Bài giảng Địa chất công trình - Chương 1: Các loại đá trong vỏ quả đất và địa tầng (Phần 2) - Trường Đại học Thủy Lợi

Trường Đại học Thủy lợi 
Bộ môn Địa kỹ thuật 
1 
Bài giảng môn học 
Địa Chất Công Trình 
Chương 1 
CÁC LOẠI ĐÁ TRONG VỎ QUẢ ĐẤT 
VÀ ĐỊA TẦNG 
Giảng viên: Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 
Chương 1 CÁC LOẠI ĐÁ TRONG VỎ QUẢ ĐẤT VÀ ĐỊA TẦNG 
2 
Bài 2. Đá trầm tích 
Nội dung nghiên cứu: 
1.Sự hình thành đá trầm tích 
2.Phân loại đá trầm tích 
3.Thành phần khoáng vật của đá trầm tích 
4.Cấu tạo, kiến trúc đá trầm tích 
5.Thế nằm của đá trầm tích 
I. Sự hình thành đá trầm tích 
1. Định nghĩa 
 Đá trầm tích là loại đá được hình thành trên bề mặt 
đất, do quá trình trầm đọng và tích tụ các loại vật liệu 
phá hủy từ đá có trước (các mảnh vụn hoặc chất hòa tan) 
hoặc do tích đọng xác sinh vật. 
2. Quá trình hình thành đá trầm tích: 
3 giai đoạn hình thành đá trầm tích 
• Giai đoạn 1: Phá hủy đá có trước, tạo vật liệu trầm tích 
• Giai đoạn 2: Vật liệu trầm tích bị vận chuyển, tuyển lựa và 
trầm đọng thành lớp 
• Giai đoạn 3: Vật liệu trầm đọng được nén chặt và gắn kết 
thành đá (hóa đá) 
Các môi trường trầm đọng 
Lục địa 
Biển 
Các nón 
phóng vật 
Đồng bằng 
Sông 
Cồn cát 
Bãi biển 
Đáy biển 
sâu Khe 
ngầm 
dưới biển 
Đảo cát 
Đầm phá 
Vùng cửa sông 
Nón trầm tích 
dưới biển 
Thềm lục 
địa 
Rặng san hô 
Hồ 
1. Trầm tích mềm rời: cuội, sỏi, cát, bột (bụi), sét 
2. Trầm tích keo kết: hình thành do các vật liệu vụn 
gắn kết (gồm trầm tích vụn keo kết và trầm tích sét). 
VD: cuội kết, sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết 
3. Trầm tích hoá học: hình thành do kết tủa chất hóa 
học. VD: đá vôi, đôlômit, thạch cao, muối mỏ 
4. Trầm tích sinh vật: hình thành do các xác động 
vật, thực vật bị chôn vùi. VD: than đá, san hô, đá 
vôi vỏ sò 
5. Một số loại trung gian (hỗn hợp): VD: sét vôi, vôi 
sét, bùn, than bùn 
II. Phân loại trầm tích 
Đá 
Đất 
a. Trầm đọng từ mảnh vụn phong hoá 
 Vật liệu vận 
chuyển: hoà tan, lơ 
lửng, xô lăn, kéo lê 
 Trầm đọng theo 
quy luật tuyển lựa 
theo đường kính 
hạt: Vận chuyển 
càng đi xa kích 
thước hạt trầm 
đọng càng nhỏ 
dần, hạt càng tròn 
cạnh 
Các quá trình phát triển trong giai đoạn hoá đá để hình 
thành đá trầm tích 
 Xảy ra 3 quá trình chuyển hoá để tạo thành đá: 
 Nén chặt 
 Keo kết xi măng hoá 
 Vật chất xi măng: silic, oxyd sắt, calcite, sét, trong 
đó silic là chất gắn kết tốt nhất 
 Kết tinh 
 Kết quả làm cho đất mềm rời biến thành đá: cuội, sỏi, 
cát, bột, sét  cuội kết, sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết 
b. Trầm đọng do kết tủa 
 Sự hình thành trầm 
tích hoá học: 
 Trong các vùng biển 
kín do bốc hơi, nồng 
độ muối tăng và kết 
tủa. Nước biển từ 
đại dương tiếp tục 
bổ sung (mũi tên 
trắng - số 2) và cứ 
như vậy theo thời 
gian, tích đọng nên 
những lớp trầm tích 
dày. Muối mỏ, thạch 
cao được hình thành 
như vậy. 
c. Trầm đọng từ xác sinh vật 
 Sự hình thành trầm tích sinh vật 
 Lignite – than non 
 Anthracite – than đá 
Than bùn 
Than nâu 
Than đen 
Than đá 
Một số loại trung gian 
 Trung gian giữa trầm tích vụn rời và trầm tích hoá học: 
 sét vôi 
 vôi sét 
 Trung gian giữa trầm tích vụn rời và trầm tích sinh vật: 
 bùn 
 than bùn 
III. Thành phần khoáng vật của đá trầm tích 
Đặc điểm chung: trong đá trầm tích có đủ các loại khoáng vật, 
nhưng trong một loại đá thì thành phần thường đơn giản và đồng 
nhất. Các khoáng vật có thể là các hạt vụn, là thành phần xi măng 
gắn kết ở đá trầm tích vụn keo kết hoặc là thành phần chính của đá 
trầm tích hóa học. 
 Khoáng vật tàn dư: các khoáng vật của đá có trước còn giữ lại 
chưa bị biến đổi, thường là các khoáng vật trong các mảnh vụn của 
trầm tích vụn cơ học. 
 Khoáng vật thuần túy: là các khoáng vật hình thành do sự kết tủa 
từ dung dịch thật. VD: thạch cao, halite, opan. Thường là thành 
phần của trầm tích hóa học và chất xi măng gắn kết trong trầm tích 
keo kết 
 Khoáng vật thứ sinh: là những khoáng vật sinh ra từ những 
khoáng vật có trước do biến đổi hóa học. 
Nhìn chung các khoáng vật của đá trầm tích thường ổn định với 
phong hóa. Một số khoáng vật thuần túy dễ bị hòa tan, vd: canxit, 
dolomit. 
Tên khoáng 
vật 
Thành phần Loại 
khoáng vật 
Vai trò trong đá trầm 
tích 
Thạch anh 
Muscovite 
Montmorillonite 
Kaolinite 
Illite 
Calcite 
Dolomite 
Thạch cao 
SiO2 
KAl2[AlSi3O10] (OH)2 
(Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(O
H)2 · nH2O 
Al4Si4O10(OH)8 
KAl4[AlSi7O20] (OH)4 
CaCO3 
CaMg(CO3)2 
CaSO4.2H2O 
kv tàn dư 
kv tàn dư 
kv thứ sinh 
kv thứ sinh 
kv thứ sinh 
kv thuần tuý 
kv thuần tuý 
kv thuần tuý 
kv của mảnh vụn 
kv của mảnh vụn 
kv sét 
kv sét 
kv sét 
tt. hoá học, chất xm 
tt. hoá học,chất xm 
tt. hoá học,chất xm 
Một số khoáng vật chính của đá trầm tích 
Trong thành phần của đá trầm tích, ngoài các khoáng vật còn có các hoá thạch 
IV. Kiến trúc và cấu tạo của đá trầm tích 
1. Trầm tích vụn rời - kiểu kiến trúc hạt 
 Hòn lớn (200mm), hạt dăm (200-20mm), hạt sạn(20-2mm), hạt 
cát(2-0,05), hạt bột(0,05-0,005), hạt sét(<0,005mm) 
2. Trầm tích keo kết - kiểu kiến trúc keo kết: 
 Keo kết cơ sở: các hạt nằm trong chất gắn kết không tiếp xúc với 
nhau. Cường độ và tính chất của đá chủ yếu quyết định bởi cường độ 
và tính chất của xi măng 
 Keo kết lấp đầy: các hạt tiếp xúc nhau, lỗ hổng giữa các hạt được lấp 
đầy bằng các chất gắn kết 
 Keo kết tiếp xúc: các chất gắn kết chỉ có ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt; 
trong đá có nhiều lỗ hổng 
 Vật chất xi măng gắn kết đá: silic, oxyd sắt, calcite hoặc sét, trong đó 
silic là chất gắn kết tốt nhất 
3. Trầm tích hoá học - kiểu kiến trúc kết tinh 
4. Trầm tích sinh vật - gọi theo tên đá 
1. Kiến trúc của đá trầm tích 
Các kiểu kiến trúc đá trầm tích keo kết 
Keo kết cơ sở Keo kết tiếp xúc Keo kết lấp đầy 
Mảnh vụn Xi măng 
tự nhiên 
2. Cấu tạo của đá trầm tích 
Các dạng cấu tạo của đá trầm tích: 
-Cấu tạo khối: cấu tạo có các hạt tạo đá sắp xếp lộn xộn. Cấu tạo 
này làm cho đá đồng nhất, bền vững 
-Cấu tạo lớp: cấu tạo đặc trưng cho đá trầm tích, các lớp có thể 
khác nhau về thành phần khoáng vật, thành phần hạt, các tạp 
chấtphát sinh do sự thay đổi trầm tích có chu kỳ hoặc do tích tụ 
gián đoạn 
Cấu tạo lớp được mô tả bằng hình vẽ bên dưới, theo thứ tự từ trái qua 
phải, từ trên xuống: phân lớp mỏng; phân lớp dày; phân lớp xen kẹp; 
thấu kính (lense) và bướu nhỏ (nodule); phân lớp xiên; phân lớp xiên 
chéo; gò; phân nhịp 
Hai dạng cấu tạo cơ bản của đá trầm tích 
Cấu tạo lớp vs cấu tạo khối 
V. Thế nằm của đá trầm tích 
1. Thế nằm nguyên sinh: Thế nằm hình thành trong quá 
trình trầm đọng 
 Dạng lớp nằm ngang hoặc hơi xiên (phổ biến nhất) 
 Dạng lớp vát nhọn, dạng thấu kính 
 Dạng lớp xiên chéo 
2. Thế nằm thứ sinh: Do chuyển động kiến tạo, đá có thế 
nằm nghiêng hoặc uốn cong 
 Nếp uốn: các lớp đá bị uốn cong (nếp lồi, nếp lõm) 
 Phức nếp uốn: các nếp uốn liên tục nhau 
 Đơn nghiêng: các lớp đá song song nằm nghiêng (là 
một phần của nếp uốn) 
Thế nằm của đá trầm tích từ khi hình thành (nguyên 
sinh) có dạng phân lớp. Trải qua nhiều thời kỳ biến động 
kiến tạo, thế nằm có thể bị thay đổi (thứ sinh) 
 Thế nằm nguyên sinh (nằm ngang) và thứ sinh (nếp uốn) do 
vận động kiến tạo 
Thế nằm nguyên sinh 
Phức nếp uốn 
Thế nằm đơn 
nghiêng 
Đường dốc 
Đường hướng dốc 
Các yếu tố thể hiện thế nằm của lớp đá. 
Các yếu tố thế nằm cũng được dùng để thể hiện mặt khe 
nứt, mặt đứt gẫy, . 
Các yếu tố thể hiện thế nằm 
một mặt phẳng trong 
không gian 
 Đường phương: chỉ 
phương kéo dài của tầng 
đất đá 
 Đường hướng dốc: chỉ 
hướng đổ của đá 
 Góc dốc: góc nghiêng của 
mặt lớp so với mặt phẳng 
nằm ngang 
Đường 
dốc 
Đường hướng dốc 
 
 
Câu hỏi ôn tập 
1. Đá trầm tích? Phân loại đá trầm tích? 
2. Đặc điểm chung về thành phần khoáng vật của đá trầm 
tích? 
3. Các dạng kiến trúc của đá trầm tích vụn keo kết? Vẽ hình 
minh họa? 
4. Các dạng cấu tạo của đá trầm tích? Vẽ hình minh họa? Dạng 
cấu tạo nào là đặc trưng nhất của đá trầm tích? 
5. Các dạng thế nằm của đá trầm tích? Dạng thế nằm nào là 
phổ biến nhất?