Mèo Vạc là một huyện miền núi phía bắc Việt Nam thuộc tỉnh Hà Giang có tổng diện tích là 57,4km2 , nằm trong tọa độ từ 23O 02’ đến 23O 19’ vĩ độ Bắc và 105O 12’ đến 105O 24’ kinh độ Đông. Huyện tiếp giáp với Trung Quốc ở phía bắc, với một phần lãnh thổ Trung Quốc và huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng ở phía đông; phía tây tiếp giáp với huyện Đồng Văn và phía nam tiếp giáp với huyện Yên Minh, tỉnh Hà Giang và huyện Bảo Lâm, tỉnh Cao Bằng.
Trang 1NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ TRONG KHU VỰC ĐÔNG NAM MÈO VẠC NHẰM PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG GIÁ TRỊ CÁC DI SẢN CÔNG VIÊN ĐỊA
CHẤT TOÀN CẦU CAO NGUYÊN ĐÁ ĐỒNG VĂN
ĐẶNG VĂN LUYẾN *
, NGUYỄN QUANG HUY ** TRẦN MẠNH LIỂU *** , ĐẶNG NGỌC BÌNH *
NGUYỄN VIẾT MINH ****
Study on composition and geotechnical characteristics of the soils and rocks in the southeast meo vac for sustainable development of heritages value of dong van karst plateau global geopark
Abstract: Geoheritages are geological resources of oustanding values on
science, education, aesthetics and economy Like other heritages, geoheritages are nonrenewable, that’swhy they need to be preserved, managed and exploited rationally to ensue the sustainable development The study on geological and geotechnical characteristics of the Southeast Meo Vac where many geoheritages are presented in order to find out the relationship beetwen the geotechnical characteristics of the rocks and soils and the formation, preservation and development of geoheritages There are 3 groupss of rocks, i.e solid rocks, cohesion and cohesionless soils Each group is related to certain typical heritage The diversity of types of stone forests is the results of: i) rock properties, ii) distribution and the density of faults and fractures within rocks; and iii) the diversity of stratigraphy and composition The clarification of the relationship between geotechnical characteristics with types of geoheritages will provide benifits in the proposing suitable engineering and non-engineering measures in the protection of the heritages from natural and manmade hazards for sustainable development
I ĐẶT VẤN ĐỀ *
Mèo Vạc là một huyện miền núi phía bắc
Việt Nam thuộc tỉnh Hà Giang có tổng diện
tích là 57,4km2, nằm trong tọa độ từ 23O02’
đến 23O19’ vĩ độ Bắc và 105O12’ đến 105O24’
kinh độ Đông Huyện tiếp giáp với Trung Quốc
ở phía bắc, với một phần lãnh thổ Trung Quốc
và huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng ở phía đông;
phía tây tiếp giáp với huyện Đồng Văn và phía
Email: luyendang53@gmail.com
*** Đại học Xây dựng Hà Nội,
Email: minhgcei@gmail.com
nam tiếp giáp với huyên Yên Minh, tỉnh Hà Giang và huyện Bảo Lâm, tỉnh Cao Bằng (Hình 1)
Mới đây vào ngày 20/5/2013 Ủy ban Nhân dân tỉnh Hà Giang đã công bố Quy hoạch tổng thể cho Công viên Địa chất toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn, giai đoạn 2012-2020, tầm nhìn 2030 Quy hoạch tổng thể hướng tới việc bảo tồn và phát triển các giá trị của cao nguyên
đá như là một bảo tàng tự nhiên về địa chất, địa mạo và sinh học và lịch sử văn hóa bản địa, phục vụ nghiên cứu khoa học và mục đích giáo dục và bảo vệ các giá trị di sản tầm cỡ quốc gia
và quốc tế
Trang 2Hình 1.Vị trí khu vực nghiên cứu
Đối với khu vực Mèo Vạc, bản Quy hoạch đã
chỉ rõ phát triển kinh tế khu vực bằng xây dựng
khu vực Mèo Vạc thành trung tâm thương mại
cửa khẩu; xây dựng trung tâm du lịch mạo hiểm
và đầu tư xây dựng Công viên Khoa học địa
chất tại đây Đây chính là cơ hội và tiền đề
thuận lợi để địa phương sử dụng, phát huy và
quảng bá điều kiện tự nhiên đa dạng và phong
phú nơi đây nhằm khắc phục những khó khăn
trước mắt về cơ sở hạ tầng còn thấp kém và giao
thông còn rất nhiều hạn chế nhằm phát triển
kinh tế Chính bằng phát triển du lịch sinh thái
sẽ nâng cao dần điều kiện sống của đồng bào
các dân tộc tại đây, thu hút công đồng địa
phương tích cực tham gia vào thực hiện bảo vệ
các di sản địa chất phát triển bền vững điều kiện
kinh tế xã hội của khu vực
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành
khảo sát, nghiên cứu và đánh giá về thành phần
và tính chất cơ lý của đất đá có tác động như thế
nào tới loại hình, giá trị của các di sản địa chất
và các tai biến thiên nhiên xảy ra trong khu vực;
chỉ ra phương pháp sử dụng hợp lý các nguồn
tài nguyên quý giá này cũng như các biện pháp
giảm thiểu các tai biến giúp phát triển bền vững
khu vực
II ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ
NHIÊN VÀ KINH TẾ -XÃ HỘI CỦA KHU
VỰC NGHIÊN CỨU
2.1 Địa hình
Diện tích tự nhiên của toàn huyện là 57.4
km2 Địa hình của huyện khá phức tạp, chủ yếu của là núi đá vôi, độ cao trung bình 1.150m so với mực nước biển, độ dốc trung bình là 25o
-35o Về tổng thể, địa hình Mèo Vạc phân thành
ba tiểu vùng có địa hình, địa chất và thế mạnh kinh tế khác nhau
- Tiểu vùng phía bắc là tiểu vùng giáp biên
giới gồm 3 xã: Sơn Vĩ, Thượng Phùng và Xín Cái Địa hình thấp dần từ biên giới Việt - Trung xuống dòng sông Nho Quế
- Tiểu vùng giữa bao gồm 10 xã là Pài Lủng,
Pả Vi, Tà Lủng, Lũng Chinh, Giang Chu Phin, Cán Chu Phin, Lũng Pù, Sủng Trà, Sủng Máng
và thị trấn Mèo Vạc nằm trên địa tầng đá vôi có nhiều khe, dốc, hố sụt địa chất và hầu như không có suối hoặc khe nước, duy nhất có nguồn nước ở rừng đầu nguồn từ Dải Chí Sán
- Tiểu vùng phía nam gồm 4 xã: Niêm Sơn,
Nậm Ban, Tát Ngà và Khâu Vai được coi là tiểu vùng núi đất, nhưng đất cũng chỉ chiếm khoảng 50%, độ dốc lớn
2.2 Địa chất
Trong khu vực nghiên cứu lộ ra khá đầy đủ các trầm tích từ Cambri đến Trias với những đặc điểm thạch học địa tầng như sau:
a Hệ tầng Chang Pung (€ 2-3 cp)
Hệ tầng gồm chủ yếu đá vôi xen kẽ luân phiên với đá sét vôi, bột kết vôi chứa phong phú hóa thạch bọ ba thùy, thuộc các đới Tonkinella flabelliformis, Calvinella walcoti cho tuổi Cambri giữa - Cambri muộn Trong vùng Mèo Vạc, các trầm tích của hệ tầng phân bố ở cực đông bắc của huyện, thuộc xã Thượng Phùng
b Hệ tầng Lutxia (O 1 lx)
Hệ tầng gồm đá vôi phân lớp mỏng, đá vôi trứng cá xen kẽ luân phiên với các lớp cát, bột kết chứa hóa thạch bọ ba thùy và tay cuộn thuộc các đới Hysterolenus và Oligorthis cho tuổi Ordovic Sớm Trong khu vực ĐN Mèo Vạc, các trầm tích của hệ tầng phân bố ở cực đông bắc của huyện, phía nam thuộc xã Xín Cái
c Hệ tầng Mia Lé (D 1 ml)
Trang 3Thành phần thạch học tương đối đồng nhất,
bao gồm các đá sét kết, bột kết và đá phiến sét
mầu xám ghi Đá cấu tạo phân lớp mỏng, chiều
dầy lớp từ 3 đến 5cm Đá mầu xám ghi, phong
hoá có mầu nâu, mầu vàng loang lổ Diện phân
bố của hệ tầng Mia Lé trùng với kiểu địa hình
đồi núi thoải lượn sóng, yên ngựa, sườn dốc
trung bình, tương phản với địa hình phân cắt
kastơ thuộc các hệ tầng Nà Quản và Bắc Sơn
d Hệ tầng Nà Quản (D 1-2 nq)
Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi,
đá vôi dolomit mầu xám đen xám xanh cấu tạo
phân lớp vừa đến mỏng, trong một vài vị trí có
xen các lớp mỏng đá phiến sét vôi và vôi silic
Các đá vôi dolomit cấu tạo phân lớp, mầu xanh
đen, chiều dày các lớp từ 5 đến 30cm, cục bộ
đến 50-70cm Mặt cắt hệ tầng lộ ra dọc hai bên
bờ sông Nho Quế, dọc tuyến đường đi từ Cầu
Tràng Hương đi thị trấn Mèo Vạc Các lớp đá
cắm về phía Đông Nam, góc dốc từ 30 đến 450
e Hệ tầng Tốc Tát (D 3 tt)
Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi
phân lớp phân dải mầu xanh đốm hồng loang lổ,
chuyển lên trên là các đá phiến sét mầu hồng
mầu xanh ép phiến mạnh (tập 1) và đá vôi phân
dải vân đỏ ép phiến mạnh xen với các đá phiến
sét ép mạnh mầu xanh ghi (tập 2) Tại khu vực
nghiên cứu hệ tầng có mặt trong khu vực phía
Tây Bắc xóm Khai Hoang 2
f Hệ tầng Bac Son (C-P bs)
Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi
phân lớp dày, lên phần cao có các đá vôi dạng
khối xen với các lớp đá vôi silic mỏng Đá mầu
xám xanh, xen các lớp mỏng mầu hồng, hồng đỏ
(tập 1) và thành phần gồm đá vôi phân lớp đến
dạng khối màu xám sáng, xen đá vôi màu xám
xanh, đá vôi trứng cá (tập 2) Đá thuộc tập 1 gặp
tại địa bàn các xã: xã Pả Vi, Pài Lủng, Giàng Chu
Phìn, Cán Chu Phìn còn đá thuộc tập 2 gặp ở xã
Pả Vi, Pài Lủng, Giàng Chu Phìn, Cán Chu Phìn
g Hệ tầng Đồng Đăng (P 3 dd)
Các vỉa hoặc các thấu kính, hoặc dạng ổ quặng
bauxit nằm trên mặt bào mòn của đá vôi thuộc hệ
tầng Bắc Sơn, kèm theo là các lớp silic lục nguyên, sét vôi, cát kết và sét than thuộc tướng ven bờ Trong khu vực nghiên cứu, các trầm tích của hệ tầng phân bố chủ yếu ở phía TN thị trấn
Mèo Vạc, tạo thành dài hẹp hướng TB – ĐN
h Hệ tầng Sông Hiến (T 1 sh)
Thành phần thạch học chủ yếu của hệ tầng gồm cát, bột kết xen các đá phun trào từ axit đến bazơ và các tuf của chúng, các sản phẩm bom
và tro núi lửa Ngoài ra cũng gặp các thấu kính
đá vôi, đá vôi sét, đá vôi silic xen trong các đá lục nguyên Các đá của hệ tầng chiếm phần lớn diện tích phía N-TN thị trấn Mèo Vạc, tạo nên các đỉnh núi cao của dải núi Miêu Vạc
Các thành tạo được mô tả trong phức hệ Cao Bằng (vµT1 cb) gồm khối xâm nhập có dạng nêm vát đầu kéo dài theo hướng Bắc Nam Khối phân bố tại khu vực Tây Nam thị trấn Mèo Vạc Thành phần thạch học gồm các đá gabro hạt nhỏ đến vừa Chúng xuyên cắt và làm biến chất các
đá phiến sét và sét kết hệ tầng Mia Lé
2.3 Khí hậu
Mèo Vạc nằm ở khu vực núi cao có địa hình phân cắt mạnh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa mang đặc thù của khí hậu nhiệt đới: mùa đông rét buốt kéo dài với nhiệt độ trung bình khoảng 15.70C, lượng mưa trung bình năm
là 1,600-1,700 mm; độ ẩm trung bình năm khoảng 80%; tổng số giờ nắng trong năm là 1427-1500 giờ và tổng mức nhiệt độ trong năm
là 5725 độ
Với khí hậu nhiệt đới đặc trưng, khu vực luôn chịu khô hạn thiếu nước nghiêm trọng đặc biệt vào mùa khô, vì vậy đồng bào ở đây gặp rất nhiều khó khăn trong cuộc sống và sản xuất nông lâm nghiệp Phần lớn các gia đình ở đây đều thuộc diện nghèo hoặc cận nghèo
2.4 Thủy văn
Mạng lưới thủy văn tại khu vực nghiên cứu rất nghèo nàn, chỉ có 2 con sông chảy qua là sông Nhiệm và sông Nho Quế Sông Nho Quế bắt nguồn từ Trung Quốc và chảy vào khu vực theo hướng TB - ĐN qua huyện Đồng Văn và 9
Trang 4xã thuộc địa phận huyện Mèo Vạc với tổng
chiều dài khoảng 20 km Sông Nhiệm bắt nguồn
từ huyện Yên Minh và chảy theo hướng nam
váo địa phận hai xã Nậm Ban và Niệm Sơn,
huyện Mèo Vạc với chiều dài 8 km
2.5 Điều kiện kinh tế - xã hội
+ Dân cư: Theo con số thống kê năm 2010
dân số của huyện là 71.790 người và 13.100 hộ
gia đình Mật độ dân cư thưa thớt trung bình
127 người/km2
chỉ riêng thị trấn Mèo Vạc mật
độ dân đông hơn đạt 231 người/km2
với tổng số dân là 4.631 người
Các dân tộc sinh sống trên địa bàn nghiên cứu
gồm: Dao, Tày, Giáy, H’mông, Nùng, Xuong, Lôlô,
Clao, Pu Béo, Cao Lan, Mường, Hoa, Kinh, Bo Y…
+ Kinh tế: Kinh tế khu vực phát triển ở mức
độ thấp, tỷ lệ hộ nghèo còn cao Nông nghiệp là
ngành kinh tế chính với các cây trồng chủ yếu là
ngô, đậu tương và chỉ canh tác 1 vụ trong năm
+ Giáo dục và y tế: Giáo dục phổ cập tăng
nhanh, có sở vật chất không ngừng được cải
thiện; số lượng học sinh tăng đều theo hàng
năm Huyện hiện có 1 trường PTTH tại thị trấn
Mèo Vạc với khoảng 300 học sinh, ngoài ra còn
có hệ bổ túc THPT với khoảng 250 học sinh
Công tác y tế đã được quan tâm với gẩn 100%
số xã có trạm y tế Tuy nhiên, số cán bộ y tế có
trình độ về y tế cơ sở của huyện và xã còn thấp
III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương pháp khảo sát hiện trường
Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: mô
tả thành phần và phân bố của các loại đât đá
xuất lộ trong khu vực nghiên cứu, thu thập các
số liệu để vẽ sơ đồ địa chất công trình Các đợt
khảo sát thực địa của nhóm tác giả được thực
hiện vào các thời điểm tương ứng với mùa khô
và mùa mưa tại khu vực nghiên cứu: tháng
4/2013 và tháng 7/2014
3.2 Phương pháp thí nghiệm trong phòng
Mẫu đất đá được lấy từ các hố đào, tại các ta
luy và các điểm lộ trong hành trình khảo sát
được tiến hành cho các thí nghiệm sau: i) Phân
tích thành phần hạt; ii) Giới hạn chảy, dẻo và
chỉ số dẻo; iii) Độ ẩm tự nhiên; iv) Dung trọng; v) Tỷ trọng; vi) Đầm nện tiêu chuẩn; vii) Thí nghiệm thấm; viii) Thí nghiệm cắt phẳng; ix) Cường độ kháng nén mẫu đá; x) Phân tích mẫu lát mỏng của đá và xi) Phân tích pha của đất và
đá trên máy nhiễu xạ kế Rơn ghen
Các thí nghiêm tính chất cơ lý đất đá được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và tại Phòng thí nghiệm Đia kỹ thuật, Viện nghiên cứu Khoa học Thủy lợi
Phân tích thành phần khoáng vật trên máy nhiễu xạ kế Rơn ghen SIEMENS-D5005 tại Phòng thí nghiệm tia X Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên với các chế độ chụp: 35 KV, 50 mA, sử dụng bước sóng = 1,54 AO của nhiễu xạ Cu K
Kết quả thí nghiệm trong phòng trình bày ở các biểu bảng tổng hợp và dùng để luận giải các nội dung mà bài báo đặt ra để giải quyết trong các mục dưới đây
IV MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG VỀ THẠCH HỌC VÀ CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ KHU VỰC ĐÔNG NAM MÈO VẠC
4.1 Thành phần thạch học và khoáng vật của đá vôi
Để nghiên cứu các đặc điểm của đá vôi trong khu vực, 7 mẫu đá (MV39a; MV30; MV20; MV33c; MV50; MV67; MV37) đại diện cho các thành hệ và các loại hình đá vôi đã được lựa chọn để nghiên cứu lát mỏng thạch học Thành phần cũng như kiến trúc của các mẫu đá được thể hiện qua các mô tả sau đây:
+ Thành phần thạch học: đây là những mẫu đá
vôi có cấu tạo dạng khối Trong hầu hết các mẫu lát mỏng, đá có kiến trúc nền hạt nhỏ (kích thước hạt nhỏ hơn 0.2 mm) rất khó để phân biệt được ranh giới giữa các hạt Trên nền hạt nhỏ có gặp các tinh thể can xít kích thước lớn (MV20; MV37, MV-39a, MV-67) Ngoài ra, trong một số mẫu đá vôi này còn xen lẫn với thành phần vật liệu hữu cơ (có mầu đen) khi quan sát các lát mỏng dưới cả 1
và 2 nicon (MV33c; MV30) (Ảnh 8)
Trang 5+ Sự xuất hiện mạch canxit nhiệt dịch: trong
hầu hết tất cả các mẫu đá, đều có thể thấy rất rõ
sự có mặt của các mạch can xit thứ sinh (MV30,
MV37) cũng như các ổ tinh thể can xít khá lớn
(MV50) Một điều có thể khẳng định là: trong
tất cả các lát mỏng đều không nhận thấy biểu
hiện của sự biến đổi thành phần và kiến trúc của
đá dưới tác dụng của quá trình biến chất (TO
, p hoặc dung dịch nhiệt dịch nhiệt độ cao) Như
vậy, các mạch can xít trong một số lát mỏng là
sản phẩm của quá trình nhiệt dịch nhiệt độ thấp
lấp đầy các khoang trống tạo thành các hốc
canxit kết tinh hoặc các khe nứt tạo thành các
mạch canxit mà không xẩy ra qua trình biến
chất tiếp xúc với đá vây quanh (Ảnh 10,11)
+ Thành phần khoáng vật của đá vôi: Giản
đồ nhiễu xạ của 3 mẫu đá vôi MV-20 (P2 đđ)
và MV-37 (C-Pbs) và MV-67 (C-Pbs) được
thể hiện trên Hình 6 Có thể dễ dàng nhận thấy
đá vôi thuộc 2 hệ tầng Đồng Đăng và Bắc Sơn
cùng có thành phần khoáng vật chủ yếu là
canxit, mà không thấy sự hiện diện của các
khoáng vật khác như là dolomit và aragonit
Riêng với đá vôi hệ tầng Đồng Đăng xuất lộ
tại Tát Ngà (MV-20 (P2 đđ)) có thành phần
thạch học là vôi sét trên giản đồ nhiễu xạ thấy
có mặt pik nhiễu xạ đặc trưng cho thạch anh d
= 3,34 (2 = 26,8O) Loại đá vôi này khá rắn
chắc vì vậy rất khó bị rửa lũa để tạo thành
rừng đá
4.2 Đặc tính cơ lý của đá trầm tích
Theo nguyên tắc chung, đá nền được phân
chia theo mức độ phong hóa Từ dưới lên trên,
đới đá tươi, đới phong hoá trung bình, đới
phong hóa mạnh và đới phong hoá triệt để
Tính chất cơ lý của đá sét kết, đá phiến sét
+ Đá sét kết đá phiến sét hệ tầng Mia Lé
- Đới đá tươi: Khối lượng thể tích bão hoà
đạt 2,75-2,78 g/cm3, cường độ kháng nén bão
hòa trung bình là 21,0 MPA
- Đới phong hóa trung bình: Chỉ tiêu cơ lý có
giảm hơn nhiều so với đới đá tươi Khối lượng
thể tích khô trung bình là 2,65 g/cm3
đến 2,68
g/cm3, cường độ kháng nén trung bình ở trạng thái bão hòa là 100 MPA
- Đới phong hóa mạnh: Dung trong bão hòa
trung bình là 2,65 g/cm3, cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa trung bình là 4,3 MPA
- Đới phong hóa triệt để: Chủ yếu là sét, á
sét lẫn dăm cục đá gốc, các tính chất cơ lý cao hơn đất eluvi
4.3 Tính chất cơ lý của mẫu đá vôi
Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn có mặt trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là đới phong hóa trung bình
và đới đá tươi Đá có chỉ tiêu cơ lý cao, khối lượng thể tích bão hòa trung bình là 2,7g/cm3
, cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa là 45,0 MPAtrong đới đá tươi
Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của 4 mẫu
đá đại diện cho 2 nhóm đá được trình bày ở bảng 1
4.4 Đặc tính cơ lý của đất mềm rời
Nhóm đất mềm rời được gọi chung cho trầm tích aluvi, deluvi-eluvi và eluvi
Đất deluvi-eluvi, eluvi
- Đất trên nền đá cacbonat: Đất sét pha màu nâu đỏ Đất có trạng thái cứng, kém chặt ở điều kiện thiên nhiên, lẫn 13-17% dăm sạn, độ ẩm tự nhiên 31,4%, khối lượng thể tích khô trung bình 1,38g/cm3 Cường độ kháng cắt ở trạng thái bão hòa = 18o; c = 0,22 kPA
- Đất trên nền đá trầm tích: Đất sét, sét pha màu xám vàng, nâu đỏ phớt xanh, phớt trắng lẫn 18-20% dăm sạn Đất có trạng thái cứng, chặt ở điều kiện thiên nhiên, độ ẩm tự nhiên 25,2%, khối lượng thể tích khô trung bình 1,57g/cm3 Cường độ kháng cắt ở trạng thái bão hòa =17o, c = 22 kPA kG/cm2
Đất trầm tích (aQ2 1-3):
Ngoài các trầm tích cát cuội sỏi nằm rải rác theo lòng sông, dọc các suối còn phân bố các bãi bồi nhỏ hẹp thành phần là đất á sét, á cát xám nâu, xám vàng có khối lượng thể tích khô 1,40 g/cm3, cường độ kháng cắt bão hòa
= 16o; c = 5 kPa
Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý mẫu đất
được trình bày ở các bảng 2, 3 và 4
Trang 6Bảng 1 Bảng tổng hợp tính chất cơ lý của mẫu đại diện 2 nhóm đá
khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc
Tên
Tỷ trọng
Độ
lỗ rỗng
nén Khô
gío
Bão hòa
Khô gío
Bão
gío
Bão hòa
Khô gío
Bão hòa
DD
Đá vôi
IB (Phong hóa
Đá sét
bột
kết
IB (Phong hóa
Bảng 2 Bảng tổng hợp tính chất cơ lý của một số mẫu đất nguyên trạng khu vực
Đông Nam thị trấn Mèo Vạc
Mẫu/
(Ký hiệu
phân loại)
Ký
hiệu
lớp
Thành phần hạt %,mm
Khối lượng
thể tích
Giới hạn
độ ẩm %
t Trạng thái tự nhiên Trạng thái bão hòa
> 2 -
.0 Tự nhiê Khô Cy Dẻo
2 /k
2 /k
W w c eo W L W p Ip B C a 1-2 E o C a 1-2 E o K MV-43/ (MH) edQ 4,7 21,1 19,6 12 42,6 31,4 1,82 1,38 2,72 0,98 55,3 36,4 18,9 -0,27 21 0,31 18 0,22 5 x10 -5 MV-23/ (SC) edQ 11,5 14,5 31,9 11,9 30,2 25,2 1,96 1,57 2,79 0,79 44,9 28,3 16,6 -0,22 20 0,34 17 0,22 2 x10 -4 MV-61/ (ML) T1cb - - 36,2 31.9 31,9 26,0 1,77 1,40 2,77 67,3 39,7 27,6 0,23 16 0,25 14 0,17 4 x10-5 MV-19/(MH) T1sh1 - 0,8 47 14.6 37,7 25,5 1,85 1,47 2,84 65,4 37,0 28,4 0,02 17 0,31 14 0,20 1 x10 -5
cậBảng 3 Bảng tổng hợp tính chất vật lý của đất đắp
khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc
Ký hiệu
mẫu
Thành phần hạt (mm) Chỉ tiêu vật lý Giới hạn Atterberg
Mô tả thành phần, màu sắc và trạng thái đất /
(Khả năng phù hợp làm đất trình tường)
Cuội, dăm
Sỏi, sạn Cát Bụi Sét
Độ ẩm
tự nhiên
Khối lượng riêng
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo 40-20 20-2 2-0.05
0.05-0.005 <0.005 W D WL Wp Ip
MV-61 Nà Sang,
Tát Ngà T1cb 14,5 16,7 46,5 22,3 48,6 33,5 15,1 ML
Bụi sét chứa dăm sạn, xám ghi, xám vàng, nửa cứng/
(PHÙ HỢP làm đất trình tường)
MV-66
Chung Pả
A, TT
Mèo Vạc
apQ 15,6 24,8 36,8 22,8 45,6 32,8 12,8 ML
Bụi sét chứa nhiều cát và sạn sỏi, nâu
đỏ, xám vàng, nửa cứng (PHÙ HỢP
làm đất trình tường)
MV-83 Giàng Chú
Phìn D1-2 nq 13,0 18,0 35,0 34,0 42,5 23,1 19,4 ML
Bụi sét lẫn cát và sỏi sạn, xám ghi, xám vàng nửa cứng
(PHÙ HỢP làm đất trình tường)
MV-19 Nà Dầu T1sh1 0,8 47,0 14,6 37,7 37,5 2,84 65,4 37,0 28,4 MH Sét bụi và cát, nâu đỏ, nửa cứng/
(Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô)
MV-21b Nà Chào T1sh 29,8 20,3 49,9 2,77 60,0 33,2 26,8 MH
Sét bụi và cát, nâu đỏ đốm trắng, nửa cứng/
(KHÔNG phù hợp làm đất trình tường)
MV-02 Tia Chí
Dìn
edQ (Terra rossa)
0,2 33,5 19,2 47,1 2,82 61,9 34,7 27,2 MH
Sét bụi và cát, nâu vàng , nửa cứng (Đất
đỏ trên đá vôi)/
(KHÔNG phù hợp làm đất trình tường)
MV-11 Cán Chu
Phìn edQ 8,8 37,6 17,1 36,5 2,70 57,4 31,1 26,3 MH
Sét bụi và cát, chứa sỏi sạn, xám vàng, nửa cứng/
(Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô)
Trang 7Ký hiệu
mẫu
Thành phần hạt (mm) Chỉ tiêu vật lý Giới hạn Atterberg
Mô tả thành phần, màu sắc và trạng thái đất /
(Khả năng phù hợp làm đất trình tường)
Cuội, dăm
Sỏi, sạn Cát Bụi Sét
Độ ẩm
tự nhiên
Khối lượng riêng
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo 40-20 20-2 2-0.05
0.05-0.005 <0.005 W D WL Wp Ip
MV-16a Lũng Vài T1cb 3,5 37,3 19,5 39,7 2,73 57,0 32,1 24,9 MH
Sét bụi và cát chứa sỏi sạn, nâu đỏ, nửa cứng/
(Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô)
MV-18 Tát Ngà
T1sh 0,6 43,6 11,4 39,0 2,74 48,5 27,0 21,5 CL
Sét bụi và cát, xám vàng, nửa cứng
(PHÙ HỢP làm đất trình tường)
MV-25 Tô Đúc edQ 1,9 38,7 16,9 42,6 2,80 55,5 30,7 24,8 MH
Sét bụi và cát, xám nâu đốm trắng, nửa cứng/
(Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô)
MV-33b
Sàng Chải
B edQ 12.6 25,2 33,1 8,1 21,1 2,90 45,8 29,8 16,0 SC
Cát sỏi chứa hạt mịn và dăm sạn, xám nâu, bở rời
(PHÙ HỢP làm đất trình tường)
MV-42 Tà Lủng edQ 6,0 48,4 13,7 31,9 2,84 50,5 32,4 18,1 SC
Cát sỏi chứa hạt mịn và sỏi sạn, xám nâu, bở rời
(PHÙ HỢP làm đất trình tường)
MV-43 Hà Xúa
edQ (Terra rossa )
6,5 33,0 6,7 53,8 2,83 67,0 40,0 27,0 MH
Sét bụi và cát, xám vàng, nửa cứng (Đất
đỏ trên đá vôi)
(KHÔNG phù hợp làm đất trình tường)
Bảng 4 Bảng tổng hợp chỉ tiêu đất đầm nện khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc
Tên mẫu Nguồn
gốc
Thành phần hạt (mm / %)
Giới hạn Atterberg (%)
Chỉ số dẻo
Thí nghiệm đầm nện
>2
GH Chảy
GH Dẻo
Khối lượng thể tích
Độ ẩm tối ưu
WL Wp Ip g/cm3 % MV-66 apQ 15,6 24,8 36,8 22,8 45,6 32,8 12,8 1,75 15,0 MV-83 edQ 13,0 18,0 35,0 34,0 42,5 23,1 19,4 1,65 17,3 MV-18 T1sh 6,0 43,6 11,4 39,0 48,5 27,0 21,5 1,71 17,2 MV-43 edQ 6,5 33,0 6,7 53,8 67,0 40,0 27,0 1,44 27,2
V KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
5.1 Đặc điểm của thành phần và tính chất
của đá với hình dạng của ”Rừng đá”
“Rừng đá” là khái niệm được các nhà nghiên
cứu đặt tên cho các khu vực địa hình karst có
các khối mảnh, khá rắn chắc vươn cao trên mặt
đất đôi khi đạt tới 4-5m Rừng đá là một loại
địa hình karst đồng bộ, rừng đá Mèo Vạc được
hình thành từ một dạng địa hình tai mèo nằm
dưới mặt đất, đấy là một dạng địa hình phát
triển mạnh ở hạt Shilin ở miền Nam Trung
Quốc nên được gọi theo tiếng Trung là loại địa
hình “shilin” Rất nhiều rừng đá phát triển trong
điều kiện tương tự chỉ rõ rằng sự đa dạng về
hình thái của các cột đá là kết quả của: i) tính chất của các đá, ii) sự phân bố và mật độ của đứt gẫy và vết nứt trong đá; và iii) sự đa dạng về địa tầng và thành phần
5.1.1 Ảnh hưởng của thành phần thạch học tới hình dạng của cột đá
Rừng đá Mèo Vạc được hình thành từ đá vôi Pecmi sớm thuộc 2 hệ tầng Hồng Ngài và Bắc Sơn Đặc trưng của 2 hệ tầng này là sự xen kẽ các loại đá vôi có thành phần khác nhau như đá vôi tinh khiết, đá vôi bị đôlômit hóa và đôlômít
và sự xen kẽ của các lớp mỏng và dày… Các lớp thường nằm ngang hoặc chỉ nghiêng đi một chút khoảng từ năm đến mười độ Do hoạt động
Trang 8kiến tạo xảy ra rất mạnh mẽ, các đá bị nứt nẻ
theo đứt gãy và mặt thớ chẻ có hường thẳng
đứng hoặc gần thẳng đứng
Rừng đá được nổi lên từ địa hình tai mèo
nằm dưới mặt đất vì đá vôi được phủ bởi một
lớp trầm tích và đất phong hóa dầy Chúng gồm
các cột đá và đôi khí còn là các “măng đá” Một
số măng đá có kích thước bé, đôi khi không cao
hơn vài mét Trong khi cột đá có chiều cao dao
động từ 5 m đến vài chục mét và có nhiều hình
dạng khác nhau
Mặc dù không tạo ra được các cột đá cao tới
30-40m như ở Côn Minh và đạt chiều cao trên
20m như ở Quế Lâm (Trung Quốc), trên Cao
nguyên đá Đồng Văn – Mèo Vạc các rừng đá
cũng tạo nên cảnh quan không kém phần đặc
sắc Các rừng đá đẹp nhất gặp ở Đông Nam thị
trấn Mèo Vạc có thể gặp trên dọc đường Mèo
Vạc – Lũng Pù – Khau Vai Tại đây có thể dễ
dàng gặp những khu rừng đá với những “cây
đá” cao 6-7m đôi khi đến 10-15m chủ yếu phát
triển ở phần chân sườn dốc (Hình 11)
Sự có mặt của đứt gãy trẻ phương á kinh
tuyến và ĐB-TN có độ mở lớn là điều kiện rất
thuận lợi cho nước chảy sâu vào lòng đất Quá
trình hòa tan, tạo hang động xảy ra ở qui mô
nhỏ Vì vậy dễ dàng nhận thấy các khu vực này
ít hang động vì nước rút xuống sâu quá nhanh
theo các khe nứt thẳng đứng và mặt phân lớp
(Hình 8, 9) Tại khu vực nghiên cứu, loại cảnh quan kỳ thú này có thể gặp tại khu vực phía tây, đông và đông nam nơi phát triển các đá Cacbon – Pecmi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs)
Các đá dạng khối nhưng có cấu tạo phân dải
hạt thô và chứa ít tạp chất sét Dưới tác dụng
của nước mưa và nước mặt ở trạng thái vùi lấp nông trên bề mặt, dải khoáng vật hạt thô rất dễ
bị rửa lũa, hòa tan tạo nên các rãnh xói, thớ chẻ
có kích thước lớn và có diện phân bố rộng (Hình
10, 11)
Đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Đăng (P2 đđ) là loại đá vôi sét silic nên trên giản đồ nhiễu xạ kế Rơn ghen ngoài khoáng vật canxit đá (MV-20) còn chứa cả thạch anh thể hiện bằng các pic nhiễu xạ (d=3.36 Ao
(16) và d= 4,26 Ao (4)
(Hình 5, 6) Có thể nói loại đá vôi này không thể
tạo nên “rừng đá” đẹp vì đá không tinh khiết về thành phần sẽ khó hòa tan hơn
Khi đá vôi C-Pbs tinh khiết có thành phần hạt thô như mẫu MV-67 (Hình 4, 6) với khả năng hòa tan mạnh hơn loại đá vôi hạt mịn, trong trường hợp điều kiện thủy văn thuận lợi
đá vôi loại này sẽ rất dễ dàng bị rửa lũa tạo nên các hang hốc có kích thước khác nhau trong đá vôi Sản phẩm của quá trình rửa lũa mạnh và nhanh gây sập vòm hang karst tạo ra
hố sụt như ở Chống Pả A gây khô hạn do mất nước bề mặt
Hình 2 Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-20 Hình 3 Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-37
Trang 9Hình 4 Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-67
Hình 5 Giản đồ nhiễu xạ của 3 khoáng vật đặc trưng cho đá vôi: canxit, đôlômit và aragonit
Hình 6 Giản đồ nhiễu xạ của 3 mẫu đá vôi MV-20 (P 2 đđ) và MV-37(C-Pbs) và MV-67 (C-Pbs)
Hình 7 Tháp đá vôi dạng nón hạt thô trên đá vôi
C-Pbs hạt thô tại Chống Pả A, TT Mèo Vạc (MV-67)
Hình 8.Rừng đá trên đá vôi C-Pbs phân lớp
ngang ở Chung Pẻ B
Trang 10Hình 9 Khe nứt được mở rộng và mài mòn
tạo ra thớ chẻ và rãnh sâu dọc khối đá
Hình 10 Rãnh sâu trên cột đá tại rừng đá
Lũng Pù (MV-33)
Hình 11 Điểm đề xuất phát lộ rừng đá tại
Cán Chu Phìn (MV-05)
Hình 12 Hoa đá “nở” tại xóm Thin Chí Dìn,
Cán Chu Phìn
5.1.2 Ảnh hưởng của đặc tính phân lớp tới
hình thái của cột đá
Khi rừng đá phát triển trên các khối đá có
phân lớp nằm ngang với các lớp có thành phần
độ dày khác nhau (Hình 8) thường có hình dạng
đặc thù như các cột đá được hình thành từ các
khối đá riêng biệt được xếp chồng chênh vênh
trên các khối đá nằm bên dưới Lớp đá trên cùng
thường nhăn nheo tạo ra mũ đá tai mèo điển
hình-loại địa hình bề mặt đặc trưng cho các đá
vôi sét, loại đá vôi có chứa đáng kể hàm lượng
các hạt sét bụi trong thành phần
Hình dạng của các cột đá phát triển trên các
loại đá phân lớp dày và đồng nhất về thành phần thạch học sẽ không thể tạo ra địa hình tai mèo ngầm dưới mặt đất mà thường là các rừng đá Khu vực trung tâm xã Cán Chu Phìn là ví dụ minh họa sinh động cho quá trình tạo rừng đá kiểu này Các cột đá hẹp thường vát nhọn ở đầu hoặc như các lưỡi dao có bản rộng và phẳng ở phía bên dưới (Hình 9) Các cột đá to hơn thông thường có phần đỉnh rộng chia ra nhiều đỉnh nhỏ với các rãnh chữ V ở giữa (Hình 10)
5.1.3 Hình dạng khối đá vôi dưới tác dụng
ăn mòn của nước mưa
Hình dạng của các khối đá vôi theo thời gian