TÌM KIẾM THĂM DÒ DẦU KHÍ TRONG CARBONATE

Đá carbonate là một nhóm đá phổ biến trong các loại đá trầm tích, nhóm đá hoá học và sinh khoáng nói riêng, được hình thành từ sự kết tủa của các khoáng vật từ nước trong suốt quá trình biến đổi về sinh học và hóa học của môi trường. Đá carbonate được phân biệt với các đá trầm tích hạt vụn bởi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật và kiến trúc. Đá carbonate có thể được phân chia dựa trên thành phần cơ bản của khoáng vật thành hai nhóm chính là limestone (đá vôi) và dolomite (đá dolomite). Limestone có thành phần chính là khoáng vật calcite, dolomite có thành phần chính là khoáng vật dolomite. Ngoài ra đá carbonate còn có sự pha tạp giữa carbonate và thành phần phi carbonate như sét, silit, vụn cơ học v.v. Khi đó tên gọi của đá carbonate cũng thay đổi theo.

LỜI CẢM ƠN

Thay mặt nhóm, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Trần Văn Xuân và các thầy cô trong bộ môn Địa chất Dầu khí với sự chỉ dạy, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện cho chúng em thu thập tài liệu và dành thời gian gian quý báu của mình để hướng dẫn chúng em, giúp chúng em có thể thực hiện được đề tài đồ án này, đồ án không chỉ đơn giản là một môn học như bao môn khác, mà đây còn là nền tảng cho chúng em hỏi hỏi, vừa tìm hiểu nghiên cứu kiến thức vừa đúc kết được nhiều kinh nghiệm để chuẩn bị cho kỳ làm luận văn sắp tới Vì vậy sự giúp đỡ, chỉ dạy tận tình của các quý thầy cô là niềm vinh dự cho chúng

em Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã chỉ dạy tận tình, truyền đạt những kiến thức quý báu và kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập để chúng em hoàn thành được đồ án này

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp mũi nhọn của quốc gia Công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí có nhiệm vụ quan trọng không những đóng góp cho sự phát triển kinh tế đất nước mà còn giải quyết vấn đề tiêu thụ của nhu cầu sử dụng ngày càng tăng trong hiện tại và tương lai trong khi trữ lượng tài nguyên dầu khí là hữu hạn Vì vậy, để khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên dầu khí cần áp dụng công nghệ và phương pháp khai thác cũng như chiến lược khai thác hợp lý

Tuy nhiên ở Việt Nam, thăm dò khai thác dầu khí chủ yếu là trong đá móng nứt nẻ, còn trong clastic hay carbonate thì chưa nhiều Vấn đề được chú ý ở đây là trong khi thăm dò dầu khí trong đá carbonate cũng cho nhiều kết quả tốt nhưng việc khai thác dầu khí trong đá carbonate chưa thực sự xứng đáng với kết quả thăm dò Thăm dò khai thác dầu khí trong đá carbonate đang là cơ hội và thách thức lớn đối với các nhà địa chất bởi những trở ngại do đặc điểm khá phức tạp của hệ tầng carbonate trong quá trình thăm dò và khai thác Vì vậy, đề tài

"Tìm kiếm thăm dò dầu khí trong đá carbonate" sẽ tập trung làm rõ hơn đặc tính của đá carbonate để góp phần giải thích những khó khăn trong công tác thăm dò cũng như khai thác

dầu khí trong đá carbonate

2 Nhiệm vụ và mục tiêu

Trên cơ sở các tài liệu hiện có, nghiên cứu tìm hiểu kiến trúc cấu tạo cũng như các đặc tính thành phần thạch học của đá carbonate Từ những đặc điểm vật lý và hoá học để hiểu hơn về những vấn đề thường hay xảy ra trong quá trình tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí trong đá carbonate

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đồ án nghiên cứu đặc điểm hệ tầng Carbonate ở khu vực phía Nam bể trầm tích Sông Hồng

4 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập, hệ thống hóa tài liệu

Phân tích, giải thích

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Làm sáng tỏ đặc tính đá carbonate để giải thích rõ hơn những vẫn đề thường gặp trong quá trình thăm dò và khai thác, góp phần đánh giá trữ lượng với độ chính xác cao và giảm thiểu rủi ro phát sinh trong những quyết định mang tính kỹ thuật và kinh tế

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……… 1

LỜI MỞ ĐẦU……… 2

1 Tính cấp thiết của đề tài……… 2

2 Mục tiêu và nhiệm vụ……… 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 2

4 Phương pháp nghiên cứu……… 2

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn……… 2

MỤC LỤC………3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE……… 4

1 Giới thiệu chung……….4

2 Nguồn gốc đá carbonate……….4

3 Cấu tạo đá carbonate……… 7

4 Phân loại đá carbonate……… 8

4.1 Hệ thống phân loại theo Folk ……….8

4.2 Hệ thống phân loại theo Dunham……… 10

5 Các quá trình thành đá và sự biến đổi chính……… 11

5.1 Sự thay đổi do sinh vật……… 11

5.2 Quá trình xi măng hóa ……… 12

5.3 Quá trình hòa tan ……… 13

5.4 Sự tạo hình thể mới……… 13

5.5 Quá trình thay thế……… 14

5.6 Quá trình ép chặt vật lý và hóa học……… 14

CHƯƠNG II: THÀNH TẠO CARBONATE PHẦN NAM BỂ SÔNG HỒNG……… 15

1 Giới thiệu chung……… 15

1.1 Bể Sông Hồng……… 15

1.2 Phần Nam bể Sông Hồng……… 17

2 Đặc điểm địa chất……… 18

2.1 Đặc điểm kiến tạo ……… 18

2.2 Đặc điểm cấu tạo………18

2.3 Đặc điểm địa tầng……… 20

3 Đặc điểm thành tạo Carbonate……… 21

3.1 Sự phân bố thành tạo carbonate……… 21

3.2 Mối liên quan của trầm tích Carbonate với hệ thống dầu khí………21

4 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng và bể Phú Khánh……… 22

4.1 Bể Phú Khánh……… 22

4.1.1 Lịch sử kiến tạo……… 22

4.1.2 Đặc điểm địa tầng……… 23

4.2 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng và bể Phú Khánh………… 26

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 28

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE

1 Giới thiệu chung

Đá carbonate là một nhóm đá phổ biến trong các loại đá trầm tích, nhóm đá hoá học

và sinh khoáng nói riêng, được hình thành từ sự kết tủa của các khoáng vật từ nước trong suốt quá trình biến đổi về sinh học và hóa học của môi trường Đá carbonate được phân biệt với các đá trầm tích hạt vụn bởi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật và kiến trúc

Đá carbonate có thể được phân chia dựa trên thành phần cơ bản của khoáng vật thành hai nhóm chính là limestone (đá vôi) và dolomite (đá dolomite) Limestone có thành phần chính là khoáng vật calcite, dolomite có thành phần chính là khoáng vật dolomite Ngoài

ra đá carbonate còn có sự pha tạp giữa carbonate và thành phần phi carbonate như sét, silit, vụn cơ học v.v Khi đó tên gọi của đá carbonate cũng thay đổi theo

Các đá carbonate chiếm khoảng 20 -25% nhóm đá trầm tích được ghi nhận trong suốt thời gian địa chất, Tuy nhiên tính chất của carbonate cũng biến đổi theo thời gian gắn chặt với chế độ kiến tạo và kiểu bồn tạo carbonat Ví dụ trong Cambri, Ocdovic, Silua, carbonate thường có dạng phân lớp mỏng, phân dải giàu bitum đặc trưng cho bồn dạng tuyến sâu Song đến Devon đá vôi vừa có dạng dải, phân lớp mỏng máng sâu lại vừa

có dạng khối thành tạo ở thềm nông (platform) Đến Carbon - Pecmi và Trias đá vôi đồng nhất dạng khối điển hình đặc trưng cho bồn trầm tích đẳng thước nông

Nghiên cứu đá carbonate có ý nghĩa quan trọng Đá vôi rất đa dạng về cấu tạo, kiến trúc và hóa thạch, nó mang lại những thông tin quan trọng về môi trường biển cổ, điều kiện cổ địa chất, hóa lý và sự tiến hóa của giới sinh vật, đặc biệt là sinh vật biển Đá carbonate cũng có ý nghĩa quan trọng về kinh tế bởi vì limestone và dolomite được sử dụng phổ biến trong các mục đích công nghiệp và nông nghiệp Trong hệ thống dầu khí,

nó đóng vai trò là tầng chứa vừa là tầng sinh và cũng là tầng chắn

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi chỉ tập trung vào ba loại loại đá chính trong nhóm đá carbonate, đó là: đá vôi (limestone), đá dolomite (dolomite) và đá mac-nơ

2 Nguồn gốc đá carbonate

Các quá trình phong hóa hóa học các đá có trước giải phóng các ion, chúng được hòa tan trong nước dưới đất hoặc nước mặt và được chuyển đến hồ hay đại dương Ion bicarbonate ( ) có lẽ được thêm vào bởi sự tương tác giữa nước với khí quyển và khí Đa số những ion hòa tan được vận chuyển đến đại dương và vẫn giữ nguyên trạng thái hòa tan từ hàng trăm đến hàng triệu năm Khoảng thời gian từ khi những nguyên tố

Tầm quan trọng của thời gian trú ngụ được chỉ ra bởi đối chiếu sự dồi dào của

và trong nước sông và nước biển Ion và chiếm khoản 49% trong nước sông nhưng nhỏ hơn 1% trong nước biển (Livingston, 1963; Mason, 1966) Ion chiếm khoảng 12% trong nước sông nhưng chỉ chiếm 1% trong nước biển

Nguồn gốc đá vôi (Limestone)

Hóa học về sự lắng đọng của

Sự hòa tan và kết tủa của kháng vật calcite ( ) và aragonite được điều khiển trước nhất bởi pH, được gây ra bởi sự hòa tan của khí trong nước Khi đó, chuỗi phản ứng sau sẽ xảy ra:

(axit carbonic) (ion bicarbonate) (ion carbonate) Nếu tinh thể calcite hay aragonite tác dụng với dung dịch axit carbonic thì nó sẽ bị hòa tan theo phản ứng sau:

Mũi tên hai chiều cho thấy rằng tùy theo điều kiện môi trường mà phản ứng có thể xảy ra theo 2 chiều nhược nhau Trong điều kiện thiếu khí thì sẽ tăng pH, phản ứng

có xu hướng chuyển dịch sang trái kết sẽ làm kết tủa Do đó áp suất riêng phần của là nhân tố chính điều khiển sự kết tủa của Bảng dưới đây là những nhân

tố gây nên sự kết tủa

Điêu kiện

nước

Hướng thay dổi Ảnh hưởng trực tiếp

Ảnh hưởng độ hòa tan

Loại kết tủa

Nhiệt độ

Áp suất

Độ muối

Tăng Giảm Giảm

Mất , tăng pH Mất , tăng pH Giảm hoạt động của các ion bên ngoài ( foreign ion)

Giảm Giảm Giảm

Micrite or ooids Micrite or ooids Micrite or ooids

Sự hình thành của trứng cá là minh chứng cho thấy khoáng vật carbonate được kết tủa thông qua phương trình:

Trứng cá được hình thành trong điệu kiện năng lượng cao, nước luôn dao động dưới tác dụng của sóng và dòng chảy, nước biển ấm Từ đó gây nên thoát khí carbonic ra khỏi

nước biển, làm cho dung dịch bicarbonate chuyển thành carbonate mà kết tủa lại xung quanh một nhân (xương sinh vật, vỏ của loài giáp sát, vụn cơ học… )

Tầm quan trọng của sự kết tủa vô cơ

Sự thất thoát của khí carbonic thông qua một số cơ chế nêu trên dẫn đến sự kết tủa của khoáng vật carbonate Các dữ liệu thu thập được cho thấy rằng nước biển gần bề mặt trong đại dương hiện đại thì quá bão hòa calcite (gấp 6 lần) và aragonite (gấp 4 lần) Do quá bão hòa cho nên nó sẽ miễn cưỡng kết tủa Trong đại dương hiện đại, khoáng vật carbonate có lẽ sẽ không kết tủa theo phương trình sau:

vì tồn tại ít nhất hai lý do sau đây:

 Thứ nhất, cường độ thay đổi pH trong đại dương mở có được là nhờ vào sự thất thoát của khí carbonic thì rất nhỏ và giá trị pH đó hiếm khi nằm ngoài giá trị từ 7.8-8.3 (Bathurst, 1975)

 Thứ hai, sự hiện diện của ion trong nước biển ngăn cản sự kết tủa của calcite Thí nghiệm bởi Berner (1975) chỉ ra rằng được hấp thụ trên bề mặt của khoáng vật calcite và được tích hợp vào bên trong kiến trúc tinh thể Sự tích hợp không cân bằng của vào bên trong tinh thể calcite đang lớn dần lên gây nên giảm sự vững chắc, kết quả là làm tăng độ hòa tan của calcite và calcite không thể kết tủa trong điều kiện nước biển có sự tập trung cao của ion Aragonite cũng có thành phần là , nhưng có kiến trúc tinh thể khác hoàn toàn so với calcite nên nó không bị ảnh hưởng bởi ion Do đó trong điều kiện nước biển chứa nhiều ion ưu thế sẽ kết tủa aragonite

Mặc dù calcite không kết tủa trong đại dương hiện đại bởi vì sự có mặt dồi dào của ion , nhưng trong quá khứ có những thời kỳ mà nước biển chứa hàm lượng thấp ion thì calcite lại được hình thành Khi sàn đại dương được mở rộng với tốc độ cao thì ion sẽ bị hấp thụ bởi lớp basalt nóng mới được hình thành ở đáy biển, do đó sẽ có lợi cho sự kết tủa của calcite Bảng dưới đây minh họa cho loại khoáng vật carbonate được lắng đọng trong những khoảng thời gian địa chất khác nhau:

Paleogene

Aragonite và Calcite cao Mg

Paleozoic

Permian Pennsylvanian Mississippian Devonian Ordovician Cambrian

Aragonite và Calcite cao Mg

Calcite thấp Mg

Vai trò của sinh vật trong sự kết tủa khoáng vật carbonate

Lấy từ nước biển để tạo nên khung xương Vai trò quan trọng nhất của sinh vật trong hình thành trầm tích carboante là hấp thụ trực tiếp từ nước biển để xây dựng nên kiến trúc khung xương Những loài không xương sống dùng để xây dựng nên lớp

vỏ bảo vệ bên ngoài có thành phần là carbonate Và khi nó chết đi, lớp vỏ đó không bị phân hủy sẽ tham giam vào trầm tích carbonate Trong nhiều loại đá vôi Phanerozoic thì chỉ bao gồm hóa thạch (vỏ của các loài sinh vật) của các loài sinh vật, người ta gọi đó là đá vôi hóa thạch Trong đại dương hiện đại, có những loại bùn vôi mà thành phần chính là vỏ của các

loài như foraminifers, coccolithophores và petropods

Lấy từ nước biển thông qua quá trình quang hợp Một loại quan trọng khác của các hoạt động hữu cơ góp phần hình thành nên đá carbonate là lấy từ nước biển thông qua quá trình quang hợp của thực vật, được biểu diễn qua phương trình sau:

Như đã đề cập ở trên, sự thất thoát của sẽ làm kết tủa các khoáng vật carbonate

Các loài tảo (blue-green alge), diatoms, dinoflagellates, coccoliths là những loài chủ yếu sử

dung

Sự phân hủy của xác vi sinh vật Sự phân hủy của xác vi sinh vật tác động đến pH của môi trường Quá trình phân hủy có thể giải phóng nhiều axit hữu cơ và khí vào trong nước, làm tăng tính axit của nước (giảm pH), cản trở carbonate kết tủa Trong trường hợp khác, một vài sản phẩm phân hủy lại tạo môi trường kiềm (pH tăng), thuận lợi cho carbonate kết tủa

Hình thành viên phân Như đã được đề cập, những loài sinh vật như cucumbers, mollusks và worms tiêu hóa bùn carbonate và thải ra những chất cặn cũng có thành phần là

carbonate

Các tiến trình vật lý trong việc lắng đọng carbonate

Những hóa thạch carbonate, mảnh khung xương, trứng cá và những loại hạt carbonate khác cũng có thể trải qua quá trình vận chuyển cơ học trước khi lắng đọng cũng giống như là các hạt trầm tích cơ học Các loại đá vôi đươc lắng đọng do dòng chảy và trọng lực sẽ biểu thị cấu tạo phân lớp như là các đá trầm tích có nguồn gốc lục địa

3 Cấu tạo đá carbonate

Cấu tạo đường khâu: hình thành dưới tác dụng của nén ép và hòa tan trong đá vôi Người

ta chú ý rất nhiều đến cấu tạo đường khâu khi nghiên cứu đá carbonat, vì cấu tạo này được sử dụng khi phân chia và liên kết địa tầng và có vai trò trong quá trình di chuyển và tích tụ dầu khí Vì thế, khi gặp cấu tạo đường khâu cần mô tả các đặc điểm riêng như: hình dạng, kích thước đường khâu, vật liệu lấp đầy đường khâu, quan hệ giữa các thế hệ đường khâu, giữa đường khâu với mạch canxit, với kết hạch silit, vị trí đường khâu và mặt phân lớp của đá Cần chú ý xác định thời gian thành tạo đường khâu để có số liệu khi xác định sự hình thành, tích tụ, phá huỷ mỏ dầu khí

Cấu tạo khối đặc trưng cho đá vôi thềm lục địa

Cấu tạo phân lớp ngang song song

Cấu tạo dạng ổ (ổ silit trong đá vôi silit) do dòng chảy đáy bào mòn và tái phân bố

Cấu tạo vết hằn (chữ cổ hiaroglif) trên mặt lớp do dòng chảy đáy bào mòn

Cấu tạo dải, thường gặp trong đá vôi silit biển sâu

Cấu tạo stilolit có dạng zích zắc như đường cong giản đồ rơnghen, thành tạo trong giai đoạn hậu sinh do nén ép tạo khe nứt và lấp đầy Fe2O3 và vật liệu sét

Cấu tạo turbidit gặp trong đá vôi cổ cấu tạo rối loạn, thành phần phức tạp do dòng chảy rối đáy biển dốc của sườn lục địa bồn trũng dạng tuyến rất sâu

Cấu tạo nón chồng nón: gồm những lớp khoáng vật hình kim chồng lên nhau theo hình nón

Cấu tạo trứng cá, pizolit gặp ở đá vôi dạng khối biển nông

4 Phân loại đá carbonate

Khoáng vật học đóng vai trò nhỏ trong việc phân loại đá carbonate bởi vì hầu hết đá carbonate về bản chất là đơn khoáng Khoáng vật học chỉ sử dụng cho bước ban đầu để phân biệt limestone và dololimite hoặc đá carbonate với các loại đá không phải nó Thành phần hay thông số cơ bản được sử dụng trong phân loại đá carbonate là loại hạt carbonate hay các mảnh vụn tha hóa (allochems) và tỷ số giữa hạt và bùn (grain/micrite)

4.1 Hệ thống phân loại theo Folk

Hệ thống phân loại của Folk (1959, 1962) được sử dụng rộng rãi nhất để phân loại limestone Hệ thống đó dựa trên mối liên hệ giữa: (1) carbonate grains or allochems, (2) micrite và (3) sparry calcite cement Giản đồ dưới đây đại diện cho các thành phần hình thành nên hệ thống phân loại của Folk Tên gọi của đá dựa trên loại hạt, và mối tương quan với micrite hay là sparry Chẳng hạn như đá vôi có thành phần là trứng cá được gắn kết bởi micrite thì gọi là oomicrite, và được gắn kết bởi sparrry thì gọi là oosparite Tương tự như các loại hạt khác

Bảng phân loại theo Folk

Nếu trong đá không chỉ có một loại hạt mà là tổ hợp của nhiều loại hạt (carbonate grains) thì được phân loại dựa theo bảng sau:

4.2 Hệ thống phân loại theo Dunham

Hệ thống phân loại của Dunham (1962) không dựa vào việc xác định là loại hạt nào mà dựa trên kiến trúc lắng đọng đồng thời xem xét hai khía cạnh: (1) sự chặc sít của hạt và mối liên hệ giữa hạt và micrite, (2) và sự trói buộc giữa các hạt

Bảng phân loại theo Dunham

5 Các quá trình thành đá và sự biến đổi chính

Sau khi trầm tích carbonate được lắng đọng, nó sẽ trải qua quá trình chôn vùi trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và thay đổi chất lưu trong lỗ rỗng Với điều kiện đó, trầm tích carbonate trải qua các tiến trình ép chặc vật lý, hóa học, sự thay đổi thành phần hóa học và khoáng vật, sự hòa tan, xi măng hóa, aragonite chuyển thành calcite và sự thay thế calcite bởi các khóng vật khác như là dolomite

5.1 Sự thay đổi do sinh vật

Sinh vật trong môi trường lắng đọng carbonate tác động bởi khoan, đào bới vào tiêu hóa trầm tích Những hoạt động đó có lẽ làm phá hủy kiến trúc trầm tích ban đầu và để lại những vết đốm và vất hằn sinh vật Thêm vào đó, các loài sinh vật nhỏ hơn như là fungi,

vi khuẩn và tảo, tạo nên những vi lổ rỗng trong các hạt carbonate và sau đó được lấp đầy bởi micrite có thành phần là aragonite hay là calcite cao Mg Nếu như chúng đào bới diễn

ra mạnh mẽ hơn và sau đó cũng được lấp đầy bởi micrite thì lượng hạt carbonate ngày càng giảm dần và lượng micrite trong đá ngày càng tăng thì ta gọi đó là quá trình micrite hóa Nếu quá trình đó diễn ra kém mạnh mẽ thì nó chỉ tạo ra những viền micrite hoặc là vỏ bọc micrite xung quanh hạt

Hình ảnh minh họa cho lớp micrite bao bọc bên ngoài mảnh vụn sinh học Một số sinh vật lớn hơn như là sponges, mollusks tạo nên những lổ rỗng lớn hơn trọng hạt

và lớp nền, những sinh vật khác như cá, sea cucumbers, gastropods có thể làm vỡ những hạt

carbonate thành những mảnh nhỏ hơn

5.2 Quá trình xi măng hóa

Xi măng hóa là tiến trình quan trọng trong tất cả các giai đoạn của quá trình tạo đá Trên nền đại dương, quá trình xi măng hóa xảy ra chủ yếu ở nước biển ấm trong khoảng không giữa các hạt hay các hổng hốc, các kết tủa carbonate tạo nên những tinh thể lớn liên kết các hạt hoặc lấp đầy lổ rỗng Xi măng ở đáy biển phổ biến nhất là aragonite, ít phổ biến hơn là calcite cao Mg, kiến trúc của xi măng cũng đa dạng được thể hiện trong hình sau

Kiến trúc xi măng

Xi măng calcite cũng có thể được hình thành trong chôn vùi sâu, mặc dù các điều kiện điều khiển quá trình xi măng hóa theo độ sâu chưa được làm rõ Các yếu tố tác động làm cho quá trình xi măng hóa xảy ra thuận lợi hơn đó là: sự có mặt của các khoáng vật không bền (chẳng hạn như aragonite và calcite cao Mg bị tan ra và tái kết tủa lại thành xi măng calcite), trong lổ rỗng quá bão hòa calcium carbonate, độ rỗng và độ thấm cao (cho phép dòng chất lỏng chảy qua với tốc độ cao), tăng nhiệt độ và giảm áp suất riêng phần của khí carbonic

5.3 Quá trình hòa tan

Quá trình hòa tan của khoáng vật carbonate yêu cầu điều kiện trái ngược hoàn toàn với quá trình xi măng hóa Quá trình hòa tan xảy ra thuận lợi là nhờ vào: sự có mặt của khoáng vật không bền vững (aragonite và calcite cao Mg), nhiệt độ thấp, nước trong lổ rỗng có môi trường axit chưa bão hòa carbonate

5.4 Sự tạo hình thể mới

Neomorphism là thuật ngữ được Folk (1956) sử dụng ám chỉ những quá trình đảo ngược

(từ aragonite chuyển thành calcite) và sự tái kết tinh Về cơ bản, quá trình đảo ngược chỉ xảy

ra ở trạng thái rắn Khi sự chuyển hóa aragonite thành calcite xảy ra với sự có mặt của nước, thì lúc đó những phần aragonite không bền vững bị hòa tan đồng thời với sự kết tủa của calcite bền vững Nhiều nhà địa chất cho rằng quá trình đó như là quá trình calcite hóa Trong suốt quá trình tạo đá, hầu hết aragonite bị chuyển hóa thành calcite Sự tái kết tinh chỉ ra sự thay đổi về kích thước hoặc hình dáng tinh thể, với sự thay đổi nhỏ hay không có thay đổi về thành phần hóa học và khoáng vật Calcite hóa và tái kết tinh là hai quá trình thường đi chung với nhau

5.5 Quá trình thay thế

Quá trình thay thế bao gồm sự hòa tan của một khoáng vật và ngay lúc đó có sự kết tủa của khoáng vật khác ngay tại vị trí đó Sự thay thế của khoáng vật calcite bởi khoáng vật khác là một quá trình tạo đá phổ biến Dolomite hóa là một dạng của quá trình thay thế Thêm vào đó, nhiều khoáng vật phi carbonate khác cũng có thể thay thế khoáng vật carbonate trong

suốt quá trình tạo đá như: thạch anh, prrite, hematite, apatite, anhydrite

5.6 Quá trình ép chặt vật lý và hóa học

Ngay mới khi được lắng đọng, trầm tích carbonate có độ rỗng ban đầu nằm trong khoảng 40-80% Sau khi được chôn vùi, do áp lực của các lớp nằm trên tác dụng xuống gây nên tái định hướng các hạt và sự sắp xếp chặc sít hơn Kết quả làm giảm lổ rỗng và vát mỏng các lớp tại độ sâu nông Với độ sâu chôn vùi khoảng 1000ft (305m) với áp suất địa tĩnh cao thì sẽ làm méo mó các hạt với các nứt nẻ, gãy vỡ đôi khi chuyển sang trạng thái dẻo hay chảy dẻo Theo nghiên cứu của Shinn và Robbin (1983), trầm tích carbonate có thể giảm một nữa chiều dày và mất đi khoảng 50-60% độ rỗng ban đầu

Khi độ sâu chôn vùi khoảng từ 200-1500m, sự ép chặt hóa học của trầm tích carbonate được bắt đẩu Áp lực hòa tan xuất hiện tại ranh giới tiếp xúc giữa hạt với hạt làm cho khu vực đó bị hòa tan và sau đó được lấp đầy bởi các khoáng vật hạt mịn phi carbonate khác Quá trình này tạo nên cấu tạo đường khâu (Stylolite) trong đá carbonate