Chương 5 — Phong hoá và đất

Đây là chương quan trọng nhất với kỹ sư địa kỹ thuật: phong hoá là quá trình biến đá thành đất. Mọi đất tàn dư, mọi phẫu diện phong hoá, và mọi đới "mềm" trong khối đá đều là sản phẩm của nó.

5.1 Phong hoá vật lý

Đá bị phá vỡ cơ học mà không đổi khoáng vật.

• Bong tróc do giảm tải — bóc lớp phủ khiến đá nở ra; nó nứt song song với mặt đất mới.
• Nêm băng — nước trong khe nứt đóng băng, nở khoảng 9 %, và bẩy đá tách ra. Hiệu quả nhất ở nơi đóng băng – tan băng luân phiên nhiều.
• Kết tinh muối — muối lớn lên trong lỗ rỗng và đẩy các hạt tách nhau (phong hoá tổ ong).
• Rễ cây và động vật đào — rễ làm rộng mọi khe nứt nó chui vào.

Hình. Khe nứt bong tróc trong granit lộ ra ở mái cắt đường (cao tốc Coquihalla, B.C.). Đá bóc thành tấm song song với mặt mới lộ vì áp lực bó bị mất. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 5.1.1.

Hình. Phong hoá tổ ong trên cát kết (đảo Gabriola, B.C.), do muối kết tinh trong lỗ rỗng. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 5.1.5.

Hình. Tích tụ taluy gồm mảnh vụn do băng giá làm vỡ, dưới chân vách đá (Keremeos, B.C.) — taluy, loại đất rời và thường không bền. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 5.1.4.

5.2 Phong hoá hoá học

Đá bị phân huỷ do phản ứng với nước, oxy và axit. Các phản ứng chính là thuỷ phân (fenspat → khoáng vật sét), oxy hoá (khoáng vật sắt → oxit màu gỉ) và hoà tan (cacbonat và khoáng vật bay hơi). Phong hoá hoá học nhanh nhất ở khí hậu nóng ẩm — đó là lý do phẫu diện phong hoá sâu là chuyện bình thường ở Việt Nam.

5.3 Sự hình thành đất

Đất là hỗn hợp của hạt khoáng, chất hữu cơ, không khí và nước. Các yếu tố chi phối sự phát triển của đất là khí hậu, đá mẹ, độ dốc và thời gian — đúng bốn yếu tố quyết định một khu vực có đất tàn dư dày hay chỉ có đá trơ.

Hình. Đất phát triển kém trên bụi gió (hoàng thổ) ở vùng khô Washington. Cả phẫu diện dày khoảng 1 m và phần 'đất' thực sự chỉ là 2–3 cm trên cùng. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2^nd ed., Hình 5.4.2.

5.4 Các tầng phát sinh đất

Một phẫu diện đất trưởng thành hình thành các tầng rõ rệt — O (hữu cơ), A (hữu cơ – khoáng trộn), E (bị rửa trôi), B (tích tụ) và C (đá mẹ phong hoá chưa hoàn toàn). Với kỹ sư, ý nghĩa là mỗi tầng có sức kháng, tính thấm và tính nén khác nhau, và mực nước ngầm thường nằm gần một ranh giới tầng.

Điểm then chốt cho kỹ sư địa kỹ thuật

• Phong hoá quyết định phẫu diện nền đất. Chiều sâu phong hoá, chứ không phải loại đá, thường là thứ quyết định chiều sâu móng.
• Phong hoá vật lý và hoá học tác động cùng nhau — băng mở khe nứt rồi nước thuỷ phân đá.
• Sức kháng đất tàn dư giảm dần lên trên khi phong hoá tăng; ranh giới chuyển sang đá nguyên thể là chuyển tiếp dần, không sắc nét.
• Các-tơ là phong hoá hoá học ở quy mô cảnh quan.

Thuật ngữ

Tiếng Anh	Tiếng Việt
weathering	phong hoá
mechanical / chemical weathering	phong hoá vật lý / hoá học
exfoliation (unloading)	bong tróc (giảm tải)
frost wedging	nêm băng
hydrolysis	thuỷ phân
residual soil	đất tàn dư
soil horizon	tầng phát sinh đất
colluvium / talus	taluy (tích tụ sườn)

---

Tổng hợp Chương 5, Physical Geology – 2^nd Edition, Steven Earle (CC BY 4.0).