tóm tắt luận án tiến sĩ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ VÀ THẠCH HỌC CỦA ĐÁ MẸ THAN VÀ SÉT THAN TRẦM TÍCH MIOCEN

4 MỞ ĐẦU Trong công tác nghiên cứu địa hóa đá mẹ sinh dầu-khí trên thế giới từ trước tới nay, việc sử dụng kết hợp phương pháp địa hóa thông thường và phương pháp quang học phân tích th

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ HOÀI NGA

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ VÀ THẠCH HỌC

CỦA ĐÁ MẸ THAN VÀ SÉT THAN TRẦM TÍCH MIOCEN KHU VỰC

2

Công trình được hoàn thành tại:

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

Vào hồi …… giờ…….ngày… tháng……năm 2014

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Trung tâm Thông tin – Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

3

Danh mục công trình khoa học của tác giả

liên quan đến luận án

1 Th.S Lê Hoài Nga, KS Phí Ngọc Đông, KS Hồ Thị Thành, Th.S

Hà Thu Hương, Th.S Nguyễn Thị Bích Hạnh, Th.S Nguyễn Thị Thanh,

2012, “Thành phần Maceral của một số mẫu than/ trầm tích Miocen tại

GK 102-CQ-1X bể trầm tích Sông Hồng” Tạp chí Dầu khí số tháng

1/2013

2 Th.S Lê Hoài Nga, TS Vũ Trụ KS Phí Ngọc Đông, Th.S Nguyễn

Thị Bích Hạnh, 2012, “Thành phần Maceral và môi trường thành tạo của một số mẫu than Miocen trên trong giếng khoan 01-KT-TB-08 tại Miền Võng Hà Nội” Tạp chí Dầu khí số tháng 5/2014

KS Hồ Thị Thành, KS Phí Ngọc Đông, 2011, Nghiên cứu mô hình địa hóa bể trầm tích Sông Hồng Tạp chí Dầu khí số tháng 3/2011.

4

MỞ ĐẦU

Trong công tác nghiên cứu địa hóa đá mẹ sinh dầu-khí trên thế giới từ trước tới nay, việc sử dụng kết hợp phương pháp địa hóa thông thường và phương pháp quang học phân tích thành phần maceral trong trầm tích/than (phương pháp nghiên cứu thạch học than/thạch học hữu cơ) sẽ là sự hỗ trợ rất tốt cho nhau trong nghiên cứu khả năng sinh dầu, khí của trầm tích/ trầm tích chứa than Thực tế công tác tìm kiếm thăm dò đã chứng minh tính khoa học trong sự kết hợp này

Việc ứng dụng nghiên cứu thạch học hữu cơ kết hợp với các phân tích địa hóa truyền thống đối với đá mẹ sinh dầu khí ở bể Sông Hồng đã được tiến hành từ những năm đầu của thế kỷ 21 trên đối tượng là các thành tạo trầm tích và trầm tích chứa than Oligocen trên thực địa khu vực miền bắc Việt Nam và trên các đảo ngoài khơi khu vực phía Bắc bể Sông Hồng Mục đích nghiên cứu để liên kết đánh giá khả năng tồn tại cũng như khả năng sinh hydrocacbon của tầng đá mẹ Oligocen Kết quả nghiên cứu đã cho thấy nhiều thông tin hữu ích cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở khu vực Tuy nhiên, việc nghiên cứu các tầng trầm tích chứa than Miocene đã thấy trong các giếng khoan thăm dò ngoài khơi các lô 102, 103 bể Sông Hồng lại chưa được tiến hành đầy đủ và chi tiết như vậy Chỉ có một số kết quả phân tích của nhà thầu dầu khí được thực hiện từ những năm 1990 với một vài mẫu đơn lẻ Đó là lý

do nghiên cứu sinh lựa chọn đối tượng than và sét than trong trầm tích Miocene khu vực phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng làm đối tượng nghiên cứu của luận án

Đề tài “Phân tích đặc điểm địa hóa và thạch học của đá mẹ than và sét than trầm tích Miocene khu vực phía bắc bể trầm tích Sông Hồng” được thực hiện tại Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội dưới

sự hướng dẫn khoa học của Giáo sư – Tiến sĩ - Nhà giáo Ưu tú Trần Nghi và Tiến sĩ Trần Đăng Hùng, trên cơ sở tài liệu phân tích địa hóa đã có tại các giếng khoan khu vực lô nghiên cứu và kết quả phân tích thạch học hữu cơ được tác giả thực hiện tại phòng Địa hóa – Viện Dầu khí Viêt Nam

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm diện tích các lô 102-106 và 103-107 ngoài khơi khu vực phía Bắc bể Sông Hồng

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là đưa ra đầy đủ các thông tin về đặc điểm, nguồn gốc, loại vật liệu, môi trường thành tạo, điều kiện bảo tồn, mức độ biến chất và khả năng sinh HC của than và sét than trong trầm tích Miocene khu vực nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu

5

Phân tích đặc điểm thạch học hữu cơ, môi trường thành tạo và mức độ biến chất của đối tượng than và sét than trong trầm tích Miocene Tổng hợp các tài liệu phân tích địa hóa, đánh giá tiềm năng hữu cơ than và sét than trong trầm tích Miocene Đối sánh kết quả phân tích; xây dựng mô hình địa hóa để đánh giá mức độ trưởng thành, quá trình sinh và khả năng sinh sản phẩm của các thành tạo trầm tích chứa than và sét than Miocene

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích thạch học hữu cơ nghiên cứu thành phần maceral trong than và sét than Các phương pháp phân tích địa hóa đá mẹ thông thường và pương pháp mô hình hóa bể trầm tích để đánh giá mức độ trưởng thành, khả năng sinh HC của trầm tích chứa than và sét than

Cơ sở tài liệu phục vụ nghiên cứu

16 mẫu than/sét than giếng khoan CQ-1X; 02 mẫu than/sét than ở HD-1X và 6 mẫu than ở 01-KT-TB-08 được sử dụng trong phạm vi luận án Phân tích thành phần maceral trong than và sét than được nghiên cứu sinh thực hiện tại Phòng Địa hóa – Trung tâm Nghiên cứu Tìm kiếm Thăm dò và Khai thác Dầu khí – Viện Dầu khí Việt Nam Phân tích nhiệt phân, độ phản xạ vitrinite, phân tích sắc ký các mẫu trong phạm vị luận án thực hiện tại Viện Dầu khí Việt Nam Các mặt cắt địa chấn, bản đồ cấu trúc các tầng trầm tích, các kết quả phân tích địa hóa và một số tài liệu khác sử dụng trong phạm vi luận án được kế thừa từ các nghiên cứu trước đó, các nghiên cứu mà nghiên cứu sinh tham gia và đã được sự cho phép của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam

102-Điểm mới của luận án

Lần đầu tiên chỉ ra được thành phần vật chất hữu cơ (thành phần maceral) của than và sét than trong trầm tích Miocene khu vực nghiên cứu bằng phương pháp nghiên cứu thạch học hữu cơ sử dụng ánh sáng phản xạ

Chỉ ra được sự thay đổi của thành phần maceral trong quá trình than hóa

Chỉ ra được mối liên quan giữa các thông số địa hóa, các chỉ số maceral với môi trường thành tạo than

Luận điểm bảo vệ

Than trong trầm tích Miocene khu vực nghiên cứu là than humic Thành phần maceral nhóm huminite/vitrinite chiếm trên 73%, liptinite chiếm 3,87-17,7%, inertinite chiếm 2,8-10,4%, khoáng vật chủ yếu là pyrite dạng trứng cá Mức độ biến chất của than từ nhãn than á bitum đến than bitum chất bốc cao Than thành tạo trong môi trường đông bằng tam giác châu dưới, nguồn vật liệu tạo than chủ yếu là cây bụi

và ít thực vật bậc cao

6

Tiềm năng hữu cơ của than và sét than khu vực nghiên cứu khá tốt Tổng hàm lượng cacbon hữu cơ mẫu sét than dao động từ 5,37 đến 45,10%; mẫu than từ 71,18-90,9% Kerogen loại III và hỗn hợp của loại III và loại II HI mẫu sét than trong khoảng 147 đến 369mg/g, trung bình 231mg/g, tiềm năng sinh khí là chính HI mẫu than trong khoảng 160-477mg/g, trung bình 355mg/g; tiềm năng sinh cả dầu và khí Các mẫu than và sét than ở độ sâu từ 2200m trở xuống đã trưởng thành và bước vào cửa sổ tạo dầu ở khoảng độ sâu dưới 2800m

Ý nghĩa của luận án

Ý nghĩa khoa học

Luận án góp phần làm sáng tỏ thành phần, nguồn gốc vật liệu, môi trường thành tạo của than và sét than trong trầm tích Miocene vùng nghiên cứu Đồng thời chỉ ra sự biến đổi của thành phần maceral trong than qua các giai đoạn biến chất của than Góp phần chỉ ra rõ hơn về tiềm năng hữu cơ của than và sét than trong trầm tích Miocene khu vực bắc bể Sông Hồng

Ý nghĩa thực tiễn

Luận án đóng góp phần chỉ ra vai trò sinh hydrocacbon của các đối tượng trầm tích lục chứa than và sét than khu vực nghiên cứu Kết quả của luận án là cơ sở để ứng dụng nghiên cứu thạch học hữu cơ trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở Việt Nam

Bố cục của luận án

Bố cục của luận án gồm 4 chương không kể mở đâu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục đính kèm:

Chương 1 Địa chất khu vực

Chương 2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm thạch học hữu cơ của than và sét than khu vực nghiên cứu Chương 4 Đặc điểm địa hóa và tiềm năng sinh dầu - khí của trầm tích Miocene chứa than và sét than khu vực nghiên cứu

Nội (Hình 1 1) Tuy nhiên, thực tế lấy mẫu cho thấy, than và sét than trong trầm tích

Miocene chủ yếu có trong các giếng khoan

102-CQ-1X, 102-HD-1X và các giếng khoan thăm dò

khí than trong khu vực Miền võng Hà Nội

Do đó, các mẫu được chọn để nghiên cứu trong

luận án này được lấy ở ba giếng CQ-1X,

102-HD-1X và 01-KT-TB-1X (giếng khoan có độ dày

tổng cộng các vỉa than lớn nhất trong số các giếng

thăm dò khí than); các giếng khoan này đều nằm

trong đới nghịch đảo kiến tạo Miocen

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỊA CHẤT

Lịch sử phát triển địa chất của bể Sông

Hồng cũng như vùng nghiên cứu gắn liền với lịch

sử phát triển kiến tạo giai đoạn Kainozoi ở Đông

Nam Á nói chung và Việt Nam nói riêng, chia

thành 4 giai đoạn:

Giai đoạn tiền tách giãn (trước Eocene giữa?),

Giai đoạn tách giãn (Eocen giữa-Oligocen), Giai đoạn sau tách giãn - sụt lún oằn võng và mở rộng bể (Miocene ) và

Giai đoạn tạo thềm (Pliocen-Đệ Tứ)

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG TRẦM TÍCH

Hệ tầng Phù Tiên gồm phần trầm tích cuội sạn kết, xen các lớp cát bột kết, đặc trưng là màu tím đỏ, còn phần sét kết (acgilit) tại giếng khoan 104 có màu đen bóng, rắn chắc, dày 70m, có đặc điểm khác hẳn các đá ở trên về thành phần, màu sắc và không phát hiện được bào tử phấn hoa không thuộc hệ tầng này (Dậu and nnk, 2013, Bạt and nnk, 2001)

Hệ tầng Đình Cao gồm cát kết xám sáng, xám tối, xám xanh hạt nhỏ đến vừa,

ít hạt thô, đôi khi cuội, sạn độ chọn lọc trung bình đến tốt; xi măng là cacbonat, sét, thạch anh và ít ôxit sắt Sét kết xám sáng, xám tối, xám nâu sẫm có các mặt láng bóng, đôi khi có các thấu kính than hoặc các lớp sét vôi mỏng, chứa hoá thạch động vật Trong trầm tích của hệ tầng Đình Cao mới chỉ tìm thấy các vết in lá thực vật, bào tử phấn hoa, Diatomae và động vật nước ngọt Các hóa thạch thực vật thuộc các

MVHN_01-KT

Hình 1 1 Phân vùng cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng và khu vực nghiên cứu (Dậu and nnk, 2013)

8

họ ôn đới điển hình của Fagaceae, Lauraceae, Betulaceae, Ulmaceae và các dạng đầm lầy với tỷ lệ nhỏ hơn Ngoài ra, còn có các dạng bào tử phấn hoa, các tảo nước

ngọt và động vật nước ngọt Viviparus kích thước nhỏ

Hệ tầng Đình Cao thành tạo trong môi trường đầm hồ/aluvi, liên quan đến các địa hào, bán địa hào và có liên hệ chặt chẽ với quá trình hình thành trầm tích hệ tầng Phù Tiên Trầm tích tuổi Oligocen chứa sét rất giàu tiềm năng sinh HC cũng đã được tìm thấy trong giếng khoan ENRECA3 trên đảo Bạch Long Vĩ (Bạt and nnk, 2001, Dậu and nnk, 2013)

Trầm tích hệ tầng Phong Châu gồm xen kẽ giữa

các lớp cát kết, cát bột kết có những lớp sét chứa dấu

vết than hoặc những lớp đá vôi mỏng (103-TG-1X,

103PV- HOL-1X)

Trên tài liệu địa chấn, trầm tích hệ tầng Phong

Châu là tập địa chấn phản xạ song song, độ liên tục tốt

nằm kề áp với các khối nâng cao ở ngoài khơi vịnh

Bắc Bộ Trầm tích hệ tầng Phong Châu có bề dày thay

hệ tầng Phong Châu So với các phức hệ cổ sinh của hệ tầng Phong Châu, phức hệ cổ sinh của hệ tầng Phủ Cừ phong phú hơn rất nhiều với tất cả các dạng: cổ thực vật (vết

in lá cây), bào tử phấn hoa, Foraminifera, Ostracoda, Mollusca Các trầm tích của hệ tầng Phủ Cừ được hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ chuyển dần sang châu thổ, châu thổ ngập nước (tiền châu thổ) theo hướng tăng dần ra vịnh Bắc Bộ

Hình 1 2 Cột địa tầng tổng hợp khu vực phía Bắc bể Sông Hồng

9

lớp kém và phản xạ yếu, trục đồng pha ngắn biên độ cao, uốn nếp và có nhiều tập biểu hiện của than Môi trường tích tụ của trầm tích của hệ tầng Tiên Hưng chủ yếu là đồng bằng châu thổ (dải Khoái Châu - Tiền Hải), đồng bằng châu thổ có xen những pha biển ven bờ (trũng Đông Quan) và tam giác châu ngập nước phát triển theo hướng ra vịnh Bắc Bộ (Dậu and nnk, 2013)

Nằm bất chỉnh hợp trên trầm tích Tiên Hưng, trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo đánh dấu một giai đoạn phát triển của trầm tích Đệ tam trong vùng trũng Hà nội, vịnh Bắc

Bộ và toàn khu vực Biển Đông Việt Nam

1.3.7 Trầm tích Đệ Tứ (Q) - Hệ tầng Hải Dương, Kiến Xương

Trầm tích Đệ Tứ phủ bất chỉnh hợp trên trầm tích Pliocen bao gồm cuội, sạn, cát bở rời (hệ tầng Kiến Xương) chuyển lên là cát, bột, sét và một số nơi có than bùn (hệ tầng Hải Dương) là các trầm tích lục địa xen các pha biển ở Miền võng Hà Nội, trong khi đó ở vịnh Bắc Bộ tính biển của trầm tích này chiếm ưu thế (Dậu and nnk, 2013) (Dậu and nnk, 2013)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thạch học than trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1.1 Lịch sử nghiên cứu thạch học than trên thế giới

Trên thế giới, việc nghiên cứu thạch học hữu cơ được tiến hành từ những năm đầu của thế kỷ 20 Đối tượng chính của thạch học than là “maceral” Thuật ngữ maceral được nhà khoa học Anh quốc Marie Stopes đưa ra trong các tài liệu của mình trong những năm 1919 và 1935 để chỉ các thành phần tạo nên than xác định được dưới kính hiển vi, tương đương với các khoáng vật tạo nên đá (Suárez-Ruiz and Crelling, 2008, Stopes, 1919, Stopes, 1935)

Có 3 nhóm maceral gồm huminite/vitrinite, liptinite và inertinite Hệ thống phân loại hiện đang được chấp nhận và thông dụng nhất là hệ thống phân loại của ICCP, thể hiện trong một số phiên bản của “Sổ tay quốc tế của thạch học than (ICCP,

1963, ICCP, 1971, ICCP, 1975, ICCP, 1993) (International Handbook of Coal Petrology) Hệ thống này có được điều chỉnh – bổ xung trong một số ấn phẩm gần đây của (ICCP, 1998, ICCP, 2001)và của Sýkorová cùng các cộng sự (Sýkorová et al., 2005)

Hệ thống phân loại được áp dụng trong khuôn khổ đề tài này là của Hiệp hội Thạch học than Quốc tế ICCP công (Potter, 1998) đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới (Kwiecińska and Petersen, 2004, ICCP, 1998, ICCP, 2001, Sýkorová et al., 2005)

10

1.1.1.2 Lịch sử nghiên cứu thạch học than ở Việt Nam

Tại Việt Nam, ngành khoa học nghiên cứu thạch học than đã được phát triển

từ những năm 60-80 của thế kỷ trước; chủ yếu nghiên cứu nhãn than và các đặc tính vật lý của than phục vụ các ngành công nghiệp nặng Đến nay, công tác nghiên cứu này đang bị mai một và không theo kịp tiến trình phát triển của nó so với thế giới do thiếu đội ngũ kế cận và thiết bị

Ứng dụng thạch học hữu cơ trong nghiên cứu đánh giá tiềm năng sinh dầu khí của các tập trầm tích lục nguyên chứa than tuổi Oligocene khu vực phía Bắc bể Sông Hồng bắt đầu được tiến hành từ những năm đầu của thế kỷ 21 trong khuôn khổ dự án hợp tác nghiên cứu giữa Tập đoàn Dầu khí Việt Nam – Viện Dầu khí Việt Nam và Cục địa chất Đan Mạch

(Petersen et al., 2001) đã chỉ ra khả năng sinh dầu của sét đầm hồ và than Oligocen tại khu vực Đồng Ho – Hoành Bồ - Quảng Ninh Than Oligocen Đồng Ho thuộc loại than humic chứa trên 80% là các maceral nhóm huminite; kerogen loại III;

độ phản xạ huminite của than dao động trong khoảng từ 0,31% đến 0.44% trong dầu nhúng; tổng hàm lượng carbon hữu cơ trên 60%; chỉ số hydrogen (chỉ số biểu trưng cho khả năng sinh dầu hoặc khí của đá mẹ) của than <300 cho thấy mẫu có tiềm năng sinh khí Tuy nhiên, kết quả chiết bitum và các chỉ số GOR – tỉ số khí/dầu, năng lượng hoạt hóa (Ea)- kết quả phân tích thủy nhiệt phân (trưởng thành giả)- của mẫu than trên cho thấy chúng có khả năng sinh dầu với tỷ lệ không lớn

Kết quả phân tích mẫu dầu trong giếng khoan B10-STB-1X trên khu vực miền võng Hà Nội cũng cho thấy có sự liên quan đến đá mẹ có chứa vật chất hữu cơ có nguồn gốc lục địa – có thể là than (Petersen et al., 2004) Dải phân bố n-alkane của mẫu đặc trưng cho dầu paraffinic có nguồn gốc từ đá sét Tỷ số Pristane/phytane 3,36; tỷ lệ C29 cao trên 45%; sự vắng mặt của C30 sterane – chỉ thị cho vật chất hữu cơ nguồn gốc biển – và hàm lượng lưu huỳnh cực thấp chứng minh cho nguồn lục địa của vật chất hữu cơ sinh loại dầu này

Sét dầu Đồng Ho và sét trong đới nghịch đảo Oligocen Bạch Long Vĩ có khả năng sinh ra sản phẩm dầu tương tự với mẫu dầu tại B10-STB-1X Gần đây nhất, kết quả phân tích thạch học hữu cơ kết hợp với các phân tích địa hóa truyền thống các mẫu sét tại giếng khoan Enreca 3 trên đảo Bạch Long Vĩ một lần nữa khẳng định khả năng sinh dầu của đá mẹ Oligocen khu vực bắc bể Sông Hồng và gợi mở hướng mới cho đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí trong khu vực Sét Oligocen tại GK Enreca-3

có tiềm năng sinh dầu cực tốt; TOC trung bình khoảng trên 2% - ngưỡng đá mẹ cực giàu; HI trung bình trên 500mgHC/gTOC; Tmax trung bình 3410C cho thấy mẫu chưa trưởng thành Thành phần maceral quan sát trong mẫu chủ yếu là vật chất hữu cơ nguồn

11

gốc tảo như VCHC vô định hình có khả năng phát quang, Lamalginite, Telalginite; các maceral có nguồn gốc VCHC lục địa như resinite hay huminite chiếm tỷ lệ khoảng 5-18% (hình 11) (Petersen, 2013)

2.1.2 Cơ sở lý thuyết

Than là loại đá dễ cháy chứa trên 50% trọng lượng và trên 70% thể tích là các vật chất dạng cacbon hình thành do quá trình nén ép các tàn tích thực vật tương tự như các tích tụ than bùn Sự khác nhau về vật liệu thực vật (type- loại than), mức độ biến chất (rank-nhãn than) và độ tinh sạch của than (grade- cấp than) là các đặc trưng chính của than” (Schopf, 1956)

Theo nguồn gốc, than được chia thành 2 loại là than sapropelic và than humic Than sapropelic được hình thành từ quá trình thối rữa của VCHC Than humic được phân chia (phân nhãn than) dựa trên độ phản xạ vitrinite; gồm 5 nhãn than chính lần lượt là than nâu (lignite) than á bitum than bitumthan antraxit tương ứng với

độ phản xạ vitrinite tăng dần Quá trình chuyển đổi nhãn than như trên gọi là quá trình than hóa hay quá trình trưởng thành nhiệt (coalification /maturation)

2.1.2.1 Môi trường thành tạo than bùn

Hầu hết các tập than đều thành tạo trong môi trường đầm lầy “mire” – thuật ngữ này được sử dụng để chỉ chung tất cả các môi trường tạo than như đầm lầy cây thân gỗ và cây bụi (swamp); đầm lầy cây bụi và cây cỏ (marsh); đầm lầy thấp có sậy

và cỏ trên đất than bùn nông (fen) và đầm lầy có cây thân gỗ, cây bụi, sậy trên đất than bùn sâu (bog)…(Taylor et al., 1998, Moore, 1989, Thắng and Dực, 2006)

Theo chế độ thủy văn, môi trường thành tạo than được chia thành 3 nhóm là môi trường thành tạo than bùn có ảnh hưởng của biển (marine-influenced peats), môi trường thành tạo than có ảnh hưởng của dòng chảy nước ngọt (freshwater rheotrophic) và môi trường thành tạo than bùn chỉ chịu ảnh hưởng của nước mưa (Frank, 1999)

Các thông số maceral như chỉ số bảo tồn mô (TPI), chỉ số keo hóa (GI), chí số

mô thực vật (VI) và chỉ số độ ảnh hưởng của nước ngầm được ứng dụng phổ biến để xác định cổ môi trường thành tạo than bùn

2.1.2.2 Quá trình than hóa của vật chất hữu cơ trong trầm tích

Các giai đoạn của quá trinh than hóa được thể hiện trong Error! Reference

source not found

12

Hình 2 1 Tổng hợp các giai đoạn của quá trình than hóa

2.1.2.3 Thành phần vật chất hữu cơ trong than

Macerals là những thành phần vi hữu cơ thường được xác định trong than và được phân biệt với nhau trên cơ sở tính chất quang lý của chúng Hệ thống phân loại macerals của ICCP được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay (Sýkorová et al., 2005, Kwiecińska and Petersen, 2004, ICCP, 2001, ICCP, 1998), gồm:

 Nhóm Huminite/Vitrinite: bắt nguồn từ tàn tích thực vật humic bị than hóa, chủ

yếu là lignin and cellulose Dưới ánh sáng phản xạ, mảnh vitrinite có màu xám và dưới kích thích UV chúng có thể có phát quang yếu (Taylor et al., 1998)

 Nhóm Liptinite: bắt nguồn từ phần nhựa cây và sáp thực vật – tàn tích của thực

vật giàu hydro như cutin, resin, chất béo, sáp và vỏ tế bào của bào tử, phấn hoa và tàn tích của vi khuẩn Trong các nhóm maceral, nhóm Liptinite có hệ số phản xạ thấp nhất dưới ánh sáng trắng Dưới kích thích UV, liptinite phát huỳnh quang trong đó màu huỳnh quang của bào tử được sử dụng như là một thông số để xác định mức độ trưởng thành nhiệt (Taylor et al., 1998)

 Nhóm Inertinite: trong hầu hết trường hợp bao gồm các nguyên liệu thực vật giống

vitrinite nhưng bị biến đổi thứ sinh hoặc bị oxy hóa trước và trong khi bị than hóa Điểm đặc trưng của inertinite là mức độ phản xạ cao hơn so với các mảnh vitrinite trong mẫu và không có phát quang dưới kích thích UV (Taylor et al., 1998)

13

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp phân tích thạch học hữu cơ

Bản chất của thạch học hữu cơ là xác định các chất hữu cơ trong than/trầm tích bằng cách quan sát chúng dưới kính hiển vi sử dụng chế độ ánh trắng và ánh sáng huỳnh quang trong dầu nhúng

Để chuẩn bị mẫu phân tích thành phần maceral trong than sử dụng ánh sáng phản xạ, mẫu than được làm nhỏ đến cỡ hạt từ 850μm đến 1000μm và đổ khuôn (đường kính 30mm) với hỗn hợp nhựa epoxy và chất đóng rắn (pha theo tỷ lệ gợi ý của nhà sản xuất) Khuôn mẫu sau khi đóng rắn hoàn toàn được mài và đánh bóng bề mặt (ISO7404-2, 1985) ; được tiến hành phân tích thành phần maceral trên hệ thống kính hiển vi sử dụng ánh sáng phản xạ (ánh sáng trắng và ánh sáng huỳnh quan) với vật kính được nhúng dầu (n8

23

= 1,518 để tăng chiết xuất của môi trường) có độ phóng đại từ 25 -50- 100 lần và thị kính với độ phóng đại 10 lần (ISO7404-3, 1994a) Tổng số điểm được chấp nhận phải lớn hơn 500 với mẫu than và lớn hơn 250 với mẫu kerogen; kết quả thể hiện dưới dạng % (ASTM, 2005)

2.2.2 Phương pháp phân tích độ phản xạ Vitrinite

Độ phản xạ vitrinite là thống số trưởng thành thông dụng nhất hiện nay Độ phản xạ là phần trăm (%) ánh sáng tới (ánh sáng trắng) phản xạ lại từ bề mặt phẳng được mài bóng của bề mặt nghiên cứu Chỉ các ánh sáng phản xạ nằm trong vùng ánh sáng xanh nhìn thấy (bước sóng 546 nanomet) được chấp nhận để đo trong phép phân tích này Độ phản xạ được đo trên các mảnh collotelinite

2.2.3 Phương pháp phân tích nhiệt phân tiêu chuẩn Rock_Eval

Chu trình phân tích được thể hiện trong

Hình 2 2 Các thông số nhiệt phân (TOC, S1, S2,

HI, PI, Tmax) được sử dụng để đánh giá chất

lượng đá mẹ, loại vật chất hữu cơ trong đá mẹ và

mức độ trưởng thành nhiệt của chúng

2.2.3 Phương pháp sắc ký

Một lượng mẫu đá đã nghiền nhỏ (khoảng

40g) được đun trong dung môi hữu cơ trong 12h

đến 24h sử dụng bộ chiết hồi lưu Soxhlet Dung

môi sau đó được cho bay hơi để thu lại bitum

Lượng bitum thu được sẽ được tách thành phần

hydrocacbon no (HCno), hydrocacbon thơm (HC

thơm), hợp chất phân cực bằng phương pháp sắc ký lỏng

Thành phần hydrocarbon no C15+ sau đó sẽ được tiến hành phân tích sắc ký khí

để xác định các sự có mặt hay vắng mặt của các hóa thạch địa hóa như napthenes (steranes, triterpanes, pentacyclic triterpans), isoprenoid (pristine, phytane), và alkane

Chu trình phân tích

Chu trình ghi kết quả

Ứng dụng trong

Thời gian

Thời gian Nhiệt phân

kerogen Hóa hơi các HC

tự do có sẵn trong đá

Giảm nhiệt

Tiềm năng dầu và khí

Tiềm năng sinh S1+S2 (kg/tấn đá)

Loại VCHC

S2/ TOC Chỉ số Hydrogen S3/TOC Chỉ số Oxygen

Dấu hiệu Dầu hoặc khí

S1 (g/tấn đá)

Hình 2 2 Sơ đồ chu trình nhiệt phân

tiêu chuẩn Rock Eval (Tissot and

Welte, 1978, Ower, 1990)