Đồ án Đất loess và ý nghĩa đối với địa chất công trình

h, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước và một phần các TP. Bà Rịa- Vũng Tàu, TP. Hồ Chí Minh, tổng diện tích khoảng 10.000 km2 được bao phủ bởi lớp đất phủ sét- bột cát nâu vàng hơi đỏ thuộc hệ tầng Loess Thủ Đức. 2.2.1.1 Các tuyến địa chất khoan nông Trên đồng bằng miền Đông Nam Bộ có tới hàng chục lỗ khoan sâu và khoảng hơn vài chục lỗ khoan nông nằm trên 2 tuyến chạy từ địa hình thấp thuộc tỉnh Tây Ninh, TP Hồ Chí Minh và Bà Rịa – Vũng Tàu ở phía Tây tới vùng địa hình cao thuộc các tỉnh Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai về phía Đông. Tuyến địa chất chạy từ huyện Châu Thành tỉnh Tây Ninh đi Bình Long thuộc Bình Phước về phía Đông Bắc. Trên tuyến này có 12 lỗ khoan nông nằm trên địa hình cao từ +5 đến +80m, xuyên qua lớp phủ dày 2-6m. 2.2.1.2 Những vết lộ tiêu biểu của lớp phủ trên đồng bằng Đông Nam Bộ Trên đồng bằng Đông Nam Bộ có rất nhiều vết lộ đã được nghiên cứu cho thấy những lớp phủ không những chỉ có màu vàng đỏ hoặc màu nâu mà còn có cả màu xám, xám tối. Những vết lộ phần nhiều do nhân tạo như hố khai thác khoáng sản, đường ô tô mới xây dựng, giếng nước mới đào trên đó thấy rõ ràng chiều dày lớp phủ và ranh giới bất chỉnh hợp giữa chúng và các đá khác nằm dưới lớp phủ. 2.2.1.3 Những mặt cắt trên khu vực TP Hồ Chí Minh Có một số khu vực như các huyện Củ Chi, Hóc Môn, Quận Thủ Đức, Quận 9 nằm phía Bắc và Đông Bắc cũng như các quận trung tâm TP. Hồ Chí Minh như Gò Vấp, Tân Bình, Quận 12 cũng có bao phủ bởi lớp phủ Loess. Mặt cắt điển hình nằm ở Quận Thủ Đức, Quận 9. Các mặt cắt địa chất lớp phủ lộ ra dọc theo xa lộ Hà Nội từ nhà máy xi măng Hà Tiên đến đầu cầu Đồng Nai. Hầu hết các lớp phủ ở Quận Thủ Đức và Quận 9 có màu vàng đỏ và màu nâu, chúng nằm phủ bất chỉnh hợp trên lớp đá ong phong hóa hoặc bị bào mòn từ cuội sỏi của hệ tầng Bà Miêu tuổi Plioxen- Đệ Tứ và đá gốc khác. Trên bề mặt đá ong có nhiều mảnh thiên thạch tektit sắc cạnh, màu đen đã được tìm thấy. Dọc theo quốc lộ 1 kéo dài tới huyện Thống Nhất tỉnh Đồng Nai theo hướng từ Đồng Nai đi Bà Rịa- Vũng Tàu trên các đồi thoải lượn sóng có độ cao 30-70m cũng bị phủ bởi lớp phủ dày. 2.2.1.4 Những mặt cắt của lớp phủ trên tỉnh Tây Ninh Các mặt cắt lớp phủ trên địa bàn tỉnh Tây Ninh giống với các mặt cắt trên địa phận TP Hồ Chí Minh. Tây Ninh là một phần của đồng bằng Đông Nam Bộ, có địa hình thoải chia cắt yếu nằm ở độ cao +5 đến +10m phía Tây Nam và cao dần +30 đến +40m về phía Đông Bắc. Dọc theo đường từ thị trấn Gò Dầu đến thị xã Tây Ninh có nhiều mặt cắt lớp phủ dày 2-4m. Những lớp phủ nằm bất chỉnh hợp với mặt đá ong trên đó có nhiều mảnh vụn đá ong với cuội sỏi thạch anh mài tròn tốt. Ranh giới giữa lớp phủ và laterit thường là đường nét tách biệt nhau thành 2 phần rõ rệt, phần trên là lớp phủ và phần dưới thuộc đá ong rắn chắc có bề mặt mài mòn không bằng phẳng. Mặt cắt lớp phủ nằm trên địa hình đồi thoải lượn sóng cao +40m các núi Bà Đen 3km về phía Nam. Lớp phủ là sét bột cát màu vàng dày 3-4m là khối đồng nhất không phân lớp. Có nhiều mảnh than gỗ màu đen sắc cạnh. Bề mặt đá ong màu đen rắn chắc trên đó có nhiều mảnh tektite. Màu sắc của lớp phủ phân bố trên phạm vi tỉnh Tây Ninh có biến đổi tùy thuộc vào độ cao địa hình. Trên những địa hình cao chia cắt, màu vàng đỏ nâu chiếm ưu thế. Trên địa hình thấp bằng phẳng hơn thường có màu xám tối. Màu sắc khác nhau của lớp phủ liên quan chặt chẽ với điều kiện địa chất địa lí, khí hậu và môi trường của từng địa phương sau thành tạo lớp phủ. 2.2.1.5 Các mặt cắt của lớp phủ trên địa phận tỉnh Bình Phước, Bình Dương Các tỉnh này có độ cao địa hình ở phía Nam +35 đến +40m, địa hình thoải lượn sóng nhưng phía Bắc Đông Bắc địa hình cao +70 đến +90m bị chia cắt mạnh và tạo thành đồi dốc xen với các thung lũng sâu rộng. Có khoảng 3/4 diện tích 2 tỉnh này bị phủ bởi lớp phủ màu vàng nâu đỏ. Dọc theo quốc lộ 22 từ Huyện Thuận An-Bình Dương về hướng Bắc Đông Bắc Đồng Soài-Bình Phước, lớp phủ phân bố rộng rãi và phủ trên khắp địa hình thoải lượn sóng của 2 tỉnh. Mặt cắt tiêu biểu ở Thuận An-Bình Dương có lớp phủ dày hơn 3m lộ ra trên vách đường, trên mặt cắt này lớp phủ nằm trên bề mặt đá ong có sườn dốc. Bề mặt đá ong nằm dưới lớp phủ màu vàng, vàng xám dày 4m, trên bề mặt đá ong đó có rất nhiều mảnh tektite. Các mặt cắt tiêu biểu của lớp phủ trên đồng bằng miền Đông phân bố trên các địa hình bằng phẳng, lượn sóng có độ cao từ +5 đến +90m.Trên hầu hết mặt cắt của lớp phủ nằm bất chỉnh hợp với bề mặt đá ong phong hóa từ trầm tích trẻ nhất là hệ tầng Mộc Hóa đến trầm tích hệ tầng Bà Miêu. Ranh giới giữa lớp phủ và đá ong là đường cong sắc nét phân biệt rõ ràng thành phần thạch học giữa 2 lớp. Bề mặt đá ong bị phủ gồ ghề, hơi dốc đôi khi có rãnh xâm thực cắt sâu. Thành phần độ hạt là đồng nhất không có phân lớp và chứa nhiều mảnh than gỗ màu đen sắc cạnh trong phần trên của lớp phủ sét bột cát màu vàng, vàng đỏ, không liên quan gì với thành phần các lớp nằm dưới. Các tài liệu trên là những mặt cắt điển hình có được khi đo vẽ bản đồ Đệ Tứ 1/200000 1980-1990 do TS. Hoàng Ngọc Kỷ và những người khác thực hiện. Kết quả trên cho thấy lớp sét bột cát vàng của lớp phủ trên đồng bằng miền Đông không phải trầm tích trong môi trường nước hay nguồn gốc sườn tàn tích mà chúng trầm tích trong môi trường không khí do gió mang tới. 2.2.2 Mặt cắt địa chất của lớp phủ trên các đảo Thổ Chu và Phú Quốc là 2 đảo ngoài khơi phía Tây và Tây Nam Việt Nam, trên đó lớp sét bột cát của lớp phủ giống với những lớp phủ trên đồng bằng Đông Nam Bộ. Mặt cắt địa chất trên đảo Thổ Chu: Đảo Thổ Chu nằm trên biển khơi Việt Nam cách thị trấn Rạch Giá-Kiên Giang khoảng 200km về phía Tây Nam. Đảo này thành tạo bởi cát kết, cuội kết xen kẽ các lớp sét kết tuổi Jura có góc cắm thoải từ 5-100 nghiêng về phía Đông Nam nhô lên trên vùng biển khơi. Từ 0-1.5m là lớp sét bột cát màu vàng đồng nhất cấu trúc, không phân lớp có 30-40% sét, 20-30% cát và 20-30% bột. Từ 1.5m là lớp đá ong phong hóa từ cát kết, cuội kết thành tạo tuổi Jura. Lớp phủ ở đây hạt mịn hơn cát kết do đó chúng không phải là nguồn gốc tàn tích hoặc sườn tích của vật liệu sót lại của đá gốc hạt thô phong hóa, cũng không phải có nguồn gốc sông vì theo tài liệu địa mạo dòng sông cổ chưa bao giờ được phát hiện trên đảo. Mặt cắt địa chất của lớp phủ trên đảo Phú Quốc: đảo Phú Quốc nằm ngoài khơi vịnh Hà Tiên cách đất liền khoảng 70-80km về phía Tây và Campuchia khoảng 25km về phía Nam, thành tạo từ cát kết hạt thô, cuội kết và đá bột kết xen lớp mỏng sét kết tuổi Jura có cấu trúc đơn tà hướng về phía Đông Nam. Trên cánh đơn tà hướng Đông Nam có độ thoải là những thềm biển trầm tích mài mòn và những dãy đồi thấp lượn sóng chạy vòng quanh phía Đông Nam của đảo được bao quanh bởi lớp sét bột cát màu vàng, đỏ nâu, trên đó là những vườn trồng tiêu ngon nổi tiếng ở Việt Nam. Mặt cắt tiêu biểu: 0-10m là lớp phủ màu vàng, nâu đỏ có 20-30% bột, 20-30% sét, 40-50% cát là khối đồng nhất không phân lớp nằm phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt phong hóa laterit . Từ 10m là lớp đá ong màu nâu tối, rắn chắc, phong hóa từ cát kết bột kết tuổi Jura. Lớp phủ phân bố trên các thềm biển trầm tích và mài mòn cũng như các đồi lượn sóng chạy vòng quanh đảo có độ cao từ +10 đến +20m. Lớp phủ trên đảo là mặt cắt tiêu biểu cho các lớp phủ phân bố trên các đảo. 2.2.3 Mặt cắt địa chất “đất xám” trên vùng đồng bằng trung tâm Trên vùng đồng bằng có địa hình thấp hơn +10m nằm gần ranh giới Việt Nam – Campuchia và kéo dài về phía Bắc thuộc địa phận Campuchia, mặt cắt tiêu biểu: 0-3m là lớp cát bột sét màu xám tối không phân lớp nằm phủ trên hệ tầng Mộc Hóa. Từ 3m là sét bột lốm đốm vàng đỏ phong hóa yếu từ hệ tầng Mộc Hóa. Hầu hết mặt cắt này có màu xám vàng, xám tối, chiều dày 1-3m nằm trên bề mặt phong hóa yếu của các trầm tích cát bột sét loang lỗ thuộc trầm tích sông, biển. 2.2.4 Kết quả phân tích các loại mẫu của các lớp phủ Đất Loess trên các đảo Thổ Chu, Phú Quốc, Quận Thủ Đức, tỉnh Tây Ninh, Bình Dương có thành phần hóa học gồm: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, MnO, SO3, P2O5, K2O, Na2O. Hàm lượng thành phần hóa học trong các mẫu SiO2 70-80%, Al2O3 3-10%, Fe2O3 1-14%. 2.3 Nguồn gốc, vị trí địa tầng và cổ địa lí thành tạo Loess ở Việt Nam và Đông Nam Á 2.3.1 Nguồn gốc các lớp phủ 2.3.1.1 Lớp phủ không phải trầm tích sông, lũ, hồ và biển trong môi trường nước Hình 2.1: tuyến khoan tay từ huyện Châu Thành tỉnh Tây Ninh đến huyện Bình Long tỉnh Bình Phước trên đồng bằng Đông Nam Bộ 1: lớp phủ Loess Thủ Đức; 2: bề mặt phong hóa và bóc mòn; 3: sét và bột; 4: cuội và sỏi; 5: cát kết; 6: bột sét kết; Trên biểu đồ này đã chỉ ra mối quan hệ giữa chiều dày, độ cao địa hình và tỷ lệ phần trăm các cấp hạt, cát hạt thô và sét hạt mịn là những thành phần thạch học của lớp phủ. Trong môi trường nước mối quan hệ này khác biệt nhau rất lớn, liên quan rất chặt chẽ với địa hình. Qua biểu đồ này chúng ta có thể nhận thấy rằng thành phần thạch học các lớp phủ không có mối liên quan nào với các hệ thống sông suối hiện tại chảy qua các địa phương có lớp phủ phân bố. Theo tài liệu thực tế và lý thuyết về động lực học trầm tích, trầm tích nguồn gốc sông, trên vùng thượng nguồn các con sông và suối, hạt thô như tảng cuội sỏi cát có tỷ lệ cao hơn các cấp hạt mịn, ngược lại các thành phần hạt mịn bột sét không có, hay nếu có cùng chiếm tỷ lệ rất thấp trên vùng thượng nguồn, thành phần hạt mịn chỉ phân bố trên vùng hạ lưu đồng bằng tam giác châu thổ của các con sông. Trong thực tế, các trầm tích sông hạt mịn hiện nay phân bố trên bãi bồi trên 2 bờ con sông, phân bố rộng cũng chỉ cách lòng sông vào khoảng mấy chục km theo chiều ngang. Trên đồng bằng miền Đông Nam Bộ, các lớp phủ nằm trên vùng huyện Tân Biên, Tân Châu tỉnh Tây Ninh cũng như trên các huyện Bình Long, Đồng Xoài, tỉnh Bình Phước, Bến Cát Bình Dương cách xa các sông Đồng Nai, sông Mekong hàng mấy trăm km, song chúng lại có thành phần thạch học giống với thành phần thạch học của các lớp phủ phân bố ở các huyện Tân Uyên, Thủ Đức, Củ Chi, Trảng Bàng nằm gần sông Đồng Nai, sông Mekong. Thành phần thạch học của các lớp phủ phân bố trên mỏ bauxite Tân Rai Lâm Đồng và mỏ bauxite Quảng Sơn cao nguyên Gia Nghĩa Đắc Nông nằm trên độ cao +900 đến +1000m và +500 đến +600m có tới 60-70% sét, cao hơn sét trong lớp phủ phân bố trên đồng bằng Đông Nam Bộ chỉ ở độ cao +5 đến +80m. Trong trầm tích sông nhìn chung có phân lớp xiên chéo do tốc độ dòng chảy khác nhau hàng năm xen giữa mùa khô và mùa mưa. Trên đồng bằng Đông Nam Bộ, lớp phủ được gọi là “đất xám trầm tích sông cổ” nhưng không hề có phân lớp, phân bố trên vùng có địa hình cao. Thành phần hạt mịn có hàm lượng lớn hơn ngay cả sát với lòng sông và nhiều yếu tố khác chứng minh rằng lớp phủ trầm tích không phải trong môi trường nước. Những đặc điểm của trầm tích trong môi trường nước là phần lớn chứa những sản phẩm của các đá gốc nằm dưới lẫn lộn trong các lớp phủ, vì trong quá trình vận chuyển, nước có thể bào mòn các lớp nằm dưới từ vị trí này di chuyển đến vị trí khác và sau đó trầm động trong điều kiện thuận lợi. Trong hầu hết các mặt cắt địa chất và các vết lộ chưa bao giờ nhìn thấy đá nằm dưới nó lẫn trong phần đáy của các lớp phủ. Các ranh giới giữa lớp phủ và đá gốc nằm dưới là bất chỉnh hợp nằm ngang, nghiêng hay mương rãnh sâu xói mòn, bề mặt xâm thực bóc mòn hay phong hóa biến thành đá ong cứng chắc, chứng tỏ bề mặt này lộ ra trong không khí trong thời gian dài trước khi có lớp phủ. Trong hầu hết các mặt cắt địa chất của lớp phủ ở Việt Nam chứa những mảnh than gỗ góc cạnh màu đen, nhẹ, mềm, có tỷ trọng nhẹ hơn tỷ trọng của nước; do đó than gỗ không thể trầm tích trong môi trường nước cùng với cát sét có trọng lượng lớn hơn than gỗ và chúng rất mềm không thể tồn tại có góc cạnh nguyên dạng trong quá trình vận chuyển lăn theo sườn núi thành tạo sườn tích. Sự phân bố của lớp phủ cũng không có mối liên quan nào với thung lũng sông hoặc đồng bằng tam giác châu thổ và khu vực bờ biển cổ mà liên quan tới những địa hình bằng phẳng, thoải, lượn sóng, đó là những điều kiện thuận lợi giữ chúng không bị rửa trôi khỏi vị trí chúng trầm tích bởi những dòng nước mưa lớn trong vùng khí hậu ẩm nhiệt đới. Những tài liệu trên chứng tỏ các lớp phủ trên độ cao khác nhau và trên những địa phương khác nhau ở Việt Nam là không phải trầm tích trong môi trường nước nghĩa là chúng không có nguồn gốc sông, sườn, lũ, hồ và biển. 2.3.1.2 Lớp phủ không phải sản phẩm phong hóa của nguồn gốc tàn tích và sườn tích Hầu hết mặt cắt phong hóa được phân chia ra các đới khác nhau nhưng ranh giới của chúng là ranh giới chuyển tiếp, rất khó xác định chính xác và nhìn chung những khoáng vật bền vững của đá gốc bao giờ cũng xuất hiện ít hoặc nhiều trong các đới vỏ phong hóa dù cho lớp đó bị phong hóa triệt để. Trong các mặt cắt địa chất ranh giới giữa các lớp phủ và đá nằm dưới là bất chỉnh hợp rõ ràng. Lớp phủ nằm trên bề mặt đá ong rắn chắc, giàu thành phần sắt phong hóa từ nhiều loại đá gốc có tuổi khác nhau. Đá gốc là loại vật liệu thô như cuội kết, cát kết nhưng không tìm thấy thành phần hạt thô trong các lớp phủ. Trong đá bazan olivine không bao giờ có chứa thạch anh tự do, nhưng trong lớp phủ nằm trên bazan olivine lại có chứa nhiều cát thạch anh. Chứng tỏ thành phần thạch học, khoáng vật của lớp phủ không có mối liên quan gì với thành phần thạch học, khoáng vật của vỏ phong hóa thành tạo từ các đá nằm dưới và chúng được trầm tích sau thời gian dài đá ong và bauxite thành tạo. 2.3.1.3 Lớp phủ là đất Loess nguồn gốc gió trên vùng nhiệt đới Hệ tầng Loess Thủ Đức là trầm tích phân bố rộng rãi trên nhiều vùng có độ cao địa hình khác nhau. Thành phần thạch học của chúng đồng nhất trên quy mô rộng, chúng hình thành độc lập không có mối liên quan nào với thành phần đá gốc. Chúng chứa nhiều mảnh than gỗ màu đen sắc cạnh phân bố phần trên của lớp phủ và phủ trực tiếp trên tektite nằm nguyên tại chỗ trên bề mặt vỏ phong hóa. Dưới đáy mặt cắt, lớp phủ nằm bất chỉnh hợp trên bề mặt xói mòn đá ong hoặc bauxite phong hóa từ nhiều loại đá có tuổi và thành phần thạch học khác nhau. STT Đặc điểm Tổng hợp chung trên Thế Giới Thủ Đức Việt Nam Tây Bắc Trung Quốc Châu Âu 1 Tên gọi Loess Loess Hoàng thủ Lecc 2 Màu sắc Trắng, vàng, đỏ Đỏ, vàng, nâu, xám Vàng, đỏ, nâu Vàng, đỏ, nâu 3 Độ rỗng (%) 40-50 42 44 45 4 Phân lớp Không Không Không Không 5 Chiều dày (m) 2-10 1-10 50-100 10-50 6 Ranh giới tiếp xúc với đá nằm dưới Không chỉnh hợp Không chỉnh hợp Không chỉnh hợp Không chỉnh hợp 7 Thành phần thạch học -sét <0.005 mm -bột 0.1-0.005 mm -cát >0.1 mm 5-30 30-50 <5 30-40 10-30 30-40 20-30 40-70 0-20 10-20 50-70 <1 8 Thành phần hóa học cơ bản SiO2 Al2O3 CaO 27-90 4-20 >6 70-85 5-10 0.1-0.5 50-80 >10 7.5-10.5 70-80 8-10 5-8 9 Nguồn gốc thành tạo Gió, sông,… Gió Gió Gió 10 Độ cao phân bố (m) Khác nhau 10- 1000 Đến 4000 Đến 5000 11 Lớp cổ thổ nhưỡng Nhiều Chưa thấy Nhiều Nhiều 12 Trên các vĩ tuyến Trung bình- cao Thấp Trung bình Trung bình- cao 13 Đới khí hậu Lạnh khô Nhiệt đới Khô, ôn đới Khô, lạnh 14 Loại gió Gió điều hòa Gió mùa và gió xoáy Gió xoáy và điều hòa Điều hòa 15 Tuổi địa chất N2-Q Q3-Q4 Q1-3-Q4 N2-Q 16 Đơn vị địa tầng “đất xám” Q4, Thủ Đức Q3-4 “loam” Q4 Ma Lan Q3 ? 17 Mảnh than gỗ ? Có Không Không 18 Tektite ở đáy lớp Không Có Không Không Bảng 2.1: so sánh một số tính chất của hệ tầng Loess Thủ Đức với Loess trên Thế Giới. (TS. Hoàng Ngọc Kỷ và những người khác) Thành phần thạch học của Loess Thủ Đức Biến đổi thứ nhất theo chiều thẳng đứng Các lớp phủ Loess nằm trên vùng địa hình thấp chứa hàm lượng cấp hạt mịn thấp hơn Loess phân bố trên vùng có địa hình có độ cao cao hơn. Thành phần thạch học hạt mịn trầm tích trong không khí khác với thành phần hạt mịn trong môi trường nước. Cấp hạt mịn hơn trong không khí bay càng xa và cao hơn khi tốc độ gió mạnh hơn và ngược lại trong môi trường nước các thành phần hạt mịn trầm tích trong điều kiện nước sâu hơn trong môi trường nước yên tĩnh. Biến đổi thứ hai theo chiều ngang Tỷ lệ phần trăm hạt mịn của lớp phủ Loess phân bố trên vùng vĩ độ cao lớn hơn thành phần hạt mịn trong lớp phủ Loess phân bố trên vùng vĩ độ thấp, nghĩa là thành phần thạch học biến đổi hạt mịn giảm dần theo hướng từ phía Bắc xuống phía Nam. Thành phần thạch học hệ tầng Loess Thủ Đức gồm bột kết, sét bột nhưng lớp phủ Loess phân bố trên vùng phía Bắc gồm chủ yếu bột sét và sét nặng. Thành phần hóa học Trong quá trình phong hóa trên vùng nhiệt đới ẩm Fe2O3, Al2O3, SiO3, tương đối tập trung và CaO, MgO, K2O có khả năng bị rửa trôi. Ở vùng nhiệt đới ẩm quá trình rửa trôi CaO mạnh mẽ với tốc độ nhanh vì có lượng mưa hằng năm lớn vì trong nước mưa vùng nhiệt đới bao giờ cũng chứa nhiều axit cacbon do đó hầu hết CaO trong lớp phủ Loess dễ hòa tan trong nước mưa và thoát khỏi lớp phủ Loess. Tektite và than gỗ trong hệ tầng Loess Thủ Đức Nhiều mảnh gỗ màu đen sắc cạnh chứa trong đất Loess và tektite nằm trên bề mặt phong hóa dưới lớp phủ thường hay tìm thấy trong nhiều mặt cắt Thủ Đức ở Việt Nam: đây là thành phần đặc trưng của Loess vùng nhiệt đới khác với các trầm tích Loess trên thế giới. Những mảnh than gỗ màu đen nhiều góc cạnh và tektite có ý nghĩa lớn để phân biệt lớp phủ Loess nguồn gốc gió với lớp phủ nguồn gốc khác, chúng là dấu hiệu cung cấp những thông tin về điều kiện cổ địa lí trong quá trình hình thành Loess trong vùng nhiệt đới ẩm và tuổi cacbon phóng xạ của than để liên kết các thành tạo Loess phân bố trên các nước châu Á. Nhiều kết quả nghiên cứu than gỗ trong đất Loess có nguồn gốc ngoại lai trầm tích cùng với đất Loess, khác với lớp cổ thổ nhưỡng màu đen xen trong Loess cổ điển hình thành từ thực vật chết tại chỗ nơi chúng sinh sống trong các thời kì gian băng và khi chết bị chôn vùi bởi trầm tích Loess hình thành trong các thời kì băng hà kế tiếp trên những vùng vĩ độ cao hay trung bình khí hậu khô lạnh hoặc khí hậu ôn hòa. Những mảnh than gỗ màu đen góc cạnh phân bố lẫn lộn trong phần trên của lớp Loess ở Việt Nam và trong vùng khí hậu ẩm nhiệt đới chứng minh chúng không phải hình thành tại chỗ mà bay từ khu vực nào đó do cháy rừng và trầm tích cùng với đất mịn Loess. Biến đổi màu sắc của hệ tầng Loess Thủ Đức Đất Loess Việt Nam có rất nhiều màu sắc khác nhau, chúng phụ thuộc vào địa hình và cổ địa lí địa phương có Loess phân bố. Sau khi Loess thành tạo đến nay chúng chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi quá trình sinh học và phong hóa trên vùng ẩm nhiệt đới. Màu sắc Loess ở Việt Nam hầu hết là màu thứ sinh. Trên vùng địa hình cao +500 đến +1000m như Tây Nguyên bị bao phủ các lớp Loess thường có màu đỏ là chủ yếu, hơi vàng hoặc nâu, do đó chúng thường được gọi là “cao nguyên đất đỏ”. Trên vùng đất trung du có độ cao từ +10 đến >100m thường có màu vàng hơi nâu, màu hơi xám, trên vùng đồng bằng có độ cao <10m chúng có màu đen hơi xám, xám tối nên được gọi là “đất xám”, “loam” vì phần trên chứa nhiều mảnh than gỗ và rễ thực vật sống và chết tại chỗ sau khi trầm tích. Tính chất cơ lí của hệ tầng Loess Thủ Đức Mặc dù thành phần thạch học của Loess Thủ Đức là sét và cát chiếm tỷ lệ cao hơn nhiều thành phần cát và sét trong Loess cổ điển trên thế giới nhưng tính chất cơ lí của chúng gần như giống với Loess ở châu Âu, Trung Quốc là do chúng liên quan với nguồn gốc trầm tích gió. Tính chất cơ lí Thị vải Bà Rịa- Vũng Tàu Kiep (Ukraina) Donbat (Ukraina) Minsk (Belaruss) Độ ẩm W (%) 12.4 13 19 16 Dung trọng khô gd (g/cm3) 1.55 1.48 1.59 1.47 Dung trọng thiên nhiên g (g/cm3) 1.72 1.71 1.82 1.59 Tỷ trọng D (g/cm3) 2.66 2.09 2.71 2.66 Độ rỗng n (%) 42.4 44 44 42 Hệ số rỗng e 0.74 0.71 0.77 0.7 Giới hạn chảy Wch (%) 29.3 26 37 31 Giới hạn dẻo Wd (%) 17.1 17 22 18 Chỉ số dẻo (Ip %) 12.2 9 15 13 Bảng 2.2: so sánh tính chất cơ lí đất Loess Thủ Đức và đất Loess Châu Âu. (Vũ Đình Lưu, 1990) Những tính chất khác của Loess Thủ Đức Là một thể khối đồng nhất, không phân lớp. Gió mùa và gió xoáy là động lực bóc mòn và vận chuyển các hạt bụi từ mặt đất đưa vào khí quyển và sự trầm động của chúng phụ thuộc chủ yếu vào khí hậu khu vực, tốc độ và hướng gió, địa hình và thảm thực vật bao phủ bề mặt của vùng bóc mòn cung cấp nguyên liệu. Trên toàn bộ mặt cắt đồng nhất về thành phần thạch học và ranh giới giữa Loess và đá gốc hoặc bề mặt đá ong phong hóa từ nhiều loại đá khác nhau là ranh giới gián đoạn bất chỉnh hợp rõ ràng của trầm tích Loess với các đá nằm dưới ở những độ cao khác nhau quan sát thấy trên khắp đất nước. 2.4 Những đặc điểm thạch học và địa hóa của trầm tích Loess trên vùng nhiệt đới ẩm 2.4.1 Phân tích cấp độ hạt Thành phần cấp hạt của trầm tích Loess đã được nghiên cứu cho kết quả sau: 60% cát, 10-25% bột, 25% sét. Biểu đồ thông số cho kết quả sau: kích thước trung bình 0.22-0.24 mm. Mẫu >2mm 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.25-0.1 0.1-0.01 0.1-0.01 0.01-0.001 <0.001 1 1.1 1.1 4.9 11 38.67 0.23 29.34 0.06 7.3 6.3 2 2.3 9.1 11.1 12.9 28.79 0.01 21.89 0.01 13.9 - 3 4.3 8.7 8.8 17.9 30.04 0.06 21.35 0.05 8.6 0.2 4 4.5 9.6 10.1 21.5 27.98 0.12 18.19 0.11 7.9 - 5 0.3 6.1 20.9 17 25.55 0.15 20.14 0.16 9.4 0.3 6 2.9 3.7 7.8 8.9 35.71 0.19 28.35 0.21 7.5 - 7 0.2 3.5 9.6 26.9 35 0.1 23.29 0.11 - - 8 1.2 3.4 4.9 7.8 39.63 0.17 34.54 0.16 8.2 - Bảng 2.3: Thành phần cấp hạt của trầm tích Loess Việt Nam. (TS. Hoàng Ngọc Kỷ và Vũ Đình Lưu, 1992) Vị trí lấy mẫu: 1- Thủ Đức- trầm tích Loess vàng nâu; 2, 6, 7- Thủ Dầu Một- trầm tích Loess màu nâu; 3,4- Thủ Đức- trầm tích Loess vàng; 5-Thủ Đức- trầm tích Loess nâu đỏ; 8- Tân Uyên- trầm tích Loess màu xám. 2.4.2 Phân tích thạch học và khoáng vật Kết quả phân tích các mẫu lấy từ xung quanh TP Hồ Chí Minh: có 2 pha thể hiện trong thành phần Loess: thành phần mảnh vụn và xi măng. Mối quan hệ lẫn nhau của chúng có thể khác nhau. Các lát mỏng của tất cả các mẫu thể hiện có cấu trúc không ổn định trầm tích. Các mảnh vụn gồm chủ yếu hạt thạch anh có kích thước nhau. Các mảnh vụn là hạt bán mài mòn hoặc không có di chuyển và thường chúng không chạm lẫn nhau. Các hạt thạch anh có đặc điểm trong khe nứt được lấp đầy thành phần sắt. Xi măng và vỏ áo ngoài của các hạt chiếm 20% tổng khối lượng. Phần xi măng gắn kết chứa Hydroxit Fe, những thành tạo hydroxit Fe mới đi cùng là do thay thế biến đổi ngoại sinh đặc biệt. Các thành phần sét phân tán cao và các khoáng vật kém ổn định là do thay thế hydroxit Fe. Các trầm tích cũng có đặc điểm là độ rỗng có kích thước và hình thể khác nhau như ovan, tròn...theo biểu đồ nhiễu xạ của các tập hợp trầm tích Loess Việt Nam chúng chứa thạch anh, caolinit, hemantit. Các hạt thạch anh hầu hết có dạng góc cạnh và một số hố lõm nông trên bề mặt. Khoáng vật nặng chỉ chiếm tỷ lệ phần trăm nhỏ của thành phần đá, chúng là những khoáng vật zincon, rutin. Đôi khi kết hạch tròn có cấu trúc dạng bậc thang xuất hiện. 2.4.3 Phân tích hóa học Đất Loess trong vùng nghiên cứu có đặc tính chứa SiO2 cao, khoảng 50-70%, cao nhất là từ 84.4 đến 87.74%. Hàm lượng CaO thấp hoặc bằng không, đây là sự khác biệt chính giữa trầm tích Loess trên vùng nhiệt đới ẩm và trên các vùng Loess điển hình ở châu Âu và châu Á. Sự khác biệt này có thể giải thích là do khối lượng mưa nhiều trên vùng ẩm ướt, CaO bị rửa trôi và làm cho tổng lượng canxi bị mất đi trong lớp phủ Loess. Quá trình này giống với mức độ rửa trôi canxi tự nhiên khác trong đới nhiệt độ ôn hòa ẩm ướt, ở đó sự biến đổi thành phần cấp hạt cũng như hàm lượng CaO do bị ảnh hưởng bởi độ ẩm tăng vì lượng mưa trong vùng lớn. Hàm lượng sắt biến đổi từ 1.11- 4.25%, hàm lượng Al2O3 tương đối cao, từ 11.79- 26.42%. Trong lịch sử địa chất hình thành đất Loess ở vỏ Trái Đất được phân biệt thành 2 giai đoạn chủ yếu: tích lũy vật lắng, biến đổi vật lắng trong quá trình sinh đất để thành hoàng thổ. Mức độ biểu hiện những dấu hiệu và tính chất Loess lệ thuộc đáng kể vào phương thức và điều kiện tích lũy vật lắng mà từ đó hình thành nên đất Loess, những điều kiện tích lũy vật lắng do gió có nhiều thuận lợi nhất, của sườn tích và lũ tích thì ít thuận lợi hơn, còn của bồi tích thì bất lợi nhất. Chương 3: Ý NGHĨA VÀ GIÁ TRỊ THỰC TẾ CỦA ĐẤT LOESS VÙNG NHIỆT ĐỚI ẦM Ở VIỆT NAM Đất Loess hình thành trên vùng nhiệt đới có ý nghĩa và giá trị thực tế trong một số ngành sản xuất vật liệu xây dựng như sản xuất gạch không nung. Mặc dù chúng mềm bở rời có chiều dày không lớn như nhiều loại trầm tích khác nhưng vì chúng có nguồn gốc gió có khả năng phân bố rộng lớn nhất bao phủ khắp nơi trên những địa hình bằng phẳng có độ cao hoặc thấp ở đó có điều kiện thuận tiện giữ chúng không bị rửa trôi và xói mòn bởi mưa và gió vùng nhiệt đới. Ý nghĩa và giá trị thực tế của đất Loess được coi là rất quan trọng, đem lại lợi ích trong phát triển kinh tế và xã hội song cũng có những điều bất lợi trong nghiên cứu địa chất, nông nghiệp, địa chất công trình và khảo cổ học… trong sự phát triển kinh tế và xã hội của đất nước ta trong tương lai cần phải chú ý. 3.1 Ý nghĩa và giá trị đối với nghiên cứu địa chất Chúng được thành tạo do gió do đó các phương phá