Tiến hóa trầm tích oligocen miocen khu vực phía bắc bể sông hồng trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo và triển vọng dầu khí liên quan

Dựa trên phương pháp địa tầng phân tập phân chia ra các miền hệ thống trầm tích: hệ thống trầm tích biển thấp LST, hệ thống trầm tích biển tiến TST và hệ thống trầm tích biển cao HST góp

Tiến hóa trầm tích Oligocen - Miocen khu vực phía bắc bể Sông Hồng trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo và triển vọng dầu khí liên quan

Nguyễn Thị Huyền Trang

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Địa chất Luận văn Thạc sĩ ngành: Thạch học, khoáng vật học và địa hóa học

Mã số: 60 44 57 Người hướng dẫn: TS Doãn Đình Lâm

Năm bảo vệ: 2011

Abstract Trình bày thành phần, quy luật phân bố tướng trầm tích Oligocen - Miocen khu

vực phía Bắc bể Sông Hồng theo không gian và thời gian Nghiên cứu mối quan hệ giữa lịch

sử kiến tạo, chu kỳ dao động mực nước biển với quá trình thành tạo trầm tích trong giai đoạn Oligocen – Miocen Dựa trên phương pháp địa tầng phân tập phân chia ra các miền hệ thống trầm tích: hệ thống trầm tích biển thấp (LST), hệ thống trầm tích biển tiến (TST) và hệ thống trầm tích biển cao (HST) góp phần làm sáng tỏ đặc điểm tiến hóa trầm tích phía Bắc

bể Sông Hồng Đánh giá triển vọng dầu khí đá trầm tích Oligocen – Miocen khu vực phía

hệ tầng nhằm phân vùng triển vọng dầu khí và định hướng tìm kiếm thăm dò các bẫy phi cấu tạo

- Dựa trên phương pháp địa tầng phân tập phân chia ra các miền hệ thống trầm tích: hệ thống trầm tích biển thấp (LST), hệ thống trầm tích biển tiến (TST) và hệ thống trầm tích biển cao (HST) góp phần làm sáng tỏ đặc điểm tiến hóa trầm tích phía Bắc bể Sông Hồng

- Đánh giá triển vọng dầu khí đá trầm tích Oligocen – Miocen khu vực phía Bắc bể Sông Hồng

Nội dung luận văn:

Luận văn gồm 5 chương không kể mở đầu và kết luận

Chương 1 Đặc điểm địa chất khu vực

Chương 2 Lịch sử nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm thạch học trầm tích Oligocen - Miocen khu vực phía Bắc bể Sông Hồng Chương 4 Tướng trầm tích và địa tầng phân tập

Chương 5 Đánh giá triển vọng dầu khí

CHƯƠNG 1

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC

Vùng nghiên cứu bao gồm toàn bộ MVHN và phần Bắc vịnh Bắc Bộ (bao gồm các lô 102, 106, phần bắc lô 103 và 107), là vùng có cấu trúc địa chất hết sức phức tạp, nổi bật nhất là cấu trúc uốn nếp, bào mòn và nghịch đảo kiến tạo trong Miocen (phần Tây Nam) và nghịch đảo kiến tạo trong Oligocen (khu vực Đông Bắc) Do nén ép đã hình thành các cấu tạo dạng hình hoa (flower structures) Vùng này có chiều dày trầm tích đạt đến 7000 m Chỗ dày nhất bao gồm các phức tập (Eocen (?)) được phát hiện ở GK 104 Phủ Cừ: Oligocen dưới; Oligocen trên; Miocen dưới; Miocen giữa; Miocen trên; Pliocen - Đệ tứ

1.1 ĐỊA TẦNG TRẦM TÍCH KAINOZOI

1.1.1 Hệ Paleogen

1.1.1.1 Thống Eocen

Hệ tầng Phù Tiên (E 2 pt)

Mặt cắt chuẩn hệ tầng Phù Tiên được Phạm Hồng Quế mô tả tại giếng khoan GK.104 Phù Tiên -

Hư-ng Yên từ độ sâu 3.544m đến 3.860m, bao gồm cát kết, sét bột kết màu nâu tím, màu xám xen các lớp cuội kết có độ hạt rất khác nhau từ vài cm đến vài chục cm Thành phần cuội thường là đá ryolit , thạch anh, đá phiến kết tinh và quarzit Cát kết có thành phần đa khoáng, độ mài tròn và chọn lọc kém, nhiều hạt thạch anh, calcit bị gặm mòn, xi măng calcit- sericit Bột kết rắn chắc thường có màu tím, chứa sericit và oxyt sắt Trên cùng là lớp cuội kết hỗn tạp màu tím, màu đỏ xen các đá phiến sét với nhiều vết trượt láng bóng

Ở ngoài khơi v ịnh Bắc Bộ, trầm tích Eocen đư ợc phát hiện ở GK 107- TPA (3.050- 3.535m) với cuội sạn kết có kích thước nhỏ, thành phần chủ yếu là các mảnh đá granit và đá biến chất xen với cát kết, sét kết màu xám, màu nâu có các mặt trượt hoặc bị phân phiến mạnh Các đá kể trên bị biến đổi thứ sinh mạnh Bề dày 300 – 500m

Trên các mặt cắt địa chấn, trầm tích hệ tầng Phù Tiên thể hiện bằng tập địa chấn nằm ngang, phủ bất chỉnh hợp ngay trên mặt đá móng trước Đệ tam Tuy nhiên, nó chỉ được theo dõi tốt ở vùng vịnh Bắc

Bộ Tập địa chấn này có các phản xạ biên độ cao, tần số thấp, độ liên tục từ trung bình đến kém ở MVHN và chuyển sang dạng phản xạ song song, độ liên tục tốt, biên độ cao ở vịnh Bắc Bộ

Hệ tầng được thành tạo trong môi trường sườn tích - sông hồ Hệ tầng phủ bất chỉnh hợp trên đá cổ hơn

1.1.1.2 Thống Oligocen

Phụ thống Oligocen dưới

Hệ tầng Ho ̀n Ngư - E 3 1 hng

Hệ tầng Hòn Ngư được Trần Nghi và Ngô Quang Toàn (2010) xác lập dựa trên phân tích mặt cắt đi ̣a chấn ở vùng trũng Trung tâm bể Sông Hồng

Liên kết các băng đi ̣a chấn ở phần Bắc và Trung tâm bể Sông Hồng cho thấy có hai thể đi ̣a chấ t nằm dưới các trầm tích Miocen Chúng là các đối tượng thuộc trầm tích Oligocen , trong đó tâ ̣p phản xa ̣ nằm dưới ứng với trầm tích Olig ocen dưới – hê ̣ tầng Hòn Ngư và tâ ̣p phản xa ̣ trên ứng với trầm tích Oligocen trên– hệ tầng Đình Cao

Theo các tài liệu địa chấn, hệ tầng Hòn Ngư tương ứng với tập địa chấn gồm các phản xạ không liên tục, biên độ cao, tần số trung bình đến thấp ở phần dưới chuyển lên trên phản xạ khá liên tục, biên độ cao, tần số trung bình

Thành phần tha ̣ch ho ̣c của hê ̣ tầng gồm : sỏi (cuô ̣i kết) sạn kết, cát kết, bô ̣t kết và sét kết, có thể có sét vôi Chiều dày > 1.000m

Hệ tầng Hòn Ngư thành tạo trong môi trường sông, cửa sông châu thổ và vũng vịnh

Do phân tích và liên kế t đi ̣a tầng thông qua các tài liệu địa chấn (chưa có tài liệu khoan) nên vấn đề tuổi chính xác của hê ̣ tầng Hòn Ngư cấn được nghiên cứu tiếp

Hình 1.1 Cột địa tầng tổng hợp trầm tích Đệ tam phần Bắc bể Sông Hồng

Phụ thống Oligocen trên

Hệ tầng Đi ̀nh Cao - E 3 2 đc

Hệ tầng Đình Cao được xác lập tại giếng khoan GK 104 xã Đình Cao huyện Phù Tiên - Hưng Yên

phớt tím, xen các lớp kẹp cuội kết dạng puđing, sạn kết chuyển lên các lớp bột kết, sét kết màu xám, xám đen, rắn chắc xen ít lớp cuội sạn kết Các đường cong đo địa vật lý lỗ khoan phân dị rõ với giá trị điện trở cao Bề dày của trầm tích là 1.148 m

Trầm tích Oligocen dưới phát triển rô ̣ng ở Đông Quan, Thái Thuỵ, Tiền Hải –Thái Bình và vịnh Bắc

Bộ, bao gồm cát kết xám sáng, sáng xẫm, hạt nhỏ đến vừa, ít hạt thô, đôi khi gặp cuội kết, sạn kết có

độ lựa trọn trung bình đến tốt Đá gắn kết chắc bằng xi măng cacbonat, sét và oxýt sắt Cát kết đôi khi chứa glauconit (GK 104-QN, 107-TPA) Sét kết xám sáng, xám sẫm, đôi chỗ có các thấu kính than hoặc các lớp kẹp mỏng sét vôi Chiều dầy hệ tầng 300- 1.148m

Trên mặt cắt địa chấn, hệ tầng Đình Cao đặc trưng bằng các phản xạ mạnh, biên độ cao, độ liên tục trung bình, nằm xiên Phần dưới của mặt cắt có các phản xạ không liên tục, biên độ trung bình Đặc biệt còn nhận thấy phần đáy của trầm tích đư ợc thể hiện bằng các mặt kề áp, một pha, độ liên tục kém, biên độ cao Đây chính là mặt bất chỉnh hợp giữa các hệ tầng Đình Cao và Phù Tiên Ở các giếng khoan 203, 81, 204, 200, 106 các trầm tích bị vò nhàu và dốc đứng đến 80o

Trầm tích Oligocen trên - hệ tầng Đình Cao phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Phù Tiên

Môi trường thành ta ̣o là sông - đầm hồ - châu thổ và biển nông

Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 400 đến 1.400m

Trên các mặt cắt địa chấn, hình hài của hệ tầng Phong Châu được thể hiện bằng các tập phản xạ song song, độ liên tục tốt, thế nằm với xu thế biển tiến trên các kh ối nâng ở ngoài khơi vịnh bắc Bộ Môi trường thành tạo của các trầm tích là châu thổ - tiền châu thổ và biển nông với các trầm tích biển tăng lên rõ rệt từ MVHN ra phía vịnh Bắc Bộ

Hệ tầng phủ bất chỉnh hợp (dạng bất chỉnh hợp khu vực) trên hệ tầng Đình Cao và các đá cổ hơn

Phụ thống Miocen giữa

Hệ tầng Phủ Cừ - N 1 2 pc

Hệ tầng Phù Cừ được Golovenok V.K., Lê Văn Chân (1966) mô tả lần đầu tại lỗ khoan GK 2 (960 1.180m) trên cấu tạo Phủ Cừ thuộc miền võng Hà N ội Tuy nhiên, khi đó chưa gặp được phần dưới của hệ tầng và mặt cắt được mô tả bao gồm các trầm tích đặc trưng bằng tính chu kỳ rõ rệt với các lớp cát kết hạt vừa, cát bột kết phân lớp mỏng (dạng sóng, thấu kính, phân lớp xiên), bột kết, sét kết cấu tạo khối, chứa nhiều hóa thạch thực vật, dấu vết động vật ăn bùn, trùng lỗ và các vỉa than nâu Cát kết có thành phần ít khoáng, độ lựa chọn và mài tròn tốt

-Các nghiên cứu cho thấy hệ tầng Phủ Cừ phát triển rộng khắp trong miền võng Hà Nội, có bề dày mỏng ở vùng Đông Quan và phát triển mạnh ở vịnh Bắc Bộ với thành phần trầm tích gồm cát kết, sét bột kết, than và đôi nơi gặp các lớp mỏng đá vôi Cát kết có màu xám sáng đến xám lục nhạt, thường hạt nhỏ đến vừa, đôi khi hạt thô (GK.104-QN), chọn lọc trung bình đến tốt, phổ biến cấu tạo phân lớp mỏng, thấu kính, lượn sóng, đôi khi dạng khối chứa nhiều kết hạch siderit, đôi nơi có glauconit (các

xám sáng đến xám sẫm, chứa rất ít carbonat, ít vụn thực vật và than nâu (GK 103-TH) có ít lớp đá carbonat mỏng (GK 103-TH, 107-PA) Bề dày chung của hệ tầng thay đổi từ 1.500 đến 2.000m Trên mặt cắt địa chấn, hệ tầng Phủ Cừ được thể hiện bằng các pha sóng phản xạ có dạng song song hay hỗn độn, biên độ lớn, tần số cao, thường liên quan đến các tập chứa than Ranh giới của hệ tầng với hệ tầng Phong Châu nằm dưới có đặc trưng sóng gồm 1 đến 2 pha phản xạ mạnh, biên độ cao, độ liên tục tốt

Hệ tầng Phủ Cừ nằm không chỉnh hợp trên hệ tầng Phong Châu

Trầm tích Miocen gi ữa được hình thành trong môi trường châu thổ, đầm lầy ven biển chuy ển dần sang tiền châu thổ – biển nông, theo hướng tăng dần ra vịnh Bắc Bộ

Phụ thống Miocen trên

Hệ tầng Tiên Hƣng - N 1 3 th

Hệ tầng Tiên Hưng được Golovenok V K., Lê Văn Chân (1966) đặt theo tên địa phương, nơi mặt cắt chuẩn của hệ tầng được mở ra từ 250-1.010m ở giếng khoan 4 Tiên Hưng-Thái Bình, bao gồm các trầm tích có tính phân nhịp rõ ràng với các nhịp bắt đầu bằng sạn kết, cát kết chuyển lên bột kết, sét kết, sét than và nhiều vỉa than nâu, với bề dày phần thô thường lớn hơn phần mịn Cát kết, sạn kết thường gắn kết yếu hoặc chưa gắn kết, chứa nhiều granat, các hạt có độ lựa chọn và mài tròn kém Trong phần dưới của hệ tầng, các lớp đá thư ờng bị nén chặt hơn và gặp cát kết xám trắng chứa kết hạch siderit, xi măng carbonat Việc xác định ranh giới giữa hệ tầng Tiên Hưng và hệ tầng Phủ Cừ nằm dưới thường gặp nhiều khó khăn do có sự thay đổi tướng đá như đã nêu trên Bề dày của hệ tầng trong giếng khoan này là 760m

Có mặt trong hầu hết các giếng khoan ở MVHN và ngoài khơi vịnh Bắc Bộ, hệ tầng Tiên Hưng với thành phần chủ yếu là cát kết, ở phần trên thường là cát kết hạt thô và sạn sỏi kết, sét kết, bột kết, xen các vỉa than nâu Các lớp cát kết phân lớp dày đến dạng khối, màu xám nhạt, mờ đục hoặc xám xanh, hạt nhỏ đến thô, độ chọn lọc trung bình đến kém, chứa hoá thạch động vật và vụn than nâu, gắn kết trung bình đến kém bằng xi măng carbonat và sét Sét bột kết màu xám lục nhạt, xám sáng có chỗ xám nâu, xám đen (GK.104, 102-HD) chứa vụn than và các hóa thạch, đôi khi có glauconit, pyrit (GK.100, 103-TH) Bề dày của hệ tầng 760 - 3.000m

Trên mặt cắt địa chấn, hệ tầng Tiên Hưng được biểu hiện bằng tập địa chấn có độ phân lớp kém và phản xạ yếu, trục đồng pha ngắn, biên độ cao, uốn nếp và có nhiều lớp có biểu hiện của than Hệ tầng Tiên Hưng tiếp xúc với hệ tầng Phủ Cừ nằm dưới bằng mặt bất chỉnh hợp có dấu hiệu biển lùi ở đới nâng cao, với 2 pha phản xạ mạnh không liên tục

Môi trường trầm tích của hệ tầng Tiên Hưng chủ yếu là sông, châu thổ, đầm lầy và tiền châu thổ (trũng Đông Quan) Hoàn cảnh trầm tích này tạo nên những lớp cát kết có độ rỗng 14-16% và độ thấm hàng trăm mD là những lớp có khả năng chứa dầu khí

1.1.2.2 Thống Pliocen

Hệ tầng Vĩnh Bảo - N 2 vb

Trầm tích Pliocen - hệ tầng Vĩnh Bảo đánh dấu giai đoạn phát triển cuối cùng của trầm tích Đệ tam trong MVHN - vịnh Bắc Bộ thuộc bể Sông Hồng Tại lỗ khoan GK.3 ở Vĩnh Bảo, Hải Phòng, trong khoảng độ sâu t ừ 240m- 510m, có thể chia hệ tầng Vĩnh Bảo làm 2 phần: phần dưới là cát, hạt mịn màu xám, vàng chanh, phân lớp dày, có độ lựa chọn tốt, đôi nơi có những thấu kính hay lớp kẹp cuội, sạn hạt nhỏ xen kẽ; phần trên có thành phần bột tăng dần Bề dày của hệ tầng tại giếng khoan này khoảng 270m Trong đá gặp nhiều hóa thạch động vật biển như thân mềm, san hô, trùng lỗ

Hệ tầng Vĩnh Bảo đã được phát hiện trong tất cả các giếng khoan; từ GK.3 (ven biển) tiến vào đất liền tính lục địa của trầm tích tăng lên, và hệ tầng mang đặc điểm châu thổ chứa than (GK.2, Phù Cừ) Ngược lại, tiến ra phía biển trầm tích là cát b ở rời xám sáng đến xám sẫm, hạt nhỏ đến vừa, đôi

nhiều pyrit, glauconit và phong phú các mảnh vỏ động vật biển ở tất cả các giếng khoan (GK

104-QN, 103-TH, 107-PA) Hệ tầng Vĩnh Bảo có chiều dày từ 200 đến 500m và tăng dần ra biển

Trên mặt cắt địa chấn, hệ tầng được thể hiện bằng các phản xạ song song hoặc gần song song, nằm ngang, tần số cao, biên độ trung bình, độ liên tục tốt Ngoài vịnh Bắc Bộ các phản xạ song song thể hiện rõ, biên độ lớn, độ liên tục tốt Ở phần đáy của hệ tầng, nơi tiếp xúc với hệ tầng Tiên Hưng, thấy mặt bất chỉnh hợp rõ từ các mặt gián đoạn bào mòn ở MVHN đến các dạng biển tiến ở phần trung tâm vịnh Bắc Bộ

Hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu hình thành trong môi trường sông, châu thổ và biển vũng vi ̣nh, biển nông Riêng khu vực rìa TB và TN của MVHN trầm tích tích tụ trong điều kiện đồng bằng châu thổ có ảnh hưởng của biển Hệ tầng phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Tiên Hưng

1.2 CẤU TRÚC KIẾN TẠO

1.2.1 Phân tầng cấu trúc

Các thành tạo Kainozoi ở bể sông Hồng có chiều dày trầm tích lớn nhất so với các bể trầm tích khác trong khu vực Biển Đông Chiều dày lớn nhất đạt đến trên 15km ở phần trung tâm bể, trung bình 3 đến 7km Các thành tạo Kainozoi của cấu trúc này được chia làm 2 tầng cấu trúc

- Tầng cấu trúc trước Kainozoi (tầng cấu trúc dưới - A)

- Tầng cấu trúc Kainozoi (tầng cấu trúc trên - B)

1.2.2 Phân vùng cấu trúc

Nếu lấy toàn bể trầm tích Sông Hồng là cấu tạo bậc I tương đương cùng bậc với các bể trầm tích khác trong thềm lục địa Việt Nam như Phú Khánh, Nam Hải Nam, Tây Lôi Châu (Beibuwan), Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay- Thổ Chu, thì có thể phân ra các bậc cấu trúc bậc cao hơn cho phần miền bắc bể như sau:

- Trũng trung tâm (A1)

- Thềm Hạ Long (A2)

- Đơn nghiêng Thanh Nghệ (A3)

- Đới phân dị Đông Bắc đứt gãy Sông Lô (A4)

- Thềm Tây Hải Nam (Dinh Cơ, A5)

1.2.3 Đặc điểm kiến tạo đứt gãy

Trong khu vực bể trầm tích Sông Hồng đã phát hiện hàng loạt các đứt gãy với quy mô phát triển khác nhau cả về chiều dài cũng như biên độ dịch chuyển, khác nhau cả về thời gian hình thành phát triển của chúng Một số lớn là những đứt gãy cổ hình thành vào giai đoạn trước tạo rift, đại bộ phận hình thành và phát triển trong thời kỳ tạo rift, còn một số ít được hình thành sau tạo rift Xét theo phương phát triển có thể chia chúng ra 4 hệ thống đứt gãy khác nhau (Hình 1.2):

Hình 1.2 Các hệ thống đứt gãy phía bắc bể trầm tích Sông Hồng

- Các đứt gãy nghịch

Các đứt gãy nghịch là những đứt gãy được sinh thành do sự nén ép tạo nên, những đứt gãy này tập trung chủ yếu trong hai đới chính phía Tây Bắc và Đông Bắc bể Sông Hồng Sự hình thành của các đứt gãy nghịch trong hai khu vực trên vào hai thời kỳ khác nhau và có thể được hiểu như sau:

Khu vực nghịch đảo kiến tạo quanh đảo Bạch Long Vỹ nhiều nhà địa chất cho đây là vùng chuyển tiếp giữa hai bể trầm tích Tây Lôi Châu (Beibuwan) và bể Sông Hồng (Lê Trọng Cán), có người lại cho đới này là một phần cấu thành của bể Sông Hồng, nhưng theo Trần Nghi thì đới nghịch đảo kiến tạo này có phương phát triển gần như vuông gốc với phương phát triển của phần bắc bể Sông Hồng

và các đứt gãy ở đới này có phương trùng với phương phát triển của các đứt gãy trong bể Tây Lôi Châu, không những thế mà hầu hết các đứt gãy ở đây là phần kéo dài của các đứt gãy từ bể Tây Lôi Châu sang nên cho đây là một phụ đới của bể Tây Lôi Châu Tại đây đã diễn ra pha nén ép kiến tạo cục bộ vào cuối Oligocen và gây nên một pha chuyển động kiến tạo nghịch đảo, đồng thời xuất hiện hàng loạt các đứt gãy chờm nghịch, những đứt gãy ở đây phát triển chủ yếu theo hướng ĐB - TN là những đứt gãy phát triển không lớn về chiều dài, chỉ vài km đến hàng chục km

Còn tại khu vực Tây Nam đứt gãy Vĩnh Ninh lại xảy ra pha nén ép kiến tạo vào gần cuối Miocen muộn Hầu hết các đứt gãy ở đây đều phát triển theo hướng TB- ĐN, trong chúng đáng chú ý nhất là các đứt gãy Vĩnh Ninh, Thái Bình Đây là những đứt gãy cổ, ban đầu cũng là các đứt gãy thuận nhưng sau này do nén ép các thành tạo được hình thành từ trước bị nâng trồi và trở thành các đứt gãy

nghịch, đồng thời cũng do sự nén ép nên trong khu vực đã xuất hiện nhiều cấu tạo dạng hình hoa (flower structures)

CHƯƠNG 2

LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

2.1.1 Lịch sử tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí

Khu vực Bắc bể Sông Hồng là vùng được nghiên cứu địa chất dầu khí ngay từ đầu những năm 60 với

sự giúp đỡ về tài chính và công nghệ của Liên Xô cũ Lịch sử nghiên cứu, kết quả TKTD & KT của khu vực có thể chia làm hai giai đoạn chính như sau:

2.1.1.1 Giai đoạn trước năm 1987

Đây là giai đoạn tập trung khảo sát chủ yếu ở miền võng Hà Nội Các phương pháp thăm dò chủ yếu

là phương pháp địa vật lý, thu nổ địa chấn và phương pháp khoan Kết quả của các giếng khoan và tài liệu địa chấn thu nộp đã bước đầu cho thấy bức tranh cấu trúc và triển vọng dầu khí của miền Võng

Hà Nội

2.1.1.2 Giai đoạn từ 1988 – nay

Từ khi luật đầu tư nước ngoài được ban hành công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam bước vào giai đoạn hoạt động mở rộng và sôi động trên toàn thềm, trong đó có bể sông Hồng

Từ năm 1988 đến nay đã có 12 hợp đồng dầu khí được ký kết để TKTD ở bể Sông Hồng, trong đó 9 hợp đồng đã kết thúc do không có phát hiện thương mại (Total, Idemitsu, Shell, OMV, Sceptre, IPC,

BP, và BHP), hiện còn 3 nhà thầu đang hoạt động là Petronas (PSC lô 102-106), Vietgasprom (JOC

lô 112) và Maurel&Prom (MVHN) Sau khi ký hợp đồng, các nhà thầu đã tích cực triển khai công tác khảo sát địa chấn và khoan thăm dò Tình hình đầu tư và kết quả hoạt động tìm kiếm thăm dò cho thấy mức độ tài liệu và hoạt động TKTD (địa chấn, khoan) không đồng đều giữa các lô Vùng Đông

lô 106 và lô 101 còn chưa được nghiên cứu, lô 107 chủ yếu mới có tài liệu khảo sát địa chấn khu vực, còn vùng nước nông dưới 10m nước và vùng cửa vịnh, nơi có nhiều cấu tạo triển vọng nhưng vẫn chưa được khoan thăm dò

Mặc dù diện tích ngoài khơi bể sông Hồng là khu vực rất rộng lớn còn nhiều bí ẩn về tiềm năng dầu khí, xong công tác tìm kiếm thăm dò nói chung chỉ được đẩy mạnh từ những năm 90 Để đẩy mạnh

và nâng cao hiệu quả thăm dò ở bể sông Hồng cần thiết phải đầu tư nghiên cứu chính xác cấu trúc địa chất và hệ thống dầu khí, đồng thời phải nghiên cứu áp dụng các công nghệ mới phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của bể sông Hồng

Đến nay tại bể Sông Hồng mới chỉ có 9 phát hiện khí và dầu với tổng trữ lượng và tiềm năng khoảng

225 triệu m3 quy dầu, trong đó đã khai thác 0,55 tỷ m3 khí Các phát hiện có trữ lượng lớn đều nằm tại khu vực vịnh Bắc Bộ và phía Nam bể Sông Hồng, như vậy tiềm năng khí ở ngoài biển hơn hẳn trong đất liền, tuy nhiên do hàm lượng CO2 cao nên hiện tại chưa thể khai thác thương mại được Tiềm năng chưa phát hiện dự báo vào khoảng 845 triệu m3 quy dầu, chủ yếu là khí và tập trung ở ngoài biển

- Các mỏ đã đưa vào khai thác: Tiền Hải C, Đông Quan D, D14

- Các cấu tạo đã phát hiện: Thái Bình, Yên Tử, Hàm Rồng, Báo Vàng, Báo Đen, Bạch Long, Hồng Long, Hoàng Long, Hắc Long, Địa Long

2.1.2 Lịch sử nghiên cứu trầm tích luận

Dựa trên các tài liệu thăm dò, khai thác dầu khí cũng có các báo cáo chuyên sâu về trầm tích luận phục vụ luận văn như:

Năm 2004, trong tuyển tập Đới đứt gãy Sông Hồng và báo cáo Địa tầng, tướng đá - cổ địa

lý Tây Bắc bể Sông Hồng, Trần Nghi, Phạm Năng Vũ, Trần Hữu Thân và nnk đã công bố kết quả nghiên cứu của mình về tiến hóa trầm tích Kainozoi bồn trũng Sông Hồng trong mối quan hệ với hoạt động địa động lực Trong báo cáo này, tập thể tác giả đã phân chia được các chu kỳ trầm tích là kết quả của các pha kiến tạo tương ứng Sự bắt đầu của trầm tích hạt thô tương ứng với thời kỳ nâng kiến tạo và sự hạ thấp mực nước biển Kết thúc bằng trầm tích hạt mịn tương đương với giai đoạn hạ kiến tạo và dâng cao mực nước biển trong mỗi chu kỳ trầm tích là kết quả của phương pháp phân tích chuỗi trầm tích

Năm 2011, đề tài KC-09/06-10 „„Nghiên cứu địa tầng phân tập (sequence stratigraphy) các bể trầm tích Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn nhằm đánh giá tiềm năng khoáng sản” do GS.TS Trần Nghi chủ trì đã xác lập được quy luật biến đổi theo không gian và thời gian của các hệ thống trầm tích, xác định lịch sử tiến hóa trầm tích Kainozoi và xác lập thang địa tầng phân tập của bể Sông Hồng

2.2 CƠ SỞ TÀI LIỆU

Tài liệu được sử dụng trong luận văn gồm:

- Tài liệu địa chấn: Các tuyến địa chấn do công ty Total tiến hành khảo sát ở bể Sông Hồng - vịnh Bắc Bộ, 1989 – 1990 được sử dụng nhằm phân tích cấu trúc địa chất và địa tầng phân tập

- Tài liệu giếng khoan: Các giếng khoan được phân tích thạch học và karota một cách chi tiết: 6 VHN, 17 VHN, 18 VHN, 102 BT-1X, 103 HAL-1X (nguồn đề tài KC09.20/06-10), ngoài ra học viên còn tham khảo các tài liệu ĐVLGK, tài liệu khoan, tài liệu thử vỉa, tài liệu lấy mẫu phân tích mẫu của một số giếng khoan khác: 107-BAL-1X, Doson -1X, Hamrong-2X…(nguồn Viện Dầu khí)

- Mẫu lát mỏng thạch học: Chọn phân tích 30 mẫu thạch học LK 102, 20 mẫu thạch học LK

103, phân tích các tham số: Me, So, Ro, I, Q - 20 mẫu của LK 102

- Các báo cáo liên quan đến luận văn: báo cáo về thạch học, cổ sinh, karota, địa chấn địa tầng, kiến tạo địa động lực khu vực nghiên cứu từ nhiều nguồn khác nhau cũng góp phần làm cơ sở tài liệu giúp học viên làm sáng tỏ đặc điểm tiến hóa trầm tích khu vực nghiên cứu

2.3 HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hình 2.1 Sơ đồ các hướng tiếp cận nghiên cứu bể trầm tích 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phân tích độ hạt bằng lát mỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực để tính hàm lượng % các cấp hạt (sạn, cát, bột, sét ) từ đó xây dựng các biểu đồ tích luỹ độ hạt, biểu đồ phân bố độ hạt, tính toán các tham số Md, So, Sk, C để xác định tướng trầm tích chế độ thuỷ động lực của môi trường

- Phân tích hình thái hạt vụn: độ mài tròn (Ro), độ cầu (Sf) để xác định nguồn gốc và chế độ thuỷ động lực của môi trường

- Xác định các tham số: Co, I, Me, Mt…đánh giá mức độ biến đổi thứ sinh đồng thời đánh giá chất lượng colecter của đá

Hình 2.2 Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần khoáng vật (theo Pettijohn, 1973, có bổ sung sửa chữa)

2 Phương pháp xác định hàm lượng ximăng (Li), thạch anh (Q), Felspat (F) và mảnh đá (R) : Phương pháp xác định hàm lượng xi măng như sau :

- Dùng bàn kẹp trên bàn kính đã cố định, di chuyển bàn kẹp lát mỏng theo phương đối diện với người

soi Mỗi lần đo ta nhận được số vạch đo xi măng chiếm, được kí hiệu là ni so với 100 vạch của thước

3 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái hạt vụn

a Độ mài tròn (Ro): Đặc trưng cho chế độ động lực của môi trường trầm tích, thời gian lưu lại của

hạt vụn và quãng đường di chuyển của hạt vụn Độ mài tròn được tính theo công thức:

Ro = 1- 0,1.A (A là số góc lồi chưa bị mài tròn, A biến thiên từ 10 đến 0), Ro được tính bằng phương pháp thống kê

b Độ cầu (Sf) Là trình độ đẳng thước của hạt vụn được xác định bởi tỷ số giữa 2 trục A và B (kích

thước trục ngắn và dài của các hạt trầm tích): Sf = B/A

Sf thay đổi từ 0 đến 1 và được chia làm ba cấp:

0 – 0.5: nguồn gốc biến chất là chủ yếu

0.5 – 0.75: nguồn gốc magma là chủ yếu

0.75 – 1: nguồn gốc tái trầm tích là chủ yếu

4 Phương pháp phân tích độ hạt bằng lát mỏng thạch học

Các bước phân tích độ hạt bằng lát mỏng thạch học được tiến hành như sau:

1 Đo kích thước hạt bằng trắc vi thị kính

2 Lập bảng ghi kết quả

3 Xử lý kết quả theo công thức hiệu chỉnh

4 Đo hàm lượng xi măng

5 Hiệu chỉnh hàm lượng % cấp hạt (hạt vụn và xi măng)

6 Lập biểu đồ đường cong tích lũy và đường cong phân bố độ hạt

7 Từ biểu đồ tính toán các tham số : Md, So, Sk

5 Phương pháp xác định mức độ biến đổi thứ sinh của cát kết (I)

Dựa vào dạng tiếp xúc giữa các hạt vụn: thạch anh – felspat, thạch anh – thạch anh, thạch anh – mảnh đá bền vững (quazit, silit) thay đổi theo mức độ biến đổi thứ sinh gia tăng có thể chia làm hai nhóm dạng tiếp xúc sau đây:

Nhóm A đặc trưng cho tiếp xúc nguyên sinh ( tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường thẳng)

3 Cát kết thạch anh litic (Q=75-90%, F/R < 1)

4 Cát kết grauvac (Q < 75%, F/R > 1)

5 Cát kết grauvac litic (Q < 75%, F/R < 1)

Nhóm B đặc trưng cho tiếp xúc thứ sinh ( tiếp xúc đường cong và tiếp xúc răng cưa)

Giá trị I biến thiên từ 0 (min) đến 1 (max) có thể chia thành các khoảng giá trị như sau

I = 0 – 0.25 – giai đoạn thành đá sớm

I = 0.25 - 0.5 – giai đoạn thành đá muộn

I = 0.5 – 0.75 – giai đoạn hậu sinh sớm

I = 0.75 – 1 – giai đoạn biến sinh

6 Phương pháp xác định độ chặt xít của đá cát kết (Co)

Độ chặt xít của đá (Co) là biểu thị sự sắp xếp trong không gian của một tập hợp hạt và chúng có quan

hệ với độ rỗng của đá vì vậy giá trị Co cũng biểu thị khả năng chứa dầu khí

Do số lượng hạt trong lát mỏng bao giờ cũng lớn hơn số lượng tiếp xúc, đồng thời trong đá không có

xi măng chỉ có tiếp xúc đường thẳng trở lên thì k – t = 1 Vì vây, để Co max bằng 1 thì mẫu số phải là

K – 1 Co thay đổi từ 0 (min) đến 1 (max) Thực tế cho thấy đá có giá trị Co = 0.4 – 0.6 là đá có độ rỗng tốt nhất Đá có giá trị Co < 0,4 và Co > 0,6 là đá có khả năng chứa kém

7 Phương pháp đo độ rỗng của đá trên lát mỏng thạch học (Me)

Độ rỗng hiệu dụng (Me) là tỷ lệ thể tích của không gian rỗng liên thông với nhau trên tổng thể tích của đá Me thể hiện khả năng chứa dầu khí của đá

Phương pháp đo Me có thể dựa trên mẫu đá (mẫu đá được chế tạo thành hình trụ hoặc hình lập phương có thể tích tiêu chuẩn xác định Sau đó nén các chất lưu dễ thấm vào mẫu Tỷ số thể tích của chất lưu trên thể tích mẫu chính là độ rỗng hiệu dụng), tính từ biểu đồ karotaij hoặc xác định trên lát mỏng thạch học

Để xác định Me trên lát mỏng thạch học trước tiên ta cần chuẩn bị mẫu:

- Trước hết nén một chất nhựa mang màu (bakelit) vào mẫu đá colectơ, chất nhựa có tính chất dễ thấm và sau khi đông cứng sẽ giữ nguyên thể tích không gian mà chúng chiếm chỗ

- Sau khi mẫu đá đã bão hòa chất bakelit sẽ tiến hành mài lát mỏng thạch học bình thường để xác định độ rỗng hiệu dụng theo phương pháp đo bằng trắc vị thị kính và thước kẹp lắp trên bàn kính:

%100

Trong đó : i: tuyến đo thứ i trên lát mỏng bằng điều chỉnh thước kẹp

n : số tuyến đo trên lát mỏng Ai: Số vạch của bakelit chiếm trên tuyến đo thứ i Bi: Tổng số vạch của thước đo trắc vi thị kính

Để phép đo chính xác và đơn giản cần chú ý các điều kiện sau đây:

1 Điều chỉnh thước kẹp sao cho khoảng cách giữa các tuyến đo là không đổi

2 Số tuyến đo phải đủ lớn, mỗi lát mỏng ít nhất phải có 20 lần đo (n  20)

3 Để phép tính đơn giản Bi được lấy 100 vạch

4 Giá trị Me xác định có thể từ nhiều lát mỏng của cùng một mẫu đá, vì vậy phải lấy giá trị trung bình

2.3.2.2 Phương pháp phân tích tướng trên cơ sở các tham số trầm tích

Từ các tham số vụn cơ học ta có thể xác định môi trường và tướng trầm tích (Hình 2.3)

Hình 2.3 Phân loại tướng dựa trên các tham số Md, Q, So, Ro

có sóng yếu hoặc cát biển nông ven bờ

Môi trường lòng sông miền trung du

Tướng cát lòng sông miền trung du

Môi trường lòng sông miền núi Các tướng: tướng cát lòng sông miền núi, cuội sạn cát, bột, sét proluvi

họn lọc mài tròn kém

Môi trường deluvi Các tướng cuội, tảng dăm, cát sạn deluvi, chọn lọc, mài tròn kém, quãng

đường vận chuyển ngắn, gần vùng xâm thực và cung cấp vật liệu

2.3.2.3 Các phương pháp xác định thành phần khoáng vật và chỉ tiêu địa hóa môi trường của

ximăng

Xi măng của đá vụn cơ học có thành phần đa dạng, vừa có nguồn gốc tại sinh (canxit, siderit, sét,

Fe2O3, sunfat ) vừa có nguồn gốc thứ sinh (xerixit, clorit, anbit, canxit ) Các thành phần tại sinh có kích thước bé và thành tạo từ giai đoạn đồng sinh đến thành đá, phụ thuộc vào điều kiện hóa lý của môi trường Vì vậy để xác định thành phần khoáng vật và môi trường trầm tích cần sử dụng nhiều phương pháp khác nhau:

- Để xác định ximăng canxit, siderit, clorit, xerixit, anbit, epidot có thể dùng phương pháp nghiên cứu lát mỏng thạch học bằng kính hiển vi phân cực và phương pháp phân tích Rơnghen

- Để xác định thành phần khoáng vật sét, khoáng vật thuộc nhóm oxit sắt và tự sinh hạt nhỏ cần phải phân tích Rơnghen định lượng

2.3.2.4 Phương pháp cổ sinh xác định môi trường trầm tích

Phương pháp cổ sinh được sử dụng để góp phần làm sáng tỏ môi trường trầm tích trong các giếng khoan Các tổ hợp cổ sinh được xác định trên cơ sở mẫu lõi và mẫu slam của các lỗ khoan với ba nhóm: bào tử phấn hoa, vi cổ sinh (Foraminifera) và tảo silic hoặc nanoplakton

- Nhóm vi cổ sinh (Foraminifera) xác định môi trường có yếu tố biển như vũng vịnh, cửa sông, biển nông

- Bào tử phấn hoa xác định môi trường lục địa hay ven biển trên cơ sở xuất hiện nhóm thực vật ngập mặn Đối với nhóm thực vật ngập mặn có thể phân biệt được môi trường đầm lầy, vũng vịnh hoặc bãi triều, cửa sông

- Nhóm tảo silic là nhóm thực vật bậc thấp sinh sống trong hầu hết các môi trường từ sông hồ, đầm lầy, lục địa đến cửa sông vũng vịnh, đầm lầy ven biển đến môi trường biển nông, biển sâu

- Nhóm nanoplakton tương tự như nhóm Foraminifera, chủ yếu phân bố ở môi trường biển

Tổ hợp các tập hợp cổ sinh trên có khả năng xác định được điều kiện cổ khí hậu của các thời kỳ phát triển các nhóm sinh vật đó

2.3.2.5 Phương pháp địa vật lý giếng khoan

Những phương pháp Địa vật lý giếng khoan được thiết kế theo những tính chất vật lý - thạch học của đất đá Những tính chất vật lý thạch học của đất đá trong các thành tạo địa chất như: thế tự nhiên, các bức xạ tự nhiên và kích thích, điện trở suất, mật độ, vận tốc lan truyền sóng đàn hồi , luôn biến đổi

và khác nhau giữa các vỉa đá Nhờ vào các biểu đồ đường cong ghi sự biến đổi các tính chất vật lý - thạch học nói trên trong giếng khoan mà chúng ta có thể xác định được thành phần thạch học, độ dày của vỉa và ranh giới giữa các vỉa cắt ngang qua giếng khoan Bên cạnh đó, các tập đá trầm tích thường có tính nhịp và chu kỳ

2.3.2.6 Phương pháp phân tích địa tầng phân tập tiếp cận từ phân tích tướng (theo Trần Nghi,

2011)

Địa tầng phân tập được hiểu là mối quan hệ của các phức hệ trầm tích với sự thay đổi mực nước biển chân tĩnh và chuyển động kiến tạo Ranh giới biển thoái cực tiểu của một chu kỳ dao động mực nước biển được lấy làm ranh giới của một phức tập (sequence) Mỗi phức tập từ dưới lên theo mặt cắt có 3 miền hệ thống trầm tích: biển thấp (LST), biển tiến (TST) và biển cao (HST)

Theo không gian của mỗi miền hệ thống trầm tích trong một phức tập có sự chuyển tướng từ lục địa

ra biển và từ biển vào lục địa như sau:

+ Miền hệ thống trầm tích biển thấp có sự chuyển tướng từ sông (a) sang châu thổ (am) và sang biển (m): aLST → amLST → mLST

+ Miền hệ thống trầm tích biển tiến, chuyển tướng từ biển (m) sang châu thổ (am) và cuối cùng là sang biển (m): mTST → amTST → mTST

+ Miền hệ thống trầm tích biển cao có sự chuyển tướng từ châu thổ (am) sang biển (m): amHST → mHST

Hình 2.4 Mô hình phân bố tướng trầm tích theo 3 miền hệ thống