Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N NGHIÊN CỨU CÁC KIỂU v ỏ PHONG HÓA VÀ ĐẤT PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU Vực HÀNH LANG ĐƯỜNG Hổ CHÍ MINH TRONG PHẠM VI TỈNH HÀ TĨNH Mã SỐ: QG 06-15 C h ủ t r ì đ ề tà i: P G S T S Đ ặ n g M C n th a m g ia: P G S T S N g u y ễ n V ă n V ợ ng T S Đ ậ u H iể n T h s P h m T h ị T h u T h ủ y T h s N g u y ễ n N gọc T rự c CN Đ ặng Q u an g K hang ĐAI HỌC GUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG 1ẦM ĨHO n G ÍIN thư v iệ n O O O b O O O O O ^ H À N Ộ I - 2008 MỤC LỤC M ục lục M đầu Chương 1.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế - xã h ộ i .5 Điều kiộn tự n h iê n 1.1.1 Vị trí địa l ý 1.1.2 Đá mẹ tạo vỏ 1.1.3 K hí h ậ u 1.1.4 Địa h ìn h .9 1.1.5 Thủy v ă n 10 1.2 Đặc điểm kinh tế - xã h ộ i 12 1.2.1 Dân cư lao đ ộ n g 12 1.2.2 Giáo dục, y t ế 12 1.2.3 Kinh t ế 13 1.2.4 Công nhiệp 14 1.2.5 Dịch v ụ 15 C hương P hương p h p nghiên c ứ u 17 2.1 Khảo sát lấy m ẫu trường 17 2.2 Thí nghiệm, phân tích mẫu p h ò n g 18 2.3 Xử lý kết phân t í c h 19 2.3.1 Xác định kiểu VPH đặc trưng chủ y ếu 19 2.3.2 Đánh giá khả trượt lở đất V P H 20 2.3.3 Sử dụng phần mềm GEO- SLOPE đánh giá ổn định m d ố c 20 C hương C ấu tạo v th n h p h ầ n v ật ch ấ t củ a đ ấ t - vỏ p hong h ó a 24 3.1 Vỏ phong hoá sialferit đá g n it 24 3.2 Vỏ phong hóa íerosialit đá trầm tích lục nguyên 35 C hương Đ n h giá k h ả năn g trư ợ t lở củ a đ ấ t - vỏ p h o n g h ó a 43 4.1 Hiện trạng trượt l 43 4.2 Tính chất lý V P H 45 4.2.1 Thành phần độ hạt sản phẩm phong h ó a 46 4.2.2 Các tính chất vật l ý 48 4.3 Sức chịu tải đất V P H 54 4.4 Độ ổn định m ặt cắt sườn dốc V PH 54 4.5 Giải pháp phòng c h ố n g 57 Kết luận .60 Tài liệu tham k h ả o .62 MỞ ĐẦU Vấn đề nghiên cứu vỏ phong hóa (VPH) đất Việt Nam thực m ột cách có hệ thống từ năm 60 kỷ trước Đầu tiên cơng trình nhà khoa học người Nga - M v Fridland - đồng nghiệp Việt Nam (Sơ đ ổ th ổ nhưỡng miền Bắc Việt N am , tỷ lệ 1:1000.000 giải, 1959){*\ Trong cơng trình này, tác giả khảo sát chi tiết phẫu diện đất-vỏ phong hóa m iền Bắc Việt Nam Sau cơng trình Fridland, công việc nghiên cứu VPH dường bị ngừng lại m ột thời gian đất nước hồn tồn giải phóng Từ sau năm 1975, VPH thực trở thành đối tượng nghiên cứu nhà địa chất địa lý nước Nhiều chuyên đề VPH thực tác giả: Lê Văn Trảo (1983), M Trọng Nhuận (1984), Nguyễn Thành Vạn (1985), Phạm Văn An (1985), N guyễn Văn Phổ (1991), Đặng Mai (1994), Ngơ Quang Tồn n.n.k (2000) v v Trong cơng trình trên, VPH quan tâm với tư cách đối tượng liên quan với khoáng sản liên quan đến phát triển trồng, nhiều tai biến môi trường thường xẩy VPH tượng trượt lở tuyến đường giao thông hay tượng lũ quét, lũ bùn đá xẩy vùng núi Các tai biến ngày trở thành vấn đề cấp thiết lĩnh vực bảo vệ môi trường phát triển bền vững Xuất phát từ nhận thức vậy, đề tài "Nghiên cứu kiểu vỏ phong hóa đất phục vụ quy hoạch phát triển bền vững khu vực hành lang đường H C hí Minh phạm vi tỉnh H Tĩnh" lựa chọn nhằm, lần đầu tiên, việc nghiên cứu đặc điểm địa hóa - khống vật, cịn quan tâm khảo sát tính chất địa kỹ thuật VPH hướng tới việc đánh giá khả trượt lở hai bên đường HCM, phục vụ quy hoạch phát tiển bền vững vùng Với m ong m uốn đó, đề tài giải hai mục tiêu sau: - Xác lập kiểu đất - VPH làm sáng tỏ đạc điểm cấu tạo, thành phần vật chất chúng - Đ ánh giá khả trượt lở hai bên đường Hồ Chí Minh (,) Cơng trình này, sau đó, Fridlan bổ sung hồn chỉnh, viết lại tiếng Nga Lê Thành Bá dịch tiếng Việt "Đất vó phong hóa nhiệt đới ẩm" Nxb Khoa học Kỹ thuật, 1973 Để đạt m ục tiêu đó, nội dung nghiên cứu để tài bao gồm: - N ghiên cứu cấu tạo, hình thái VPH - Nghiên cứu đặc điểm địa hóa- khống vật đất VPH - N ghiên cứu tính chất lý VPH - Nghiên cứu, đánh giá tính ổn định đất VPH Đề tài thực thời hạn năm từ tháng - 2006 đến tháng - 2008 với đợt khảo sát thực địa phân tích thí nghiệm mẫu phòng (xem chi tiết chương 2) Tham gia khảo sát thục địa có PGS TS Đặng Mai, PGS.TS Nguyễn Văn Vượng, TS Đậu Hiển, Ths Phạm Thị Thu Thủy Việc xử lý sô' liệu viết báo cáo chủ trì đề tài với Ths Phạm Thị Thu Thủy, Ths Nguyễn Ngọc Trực CN Đặng Quang Khang Đề tài hoàn thành nhờ vào hỗ trợ kinh phí Đại học Quốc gia Hà Nội, giúp đỡ, động viên Ban Khoa học Cơng nghệ - ĐHQGHN, Phịng Khoa học Cơng nghệ, Phòng K ế hoạch Tài vụ trường ĐHKHTN Ban chủ nhiêm Khoa Đ ịa chất Nhân dịp này, tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn Chương ĐIỂU KIỆN T ự NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI 1.1 Điều kiện tự nhiên Các yếu tố tự nhiên có vai trị định đến việc hình thành bảo tồn VPH bao gồm thành phần đá mẹ, khí hậu, địa hình, m ạng lưới thuỷ văn Trước trình bày chi tiết đặc điểm yếu tơ' đó, chúng tơi giói thiệu khái qt vị trí địa lý vùng nghiên cứu 1.1.1 Vị tr í đ ịa lý Vùng nghiên cứu nằm dọc theo tuyến đường Hồ Chí Minh, thuộc phạm vi huyện Hương Sơn, Vũ Quang Hương Khê cùa tỉnh Hà Tĩnh, phạm vi tọa độ địa lý: 17°57'00" đến Ì S ^ T O " độ vĩ Bắc 105°45'00" đến 106°30’40" độ kinh Đơng Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây giáp nước Cộng hồ Dân chủ Nhân dân Lào, phía Đơng huyện Đức Thọ, Can Lộc, Thạch Hà, c ẩ m Xuyên (hình 1.1) 1.1.2 Đá mẹ tạ o vỏ Bao gồm đá m agm a granit, trầm tích lục nguyên, trầm tích cacbonat thành tạo bở rời Đ ệ tứ Sau thành phần thạch học loại đá Các đá m agm a granit phân bố tây tây bắc vùng nghiên cứu, xếp vào hai phức hệ Trường Sơn Sơng Mã Các đá phức hệ Trường Sơn có màu xám sáng đến xám nhạt, hạt vừa đến hạt lớn; kiến trúc porphia granit điển hình; thành phần khống vật bao gồm microclin, ortocla, plagiocla, biotit, muscovit (hình 1.2) Khoáng vật phụ đặc trưng apatit, ilmenit, ziacon, granat Về mặt thạch hoá, đá thuộc phức hệ Trường Sơn có hàm lượng S i0 dao động khoảng 65,3 đến 77,6%; giàu nhôm, với Al2O r 12 - 17%; tổng độ kiềm Na20 + K20 : - 8,25%; thường K20 > Na20 tỷ số Na20 / K20 từ 0,4 đến 1,0 Hình 1-2 Granit phức hệ Trường Sơn Mẫu HT.06, nicol+ Phức hệ Sông M ã gồm đá granit porphia, granit granophia Đá có màu xám sáng, giàu fenspat kali thạch anh, đơi biotit Fenspat kali thường có hàm lượng cao plagiocla, gồm hai loại ortocla microclin v ề mặt thạch hoá, đá phức hệ có hàm lượng silic oxit từ 68 đến 73,5%, độ kiềm Na-K - - 8%, kali oxit cao natri oxit, tương đối giàu nhôm I \ + \ ■+! Gracút TcBmlích lục aguyta Tcêmilcb lục aguyta xea cacboaai r I ‘ l| Đãvôi ĐữigBy kiíaạo Hình 1-3 Sa đồ thạch học Trầm tích lục nguyên chiếm phần lớn diện tích nghiên cứu, chủ yếu gồm đá thuộc hệ tầng Sông Cả, Huổi Nhị, La Khê Đông Thọ Trong phạm vi dọc hành lang đường HCM, đá thuộc hệ tầng Sông Cả phổ biến, phân bố chủ yếu phía bắc nam trũng Hương Sơn Thành phần thạch học bao gồm đá phiến sét xen bột kết, cát kết Đôi gặp đá phiến thạch anh-sericit Các đá thuộc hệ tầng Huổi Nhị phân bô' hạn chế, lộ dải hẹp phía tây hành lang đường HCM từ Sơn Thọ đến thị trấn Vũ Quang Thành phần thạch học hệ tầng bao gồm cát kết, đá phiến sét, bột kết Các đá thuộc hệ tầng La Khê lộ khơng liên tục từ phía nam thị trấn Vũ Quang ăến sát biên giối tỉnh Quảng Bình Thành phần thạch học bao gồm cát kết, bột kết, đá phiến silic, đá phiến sét, sét than Hệ tầng M ục Bài Đông Thọ lộ tây nam hành lang đường HCM bao gồm cát kết, đá phiến sét, bột kết Trầm tích cacbonat phân bố hạn chế; gặp phía tây bắc Hương Trạch đơng nam Hương H óa (huyộn Hương Khê) Đó đá vơi m àu xám sáng, phân lớp dày đến dạng khối thuộc hệ tầng Bắc Sơn Ngồi đá cổ nói trên, trầm tích bở rời Đệ tứ phổ biến Trên đoạn qua Hà Tĩnh, đường HCM chủ yếu chạy thành tạo này, đặc biệt đoạn qua trũng Hương Khê 1.1.3 K h í h ậu Vùng nghiên cứu bao gồm huyện phía tây Hà Tĩnh, nằm hồn tồn miền Trường Sơn Bắc C hế độ nhiệt đới ẩm nét đặc trưng cho khí hậu vùng yếu tơ' thúc đẩy q trình phong hóa phát triển mạnh Đây trung tâm m ưa lớn Việt Nam Lượng mưa trung bình năm đạt 2.400 mm (bảng 1.1) Mỗi năm có hai m ùa m ùa mưa m ùa khô, hay mùa m ưa nhiều m ùa mưa M ùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng XI M ùa khô tháng XII đến tháng IV năm sau; có tháng mưa lớn tháng XIII, IX X (hình 1.4) Bảng 1-1 Một số đặc trưng khí hậu trạm Hương Khê Nhiệt độ (°C) Trung bình năm Trung bình tháng cao Trung bình tháng thấp Tối cao Tối thấp 23,6 29,1 17,4 38,3 2,6 Lượng mưa (mm) Trung bình năm Trung bình tháng cao Trung bình tháng thấp Ngày lớn Sô' ngày mưa trung bình Hình 1-4 Diễn biến lượng mưa tháng trạm Hương Khẽ (theo sô liệu Trần Thanh Xuán, 2007) 2.405,0 572,2 43,6 492,6 161,9 Nhiột độ trung bình nãm khoảng 23,6°c Những tháng mùa đơng lạnh, có tháng (XII, I, II) nhiệt độ xuống 20°c Lạnh vào tháng I, với nhiột độ trang bình xuống tới 17,4°c Nhiệt độ tối thấp -7°c (ở Hương Khê có năm xuống đến 2,6°C) Thời kỳ nóng từ tháng V đến thángVIII với nhiột độ trung bình 28°c N hiệt độ tối cao trạm Hương Khê 38,3°c Số nắng trung bình năm 1.800 Thời kỳ nhiều nắng từ tháng V đến tháng v i n Trong tháng số nắng trung bình 220 - 250 giờ/tháng Thịi kỳ nắng từ tháng XII đến tháng n , với sơ' nắng trung bình 90 - 100 giờ/tháng Là vùng mưa nhiều, lượng bốc không lớn nên độ ẩm tương đối cao, trung bình năm đạt tới 84 - 86% Thời kỳ ẩm ướt kéo dài từ tháng IX đến tháng IV, với độ ẩm trung bình khoảng 90% Thời kỳ khô kéo dài gần tháng, từ tháng V đến tháng VIII, với độ ẩm trung bình 71-73% 1.1.4 Địa hình Vùng nghiên cứu nằm phía đông dãy Trường Sơn, đoạn Hà Tĩnh, đường HCM chạy qua hai dạng địa hình đồi núi thấp đồng Đồi núi thấp phát triển đá magm a axit trầm tích lục nguyên; phân bô' hai khu vực: từ ranh giới phía bắc huyện Hương Sơn đến núi Động Chúa từ phía nam trũng Hương Khê đến Quảng Bình; độ cao trung bình 200 - 500 IĨ1 , độ dốc thay đổi từ đến 25° Vùng đồng m ột dải nhỏ hẹp, kéo dài từ Phượng Điền đến Hương Trạch, tạo thành trũng Hương Khê Đồng thực chất bãi bồi sông Ngàn Sâu Ngoài ra, quanh thị trấn Hương Khê, phạm vi xã Sơn Giang, Sơn Ninh, Sơn Diệm, Sơn Phú đồng bồi tích sơng Ngàn Phố Q ... trường phát triển bền vững Xuất phát từ nhận thức vậy, đề tài "Nghiên cứu kiểu vỏ phong hóa đất phục vụ quy hoạch phát triển bền vững khu vực hành lang đường H C hí Minh phạm vi tỉnh H Tĩnh" lựa... trí địa lý vùng nghiên cứu 1.1.1 Vị tr í đ ịa lý Vùng nghiên cứu nằm dọc theo tuyến đường Hồ Chí Minh, thuộc phạm vi huyện Hương Sơn, Vũ Quang Hương Khê cùa tỉnh Hà Tĩnh, phạm vi tọa độ địa lý:... tiên, vi? ??c nghiên cứu đặc điểm địa hóa - khống vật, cịn quan tâm khảo sát tính chất địa kỹ thuật VPH hướng tới vi? ??c đánh giá khả trượt lở hai bên đường HCM, phục vụ quy hoạch phát tiển bền vững