Ý nghĩa và giá trị thực tế của đất loess vùng nhiệt đới ầm ở Việt Nam

trầm đọng và sự biến đổi về sau của nó trong quá trình sinh đất đá. Độ rỗng đại là dấu hiệu nhận biết quan trọng nhất và nhất thiết phải có của đất Loess. Các lỗ rỗng đại có hình ống, rãnh và những chỗ trống khác nhìn thấy được bằng mắt thường, xuyên thấu đất theo phương thẳng đứng. Nếu đất có nguồn gốc lục địa không có lỗ rỗng đại thì không thể xếp nó vào kiểu đất Loess dù chúng có những dấu hiệu khác có vẻ như là tiêu biểu cho đất Loess như thành phần, màu sắc... Đất Loess là một kiểu thạch học độc lập, thống nhất của các trầm tích lục địa. Được hình thành với những quá trình sinh đất đá nhất định, trong điều kiện không đủ ẩm, phát triển động thực vật đồng cỏ. Mức độ thể hiện các dấu hiệu và tính chất phụ thuộc vào phương thức và điều kiện tích lũy trầm tích tạo nên. Trong quá trình thành tạo trầm tích do gió, những dấu hiệu cùng tính chất quan trọng và tiêu biểu của đất Loess được thể hiện rõ ràng và nổi bật nhất. Đất Loess không ổn định đối với nước, bị tan rã và rửa xói dễ dàng, nhanh chóng. Vì vậy, ở những vùng phân bố đất Loess thường phát triển rộng rãi hiện tượng khe hẻm- mương xói, các bờ sông hồ và hồ chứa nước bị phá hoại nhanh chóng, có nhiều trượt đất, trôi chảy đất mặt... Đặc điểm quan trọng của đất Loess là hay có khuynh hướng lún do ướt. Khi làm ướt dù không tăng tải trọng, chúng thường vẫn bị lún đáng kể theo kiểu bị sụp đổ, lún sập phát triển tương đối nhanh. Vì vậy, khi xây dựng các công trình, luôn luôn có nguy cơ phá hoại độ ổn định và tính nguyên vẹn của chúng do sự biến đổi chế độ ẩm của đất Loess. Lún σ kG/cm2 S (mm) Lún sập Hình 1.1: biến dạng của đất Loess khi bị ẩm Sự phân bố, điều kiện thế nằm và cấu trúc của đất Loess Đất Loess phân bố rất rộng rãi trên lãnh thổ Liên Xô, chủ yếu là ở đới địa lí đồng cỏ và rừng đồng cỏ hiện đại. Đất Loess tạo nên lớp phủ gần như liên tục ở các không gian chia nước, sườn dốc, thềm sông. Chiều dày đất Loess ở đây biến đổi từ 5-10 đến 30-40m, ở một số miền riêng biệt đạt tới 70-80m. Ở phạm vi châu Á của Liên Xô, đất Loess cấu tạo nên chủ yếu là phần trên của trầm tích hệ thứ tư, trong đới phát triển đồng cỏ và rừng đồng cỏ, chiều dày từ 2-4m ở phía Bắc và Tây Bắc, 20-25m ở phía Đông. Ngoài ra đất Loess còn phân bố rộng rãi ở Tây Âu: Đức, BaLan, Hungari, Rumani, Bungari, Pháp và một số nước khác, ở Bắc Mỹ, Nam Mĩ, Trung Quốc, Mông Cổ và nhiều nước, lục địa khác. Hình 1.2: Bản đồ phân bố đất Loess trên thế giới Đặc điểm thạch học Sét pha cát nhẹ và vừa là loại chủ yếu trong đất Loess, thành phần hạt của chúng khá tiêu biểu: lượng chứa hạt bụi cao hoặc hơi cao của là đặc điểm tiêu biểu, biến đổi từ 50-52 đến 81-82%, lượng chứa hạt cỡ cát thường không nhiều, dưới 10 đến 15-20%, ít khi cao hơn. Chiếm ưu thế trong các cỡ hạt này chủ yếu là cát nhỏ và cát mịn, cát hạt thô hơn cũng như tạp chất và thể bị bao thì ít gặp. Hệ số ổn định trong nước của các hợp thể tức là tỉ số giữa số lượng các hạt có kích thước 0.25-0.01mm được khuấy 3 phút trong nước, với số lượng các hạt đó được xác định sau 12h đun sôi mẫu. Đối với đất Loess lún sập từ 0.06-0.21 còn đối với đất không lún sập thì lớn hơn 0.6. Ở vết lộ tự nhiên, đất Loess biểu hiện rất rõ khối nứt dạng cột. Những vách bờ thẳng đứng có chiều cao từ 2-3 đến 4-5m tại phần trên các vết lộ dọc theo khe suối, ở các vách thềm hoặc bờ mỏ, mái dốc đường đào, các sườn thung lũng sông – đó là yếu tố địa hình đặc trưng của miền phân bố đất Loess. Kiến trúc của đất Loess là kiến trúc bột hoặc bùn bột điển hình. Ở mỗi lát mỏng riêng lẻ đều quan sát được tính đồng nhất cao hoặc rất cao của đất về kích thước các hạt. Các hạt từ 0.05-0.002mm chiếm ưu thế: có lẫn các hạt sét. Các hạt thô thì hoặc là những hạt riêng lẻ hoặc là những tập hợp hạt ít ỏi so với cả khối đất. Thông thường khi xem lát mỏng, đất bị nhuộm hơi vàng, phớt hồng bởi oxit sắt hoặc nâu bẩn bởi hợp chất hữu cơ. Độ chứa cacbonat cao hoặc tương đối cao là đặc điểm tiêu biểu của đất Loess. Tổng lượng chứa vôi ở đồng bằng Nga thay đổi từ mấy phần ngàn đến 22-25%, ở Trung Á 15-25%. Lượng chứa các muối bị nước hòa tan thường không nhiều: 0.6-0.8%, ở các vùng phía Nam thì từ 1.5-2%. Tính chất cơ lí Độ ẩm tự nhiên trung bình của đất Loess rất vừa phải, thường không quá 20-25%. Khoảng biến thiên khoảng 5-6 đến 30 có khi 35%. Ở những kiểu nhẹ hơn thì độ ẩm trung bình là 12-14%, những kiểu nặng hơn thì gần bằng 20-23%. Trong đới khí hậu không đủ ẩm, độ ẩm của đất Loess là thấp nhất từ 5-6 đến 12-14%, ở những đới khí hậu ẩm hơn, độ ẩm tự nhiên trung bình của đất Loess cao hơn. Độ ẩm của đất Loess phụ thuộc vào chiều sâu thế nằm của nước dưới đất, tác dụng tẩm ướt nhân tạo khi tưới nước cho đồng ruộng, trong phạm vi kênh đào và nhiều hệ thống công trình tưới nước khác, khi ngập từng khoảnh riêng lẻ, còn trên nhiều diện tích xây dựng thì do làm rối loạn dòng chảy trên mặt và do xả nước sản xuất. Hệ số bão hòa của đất Loess trong phần lớn trường hợp không vượt quá 0.5, có khi đạt 0.6-0.7, ít khi cao hơn. Khối lượng riêng bình thường, ở những loại chứa nhiều cacbonat hơn thì độ chặt cao hơn trung bình một ít, đạt tới 2.75-2.81 g/cm3. Độ chặt của đất và cốt đất cũng như độ rỗng đều chứng tỏ các trầm tích này có độ chặt kết cấu bị hạ thấp. Chúng là đất nén chưa đến chặt, một số loại có kết cấu xốp, độ rỗng đạt 50% hoặc hơn. Các giá trị hệ số rỗng cũng chứng tỏ độ chặt kết cấu thấp. Hệ số nén chặt tự nhiên của đất Loess thường có giá trị âm đặc trưng cho đất nén chưa đến chặt. Độ chặt kết cấu và khuynh hướng biến dạng của đất Loess còn được đánh giá bằng hệ số rỗng đại. Đây là chỉ tiêu đặc biệt về trạng thái vật lí của đất Loess. e=nm=n'+n''m m: thể tích cốt đất (m3) n’: thể tích lỗ rỗng bình thường (m3) n”: thể tích lỗ rỗng đại (m3) n: thể tích lỗ rỗng trong 1 đơn vị thể tích đất Tỉ số n’/m là hệ số rỗng bình thường của đất. Tỉ số n”/m là hệ số rỗng đại của đất, kí hiệu eđ. eđ được tính từ số liệu thí nghiệm nén lún: eđ = eσ – e’σ eσ: hệ số rỗng của đất bị nén chặt bởi tải trọng σ, kG/cm2 e’σ: hệ số rỗng của đất bị nén chặt bởi tải trọng σ’, kG/cm2 Nếu hệ số rỗng bằng không tức là trong đất không có lỗ rỗng đại, điều này chứng tỏ hoặc đất không phải là đất Loess hoặc là đất Loess đã bị khử nước. Hệ số rỗng đại càng có giá trị cao thì các lỗ rỗng đại càng chiếm thể tích lớn trong đất và kết cấu của nó càng kém chặt. Ở đất Loess hệ số này biến đổi từ 0.03-0.07 đến 0.37-0.4. Các giới hạn chảy và dẻo ở đất Loess thường hơi thấp, theo giá trị số dẻo đất Loess thông thường là đất loại sét vừa phải, khi bị ẩm nó dễ dàng chuyển sang trạng thái chảy. Đất Loess không ổn định trong nước, bị tan rã cũng như rửa xói rất dễ dàng và nhanh chóng. Tốc độ tan rã của của nó trong phòng thí nghiệm được tính bằng phút. Khi tan rã nó bị chia tách ra thành các hợp thể và hạt cực nhỏ. Sự tan rã nhanh chóng của nó chứng tỏ liên kết kiến trúc và đất nói chung đều không ổn định trong nước. Sự tan rã như vậy quyết định tính chất bị rửa xói dễ dàng của đất, sự phát triển thuận lợi của các quá trình và hiện tượng địa chất liên quan. Đất Loess thuộc loại chứa ẩm trung bình, thấm nước yếu hoặc rất yếu. Hệ số thấm trung bình của nó biến đổi từ dưới 1m đến hơn vài m/ ngày đêm. Độ thấm nước theo phương thẳng đứng cao hơn nhiều so với phương ngang. Ngoài ra độ thấm nước của nó còn biến đổi đáng kể theo thời gian. Ở độ ẩm và độ chặt tự nhiên, khi chịu tác dụng của tải trọng vừa phải, đất Loess là đất bị nén trung bình hoặc ít. Hệ số nén lún trong khoảng tải trọng từ 1 đến 2 kG/cm2. Đất Độ ẩm % Độ rỗng % Mô đun tổng biến dạng kG/cm2 Hoàng thổ 10-17 47-48 225-320 Dạng hoàng thổ 6-8 46-48 220-280 Dạng hoàng thổ 8-14 47-49 190-220 Dạng hoàng thổ 12-18 43-45 100-400 Dạng hoàng thổ 22-25 40-45 100-240 Dạng hoàng thổ 22-25 45-48 80-150 Dạng hoàng thổ 25-30 40-45 70-130 Dạng hoàng thổ 25-30 45-48 45-90 Bảng 1.1: Trị số trung bình mô đun tổng biến dạng của đất Loess theo số liệu thí nghiệm bằng tải trọng thử ( theo Yu.Ablev và M.Yu.Abelev) Độ bền cũng như tính biến dạng của đất Loess đều phụ thuộc đáng kể vào độ ẩm và độ chặt. Với độ ẩm vừa phải đất Loess có giá trị sức chống cắt tương đối cao. Góc ma sát trong đạt 28-300 và cao hơn, còn lực dính từ 0.8-1.2 kG/cm2 và lớn hơn. Tuy nhiên khi tăng độ ẩm, độ bền các liên kết kết trúc và của đất nói chung đều giảm. Độ chặt cốt đất g/cm3 Độ ẩm % φ tgφ C kG/cm2 1.25-1.2 4 7 15 19 24 28 39020’ 33050’ 31020’ 30010’ 26020’ 26000’ 0.819 0.67 0.611 0.581 0.495 0.487 0.7 0.52 0.32 0.21 0.06 0.02 1.36-1.38 6 10 13 15 21 25 27 36050’ 35000’ 31020’ 29000’ 28020’ 26030’ 25020’ 0.74 0.7 0.61 0.55 0.54 0.5 0.47 0.8 0.65 0.46 0.35 0.2 0.1 0.05 1.42-1.44 7 12 16 18 22 23 26 34010’ 28050’ 28030’ 28020’ 27000’ 26030’ 25050’ 0.68 0.55 0.54 0.54 0.51 0.5 0.49 0.96 0.58 0.46 0.4 0.26 0.2 0.1 1.46-1.5 8 10 14 19 24 37010’ 33000’ 28020’ 26030’ 26000’ 0.76 0.65 0.54 0.5 0.49 1.57 1.2 0.8 0.52 0.2 1.53-1.55 14 18 22 24 26 27 36010’ 34030’ 31020’ 26010’ 25040’ 25010’ 0.73 0.69 0.61 0.49 0.48 0.47 1.32 1 0.7 0.42 0.31 0.26 Bảng 1.2: Trị trung bình các chỉ tiêu chống cắt của đất Loess (trích từ công trình nghiên cứu của Yu. M. Abelev và M. Yu. Abelev) 14 16 18 20 22 W, % τ, kG/cm2 Hình 1.3: Sự thay đổi sức chống cắt khi độ ẩm biến đổi Khi đánh giá tính biến dạng của đất Loess để thiết kế và xây dựng công trình trên đó, người ta đặc biệt chú ý đến những chỉ tiêu đặc trưng cho tính lún sập của nó, tức là tính biến dạng khi bị ẩm ướt trong trạng thái không tải và có tải. Tại các vết lộ tự nhiên, đất Loess giữ được mái dốc thẳng đứng, cao từ 2-3 đến 4-5m. Nhưng khi bị ẩm ướt đất tan rã và sạt xuống nhanh chóng, sức chống cắt giảm xuống đột ngột, có khuynh hướng về không. Chương 2: TỒNG QUAN VỀ ĐẤT LOESS Ở VIỆT NAM 2.1 Tầng Loess ở Việt Nam Tầng Loess Thủ Đức: có 3 phân vị: hệ tầng Loess Thủ Đức, hệ tầng Đất Xám, hệ tầng Loess Phú quốc. Hệ tầng Loess Thủ Đức( LeQIII-IV td): mặt cắt địa chất tiêu biểu khảo sát dọc theo xa lộ Hà Nội, Quận Thủ Đức TP HCM. Dọc theo đường này lớp phủ nằm trên địa hình đồi thoải, thành phần bao gồm sét bột cát màu vàng, đỏ vàng chứa những mảnh than gỗ màu đen sắc cạnh. Hệ tầng Loess Thủ Đức nằm phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt đá ong phong hóa từ cuội sỏi thuộc hệ tầng Bà Miêu tuổi Plioxen Đệ Tứ. Chiều dày từ 3-6m. Trầm tích Đất Xám (LeQIII-IV): thành phần thạch học giống với hệ tầng Loess Thủ Đức, chúng phân bố ở những vùng có địa hình thấp hơn, có màu xám tối. Chiều dày 2-4m. Hệ tầng Loess Phú Quốc (LeQII-IV pq): đảo Phú Quốc được hình thành từ các đá vật liệu thô như cát kết, cuội kết xen kẽ các đá mịn bột kết, sét kết. Xung quanh đảo là dải đồi và thềm biển được bao phủ bởi lớp sét- bột cát màu vàng giống như hệ tầng Loess Thủ Đức. Hệ tầng Loess Phú Quốc cũng nằm phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt đá ong hoặc thềm biển bào mòn có độ cao 5-10m trên mực nước biển. Chiều dày 3-10m. Chúng là trầm tích Loess bở rời có nguồn gốc gió lần đầu tiên phát hiện ở Việt Nam, vào thời kỳ mực nước biển trên vùng Đông Nam Á và thế giới xuống thấp nhất. 2.2 Tài liệu thực tế về thành tạo lớp phủ đồng bằng Nam Bộ 2.2.1 Mặt cắt địa chất lớp phủ ở đồng bằng miền Đông Nam Bộ Đồng bằng miền Đông Nam Bộ có địa hình bằng phẳng, thoải, lượn sóng, có độ cao từ 5 đến 80m bao gồm diện tích các tỉnh Tây Ninh, 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 pháp nghiên cứu địa chất để phát hiện khoáng sản, nghiên cứu địa hóa trên vùng phủ đất Loess sẽ hoàn toàn khác với các vùng trầm tích sông, sườn và tàn tích. Nếu trên địa phương nào đó có lớp phủ Loess dày thì lớp đá gốc nằm dưới nó phong hóa triệt để biến thành mỏ phong hóa ngoại sinh có trữ lượng lớn chất lượng cao như mỏ bauxite Bảo Lộc- Lâm Đồng, Đắc Nông- Đắc Lắc hình thành từ đá bazan tuổi Plioxen- Đệ Tứ phong hóa và với các mỏ caolinit Bến Cát, Chánh Lưu, Rạch Sơn phong hóa từ trầm tích sông, hồ tuổi Plioxen. Hầu hết chúng là các mỏ phong hóa có chất lượng cao và trữ lượng lớn nằm trên địa hình bằng phẳng, thoải hay lượn sóng, đó là vùng đất thấp, trung du hay cao nguyên. Chất lượng và trữ lượng các mỏ phong hóa quan hệ chặt chẽ với chiều dày lớp phủ được thấy rất rõ ràng. Lớp phủ Loess không những như là “áo khoác” chống lại sự xói mòn lớp quặng nằm dưới, mà còn có thể đã tạo cho quá trình phong hóa tiến triển triệt để hơn. Trên một số địa phương có địa hình chia cắt, sườn dốc có độ nghiêng lớn thường ít thấy hoặc không có lớp phủ dày, ở đó vỏ phong hóa đá ong, bauxite và caolinit phong hóa từ đá gốc hiện nay ít được phát hiện và nếu phát hiện thì chất lượng quặng cũng kém trữ lượng không lớn, chiều dày quặng bé do bị xói mòn và quá trình phong hóa không triệt để. Lớp phủ Loess không liên quan gì với đá gốc nằm dưới, nên vùng nào có lớp phủ Loess nguồn gốc gió không nên sử dụng phương pháp địa hóa để thăm dò các mỏ nguyên sinh. Những phương pháp này chỉ nên dùng khi tìm kiếm và thăm dò trực tiếp trên đá gốc hoặc bị phủ sườn hoặc tàn tích. 3.2 Ý nghĩa và giá trị đối với nông nghiệp và lâm nghiệp Đây là vấn đề lý thú có ý nghĩa thực tế quan trọng trong sự phát triển và trồng trọt trong nông nghiệp và lâm nghiệp, bởi vì đất thổ nhưỡng hình thành trên đất Loess là đất màu mỡ, ngược lại trên trầm tích sông cổ là loại đất nghèo. Từ nhận thức khác nhau về nguồn gốc trầm tích khác nhau sản sinh đất thổ nhưỡng khác nhau có thể đi cùng với chiến lược phát triển cây trồng và chiến lược cải tạo đất. Chúng là loại đất xốp có độ rỗng cao do đó địa hình phủ lớp Loess không bị xói mòn mạnh mẽ tạo thành mương xói trên bề mặt do nước mưa, nhưng ngược lại trên những vùng phủ đất Loess thường bị hạn hán trong thời gian dài vào mùa khô. Trên đồng bằng Đông Nam Bộ, những diện tích phủ Loess đã được sử dụng canh tác những cây lương thực ngắn ngày như đậu phộng, sắn, đậu xanh, đậu đen, mía và lúa nước, đồng cỏ chăn nuôi gia súc vào mùa mưa… thu hoạch cho năng suất cao và trên đồng bằng miền Đông Nam Bộ cũng phát triển nhiều loại cây công nghiệp dài ngày như cao su, điều và nhiều loại cây ăn quả, xoài, mít… rễ dài cắm sâu vào lớp đất xốp không yêu cầu cung cấp nhiều cũng cho năng suất cao. Trên một số địa phương như đảo Phú Quốc, Tây Ninh, Bình Dương các loại cây như tiêu, điều, cà phê cũng đang trồng trên đất Loess. Hầu hết các nông trường quốc doanh, các trang trại chăn nuôi và trồng vườn trên các vùng cao nguyên, trung du ở Việt Nam cũng như miền Bắc có địa hình thoải thường có lớp phủ Loess hình thành lớp thổ nhưỡng nên chúng rất phì nhiêu thích hợp với cây trồng. Đất Loess trầm tích gió trên vùng nhiệt đới địa hình thoải bằng phẳng có chiều dày không lớn, đôi khi mỏng nhưng ngược lại chúng phân bố trên địa hình rộng lớn, tạo nên diện tích đất nông nghiệp màu mỡ của Việt Nam, thu hút hàng chục triệu người đang sinh sống, nơi cung cấp nguyên liệu thô với khối lượng lớn cho ngành công nghiệp Việt Nam chế biến hàng xuất khẩu đang trên đà phát triển của đất nước trong cơ chế nên kinh tế thị trường. 3.3 Ý nghĩa và giá trị đối với thủy lợi và địa chất công trình Ở Việt Nam có nhiều địa phương đất trên mặt là lớp phủ Loess. Trên những vùng này thường mật độ dân số rất cao và cũng là vùng phát triển nông nghiệp rất mạnh, nhu cầu nước cho sinh hoạt và tưới cho cây trồng rất lớn và nhu cầu xây dựng nhà ở, nhà máy sản xuất công nghiệp, hệ thống mương máng thủy lợi và cầu đường cũng rất nhiều. Những tính chất cơ lí đất Loess đã được khảo sát cho thấy rằng chúng có những đặc điểm riêng, không thuận lợi cho các công trình xây dựng. Những tính chất bất lợi đó đã không được các nhà quản lí và xây dựng chú ý quan tâm xử lí nền móng công trình khi thiết kế và xây dựng để các công trình đem lại hiệu quả kinh tế, tránh được những rủi ro, đưa công trình xây dựng bảo đảm chất lượng và an toàn cao hơn. Bề mặt đất Loess có độ hút nước cao, khi đất ở trạng thái khô thì rất chặt, nhưng chúng thường hay bị trượt ngang và chịu tải kém, hay bị sụt lún khi bão hòa nước trở thành lớp đất yếu làm phá vỡ nền móng của công trình xây dựng, do đó nhằm mục đích nâng cao chất lượng, giảm bớt những rủi ro phá hủy các công trình xây dựng, nâng cao tuổi thọ khi các công trình xây dựng trên lớp phủ Loess, hệ thống thoát nước mưa và nước thải sinh hoạt của các công trình khi thiết kế xây dựng sao cho thoát ra xa ngoài nền móng.Hiện nay những hiểu biết tính chất cơ lí của những vùng phủ Loess của nhiều nhà xây dựng chưa nhiều, khi xây dựng móng công trình trên đất Loess xử lí chưa thật đúng với bản chất của đất Loess, do đó còn nhiều công trình xây dựng như đập đất đắp của các hồ chứa nước, nhà ở, khách sạn, cầu cống và đường sá trên những vùng đất có lớp phủ Loess, đã xử lí nền móng chưa thật đúng. Nhiều công trình xây dựng chưa được bao lâu đã bị phá hủy hư hỏng gây nhiều thiệt hại về kinh tế và không an toàn khi sử dụng. Một số ví dụ điển hình các công trình khi xây dựng không lâu trên đất phủ Loess đã bị hư hỏng và những kinh nghiệm xử lí thành công những sự cố nhẳm giới thiệu, rút kinh nghiệm đối với các nhà xây dựng. Nhà máy giấy Linh Xuân, Thủ Đức xây dựng trên nền đất Loess dày không xử lí tốt hệ thống thoát nước. Nền nhà bị sụt, tường bị nứt có nguy cơ đổ sụt sau thời gian xây dựng không lâu. Khách sạn Hòa Bình thị xã Tây Ninh. Đây là khách sạn 4 tầng lầu, móng được xây dựng trên hệ tầng Loess Thủ Đức không xử lí tốt. Sau 5 năm sử dụng móng công trình bị sụt và tường bị nứt nẻ. Phòng ăn của khách sạn nằm trên đường ống thoát nước và nước mưa thải đã bị lún tới 5- 10cm so với mức ban đầu. Hệ quả nền móng khách sạn bị sụt lún kéo theo nhiều vết nứt trên tường rộng 3-4 cm kéo dài hàng chục mét. Khắc phục hậu quả này tỉnh Tây Ninh đã tiêu tốn hàng trăm triệu đồng để sửa chữa và gia cố nền móng. Con đường tỉnh lộ chạy từ thị trấn Trảng Bàng đến khu du lịch núi Bà Đen dài hơn 39 km, nền đường được xây đắp từ đất Loess lấy từ các đồi không xa quanh vùng. Con đường đã sử dụng chỉ được khoảng mấy năm, mặt đường đã bị vỡ nát hình thành những hố trũng sâu lớn và hiện đang phải xây dựng lại. Nhiều đoạn đường được xây dựng trên vùng đất Loess ở đồng bằng miền Đông Nam Bộ do không xử lí nền móng đúng kỹ thuật, thời gian sử dụng không lâu nền đường đã bị phá hủy nghiêm trọng. Đập nước hồ Dầu Tiếng tỉnh Tây Ninh được đắp bằng đất có chiều dài xấp xỉ 30km trên mắt đất cát bột. Các nhà thiết kế xây dựng đập cho rằng nó có nguồn gốc trầm tích sông. Trên thực tế nó là lớp trầm tích Loess nguồn gốc gió dày 3-4m có độ rỗng cao không được xử lí đúng kỹ thuật. Đập đất bị thấm trên suốt chiều dài 30km, do đó khối lượng nước rất lớn đang thấm qua đập đất chảy về phía dưới hình thành vùng đất ướt rộng lớn. Một lượng nước lớn không những chỉ thấm qua dọc đập đất chính mà còn thấm qua dọc theo hai bên bờ của hai hệ thống kênh dẫn Nam và Tây có chiều dài hàng mấy trăm kilomet. Nhưng nguy hiểm hơn là đập đất có thể vỡ tung khi mùa mưa lớn bất thường, mực nước dâng cao hơn bình thường hoặc đập nước này có thể bị cạn kiệt trong mùa khô khi mà sự thấm từ từ trở thành quá mức. Năm 1988, PGS. TS Đặng Hữu Diệp đã phát hiện nhà máy giấy Linh Xuân, Thủ Đức xây dựng trên nền đất Loess nền móng yếu và ông cũng là người đầu tiên ở Việt Nam xử lí thành công sụt lún nền của nhà máy giấy Linh Xuân theo phương pháp được sử dụng để xử lí giống như xử lí móng các công trình xây dựng trên nền Loess cổ điển ở châu Âu và Trung Quốc. Trên vùng phủ Loess thường bị hạn hán vào mùa khô do đó trong trường hợp nước ngầm phong phú dùng nước giếng khoan và kênh dẫn xi măng có thể kinh tế hơn so với tưới nước bằng kênh đào hoặc đắp bằng đất Loess, do độ thấm của đất Loess khá lớn, kênh đào dẫn nước thường bị thấm mất nước nhiều, để khắc phục các kênh dẫn nước cần xây dựng bằng bê tông thay thế kênh đắp đấp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Điều quan trọng hiện nay là nên tiến hành đo vẽ bản đồ địa chất công trình trên vùng phân bố đất Loess và nghiên cứu chi tiết tính chất cơ lí của chúng. Những tài liệu đó sẽ rất hữu ích cho công tác quy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi và dân dụng trong các quy hoạch phát triển nông thôn và đô thị trong tương lai trên những vùng phủ đất Loess. Chương 4: ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TAI BIẾN Nguyên nhân chủ yếu gây ra sự lún ướt của đất Loess: dưới tác dụng của nước, các liên kết kiến trúc trong đất và cấu trúc của đất bị phá hoại, các lỗ rỗng đại bị sạt xuống và đất bị nén chặt thêm mạnh mẽ hoặc chỉ do trọng lượng bản thân, hoặc do tải trọng công trình. Phần lớn những trường hợp mất ổn định của công trình đều liên quan với sự tẩm ướt ngẫu nhiên đất Loess dưới nhiều hình thức khác nhau. Sự tẩm ướt có thể xảy ra do nước mưa tụ lại từng khoảnh do không tiến hành hoặc làm mất tác dụng điều chỉnh dòng chảy trên mặt, khi không có hoặc làm mất hiệu lực cách nước, biện pháp bảo vệ nền công trình khỏi bị ẩm ướt. Sự tẩm ướt có thể xảy ra khi tưới nước cho đất, xây dựng kênh đào, hồ chứa... Để đảm bảo độ bền, độ ổn định, thuận tiện về mặt khai thác nhà và công trình xây dựng trên đất Loess cần áp dụng các biện pháp chủ yếu sau: ngăn ngừa đất Loess khỏi bị tẩm ướt, dùng móng sâu cắt qua đất Loess, loại trừ tính chất lún ướt của đất Loess, dùng các kết cấu nhà và công trình ít nhạy với lún ướt chênh lệch. 4.1 Giữ cho đất Loess khỏi bị tẩm ướt Đặt hệ thống đường ống dẫn nước, dẫn hơi, thoát nước và các dạng khác của công trình vận hành nước trong các máng cách nước để tránh hiện tượng rò rỉ nước và làm ẩm ướt đất Loess trong phạm vi có công trình. Bố trí nhà, công trình và đường ống ngầm sao cho nước có rò ra cũng không ảnh hưởng gì đến độ ổn định của công trình bên cạnh. Cần chú ý đến việc bố trí những công trình liên quan với quá trình công nghệ có dùng nước. San sửa mặt bằng khu đất xây dựng, làm rãnh thu và rãnh thoát để thoát nước mưa khỏi khu đất. Mục đích chính của biện pháp này là thoát nhanh chóng nước mặt ra khỏi diện tích xây dựng không cho nước tập trung lại và bảo vệ khu đất khỏi bị nước tuôn từ các yếu tố địa hình cao hơn. Hình 4.1: hệ thống rãnh thoát nước (nguồn internet) Làm lớp mặt cách li xung quanh cũng như bên trong nhà và công trình, ở đáy và mái dốc của rãnh, kênh, bể lắng cũng như công trình khác để đề phòng nước mặt và nước sản xuất thấm vào tầng đất Loess, tẩm ướt đất Loess ở nền nhà và công trình. Hình 4.2: hệ thống thu gom nước mưa (nguồn internet) 4.2 Sử dụng móng cắt sâu qua đất Loess Nhằm mục đích truyền tải trọng của nhà và công trình tới đất đá bên dưới không có tính chất lún ướt. Có thể dùng móng sâu hoặc cọc cắt qua toàn bộ hoặc một phần. Chỉ được phép cắt qua một phần trong trường hợp phần đất Loess để lại không gây ra hiện tượng lún ướt nguy hiểm cho sự ổn định cho công trình. 4.3 Loại trừ tính lún ướt của đất Loess Khi chuẩn bị đất để làm nền công trình thường áp dụng các biện pháp sau: nén chặt bằng cọc đất, đầm nện; gia cố đất bằng nhiệt; phụt silicat; làm đệm cát hoặc bê tông để thay một phần đất Loess bằng vật liệu không bị lún ướt; tẩm ướt sàn và nền đất cho đến chặt trước khi xây dựng. 4.4 Biện pháp kết cấu Thường áp dụng các biện pháp làm giảm độ nhạy của chúng với lượng lún ướt chênh lệch: chia tách công trình thành từng phần bằng các khe lún, tạo cho từng phần công trình có độ cứng bằng cách đặt thêm cốt, làm đai bê tông cốt thép ở đế móng và ở trần ngăn giữa các tầng, giảm tải trọng đơn vị tác dụng lên đáy móng bằng cách tăng diện tích tựa của móng. Hình 4.3: bố trí khe lún chia tách công trình (nguồn internet) KẾT LUẬN Nghiên cứu trầm tích gió trên vùng nhiệt đới ẩm ở Đông Nam Á đã chứng minh cho tới ngày nay trầm tích gió đặc điểm thành tạo Loess phân bố rất rộng rãi, không giới hạn trên các vùng khô hạn hoặc bán khô hạn của đới khí hậu ôn hòa mà còn có thể phân bố trên những vùng ẩm ướt và cả trên những vùng có phủ nhiều thực vật. Những trầm tích Loess trên vùng nhiệt đới ẩm chỉ ra sự khác nhau các loại Loess trong 2 thành phần cấp hạt và hóa học của chúng. Nhìn chung, các trầm tích Loess trên vùng nhiệt đới ẩm tương ứng với Loess trên vĩ độ cao và có thể sử dụng để liên kết địa tầng và cổ khí hậu giữa các đới khí hậu khác nhau. Đặc điểm của trầm tích Loess biến đổi theo đặc điểm của cổ địa lí khu vực trầm tích, các quá trình vận chuyển và trầm tích cũng như chịu tác động cổ khí hậu trong các đới khí hậu khác nhau. Đất Loess có những tính chất rất đặc trưng ảnh hưởng rất lớn đến việc xây dựng công trình bên trên nên khi xây dựng công trình trên đất Loess cần phải đặc biệt chú ý đến sự ổn định, cần có những biện pháp bảo vệ thích hợp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ts. Hoàng Ngọc Kỷ và những người khác, “Loess Nguồn Gốc Gió Ở Việt Nam và Đông Nam Á”, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2007. V. Đ. Lômtađze, “Địa Chất Động Lực Công Trình”, NXB Đại Học Và Trung Học Chuyên Nghiệp, Hà Nội, 1982. Trần Văn Việt, “Cẩm Nang Địa Kỹ Thuật”, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2004. Thùy Linh, Kỷ Viễn, Báo cáo “Hiện Tượng Lún Do Ướt Ở Hoàng Thổ”, Khoa Kỹ Thuật Địa Chất Và Dầu Khí, trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh. Google.com/khe lun/diendanxaydung.com.vn/showthread...%3D26911 Google.com/rainwater collection/nepaldiary.wordpress.com/2009/04...A4%2587/ Google.com/storm drain/www.sierrareadymix.com/swppp.htm