Đất khô nứt thành ô đa giác vì đất sét co lại khi mất nước, mà lớp đất mặt lại bị lớp đất bên dưới níu giữ, không co tự do được, nên bị kéo căng tới mức rách ra. Vết nứt chạy tới đâu giải toả căng tới đó, và các vết nứt gặp nhau chia mặt đất thành những ô. Ô ban đầu thường có góc vuông chữ T; qua nhiều mùa khô ướt lặp lại, các giao điểm dần chuyển sang hình chữ Y ba nhánh, ô trông giống lục giác hơn.
Ruộng nứt nẻ, ao cạn đáy và vũng bùn sau mưa
Mùa khô ở đồng bằng sông Cửu Long, Nam Trung Bộ hay Tây Nguyên, những thửa ruộng bỏ trống nứt toác thành từng ô, khe nứt có khi bỏ lọt cả ngón tay. Ao cạn trơ đáy cũng vậy, mỗi ô bùn khô cong mép lên như miếng bánh đa. Ngay ở thành phố, sau cơn mưa một vũng bùn mỏng trên công trường, sau vài ngày nắng đã thành mặt lát gạch tự nhiên với những ô nhỏ chỉ bằng bàn tay.
Hình ô này còn gặp ở nhiều chỗ khác ít ai ngờ: lớp sơn cũ nứt chân chim, men gốm rạn, lớp kem chống nắng khô trên da, lớp hồ bột khô trong bát. Bản chất chung: một lớp vật liệu co lại trên một nền không co theo.
Vì sao đất sét co lại
Đất sét gồm những hạt khoáng cực nhỏ, dẹt như vảy, nhỏ hơn hạt cát hàng nghìn lần. Giữa các vảy là những màng nước mỏng. Khi đất ướt, các vảy bị nước đẩy cách nhau; khi nước bay hơi, màng nước mỏng dần, sức căng mặt ngoài của nước ở các khe nhỏ kéo các vảy sát lại. Cả khối đất co lại, có loại đất sét co rất mạnh khi khô và trương mạnh khi ướt. Đất cát thì gần như không co, nên bãi cát khô không bao giờ nứt ô.
Ở Việt Nam, đất phù sa sông, đất ruộng lâu năm và đất bùn ao đều nhiều sét nên nứt rất rõ. Một số vùng có loại đất sét trương co mạnh, mùa khô nứt sâu, mùa mưa trương lên, đủ để làm nứt tường nhà xây không có móng phù hợp.
Vì sao co lại thì phải nứt
Nếu một miếng đất sét nằm tự do trên mặt kính trơn, nó sẽ co nhỏ đều lại mà không nứt, như miếng bột nặn khô đi. Nhưng lớp đất mặt ruộng nằm trên lớp đất bên dưới còn ẩm, dính chặt vào đó. Lớp trên muốn co, lớp dưới không co, nên lớp trên bị kéo căng theo mọi hướng như tấm màng bọc thực phẩm căng trên miệng bát.
Đất khô chịu nén khá tốt nhưng chịu kéo rất kém. Khi lực kéo vượt quá sức bền, đất rách ra ở chỗ yếu nhất: một hạt sỏi, một rễ cỏ, một chỗ khô nhanh hơn. Vết nứt mở ra, hai mép nứt co về hai phía, sức căng quanh nó được giải toả. Nhưng xa vết nứt, đất vẫn đang bị kéo, nên vết nứt mới tiếp tục hình thành.
Góc chữ T hay chữ Y: đọc lịch sử của vết nứt
| Kiểu giao điểm | Khi nào gặp | Vì sao |
|---|---|---|
| Chữ T, góc khoảng 90° | Lớp đất khô lần đầu, lớp bùn mới lắng | Vết nứt hình thành lần lượt; vết sau chạy tới gặp vết trước thì dừng lại, vuông góc với nó vì đó là hướng giải toả căng tốt nhất |
| Chữ Y, các góc gần 120° | Đất trải qua nhiều mùa khô ướt | Mỗi lần ướt vết nứt khép lại nhưng vẫn là chỗ yếu; khô lại thì nứt lại, giao điểm dần trượt về hình ba nhánh đều, ô trông giống lục giác |
Các nhà vật lý đã làm thí nghiệm cho lớp bùn khô rồi ướt lặp lại nhiều lần trong phòng thí nghiệm và thấy đúng sự chuyển dần từ chữ T sang chữ Y. Vì vậy nhìn mặt ruộng, ta có thể đoán: ô vuông vức nhiều góc chữ T là đất mới khô lần đầu; ô tròn trịa giống tổ ong là đất đã nứt đi nứt lại qua nhiều năm.
Ô to hay ô nhỏ?
Kích thước ô phụ thuộc vào độ dày lớp đất co lại: lớp càng dày, khoảng cách giữa các vết nứt càng lớn. Vũng bùn mỏng vài milimét cho ô nhỏ cỡ đồng xu; lớp bùn đáy ao dày cho ô cỡ gang tay; mặt ruộng khô sâu cho ô cỡ mặt bàn. Quy luật gần đúng này đã được kiểm tra trong nhiều thí nghiệm sấy lớp vật liệu với độ dày khác nhau.
Vì sao mép ô cong lên
Mặt trên của mỗi ô khô và co trước, mặt dưới còn ẩm. Mặt trên co nhiều hơn mặt dưới nên miếng đất cong vểnh lên ở mép, như chiếc bánh tráng phơi nắng. Lớp bùn mỏng có thể cuộn tròn hẳn lại.
Họ hàng xa: cột đá bazan lục giác
Ở Gành Đá Đĩa (nay thuộc tỉnh Đắk Lắk, vùng Phú Yên cũ), những cột đá bazan đen xếp sát nhau, mặt cắt nhiều cột là hình năm, sáu cạnh. Nguyên lý rất gần với ruộng nứt: dòng dung nham nguội đi thì co lại vì nhiệt thay vì co vì mất nước, bị kéo căng và nứt thành mạng đa giác. Vết nứt tiến dần vào trong khối dung nham khi lớp nguội lan sâu, nên mạng đa giác kéo dài thành cột. Những nơi nổi tiếng khác có cột bazan tương tự là Giant's Causeway ở Bắc Ireland, Đảo Jeju (Hàn Quốc).
Ở vùng cực lạnh, mặt đất đóng băng vĩnh cửu cũng nứt thành ô đa giác lớn vì co lại trong mùa đông giá rét. Ảnh chụp từ vệ tinh còn thấy những mạng đa giác tương tự trên Sao Hoả.
Vết nứt khô hoá đá
Khi lớp bùn nứt nẻ bị phủ lên bởi cát hay bùn mới, các khe nứt được lấp đầy và giữ lại hình dạng. Hoá đá rồi, chúng hiện thành những gờ đa giác trên mặt lớp đá. Nhà địa chất coi đây là bằng chứng nơi đó từng ngập nước rồi phơi khô: bãi triều, hồ cạn theo mùa, đồng bằng ngập lũ. Chúng thường đi cùng vân sóng hoá đá (bài riêng về gợn sóng trên cát), và hình chữ V của khe nứt còn cho biết lớp đá nằm đúng chiều hay đã bị lật.
Hiểu lầm thường gặp
- "Đất nứt là do nắng làm đất cháy." Nắng chỉ làm nước bay hơi. Đất nứt vì co lại khi mất nước. Đất cát dù nắng mấy cũng không nứt ô.
- "Ô lục giác là do đất tự xếp thành tổ ong cho chắc." Không có "ý định" nào. Hình gần lục giác hình thành dần qua nhiều lần nứt lặp lại, vì giao điểm ba nhánh đều nhau giải toả căng tốt nhất.
- "Ruộng nứt sâu thì đất đã chết." Ruộng nứt cho thấy đất thiếu nước, không phải đất hỏng. Khe nứt còn giúp không khí xuống sâu. Tuy vậy nứt sâu làm đứt rễ cây và làm nước tưới thất thoát nhanh qua khe.
Tự quan sát / tự thử an toàn
- Hai khay bùn. Hoà đất sét (đất ruộng, đất ao) với nước thành bùn sệt. Đổ vào hai khay nhựa: một khay lớp mỏng khoảng 3 mm, một khay lớp dày khoảng 1,5 cm. Phơi nắng. So kích thước ô: khay mỏng ô nhỏ hơn hẳn.
- Khô ướt lặp lại. Khi khay đã nứt, xịt nước cho ướt đều, để khô lại. Làm vài lần, chụp ảnh mỗi lần. Đếm số giao điểm chữ T và chữ Y sau mỗi lần.
- Bột ngô làm "cột bazan". Trộn bột ngô (bột bắp) với nước theo tỉ lệ khoảng một một, đổ vào cốc nhựa dày khoảng 2–3 cm, để nơi khô thoáng hoặc dưới đèn bàn vài ngày. Khi khô hẳn, lật ra và bẻ nhẹ: bạn sẽ thấy những cột nhỏ có mặt cắt đa giác giống thu nhỏ của Gành Đá Đĩa.
- Đo ngoài trời. Đi qua ruộng hay ao cạn, đo cạnh vài ô bằng thước, thử ước lượng độ sâu khe nứt bằng một que nhỏ. So với chỗ khác có lớp đất mỏng hơn.
An toàn: dùng đất sạch, không lấy bùn từ cống rãnh, ao nước thải. Rửa tay sau khi làm. Không dùng đèn sưởi nóng sát cốc nhựa. Ngoài đồng, đi trên bờ ruộng, xin phép chủ ruộng, cẩn thận rắn trú trong khe nứt lớn.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao đất khô bị nứt nẻ?
Đất có nhiều sét co lại khi mất nước. Lớp mặt muốn co nhưng bị lớp bên dưới còn ẩm níu giữ, nên bị kéo căng tới mức rách ra thành các vết nứt.
Vì sao vết nứt đất lại tạo thành hình ô đa giác?
Mỗi vết nứt giải toả lực căng quanh nó, các vết nứt gặp nhau chia mặt đất thành ô. Lần nứt đầu thường cho góc chữ T, sau nhiều mùa khô ướt các giao điểm chuyển dần sang hình chữ Y ba nhánh nên ô giống lục giác.
Vì sao có chỗ ô nứt to, chỗ ô nứt nhỏ?
Kích thước ô phụ thuộc chủ yếu vào độ dày lớp đất co lại. Lớp bùn mỏng cho ô nhỏ, lớp đất dày cho ô lớn.
Đất cát có bị nứt nẻ không?
Hầu như không, vì hạt cát to, không co lại khi khô và không dính vào nhau. Nứt ô đa giác là đặc trưng của đất nhiều sét như đất ruộng, bùn ao.
Cột đá ở Gành Đá Đĩa có liên quan gì đến đất nứt nẻ?
Có. Dung nham bazan nguội đi thì co lại vì nhiệt, bị kéo căng và nứt thành mạng đa giác giống đất khô co vì mất nước. Vết nứt tiến dần vào trong khối đá nên tạo thành các cột.
