Phân vùng tướng địa chất bồn trũng phú khánh thềm lục địa Việt Nam (TT)

Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nhắm tới mục tiêu liên kết, chính xác hóa các ranh giới minh giải địa chấn bồn trũng Phú Khánh trên quan điểm địa tầng phân tập.. Dựa vào kết quả

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

2

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Vật lý địa cầu, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Đỗ Văn Lưu

2 PGS.TS Nguyễn Thành Vấn

Phản biện 1: PGS.TS Cao Đình Triều

Phản biện 2: TS Mai Văn Dư

Phản biện 3: TS Lê Ngọc Thanh

Phản biện độc lập 1: PGS.TS Nguyễn Văn Giảng

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM

- Thư viện Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

3

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1) Hoàng Việt Bách, Mai Thanh Tân, Đỗ Văn Lưu, Nguyễn Thành Vấn (2014), Đặc điểm địa chấn địa tầng và dự báo môi trường trầm tích Miocen trên, bể Phú Khánh, Tạp chí Dầu khí

số 9 - 2014, tr.20-25

2) Nguyen Du Hung, Hoang Viet Bach, Ngo Van Quan, Pham

Vu Chuong, Phan Van Trung, Nguyen Quoc Quan (2014), Potential stratigraphic play in the western Ha Long basin from 3D seimic inversion and regional geological context, PetroVietnam Journal, Vol 6 - 2014, pp.28-33

3) Hoàng Việt Bách, Nguyễn Du Hưng, Đào Viết Cảnh, Nguyễn Minh Tâm, Lê Tuấn Việt, Tạ Thị Thu Hoài (2013), Tách giãn biển Đông và quá trình hình thành phát triển “bể” Phú Khánh: Cập nhật từ kết quả nghiên cứu địa chấn 2D, tạp chí Các Khoa học về Trái đất số 3 - 2013, tr.249-257

4) Phùng Khắc Hoàn, Hoàng Việt Bách, Ngô Thường San, Trần Đại Thắng (2010), Quan điểm về hệ thống dầu khí đồng bằng sông Cửu Long, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học và công nghệ quốc tế, Quyển 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, tr.371-381

5) Hoàng Việt Bách (2008), 4C seismic technics: A feasibility study for fracture zone inside the granite-basement reservoir

in the Viet Nam sea, Journal of GEOLOGY, Series B, No 32/2008, pp.67-72

31-4

1

MỞ ĐẦU

Phú Khánh là bồn trũng nước sâu ở thềm lục địa miền Trung Việt Nam Trong giai đoạn trước năm 2007, các hoạt động nghiên cứu, tìm kiếm thăm dò dầu khí ở bồn trũng Phú Khánh còn ít và chưa đồng bộ, tài liệu thu thập được chủ yếu là tài liệu địa chấn 2D được khảo sát trên khu vực thềm nước nông phía Tây bồn trũng Phú Khánh Với cơ sở tài liệu hạn chế như trên nên công tác nghiên cứu về bồn trũng Phú Khánh trong thời kỳ này còn mang tính sơ khai, nhiều vấn

đề địa chất cần được nghiên cứu, làm rõ thêm như việc xác định ranh giới phía Đông của bồn trũng, đặc điểm địa chất, kiến tạo, hệ thống dầu khí v.v Từ năm 2007 đến nay, khoảng 20.000km địa chấn 2D, 5.000km2 địa chấn 3D đã được khảo sát bổ sung cùng với việc khoan

ba giếng khoan thăm dò dầu khí đầu tiên trên khu vực bồn trũng Phú Khánh Với khối lượng tài liệu mới được bổ sung này, việc chính xác hóa các mặt ranh giới địa tầng áp dụng quan điểm địa tầng phân tập và liên kết minh giải địa chấn ra khu vực nước sâu trung tâm bồn trũng là rất cần thiết Công tác phân tích tài liệu thăm dò địa chấn không chỉ làm sáng tỏ đặc điểm hình thái cấu trúc địa chất mà còn giải quyết các nhiệm vụ khác về liên kết địa tầng, thạch học, phân tích tướng, dự báo môi trường lắng đọng trầm tích, v.v

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết kể trên, tác giả đã chọn đề tài

nghiên cứu “Phân vùng tướng địa chấn bồn trũng Phú Khánh, thềm lục địa Việt Nam” cho luận án này

Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu nhắm tới mục tiêu liên kết, chính xác hóa các ranh giới minh giải địa chấn bồn trũng Phú Khánh trên quan điểm địa tầng phân tập Xác định đặc điểm địa chấn địa tầng, phân bố tướng địa

2

chấn tập Miocen thượng và dự báo môi trường lắng đọng trầm tích của bồn trũng Phú Khánh vào thời kỳ này Kết quả nghiên cứu sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu sau này ở bồn trũng Phú Khánh nhằm đánh giá tiềm năng dầu khí, xác định các đối tượng tìm kiếm thăm dò và hoạch định chiến lược thăm dò khai thác dầu khí ở bồn trũng này

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Sử dụng tài liệu địa chấn 2D và tài liệu địa vật lý giếng khoan bồn trũng Phú Khánh để liên kết, minh giải, chính xác hóa các mặt ranh giới địa tầng chính của bồn trũng theo quan điểm địa tầng phân tập Dựa vào kết quả minh giải địa chấn và nghiên cứu địa tầng khu vực để tiến hành phân tích địa chấn địa tầng, xác định đặc điểm phân

bố tướng địa chấn và dự báo môi trường lắng đọng trầm tích tập Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh

Ý nghĩa khoa học thực tiễn

Đề tài “Phân vùng tướng địa chấn bồn trũng Phú Khánh, thềm lục địa Việt Nam” là một công trình nghiên cứu có ý nghĩa khoa học

và thực tiễn

Việc vận dụng cơ sở phương pháp luận về địa chấn địa tầng trên quan điểm địa tầng phân tập trong điều kiện khu vực nghiên cứu là bồn trũng nước sâu đã góp phần làm sáng tỏ cấu trúc địa chất bồn trũng Phú Khánh, đóng góp khả năng áp dụng phương pháp nghiên cứu này cho các bồn trũng khác của Việt Nam Việc áp dụng thành công phương pháp nghiên cứu đặc điểm tướng địa chấn và dự báo môi trường trầm tích cho đối tượng trầm tích Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh đã góp phần làm tăng hiệu quả minh giải địa chấn cũng như làm rõ mối quan hệ giữa tướng địa chấn với tướng trầm tích trong điều kiện địa chất Việt Nam

3

Kết quả nghiên cứu sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu sau này về

hệ thống dầu khí, đánh giá tiềm năng dầu khí bồn trũng Phú Khánh Thành quả đạt được trong nghiên cứu có thể giúp các nhà địa chất dầu khí Việt Nam có một cái nhìn tổng quan hơn về tiềm năng dầu khí của bồn trũng Phú Khánh, trên cơ sở đó có thể tiến hành các nghiên cứu cần thiết khác nhằm hoạch định chiến lược thăm dò khai thác dầu khí

ở khu vực bồn trũng nước sâu này

Luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Việc áp dụng phương pháp địa chấn địa tầng trên

quan điểm địa tầng phân tập kết hợp với phương pháp minh giải địa chấn cấu trúc truyền thống đã cho phép chính xác hóa các mặt ranh giới địa tầng chính của bồn trũng Phú Khánh với đầy đủ cơ sở khoa học và thực tiễn Trên cơ sở kết quả minh giải các ranh giới địa tầng đã xây dựng được bản đồ cấu trúc cho các ranh giới nóc móng trước

Đệ tam, gần nóc Oligocen, nóc Miocen hạ, bất chỉnh hợp Miocen giữa

và nóc Miocen thượng; từ đó xác định được bề dày trầm tích các tập

và phân vùng cấu trúc trong khu vực nghiên cứu

Luận điểm 2: Lần đầu tiên xác định được đặc điểm địa chấn địa

tầng trầm tích Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh, phân chia tập này thành bốn chu kỳ trầm tích nhỏ hơn, bao gồm các vi tập T1, T2, T3 và T4 Trên cơ sở đó đã phân vùng tướng địa chấn và dự báo môi trường lắng đọng trầm tích Miocen thượng trên toàn phạm vi bồn trũng, bao gồm 05 vùng: I - tướng ven bờ, II - vùng thềm, III - vùng biển sâu, IV

- vùng vắng trầm tích và V - vùng hiện diện thành tạo núi lửa

Điểm mới của luận án

Xác định các bề mặt bất chỉnh hợp trên mặt cắt địa chấn bồn trũng Phú Khánh và chính xác hóa các ranh giới địa tầng chính (RG1-

4

RG5) trên toàn khu vực bồn trũng qua các thời kỳ: Móng trước đệ tam, Oligocen, Miocen hạ, Miocen trung và Miocen thượng Kết quả minh giải địa chấn cho phép xây dựng được các bản đồ cấu trúc và đẳng dày tương ứng của bồn trũng Phú Khánh

Xác định được đặc điểm địa chấn địa tầng trầm tích Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh và phân chia tập này thành bốn chu kỳ trầm tích bậc nhỏ hơn bao gồm gồm các vi tập T1-T4; mỗi chu kỳ trầm tích được phân chia thành các hệ thống trầm tích biển thấp (LST), hệ thống biển tiến (TST) và hệ thống biển cao (HST) theo quan điểm mô hình tập tích tụ của Exxon (1997)

Xác định đặc điểm và phân vùng tướng địa chấn tập Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh, trên cơ sở đó dự báo được môi trường lắng đọng trầm tích Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh bao gồm 05 vùng: I - tướng ven bờ, II - vùng thềm, III - vùng biển sâu, IV - vùng vắng trầm tích và V - vùng hiện diện thành tạo núi lửa

Kết cấu của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các bảng biểu, hình vẽ, mục lục, danh mục các công trình công bố, danh mục tài liệu tham khảo, luận án bao gồm 4 chương, 125 trang đánh máy với 64 hình vẽ

và 02 bảng số liệu

Chương 1 Tổng quan về bồn trũng Phú Khánh

Chương 2 Phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu

Chương 3 Đặc điểm cấu trúc địa chất bồn trũng phú khánh trên

cơ sở minh giải tài liệu địa chấn

Chương 4 Phân vùng tướng địa chấn và dự báo môi trường trầm tích Miocen thượng bồn trũng Phú Khánh

5

Luận án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn chu đáo và tận tình của TS Đỗ Văn Lưu và PGS.TS Nguyễn Thành Vấn, sự giúp đỡ tạo điều kiện từ các thầy, cô Bộ môn Vật lý địa cầu - Khoa vật lý, các cán bộ Phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, cùng với sự quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi từ các cấp lãnh đạo cũng như từ bạn bè, đồng nghiệp trong Tổng Công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí và các đơn vị liên quan của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với

sự giúp đỡ quý báu và thiết thực này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BỒN TRŨNG PHÚ KHÁNH

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN BỒN TRŨNG PHÚ KHÁNH

1.1.1 Vị trí địa lý: Bồn trũng Phú Khánh nằm dọc theo bờ biển

miền Trung Việt Nam, giới hạn bởi vĩ tuyến 15o

– 11o vĩ bắc và kinh tuyến 109o

- 112o kinh đông Về mặt địa chất, bồn trũng Phú Khánh tiếp giáp với bồn trũng Sông Hồng ở phía Bắc, với bồn trũng Hoàng

Sa ở phía Đông Bắc, với các thềm Đà Nẵng và Phan Rang ở phía Tây, với bồn trũng Cửu Long ở phía Nam và bồn trũng Nam Côn Sơn ở phía Đông Nam

1.1.2 Địa hình đáy biển: Địa hình đáy biển trong khu vực bể

Phú Khánh rất phức tạp Mực nước biển thay đổi trong khoảng từ 0 đến hơn 3.000m Thềm lục địa hẹp với mực nước biển sâu từ 0–200m, nằm trên đới móng granit phân dị với các dải nâng ngầm và trũng tích

tụ hình thành do hoạt động sụt lún Sườn lục địa kế tiếp thềm Đà Nẵng

- Phan Rang có độ sâu 150-3.000m, độ dốc từ vài độ đến vài chục độ

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975: Các nghiên cứu địa chất

phần đất liền (phía Tây bồn trũng Phú Khánh) được thực hiện bởi các nhà địa chất Pháp bao gồm các công tác khảo sát, lập bản đồ tỷ lệ 1:500.000 vùng Đà Nẵng (1935), Nha Trang (1937) và Quy Nhơn (1942) Điểm lộ dầu đầu tiên được phát hiện vào 1920-1923 tại đầm Thị Nại (Quy Nhơn) Từ 1944-1964, đã có các giếng khoan đất liền và nhiều nghiên cứu thực địa, kết luận nghiên cứu điểm lộ tại đầm Thị Nại cho rằng nguồn dầu không phải từ Neogen mà có lẽ từ các lớp Sapropel giàu tảo (algae) ở vịnh Qui Nhơn cung cấp Năm 1974, công

ty dầu khí GSI (Mỹ) đã tiến hành khảo sát địa vật lý trên bể Phú Khánh

1.2.2 Giai đoạn sau năm 1975: Từ 1975-2007, nhiều khảo sát

địa vật lý như Malugin (Liên Xô, 1984), GECO-PRAKLA (1993) và NOPEC (1993) được thực hiện trên bể Phú Khánh và các vùng lân cận với khối lượng khoảng 17.000km tuyến, chủ yếu tập trung tại khu vực thềm nước nông phía Tây bồn trũng Phú Khánh Các nghiên cứu địa chất thời kỳ này cho thấy loại dầu ở vết lộ đầm Thị Nại tương tự với mẫu dầu gặp ở tập đá vôi Miocen - giếng khoan 119-CH-1X với nguồn gốc có thể từ trung tâm bồn trũng Phú Khánh Năm 1998, Lee

và Watkins đã có một nghiên cứu sơ bộ về địa chấn địa tầng và tiềm năng dầu khí ở bồn trũng Phú Khánh dựa trên một số lượng ít các tuyến địa chấn 2D cũ ở khu vực thềm nước nông của bồn trũng, kết quả nghiên cứu còn hạn chế vì không thể liên kết và vẽ bản đồ do

7

mạng lưới tuyến khảo sát trong khu vực nghiên cứu còn quá thưa Từ 2001-2004, Viện Dầu khí đã có các nghiên cứu địa chất với những đóng góp nhất định cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở bồn trũng Phú Khánh, tuy nhiên kết quả nghiên cứu còn thiếu sự kiểm tra bởi các giếng khoan trong khu vực bồn trũng cũng như chưa có tài liệu địa chấn khu vực trung tâm và phía Đông bồn trũng để liên kết minh giải vào thời kỳ này Từ 2007 đến nay, bồn trũng Phú Khánh đã được thu nổ bổ sung thêm khoảng 20.000km tuyến 2D, 5.000 km2

địa chấn 3D và 03 giếng khoan thăm dò dầu khí (C-1X, H-1X và T-1X) Trên cơ sở khối lượng tài liệu mới này, cần thiết phải tiến hành cập nhật và bổ sung các nghiên cứu địa chất địa vật lý cho bồn trũng Phú Khánh bao gồm các nghiên cứu về địa chấn địa tầng, đặc điểm tướng địa chấn và dự báo môi trường trầm tích

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – DẦU KHÍ BỒN TRŨNG PHÚ KHÁNH

1.3.1 Cấu trúc địa chất của bồn trũng Phú Khánh

Các yếu tố cấu trúc chính của bể Phú Khánh bao gồm: thềm Đà Nẵng, thềm Phan Rang, đới nâng Tri Tôn, đới trũng trung tâm Phú Khánh, đới cắt trượt Tuy Hoà:

Thềm Đà Nẵng nằm ở phía Tây, Tây Bắc của bể Phú Khánh,

đây là phần kéo dài của phần tây nam bể Sông Hồng và kéo dài đến phía bắc của đới trượt Tuy Hoà Chiều dày trầm tích Kainozoi của đới không lớn, chỗ dày nhất đạt khoảng 2.800m và có xu hướng mỏng dần

về phía Tây

Thềm Phan Rang nằm ở phía Tây Nam của đới trượt Tuy Hoà,

đây là phần kéo dài của bể Cửu Long, là khu vực tương đối bình ổn và

ít bị chia cắt bởi các hệ thống đứt gãy Trầm tích Kainozoi chủ yếu là

8

các trầm tích Miocen muộn và Pliocen - Đệ Tứ với chiều dày không vượt quá 2.500m phủ bất chỉnh hợp lên móng trước Kainozoi, chiều dày trầm tích tăng dần về phía Đông – Nam

Đới trũng trung tâm bồn trũng Phú Khánh chiếm hầu hết diện

tích của bể Phú Khánh với chiều dày trầm tích Kainozoi đạt tới 10.000m Đới trũng trung tâm có thể bị hút chìm mạnh mẽ nhất vào thời kỳ Miocen trung và tạo thành trục sụt lún của bể chạy dọc theo hướng từ Bắc xuống Nam

Đới nâng Tri Tôn nằm phía Đông địa hào Quảng Ngãi, phía

Bắc đới đứt gãy Đà Nẵng và trũng sâu Phú Khánh Vào Miocen trung, khu vực này chịu sự vận động nén ép, bị uốn nếp và nâng lên, thậm chí bị lộ ra trên mặt biển trong một thời gian dài nên bị bào mòn, đào

khoét mạnh mẽ

Đới cắt trượt Tuy Hòa nằm ở phía Nam bể Phú Khánh, là nơi

tiếp giáp với hai bể trầm tích Cửu Long và Nam Côn Sơn Đới này phát triển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, có chiều rộng từ 50km đến 70km, gồm các đứt gãy thuận hướng Tây Bắc – Đông Nam

1.3.2 Lịch sử phát triển bồn trũng Phú Khánh

Lịch sử tiến hóa kiến tạo của bồn trũng Phú Khánh được chia thành ba giai đoạn tiến hóa kiến tạo chính như sau:

Giai đoạn tiền tạo rift: Creta thượng – Eocen: Đây là giai

đoạn diễn ra sự va chạm giữa mảng Âu – Á với mảng Ấn Độ trong thời kỳ Eocen làm cho khối lục địa Indochina quay và dịch chuyển, là tiền đề tạo ra Biển Đông Hoạt động căng giãn xảy ra trong giai đoạn này làm giập vỡ móng trước Đệ tam tạo tiền đề cho bể Phú Khánh được hình thành, đồng thời sự chuyển dịch và quay của khối

9

Indochina, sự hút chìm xảy ra ở phía Đông và Đông Nam làm mở rộng Biển Đông

Pha đồng tạo rift (Eocen? - Oligocen - Miocen hạ): Đây là pha

tạo rift chính của bồn trũng, ban đầu là sự thành tạo môi trường ven lục địa, và tạo các địa hào đồng thời với sự tách giãn ở vùng nước sâu của biển Đông

Pha sau tạo rift: Miocen trung – Đệ tứ: Giai đoạn này xảy ra

sau khi kết thúc pha tạo rift và được chia thành 2 pha phụ: Pha sụt lún oằn võng (Miocen trung – Miocen thượng) và Pha tạo thềm (Pliocen -

Đệ tứ) Trong thời kỳ này chủ yếu xảy ra quá trình lún chìm nhiệt trên toàn bồn trũng Phú Khánh cũng như khu vực các bể lân cận Hoạt động kiến tạo đảo ngược nội bể diễn ra vào cuối Miocen trung do sự

va chạm của hai mảng Á-Úc, kéo theo sự ngưng nghỉ trầm tích và bào mòn thể hiện bằng một mặt bất chỉnh hợp đặc trưng Miocen trung trên toàn khu vực bồn trũng Phú Khánh và khu vực lân cận Trong Pliocen-Đệ tứ, biển tiến tràn ngập toàn bộ Biển Đông và là giai đoạn phát triển kiểu thềm lục địa của bồn trũng Phú Khánh và các vùng kề cận

1.3.3 Đặc điểm địa tầng bồn trũng Phú Khánh

Địa tầng bồn trũng Phú Khánh được chia thành hai tầng cấu trúc, bao gồm tầng cấu trúc trước Kainozoi ở phía dưới và Tầng cấu

trúc Kainozoi phủ trực tiếp bên trên

Móng trước Kainozoi: bao gồm các đá granitoid và đá biến

chất có tuổi thành tạo từ Mezozoi muộn đến Paleozoi

Địa tầng Kainozoi

10

Hệ Paleogen - Thống Oligocen (E 3 ): Trầm tích Oligocen có thể

phủ không chỉnh hợp trên các phức hệ đá móng có thành phần và tuổi

khác nhau, chưa có giếng khoan trong địa tầng này

Hệ Neogen - Thống Miocen - Phụ thống Miocen hạ (N 1

1

): Trầm

tích phụ thống Miocen hạ nhìn chung phát triển tương đối rộng khu vực nghiên cứu và chúng phủ bất chỉnh hợp trên các thành tạo trầm tích Oligocen Thành phần thạch học chủ yếu sét kết, bột kết, cát kết

dưới nhỏ xen kẽ những lớp lớp sét vôi và đá cacbonat

Hệ Neogen - Thống Miocen - Phụ thống Miocen trung (N 1

2

):

Phần lớn diện tích khu vực phía Nam và Tây Tây Nam chủ yếu là cát kết, cát kết chứa vôi, sét kết và sét chứa vôi Phần trung tâm của bể có thể tồn tại các đá cacbonat gặp ở các giếng khoan C-1X, H-1X Phía Tây bồn trũng đã phát hiện các đá phun trào núi lửa tại các giếng

khoan C-1X, H-1X và T-1X

Hệ Neogen - Thống Miocen - Phụ thống Miocen thượng (N 1

3

):

Các trầm tích phụ thống Miocen thượng phát triển rộng rãi trong toàn

bể với bề dày thay đổi từ 500m (phía Tây) đến trên 1.000m (phần phía Đông) Địa tầng trầm tích Miocen thượng nhìn chung không khác

nhiều so với thời kỳ Miocen trung

Hệ Neogen - Thống Pliocen (N 2 ): Trầm tích bao gồm chủ yếu

bởi các lớp đá mịn với bề dày lớn (>2.000m) Thành phần trầm tích gồm chủ yếu là sét, sét kết, sét vôi màu xám trắng, xám xanh đến xám lục bở rời hoặc gắn kết yếu, có chứa nhiều gloconit, pyrit và phong phú các hoá đá biển Ngoài ra, cũng có thể gặp các thành tạo phun trào núi lửa trong địa tầng này

1.3.4 Hệ thống dầu khí bồn trũng Phú Khánh