Nghiên cứu đặc điểm nứt nẻ và mối quan hệ giữa đại lượng lugeon với chỉ số rqd của các khối đá làm nền đập các công trình thuỷ điện khu vực gia lia kon tum

******* NGUYỄN VĂN CHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI – KON TUM C

*******

NGUYỄN VĂN CHÁNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI – KON TUM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

*******

NGUYỄN VĂN CHÁNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI – KON TUM

Chuyên ngành: Địa chất công trình

Mã số: 60.44.65

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Trọng Thắng

HÀ NỘI - 2007

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, Ngày 10 tháng 12 năm 2007

TÁC GIẢ

Nguyễn Văn Chánh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 8

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC GIA LAI – KON TUM 8

1.1 Địa tầng 8

1.2 Các thành tạo magma xâm nhập 20

1.3 Đứt gãy kiến tạo 28

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 30

2.1 Khái quát đặc điểm nứt nẻ của khối đá 30

2.1.1.Đặc điểm nứt nẻ của khối đá 30

2.1.2 Phân loại khe nứt trong khối đá 31

2.1.3 Đặc điểm của khe nứt trong khối đá 34

2.1.4 Đánh giá định lượng độ nứt nẻ của khối đá 36

2.2 Khái quát phương pháp thí nghiệm ép nước và xác định RQD 40

2.2.1 Độ thấm nước của khối đá 40

2.2.2 Phương pháp thí nghiệm ép nước 45

2.2.3 Phương pháp xác định chỉ số chất lượng khối đá 53

CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI-KON TUM 56

3.1 Cấu trúc địa chất nền công trình thủy điện Sê San 4 56

3.1.1 Địa tầng và phức hệ xâm nhập 56

3.1.2 Các đứt gãy và khe nứt kiến tạo 59

3.1.3 Các đới phong hóa 64

3.1.4 Đặc điểm nước ngầm và tính thấm của đới đá 66

3.2 Cấu trúc địa chất nền công trình thủy điện Thượng Kon Tum 67

3.2.1 Địa tầng và phức hệ xâm nhập 67

3.2.2 Các đứt gãy và khe nứt kiến tạo 73

3.2.3 Các đới phong hóa 74

4.2.4 Đặc điểm nước ngầm và tính thấm của đới đá 75

CHƯƠNG 4: MỐI QUAN HỆ GIỮA TRỊ SỐ LUGEON VÀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHỐI ĐÁ 78

4.1 Cơ sở lý thuyết tương quan 78

4.1.1 Một số khái niệm cơ bản về lý thuyết tương quan 78

4.1.2 Các dạng hồi quy cơ bản 82

4.1.3 Xác định phương trình tương quan thực nghiệm 83

4.1.4 Hệ số tương quan và tỷ số tương quan 85

4.2 Tập hợp số liệu 89

4.3 Chương trình lập tương quan 89

4.3.1 Công trình thủy điện Sê San 4 90

4.3.2 Công trình thủy điện Thượng Kon Tum 91

4.3.3 Công trình thủy điện Thượng Kon Tum và thủy điện Sê San 4 93

4.4 Kết quả tương quan và đánh giá nhận xét 94

4.4.1 Công trình thủy điện Sê San 4 94

4.4.2 Công trình thủy điện Thượng Kon Tum 95

4.4.3 Các khối đá công trình thủy điện Thượng Kon Tum và Sê San 4 96

4.5 Ứng dụng phân loại tính nứt nẻ và chất lượng khối đá 97

KẾT LUẬN 99

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

PHỤ LỤC 103

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ek Mô đun biến dạng của khối đá

Em Mô đun biến dạng của mẫu đá

Kkn Hệ số độ rỗng nứt nẻ

kKN Mật độ (hay mô đun) khe nứt

Lu Trị số (hay đại lượng) Lugeon

P Áp lực ép nước

q Lượng mất nước đơn vị

QL Lưu lượng nước dưới áp lực 100m cột nước

Qo Lưu lượng hấp thu dẫn dùng

RQD Chỉ số chất lượng khối đá

Vk Tốc độ sóng dọc của khối đá

Vm Tốc độ sóng dọc của mẫu đá

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trước đây, các công trình xây dựng tại Việt Nam phần lớn là các công trình

có quy mô nhỏ và chủ yếu được đặt trên nền đất Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, xã hội đã có nhiều công trình lớn được xây dựng trên nền đá hoặc trong khối đá, chủ yếu là các công trình thủy lợi, thủy điện Trong công tác khảo sát và đánh giá điều kiện địa chất công trình của các công trình xây dựng đặt trên nền đá hoặc trong khối đá thì việc nghiên cứu đặc điểm và mức độ nứt

nẻ, tính thấm nước của các khối đá và phân loại chúng là rất cần thiết

Trong xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện, việc nghiên cứu tính thấm nước của nền và thân công trình là một trong các nhiệm vụ thường xuyên và có tính chất bắt buộc Khi khảo sát địa chất công trình cho các công trình thủy lợi, thủy điện cần phải tiến hành các thí nghiệm thấm khác nhau ở hiện trường, trong đó phổ biến nhất là các thí nghiệm ép nước Thí nghiệm ép nước trong hố khoan nhằm xác định lượng hấp thu đơn vị, trị số Lugeon, hệ số thấm của đá cứng và nửa cứng, từ

đó đánh giá khả năng thấm mất nước, khả năng xử lý gia cố của nền đá cứng phục

vụ công tác chống thấm cũng như kiểm tra chất lượng chống thấm khi xây dựng công trình Hiện nay, một trong các phương pháp cơ bản để đánh giá tính thấm nước và hiệu quả của công tác khoan phun xi măng trong đá là phương pháp thí nghiệm Lugeon

Hiện nay nước ta đã và đang sử dụng các hệ thống phân loại khối đá vào thiết kế và thi công đường hầm dẫn nước các công trình thủy điện: Phân tích mức

độ ổn định để thiết kế gia cố tạm, đánh giá khả năng lưu không, lựa chọn công nghệ thi công Trong phân loại khối đá thì RQD là một trong những tham số quan trọng

Nghiên cứu mối quan hệ giữa trị số Lugeon và Chỉ số chất lượng khối đá (RQD), từ đó thông qua RQD ta xác định được Lugeon, giúp cho chúng ta xác định được chính xác vị trí cần thí nghiệm, chiều dài đoạn thí nghiệm, công nghệ thí nghiệm Ngược lại, từ kết quả thí nghiệm ép nước chúng ta có thể xác định được

RQD và sử dụng để phân loại chất lượng khối đá Sử dụng kết quả ép nước sẽ phản ánh tốt hơn kết quả nứt nẻ của cả khối đá so với RQD

Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm nứt nẻ của khối đá, trị số Lugeon và RQD cũng như nghiên cứu mối quan hệ giữa trị số Lugeon và RQD là rất cần thiết, nó mang lại hiệu quả về kinh tế cũng như kỹ thuật

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các loại đá cứng, nửa cứng làm nền đập một số công trình thủy điện

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Gia Lai – Kon Tum

3 Mục tiêu của đề tài

- Làm sáng tỏ đặc điểm và mức độ nứt nẻ của các khối đá làm nền đập các công trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum, đánh giá trị số Lugeon và RQD

- Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa trị số Lugeon và RQD

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu của đề tài cần nghiên cứu các nội dung sau:

- Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực Gia Lai – Kon Tum

- Tổng quan về đặc điểm nứt nẻ của khối đá

- Tổng quan về phương pháp thí nghiệm ép nước và phương pháp xác định RQD

- Sơ lược đặc điểm địa chất công trình tuyến đập một số công trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum

- Đặc điểm nứt nẻ, trị số Lugeon và RQD của các khối đá làm nền đập một

số công trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum

- Mối quan hệ tổng quan giữa trị số Lugeon và RQD

- Nghiên cứu ứng dụng trong phân loại chất lượng khối đá

5 Phương pháp nghiên cứu

Khi tiến hành nghiên cứu các nội dung trên, đã sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu chính sau:

- Phương pháp nghiên cứu địa chất: Thu thập tài liệu đã có, mô tả nõn khoan,

đo vẽ địa chất, mô tả hố móng công trình

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát lấy mẫu quan sát, xác định RQD, tiến hành thí nghiệm hiện trường, xác định trị số Lugeon

- Phương pháp phân tích hệ thống: Xem xét đối tượng, tổng hợp, phân tích

và sử lý số liệu

- Phương pháp thống kê toán học và lập phương trình tương quan

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ hơn mối quan hệ về bản chất giữa tính thấm nước và mức độ nứt nẻ của các khối đá

- Kết quả nghiên cứu để tham khảo, đánh giá sơ bộ trị số Lugeon và RQD, gián tiếp xác định trị số Lugeon, RQD, phân loại chất lượng khối đá phục vụ khảo sát, thiết kế và thi công các công trình xây dựng trên nền đá cũng như trong khối đá khu vực Gia Lai – Kon Tum

7 Cơ sở tài liệu của luận văn

Hồ sơ khảo sát địa chất công trình, mô tả hố móng của một số công trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 4 chương với 117 trang, 26 hình vẽ, 7 bảng biểu và phụ lục kèm theo, được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình trường Đại học Mỏ địa chất dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lê Trọng Thắng

Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình, bạn bè đồng nghiệp, phòng Đại học và sau Đại học, khoa Địa chất, các cấp lãnh đạo trường Đại học Mỏ địa chất và Ban lãnh đạo, cán bộ phòng kỹ thuật địa chất Công ty tư vấn xây dựng điện

1 và Xí nghiệp khảo sát xây dựng điện 2 Nhân dịp này tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS TS Lê Trọng Thắng - người trực tiếp hướng dẫn khoa học cùng các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp, đã giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC GIA LAI – KON TUM

Đặc điểm địa chất khu vực Gia Lai – Kon Tum được tổng hợp trên cơ sở các

tờ bản đồ địa chất và khoáng sản: Pleiku (D-48-XXIV), An Khê (D-49-XIX), Kon Tum (D-48-XVIII), Măng Đen – Bồng Sơn (D-49-XIII & D-49-XIV), Đăk Tô (D-48-XII), Quảng Ngãi (D-49-VII) tỷ lệ 1: 200 000 do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản năm 1998

1.1.Địa tầng

GIỚI ARKEI PHỨC HỆ KAN NACK Trong khu vực nghiên cứu lộ ra 3 hệ tầng của loạt Kan nack bao gồm: hệ tầng Kon Cot, Xa Lam Cô và Đăk Lô

Hệ tầng Kon Cot (AR kc)

Ở khu vực Bình Nghi, hệ tầng lộ ra dọc suối Sóc Siêm, chủ yếu là amphibolit

có pyroxen dạng phân lớp, dày 800m

Rải rác ở các vùng suôi Cà Tung, Hà Rá, Phú Sơn lộ ra Plagiogneis 2 pyroxen,

đá phiến plagioclas 2 pyroxen các lớp mỏng đá phiến kết tinh

Hệ tầng Xa Lam Cô (AR xlc) Các đá được xếp vào hệ tầng này lộ ra ở Cà Tung (phía Tây An Khê), An Tung, suối Hà Rá, bao gồm: Gneis biotit – grannat, đá phiến kết tinh chứa granat – cordierit, lớp mỏng hay thấu kính amphibilit Chiều dày hệ tầng khoảng 1000m

Hệ tầng Đăk Lô (AR dl) Các đá xếp vào hệ tầng này phân bố ở Kon Cho Ro, dọc sông Ba, bao gồm chủ yếu là gneis biotit, đá phiến kết tinh chứa silimanit-cordierit- granat, đá hoa, calciphyr Tại đây còn có các vòm Plagioneis biotit, chùm mạch pegmatit đi cùng gneis dạng mắt, gneis giàu felspat Chiều dày của hệ tầng khoảng 800m

Đặc điểm biến chất: các đá xếp vào phức hệ Kan Nack mô tả trên đây có thành phần nguyên thủy chủ yếu là bazan (hệ tầng Kon Cot), lục nguyên xen một ít phun trào (hệ tầng Xa Lam Cô) và lục nguyên xen Carbonat (hệ tầng Đăk Lô), với tổ hợp

cộng sinh khoáng vật tiêu biểu như sau:

- Plagioclas –hypersthen-orthoclas-điopsid-biotit-thạch anh;

- Thạch anh-plagioclas-orthoclas-granat-cordierit-silimanit-biotit;

- Calcit-olivin;

- Calcit-điopsid-plagiclas-thạch anh

GIỚI PROTEROZOI PALEOPROTEROZOI

Hệ tầng Ia Ban (PR1 ib) Các đá của hệ tầng Ia Ban chỉ lộ thành các diện tích nhỏ ở khu vực Ia Ban, thượng nguồn H`leo và được mô tả trong hệ tầng Ia Ban

Tại mặt cắt Ia Ban, chúng chủ yếu là amphibolit phân lớp dày (15-40cm), Plagiogneis amphibol, ở phần trên có xen các lớp mỏng đá phiến kết tinh và đá hoa Mặt cắt dày 1200-1300m, trong đó amphibolit chiếm tới 60% khối lượng

Tại Ia Khan, thành phần của mặt cắt cũng tương tự mặt cắt Ia Ban và có thêm những thấu kính gabroamphibolit Chiều dày mặt cắt khoảng 1100m

Các đá phiến kết tinh kể trên bị migmatit hóa mạnh mẽ nhất, tạo các trường migmatit rộng Các thân granitogneis, nebulit có cấu tạo loang lổ da báo, thành phần tương ứng với plagiogneis amphibol

Nguồn gốc nguyên thủy của hệ tầng là các tầng bazan phân lớp dày, phần trên

có xen ít đá lục nguyên và carbonat Đá bị biến chất đến tướng amphibolit với các

tổ hợp khoáng vật đặc trưng sau:

- Plagioclas-horblend-granat-điopsid -thạch anh;

- Thạch anh-biotit-granat-silimanit-cordierit;

- Calcit-điopsid

Hệ tầng Sông Re (PR1 sr) Các đá thuộc hệ tầng Sông Re lộ ra ở phần nhân các nếp lồi Đăk Mia, Đăk Bla, thượng nguồn Đăk Na với diện lộ nhỏ, mặt cắt không đầy đủ như ở mặt cắt Sông Re, nhưng vẫn có những nét chung, đó là sự có mặt của gneis biotit-horblanđ, plagiogneis biotit- horblanđ với khối lượng thay đổi, bên cạnh các đá gneis biotit,

đá phiến kết tinh silimanit, corđierit và một số ít amphibolit dạng thấu kính có nguồn gốc núi lửa – lục nguyên

Mặt cắt ở nếp lồi Đăk Mia có chiều dày 600m

Tổ hợp khoáng vật cộng sinh tiêu biểu của các đá trên như sau:

+ Thạch anh-biotit-plagioclas-silimanit-corđierit;

+ Plagioclas-thạch anh-horblanđ-biotit-microclin;

+ Plagioclas-horblanđ-granat-biotit- thạch anh;

Tổ hợp trên đặc trưng cho mức độ biến chất ở tướng amphibolit

Đá của hệ tầng Sông Re bị migmatit hóa, granit hóa mạnh mẽ, có chỗ granit migmatit tạo thành thể địa chất độc lập được mô tả trong phức hệ đá xâm nhập Tu

Đá bị vò nhàu, uốn nếp mạnh, phổ biến vi uốn nếp Hiện tượng migmatit hóa

và granit hóa xảy ra không mạnh mẽ

Tổ hợp cộng sinh khoáng vật đặc trưng của hệ tầng như sau:

Dọc Đăk Mech, quan sát được sự chuyển tiếp từ đá gneis biotit- horblanđ của

hệ tầng Sông Re lên gneis biotit, plagiogneis biotit của hệ tầng Tắc Pỏ

MESO-NEOPROTEROZOI

Hệ tầng Khâm Đức (PR2-3 kđ) Nguyễn Xuân Bao và nnk (1982)

Trong vùng, hệ tầng Khâm Đức lộ ra ở phía Bắc đứt gãy Hưng nhượng – Tà

vi, phía tây đứt gãy Pô cô, Chư Pả và vùng biên giới với Ia Kren Các đá được phân chia và đối sánh với 2 phân hệ tầng dưới và giữa

Phân hệ tầng dưới (PR2-3 kđ1) Trong các mặt cắt kể trên, các đá lộ không đầy

đủ Tổng hợp các mặt cắt có thể xây dựng được phân hệ tầng với thành phần thạch học như sau: amphibolit phân dải xen đá phiến amphibol-plagioclas, plagiogneis amphibol, đá phiến amphibol, đá phiến talc-đisthen; ở phần trên có thêm một ít đá phiến thạch anh-mica-silimanit Bề dày phân hệ tầng 1400-1500m

Phân hệ tầng giữa (PR2-3 kđ2) Các đá xếp vào phân hệ tầng này cũng gặp ở các vùng có diện lộ của phân hệ tầng dưới và thường nằm ở phần cao của các mặt cắt Thành phần chủ yếu gồm Plagiogneis 2 mica, gneis 2 mica-silimanit-granat, đá phiến thạch anh 2 mica-simimanit, đá phiến thạch anh biotit-simimanit-staurolit, đá hoa calciphyr, quarzit muscovit và lớp mỏng hoặc thấu kính amphibolit Bề dày phân hệ tẩng 1300-1400m

Thành phần thạch học nguyên thủy của các đá mô tả trên được khôi phục lại bao gồm bazan á kiềm, anđesit, ryolit xen ít trầm tích lục nguyên và các tập trầm tích lục nguyên giàu sét, trầm tích carbonat, trầm tích lục nguyên giàu thạch anh, ít bazan

Tổ hợp khoáng vật tiêu biểu bao gồm:

- Tập 2: đá hoa đolomit màu xám trắng, xám đen, cấu tạo dải, dày 180-200m.

- Tập 3: đá phiến thạch anh – Sericit, quarzit sericit, xen các lớp đá hoa, đolomit, dày 350-400m

Chiều dày mặt cắt khoảng 900-1000m

Nhìn chung các đá của hệ tầng có thế nằm thoải (10-15o-)

GIỚI PALEOZOI CAMBRI – SILUR

Hệ tầng Đăk Long (Є-S đlg) Nguyễn Xuân Bao và nnk

Hệ tầng Đăk Long lộ ra chủ yếu ở phía tây Sa Thầy, trong các mặt cắt ở Mo Ray, Tây Chư Nam Bang, Đăk Long, Đăk Ui, Đăk Pne và ở ngã ba biên giới Việt Nam-Lào-Campuchia Chúng được chia thành 2 phân hệ tầng

Phân hệ tầng dưới (Є-S đlg1) gồm các đá biến chất yếu lộ ra ở Mo Ray và ngã

ba biên giới

Phần dưới là đá phiến thạch anh –siricit, đá phiến thạch anh-felspat, xen trong

đó là các tập mỏng quarzit sericit Chuyển lên trên là đá phiến thạch anh-mica có granat, đá phiến actinolit, đá phiến thạch anh-muscovit-anđalusit, xen lớp mỏng hoặc thấu kính porphyrit Nằm trên các đá này là các tập quarzit sạch, đá phiến sericit, đá hoa đolomit Bề dày chung của phân hệ tầng đạt 700m

Phân hệ tầng trên (Є-S đlg2) gồm các đá trầm tích-phun trào biến chất thấp lộ

ra ở khu vực ngã ba biên giới và Đăk Mang Kram Mặt cắt gồm 5 tập:

- Tập 1: đá phiến thạch anh, dày 150m;

- Tập 2: Quarzit sericit, cát kết dạng quarzit, đá phiến thạch anh-sericit, clorit xen đôi lớp argilit, dày 300m;

- Tập 3: đá phiến thạch anh-sericit, đá phiến clorit xen kẽ lớp mỏng đá phiến thạch anh-actinolit-epiđot-clorit, porphyritoiđ, dày 200m;

- Tập 4: đá phiến thạch anh-siricit xen lớp mỏng quarzit sericit, dày 300m;

- Tập 5: đá phiến thạch anh-sericit, quarzit sericit, xen kẽ các lớp đá hoa đolomit, dày 259m

Tổng chiều dày phân hệ tầng trên là 1200m

GIỚI MESOZOI PERMI THƯỢNG- TRIAS HẠ

Hệ tầng Chư Prông (P2-T1 cp) Nguyễn Kinh Quốc , 1979 và 1988

Các đá phun trào anđesit-đacit ở khu vực núi Chư Prông, Tiều Teo và lộ ra rất hạn chế ở quanh Huyện lỵ Sa Thầy Mặt cắt của hệ tầng gồm 3 tập:

- Tập 1: cuội, sạn kết tuf, aglomerat, tuf anđesit, anđesit, anđesitođacit, dày 200m;

- Tập 2: đacit porphyr, ryođacit porphyr, ryolit và tuf của chúng, dày 220m;

200 Tập 3: ryolit porphyr, felsit porphyr, tuf dung nham ryolit, ignimbrit xen các lớp mỏng tuf vụn, tufit; dày 180-200m

Bề dày mặt cắt 580-620m

TRIAS TRUNG

Hệ tầng Mang Yang (T2 my) Các đá thuộc hệ tầng Mang Yang lộ thành dải ở khu vực đèo Mang Yang, An Khê, tây Vân Canh và ở Mo Ray (Sa Thầy)

Mặt cắt chuẩn ở đèo Mang Yang gồm 4 tập

- Tập 1: cuội – sạn kết hổn tạp Mảnh cuội là vật liệu vụn từ móng đá kết tinh Arkei, Proterozoi và granitoid trước Mesozoi, xi măng gắn kết là cát, bột và vật liệu phun trào, dày 50-200m;

- Tập 2: Phun trào felsic gồm anđesitođacit, đacit, ryolit, felsit và tuf của chúng tôi, dày 35-180m;

- Tập 3: cát kết đa khoáng xen kẽ cát-sạn kết, tufit, tufogen, đá phiến sét, sét vôi, đôi nơi có vật liệu than Trong đá phiến sét có nơi chứa các mảnh vỏ Bivalvia Entolium sp., tảo vôi, hóa thạch thực vật thân đốt Podpzamites, Cycadolepis, Yuccites, Baiera, Coniferales,… dày 100-250m;

- Tập 4: Cuội-sạn kết, tuf Ryolit, ryolit porphyr phân dải dày hoặc không đều, dày 100-250m

Chiều dày mặt cắt 285-880m

Đá vụn núi lửa chiếm khoảng 50% chiều dày chung của hệ tầng và phân bố chủ yếu ở phần trên của mặt cắt

Xâm nhập đi kèm là Granit aplit, ryolit porphyr

Các đá phun trào hệ tầng Mang Yang có thành phần thay đổi từ đacit-ryođacit tới ryolit-felsit, nhưng đá felsit, ryolit-felsit chiếm khối lượng chủ yếu

chúng nằm ở nhân các nếp lõm phương tây bắc – đông nam với góc cắm các cánh thoải 5-100

Mặt cắt của hệ tầng gồm có các lớp cát kết, bột kết, đá phiến sét màu lục loang

lổ, màu đỏ gụ xen kẽ nhau Trong các lớp thô nhiều chỗ thấy cấu tạo phân lớp xiên Chiều dày hệ tầng khoảng gần 600m

CRETA THƯỢNG

Hệ tầng Đơn Dương (K2 đd) Nguyễn Kinh Quốc , 1977

Các thành tạo phun trào felsic được ghép vào hệ tầng Đơn Dương phân bố ở Ia R`sai (Đ.Cheo Reo – H.Ayun Pa)

GIỚI KAINOZOI NEOGEN Miocen thượng

Hệ tầng Sông Ba (N3

Hệ tầng sông Ba lộ thành dải kéo dài theo phương Đ-T khoảng 16km, rộng 0,5-1km, từ Chư Tóc tới núi Chư Mơ Ria, ngoài ra còn gặp khá phổ biến trong các

lỗ khoan dọc theo thung lũng sông Ba

Mặt cắt địa chất hệ tầng Sông Ba tại khu vực Cheo Reo được Trịnh Dánh (1985) mô tả từ dưới lên như sau:

- Tập 1: cuội kết, sỏi kết, cát kết Các đá màu xám trắng, phân lớp dày Trong cát kết thường chứa các lớp mỏng bột kết màu nâu xám hoặc nâu vàng, đôi khi xám xanh, chứa phong phú các di tích thực vật, với các đại biểu đặc trưng là Laurus vetusta, Persea sp., Ocotea foetens, Phragmites oeningenisis … Bề dày của tập từ

80 đến 100m

- Tập 2: chủ yếu là cát-bột kết, bột kết Đá màu xám trắng, loang lổ nâu, không phân lớp hoặc phân lớp yếu Trong tập này có các lớp mỏng sét kết màu xám trắng, xám nâu, mịn dẻo khi ngấm nước, thường chứa các kết hạch sắt và kết hạch vôi, đôi khi cũng có các lớp mỏng đá phiến sét màu nâu Bề dày của tập 100-145m

Bề dày chung của hệ tầng 180-245m

Các trầm tích hệ tầng Sông Ba thường bị biến vị yếu, với góc dốc thoải

(10-15o), nghiêng về phía tây nam (220-230o)

Pliocen

Hệ tầng Đại Nga (βN2đn) Các thành tạo bazan trên tờ Đăk Tô có khối lượng nhỏ rải rác trong thung lũng Đăk Long, Đăk Công, vùng rìa phía đông cao nguyên Ngọc Yêu, dọc thung lũng Đăk Psi, khu vực Kon Hà Nừng và rìa phía Bắc Cao nguyên PleiKu, Măng Đen, Kon Plong Ở đây chỉ có kiểu mặt cắt bazan không có trầm tích xen kẽ, gồm bazan

2 pyroxen, bazan olivin-augit-plagioclas, bazan olivin-augit, bazan olivin Đá dạng

vi hạt hoặc ẩn tinh, màu từ xám đến xám đen, cấu tạo khối đặc sít hoặc lỗ hổng, hạnh nhân Kiến trúc phổ biến porphyr và nền ophit, gian phiến, đolerit hoặc hyalopilit Các ban tinh thẳng chiếm từ 5 đến 10 % gồm: olivin, augit, plasgioclas Khoáng vật nền gồm: Plagioclas, augit, olivin, titanomagnetit, aragonit, thủy tinh núi lửa

Chiều dày của hệ tầng khoảng 100m

Hệ tầng Kon Tum (N2kt) Trịnh Dánh, 1985

Hệ tầng Kon Tum phân bố thành dạng dải với chiều ngang khoảng 3-4 km, kéo dài từ thị xã Kon Tum dọc quốc lộ 14 đến khu vực Kông Hơ Rinh (trên 30km),

dọc thung lũng Sông Pô Cô

Thành phần trầm tích từ dưới lên trên gồm 3 tập:

- Tập 1: Cát hạt thô đến mịn, bột kết phớt lục, sét kết xám nâu, loang lổ, điatomit với lượng Diatomeae tới 80-90%, dày 40m;

- Tập 2: bột kết, xét kết màu xám, điatomit, ít lớp kẹp cát kết hạt mịn ở phần thấp nhất, dày 16m;

- Tập 3: cát-bột kết, sét bột kết xen kẽ nhau, màu nâu xám, hoặc xám, dày 20m

Chiều dày của hệ tầng ở mặt cắt này là 76m, thường dao động trong khoảng 40-200m

Trong một số lỗ khoan khác, trong các tập 1 và 2 có xen kẹp ít lớp sét than và phun trào bazan

Pliocen – Pleistocen hạ

Hệ tầng Túc Trưng (βN2-Q1tt) Bazan hệ tầng Túc Trưng chiếm diện tích chủ yếu trong lớp phủ Bazan vùng nghiên cứu, trừ một ít diện tích ở rìa phía tây gắn với các cấu trúc núi lửa còn bảo tồn tốt được xếp vào hệ tầng Xuân Lộc Ở đây phát triển rộng rãi 2 kiểu mặt cắt:

- Kiểu mặt cắt xen kẽ của các tập bazan thành phần khác nhau với các lớp bazan phong hóa thành đất đỏ

- Kiểu mặt cắt có các tập bazan xen kẽ với các tập cát, cát kết, sét-cát chứa di tích thực vật và các lớp bazan phong hóa thành đất đỏ

Mặt cắt chung của hệ tầng trong vùng gồm 3 tập:

- Tập 1: bazan olivin, bazan olivin-augit chứa các bao thể lerzolit spinel xen với cát-sét, sét-cát hoặc dăm kết tuf núi lửa và các lớp bazan phong hóa thành đất

bazan olivin-augit xen các lớp bazan phong hóa thành đất đỏ

Chiều dày hệ tầng khoảng 30-350m

ĐỆ TỨ Pleistocen hạ, phần trên Trầm tích sông (aQ3 )

Lộ trên mặt dưới dạng các mảng thềm sót (1-2km2) phủ trên đá gốc hệ tầng Sông Ba (N3

1 sb), phân bố ở phía bắc Cheo Reo (khu vực Đe Hô) với tổng diện tích khoảng 15-20km2 Mặt dưới lên gồm 2 tập:

- Tập 1: cuội, sỏi, sạn, dày 0,5-1,2m;

- Tập 2: cát-bột xám trắng, dày 7m

Bề dày chung của mặt cắt khoảng 8-10m

Pleistocen trung

Hệ tầng Xuân Lộc (βQII xl) Bazan Xuân Lộc chiếm một diện tích khoảng 30-50km2 ở các vùng Chư Hơ Đrông và Chư Á Mặt cắt của hệ tầng gồm các tập bazan olivin-augit-plagioclas, bazan olivin-augit, bazan olivin và bazan phong hóa thành đất đỏ nằm xen kẽ Bề dày chung khoảng 20-100m

Các đá trên có cấu trúc vi hạt hoặc ẩn tinh, đôi chỗ chứa lerzolit apinel, màu sắc thường xám đen hoặc đen, kiến trúc phổ biến là porphyr với nền vi đolerit, gian phiến hoặc hyalopilit Thành phần ban tinh (5-15%) gồm: olivin, augit plagiocglas Các khoáng vật trong nền gồm: plagiocglas, olivin, augit, titanomagnetit, thủy tinh núi lửa, ít aragonit

Pleistocen trung – thượng Trầm tích sông (aQII-III)

Đây là các trầm tích thềm III của Sông Ba và một vài sông suối khác trong vùng, tạo thành dải hẹp viền dọc 2 bên bờ sông suối, độ cao tương đối 20-28m Mặt cắt từ dưới lên như sau:

- Tập 1: Cuội, sỏi lẫn cát, bột, ít tảng lăn Tập này phủ trên bề mặt bào mòn của hệ tầng Sông Ba Bề dày của tập khoảng 1-1,5m;

Thành phần trầm tích gồm: cát, bột màu xám sáng, phía dưới có các lớp sét màu xám xanh, loang lổ nâu vàng

Bề dày thay đổi 4-6m

Pleistocen thượng, phần trên Các thành tạo Pleistocen thượng, phần trên được chia thành hai kiểu nguồn gốc sau:

- Trầm tích sông – biển (amQ3

III) phân bố hạn chế ở khu vực cửa sông Hà Giao dưới dạng dải đồng bằng cao 10-15m

Thành phần trầm tích gồm: cát màu xám, cát bột màu vàng, ít sét màu xám xanh loang lổ, dày 3-5m

Các trầm tích này phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích nguồn gốc biển Pleistocen trung-thượng, phía trên bị các trầm tích Holocen phủ bất chỉnh hợp lên

- Trầm tích sông (aQ3

III) phân bố rộng rãi dưới dạng thềm sông bậc II ở khu vực Cheo Reo và An Khê Mặt cắt từ dưới lên như sau:

- Tập 1: cuội, sỏi, sạn, cát, đôi chỗ cát tập trung thành thấu, dày 4,0m

- Tập 2: cát, bột, sét ít lẫn ít sạn màu xám xanh, dày 1m

Bề dày chung của trầm trích 14,0m

Holocen hạ - trung Trầm tích sông (aQIV1-2) Các trầm tích này phân bố dọc 2 bên thung lũng hầu hết các sông suối trong vùng, tạo thềm bậc I có độ cao tương đối 6-9m Mặt cắt gồm 3 tập (từ dưới lên):

- Tập 1: Cuội, sỏi, ít cát Cuội, dày 0,2-1m

- Tập 2: cát, sét, bột ở dưới, chuyển lên trên là sét cát và sét bột, dày 3m

- Tập 3: sét, bột, cát màu nâu, dày 2,7m

Bề dày chung của trầm tích 6,7m

Holocen trung – thượng Trầm tích sông – đầm lầy (abQIV2-3) Các trầm tích sông – đầm lầy chiếm diện tích không lớn (khoảng 4-5 km2) Chúng phát triển dọc theo các nhánh suối bị lầy hóa trên nền đá bazan Thành phần trầm tích gồm: cát bột, sét bột, sét màu đen, than bùn, dày 0,5-3m

Holocen thượng Trầm tích sông (aQIV3) Các thành tạo Holocen thượng bao gồm các trầm tích sông, suối tạo nên các bãi bồi ven sông hoặc các doi cát giữa lòng, có độ cao tương đối từ 0 đến 2-3m Thành phần trầm tích gồm: Cuội, sỏi, cát, cát-sét, ít bột, dày 0,5-3m

Đệ tứ không phân chia (apQ) Thành tạo này chủ yếu có nguồn gốc sông – lũ gồm cuội tảng, sạn sỏi, cát, lấp đầy các trũng khép kín ở thung lũng sông suối, dày 1-2m

1.2 Các thành tạo magma xâm nhập

Các thành tạo magma xâm nhập có diện lộ khá lớn, bao gồm các phức hệ thuộc nhiều giai đoạn hoạt động magma, có tuổi từ cổ đến trẻ

Phức hệ Kon Kbang (νAR kb) Phức hệ do Nguyễn Xuân Bao, Trần Quốc Hải mô tả năm 1982

Thuộc phức hệ Kon Kbang có các khối nhỏ gabrogranulit, amphibolit, phân bố

ở phía tây An Khê và các khối ở thượng nguồn Sông Ba Đá vây quanh là plagiogneis 2 pyroxen, đá phiến plagioglas, đá phiến plagioglas 2 pyroxen xen các lớp mỏng đá phiến kết tinh thuộc loại Kan Nack

Gabro-granulit sẫm màu, cấu tạo khối, đôi chỗ có cấu tạo gneis, kiến trúc tấm hạt biến tinh Thành phần khoáng vật gồm (%): plagioglas = 50-55; ilmenit = 5 Khoáng vật thứ sinh gồm horblenđ lục, actinolit, epiđot, clirit, pyrit

Amphibolit dạng khối màu xám xanh, xám đen, cấu tạo khối, kiến trúc tấm hạt

biến tinh Thành phần khoáng vật, ngoài amphibol còn có các tàn dư pyroxen, granat, horblenđ nâu Hàm lượng granat trong amphibolit tới 15-20% Các khoáng vật thứ sinh gồm clorit, actinolit, epiđot

Phức hệ Sông Ba (γδAR sb) Phức hệ do Nguyễn Xuân Bao, Trần Quốc Hải mô tả năm 1982

Trong trường đá granulit ở phía tây An Khê 20km, trên quốc lộ 19, có 2 thể nhỏ enđerbit, được xếp vào phức hệ Sông Ba

Enđerbit sẫm màu, cấu tạo gneis, kiến trúc nửa tự hình, có thành phần (%) tương tự như granođiorit pyroxen: Thạch anh: 10-20%, plagioglas: 40-60% pyroxene: 5-25%, felspat kali <5 Khoáng vật phụ có zircon, apatit Khoáng vật thứ sinh gồm clorit, sericit, uralit

Phức hệ Plei Man Kô (γAR pmk) Phức hệ do Nguyễn Xuân Bao, Trần Quốc Hải mô tả năm 1982, bao gồm các khối Kon Cơ Ray (tây – tây nam An Khê), nam Kon Cho Ro và một số khối nhỏ phân bố trong mặt cắt Sông Ba đoạn từ xã Nam đến Kroong

Khối Con Cơ Ray (1-3km2) có thể nằm gần như chỉnh hợp với các lớp đá phiến kết tinh bị migmatit hóa của phức hệ Kan Nack Vòm granitogneis, phía nam Kon Cho Ro (30km2), nằm trong trường đá phiến kết tinh, gneis biotit, các thấu kính amphibolit, đá hoa calciphyr cũng thuộc phức hệ Kan Nack Các khối này bao gồm: granit biotit – granat, granitogneis biotit – granat và các mạch pegmatit loang

lổ

Granit biotit – granat dạng gneis sáng màu, cấu tạo gneis, kiến trúc cửa tự hình Thành phần khoáng vật gồm (%): thạch anh = 28-35, plagioglas = 30-35; felspat kali = 20-35, biotit = 5-6, granat = 5-8 Khoáng vật phụ có apatit, zircon, orthit, monazit

Phức hệ Tu Mơ Rông (γPR1 tmr) Phức hệ Tu Mơ Rông bao gồm các đá magma granitoiđ nguồn gốc siêu biến chất, granit lộ thành nhiều khối nhỏ ở khu vực Tu Mơ Rông, núi Cơ Bang, Đăk Mê

A, Đăk Psi, Đăk Hơ Riêng,… Tạo nên các thể vòm, vi vòm, granitogneis nhỏ

Chúng gồm hai nhóm đá: plagiogranitogneis amphibol và granitogneis biotit sáng màu

Plagiogranitogneis amphibol màu xám, cấu tạo gneis, kiến trúc dạng nửa tự hình, đôi nơi còn có các ổ giàu amphibol dạng dị li thể Thành phần khoáng vật (%) gồm thạch anh: 28-35, plagioclase: 48-64, horblenđ: 8-10, biotit: 0-10 Khoáng vật phụ là aphen, apatit, magnetit

Granitogneis biotit sáng màu, cấu tạo gneis, kiến trúc nửa tự hình cùng với các

vi kiến trúc myrmekit, perthit Thành phần khoáng vật (%) gồm thạch anh = 30-35, plagioclas = 25-40, felspat kali = 30-40, biotit = 5-10 Khoáng vật phụ có zircon, apatit, monazit Đi cùng granitogneis biotit còn có các đá migmatit, nebulit, pegmatit

Phức hệ Cheo Reo (σPR1 cr) Phức hệ gồm các khối ở Măng Đen, xã Hiếu và các khối nhỏ phân bố ở rìa tiếp xúc các loạt Kan Nak và Ngọc Thành phần thạch học: horblenđit và pyroxenit bị amphibolit không điều

Horblenđit sẫm màu, hạt lớn, cấu tạo khối, kiến trúc hạt biến tinh Thành phần khoáng vật (%) gồm: horblenđ = 90-93, plagioglas <5-8 Khoáng vật phụ có sphen, magnetit

Horblenđ dạng trụ, tấm kéo dài, phân bố định hướng yếu

Pyroxenit bị amphibolit hóa xẫm mầu, cấu tạo khối, kiến trúc tàn dư toàn tự hình Thành phần khoáng vật (%) gồm: pyroxenit: 90-95, plagioglas: 5-6, horblenđ thay thế pyroxenit không đồng điều hàm lượng từ 20-80 Khoáng vật phụ có sphen, magnetit

Phức hệ Phù Mỹ (νPR2pm) Các đá được xếp vào phức hệ Phù Mỹ bao gồm gabroamphibolit, amphibolit dạng khối, phân bố ở Ia Khan, Ia Ban, Kon tum, vòm nâng Sông Re Chúng là các thể nhỏ dạng thấu kính, chiều rộng từ vài mét đến 150m, kéo dài 150-300m, nằm chỉnh hợp với amphibolit dạng lớp, đá gneis và đá phiến kết tinh của loạt Ngọc Linh

và xuyên các đá hệ tầng Tắc Pỏ

Gabroamphibolit sẫm màu, kiến trúc tấm hạt biến tinh, cấu tạo dạng khối đến gneis Thành phần khoáng vật (%) horblenđ: 60-80, plagioglas: 15-40, ngoài ra còn

có thạch anh, biotit Khoáng vật thứ sinh: Epiđot, clorit

Phức hệ Plei Weik (σPR3pw)

Tổ hợp metaophiolit lộ ra ở khu vực Plei Weik, dọc đứt gãy Pô Cô đoạn Đăk Pek Từ dưới lên trên gồm đá phiến actinolit, đá phiến actinolit – clorit, amphibolit,

đá phiến tremolit, đá phiến talc; chuyển lên phần trên là đá phiến sét, đá phiến silic

và silic phân dải Thành phần nguyên thủy của chúng là bazan, anđesit, đunit, pyroxenit, gabro, gbrođiabas, plagiogranit, cát bột kết giàu silic

Một điểm đáng lưu ý là metabazan và metaanđesit ở đây mang đặc tính các nguyên tố vết tương tự với các đá metavolcanic của hệ tầng Khâm Đức và đặc trưng cho đới hút chìm Đặc điểm này gặp ở hầu hết các ophiolit trên thế giới (Condie 1988), điều đó dẫn đến nhận định ophiolit là kết quả của hoạt động trồi chờm (obduction) trong đới hút chìm

Phức hệ Chu Lai (γPR3 cl) Các khối granitoiđ ở ngọn suối Đăk Tơ Mi, khối bắc Sa Thầy, Chư Tơ Sang,

Ya Ly được xếp vào phức hệ Chu Lai, nằm trong diện lộ của hệ tầng Khâm Đức Chúng gồm các đá granitogneis, granit migmatit, granit biotit-granat, granit 2 mica, pegmatit

Granitogneis, granit migmatit sẫm màu đến sáng màu, cấu tạo gneis hạt vừa đến lớn, đôi khi dạng Porphyr, kiến trúc nửa tự hình Thành phần khoáng vật (%) gồm thạch anh = 30-35, plagioclas = 25-30, felspat kali = 30-35, biotit = 5-10 Khoáng vật phụ thường gặp là zircon, apatit, ilmenit, cyrtholit, uranothorit

Granit biotit-granat sáng màu, cấu tạo khối đến dạng gneis, kiến trúc dạng nửa tự hình, hạt vừa đến lớn Thành phần khoáng vật gồm: thạch anh, felspat kali, plagioclas, muscovit, biotit Hàm lượng biotit = 3-5%, muscovit = 5-7%

Granit pegmatit hạt thô, cấu tạo gneis hoặc loang lổ Thành phần khoáng vật giàu felspat kali (microclin) Khoáng vật màu là biotit, ít muscovit, đôi khi có granat

Phức hệ Hiệp đức (PR3 hd) Phức hệ Hiệp Đức được Nguyễn Xuân Bao, Huỳnh Trung mô tả lần đầu năm

1979 Gồm các khối Ngọc Linh, nam Bến Hét, nam Ngọc Dơ Lang, Hà Mon, bắc

Sa Bình và IaChim, vùng biên giới ba nước Việt Nam-Lào-Campuchia, khu vực Đăk Long và dọc đứt gãy Pô Cô

Phức hệ bao gồm: đunit, periđotit, pyroxenit và các sản phẩm biến chất từ chúng như serpentinit, tremolitit, đá phiến talc

Đunit gặp ở dạng dị li thể trong pyroxenit Đá sẫm màu, cấu tạo phân dải tàn dư; kiến trúc tàn dư toàn tự hình, mạng lưới Thành phần khoáng vật (%) gồm: olivin = 95-96, pyroxen xiên = 6-10, khoáng vật thứ sinh gồm serpentin, tremolit, talc; khoáng vật quặng là cromagnetit

Periđotit kiến trúc tàn dư toàn tự hình, phổ biến mạng thay thế trao đổi thứ sinh Thành phần khoáng vật (%) nguyên sinh gồm: olivin = 30-50, pyroxen = 50-

40, khoáng vật thứ sinh gồm serpentin, calcit, phlogopit, epiđot, talc, tremolit Ngoài ra còn có các khoáng vật sulfur như pyrit, pyrotin, chalcopyrit (hàm lượng 1-6%)

Pyroxenit thường bị phiến hóa thành đá phiến tremolit Các khoáng vật nguyên sinh được khôi phục lại bao gồm pyroxen xiên (99-100%), hiếm khi có khoáng vật khác Khoáng vật thứ sinh gồm có tremolit, ít actinolit, epiđot, talc, phlogopit và các chấm nhỏ sulfur xâm tán (1-5%)

Serpentinit màu lục vàng, cấu tạo dải kiến trúc vảy sợi biến tinh Hàm lượng serpentin 60-90%, đi cùng còn có calcit, tremolit, epiđot, sulfur và cromagnetit

Phức hệ Núi Ngọc (PZ1 nng) Phức hệ Núi Ngọc gồm các khối Núi Ngọc gồm hai pha: Pha xâm nhập chính: gabro, gabropyroxenit, gabroanorthosit và ít anorthosit; - Pha sâm nhập phụ: gabro-điabas dạng đai mạch

Gabro sẫm màu, cấu tạo gneis, có nơi cấu tạo dải Kiến trúc hạt vừa đến lớn, tàn dư kiến trúc gabro, một số kiến trúc khảm ophit

Thành phần khoáng vật nguyên sinh gồm (%): pyroxen = 50-80, palgioclas =

20-60, olivin = 0-10; các khoáng vật horblenđ, biotit phát triển không đều, trực tiếp thay thế pyroxen với hàm lượng 0-50%

Anorthosit dạng dải sáng, màu xen kẹp với gabro và gabropyroxenit Đá sáng màu cấu tạo gneis; kiến trúc tự hình Thành phần khoáng vật (%) gồm: plagioclas = 90-95, biotit = 5-10; khoáng vật thứ sinh có actinolit, clorit

Gabropyroxenit sẫm màu, cấu tạo gneis; kiến trúc gabro tàn dư Thành phần khoáng vật (%) gồm: palgioclas = 15-20, pyroxen = 75-80, olivin = 5-10 Khoáng vật thứ sinh (18-30) là clorit, actinolit, epiđot

Gabro-điabas dạng mạch, sẫm màu; cấu tạo khối đến dạng gneis; kiến trúc điabas Thành phần khoáng vật tương tự gabro

Phức hệ Điệng Bông (PZ1 đb) Các đá đioritogneis, granođioritogneis, plagiogranitogneis amphibol biotit, tonalit phân bố trong diện lộ của hệ tầng Đăk Long ở phía tây Kon Tum, được xếp vào phức hệ Điệng Bông, gồm các khối Chư Tơ Sang, Đăk Lang, Đăk Broa và Ya

Ly

Đioritogneis sẫm màu, cấu tạo gneis, kiến trúc dạng nửa tự hình hoặc dạng nổi ban yếu Thành phần khoáng vật (%) gồm: plagioclas = 60-70; biotit = 8-10; horblenđ = 5-6; felspat kali = 5-15; thạch anh = 5-10 Khoáng vật phụ thường gặp

có sphen, apatit Khoáng vật thứ sinh gồm clorit, actinolit, epiđot

Granođioritogneis màu xám sáng, cấu tạo gneis hạt lớn, kiến trúc dạng nửa tự hình Thành phần khoáng vật (%) gồm thạch anh = 20-25, plagioclas = 50-60, horblenđ-biotit = 12-15, felspat kali = 5-10; khoáng vật thứ sinh là clorit, sericit, kaolinit

Phức hệ Diên Bình (Sdb) Phức hệ Diên Bình (Nguyễn Xuân Bao, Huỳnh Trung, 1979) phân bố ở Bắc

và Tây Bắc Kon Tum, Đăk To Can, Ngọc Rơ Pang, Đăk Cang Peng và tạo nên các khối nhỏ ở phía đông Đăk Psi, Ngọc Tuôm Phức hệ gồm ba pha xâm nhập: điorit, điorit thạch anh; granođiorit, tonalit; granit biotit

Điorit, điorit thạch anh màu xám xanh; cấu tạo gneis, kiến trúc dạng porphyr

nửa tự hình Thành phần khoáng vật (%) gồm: borblenđ = 10-20; biotit = 5-10; plagioclas = 50-55; thạch anh = 5-6; khoáng vật phụ có sphen, apatit, pyrit; magnetit

Granođiorit chiếm khối lượng chủ yếu Đá tương đối sẫm màu, cấu tạo gneis đến dạng khối Thành phần khoáng vật (%) gồm: Thạch anh = 15-20; plagioclas = 65-70; felspat kali = 5-20; khoáng vật màu chiếm 10-15% gồm: horblenđ, biotit Kết quả mẫu giã đãi có pyrit, galenit, sphen, zircon, monazit, magnetit

Granit biotit là thành phần chính của 3 pha, cấu tạo khối hạt nhỏ đến trung bình, cấu tạo gneis phát triển cục bộ dọc đứt gãy Thành phần khoáng vật (%) gồm: thạch anh = 30-32, plagioclas = 40-60; felspat kali = 20-30; biotit = 3-6 Khoáng vật thứ sinh là clorit, sericit, kaolinit

Phức hệ Bến Giằng – Quế Sơn (PZ3 bg-qs) Phức hệ Bến Giằng – Quế Sơn lộ ra ở An Khê (487km2), Mang Ri (248km2), Ngọc Krinh (60km2), Đăk Mô (42 km2), Cư Bang (28 km2), và các khối Kon Nu, Kon Plong, gồm 3 pha xâm nhập và pha đá mạch

- Pha 1 (PZ3 bg-qs1): Gồm điorit thạch anh, điorit và gabrođiorit Đá có màu xám xanh đen phớt lục, cấu tạo định hướng chủ yếu, kiến trúc nửa tự hình hạt trung không điều Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 56-72, felspat kali = 0-7, thạch anh = 0-10, horblenđ = 8-19, biotit = 5-11, pyroxen = 0-4, sphen, apatit, magnetit

- Pha 2 (PZ3 bg-qs2): Là thành phần chính của phức hệ gồm đá granođiorit biotit – horblenđ, tonalit biotit – horblenđ Đá màu xám đen đốm trắng, cấu tạo định hướng, kiến trúc nửa tự hình hạt trung Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 40-63; felpat kali = 11-25, thạch anh = 11-25; horblenđ = 3-8, biotit = 5-12, pyroxen (ít) và apatit, sphen, zircon, magnetit Rất phổ biến các thể đá tù của oha 1 trong pha 2

- Pha 3 (PZ3 bg-qs3): gồm granit biotit hạt nhỏ và granit biotit, granosyenit biotit có horblenđ hạt lớn

Granit biotit hạt nhỏ sáng màu, tạo nên các thể nhỏ vài km2 ở Kon Bơ Dinh,

Chư Du Đá có cấu tạo định hướng, kiến trúc nửa tự hình Thành phần khoáng vật (%):plagioclas = 33-44; felpat kali = 19-30, thạch anh = 27-34; biotit = 5-12, horblenđ (ít)

Granit biotit, granosyenit biotit có horblenđ màu sắc sặc sỡ - xám hồng gặp lộ hàng trăm km2 ở An Khê, Chư Rơ Pan Chúng có cấu tạo định hướng, kiến trúc nửa

tự hình hạt vừa đến thô, rất phổ biến dạng porphyr, ban tinh felspat kali màu hồng (0,5-2cm) Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 14-32; felpat kali = 28-47, thạch anh = 22-32; horblenđ = 0-4, biotit = 3-7 và apatit, zircon

- Pha đá mạch: lộ dưới dạng mạch, rộng từ vài centimet đến một vài mét, kéo dài hàng chục mét, bao gồm granit aplit và pegmatoiđ sáng màu Ngoài ra còn gặp mạch spesartit màu xám xanh phớt lục, có kiến trúc porphyr, ban tinh là horblenđ, plagioclas, biotit, pyroxen, thạch anh, apatit, pyrit, clorit, epiđot, calcit

Phức hệ Vân Canh (T2 vc) Các đá thuộc phức hệ Vân Canh lộ ra ở Chư Loan (454 km2), Hòn Bơ Lec (94km2), Kon Cho Rô (173km2), Trường Sơn (736km2), Sa Thầy (12 km2), Nam Kon Tum (80 km2), Chư Prông (56 km2), phía Bắc đèo Mang yang và khối chuẩn Vân Canh (214km2), gồm 3 pha xâm nhập và pha đá mạch

- Pha 1 (T2 vc1): gặp ở khối Chư Loan, Hòn Bơ Léc, Trường Sơn và Vân Canh với diện lộ nhỏ vài chục km2, gồm granođiorit biotit, granomonzonit Đá có màu xám đến hồng nâu, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt vừa-không đều, nhiều nơi có kiến trúc dạng porphyr Thành phần khoáng vật (%):plagioclas = 52-76; felpat kali = 15-28, thạch anh = 4-18; biotit = 5-7 và apatit, zircon

- Pha 2 (T2 vc2): là pha chính, chiếm diện lộ chủ yếu của các khối trên, gồm

đá granosyenit biotit, granit biotit Đá màu hồng nâu đốm đen, hạt vừa đến thô, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, nhiều nơi gặp kiến trúc dạng porphyr, ban tinh (15-27%) là felspat kali hồng nâu Thành phần khoáng vật (%):plagioclas = 15-26; felpat kali = 32-53, thạch anh = 18-36; biotit = 4-10 và apatit, muscovit, zircon

- Pha 3 (T2 vc3): lộ các thể nhỏ ở khối Chư Loan, Kon Cho Ro, Trường Sơn

và Vân Canh, gồm granit biotit, granosyenit Đá hạt nhỏ màu hồng nâu, cấu tạo

khối, kiến trúc nửa tự hình Thành phần khoáng vật (%):plagioclas = 12-27; felpat kali = 25-56, thạch anh = 27-48; biotit = 3-6 và apatit, muscovit, zircon, orthit

- Pha đá mạch gồm granit aplit, pegmatoiđ, granosyenit porphyr Thành phần khoáng vật chủ yếu là Felspat kali và thạch anh Đôi nơi ngoài rìa mạch là granosyenit dạng porphyr, granit aplit, ở giữa mạch là pegmatoiđ và thạch anh

Phức hệ Hải Vân (aT3 hv) Phức hệ Hải Vân gặp ở tờ Đăk Tô lộ ra ở Măng Búc, N.Gom Sơ, Ngọc Mân, Ngọc Cáp và các khối nhỏ ở vùng lân cận gồm granit biotit, granit 2 mica, grano điorit biotit có muscovit màu xám trắng, đốm đen, cấu tạo định hướng, kiến trúc nửa tự hình hạt trung Thành phần khoáng vật (%): Plagioclas = 17-32, felspat kali

= 23-41, thạch anh = 33-42, biotit = 3-8, muscovit = 1-6 và turmalin, zircon, granat, ilmenit, corđierit

Phức hệ Phước Thiện (N2-QI pt) Các thể xâm nhập được xếp vào phức hệ Phước Thiện do Nguyễn Kinh Quốc

và nnk mổ tả (1979) bao gồm những khối, thể nhỏ phân bố rải rác ở vùng Phước Thiện (Gia Lai) với tổng diện tích ước tính khoảng 0,5km2 Đây là các thể á núi lửa của phun trào bazan Pliocen-Pleistocen sớm, có quan hệ không gian chặt chẽ với các thành tạo bazan và giữa chúng có sự chuyển tiếp không rõ ràng Trong phức hệ này thường có mặt gabro, gabrođiabas, điabas chứa olivin Đá phổ biến dạng hạt nhỏ, hạt vừa màu xám đen, cấu tạo khối, kiến trúc gabro hoặc gabrođiabas

Thành phần khoáng vật (%) gồm: plagioclas = 60-70 (labrađor-bitownit), poroxen = 25-30 (augit), olivin = 5-10, ilmenit ~5, ít carbonat, ít clorit

1.3 Đứt gãy kiến tạo

Khu vực Gia Lai – Kon Tum nằm trong đới Kon Tum, được coi là khối nhô móng kết tinh Tiền Cambri (Baikali) của địa khối Inđosinia, nhưng cũng có thể là một địa khối độc lập trong đai ghép nối Trias của miền vỏ lục địa Trias Đông Nam

Á Sau trias, những phần khác nhau của địa khối bị lôi kéo vào các trường có biểu hiện magma rìa lục địa tích cực trong Mesozoi muộn và nội mảng trong Kainozoi Đứt gãy phát triển với sự trội hẳn của đứt gãy phương kinh tuyến, các đứt gãy

Tây Bắc-Đông Nam, Đông Bắc-Tây Nam phát triển ít hơn

- Đứt gãy Phương Kinh tuyến: Lớn nhất là đứt gãy sông Pô Cô tạo nên đới bao gồm nhiều đứt gãy nhỏ, rộng trên 10 km, còn gọi là đưới khâu Pô Cô (Trần Văn Trị,…1985), Đứt gãy này thể hiện khá rõ, đặc biệt là sự mất lớp đột ngột trên 2 cánh

và dọc theo đứt gãy phát triển rất nhiều các thể xâm nhập siêu mafic thuộc hợp tạo ophiolit Trong bình đồ cấu trúc hiện nay, đứt gãy là ranh giới giữa 2 khối có vỏ lục địa tuổi Paleoproterozoi và Meso-Neoproterozoi Đứt gãy hơi đổ về phía tây và có

xu hướng chờm phủ cánh tây lên cánh đông Đứt gãy hoạt động trở lại mạnh mẽ vào Kainozoi, đặc biệt vào Pliocen-Đệ tứ, với tính chất tách ngang, kèm theo là hàng loạt các đứt gãy nhỏ và vừa cùng phương kinh tuyến, phân bố trên cả 2 khối Ngọc Linh và Đăk Long-Sa Thầy Đứt gãy lớn thứ hai là Đứt gãy Đăk Sê Lô – Mang Yang, đóng vai trò phân tách khối Ngọc Linh, kéo dài theo phương kinh tuyến sang Măng Đen, An Khê và Buôn Ma Thuột Mặt trượt của đứt gãy đổ về phía đông với cánh đông sụt, cánh tây nâng Ngoài ra đứt gãy còn thể hiện dịch chuyển bằng phải vào đầu Kainozoi và tách ngang vào Poliocen-Đệ Tứ

- Các đứt gãy phương tây bắc-đông nam: phát triển mạnh mẽ trong khối Đăk Lây-Sa Thầy Lớn nhất là hệ đứt gãy Đăk Long, đóng vai trò ranh giới của đới rift Đăk Long Các đứt gãy có mặt trượt hầu như thẳng đứng Thuộc nhóm đứt gãy phương tây bắc-đông nam còn có đới đứt gãy Sông Ba tạo nên địa hào lấp đầy các thành tạo tuổi Neogen muộn

- Các đứt gãy phương đông bắc-tây nam: Cũng khá phát triển và là những đứt gãy nhỏ và trung bình với bề mặt thẳng đứng có xu thế dịch chuyển ngang phải Trong khối Ngọc Linh, thể hiện rõ trên ảnh, sự mất lớp của chúng hầu như chưa được làm sáng tỏ

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát đặc điểm nứt nẻ của khối đá

2.1.1.Đặc điểm nứt nẻ của khối đá

Khối đá nằm gần mặt vỏ trái đất trong tự nhiên do ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo thường bị nứt nẻ Nứt nẻ là tính chất đặc thù của khối đá, nó thể hiện kết quả phá hoại khối đá, gây ảnh hưởng đến đặc tính cơ lý của khối đá Nghiên cứu tính nứt nẻ của đá có ý nghĩa quan trọng liên quan đến nhiều lĩnh vực Vì vậy, việc nghiên cứu này đang được nhiều người quan tâm và đã được nhiều tác giả thực hiện

Đặc điểm nứt nẻ của khối đá là một trong những yếu tố quan trọng khi đánh giá chúng về mặt địa chất công trình Tính nứt nẻ là đặc thù riêng của khối đá, là kết quả của sự phá vỡ cơ học tính liên tục của chúng Cùng với các phá hủy kiến tạo khác, tính nứt nẻ đặc trưng cho kiến trúc của khối đá nguyên trạng, tính không đồng nhất và tính dị hướng trong không gian của nó (V.Đ Lomtadze, 1970) [16]

Các khe nứt thường phân bố theo một số phương cắt nhau, đồng thời quyết định sự phân bố không gian của các bề mặt và các đới mềm yếu Chính vì vậy tính nứt nẻ ảnh hưởng đến độ bền và tính biến dạng của khối đá, ảnh hưởng đến quyết định việc thiết kế thi công xây dựng công trình và các điều kiện kỹ thuật khác Các khe nứt ít khi phát triển đơn độc mà thường xuất hiện thành đới Trong mỗi đới, các khe nứt được thành tạo trong cùng một thời gian, các đường phương gần giống nhau Đới khe nứt có thể chỉ hẹp vài centimeters nhưng cũng có khi rộng đến hàng mét

Các khe nứt trong một vùng nào đó nếu có đường phương gần giống nhau, được xuất hiện dưới cùng một trường ứng suất, trong cùng một thời gian thì được ghép vào một loại khe nứt hoặc một hệ thống khe nứt

Nghiên cứu tính nứt nẻ của khối đá là một vấn đề đã được đề cập đến trong nhiều lĩnh vực địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, khai thác mỏ, xây dựng công trình ngầm, … Trong mỗi lĩnh vực, tính nứt nẻ của khối đá được nghiên

cứu theo những mục đích nghiên cứu và được nhiều tác giả đề cập tới

Trên quan điểm cho rằng tính nứt nẻ là một trong những yếu tố quyết định khi đánh giá đá cứng và đá nửa cứng về mặt địa chất công trình, V.Đ.Lomtadze đã dành một phần quan trọng trong các tác phẩm của mình để nghiên cứu tính nứt nẻ của đá Cùng với F.P Xavarenxki V.Đ.Lomtadze (1970) khi nghiên cứu đá cứng và đá nửa cứng đã đưa ra kết luận tính nứt nẻ là nguyên nhân cơ bản làm thay đổi tính chất cơ

lý của đá Đặc trưng của đá cứng là có độ bền, độ đàn hồi cao, độ lỗ rỗng và khe nứt không đáng kể Đá cứng có độ ổn định lớn và sức kháng lại các ảnh hưởng của các yếu tố khí quyển cao Đá nửa cứng khác với đá cứng ở chỉ tiêu tính chất cơ học bị

hạ thấp, tính thấm mất nước lớn

Đá cứng và đá nửa cứng có nguồn gốc magma, biến chất và trầm tích chịu ảnh hưởng lâu dài của các quá trình địa chất, kết quả là tạo nên các khe nứt, các mặt phân lớp, phân phiến, các đới mềm yếu làm cho đá mang đặc tính địa chất công trình của khối Vì vậy, trong nghiên cứu địa chất công trình đá cứng và đá nửa cứng cần quan sát và nghiên cứu thực địa về kiến trúc-thạch học và cấu trúc-kiến tạo [16] Các tính chất cơ học nói riêng và đặc tính địa chất công trình nói chung của đá cứng và đá nửa cứng đều liên quan đến tính nửt nẻ của chúng Nghiên cứu trong phòng không thể thay thế việc đánh giá chúng ở ngoài trời khi quyết định vị trí đặt công trình, điều kiện xây dựng và dự báo ổn định các công trình đó Đặc biệt trong các công trình thủy điện khi chọn tuyến đập, sử lý chống thấm mất nước

2.1.2 Phân loại khe nứt trong khối đá

Đặc điểm nứt nẻ của khối đá liên quan tới đặc điểm của khe nứt Các khe nứt trong khối đá rất đa dạng, ảnh hưởng của các khe nứt hoặc hệ khe nứt khác nhau đến đặc điểm địa chất công trình của khối đá cũng rất khác nhau Vì vậy, phân loại khe nứt là rất cần thiết và đã được đề cập trong một số công trình nghiên cứu [8], [15],…Tùy theo mục đích nghiên cứu khác nhau mà các tác giả đã đưa ra các hệ thống phân loại khác nhau Theo độ mở, khe nứt được chia làm 3 dạng: khe nứt mở, khe nứt khép và khe nứt kín Các loại khe nứt mở đặc trưng cho những khoảng trống nhìn thấy Các khe nứt khép có thể phân biệt dễ dàng bằng mắt thường nhưng

các vách khe nứt kín, các quan sát thường không thể nhận ra được, nhưng dễ dàng nhận ra khi đập vỡ bằng búa hoặc nổ mìn Khi nghiên cứu các khe nứt, theo phân loại này người ta không những chú ý đến độ mở mà còn chú ý đến mật độ khe nứt

và chất lấp đầy trong khe nứt

Theo đặc tính phá vỡ cơ học [8], khe nứt được chia ra thành khe nứt cắt, phát triển do tác dụng của lực cắt và khe nứt tách, phát triển do tác dụng của các lực kéo Các khe nứt cắt được xuất hiện theo những mặt có ứng suất tiếp cực đại, thường thẳng và kéo dài, đường phương của chúng ít thay đổi Dọc theo khe nứt cắt thường

có những vết xước nhỏ, dấu hiệu của sự dịch chuyển Các khe nứt tách là những khe nứt hở, có bề mặt không bằng phẳng Các khe nứt tách thường không kéo dài theo đường phương và theo hướng dốc

Theo tương quan giữa các khe nứt với mặt phân lớp hoặc phân phiến trong không gian chia thành: Khe nứt ngang, là khe nứt có đường phương vuông góc với đường phương của lớp, mặt khe nứt ngang có thể đứng hoặc nghiêng; Khe nứt dọc,

là khe nứt có đường phương song song với đường phương của các lớp; Khe nứt chéo là những khe nứt cắt đường phương của lớp dưới một góc nhọn Ngoài ra còn

có khe nứt song song với lớp hoặc mặt phân phiến

Phân loại hình học khe nứt dựa vào đo góc giao nhau giữa khe nứt với phương của nếp uốn và của lớp còn được trình bày trong công trình nghiên cứu của Rax (1970) Trong phân loại hình học tỉ mỉ của Kalatreva và Knoring (1965), theo hướng của khe nứt so với mặt lớp chia ra 13 hệ thống khe nứt Từ quan điểm đánh giá vai trò của khe nứt đến sự ổn định của bờ mỏ than, N.N Kuvaev (1958) đã chia các khe nứt ra:

- Các khe nứt dọc, ngang và chéo cắt vuông góc với mặt lớp;

- Các khe nứt dọc, ngang, chéo cắt xiên góc với mặt lớp

Dựa theo góc dốc của mặt nứt chia ra: khe nứt đứng có góc dốc 80- 900, khe nứt dốc có góc dốc 45-800, khe nứt thoải có góc dốc 10-450, khe nứt nằm ngang có góc dốc 0-100 Phân loại khe nứt có góc dốc của mặt nứt được áp dụng khi nghiên cứu địa chất công trình đá nền, hiện tượng trượt đá ở ven đường giao thông, bờ mỏ

Hiện có rất nhiều phân loại theo nguồn gốc, phân loại đầy đủ nhất dựa trên các điều kiện địa chất hình thành khe nứt là sự phân loại khe nứt theo nguồn gốc của giả V.Đ lomtadze (1970) Theo phân loại này, khe nứt trong đá được chia ra khe nứt kiến tạo và khe nứt phi kiến tạo Khe nứt kiến tạo được chia ra khe nứt cắt, khe nứt tách, thớ chẻ và đứt gãy Khe nứt phi kiến tạo có khe nứt phân khối nguyên sinh, khe nứt ngót khô, khe nứt phân lớp, khe nứt phong hóa, khe nứt dỡ tải, khe nứt trượt sụt lún và khe nứt nhân tạo

Trong lĩnh vực địa chất thủy văn có phân loại khe nứt liên quan đến sự xuất lộ nước khoáng của A.M Ovtrinnhikov và G.M Lomize (1951) đã đề xuất phân loại khe nứt theo hàng loạt dấu hiệu, trong đó các dấu hiệu nguồn gốc và hình thái là dấu hiệu quan trọng

Dựa theo đặc trưng phá hủy khối đá và chiều dài khe nứt, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4253-86 đã phân loại khe nứt và đứt gãy (Bảng 2.1) [14]

Bảng 2.1

Đặc trưng phá vỡ khối đá Chiều dày đới vỡ vụn của đứt

gãy hoặc chiều rộng khe nứt

Chiều dài của đới phá hủy hoặc khe nứt Đứt gãy bậc I- đứt gãy sâu,

Hàng trăm và hàng nghìn km Đứt gãy bậc II- Đứt gãy sâu

không sinh chấn hoặc một

2.1.3 Đặc điểm của khe nứt trong khối đá

Đặc điểm của khe nứt được quyết định bởi đặc tính bề mặt và đặc tính phân tách của chúng

2.1.3.1 Các đặc tính bề mặt

Các kiểu kiến trúc hình thành trên bề mặt khe nứt ở các giai đoạn khác nhau trong lịch sử địa chất của chúng Chúng cho biết nguồn gốc và cũng thích ứng với hành vi cơ học Ví dụ: độ nhám ảnh hưởng đến cả độ bền chống cắt và tính thấm của khe nứt

Các kiến trúc nguyên sinh, do nguồn gốc trầm tích chỉ liên quan với khe nứt phân lớp và gồm cả các rạn nứt đa giác và các gợn sóng Các kiến trúc thứ sinh phát sinh ra do biến chất hay sự hình thành khe nứt có thể tìm thấy trong mọi loại đá Chúng gồm các gờ và vết lông chim của dạng khe nứt kéo được tạo ra do sự lan truyền nhanh khe nứt khi hình thành

Xác định các kiến trúc trượt và đứt gãy có tầm quan trọng đặc biệt Đới đứt gãy bao gồm nhiều mặt trượt riêng biệt ở mức độ mau hoặc thưa, chúng thường chứa các lớp dăm kết và sét mạch Trong đới đứt gãy thường có các gương trượt (các mặt có gợn và láng nhẵn, có đá vỡ vụn mịn phủ)

Hệ số nhám của khe nứt và độ bền nén của vách khe nứt là thông số liên quan tới độ bền chống cắt (Barton và Choubey, 1977) [19] Bề mặt vách chưa biến đổi có

độ bền tương tự độ bền của đá tươi, khi vách khe nứt được phủ một lớp dày các sản phẩm biến đổi hay phong hóa thì độ bền chống cắt của chất lấp nhét không chắc đã

là độ bền cắt của khe nứt nguyên trạng được lấp đầy nhưng ảnh hưởng lớn đến tính thấm của khe nứt và ảnh hưởng đến tính thấm của khối đá

2.1.3.2 Các đặc tính phân tách

Độ mở của khe nứt (cũng được hiểu là độ phân tách của nó) là khoảng cách trung bình phân cách hai vách khe nứt chưa bị phân hủy Cần ghi nhớ là kẽ hở bao gồm cả bề dày của bất kỳ vật liệu lấp nhét nào có thể có Khe nứt được gọi là mở hay kín tùy thuộc vào kẽ hở của chúng là lớn hay nhỏ Độ mở thường lớn nhất đối với các khe nứt gần mặt đất do phản ứng và giải phóng ứng suất, và khe nứt trở nên

kín hơn khi độ sâu tăng lên

Các kẽ hở thường chỉ rộng vài mm, trừ nơi đá bị vụn rời do phong hóa gần mặt đất hay do nổ phá, hoặc bị hòa tan do nước chảy qua các khe nứt Đo đạc trên vết lộ đá, như dùng lưới của máy đo bề mặt dày tự động, có thể bị sai lệch Các giá trị đại diện hơn cho điều kiện dưới sâu có thể được tính ngược từ việc xác định độ thấm của khối đá khi thừa nhận mô hình đơn giản của các khe nứt có dòng thấm theo mặt song song Từ những quan trắc kiểu này Snow (1970) cho rằng các kẽ hở được phân bố theo dạng chuẩn loga với trường hợp thiếu kẽ hở nhỏ và kẽ hở lớn Chất lấp nhét được coi là bất kỳ vật liệu nào ở trong khe nứt mà các tính chất của chúng khác với các tính chất cùng loại của đá Bản chất lẫn bề dày chất lấp rất

đa dạng liên quan đến nguồn gốc và tồn tại của khe nứt

Các loại vật liệu như vậy có nguồn gốc khác nhau Các mạch phiến sét trong các khe nứt phân lớp của cát kết hay đá vôi có nguồn gốc nguyên sinh (trầm tích) Các mạch thạch anh hay canxit trong đá granit thường sinh ra ngay sau khi dung nham xâm nhập vào khe nứt Tuy nhiên, nhiều loại vật liệu lấp nhét hình thành sau quá trình tạo đá và là kết quả của sự biến đổi hoặc quá trình phong hóa Sự biến đổi thủy nhiệt do tiêm nhập của chất khí hay chất lỏng không chỉ thay đổi đá ở vách khe nứt mà còn lắng đọng các vật liệu phụ khác nhau như các vân đá Sự thấm lọc của nước dưới đất có thể thử kiềm, hòa tan hay lắng đọng vật liệu, phụ thuộc vào tính chất hóa học và tốc độ dòng nước Sự lấp đầy bên trong đích thực có thể sinh ra do

sự vận chuyển trầm tích cát và sét qua hệ thống khe nứt hở, các hang động kactơ lớn hơn có thể được lấp đầy bằng cuội và đá tảng

Các vật liệu lấp nhét rất khác nhau về các tính chất cơ học – từ rất yếu đến rất cứng và bền vững Các vật liệu có độ bền rất thấp cần lưu ý khi gặp phải gồm có các khoáng vật sét dạng tấm và rất mềm yếu (như monmorilonit, illit, clorit), graphit

và tan Sét thì mềm yếu, có kiến trúc dạng bọt và thường có độ ẩm cao

Chất lấp nhét có độ bền trung bình bao gồm cát, các mảnh vụn hoặc dăm của

đá cứng trung bình hay đá cứng, đá vách khe nứt biến đổi nhẹ hoặc các mạch canxit yếu hơn đá ở xung quanh vách

Nhiều khe nứt không có chất lấp nhét và không được tăng cường cũng như bị yếu đi do vật liệu lấp nhét Các bề mặt không thay đổi của chúng tiếp xúc với nhau Các khe nứt bị đổi màu có thể thuộc loại “ không có chất lấp” Sự đổi màu có ý nghĩa quan trọng, nó như là một tín hiệu cho thấy khe nứt dẫn nước ngầm nhưng thường có ảnh hưởng ít hay không ảnh hưởng đến độ bền hay các tính chất cơ học khác Chất lấp nhét bền vững như các mạch thạch anh, canxit và đôlômit có thể làm liền và tái gắn kết khe nứt, chúng có thể trở nên bền vững như đá xung quanh Các đặc tính dẫn nước của khe nứt phụ thuộc vào độ mở, đặc tính bề mặt, mức

độ lấp đầy và tính chất của chất lấp đầy khe nứt Có thể xác định được nhờ các thí nghiệm thấm, ngoài ra, chúng biểu lộ cao trình mực nước ngầm và lượng chứa nước của cả khe nứt lẫn hệ các khe nứt trong khối đá

2.1.4 Đánh giá định lượng độ nứt nẻ của khối đá

Đánh giá định lượng độ nứt nẻ của đá được đề cập trong nhiều công trình nghiên cứu Các nghiên cứu độ nứt nẻ của đá theo hướng này có ý nghĩa to lớn cả trong lý thuyết và trên thực tế

Các nghiên cứu chủ yếu của các tác giả được trình bày trong Bảng 2.2

Các khái niệm hiện đại về mật độ khe nứt được nêu lên trong các công trình nghiên cứu của Belouxov (1952), Gromov (1961), Xmekhov (1961), Muller (1971), Protsukhan (1970), Mikhailova (1964)

Để đánh giá định lượng mức độ khe nứt, V.Đ Lomtadze (1970) đã đề xuất phân loại dựa vào mô đun của khe nứt (số khe nứt trên 1m dài hoặc 1m cao đá):

- Đới nứt nẻ mạnh khi quan sát thấy trung bình từ 5-8 khe nứt biểu hiện rõ rệt trên 1m dài theo chiều cao hoặc chiều dài của bề mặt đá

- Đới nứt nẻ trung bình khi quan sát thấy trung bình từ 2- 3 khe nứt rõ rệt trên 1m dài theo chiều cao hoặc chiều dài của bề mặt đá

- Đới nứt nể yếu khi quan sát thấy trung bình từ 1-2 khe nứt trên 2- 3m chiều dài theo chiều cao hoặc chiều dài của bề mặt đá

- Đới không có tính nứt nẻ khi không quan sát thấy khe nứt biểu hiện rõ rệt trên bề mặt đá

Bảng 2.2: Các chỉ tiêu đánh giá định lượng mức độ nứt nẻ của đá (Theo Phạm Văn Ty, 1973)

I/ Các chỉ tiêu theo tuyến

1 Mô đun nứt nẻ

A.I Xilin Bektsturin,1939

2 Mô đun nứt nẻ

3.Độ nứt nẻ đơn vị

(Cái/mét)

Số lượng các khe nứt nhìn thấy được trên

một mét dài của vết lộ A.V.Korolev, 1951

4 Tần số khe nứt

Số lượng trung binh khe nứt trên 1m dài của mặt cắt nghiên cứu theo hướng vuông góc với hệ thống khe nứt xem xét

Số lượng khe nứt của tất cả các hệ thống

trên một đơn vị chiều dài N.N Kuvaev, 1958

7 Như trên Số lượng khe nứt trên 1 mét dài P.A.Takranov,1964

Độ mở trung bình các khe nứt trong mặt

3.Hệ số độ rỗng nứt Tỷ số diện tích các khe nứt trên diện tích A.M Gueev

khe nứt trong 1 đoạn đo

3 Độ phân phối Kích thước các khối nứt trong thể tích đá A.V.Kolisko,1966

Xác định mức độ nứt nẻ của đá, F.P.Xavarenxki(1935) đã dùng hệ số rỗng đo khe nứt Kkn (là tỉ số giữa diện tích không gian tự do s mà khe nứt chiếm và diện tích

bề mặt đá S mà khe nứt

Kkn =S

s.100%