuộc di tản bắt đầu, đập ngăn nước vỡ, khẳng định 5 người sống và gây thiệt hại 11$ triệu. Sự đổ vỡ của các đập nước, cao 71m và dài 198m, kết quả từ sự vận động liên tục từ những đoạn đứt, do cống gạch bị vỡ,lớp gạch,màng nhựa tầng đập và hồ chứa. Các hồ chứa trên các cạnh của một lĩnh vực dầu khí, và thu hồi dầu từ năm đã gây ra sụt lún tại các hồ 1923 và 1963
  17. chứa khoảng 1 m. Sau khi các hồ chứa đã ráo nước, vết nứt có thể được nhìn thấy trong lớp đá. Những vết nứt này mở rộng liên tục dọc theo chiều dài của hồ chứa và được liên kết với vết thương sâu trong đập ( Hình 2.D ) Khi xây dựng hồ chứa bắt đầu vào năm 1947, được sử dụng các kiến thức tiên tiến nhất hiện có. Sự đứt đoạn, cùng với một số lỗi khác, được phát hiện trong quá trình xây dựng, kiểm tra, và đánh giá không gây nguy hiểm cho sự ổn định của các đập ngăn nước. Bởi vì một kinh nghiệm trước đó với các lỗi (sự thất bại năm 1928 của đập St.Francis), thiết kế của đập Baldwin Hills bao gồm một số quy định cho những lỗi trong các cơ sở vật chất, bao gồm cả xây dựng một lớp lót hồ chứa đất sét đầm chặt. Ngoài ra, một loạt các kiểm tra định kỳ được thực hiện để đảm bảo sự an toàn của hoạt động. Đôi khi giữa xây dựng đập và khi nó thất bại, lỗi di chuyển một vài cm (có là không có trận động đất).. Điều này gây ra lót đất sét dễ vỡ. Nước từ hồ chứa vào các vết nứt dọc theo đứt gãy và nổi lên như là rò rỉ đã bị xói mòn đập, gây ra vỡ. Sự thất bại đến khá đột ngột. Nó không phải dành cho những trường hợp may mắn cho vài giờ cảnh báo và các quan chức hành động nhanh chóng, sự mất mát của cuộc sống có thể đã lớn hơn nhiều. Nguyên nhân sự vận động liên tục từ những đoạn đứt nhưng một giả gây tranh cãi, thuyết liên kết không lún của lĩnh vực dầu. ĐÁ LỬA: Nếu mắc ma nguội đi từ từ và kết tinh dưới bề mặt trái đất, đá lửa được gọi là đá xâm nhập. Đá lửa chống xâm nhập có xu hướng là hạt thô, đó là, các hạt khoáng chất cá nhân có thể được nhìn thấy bằng mắt thường do làm mát tương đối chậm trong quá trình kết tinh. Khi xâm nhập đá lửa như đá granite (bao gồm chủ yếu là fenspat và thạch anh, bảng2.1 Hình 2.14a) tiếp bề xúc trên mặt, chúng tôi có thể kết luận rằng sự xói mòn đã loại bỏ các vật liệu ban đầu được bảo hiểm (hình 2.15). Khi dung nham nóng chảy lên về phía bề mặt, nó chiếm chỗ của các đá xâm nhập, thường phá vỡ các phần của đá xâm nhập và kết hợp chúng như
  18. là nó kết tinh.Những khối nước ngoài, được gọi là vùi, là bằng chứng về sựxâm nhập cưỡng chế. Đá lửa chống xâm nhập là nói chung mạnh mẽ và có sức mạnh tương đối cao kháng nén (9). Sức mạnh của đá granit phụ thuộc vào kích thước hạt của nó và mức độ gãy. Nói chung, đá granit với các loại ngũ cốc tương đối nhỏ. Tươi, đá xâm nhập, trừ khi bị gãy rộng rãi, thường thỏa đáng cho tất cả các loại kỹ thuật và các hoạt động xây dựng(10) Nói chung thuận lợi đặc tính vật lý của đá xâm nhập, nó không phải là an toàn giả định rằng tất cả các loại đá như vậy là đạt yêu cầu cho mục đích. Các đá kết tinh trên hoặc ngay dưới bề mặt của trái đất được gọi là được thành từ đá phun trào. Chúng hình dung nham (macma chảy từ núi lửa trong một trạng thái nóng chảy) hoặc từ các mảnh vỡ nham thạch (macma đã kiên cố hóa nhanh chóng như nó đã được thổi ra một ngọn núi lửa). Các đá kết tinh từ dung nham được gọi là đá bazan (hình 2.14b, bảng 2.1) và có thể mạnh hơn đá nhiên, nếu chảy dung granite (9).Tuy dòng nham được trộn lẫn với dăm kết núi lửa (góc mảnh vỡ của dung nham bị hỏng và các vật liệu khác) hoặc các khu sản xuất như khí thoát ra từ dung nham làm mát, sức mạnh của các loại đá kết quả có thể được giảm đi rất nhiều. Hơn nữa, dòng nham thạch đã nguội và hóa thường thể hiện sâu rộng cột mối nối (hình 2.16), là một loại gãy hình thành trong quá trình làm mát và có thể làm giảm sức mạnh của đá. Củng cố dung nham chảy cũng có thể có khoảng trống dưới lòng đất được gọi là các ống dung nham, có thể sụp đổ từ trọng lượng của vật liệu nằm phía trên hoặc mang một lượng lớn nước ngầm, hoặc có thể gây ra vấn đề trong quá trình thiết kế,lập kế hoạch, giai đoạn xây dựng của dự án. Mảnh vỡ vụn núi lửa, hoặc tephra, phun ra từ núi lửa sản xuất nhiều đá phun trào. Bao gồm các mảnh vỡ của đá và mảnh vỡ thủy tinh đường kính nhỏ hơn 4 mm được gọi là tro núi lửa, tro này được đầm, bê tông, hoặc hàn lại với nhau. Mặc dù sức mạnh của tuff phụ thuộc vào nó cũng củng cố hoặc hàn, nói
  19. chung nó là một, đá mềm yếumà có thể có cường độ nén rất thấp (xem Bảng 2.1) (9).Một số có thể được thay đổi để đất sét gọi là bentonit, một vật liệu cực kỳ không ổn định.Khi nó bị ướt, bentonit mở rộng nhiều lần khối lượng ban đầu của nó. Vụn núi lửa hoạt động sản xuất các mảnh vỡ lớn hơn, khi pha trộn với tro và hàn lại với nhau, tạo thành núi lửa. Sức mạnh phản lưới này vật liệu có thể được so với các đá xâm sánh nhậphoặc là thấp hơn nhiều, tùy thuộc vào cách nào mà các cá nhân được tổ chức với nhau. Sự kiểm tra một cách cẩn thận là luôn luôn cần thiết trước khi những cấu trúc lớn được xây dựng trên đá như vậy. Ngày 05/6/1976, Teton Dam ở Idaho bị vỡ, 14 người chết và gây khoảng 1 nghìn tỷ thiệt hại về tài sản. Trước khi đổ, một xoáy nước lên tới vài mét đã được nhìn thấy trong hồ chứa, phải nhấn mạnh rằng nó là đường hầm nước được tạo nên bên dưới đập. Các vết nứt trong đá ở bên dưới đập có lẽ không được hoàn thiện bởi xi măng sệt (vữa) suốt quá trình xây dựng, do vậy nuớc bắt đầu chảy ở móng cho tới khi bể chứa đầy. Khi nước di chuyển, nó đã xói mòn nhanh chóng đường hầm thông qua thông qua móng của con đập, gây ra xoáy nước. Đập sụp đổ chỉ vài phút sau đó, và một bức tường nước cao 20m chảy xuống hạ lưu, phá hoại nhà cửa, trang trại, trang thiết bị, động vật, cây tr ồng dọc theo 160 km của sông Teton và Snake. ĐÁ TRẦM TÍCH Đá trầm tích chiếm khoảng 75% của tất cả các loại đá. trầm tích được hình thành được vận chuyển, tích tụ, và sau đó được hình thành bởi quá trình gắn kết tự nhiên, nén, hoặc cơ chế khác. Có hai loại đá trầm tích: đá trầm tích vụn, và đá trầm tích hóa học Đá trầm tích vụn được phân loại theo kết cấu của nó là đá phiến sét, đá cát kết (sa thạch), và cuội kết. Cho tới nay, đá phiến sét là phong phú nhất, chiếm khoảng 50% của tất cả các đá trầm tích. Nó có kết cấu tốt nhất trong ba loại các loại đá trầm tích vụn, được tạo nên bởi các hạt đất sét và phù sa. đất sét theo khía cạnh thành phần khoáng vật của chúng (xem Một cái nhìn cụ thể về Khoáng sản), nhưng các nhà địa chất kỹ thuật cũng sử dụng theo khía cạnh kết cấu để định nghĩa là các hạt trầm tích mịn nhất
  20. (đường kính bé hơn 0,004 mm). Khi tầng đất sét hay phù sa ( hạt trầm tích thô hơn, đường kính từ 0,076 tới 0,004 mm) được đầm hoặc nén chặt, chúng tạo thành đá phiến sét. Đá phiến sét là nguyên nhân của nhiều vấn đề về môi trường, và sự hiện diện của nó là một lá cờ đỏ cảnh báo tới các nhà khoa học cứu ứng dụng đất. nghiên trái Có hai loại đá phiến sét: đá phiến sét nén và đá phiến sét ximăng Đá phiến sét nén được tạo thành từ hạt đất sét mịn. Nó rất yếu và có thể gây ra một số vấn đề về môi trừơng.  Khả năng hút nước cao và to lên.  Nguy cơ bị trượt cao, ngay cả khi ở trên các sườn dốc thoải.  Tiềm năng cao cho sự tôi vôi, có nghĩa là tiếp xúc với nước sẽ bề mặt của nó bị phá vỡ và co tròn.  Phục hồi nếu có điều kiện ứng suất thay đổi, nó là vật liệu làm móng rất yếu. một sức cực thấp  Có nén kỳ Đá phiến sét xi măng có thể rất ổn định, phù hợp cho tất cả các mục kỹ thuật. đích Đá cát và các hạt thô và chiếm khoảng 25% của tất cả các đá trầm tích. Vật liệu xi măng phổ biến là silica, cacbonat canxi (silica là bền nhất, cacbonat canxi bị hòa tan trong axit yếu, và đất sét có thể không ổn định và có thể bị rửa sạch) → đánh giá cẩn thận sức mạnh và sự ổn định của vật liệu xi măng các loại trầm vụn. đá tích Đá trầm tích hoá học Phân loại theo thành phần khoáng vật Bao gồm mỏ muối (đá muối,nacl), thạch anh (caso 4.2h2o) và đá vôi,chứa chủ yếu là khoáng vật canxit(caco3), hình 2.14e.chiếm khoảng 25% trong tất cả các đá trầm tích Nó phong hoá  hệ thống hang động ngầm và các hố -> nguy hại cho sự xây dựng tại những nơi này Trong khu vực đá vôi,hầu hết các dòng chảy có thể được chuyển hướng tới các khe nứt dưới mặt đất Đá biến chất

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản