CHƯƠNG 10 – PHONG HÓA • Phong hóa tượng địa chất ngoại sinh, làm phá hủy thành phần cấu trúc đá khoáng vật bề mặt trái đất tác động điều kiện khí hậu hoạt động sinh vật bề mặt trái đất (nhiệt độ, độ ẩm, băng hà, sinh vật, ) • Phong hóa thân không làm dịch chuyển dịch chuyển đá bị phá hủy Kết tạo lớp sản phẩm phong hóa nằm Vật liệu phong hóa tích tụ nằm trực tiếp bề mặt đá chưa bị phong hóa nơi thành tạo nằm trực tiếp bề mặt đá gốc chưa bị phong hóa • Sản phẩm phong hóa sau tạo di chuyển khoảng cách xa hàng ngàn km tác động dòng nước chảy, gió, băng hà, trọng lực tích tụ nơi địa hình thấp Quá trình gọi trình bóc mòn, vận chuyển lắng đọng trầm tích Vật liệu phong hóa bóc mòn, vận chuyển lắng đọng Theo tác nhân chế gây phong hóa, người ta chia làm ba loại phong hóa: Phong hóa vật lý (cơ học): Gây phá hủy đá cứng ban đầu thành mảnh vụn không làm biến đổi thành phần đá khoáng vật Phong hóa hóa học: Xảy nước không khí tham gia phản ứng hóa học với đá, kết làm biến đổi thành phần hóa học thành phần khoáng vật đá gốc tạo lên sản phẩm phong hóa có đặc điểm hóa lý khác hẳn so với đá ban đầu Phong hóa sinh học: xảy tác động sinh vật Tùy theo chế phá hủy sinh vật mà chia nhỏ thành phong hóa sinh hóa học phong hóa sinh học PHONG HÓA CƠ HỌC Bản chất trình phong hóa học làm nứt nẻ phá hủy khối đá nguyên sinh kích thước lớn ban đầu thành bảnh vụn nhỏ giữ nguyên thành phần đá Quá trình phá hủy diễn nguyên nhân sau: Nứt nẻ giải phóng áp suất: Một số tầng đá bị chôn vùi sâu, chịu áp lực lớp tầng đá nằm Do tác động lực kiến tạo, khu vực nâng cao, lớp đá phủ bị bóc mòn làm cho áp lực đè lên tầng đá sâu bị Nứt nẻ giải phóng áp suất giảm đi, thể tích tầng đá sâu đươc giãn nở trạng thái cứng dòn Kết đá bị nứt tách Nứt nẻ nước đóng băng: nước tồn khe nứt, lỗ rỗng đóng băng tăng thể tích làm cho đá bị nứt nẻ mạnh Khe nứt bị mở rộng nước đóng băng Cột đá bị bào mòn gió cát Rễ tăng trưởng làm cho đá bị nứt tách Phá hủy, bào mòn ma sát: mảnh vụn trình vận chuyển bị cọ xát bào mòn lẫn Phá hủy sinh vật: Rễ mọc khe nứt đá lớn lên làm cho đá bị nứt toác Phá hủy tăng-giảm nhiệt độ: Các đá bề mặt trái đất trải qua chu kỳ nóng/lạnh theo ngày theo năm Sự thay đổi nhiệt độ làm cho thể tích bị giãn nở co lại Do nhiệt độ bề mặt thay đổi nhanh so với sâu nên trình co giãn thể tích đá xảy nhanh – gây lên hiên tượng co giãn bất đồng làm cho đá bị nứt nẻ PHONG HÓA HÓA HỌC • Bản chất phong hóa hóa học phản ứng hóa học xảy thành phần đá với nước không khí Quá trình phong hóa hóa học xảy theo phương thức sau: Phương thức hòa tan: khoáng vật bị hòa tan nước tạo thành ion tự CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 • Kết phản ứng hòa tan thuận nghịch xảy đá cacbonat trạo thành hang động karst măng/nhũ, cột đá hang động Măng/cột & nhũ đá phát triển hang karst Phương thức oxi hóa (có tham gia oxi): FeS2 + nH2O → FeSO4 + Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + nH2O Phương thức hydrat hóa (có tham gia nước): CaSO4 (anhydrit) + H2O +CaSO4.2H2O (thạch cao) Phương thức thủy phân: có trao đổi ion H+, OH- với ion nguyên tố thành phần khoáng vật thuộc nhóm silicat 2KAlSi3O8 (feldspar) + 2H+ + 2HCO3 +H2O → (silic) • Kết trình phong hóa tạo lên lớp vỏ phong hóa bề mặt đá gốc Theo thứ tự từ xuống mức độ phong hóa giảm dần Trên tầng đất trồng (thổ nhưỡng) sau đến tầng phong hóa – tầng bán phong hóa tầng đá gốc • Liên quan đến vỏ phong hóa có nhiều mỏ khoáng Vỏ phong hóa laterite Al2Si2O5(OH)4 (kv sét) + 2K+ + 2HCO3- + 4SiO2 sản có giá trị cao hàm lượng quặng làm giàu thứ sinh Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phong hóa chiều dày vỏ phong hóa: Thành phần thạch học không đồng dẫn đến hệ số giãn nở khác nhau, cấu tạo kiến trúc đá, màu sắc (đá sẫm màu dễ phong hóa đá sáng màu), độ hạt (đá hạt thô phong hóa mạnh đá hạt mịn), chế độ phá hủy kiến tạo: đá dập vỡ mạnh dễ phong hóa đá nguyên khối Điều kiện khí hậu: trình phong hóa vùng khí hậu nóng ẩm xảy mạnh mẽ hơn, đặc biệt phong hóa hóa học) so với vùng khí hậu khô lạnh Yếu tố địa hình: địa hình cao dốc thường bị bóc mòn nhanh địa hình phẳng thấp lại có lớp vỏ phong hóa mỏng Mức độ ổn định khoáng vật trình phong hóa • Không bị phong hoá: bạch kim, vàng, kim cương, canxiterit • Ổn định: Thạch anh, granat • Tương đối ổn định: Muscovit, orthocalas, microclin, plagiocalas axit • Kém ổn định: Horblend, pyroxen • Rất không ổn định: Plagioclas bazơ, biotit, khoáng vật nhóm carbonat sulphur Các giai đoạn phong hóa • Kết trình phong hoá tạo hai loại sản phẩm: đất đá, dung dịch bị trôi đi, hai tàn tích (eluvi ) giữ lại chỗ Nghiên cứu tàn tích, người ta thấy trình phong hoá trải qua giai đoạn sau: – Giai đoạn thứ nhất: giai đoạn mảnh vụn chủ yếu phong hoá học phá vỡ đá mẹ thành vụn đá, chưa có phong hoá hoá học Giai đoạn dài hay ngắn phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu địa hình – Giai đoạn (Sialit): thường xảy vùng có khí hậu nóng ẩm Các sản phẩm phong hoá giai đoạn trước tiếp tục bị phá hủy Đặc biệt giai đoạn có tham gia tích cực phong hoá hoá học Do đá không bị thay đổi mặt kích thước mà thay đổi thành phần Các silicat alumosilicat bị phá huỷ, phân giải cation Các kim loại kiềm kiềm thổ hoà vào dung dịch tạo môi trường kiềm Giai đoạn hình thành số khoáng vật sét nhóm montmorilonit phần nhóm hyđro mica Các muối CaCO3 tan tập trung tạo tàn tích vôi tích tụ bề mặt địa hình – Giai đoạn (Sialit axit) xảy môi trường nóng ẩm, có tác động khí rửa trôi nhanh Giai đoạn tiếp tục phá huỷ giai đoạn trước, cation bắt đầu bị phân huỷ Do môi trường kiềm chuyển sang môi trường axit Khoáng vật sét trung gian bị phá huỷ hình thành khoáng vật nhóm caolin, mối kết tủa giai đoạn trước bị hoà tan – Giai đoạn (alit) xảy môi trường nóng ẩm khí hậu nhiệt đới, nhiệt đới Tiếp tục phá huỷ sản phẩm từ giai đoạn trước để đến dạng bền vững bề mặt Trái Đất, hình thành oxit nhôm (như bauxit), sắt (như limonit) Trên bề mặt địa hình lúc người ta thấy giàu alumin Do giai đoạn có tên alit Vỏ phong hóa • • Lớp vỏ mỏng lớp vỏ Trái đất bao gồm sản phẩm phong hoá chỗ (tàn tích) lớp đất trồng gọi vỏ phong hoá Vỏ phong hoá Trái đất phân bố không đều, có chỗ mỏng, chỗ dày, có chỗ Các nhân tố ảnh hưởng tới vỏ phong hoá là: địa hình, khí hậu, thành phần đá gốc, thời gian, phát triển thực vật người Quá trình phong hoá diễn cách phức tạp, diễn biến theo mức độ tăng dần từ lên từ xuống Cấu tạo vỏ phong hoá gồm phần Lớp đất trồng Lớp tàn tích (Chủ yếu khoáng vật sét, hydroxyt Al, Fe) Lớp bán phong hóa (Chủ yếu khoáng vật sét, mảnh vụn) Lớp đá gốc 10 Vỏ phong hóa laterit 11 Các loại vỏ phong hóa Căn vào thành phần vật chất chia loại vỏ phong hoá sau: – Vỏ phong hoá feralit: có thành phần oxit sắt oxit nhôm tương đương Khoáng vật sét chủ yếu caolinit – Vỏ phong hoá alit loại vỏ phong hoá có lượng oxit nhôm nhiều oxit sắt – Vỏ phong hoá macgalit: có khoáng vật sét montmorilonit (thường phân bố vùng núi cao, giàu cacbonat, có thảm mùn hữu dày) – Vỏ phong hoá macgalit-feralit thành phần vừa có montmorilonit, vừa có caolinit 12 Tai biến địa chất liên quan đến vỏ phong hóa tượng phong hóa phổ biến là: • Làm suy yếu móng công trình • Gây lên tượng lở đất vùng địa hình dốc • Gián tiếp gây lên tượng lũ bùn, lũ quét,… 13 [...]...Vỏ phong hóa laterit 11 Các loại vỏ phong hóa Căn cứ vào thành phần vật chất chia ra các loại vỏ phong hoá sau: – Vỏ phong hoá feralit: có thành phần oxit sắt và oxit nhôm tương đương nhau Khoáng vật sét chủ yếu là caolinit – Vỏ phong hoá alit là loại vỏ phong hoá có lượng oxit nhôm nhiều hơn oxit sắt – Vỏ phong hoá macgalit: có khoáng vật sét chính là montmorilonit... hoá macgalit: có khoáng vật sét chính là montmorilonit (thường phân bố ở vùng núi cao, giàu cacbonat, có thảm mùn hữu cơ dày) – Vỏ phong hoá macgalit-feralit trong thành phần vừa có montmorilonit, vừa có caolinit 12 Tai biến địa chất liên quan đến vỏ phong hóa và hiện tượng phong hóa phổ biến nhất là: • Làm suy yếu nền móng công trình • Gây lên hiện tượng lở đất ở những vùng địa hình dốc • Gián tiếp gây