ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 1 KHOÁNG VẬT VÀ ĐẤT ĐÁ pot

Khoáng vật chủ yếu tham gia vào các loại đất đá phổ biến gọi là khóang vật tạo đá hơn 50 loại, chủ yếu là ở thể rắn.. 1.2 KHÁI NIỆM VỀ KHÓANG VẬT- Theo thành phần hóa học thường sử dụng

Trang 1

Tài liệu

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 1 KHOÁNG VẬT VÀ ĐÂT ĐÁ

Trang 2

CHƯƠNG 1 KHOÁNG VẬT VÀ ĐẤT ĐÁ

 Yêu cầu đối với sinh viên ở chương này :

 - Nắm sơ lược về cấu trúc của Quả đất : Các quyển, phụ quyển và quyển vỏ.

 - Phân biệt rõ khái niệm : Khóang vật và đất đá.

 - Nhận dạng được một số khóang vật tạo đá phổ

biến.

 - Hiểu rõ nguồn gốc thành tạo và các đặc điểm của

đá trong tự nhiên : Đá mắc ma, trầm tích, biến chất

và các đặc điểm của mỗi nhóm loại.

Trang 4

1.1- QUẢ ĐẤT :

1.1.2 Cấu trúc của Quả đất

* Quyển Vỏ (Crust) : + Vỏ lục địa : (15-75)km

* Quyển Nhân : Gồm 2 phụ quyển

+ Nhân ngoài(Oter core):Thể lỏng, dày 2260 km+ Nhân trong (Inner core): Thể đặc,dày 1220 km

Trang 5

1.1- QU Ả ĐẤT :

1.1.2 Cấu trúc của Quả đất

Trang 6

1.1.3 Các trường vật lý của quả đất

 1.1.3.1 Trường từ :

Có 2 quan điểm giải thích sự tồn tại trường từ của quả đất :

+ Do nhân ngoài của quả đất tạo ra

+ Do mặt đất tích điện âm và tầng điện ly tích điện

dương, tạo ra từ trường

Tuy nhiên, các cực của từ trường không cố định và

có sự thay đổi theo thời gian, hiện nay vẫn chưa có lời giải thích thỏa đáng

Trang 8

 2.1.3.3 Trường nhiệt :

Quả đất được cung cấp bởi 2 nguồn nhiệt :

+ Nhiệt do mặt trời (Ngoại nhiệt): Thường là 1 nhân tố góp phần làm phong hóa đất đá

+ Nhiệt trong lòng của quả đất (nội nhiệt)

Dòng đối lưu ở phụ quyển manti trên có thể gây ra sự thay đổi cực địa từ và là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho đất đá có độ sâu lớn (dưới đới thường ôn)

1.1.3 Các trường vật lý của quả đất

Trang 10

1.2 KHÁI NIỆM VỀ KHÓANG VẬT

- Là 1 chất hóa học (có công thức hóa học xác định).

- Được thành tạo trong tự nhiên (Trên bề mặt hay

trong quả đất).

- Tham gia cấu thành nên đất đá (vỏ quả đất)

Trong tự nhiên có hơn 2800 loại khóang vật.

Khoáng vật chủ yếu tham gia vào các loại đất đá phổ biến gọi là khóang vật tạo đá (hơn 50 loại), chủ yếu

là ở thể rắn Trong xây dựng chủ yếu quan tâm các loại khóang vật này.

Trang 11

 1.2.1 Cá c đặc điểm của khóang vật (nhận

dạng):

1.2.1.1 Tinh thể :

Khóang vật trong tự nhiên có thể tồn tại ở 3 dạng :

- Kết tinh (có tinh thể)

- Vô định hình (không có tinh thể)

- Keo (kết tủa, không có hình dạng tinh thể)

Trang 12

 1.2.1.1 Tinh th ể :

Đối với những khóang vật có kết

tinh, tinh thể có thể thuộc một trong

Trang 13

 1.2.1.2 Màu của khóang vật :

+ Ngoài màu của bản thân khóang vật, còn đánh giá màu của vết vạch của khóang vật (Màu của bột khóang vật trên sứ trắng)

+ Thông thường, trong thành phần hóa học của khóang vật, lượng Fe,Mg càng cao thì khóang vật càng sẫm màu và lượng Si,Al cao thì khóang vật càng sáng màu

Trang 14

Trang 15

 1.2.1.6 : D ạng mặt vỡ :

Khóang vật có thể có các dạng mặt vỡ : vỏ sò, phẳng, dạng hạt Các loại khóang vật có tính dễ

tách rất hòan tòan và hòan tòan thì thường có mặt vỡdạng phẳng

Trang 16

10- Kim cương (Diamond)

Các khóang vật tạo đá thường có độ cứng (tương đối) ≤ 7.

Trang 17

 1.2.2 Phân lo ại và mô tả một số khóang vật tạo đá chính :

1.2.2.1 Phân lo ại khóang vật :

- Theo nguồn gốc hình thành :

* Khóang vật nguyên sinh (Thường có ở đá Macma)

* Khóang vật thứ sinh (Thường có ở đá biến chất và trầm tích).

- Theo vai trò tạo đá :

Trang 18

- Theo thành phần hóa học (thường sử dụng)

Căn cứ vào gốc hóa học, chia thành 9 lớp

* Lớp các nguyên tố tự nhiên (tự sinh- đơn chất) : Vàng (Au), Than đá (graphite-C), bạch kim (Pt), kim cương (Diamond- C)

Lớp này ít có khóang vật tạo đá

Trang 19

Lớp các nguyên tố tự nhiên (tự sinh)

Vàng (Au)

Trang 20

Kim cương (Diamond- C)

Trang 21

Than đá (Graphite- C)

Trang 22

nhỏ (bột) thì có màu nâu đen, không dễ tách

Trong khóang sản có thể hay gặp quặng chì Galen

(Galena- PbS)

Trang 23

Lớp sunphua (sunfit)

Pyrit (Pyrite- FeS2)

Trang 24

Lớp sunphua (sunfit)

Galen (Galena- PbS2)

Trang 25

* Lớp sunphát [SO 4 ]

Khoáng vật tạo đá phổ biến là Thạch cao và Thạch cao khan Thạch cao (Gíp-CaSO4.2H2O) : Tinh thể thường là dạng tấm, độ cứng bằng 2, ánh thủy tinh, nửa trong suốt (nếu tinh khiết) Trong tự nhiên nếu lẫn tạp chất có thể có các màu

khác nhau : xám, nâu đến đen dễ tách hòan tòan.

Thạch cao khan (Anhydric- CaSO4): Khá giống thạch cao nhưng độ cứng cao hơn (2.5-3.0).

Trong tự nhiên, thạch cao khan có thể ngậm nước để trở thành thạch cao (có thể tăng thể tích đến hơn 30%)

Trang 26

Lớp sunphát

Thạch cao (Gíp- CaSO 4 2H 2 O)

Trang 27

* Lớp Oxyt (Oxyd) :

Khoáng vật tạo đá hay gặp là : Thạch anh, Limonit, opan.

Khoáng sản hay gặp : Bauxit

Khoáng vật hiếm gặp : Corindon.

Thạch anh (Quartz- SiO2) : Độ cứng bằng 7, mặt vỡ dạng vỏ

sò, không dễ tách, ánh thủy tinh, màu trắng và trong suốt (tinh khiết), màu trắng sữa, xám (lẫn tạp chất).

Đây là khoáng vật thường có nguồn gốc macma, ít gặp có

nguồn gốc kết tủa, rất ổn định với môi trường tự nhiên (khó bị phong hóa hóa học) nên trong đất cát (nhất là có nguồn gốc bồi tích biển) thành phần chủ yếu là thạch anh.

Trang 28

.Opan (SiO2.nH2O) : Vô định hình, không màu hoặc trắng, vàng đỏ, ánh thủy tinh, độ cứng 5-5.5, nguồn gốc chủ

yếu do kết tủa tủa từ dung dịch giàu Si

Limonit (Fe2O3.nH2O) : Tồn tại dưới dạng vón, ngưng keo

Độ cứng 4-5.5, khi vụn rời giảm xuống 1, màu vàng đến nâu, vết vạch vàng đến nâu đỏ

Trang 29

Lớp Oxyt (Oxyd)

Thạch anh (Quartz- SiO2)

Trang 30

Lớp Oxyt (Oxyd)

Corindon (Ruby, sapphire- Al2O3)

Trang 31

Lớp Oxyt (Oxyd)

Manhêtit (Magnetite- Fe 3 O 4 )

Trang 32

* Lớp Cacbonat :

Khoáng vật tạo đá hay gặp là Canxit và Đôlômit

Canxit (Calcite- CaCO3) : Tinh thể không màu, trắng sữa (tinh khiết), màu xám nâu, xanh, hồng (lẫn tạp chất), ánh thủy tinh, độ cứng bằng 3, tinh thể thường là khối mặt thoi,dễ tách theo 3 phương, sủi bọt với HCl loãng (10%)

ở nhiệt độ thường

Đôlômit (Dolomit- CaCO3.MgCO3) : Tương tự canxit, độcứng 3.5-4, chỉ sủi bọt mạnh khi HCl lõang được đun

nóng

Trang 33

Lớp cacbonat

Canxit (Calcite- CaCO3)

Trang 34

Lớp cacbonat

Canxit lấp nhét vào khe nứt Tinh thể Canxit

Canxit (Calcite- CaCO 3 )

Trang 35

• Lớp Halogenua [Cl,F]

Phổ biến trong tự nhiên là muối mỏ (Halite) Muối mỏ (Halite-NaCl) : Tinh thể khối lập phương, không màu hoặc trắng, trắng xám, độ cứng 2.5, ánh thủy tinh,

dễ tách theo 3 phương, rất dễ bị hòa tan

Trang 36

Lớp Halogenua

Muối mỏ (Halite- NaCl)

Trang 37

* Lớp Phốt phát (Phosphates)

Khoáng vật phổ biến (khoáng sản) là apatit (nhóm) :

Ca5(PO4)3(OH, F, Cl)

Trang 38

* Lớp các hợp chất hữu cơ :

Phổ biến là các mùn hữu cơ, các hóa thạch

Hóa thạch

của sinh vật

Trang 39

* Lớp Silicát [(Si,Al)O] :

Chiếm khoảng 75% trọng lượng của vỏ quả đất và

thường có độ cứng cao Các nhóm khoáng vật tạo đá thường gặp : phenpat, mica, amfibol, olivin, pyroxen,

tan, clorit

Nhóm phenpat (feldspar) : Thường được thành tạo từ

dung thể macma kết tinh (nguyên sinh), đôi khi có nguồn gốc biến chất, thông thường bao gồm : Anbít (Phenpat Natri - NaAlSi3O8), Anoctit (Phenpat Canxi- CaAl2Si2O8), Octocla hoặc Microlin (Phenpat Kali- KAlSi3O8)

Trang 40

Plagiocla (phenpat Ca-Na) là một hỗn hợp đồng hình liên tục của Anbit và Anoctit , tinh thể thường dạng tấm hoặc lăng trụ tấm, thường màu trắng hoặc trắng

xám, ánh thủy tinh, độ cứng 6-6.5

Octocla hoặc Microlin (Phenpat K) : Màu hồng nhạt, vàng, đỏ thẩm Dễ tách theo 2 phương, ánh thủy tinh, độcứng 6-6.5

Trang 41

Lớp Silicat

Plagiocla (Plagioclase)

Trang 42

Lớp Silicat

Octocla (Orthoclase)

Trang 43

Nhóm mica : Đặc điểm nhóm này là khóang vật rất dễ

tách, phổ biến khóang vật tạo đá là mica trắng

(muscovic) và mica đen (biotit)

Mica trắng (muscovic- KAl2[AlSi3O10][OH]2), tinh thể

dạng tấm, giả lục phương, ánh xà cừ hoặc thủy tinh, độcứng 2-3

Mica đen (biotit- K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][OH]2), tinh thể

dạng tấm, ánh xà cừ hoặc thủy tinh, độ cứng 2-3, vết vạch trắng

Trang 44

Nhóm Pyroxen : Phổ biến là khoáng vật Augit

(Ca(Mg,Fe,Al)[(SiAl)2O6), tinh thể hình trụ ngắn hoặc tấm, dễ tách hòan tòan, tỷ trọng 3.2-3.6 (khá cao),

nguồn gốc macma

.Nhóm Amfibon : Phổ biến là khoáng vật Hocblen

(Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O11]2[OH]2, tinh thể dạng cột lăng trụ, màu lục, nâu sẫm đến đen.Vết vạch trắng, ánh thủy tinh, dễ tách hòan tòan theo 2 phương Độ

cứng 5.5-6 Nguồn gốc măcma hoặc biến chất

Trang 45

Nhóm Olivin : Phổ biến là khoáng vật olivin (Mg,Fe)2SiO4, tập hợp dạng hạt, màu vàng phớt lục, ánh thủy tinh, độcứng 6.5-7, độ cứng 6.5-7, tỷ trọng 3.3-3.5 (khá cao), vết

vỡ vỏ sò, nguồn gốc macma

Nhóm Tan (Talc) : Phổ biến là khoáng vật Tan

Mg3[Si4O10][OH]2 , tinh thể dạng vảy, tập hợp khối đặc sít, độ cứng bằng 1, màu lục sáng, ánh mỡ, nguồn gốc biến chất

Trang 46

1.2 KHÁI NIỆM VỀ KHOÁNG VẬT

Lớp Silicat

Tan (Talc- Mg3[Si4O10][OH]2 )

Trang 47

Nhóm Clorit : Mg4Al2[Si2Al2O10][OH]8, tinh thể dạng tấm mỏng có thể uốn cong nhưng không đàn hồi (điểm phân biệt với biotit), màu lục sáng đến lục thẩm, dễ tách hoàn toàn Độ cứng 2-2.5

Nhóm khoáng vật sét : Đây là nhóm khoáng vật thứ sinh của lớp silicat Tinh thể dạng phiến mỏng và rất bé (một vài µm) nên chỉ quan sát được dưới kính hiển vi Phổ

biến trong tự nhiên là các khoáng vật : Caolinit, Ilit và

Monmorilonit

Trang 48

Caolinit- Al4[Si4O10][OH]6 là khoáng vật được thành tạo từ các

khoáng vật giàu SiAl (silicat alumin

: fenpat, mica) trong môi trường

axit (gần bề mặt địa hình), tinh thể

Trang 49

Monmorilonit- (Al,Mg)2[Si4O10][OH]2.nH2O, thường được thành tạo từ các khoáng vật giàu Fe,Mg (tro núi lửa) bị thủy phân trong môi trường bazơ, tinh thể không

Trang 50

1.3 ĐẤT ĐÁ

1.3.1 Khái niệm :

Đất đá là một tập hợp của các khoáng vật (1 hay nhiều loại), việc sắp xếp của chúng theo những quy luật nhất định (có cấu trúc, thành phần khóang vật xác định)

và chiếm 1 phần trong không gian của vỏ quả đất (tham gia cấu thành nên vỏ quả đất)

Trang 51

1.3 ĐẤT ĐÁ

1.3.1.1 Cấu tạo của đất đá :

Là quy luật phân bố của các hạt (các hạt khoáng vật)

theo các hướng khác nhau trong không gian của đất đá

và mức độ sắp xếp chặt sít của nó Ví dụ : Đẳng hướng,

dị hướng, đặc sít, lổ hổng

Qua cấu tạo có thể xác định được quy luật chung về

sự thay đổi các đặc điểm cơ-lý của đất đá theo các

hướng khác nhau.

Trang 52

1.3 ĐẤT ĐÁ

1.3.1.2 Kiến trúc của đất đá :

Là đánh giá nhiều yếu tố (bên ngoài) : hình dạng hạt, kích thước hạt, độ đồng đều về kích thước của các hạt

và cả mối liên kết giữa các hạt

Qua đặc điểm kiến trúc, có thể biết được các đặc điểm của quá trình hình thành đất đá.

Trang 53

1.3 ĐẤT ĐÁ

1.3.1.3 Thế nằm của đất đá :

Là hình dạng, kích thước của khối đất đá và quan

hệ của chúng với đá vây quanh

Qua đánh giá thế nằm của đất đá có thể cho biết mức độ đồng nhất các đặc điểm của cả nên công trình (đặc điểm thấm, cường độ, sự ổn định )

Trang 55

1.3.2 ĐÁ MACMA (magma)

I.3.2.1 Khái niệm :

Đá macma là sản phẩm đã đông cứng sau khi nguội dần của dung thể macma nóng chảy, khi mà dung thể

macma xâm nhập vào vỏ quả đất

* Dung thể macma là dung thể silicat nóng chảy, có bão

hòa 1 phần chất khí và hơi nước (Trong dung thể này cóthể chứa hầu hết các nguyên tố hóa học)

* Khi dung thể macma trào ra trên bề mặt địa hình thì

thường gọi là dung nham và tạo ra đá macma phun trào

* Khi dung thể macma nguội, đông cứng ở trong vỏ quả đất thì tạo ra đá macma xâm nhập

Trang 56

Macma xuyên qua quyển vỏ và trào ra trên bề mặt địa hình, đông cứng tạo ra đá macma phun trào.

Trang 57

Các khoáng vật thứ yếu : ziacon, tuamalin, apatit

Nếu tính theo thành phần hóa học : SiO2 chiếm (25-85)% (Các đá macma có hàm lượng SiO2 >45 % thường phổ biến trong tự nhiên)

Hầu hết các khoáng vật trong đá macma đều có liên kết hóa trị bền vững và được thành tạo ở nhiệt độ cao, ít bền vững ở điều kiện môi trường tự nhiên (trừ khoáng vật thạch anh).

Trang 58

1.3.2.2 Thế nằm của đá macma :

* Mắc ma xâm nhập :

+ Dạng nền (Batholith) : Kích

thước rất lớn, đá vây quanh không

bị biến đổi về thế nằm, ranh giới

dưới không xác định được, diện

tích phân bố từ hàng trăm đến

hàng ngàn km 2

Trang 61

1.3.2.2 Thế nằm của đá macma:

* Đá macma xâm nhập :

Trang 62

Mạch đá bazan (basalt) xâm nhập vào trầm

tích tiền Campri (Arizona, USA)

Trang 63

Dạng lớp (sill)

Trang 66

* Đá macma phun trào :

Vòm núi lửa đang hoạt động

Trang 67

Dạng vòm

Trang 69

Dạng lớp phủ

Trang 70

Dạng dòng chảy

Trang 72

Dạng dòng chảy

Trang 74

Khi nguội và đông cứng, dung thể macma sẽ co thể tích vàtạo nên khe nứt nguyên sinh theo những quy luật nhất định trong khối đá (khối nứt nguyên sinh)

Mỗi loại đá có quy luật phân bố riêng :

- Đá bazan có khối nứt hình trụ lục lăng

- Đá granit, sienit có khối nứt hình đệm

- Đá điorit có khối nứt hình cầu

Trang 75

Khối nứt nguyên sinh của đá bazan (Hình trụ lục lăng)

Trang 76

Khối nứt nguyên sinh của đá bazan (Nhìn từ trên xuống)

Trang 77

1.3.2.3 Cấu tạo và kiến trúc:

* Cấu tạo :

+ Đánh giá theo sự sắp xếp của các hạt khoáng vật

- Khối (đẳng hướng), thường thấy ở đá xâmnhập

- Dãi (dị hướng), thường thấy ở đá phun trào + Đánh giá theo mức độ chặt sít

- Đặc sít : Không thấy lổ hổng (đá xâm nhập)

- Lổ hổng : Thấy các lổ hổng (đá phun trào)

- Hạnh nhân : Các khoáng vật thứ sinh lấp đầy các lổ hổng

Trang 78

* Kiến trúc :

Yếu tố đánh giá kiến trúc của đá macma là : mức độ

kết tinh, kích thước hạt tinh thể và độ đồng đều kích

thước của các hạt tinh thể khoáng vật.

Theo đó, đá macma thường có 4 dạng kiến trúc sau :

+ Kiến trúc toàn tinh

Trang 80

Đá granodiorite (Cali, USA)

Cấu tạo khối

Trang 81

Đá Pegmatite (Cali, USA)

Kiến trúc tòan

tinh, hạt lớn.

Cấu tạo khối

Trang 83

Đá Bazan (Basalt)

Cấu tạo lổ hổng

Trang 85

Đá Obsidian

Kiến trúc thủy tinh.

Cấu tạo khối, đặc

sít

Trang 86

1.3.2.4 Phân loại và mô tả :

* Phân loại : Dựa vào hàm lượng SiO2 trong thành phần hóa học mà chia thành 4 nhóm loại :

Trang 88

+ Nhóm đá axit : SiO2 > 65 %

Granit : Kiến trúc toàn tinh, hạt lớn, cấu tạo đặc sít, đẳng

hướng (khối), xâm nhập.

Trang 91

+ Nhóm đá axit : SiO2 > 65 %

Ryolit (rhyolite) : Kiến trúc vi tinh, cấu tạo đặc sít, đẳng

hướng (khối), phun trào.

Tiêu đề	Địa Chất Công Trình - Chương 1 Khoáng Vật Và Đất Đá
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Địa Chất Công Trình
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	154
Dung lượng	4,62 MB

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 1 KHOÁNG VẬT VÀ ĐẤT ĐÁ pot

KHÁI NIỆM VỀ KHOÁNG VẬT

MACMA (magma) 2 Thếnằm của đámacma: