Hệ thống sinh – chứa – chắn ở khu vực TBBSH

Hệ thống sinh – chứa – chắn ở khu vực TBBSH

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm luận văn, học viên đã được sự quan tâm giúp đỡ của nhiều người Nhân đây, xin cho học viên được gửi lời cảm ơn chân thành với sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, anh chị trong khoa Địa chất, thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia

Hà Nội

Cũng nhân đây, cho học viên xin cảm ơn tới Phòng Thăm dò của Công ty Dầu khí Thái Bình đã giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn này

và trên thực tế thì người ta đã phát hiện ra mỏ khí Tiền Hải C đã đưa vào khai thác

mỏ khí này nằm trong cát kết Miocen; mỏ Đông Quan hay Trà Lý (D14) trong cát kết Oligocen Tất cả các mỏ này đều nằm trong vùng biển gần ven biển Thái Bình Sau thời gian dài khai thác thì các mỏ khí này ngày càng cạn kiệt dần Chính vì vậy mà ta cần phải đánh giá lại tiềm năng dầu khí tại khu vực này Việc nghiên cứu đặc điểm trầm tích Neogen và mối liên quan của chúng với hệ thống dầu khí

là một trong số những nhiệm vụ mà ta cần phải làm, nó mang tính thời sự và rất cấp thiết

Ch¬ng 1C¬ së tµi liÖu vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu

Khu vực Tây Bắc bể Sông Hồng (TBBSH) có diện tích bao gồm miền võng

Hà Nội và một phần là thuộc vùng biển ngoài khơi thuộc các lô 102, 103, 107 Chúng là một phần của bồn trũng Sông Hồng với các đơn vị thành hệ - cấu trúc nằm trong khu vực kinh tế của đồng bằng châu thổ Sông Hồng Đây là khu vực được đầu tư để tìm kiếm và thăm dò dầu khí lớn nhất khu vực phía Bắc nước ta Chính vì vậy, nguồn tài liệu ở đây là rất phong phú và đa dạng

1.1 Vị trí địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội của TBBSH

Như đã nói ở trên thì khu vực TBBSH bao gồm toàn bộ miền võng Hà Nội

và kéo dài ra một số lô phía Tây Bắc của vịnh Bắc Bộ Đây là trung tâm kinh tế -

xã hội của miền Bắc nước ta Các hoạt động kinh tế và xã hội thường phát triến mạnh tại các thành phố lớn trong khu vực này Hoạt động thăm dò dầu khí thì lại được tập trung tại khu vực ven biển tỉnh Thái Bình

1.1.1.Vị trí địa lí và địa hình khu vực

Khu vực TBBSH có diện tích gồm toàn bộ miền võng Hà Nội và một phần

là ở thềm lục địa ven biển vịnh Bắc Bộ gồm các lô 102, 103, 107 Chúng là một

và có đáy là dải ven biển kéo dài ra ngoài khơi của các tỉnh: Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình Vùng đồng bằng Sông Hồng gồm các tỉnh : Hà Nội,

Hà Tây, Hải Phòng, Hải Dương, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Bắc Ninh, Hưng Yên, Thái Bình, Vĩnh Phúc ngoài ra thì chúng còn chiếm một phần diện tích của các tỉnh Bắc Giang, Quảng Ninh và Phú Thọ (hình 1.1)

Do nằm trong phạm vi của đồng bằng châu thổ Sông Hồng cho nên diện tích ở đây là khá bằng phẳng Tuy nhiên, chúng vẫn hơi nghiêng ra phía biển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Độ cao của địa hình không quá 12m chỉ còn lại một

số núi còn sót lại ở Kiến An – Đồ Sơn và Núi Gôi – Nam Định

Địa hình ở đây do có các hệ thống Sông Hồng, Sông Thái Bình nên chúng vẫn bị chia cắt Càng ra gần tới biển thì chúng càng bị chia cắt mạnh hơn Sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam (Trung Quốc) và chúng đổ ra cửa Ba Lạt Trước khi

đổ ra biển thì chúng bị tách thành hai con sông là Sông Trà Lý và Sông Giang

Sông Hồng là sông già chúng đã thành tạo nên một vùng tam giác châu rộng lớn Chính hệ con sông này là nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu để hình thành nên châu thổ Sông Hồng rộng lớn và chúng cũng cấp vật liệu chủ đạo cho bồn trũng Sông Hồng để tạo nên những tập trầm tích có bề dày tới 14000m Miền đồng bằng bồi tích hạ lưu Sông Hồng chiếm tới hơn ¾ toàn bộ đồng bằng Bắc Bộ với các trầm tích bao gồm cát bột sét Cát ở đây thường là hạt trung đến nhỏ thường tập trung ở lòng sông

Khu vực bồi tích của hệ thống Sông Thái Bình gồm ba con sông chính là: Sông Cầu, Sông Thương, và Sông Lục Nam Phù sa của hệ thống sông này chủ yếu là mang tính axit (PH: 4,8) Hệ thống tam giác châu của hệ thống sông này là nhỏ, chúng có dạng vịnh phát triển các đồng bằng ngập mặn ven biển với thảm thực vật bao gồm sú vẹt, dương xỉ nước lợ

Sông Đuống, Sông Luộc là các con sông nối giữa hai hệ thống Sông Hồng

và Sông Thái Bình Các hệ thống sông nhỏ do hai hệ thống kể trên tách ra đa phân chúng nằm trên hệ thống các đứt gãy phát triển trong vùng

1.1.2.Khí hậu

Nước ta nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa và khu vực nghiên cứu cũng nằm trong ảnh hưởng của kiểu khí hậu này Vùng này hàng năm chịu ảnh hướng của hai hướng gió chính là: iió mùa mùa đông thổi chủ yếu theo hướng Bắc – Đông Bắc với tốc độ trung bình đạt 4 – 5m/s và hoạt động từ tháng 10 năm trước tới tháng 3 hoặc tháng 4 năm sau; gió mùa mùa hè thổi theo hướng Nam - Đông Nam với tốc độ trung bình đạt 2 – 3m/s và hoạt động vào các tháng còn lại trong năm

Nhiệt độ trong vùng thay đổi rất nhanh theo mùa Mùa hè, nhiệt độ thay đổi

10 – 230C Cá biệt, có những đợt rét mạnh thì nhiệt độ có thể xuống đến 60C độ

ẩm vào mùa hè đạt 70 – 80%

Trong vùng cũng có hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10, trong đó hàng năm tổng lượng mưa trung bình là 200 – 2500mm Mưa to nhất là vào khoảng tháng 7 tháng 8

1.1.3.Đặc điểm kinh tế - xã hội – nhân văn.

Dân số của vùng tập trung chủ yếu là tại khu vực châu thổ Sông Hồng với

nhất trong cả nước Trong khu vực thì có nhiều dân tộc khác nhau sinh sống song dân tộc kinh vẫn chiếm đa số Do nằm trong khu vực đồng bằng châu thổ cho nên

cư dân ở đây chủ yếu sống bằng nghề trồng lúa nước đã có từ ngàn xưa Ngoài ra, các cư dân sống tại vùng ven biển thì sống bằng nghề đánh bắt thủy sản là chính

Mạng lưới giao thông trong vùng phát triển khá đa dạng, bao gồm cả hệ thống đường bộ, đường thủy, đường sắt, và cả đường hàng không Trong vùng có nhiều đường quốc lộ chạy qua bao gồm quốc lộ 5 với chiều dài đạt 120km nối liền giữa Hà Nội với Hải Phòng Một phần của quốc lộ 1A chạy qua các tỉnh Hà Nội

Hà Nam, Ninh Bình, Hà Tây, quốc lộ 10 chạy về phái biển chúng nối liền với quốc

lộ 1A tại Ninh Bình Hệ thống quốc lộ này gần trùng với đường bao miền võng Hà Nội, quốc lộ 2 từ Hà Nội đi qua các tỉnh Vĩnh Phúc và Phú thọ, quốc lộ 3 đi Thái Nguyên, quốc lộ 6 đi Hòa Bình Mật độ xe lưu thông trong vùng là rất cao bởi vì đây là trung tâm kinh tế của khu vực phía Bắc nước ta Hệ thống đưuòng sắt Thống Nhất chạy Bắc Nam, và Hà Nội – Hải Phòng là tương đối tốt Hệ thống đường thủy thì tại Hải Phòng có cảng Hải Phòng - một trong những cảng lớn nhất

cả nước, đó là nơi luân chuyển hàng hóa từ nhiều nơi về phía Bắc nước ta theo đường biển Ngoài ra thì do trong vùng có hai hệ thống Sông Hồng và Sông Thái Bình cho nên đây cũng là hệ thống giao thông quan trọng trong vùng

Khu vực này cũng là trung tâm văn hóa – xã hội lớn nhất miền Bắc, có một thủ đô ngàn năm văn hiến và nó đồng thời cũng là nơi tập trung nông – công nghiệp lớn nhất khu vực phía Bắc Tiềm năng dầu khí nằm trong các tầng cát kết

trong trầm tích đệ tam giữ vai trò quan trọng và là nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu cho khu công nghiệp Tiền Hải (Thái Bình).

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất dầu khí của khu vực TBBSH

Trong quá khứ cũng như hiện tại thì việc nghiên cứu đặc điểm địa chất địa tầng của khu vực này gắn liền với công tác tìm kiếm và thăm dò dầu khí Tuy nhiên, việc nghiên cứu chúng được tiến hành từ khi người ta phát hiện ra các mỏ khí trong các tầng cát kết trầm tích đệ tam Có thể chia lịch sử tìm kiếm và thăm

dò dầu khí khu vực theo hai giai đoạn: giai đoạn trước năm 1987, và giai đoạn từ năm 1988 – nay

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1987

Những nghiên cứu đầu tiên về địa chất trong khu vực này chỉ được ghi nhân qua giếng khoan thăm dò dầu khí năm 1927 tại làng Mỹ Hòa (Hà Đông) Giếng khoan này đạt độ sâu 74m Khi phát hiện được các trầm tích Neogen nằm dưới lớp phủ đệ tứ đã tạo ra hướng phát triển dầu khí sau này tại miền võng Hà Nội cũng như Tây Bắc bể Sông Hồng Ở giai đoạn này thì chủ yếu tập trung khảo sát tại miền võng Hà Nội, là vùng được nghiên cứu địa chất dầu khí ngay từ đầu những năm 60 với sự giúp đỡ của Liên Xô cũ Hai phương pháp thăm dò đầu tiên

là khỏa sát từ hàng không và trọng lực (1961 - 1963) Về sau đó, người ta đã tiến hành khảo sát thăm dò nghiên cứu trọng lực chi tiết taikj một số khu vực (phần Đông Nam dải Khoái Châu – Tiền Hải, Kiến Xương) Trong nhiều năm thì miền võng Hà Nội đã được ưu tiên đầu tư nghiên cứu thăm dò tổng lực theo các phương pháp truyền thống từ địa mạo cấu tạo, thủy địa hóa, địa vật lí từ, trọng lực, địa chấn đến khoan nông toàn diện và khoan sâu trên một số cấu tạo Riêng nghiên cứu địa chấn đã thu nổ hơn 4000km tuyến cả khúc xạ lẫn phản xạ, khoan gần 100 giếng trải khắp miền võng Hà Nội Kết quả nghiên cứu của giai đoạn này là đã lập được khung cấu trúc địa chất, thang địa tầng đầu tiên cho toàn khu vực TBBSH, phát hiện được một loạt các cấu tạo trong Miocen như: Phủ Cừ, Tiên Hưng, Kiến Xương, Tiền Hải, các mũi nhô và các đới vát nhọn địa tầng Đặc biệt đã phát hiện

được mỏ khí Tiền Hải C(1 tỷ m3) trong cát kết Miocen và nhiều biểu hiện dầu và khí khác.

Tuy nhiên, do trong giai đoạn này bị hạn chế về điều kiện kỹ thuật, chất lượng tài liệu, nên các trầm tích trong Kainozoi chưa được làm sáng tỏ về biến đổi trầm tích liên quan tới các bãy địa tầng nguyên sinh

1.2.2 Giai đoạn từ 1988 đến nay

Kể từ khi luật đầu tư nước ngoài được ban hành công tác tìm kiếm và thăm

dò dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam bước vào giai đoạn mở rộng trong đó có bể Sông Hồng Những phát hiện về dầu khí của mỏ khí Tiền Hải C đã giúp cho khu vực này thu hút được rất nhiều đầu tư nghiên cứu Có tất cả 12 hợp đồng dầu khí trên toàn bộ bồn trũng Sông Hồng đã được ký kết, trong đó có 9 hợp đồng đã kết thúc do không có phát hiện mang tính thương mại Trên cơ sở phân tích và xử lý lại các tài liệu đã có từ trước đó thì nhà thầu Anzoil (Úc) đã tiến hành thu nổ 2.214

km tuyến địa chấn 2D mới và xử lí lại 3400km Trước đây, trên cơ sở phân tích và

xử lý lại các tài liệu cũ, họ đã phát hiện thêm nhiều cấu tạo không chỉ trong Miocen mà quan trọng hơn là các đối tượng mới trong Oligocen Anzoil cũng đã chứng minh được mặt bất chỉnh hợp giữa Oligocen, pha nghịch đảo kiến tạo Miocen muộn và nhiều cấu tạo nằm dưới các bất chỉnh hợp này Với 8 giếng khoan cả thăm dò và thẩm lượng, Anzoil đã phát hiện được mỏ khí nhỏ Sông Trà

Lý (D14 - STL) tại Đông Quan (Thái Bình) và biểu hiện dầu trong móng Paleozoi vùng cửa Sông Thái Bình (B10 - STV) các phát hiện này đưuọc đánh giá là quá nhỏ dưới mức thương mại chỉ đủ phục vụ yêu cầu địa phương Do vậy, họ đã không tiếp tục đầu tư mỏ Tuy nhiên, họ cũng nêu rõ cách nhìn về địa tầng trầm tích và lập được bản đồ cấu trúc mới thể hiện rõ các đới, các yếu tố cấu trúc, kiến tạo và các đối tượng dầu khí đặc biệt trong Oligocen làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp sau này Chính Anzoil đã bắt đầu áp dụng các phương pháp “ phân tích bể ”

và “ địa tầng phân tập” đối với các trầm tích đệ tam của miền võng Hà Nội Từ năm 2002 thì Maurel&Prom (Pháp) đã thay thế Anzoil điều hành tại miền võng Hà Nội, đã khoan thêm 2 giếng B26 – 1X và B10 – 2X nhằm thăm dò và thẩm lượng

đối tượng carbonat chứa dầu nhưng không thành công Trong năm 2001 – 2002, PIDC đã khoan tiếp 2 giếng khoan: giếng khoan trên cấu tạo Phủ Cừ (PV – PC – 1X) là một cấu tạo nghịch đảo ở dải nâng Khoái Châu – Tiền Hải, đạt độ sâu 2000m, kết quả không như mong đợi; giếng khoan trên cấu tạo Xuân Trường (PV – XT – 1X) đạt độ sâu 1877m, giếng khoan không gặp móng như dự kiến nhưng giếng có biểu hiện tốt về khí condensat, mặt cắt cho thấy ở đây có đá mẹ Oligocen tốt với tổng hàm lượng carbon hữu cơ rất cao, có tiềm năng sinh dầu Các kết quả nghiên cứu mới hầu như không có, trong khi đó hàng loạt những vấn đề về trầm tích học của các tầng chứa, về điều kiện tích tụ và biến đổi trầm tích của các đá mẹ vẫn còn chưa được làm rõ Một số vấn đề bất cập đang tồn tại khi thăm dò hiện nay là:

dụng được các kết quả phân tích tướng địa chấn, địa chấn địa tầng và địa tầng phân tập do đó chưa phù hợp và không giải thích đưuọc các phát hiện bẫy địa tầng nguyên sinh Cần phải làm rõ các mô hình tích tụ tiến hóa trầm tích trong Kainozoi của khu vực nghiên cứu

các phân tích về trầm tích học nên thường không chú ý đến đá mẹ Miocen,

do đó không giải thích được nguồn cung cấp của đá mẹ Miocen trong các bẫy trầm tích và bẫy hỗn hợp tại mỏ khí Tiền Hải C

1.3 Cơ sở tài liệu nghiên cứu đưuọc sử dụng trong luận văn

Trong lịch sử nghiên cứu về địa chất của khu vực này đã có rất nhiều tài liệu bao gồm các loại tài liệu như địa vật lý trên mặt, địa vật lý giếng khoan, các tài liệu báo cáo địa chất các giếng khoan, các tài liệu báo cáo kết quả phân tích mẫu thạch học, mẫu cơ lý, mẫu địa hóa, các báo cáo chuyên đề, các báo cáo thăm

dò nhiều loại, các hồ sơ của một số cấu tạo… Tuy vậy, việc sử dụng để phục vụ cho luận văn phải được chọn lọc trong một giới hạn theo mục tiêu mà luận văn đề

ra

1.3.1 Tài liệu về địa vât lý

Các tài liệu địa vật lý đã được sử dụng trong hàng loạt các nghiên cứu khác nhau với khối lượng vô cùng lớn và đa dạng như từ, trọng lực, địa chấn, địa vật lí giếng khoan Trong số này thì học viên chỉ lựa chọn các mặt cắt địa chấn 2D, có tới trên 5000km tuyến và địa vật lí giếng khoan có số lượng rất lớn, chúng là nền tảng để xây dựng địa tầng cấu trúc và hệ thống dầu khí của TBBSH Chất lượng của các tuyến địa chấn 2D sau năm 1990 mới có thể sử dụng được vì trước đó chất lượng là rất kém Luận văn sử dụng các kết quả xử lý và minh giải của PIDC trước đây

1.3.2 Các tài liệu và báo cáo liên quan đến khu vực nghiên cứu

Trong khu vực nghiên cứu có trên 80 giếng khoan đa phần là khoan sâu tìm kiếm, thăm dò và thẩm lượng Các tài liệu về báo cáo khoan cũng đa dạng và phức tạp Các báo cáo về phân tích thành phần thạch học, báo cáo về hoạt động kiến tạo trong khu vực, các báo cáo về tướng đá cổ địa lí, các báo cáo về đánh giá địa chất của bể Sông Hồng và các báo cáo chuyên đề về phân tích tướng trầm tích của bể Sông Hồng

1.4 Các phương pháp nghiên cứu áp dụng trong luận văn.

Theo nghiên cứu và phân tích các bồn trầm tích ở Việt Nam hầu như là chúng đều không xuất hiện các vết lộ trên bề mặt Việc thu thập các tài liệu về lỗ khoan cũng như các tài liệu về địa chấn là vô cùng hạn chế Cho nên hầu như các mẫu thạch học thu thập được chủ yếu là các mẫu vụn cơ học Việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu phục vụ cho việc phân tích bồn dựa trên các phương pháp truyền thống là hạn chế, do đó mà ta cần áp dụng cả phương pháp truyền thống và có sự áp dụng hỗ trợ của các thiết bị hiện đại sẽ là phương tiện hữu hiệu phục vụ cho việc nghiên cứu Các phương pháp chính sủ dụng trong luận văn bao gồm: Phương pháp thạch học, phương pháp phân tích các tham số định lượng dầu khí, phương pháp phân tích bể, phương pháp phân tích địa tầng phân tập

1.4.1 Phương pháp thạch học

Phương pháp phân tích thạch học là phương pháp phân tích cơ bản trong nghiên cứu các quá trình tiến hóa trầm tích Trong phương pháp phân tích thạch học này thì thông thường đối với các trầm tích bở dời thì người ta thường phân tích theo thành phần độ hạt, còn đối với các đá đã gắn kết thì người ta thường xác định chúng dưới kính hiển vi Phân tích thạch học không chỉ đơn thuần là phân tích thành phần thạch học, phân tích độ hạt Phân tích thành phần thạch học còn giúp ta xác định các chỉ tiêu môi trường vận chuyển và tích tụ chúng, các chỉ tiêu

về độ chọn lọc độ mài tròn các chỉ số về độ Eh, PH sẽ giúp ta xác định được chúng

từ quá trình vận chuyển tới môi trường tích tụ Ngoài ra, phân tích thành phần thạch học còn giúp ta xác định được tướng của các loại đá trên khi ta két hơp với một số phương pháp khác

1.4.2 Phương pháp phân tích các tham số trầm tích

Việc nghiên cứu các tầng đá sinh, đá chứa, đá chắn là rất quan trọng trong nghiên cứu phân tích bể để đánh giá tiềm năng dầu khí của chúng Tuy nhiên, để xác định được chúng có ở dạng tiềm năng và triển vọng hay không thì một điều không thể bỏ qua là ta phải xác định cho được các thông số của các lớp trầm tích

đó là các thông số: Md (kích thước trung bình của hạt vụn trong đá), So (hệ số chón lọc), Ro (hệ số mài tròn), Co (hệ số nén ép), I (hệ số biến đổi thứ sinh), Li (hàm lượng xi măng %), Me (độ rỗng hiệu dụng %), K (độ thấm (mD)), Q (hàm lượng thạch anh) Trong đó thì mối quan hệ giữa độ rỗng và độ thấm với các thông

số trầm tích khác có thể viết dưới dạng:

Me (K) = f( Q, Md, So, Ro, Li, Co, I)

Độ lỗ rỗng và độ thấm có vai trò rất lớn trong việc di chuyển và tích tụ dầu khí, các đá có độ rỗng kém thì chúng thường không có khả năng di chuyển dầu khí

từ đá sinh tới tầng chứa, và ngược lại các đá có độ rỗng và độ thấm kém thì sẽ là loại đá của tầng chắn dầu khí rất tốt Hệ số biến đổi thứ sinh của đá cũng có vai trò quan trọng rất lớn thông thường thì dầu chỉ thành tạo được trong những đá chỉ qua giai đoạn hậu sinh sớm hoặc muộn còn trong thời kỳ thành đá muộn thì do chúng

còn chưa đủ điều kiện để có thể hình thành nên mỏ dầu khí, hoặc nếu ở giai đoạn biến sinh thì đây là giai đoạn các đá đã vị biển đổi mạnh do vậy mà nếu mà trước

đó đã thành tạo nên mỏ thì ở giai đoạn chúng sẽ biến đổi làm cho mỏ bị biến đổi mạnh khiến cho mỏ không còn tồn tại nữa

Như vậy, nghiên cứu các tham số về trầm tích sẽ có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nghiên cứu hệ thống dầu khí, khả năng di chuyển của dầu khí cũng như khả năng chứa chắn của chúng

1.4.3 Phương pháp phân tích bể

Phương pháp phân tích bể là phương pháp xây dựng lại, xác lập lại mô hình địa chất từ khi hình đến các giai đoạn phát triển của theo các thời kỳ khác nhau và cho đến giai đoạn kết thúc bể trầm tích Đó chính là quá trình khôi phục lại các quá trình địa động lực hình thành nên các tập trầm tích theo từng giai đoạn tiến hóa hình thành nên chúng Trong luận văn này, học viên sử dụng các mặt cắt địa chấn làm cơ sở cho việc phân chia các tập trầm tích Chúng dựa theo các lớp đất

đá khác nhau khi ta thu nổ địa chấn thì các lớp trầm tích khác nhau sẽ cho ta vận tốc truyền sóng khác nhau và ta sẽ thu được các dải trên băng địa chấn, các mặt này chính là nó thể hiện các lớp trầm tích khác nhau Mỗi tập trầm tích khác nhau thì chúng được khống chế bởi bởi môi trường và hoàn cảnh địa động lực khác nhau Môi trường và hoạt động địa động lực này biểu hiện trong thành phần và đặc điểm cấu trúc của các tập trầm tích khác nhau Các lớp đất đá khác nhau thì cúng

sẽ có các tính chất vật lí khác nhau như tốc độ truyền sóng, sư khác nhau của các tập này thì tạo ra ranh giới giữa chúng là gián đoạn hoặc liên tục trên các ranh giới của các tập trầm tích thể hiện trên dải băng địa chấn thì chúng đã được kiểm nghiệm lại bằng các tài liệu llox khoan để từ đó ta có thể xác định được chính xác thành phần trầ tích cũng như ranh giới của các tập trầm tích này

1.4.4 Phương pháp phân tích địa tầng phân tập

Về cơ bản như đã nói ở trên thì phương pháp này dựa trên nguyên lý các tập trầm tích khác nhau thì chúng sẽ có các mặt phản xạ khác nhau Các mặt phản

xạ này thể hiện qua các dải liên tục hoặc không liên tục trên dải băng địa chấn dựa

trên cơ sở thiết lập lại được các tướng trầm tích thì sẽ làm sáng tỏ được sự phân bố theo không gian và thời gian của các tập trầm tích để từ đó có thể xây dưng lại được quá trình thành tạo trầm tích qua các giai đoạn phát triển khác nhau của chúng Sự phát triển thay thế nhau theo không gian và thời gian của các tướng trầm tích sẽ chỉ cho ta biết cơ cấu cụ thể của hệ thống dầu khí sinh – chứa – chắn – bẫy Việc xác định được các bẫy địa tầng ngyên thủy là không thể thiếu được trong phân tích tướng trầm tích và nhất là trong nghiên cứu về địa chất dầu các bể trầm tích bị chôn vùi dưới sâu thường là không lộ ra trên bề mặt đất do vậy mà nghiên cứu địa chấn nhất là nghiên cứu địa tầng phân tập là phương pháp hữu hiệu cho công tác tìm kiếm và thăm dò dầu khí.

Nghiên cứu địa tầng phân tập sẽ giúp ta khôi phục lại được các điều kiện về không gian tích tụ cũng như sự thay đổi tương đối của sự thay đổi mực nước trong

bể trong tầm Phương pháp địa tầng phân tập còn là phương pháp dùng để xác định các quá trình biển tiến và thoái rất hữu hiệu Việc xây dưng lại được quá trình hình thành thành nguyên thủy của các lớp trầm tích sẽ là tiền đề để ta có thể xác định lại được các quá trình biến đổi bể trầm tích sau đó Tuy nhiên, trong phạm vi của luận văn thì học viên chỉ sử dụng phương pháp địa tầng phân tập để giải quyết các vấn đề như: không gian tích tụ trầm tích, các miền hệ thống trầm tích, và sự thay đổi mực nước biển

Chơng 2

đặc điểm địa chất của khu vực tây bắc bể sông hồng

Khu vực tõy Bắc bể Sụng Hồng là khu vực bao gồm miền vừng Hà Nội và cỏc lụ 102, 103, 107 Chỳng phõn bố tại rỡa Tõy Bắc Biển Đụng nước ta và nằm tại rỡa Đụng của Chõu Á Chớnh vỡ vậy mà quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển khu vực này gắn liền với hoạt động hỡnh thành và phỏt triển của bồn trũng Sụng Hồng

2.1 Địa tầng và trầm tớch Neogen Tõy Bắc bể Sụng Hồng

Cỏc thành tạo trầm tớch trong Neogen của bồn trũng Sụng Hồng chủ yếu là cỏc thành tạo cú nguồn gốc lục nguyờn, trong đú cú một số lớp sột và sột – than mỏng Cỏc trầm tớch này được phõn bố và sắp xếp theo cỏc tập cú cựng nguồn gốc sinh thành trung cựng một điều kiện động lực và trong một mụi trường là như nhau Để lặp lại được điều kiện thành tạo chỳng, trước hết ta cần phải phõn loại chỳng theo từng tập, sau đú sẽ phõn loại chi tiết cho từng loại đỏ Để cú được hệ thống nhất quỏn, thỡ trước hết cần phải phõn loại chỳng theo cỏc tập sinh thành, sau đú sẽ vận dụng cỏc tiờu chuẩn phõn loại đỏ vụn theo thành phần kiến trỳc và cấu tạo

2.1.l Khỏi niệm và phõn loại địa tầng

a Khỏi niệm.

Trước tiờn, ta cần phải hiểu thế nào là một tầng Tầng (lớp) là một tập hợp cỏc đỏ được hỡnh thành trong cựng một điều kiện về địa chất chỳng là những thể địa chất của cỏc hạt vụn co tớnh chất tương đồng về điều kiện thành tạo cũng như cỏc đặc tớnh vật lý Tập trầm tớch được sử dụng ở Việt Nam hiện nay cú thể theo hai hướng khỏc nhau Hướng sử dụng thụng thường, tập là mốt số lớp đất đỏ nằm chồng chất lờn nhau hoặc một lớp dày cú nhiều lớp mổng hay thấu kớnh xen bờn trong Theo địa tầng phõn tập (sequense stratygraphy) “tập” là đơn vị cơ bản của

hệ thống phõn loại trầm tớch địa tầng thực tế thỡ tập trầm tiochs cũng là tập địa tầng Tuy vậy, khi phõn tớch quỏ trỡnh tớch tụ thỡ tập trầm tớch mang nội dung thiờn

về nguồn gốc thành tạo nhiều hơn là tập địa tầng theo trật tự sắp xếp trong mặt cắt địa chất Trong xử lý và minh giải địa chấn còn sử dụng tập địa chấn là các lớp nằm giới hạn giữa hai mặt phản xạ hoạc do bất chỉnh hợp gây nên hay do tầng – lớp đá có tính phản xạ mạnh Tính chất truyền sóng trong cùng một tập gần như là tương tự nhau Một tập trầm tích phải được định rõ theo các đặc trưng như sau:

- Một tập trầm tích đều phải có ranh giới trên và dưới rõ ràng, dễ phân biệt Ranh giới giữa các tập có thể là mặt bất chỉnh hợp hoặc là mặt chỉnh hợp, hoặc là mặt ranh giới giữa hai tổ hợp trầm tích có bản chất và nguồn gốc khác nhau

- Sự phân bố và sắp xếp của các yếu tố như phân lớp, phân dải, các thành phần bên trong tập Trong cùng một tập có thể gồm một số tổ hợp các đá có cùng nguồn gốc và cùng được thành tạo trong cùng một khoảng thời gian liên tục

- Các tập phân bố bên cạnh nhau phải có sự phân bố rõ ràng về bản chất

và nguồn gốc hay điuều kiện, hoàn cảnh và cơ cấu thành tạo

Như vậy, mặt bất chỉnh hợp khu vực không thể tồn tại ở bên trong một tập Trong cùng một tập cũng không thẻ có hai loại trầm tích trái ngược nhau về bản chát và nguồn gốc Cả hai nguyên tắc này đã bị vi phạm khi điều chỉnh các hệ tầng trầm tích Phù Tiên, Đình Cao cũ thành các hệ tầng cùng tên mới hậu quả dẫn đến những sai xót và lẫn lộn trong nghiên cứu trầm tích và phân tích tiến hóa, kiến tạo của Tây Bắc bể Sông Hồng trong các giai đoạn đầu Kainozoi

b Phân loại.

Phân loại thạch học truyền thống đã dựa vào các tiêu chuẩn thành phần, kiến trúc và cấu tạo Trong thạch học trầm tích thì các cơ sở để phân loại và mô tả xác định đá là màu sắc, thành phần, kiến trúc, cấu tạo, các dấu vết sinh vật và các biến đổi khi thành đá Để phân loại các trầm tích trong Kainozoi của Tây Bắc bể Sông Hồng thì học viên đã tiến hành theo các bước:

- Phân loại màu của trầm tích khi mới thành tạo Màu này phản ánh tương quan của FeO/Fe2O3 Chỉ số môi trường Eh Fe2+< Fe3+ oxi hóa (đỏ) và Fe2+> Fe3+

khử (xám)

- Phân loại cỡ hạt theo kích thước để xác định được tên đá sơ bộ

- Xác định thành phần và định lượng thành phần thứ sinh như các mảnh vụn, của nền, thành phần tại sinh như xi măng Thành phần tạo đá chính là cơ sở

để phân loại và đặt tên các đá như đơn khoáng, ít khoáng, đa khoáng, acko, grauvac

- Phân tích kiến trúc như hình dáng hạt vụn: độ mài tròn, góc cạnh, độ cầu Dựa vào đó dự đoán quá trình vận chuyển lắng đọng và bào mòn

- Phân tích chi tiết các mảnh vụn quan trọng, các dấu vết sinh vật trong các đá vụn thường chú ý mô tả một số mảnh vụn khoáng vật, mảnh đá quan trọng Đặc điểm thành phần của mảnh vụn phản ánh nguồn cung cấp vật liệu trầm tích

- Tổng hợp tất cả các chỉ tiêu để xác định tên của đá và đưa ra nhận xét

về nguồn cung cấp vật liệu, sự vạn chuyển, môi trường tích tụ…

Trầm tích vụn của Tây Bắc bế Sông Hồng gắn liền với hệ thống dầu khí và

là đối tượng thăm dò quan trọng nên việc phân loại thạch học cần chú ý đến một

số các giai đoạn biến đổi của đá Với các biến cố : độ chặt sít, tái kết tinh, hòa tan,

xi măng hóa, tái sinh, thay thế, phân hủy sinh vật

+ Phân loại theo thành phần

Các trầm tích Neogen của Tây Bắc bế Sông Hồng hầu như chủ yếu là các

đá lục nguyên, nên phân loại thành phần các mảnh vụn là một trong những tiêu chuẩn quan trọng Khi phân loại, cần chú ý phân tách các mảnh vụn và nền, phân biệt nền (vật liệu tha sinh) và xi măng (vật liệu tự sinh) Trầm tích lục nguyên được phân thành 3 nhóm chính: Thạch anh (Q), feldspat (F), mảnh vụn đá (L) theo các tỉ lệ khác nhau thì chúng sẽ cho tên gọi các đá khác nhau

+ Phân loại theo kiến trúc

Kiến trúc của đá là những đặc điểm về hình dáng, kích thước, mức độ kết tinh của các thành phần tạo đá Với các trầm tích Neogen của TBBSH Việc phân loại này không những chỉ xác định tên đá mà chúng còn là chỉ tiêu quan trọng trong việc phân tích tướng Các tiêu trí phân loại kiến trúc theo tiêu chuẩn quy định phân tích độ hạt, độ cầu và độ mài tròn Trong phân loại kiến trúc không những chỉ chú ý các mảnh vụn mà còn phân tích và phân biệt kiến trúc nền và xi măng

+ Phân loại theo cấu tạo

Cấu tạo là những đặc điểm về sự phân bố và sắp xếp trong không gian của các hợp phần tạo đá Các dạng cấu tạo phân lớp có giá trị lớn để phân tích và nhận biết môi trường lắng đọng trầm tích Dấu hiệu cấu tạo còn giúp cho sự nhận biết các biến dạng đã xảy ra trong các tập trầm tích

2.1.2 Mô tả địa tầng

Trong khu vực Tây Bắc bể Sông Hồng thì trong giai đoạn Neogen đã thành tạo nên 4 hệ tầng bao gồm: hệ tầng Phong Châu, hệ tầng Phủ Cừ, hệ tầng Tiên Hưng và hệ tầng Vĩnh Bảo Đó là các thành tạo trầm tích có nguồn gốc từ lục địa (trầm tích lục nguyên)

hệ tầng được xác định là thống miocen phụ thống hạ là dựa vào hóa thạch như: Quercus lobbii, Q neriifolia, Perca sp, Ziziphus sp…

Hệ tầng phong châu phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Đình Cao và bị hệ tầng Phủ Cừ phủ bất chỉnh hợp lên trên.

Hệ tầng Phủ Cừ được thiết lập lần đầu tiên tại giếng khoan K.2 (955 – 1180m) Thành phần trầm tích đặc trưng của mặt cắt bao gồm các tập cát kết dày xen kẽ với các lớp mỏng bột kết, sét kết và phần trên có các lớp mỏng than nâu

(Cột địa tầng từ Eocen – Pliocen của bồn trũng Sông Hồng)

và sét than Cấu trúc mặt cắt theo nhịp aluvi và chia thành 3 phần tương ứng với ba phụ tầng Phủ Cử dưới, giữa và trên Mỗi phụ tầng được đặc trưng bởi một nhịp aluvi trong đó cơ sở là cát kết màu xám sáng, phần trên là các lớp mỏng sét – bột kết, sét than và than là phân trên cùng Phụ tầng dưới cát kết là chủ yếu, sét bột kết lớp mỏng các trầm tích mịn tăng lên trong phụ tầng giữa, càng lên trên thì các lớp

sét bột và sét kết càng dày Phụ tầng trên có sự cân bằng về độ dày giữa các tập trầm tích mịn và cát kết cùng với vỉa than tăng dần.

Hệ tầng này phủ bất chỉnh hợp lên trên hệ tầng Phong Châu và chuyển tiếp

từ từ lên hệ tầng Tiên Hưng, ranh giới này vẫn có những bất chỉnh hợp địa phương

Phần trên: là sự xen kẽ của cát kết, bột kết sét kết và than, chúng gắn kết kém hơn ở phần dưới Chúng là các trầm tích đầm lày bởi ở đây đã phát hiện ra các hóa thạch thuộc loại này

Theo các tài liệu khoan sâu thì hệ tầng này bị hệ tầng Vĩnh Bảo phủ bất chỉnh hợp lên trên, và đáy hệ tầng Tiên Hưng chuyển tiếp dần xuống hệ tầng Phủ

Cừ ở phía dưới

Các thành tạo của hệ tầng này không lộ trên mặt mà chỉ quan sát được qua các tài liêu khoan Chiều dày của hệ tầng đạt 132,5m Thành phần trầm tích chủ yếu bao gồm: cát kết hạt nhỏ đến hạt thô xen kẽ với các lớp bột kết, sét bột kết và cát sạn kết, đá có cấu tạo phân nhịp không rõ ràng, mỗi nhịp bắt đầu từ cát sạn kết chuyển dần lên cát kết – bột kết xen sét bột kết nhìn chung đá ở hệ tầng này gắn kết yếu bở rời và có hiện tượng phong hóa yếu

Hệ tầng này bị hệ tầng Lệ Chi phủ bất chỉnh hợp lên trên.

2.2 đặc điểm cấu trúc địa chất và hoạt động địa động lực.

Trong khu vực nghiên cứu thì chúng thì do chúng nằm trong phạm vi hẹp của bồn trũng Sông Hồng cho nên hoạt động địa động lực của chúng gắn liền với hoạt động địa động lực của bồn trũng Sông Hồng Khu vực TBBSH được nao kín

về phía Đông Bắc và Tây Nam bởi các khung thuộc các đơn vị thành hệ cấu trúc

đã thành tạo từ trước Các khung cấu trúc này đã thành tạo từ trước khi hình thành nên bồn trũng Sông Hồng Mặc dù vậy thì các hoạt động kiến tạo trong Kainozoi

đã chôn vùi một phần của các khung cấu trúc này dưới lớp phủ trầm tích; còn các thành tạo trước Kainozoi trở thành móng của Bồn trũng Sông Hồng nằm bao phía Đông Nam là phần mở rộng của miền võng Hà Nội chúng là một phần tiếp nối của các trầm tích trong Kainozoi của bồn trũng Sông Hồng

2.2.1 Cấu trúc địa chất và hoạt động địa động lực

Khung cấu trúc của TBBSH có sự liên quan mật thiết với các đới cận kề nó trong đó đặc biệt là phần Bắc bể Sông Hồng Hệ thống các đứt gãy sâu khu vực kéo dài theo Tây Bắc – Đông Nam, chúng phân chia TBBSH thành nhiều đới cấu trúc khác nhau Mỗi đới có những đặc trưng riêng theo các kiểu thành hệ cấu trúc tiêu biểu nổi bật trong mỗi đới lại phát triển các cấu tạo có lịch sử hình thành, và phát triển khác nhau Đồng thời chúng cũng tồn tại các hệ thống dầu khí khác nhau TBBSH ta tạm coi nó là bậc cấu trúc bâc 1 thì các đới cấu trúc phát triển tiếp sau nó trong khu vực này ta coi là các bậc cấu trúc tiếp theo: hệ thống các đứt gãy coi là bậc 2, các cấu tạo nếp lõm địa phương (các trũng địa phương) thì ta coi là bậc 3 Khu vực miền võng Hà Nội (hình) có các đới cấu trúc như sau:

a Đới sụt lún trung tâm

Đới trung tâm này được giới hạn bởi hệ thống đứt gãy Sông Lô về phía Đông Bắc và hệ thống đứt gãy Sông Chảy (Kiến Xương) về phía Tây Nam Hệ thống móng trầm tích trước Kainozoi bị chôn vùi rata sâu co nơi dày tới 6 – 7 km hầu hết các giếng khoan trong miền võng Hà Nội (MVHN) đều được tiến hành

trong đới cấu trúc này Tuy nhiên, chỉ có duy nhất một giếng khoan trong đới cauas trúc này là đạt tới móng Mesozoi tại cấu tạo phủ cừ ở độ sâu 3941m (K.104/3941m - TD) Tại đây, móng là các tập dày Rhyorite có thành phần khá

khác đều trong các tập Miocen hay bắt đầu tới phần trên của Oligocen thậm trí cả giếng khoan sâu nhất trong MVHN là giếng khoan Cồn Đen đạt tới độ sâu (K.110/4253m ) Như vậy, chiều dày của các tập trầm tích đệ tam trong đới trung tâm có thể đạt tới 6 – 7 km Đó là tầng cấu trúc tiêu biểu của đới trung tâm và có thể phân thành hai phụ đới có đặc trưng cấu trúc khác nhau với ranh giới là đứt gãy Vĩnh Ninh

+ Trũng Đông Quan

Là đới cấu trúc tách giãn trong Oligoxen chúng phân bố bên phía cánh chui đông bắc đứt gãy Vĩnh Ninh tới đứt gãy Sông Lô giáp với đời rìa đông bắc Về phía đông và đông nam, phụ đới này có thể nhập vào phụ đới nghịch đảo Miocen

Do đây là trũng sụt lún điển hình với các tập trầm tích đồng tách giãn Oligocen và oằn võng, sụt lún sau tách giãn Miocen Các tập trầm tích Oligocen chúng phân bố hầu như trong các địa hào và bán địa hào Cấu trúc của các địa hào này thường bị khống chế bởi các hệ thống đứt gãy thuận và đứt gãy kiểu dạng cành cây Một số các đứt gãy địa phương kiểu cành cây hướng đông bắc – tây nam đã phân cách các tập trầm tích Oligocen thành các khối nhỏ hình thành nên hệ thống cấu trúc bậc 3

là các cấu tạo kề với các đứt gãy nghiêng này Các tập trầm tích Miocen thường phân bố trong các trũng lõm kiểu lòng chảo do oằn võng và hầu như không bị biến dạng uốn nếp như phụ đới nghịch đảo Miocen kề phía tây nam

+ phụ đới cấu trúc do nghịch đảo cấu trúc trong Miocen hay còn được gọi theo tên khác là đới nâng Khoái Châu – Tiền Hải Phụ đới này phân bố trên phía cánh chờm tây nam đứt gãy nghịch Vĩnh Ninh tới đứt gãy Kiến Xương (Sông Chảy) chúng tiếp giáp với đới rìa tây nam của miền võng Hà Nội Về phía đông và đông nam thì phụ đới này đưuọc mở rộng lên trên cả trũng Đông Quan (phụ đới đồng tách giãn Oligocen) chiếm phần trũng trung tâm Điểm đặc biệt ở trong phụ đới này là ở trong cấu trúc của đới này thì xuất hiện hàng loạt các đới có cấu trúc

dạng vòm do uốn nếp cuối Miocen Các cấu tạo này thường nằm trên cánh trồi chờm và ôm vào các đứt gãy nghịch như đứt gãy Vĩnh Ninh, đứt gãy Thái Bình và đuôi giáp biển của đứt gãy kề đứt gãy Sông Chảy (Kiến Xương) Các tập trầm tích cua Oligocen cũng bị biến dạng uống nếp trong phụ đới này kéo theo các tập trầm tích Miocen phủ trên Các tập trậm tích Miocen hầu như chúng đều bị uốn nếp làm cho các trầm tích nằm dưới chúng cũng bị uốn nếp theo Chúng hình thành các đứt gãy địa phương ôm kề dứt gãy nghịch Đó là các bình đồ cấu trúc bậc 3 trong phụ đới nghịch đảo phần lớn đỉnh của các cấu tạo vòm nâng đều bị bào mòn hay chúng vắng mặt các trầm tích Miocen muộn do bị cắt cụt bào mòn Hiện tượng này được quan sát rõ trên các mặt cắt địa chấn nhiều nơi đặc biệt là đỉnh của các cấu tạo, các tập trầm tích Pliocen thường phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích Miocen giữa bên cạnh các cấu tạo thường là các yên ngựa và các các lõm kích thước khác nhau Như lõm Vũ Tiên và Lõm Phượng Ngãi Trong số này, thì nếp Lõm Phượng Ngãi là có kích thước lớn hơn cả, nằm trên ranh giới giữa Tiền Hải và Kiến Xương

và vùng biển nông Thái Bình hiện tại đây là các bể trầm tích nhỏ đưuọc hình thành sau quá trình nghịch đảo vào cuối Miocen và hầu như chúng chưa được nghiên cứu

b Đới cấu trúc rìa đông bắc

Đới cấu trúc này nằm trong giới hạn của đứt gãy Sông Lô tới đứt gãy Kiến Thụy Các mặt cắt trầm tích đệ tam trong đới cấu trúc này bị vát mỏng dần về phía sườn đông bắc từ 1000 – 2000m trong một số các bán địa hào rất hẹp, có nơi vát không đáng kể Hầu hết các giếng khoan kể cả khoan nông trong đới này đều phát hiện được móng Paleozoi hoặc là đá carbonat, hoặc là các đá phiến, quazit (B26 – 1X) có khi cả hai loại (B10 – STB -1X) đều có tuổi Paleozoi muộn Tương tự các thành tạo lộ trên dới ngoài rìa cấu trúc bề mặt móng chủ yếu dạng đơn nghiêng bậc thang, đôi chỗ có các bán địa hào nhỏ hẹp, kề áp các đứt gãy địa phương Các tập trầm tích Oligocen thường là mỏng và hạn chế trong các bán địa hào này Nhiều nơi khác, chúng phủ bất chỉnh hợp trên móng là các tập mỏng trầm tích Neogen có

độ dày tăng dần và nằm hơi nghiêng về đới trung tâm

Nằm phía ngoài của đới rìa đông bắc, hầu như chỉ có lớp phủ trầm tích đệ

tứ trên móng Paleozoi Một số nơi móng Paleozoi lộ rõ trên bề mặt như các vùng Kiến An, Đồ Sơn, Hoàng Thạch… một vài diện nhỏ phân bố các trầm tích Neogen dọc theo đường 18 gần Phả Lại tách biết hẳn khỏi cấu trúc của TBBSH

c Đới cấu trúc rìa tây nam

Nằm phía trên cánh treo tây nam của hệ thống đứt gãy Kiến Xương (Sông Chảy) là đới cấu trúc rìa có đọ phân dị phức tạp dải kéo dài giữa hai đứt gãy Sông Chảy và Hưng Yên trướ đây chúng được coi là thềm nâng địa lũy Hưng Yên , ít có triển vọng dầu khí Giếng khoan tìm kiếm đầu tiên tại thành phố Nam Định không phát hiện được các trầm tích đệ tam và chỉ có lớp mỏng trầm tích đệ tứ phủ trên móng đá kết tinh từ trước Kainozoi Tuy nhiên, tại Xuân Trường các giếng khoan

đã phát hiên đưuọc các trầm tích đệ tam khá dày từ 500 – 600m đến 1500 – 2000m (K18/280 – 879m và PV – XT – 1X/277 – 2000m) Do vậy, đây có thể là đới cấu trúc phân dị phức tạp móng của chúng bao gồm cả các thành tạo biến chất cao trong Proterozoi và magma, trầm tích Paleozoi – Mesozoi Các trầm tích Oligocen

có thể phân bố trong một số địa hào hẹp kéo dài, còn trầm tích Neogen có thể phân

bố rộng với chiều dày mỏng Bao ngoài đới rìa tây nam là hệ thống câu trúc Mesozoi cũng phát triển theo hướng cấu trúc kéo dài tây bắc – đông nam

Hoạt động địa động lực của TBBSH của các trầm tích trong Neogen gắn liền với các hoạt động kiến tạo của bồn trũng Sông Hồng Tiến hóa trầm tích phải được đặt trong mối quan hệ nhân quả giữa bối cảnh kiến tạo (hoạt động địa động lực) với đặc điểm trầm tích Mỗi pha kiến tạo sẽ tạo ra cho riêng mình một loại bồn trầm tích đặc trưng chúng được quy định bởi thành phần thạch học Trong Neogen hoạt động địa động lực của bồn trũng Sông Hồng được thành 3 giai đoạn chủ đạo:

- Giai đoạn 1: là giai đoạn tách giãn đồng rift nó kéo dài từ Eocen cho tới Miocen sớm chúng thành tạo nên các chu kỳ trầm tích: móng – H106 (Eocen – oligocen sớm), H106 – H100 (oligocen muộn) và H100 – H80 (miocen sớm )

- Giai đoạn 2: đứt gãy sau Miocen giữa là quá trình đứt gãy tạo thành hàng loạt các đứt gãy dạng cành cây trên diện rộng của bồn các đứt gãy này phá hủy

hầu hết các thành tạo trước đó, và là đứt gãy đồng trầm tích của bồn Miocen muộn.

- Giai đoạn 3: quá trình nghịch đảo kiến tạo diễn ra mạnh mẽ, xu thế xô húc

đã tạo nên trong Miocen muộn hàng loạt các đứt gãy và uốn nếp rõ nét Các trầm tích Miocen chúng bị ép ngang tạo thành nếp uốn giữa các hệ thống đứt gãy dạng cành cây Trong giai đoạn này còn tạo ra các chờm nghịch với biên độ lớn

Từ hoạt động địa động lực trên thì ta thấy rằng các pha của hoạt động kiến tạo được đặc trưng bởi các chu kỳ trầm tích Trong Neogen thì chúng được chia thành 4 chu kỳ:

Chu kỳ 1: H100 – H80 (Miocen sớm) chu kỳ này tương ứng với hệ tầng Phong Châu Chu kỳ dược mở đầu bằng các tướng bột sét tiền châu thổ và bột cát đồng bằng châu thổ Két thúc là các tướng sét, sét bột môi trường biển nông có chứa glauconit thống trị đánh dấu giai đoạn tách giãn bồn trũng và biển tiến khu vực môi trường khá yên tĩnh lắng đọng những hạt mịn tạo nên tầng sét dày có giá trị như một màn chắn khu vực

Chu kỳ 2: H80 – H50 (Miocen giữa) Chu kỳ này tương ứng với hệ tầng Phủ Cừ, chúng mở đầu bằng các tướng bột sét tiền châu thổ, trầm tích được phân chia thành 3 khu vực ở đây có 3 phức hệ tướng đặc trưng: ở khu đông bắc chủ yếu

là trầm tích aluvi – delta, ở khu vực tây bắc trầm tích thuộc tướng dạng hồ lớn lục địa, khu vực đông nam chủ yếu là trầm tích vũng vịnh, vũng cửa sông Và kết thúc

là sét biển nông chứa động sinh vật biển có xen kẽ các tướng sét đầm lầy chứa than Trong suốt thời kỳ Phủ Cừ sớm đến cả thời kỳ Tiên Hưng sớm thì quá trình tích tụ trầm tích vẫn liên tục bị phân hóa thành 3 khu vực như trên Đá bị biến đổi đến giai đoạn hậu sinh sớm – muộn Đến thời kỳ này quá trình tách giãn bồn rift đi vào giai đoạn kết thúc, đồng thời bắt đầu xuất hiện một pha nén ép cục bộ kéo dài cho đến Miocen muộn

Chu kỳ 3: H50 – H40(Miocen muộn) ứng với phần dưới và giữa của hệ tầng Tiên Hưng Trầm tích thuộc tướng cát sạn aluvi, cát bột châu thổ và sét đầm lầy tạo than, ở giai đoạn thành đá sớm – muộn Đây là phức hệ trầm tích molas mở

đầu một pha kiens tạo mới: nén ép ngang uốn nếp, bồn trũng co rút và xuất hiện hệ thống đứt gãy xương cá

với thông pliocen và hệ đệ tứ Các hệ tầng bao gồm hệ tầng Vĩnh Bảo và các hệ tầng thuộc hệ đệ tứ Trầm tích thuộc hệ tầng Vĩnh Bảo bao gồm các tướng cát bột tiền châu thổ và bột sét biển nông Chúng chuyển dần lên hệ đệ tứ với chu kỳ trầm tích mới Đưuọc đạc trưng bởi các tướng cuội sạn cát aluvi ở đầu chu kỳ với tướng bột sét vũng vịnh ở cuối chu kỳ

2.2.2 các hoạt động đứt gãy

Hoạt động đứt gãy trong khu vực diễn ra hết sức phức tạp Các đứt gãy hcinhs trong vùng chủ yếu là các đứt gãy hệ thống có phương tây bắc – đông nam Các hệ thống đông bắc – tây nam, á kinh tuyến (bắc - nam) tuy có biểu hiện nhưng chúng chỉ mang tính địa phương và ít phổ biến Hệ thống các đứt gãy hướng tây bắc - đông nam thường phát triển khá sâu và một số đóng vai trò là đứt gãy phân chia MVHN thành các đới cấu trúc khác nhau như đã nói ở trên Các đứt gãy này được biểu hiện rất rõ trên các mặt cắt 2D Theo thứ tự từ rìa đông bắc qua trung tâm tới rìa tây nam, một số đứt gãy quan trọng đóng vái trò của phân đới cấu trúc như sau:

+ Đứt gãy Kiến Thụy:

Đứt gãy này có hướng kéo dài theo phương tây bắc – đông nam và có đoạn biểu hiện gần trùng với sông Văn Úc Đây là đứt gãy gần sát với mép biên và phần đông bắc của đứt gãy này là đới rìa ngoài của MVHN Đây là hệ thống các đứt gãy thuận phát triẻn sâu vào móng và nghiêng về phía tây nam tạo thành bề mặt móng bậc thang là khá rõ

+ Đứt gãy Sông Lô

Đứt gãy này với hướng kéo dài theo phương tây bắc – đông nam và nghiêng về đới trung tâm tạo thành hệ thống đứt gãy thuận phát triển khá sâu từ trong móng tới bề mặt chỉnh hợp đáy Pliocen Đây là dứt gãy quan trọng có vai trò như đứt gãy khâu phân cách giữa đới trung tâm và đới rìa đông bắc của MVHN Trên các mặt cắt tuyến địa chấn phát hiện rất rõ cả biên độ dịch chuyển

của các tập trên hai cánh đứt gãy có nới tới 100 – 200m Tuy nhiên, hệ thông này thì chúng lại không có biểu hiện trên bề mặt địa hình của đồng bằng châu thố Sông Hồng.

+ Đứt gãy Vĩnh Ninh

Đứt gãy này có phương kéo dài là tây bắc – đông nam với hướng nghiêng

về phía cánh nâng tây nam, còn cánh sụt đông bắc bị chui xuống gần mặt trượt đứt gãy tạo thành hẹ thống chờm nghịch và chia tách đới trung tâm thành hai phụ đới Đông Quan và Tiền Hải Đứt gãy thể hiện rõ qua các tập trầm tích Miocen và mờ gần khi tới tập Oligocen Tuy vậy, bề dày trầm tích của các tập oligocen và Miocen dưới trên hai cánh là ít có sự thay đổi Sự khác nhau đưuọc thể hiện rõ trong tập Miocen trên; trong đó phía cánh trồi (Kiến Xương – Tiền Hải) rất mỏng,

và nhiều nơi còn không có, còn bên cánh chui (Đông Quan) thì thường là khá dày

và ổn định Điều này cho thấy tuy là đứt gãy sâu nhưng tuổi đứt gãy có thể vào cuối Miocen

+ Đứt gãy Thái Bình

Hệ thống này cũng được kéo dài theo phương tây bắc – đông nam cắt qua Sông Trà Lý tại thành phố Thái Bình và phân bố trong phạm vi của phụ đới nghịch đảo trong Miocen Đây là đứt gãy phức tạp và khó nhận biết Đoạn từ Tiên Hưng kéo dài xuống đông nam ra gần bờ biển Kiến Xương có hướng nghiêng về đông bắc với cánh trồi chờm là các cấu tạo nâng Kiến Xương và Tiền Hải Ngược lại, đoạn từ Tiên Hưng ngược lên tây bắc lại có hướng nghiêng về cánh sụt đông nam

và lõm Vũ Thư hình thành nên đoạn đứt gãy thuận Có thể hai hệ thống đứt gãy khác nhau nối tiếp nhau

+ Đứt gãy Kiến Xương

Hệ thống này có phương kéo dài theo phương tây bắc – đông nam gần trùng với đứt gãy Sông Chảy có trong nhiều văn liệu nghiên cứu khác Hệ thống đứt gãy này có ranh giới rìa tây nam của đới trung tâm Đứt gãy có hướng nghiêng

về phía đông bắc với cánh sụt là trũng trung tâm và cánh nâng là đới rìa tây nam Với nhiều khối nâng móng phân dị phức tạp Do vậy, đây là một dạng đứt gãy

thuận phân đới thành hệ cấu trúc rõ trên các mặt cắt địa chấn Tuy vậy, phần cuối của đứt gãy này giáp biển có đặc trưng của dạng trượt bằng và biến dạng.

+ Đứt gãy Hưng Yên

Đứt gãy này kéo dài gần song song với đứt gãy Kiến Xương và nghiêng về dới trung tâm (đông bắc) tạo thành hệ thống đứt gãy thuận với cánh sụt là thềm phân dị Hưng Yên và cánh treo là các khối nâng cao móng trước Kainozoi và lớp phủ mỏng đệ tứ

Ngoài các hệ thống đứt gãy mang tính khu vực toàn miền võng Hà Nội thì còn có các dạng đứt gãy với các hướng khác nhau, sông thường chỉ tồn tại trong một diện nhỏ mang tính địa phương hoặc chúng chỉ phát triển trong một giai đoạn ngắn hoặc ở quá sâu Trong số này có hai nhóm đứt gãy khá phôt biến thường có hướng đông bắc – tây nam phát triến trong phụ đới đồng tách giãn Đông Quan

+ Nhóm đứt gãy sâu đồng tachs giãn kiểu Listric thường phát triển dưới sâu theo các tập trầm tích đồng tách giãn nằm dưới mặt bất chỉnh hợp trong Oligocen Nhóm đứt gãy này thường là các đứt gãy nhỏ, chúng nằm trên cánh sụt của hệ thống đứt gãy thuận và chúng chỉ phổ biến trong Oligocen, hầu như không phát triển quá mặt bất chỉnh hợp này Đây là nhóm đứt gãy được trong phụ đới đồng tách giãn trong Oligocen thuộc trũng Đông Quan

+ Nhóm đứt gãy địa phương thường có hướng đông bắc – tây nam chia cắt

và làm dịch trượt các khối trầm tích trong phạm vi của một đới cấu trúc thậm chí

là một cấu tạo Nhóm đứt gãy này phân bố trong nhiều khu vực khác nhau của TBBSH; song phổ biến và dễ phát hiện chủ yếu nằm trong dới trung tâm Tuy về biên độ dịch chuyển là không lớn, vai trò phá hủy kiến trúc không nhiều nhưng mà chúng lại đóng vai trò rất lớn trong sự di chuyển của hydrocacbon

2.3 Các giai đoạn phát triển địa đông lực của khu vực

Trong quá trình tiến hóa và phát triển bể trầm tích thì quá trình địa động lực chi phối rất nhiều tới quá trình vần trình và lăng đọng trầm tích cũng như chúng ảnh hưởng mạnh mẽ tới các cấu trúc địa chất của khu vực Hoạt động địa động lực chính là các quá trình hình thành, phát triển và kết thúc của bể trầm tích Như vậy

thì ta nghiên cứu quá trình phát triển địa động lực ta đi đôi với việc nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển của bể Để từ đó ta có thể xác định được nguồn gôc thành tạo của các trầm tích cũng như xác định các tầng đá mẹ nguyên thủy Các đặc điểm về địa tầng và cấu trúc nêu trên cho ta tháy rằng bồn trũng Sông Hồng được hình thành trong kainozoi, do sự phá hủy từ các thành tạo trước chúng Lịch

sử tiến hóa của bồn trũng Sông Hồng đã chải qua nhiều giai đoạn kế tiếp nhau trên nền tảng là hoạt động địa động lực bắt đầu bằng giai đoạn căng giãn phát triển bể đến giai đoạn dồn ép kết thúc bể

2.3.1 Giai đoạn tách giãn hình thành bể tích tụ TBBSH

Từ các kết quả phân tích thành hệ - cấu trúc, kiến tạo cùng với các tài liệu minh giải các mặt cắt địa chấn cho thấy việc hình thành bể tích tụ TBBSH từ các địa hào và bán địa hào có sự khống chế của các hệ thống đứt gãy thuận khu vực và

kể cả các đứt gãy nghiêng kiểu Listric, tách giãn oligocen là nguyên nhân dẫn đến

sự hình thành các địa hào, bán địa hào trong thời kỳ này Chúng chủ yếu bị không chế bởi các hệ thống đứt gãy thuận theo hướng tây bắc – đông nam Trong số các đứt gãy này thì các cánh sụt hướng trục tách giãn của các hệ thống đứt gãy Sông

Lô và hệ thống đứt gãy Sông Chảy chúng đóng vai trò chủ đạo Các địa hào này chỉ có thể đưuọc hình thành ngay đầu Oligocen muộn và chúng đưuọc tích tụ chủ yếu là các trầm tích vụn cơ học Không chỉ các mặt cát địa chấn 2D thể hiện cấu trúc của các địa hào và bán địa hào, mà sự phân bố của tập trầm tích cụn hệ tầng Thụy Anh nằm dưới mặt bất chỉnh hơp Oligocen đã xác minh cho giai đoạn hình thành bể tích tụ với quang cảnh cổ địa lý trong Oligocen thuộc các đới khác nhau

- Các địa hào và bán địa hào trung tâm theo hướng tây bắc – đông nam được giới hạn trong phần sụt với biên độ lớn giữa các đứt gãy sâu Sông

Lô và Sông Chảy Xen giữa các địa hào là các khối nhô móng như các địa lũy nhỏ địa phương chúng bị chôn vùi dưới các lớp phủ sau tách giãn

- Các trũng bán đại hào Oligocen rìa đông bắc thường có kích cỡ hẹp nhỏ chúng kề vào các khối nhô cao của móng Paleozoi Chúng có thể là các

địa hào do tách giãn hoặc là các trũng cổ đã hình thành từ trước đó (trong móng cổ) Ranh giới hình thành của các bán địa hào này có thẻ là các đứt gãy thuận, đứt gãy Listric.

- Các trũng địa hào rìa tây nam chưa được xác minh vì còn thiếu các tuyến địa chấn Nhưng mà theo dự đoán thì có thể nhỏ hẹp theo các hướng tây bắc – đông nam

Như vậy, sự hình thành tích tụ của TBBSH chủ yếu do tách giãn thụ động Dưới tác động của hệ thống các đứt gãy thuận và có cả các yếu tố trượt bằng

2.3.2 Giai đoạn phát triển mở rộng bể tích tụ của TBBSH

Sự phân bố không gian cùng với mắt cắt biển tiến của các tập trầm tích hệ tầng Phong Châu cùng với đặc điểm của các tướng địa chấn trong tập nằm giữa mặt bất chỉnh hơp Oligocen và mặt phản xạ đáy Miocen giữa cho thấy các trũng tích tụ đã đưuọc mở rộng ra và chúng phát triển về phía các rìa Nhiều nơi các tập trầm tích Miocen sơm đã kề gối trực tiếp lên các mặt móng trên các đới rìa Tuy nhiên, sự mở rộng này không còn do các đứt gãy thuận chi phối nữa mà chúng lúc này bị chi phối bởi mực nước biển tiến dâng cao cùng với sự sụt lún oằn võng sau tách giãn gây ra, các hệ thống đứt gãy kiểu Listric đã bị chôn vùi ở dưới mặt bấy chỉnh hợp Oligocen

Trong các phụ tập trầm tích kết thục mỗi nhịp biển tiến là thời ký ngập lụt quan trọng Cuối Miocen sớm đầu Miocen giữa là thời kỳ ngập lụt cực đai của TBBSH

và biển nông đã tràn vào hình thành nên phụ tập trầm tích dưới của hệ tầng Phủ

Cừ Đây là thời điểm TBBSH chìm ngập trong vùng biển nông rộng nhất, sự mở rộng của bể tích tụ TBBSH có thể phân thành hai thời kỳ:

+ Thời kỳ cuối Oligocen muộn tới đầu Miocen sớm, trong giai đoạn này các tích tụ mở rộng ra phía rìa, chúng phủ chờm lên các đứt gãy tách giãn và hình thành bề mặt ngập lụt rộng hơn bề mặt các địa hào nằm dưới mặt bất chỉnh hợp Oligocen

+ Thời kỳ cuối Miocen sớm và đầu Miocen giữa vừa có sự sụt lún do oằn võng vừa có sự dâng cao của mực nước biển dẫn đến diện tích trầm đọng trầm tích