Bài giảng địa tầng phân tập và bồn trầm tích phần2

Nghiên cứu địa tầng phân tập nhằm giải quyết các nhiệm vụ sau: • 1 Phân chia địa tầng của bồn trầm tích thành các tập và các đơn vị nhỏ hơn • 2 Xác định mối quan hệ giữa tướng đá, môi t

Bài giảng Địa tầng phân tập và bồn trầm tích Phần 2

Theo hệ thống trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển

Lowstand systems tract

Nghiên cứu địa tầng phân tập nhằm giải quyết các nhiệm vụ sau:

• 1) Phân chia địa tầng của bồn trầm tích thành các tập và các đơn vị nhỏ hơn

• 2) Xác định mối quan hệ giữa tướng đá, môi trường cổ địa lý.

• 3) Xác định, khoanh vùng các đối tượng (dầu khí)

Nghiên cứu được tiến hành trên cở sở phân tích tổng hợp các chỉ tiêu ĐC-ĐVL thu được từ minh giải tài liệu Thạch học –

Trầm tích, Cổ sinh – Địa tầng – Cổ sinh thái, Địa hóa môi trường, Carota và Địa chấn địa tầng Có thể coi đây là các công cụ chính trong nghiên cứu địa tầng phân tập và cũng là phương pháp chủ đạo trong công tác phân tich bồn

Phương pháp thạch học – trầm tích

• Dùng để phân ra các tập, các tầng có đặc điểm thạch học

trầm tích khác nhau theo mầu sắc, kiến trúc, cấu tạo, đặc điểm khoáng vật (kv sét, kv phụ), thành phần xi măng, mức độ biến đổi thứ sinh Hai phương pháp thạch học trầm tích được sử dụng:

a-Phương pháp phân tích thạch học dưới kính hiển vi,

X-Ray và SEM;

b-Phương pháp khoáng vật- trầm tích

Một số khoáng vật là chỉ thị môi trường thành tạo:

Glauconit, Siderit, Dolomit, Anhydrit, thạch cao,

Montmorilonit, Kaolinit, Siderit

• Hóa thạch động vật biển thể hiện môi trường trầm tích biển; Than nâu, than xen kẹp cát sét kết như một chỉ tiêu về môi trường tam giác châu hoặc môi trường không biển;

• Trầm tích chứa than: môi trường đầm lầy lục địa và đầm lầy ven biển;

• Cát chứa mica: môi trường kênh lạch và sườn tam giác châu

• Đá vôi: thềm biển v v…

• Những đặc điểm về kiểu phân lớp của đá cũng hỗ trợ tốt cho xác định môi trường trầm tích Một số dạng phân lớp đặc trưng cho môi trường trầm tích: trầm tích bar cát có phân lớp xiên chéo nhỏ, dạng sóng; Cồn cát cửa sông có những lớp vụn thực vật mỏng xen kẹp giữa các lớp cát; trầm tích bãi triều có dạng phân lớp lượn sóng, hạt đậu, trầm tích tam giác châu phân lớp thô dần từ dưới lên

(Coarsening upward) v v…

Phương pháp Cổ sinh - Địa tầng – Cổ sinh thái

• Là phương pháp nghiên cứu các di tích sinh vật (hóa thạch) chứa trong các lớp đất đá Trên cơ sở sự khác biệt của hóa thạch mà phân chia thành các đơn vị sinh địa tầng và cổ sinh thái Xác định sinh đới, chủ yếu là đới phức hệ và đới phân đới, đôi khi là đới cực thịnh dựa theo sự phân bố của các dạng hóa thạch đặc trưng hay tập hợp các hóa thạch của bào tử phấn hoa,

Foraminifera, Nanoplanton v v… Đây là phương

pháp chủ yếu để xác định tuổi tương đối của đất đá

dựa theo đới và các hóa thạch chuẩn

• Phương pháp sinh địa tầng không chỉ là phương pháp phân

chia đơn thuần định tuổi mà còn là phương pháp chủ yếu để liên kết địa tầng, liên kết giữa các tướng khác nhau trong một

bể và giữa các bể với nhau Việc xác định môi trường trầm

tích theo các tài liệu cổ sinh là dựa trên sinh thái của các sinh vật đã tìm thấy trong tầng trầm tích có thể là tại chỗ như hóa

đá sinh vật biển, rong tảo, hóa đá động vật nước ngọt, vết in lá cây hay do di chuyển từ môi trường này sang môi trường khác Nghiên cứu các tập hợp hóa thạch kết hợp cùng với kết quả

nghiên cứu thành phần vật chất, cấu trúc, kiến trúc của trầm tích cho phép xác lập tướng – trầm tích cũng như khôi phục lại điều kiện cổ địa lý, giúp cho việc luận giải quá trình tiến hóa trầm tích theo không gian và theo thời gian.

• ĐVLGK

Được sử dụng để phân chia các tập cát, sét theo sự phân dị của các đường cong gamma, SP và điện trở, chính xác chiều sâu ranh giới địa tầng và các “tướng cộng sinh” Phương pháp dựa trên cơ sở

sự khác nhau về tính chất vật lý của các lớp đất đá dọc thành GK Các đường cong Gamma, điện trở, thế tự nhiên, tốc độ có hiệu ứng

rõ rệt với sự thay đổi của các tham số địa chất như thành phần vật chất, kiểu kiến trúc, cấu trúc, được sử dụng nhiều trong việc nhận biết tướng đá và môi trường trầm tích Trong đó có ba dạng đường cong Gamma thường được sử dụng rộng rãi hơn cả để nhận biết

tướng và môi trường: Dạng hình chuông ứng với giá trị GR có xu hướng tăng dần lên trên của các thân cát lòng sông, kênh lạch biển tiến; Dạng hình phễu ứng với giá trị GR có xu hướng giảm dần lên trên phản ánh trầm tích của các cồn cát, cát của đồng bằng châu thổ; Dạng trụ hay răng cưa ứng với giá trị GR thấp và ổn định Giá trị đường cong GR có quan hệ tuyến tính với hàm lượng sét và độ hạt trong các thành tạo trầm tích, vì thế quan hệ này được sử dụng để xác định hàm lượng sét và độ hạt trầm tích theo tài liệu khoan

Hình dạng đường cong GR xác định môi trường trầm tích

Doi cát cửa sông Trầm tích lòng dẫn

Phương pháp địa chấn địa tầng (ĐCĐT) được sử dụng để:

1 Phân tích, phân chia các tập địa chấn;

2 Kết hợp với tài liệu GK,liên kết các tập trầm tích

3 Phân tích tướng địa chấn;

4 Minh giải tướng và môi trường trầm tích;

5 Xây dựng mô hình địa chấn;

6 Minh giải tổng hợp tài liệu

Đây cũng chính là các bước cần thiết trong quá trình minh giải địa chấn địa tầng

• Bước 1- Phân tích các tập địa chấn nhằm xác định các tập trầm tích và các hệ thống trầm tích (system tracts) qua việc xác định các bề mặt phản xạ địa chấn dựa

vào kiểu kết thúc của các pha sóng ghi được Có hai kiểu kết thúc phản xạ trên mặt bất chỉnh hợp: onlap (kề áp) và downlap (chống đáy); ba kiểu bên dưới: cắt

cụt, toplap và cắt cụt biểu kiến (apparent truncation)

Ranh giới tập được xác định dựa vào dấu hiệu onlap khu vực và bào mòn cắt cụt; còn ranh giới các hệ

thống trầm tích được xác định bởi các downlap khu vực

Các kiểu cấu tạo

Các kiểu cấu tạo

Mặt bào

nêm tăng trưởng Cấu tạo phân lơp ngang

song song

Các kiểu cấu tạo

Mặt bào mòn cắt xén

Tập dưới(LST): Trầm tích phân lớp xiên chéo đồng hướng tăng trưởng về phía biển (progradation);

Tập trên(TST): Trầm tích có cấu tạo phân lớp ngang song song

• Bước 2 – Phân tích các tập trầm tích theo tài liệu

ĐVLGK, xác định sơ bộ các tập và các hệ thống trầm tích theo các số liệu mẫu lõi, mẫu vụn và GK, phân tích tổng hợp các tài liệu sinh địa tầng, thạch địa tầng, địa chấn

• Bước 3 – Liên kết địa chấn và GK

Liên kết thông tin chiều sâu của GK với thời gian của địa chấn;

• Bước 4 – Phân tích tướng địa chấn, xác định sự thay đổi các thuộc tính địa chấn trong các tập và các hệ thống

trầm tích, xác định sự thay đổi tướng theo phương nằm ngang

• Bước 5 – Minh giải tướng đá và môi trường trầm tích dựa vào kết quả phân tích các thuộc tính tướng địa chấn

ở trên

• Bước 6 – Xây dựng mô hình địa chấn -mô hình mô

phỏng bể (basin simulation modelling) mô phỏng địa

chấn các mặt cắt địa chất với các bề mặt phân lớp, các kiểu phản xạ

• Bước 7 – Minh giải tổng hợp các tài liệu

Các bước phân tích tài liệu địa chấn địa tầng:

• - Phân chia mặt cắt địa chấn thành các phức hệ địa chấn (các tập địa chấn)

• - Xác định sự thay đổi tướng địa chấn trong các phức

hệ địa chấn hay trong từng tập địa chấn

• - Giải thích môi trường địa chất và tướng thạch học

Phân chia mặt cắt địa chấn: Việc phân chia mặt cắt địa chấn

thành các phức hệ địa chấn hay các tập địa chấn phải tuân theo các tiêu chuẩn sau:

1-Phức hệ địa chấn là một phần của mặt cắt địa chấn bao gồm các mặt phản xạ hay các trục đồng pha của sóng phản xạ mà thế nằm của chúng tương tự nhau và chúng được hình thành trong cùng một điều kiện trầm tích.

2-Có tính phân lớp rõ ràng biểu thị qua các trục đồng pha sóng phản xạ: mau, thưa.

3-Có đặc điểm ổn định của trường sóng địa chấn: tính liên tục, độ thẳng, độ uốn cong của các trục đồng pha.

4-Tồn tại các thể địa chấn, tướng địa chấn có cùng điều kiện

thành tạo trong một phức hệ địa chấn

5-Các phức hệ địa chấn có ranh giới là các bất chỉnh hợp địa chấn

• Các ranh giới địa chấn được xác định dựa trên các dạng kết thúc phản xạ sau: dạng kề áp (onlap), dạng phủ đáy (downlap), dạng bào mòn (truncation), dạng chống nóc (toplap) và dạng bào mòn biểu kiến (apparent

truncation) Trong quá trình phân chia phức hệ địa chấn cần xác định ranh giới các tập là các bề mặt bất chỉnh hợp đặc trưng bởi các bất chỉnh hợp nóc và đáy

• Các mặt phủ đáy thường là nóc của các tập quạt biển sâu, các tập quạt sườn và bề mặt ngập lụt cực đại Các mặt biển tiến thường khó nhận biết trên tài liệu địa

chấn, nếu có thì nó được thể hiện là các phản xạ biên

độ cao hướng về phía đất liền, có mặt tại gần nơi sườn

bị phá huỷ

Các dạng phản xạ trong các tập trầm tích

• Dạng phản xạ song song: Đặc trưng cho quá trình

trầm tích đồng đều trong môi trường ổn định, đáy

nước lún chìm đều, thường có mặt ở thềm lục địa và

bể nước sâu

• Dạng phản xạ phân kỳ hay hội tụ: Xảy ra trong điều

kiện lắng đọng trầm tích có tốc độ thay đổi, đáy bể lún chìm liên tục Thường liên quan với các tích tụ đường bờ, tướng hạt thô

• Độ liên tục phản xạ cho phép luận giải tính liên tục của lớp, của quá trình trầm tích Trong minh giải địa chấn

độ liên tục được chia ra các cấp sau:

Độ liên tục kém: Liên quan đến các trầm tích thay đổi

tướng nhiều, đặc trưng cho tướng lục địa, các đồi cát

sét, tướng kênh rạch, ảnh hưởng nhiều của chế độ thuỷ động lực

Độ liên tục tốt: thường phản ảnh các lớp có thành phần

khác nhau, rõ nét, vị trí bất chỉnh hợp địa tầng Chúng thường liên quan đến các trầm tích biển ít thay đổi

tướng

• Biên độ phản xạ: cho biết sự tương phản vận tốc, mật độ của

môi trường, khoảng cách (độ dày) của lớp, lượng chất lỏng

chứa trong lớp Biên độ cao: liên quan đến các ranh giới giữa

các đá có sự tương phản về vận tốc và mật độ tương đối cao

Biên độ thấp: các đá rắn chắc, phân lớp dày hoặc trội lên một

loại có nhiều thành phần thạch học nhất định liên quan đến

chất khí hoặc chất lỏng trầm tích nước sâu hoặc đàm hồ.

• Vận tốc (trong một khoảng): cho phép dự báo thành phần đá,

xác định mức độ rỗng, lượng chất lỏng chứa bên trong Tốc độ

cao: liên quan đến các đá rắn chắc như: móng, cacbonat,

dolomit, ám tiêu, muối, anhydrat, đá phun trào hoặc các đá

nằm ở độ sâu lớn, độ rỗng kém Tốc độ thấp: liên quan đến các

đá không gắn kết hoặc gắn kết yếu (N2-Q), có độ rỗng hoặc độ nứt nẻ cao, có dị thường áp suất, có chất lỏng chứa trong đá.

• Đặc điểm tướng địa chấn cũng như mối quan hệ

không gian của các đơn vị tướng địa chấn rất quan

trọng trong việc phân tích môi trường lắng đọng trầm tích Có những hình thái tướng địa chấn trong không gian thường gặp như sau: Dạng gò đồi, dạng lấp đầy, dạng đê, dạng thấu kính, dạng tấm

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển đông Hàn Quốc

( CDR Evans và nnk,1995)

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển Yellow, Hàn Quốc

(Theo CDR Evans và nnk,1995)

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển Yellow, Hàn Quốc

(Theo CDR Evans và nnk,1995)

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vùng biển Yellow, Hàn Quốc

(CDR Evans và nnk, 1995)

Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao vịnh Lingayen, Luzon, Philippine

( CDR Evans và nnk,1995)

Công tác phân chia, liên kết địa tầng phân tập cho các mặt cắt trầm tích theo tài liệu của các GK trong vùng nghiên cứu, được tổng hợp, xây dựng lại theo các

bước từ tổng quan đến chi tiết như sau:

• Chuẩn bị tài liệu

• Phân tích địa tầng phân tập cho từng GK

• Xác định và liên kết các bề mặt ranh giới chính như ranh giới tập (SB), bề mặt ngập lụt cực đại (MFS) trong từng

GK

• Liên kết các phân vị địa tầng phân tập (các á tập, nhóm á tập) trong phạm vi từng tập

• Xác định và phân tích các hệ thống trầm tích

Chuẩn bị tài liệu

• Các tài liệu cần chuẩn bị là: cột địa tầng tổng hợp của từng GK được xác lập trên cùng một tỷ lệ và cột

thạch học, các tài liệu ĐVLGK cơ bản cho phân tích, liên kết bao gồm:

+Cột đường cong gamma (GR,), SP, Neutron

+Cột các đường cong điện trở, gồm một đường đo sâu, một đường cong đo nông

+Cột thạch học (xác định dựa vào quan sát và phân tích mẫu vụn khoan ngoài thực địa, mẫu lõi, kết hợp với phân tích tài liệu ĐVLGK)

• Lên đầy đủ theo chiều sâu các kết quả phân tích:

a- Sinh địa tầng, đặc điểm môi trường, các điểm dị thường

số lượng các phức hệ cổ sinh, ranh giới tuổi;

b- Các khoảng có mẫu lõi và các kết quả phân tích chính như các bề mặt ranh giới, các á tập, nhóm á tập

c- Các ranh giới phân chia thạch địa tầng, ghi chú tất cả

mọi thay đổi cũng như đặc trưng thành phần thạch học

chính

Bước chuẩn bị này càng chi tiết bao nhiêu càng thuận lợi cho các bước phân tích tiếp theo bấy nhiêu

Phân tích địa tầng phân tập cho từng GK

• Liên kết các kết quả phân tích mẫu lõi, mẫu vụn với tài liệu ĐVLGK nhằm xác định các dạng á tập (PS) khác nhau, các nhóm á tập (PSS) trên tài liệu ĐVLGK cho từng khoảng địa tầng

• Xác định mở rộng các á tập (nếu có thể), các nhóm á tập và các bề mặt giới hạn chúng (các mặt ngập lụt)

cho toàn mặt cắt Lựa chọn các ứng cử viên cho các

mặt ranh giới chính như ranh giới tập (SB), mặt ngập lụt cực đại (MFS), mặt ngập lụt chính (mFS) với sự hỗ trợ của các kết quả phân tích sinh địa tầng Xác định các á tập, nhóm á tập, các tập, các hệ trầm tích

• Xác định và liên kết các bề mặt ranh giới chính, nổi trội như mặt ngập lụt cực đại (MFS), ranh giới tập (SB) trong từng GK:

• Liên kết chi tiết các phân vị địa tầng phân tập (nhóm phụ tập) trong phạm vi từng tập:

• Trong mỗi khoảng địa tầng lấy mặt MFS trên cùng làm mặt

cắt chuẩn Bề mặt MFS là đại diện cho thời kỳ phát triển mở rộng nhất và bề mặt này được xem là phẳng nhất cho khoảng địa tầng nghiên cứu.Tiến hành xác định và liên kết các mặt

biển tiến (marine floodig surface-mFS) cho từng khoảng địa

tầng và phải liên kết bắt đầu từ mặt MFS cho đến SB Nếu liên kết bắt đầu từ SB thì rất dễ mắc sai lầm vì SB là bề mặt bóc mòn, bất chỉnh hợp Kết thúc bước phân tích này là chúng ta

đã xác lập được khung địa tầng phân tập cho các GK gồm các tập cùng các ranh giới chính.

Xác định và phân tích các hệ thống trầm tích:

• Các hệ trầm tích được xác định trên cơ sở dạng xếp chồng của các nhóm phụ tập (PSS) và mối quan hệ giữa chúng, đặc trưng tướng đá và môi trường trầm tích cũng như liên kết khu vực giữa các GK với sự hỗ trợ đắc lực của các kết quả phân tích môi trường,

tướng đá từ cổ sinh và thạch học Có 3 hệ thống trầm tích tồn tại trong mỗi tập là LST, TST, HST

• Xác định tiếp các ranh giới phụ tập không thể hiện rõ (chưa thể xác định được ở các bước phân tích trên) trong phạm vi từng khoảng địa tầng là dựa theo thay đổi dạng xếp chồng của các nhóm phụ tập cũng như kiểu hệ trầm tích

Tổng hợp và chính xác hoá kết quả phân tích tài liệu

ĐC - ĐVLGK

• Chính xác các bề mặt ranh giới phụ tập theo các kết quả phân tích của địa chấn địa tầng và địa tầng phân tập

• Các ranh giới này được kiểm tra với các ranh giới địa chấn địa tầng thông qua biểu đồ địa chấn tổng hợp có được từ các khảo sát tuyến địa chấn thẳng đứng

(VSP) hoặc thông qua bảng tính chuyển đổi chiều sâu – thời gian

• Việc liên kết các ranh giới trong vùng nghiên cứu cần tiến hành từ trên xuống vì phần trên cùng có mặt đầy

đủ ở mọi GK, điều kiện kiến tạo bình ổn, môi trường chịu nhiều ảnh hưởng của biển hơn

Thành lập các sơ đồ, bản đồ địa chấn

• Sau khi chính xác hoá các ranh giới tập, tiến hành thành lập sơ đồ, bản đồ địa chấn cho phép theo dõi sự thay đổi của cấu trúc địa chất theo diện, xác định vị trí, hình dạng, kích thước các cấu tạo

Các loại bản đồ địa chấn thường gặp là:

• Bản đồ cấu tạo đẳng thời, tương ứng cho các mặt bất chỉnh hợp địa chấn.

• Bản đồ đẳng sâu: để chuyển từ bản đồ cấu tạo đẳng thời sang bản đồ đẳng sâu cần xác định quy luật vận tốc v = v(t).

• Các bản đồ đẳng dày cho các tập địa chấn: Bản đồ đẳng dày được thành lập cho các tập địa chấn cần nghiên cứu như liên quan đến tầng chứa, tầng triển vọng… Bản đồ đẳng dày có thể xây dựng từ các bản đồ cấu tạo đẳng thời (đẳng dày theo thời gian) hoặc từ bản đồ cấu tạo đẳng sâu.

Hai loại bản đồ trên giúp ta hiểu được lịch sử phát triển địa chất, quá trình

lắng đọng và chôn vùi các tập trầm tích, làm cơ sở để xác định các bẫy phi cấu tạo.