Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ

Các yếu tố kiến tạo nói trên cùng với nguồn vật liệu trầm tích phong phú, dồi dào từ lục địa đổ ra theo hệ thống các sông, ngòi từ lục địa Việt Nam đã hình thành nên các môi trường trầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHAN GIANG LONG

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH MIOCENE KHU VỰC BẠCH LONG VĨ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHAN GIANG LONG

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH MIOCENE KHU VỰC BẠCH LONG VĨ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả luận án

Phan Giang Long

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC BẠCH LONG VĨ 8

1.1 Vị trí địa lý, lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí và cơ sở tài liệu 8

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực Bạch Long Vĩ 8

1.1.2 Khái quát lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí 9

1.1.3 Cơ sở tài liệu 11

1.2 Khung cảnh địa chất khu vực 12

1.3 Đặc điểm địa tầng trầm tích khu vực nghiên cứu 15

1.3.1 Đặc điểm đá móng trước Kainozoi 15

1.3.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích mảnh vụn Kainozoi 17

1.4 Lịch sử phát triển địa chất khu vực nghiên cứu 21

1.4.1 Giai đoạn trước tách giãn (pre-rifting phase) 21

1.4.2 Giai đoạn tách giãn (Rifting phase) 21

1.4.3 Giai đoạn sau tách giãn (Post rifting phase) 23

1.5 Đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực nghiên cứu 26

1.5.1 Đặc điểm đá sinh 26

1.5.2 Đặc điểm đá chứa 30

1.5.3 Các pha di cư dầu khí 32

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Phương pháp địa tầng phân tập và lựa chọn mô hình tập trầm tích 35

2.1.1 Cơ sở về địa tầng phân tập 35

2.2 Cơ sở của địa chấn địa tầng và phân tích tướng địa chấn 47

2.2.1 Cơ sở của địa chấn địa tầng 47

2.2.2 Phân tích tướng địa chấn và tướng trầm tích 51

2.3 Phân tích tài liệu Địa vật lý giếng khoan 54

2.3.1 Phân tích dạng đường cong ĐVLGK 54

2.3.2 Liên kết tài liệu địa chấn và địa vật lý giếng khoan 54

2.3.3 Xác định các mặt ranh giới địa tầng 55

2.3.4 Xác định đặc điểm tướng và môi trường trầm tích 59

2.4 Tích hợp các kết quả phân tích địa chấn địa tầng, ĐVLGK, thạch học, cổ sinh ……….61

CHƯƠNG III: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH MIOCENE KHU VỰC BẠCH LONG VĨ 64

3.1 Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng trong Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 64

3.1.1 Đặc điểm các mặt ranh giới tập trầm tích, các mặt ngập lụt cực đại và các mặt biển tiến 64

3.1.2 Liên kết các mặt ranh giới địa tầng 69

3.2 Đặc điểm các tập trầm tích và các hệ thống trầm tích trong Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 84

3.3 Địa tầng phân tập trầm tích tổng hợp trong Miocene khu vực Bạch Long Vĩ ……….95

CHƯƠNG IV: ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG, TƯỚNG TRẦM TÍCH CỦA TRẦM TÍCH MIOCENE KHU VỰC BẠCH LONG VĨ 99

4.1 Cơ sở lựa chọn tập trầm tích điển hình phục vụ minh họa chi tiết về môi trường, tướng trầm tích 99

4.2 Đặc điểm môi trường của Tập-4 (tập trên Miocene giữa) 100

4.3 Đặc điểm tướng trầm tích của Tập-4 (tập trên Miocene giữa) 109

4.4 Phân bố tướng trầm tích Miocene 116

KẾT LUẬN 119

KIẾN NGHỊ 121

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 122

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Cơ sở tài liệu địa chấn sử dụng phục vụ nghiên cứu 11 Bảng 1.2 Cơ sở tài liệu giếng khoan đã mã hoá sử dụng phục vụ nghiên cứu 12 Bảng 1.3 Giá trị trung bình của phân tích Rock-Eval các trầm tích hạt mịn khu vực

nghiên cứu và vùng lân cận (Nguyễn Thị Dậu và nnk, 2014) 29 Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa các tham số, tướng địa chấn và đặc điểm địa chất (Mai Thanh

Tân, 2006) 53 Bảng 3.1 Đặc điểm địa chấn địa tầng theo tuyến dọc, xu thế thay đổi dạng đường cong

GR, đặc điểm thạch học, cổ sinh các mặt ranh giới địa tầng và hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 79 Bảng 4.1 Môi trường, tướng trầm tích, khu vực phân bố và đặc điểm tướng (thông số

và hình dạng) địa chấn của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 106

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí khu vực Bạch Long Vĩ 8

Hình 1.2 Cơ sở tài liệu phục vụ nghiên cứu 10

Hình 1.3 Hệ thống đứt gãy chính ở bể trầm tích Sông Hồng (Lei C et al, 2015) 13

Hình 1.4 Mô hình kiến tạo Kainozoi khu vực Đông Nam Á (Ye et al, 2011) 14

Hình 1.5 Địa tầng tổng hợp và Hệ thống dầu khí khu vực Bạch Long Vĩ (PVEP POC, 2011) 16

Hình 1.6 Đá móng carbonate tuổi Devon-Carbon tại giếng 106-HRN-1X (PVEP POD, 2014) 17

Hình 1.7 Mô hình kiến tạo các bể trầm tích Việt Nam (Hoàng Ngọc Đang, Lê Văn Cự, 2007) 22

Hình 1.8 Phân vùng kiến tạo khu vực Bạch Long Vĩ và vùng lân cận (ITC, 2016) 23

Hình 1.9 Tuyến địa chấn 2D cắt ngang khu vực Bạch Long Vĩ (ITC, 2016) 25

Hình 1.10 Biểu đồ quan hệ HI - Tmax cho thấy loại VCHC của đá sinh Oligocene khu vực nghiên cứu và vùng lân cận (EPC, 2015) 27

Hình 1.11 Biểu đồ quan hệ TOC - (S1+S2) đá sinh Oligocene khu vực nghiên cứu (EPC, 2015) 27

Hình 1.12 Biểu đồ quan hệ TOC - (S1+S2) đá sinh Miocene khu vực nghiên cứu (EPC, 2015) 28

Hình 1.13 Đặc trưng ĐVLGK, kết quả thử RCI ở đá chứa móng tại GK 106 HRN-1X (PVEP POD, 2014) 31

Hình 1.14 Đá móng carbonate hệ tầng Cát Bà (C1cb-ảnh trên) và carbonate, dolomite hệ tầng Bắc Sơn (C2-P2 bs, ảnh dưới) hang hốc, nứt nẻ mạnh 31

Hình 1.15 Phát hiện khí condensat trong cát kết Miocene giữa tại giếng Kỳ Lân-1X (PVEP SH, 2015) 32

Hình 1.16 Sơ đồ mô tả di cư dầu khí khu vực Bạch Long Vĩ (Petronas, 2010) 33

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại các loại mô hình tập trầm tích (Catuneanu, 2006) 38 Hình 2.2 So sánh các mô hình tập tích tụ, tập cùng nguồn gốc và tập biển tiến - biển

Hình 2.3 Khái quát các hệ thống trầm tích trong mô hình tập tích tụ (Posamentier et

al., 1999) 40 Hình 2.4 Các kiểu nhóm phân tập tương ứng với các thời kỳ biển lùi, biển tiến và biển

dừng (Van Wagoner et al., 1990) 40 Hình 2.5 Một số mặt ranh giới địa tầng trong mô hình tập tích tụ (Embry, 2009) 42 Hình 2.6 Đặc điểm thạch học, dạng đường cong ĐVLGK của giếng B-1X 45 Hình 2.7 Dấu hiệu xác định ranh giới địa tầng trên tuyến địa chấn dọc khu vực đới cao

thuộc lô 106 xung quanh các giếng A-1X và B-1X 46 Hình 2.8 Mô hình tổng hợp mô tả đặc điểm tiếp xúc của pha phản xạ xác định

mặt ranh giới địa chấn địa tầng (Vail, 1987) 47 Hình 2.9 Phân loại các chỉ tiêu xác định bất chỉnh hợp (Mai Thanh Tân, 2006) 48 Hình 2.10 Hình ảnh hệ thống trầm tích biển thấp trên lát cắt địa chấn (Mai Thanh Tân,

2006) 49 Hình 2.11 Hệ thống trầm tích biển tiến trên lát cắt địa chấn (Mai Thanh Tân, 2006) 50 Hình 2.12 Hệ thống trầm tích biển cao trên lát cắt địa chấn (Wang et al., 2011) 50 Hình 2.13 Một số dạng trường sóng phản xạ (Mai Thanh Tân, 2006) 52 Hình 2.14 Phân loại các kiểu phân lớp phản xạ (Mai Thanh Tân, 2006) 52 Hình 2.15 Một số hình ảnh các đơn vị tướng địa chấn trong không gian 3 chiều

(Snedden et al., 2008) 53 Hình 2.16 Liên kết địa chấn với ĐVLGK (Miller et al., 2013) 55 Hình 2.17 Đặc điểm thay đổi độ hạt trầm tích qua các mặt ranh giới địa tầng và các hệ

thống trầm tích của các trầm tích ven bờ (Catuneanu, 2006) 56

Hình 2.18 Đặc điểm mặt bất chỉnh hợp theo đường GR, Sonic (Catuneanu, 2006) 57 Hình 2.19 Đặc điểm mặt chỉnh hợp liên kết theo đường GR (Catuneanu, 2006) 57 Hình 2.20 Đặc điểm mặt ngập lụt cực đại theo đường GR (Catuneanu, 2006) 58 Hình 2.21 Đặc điểm mặt biển tiến theo đường GR (Catuneanu, 2006) 58

Hình 2.22 Đặc điểm một số dạng đường cong ĐVLGK liên quan đến biến đổi tướng

(Serra, 1989) 59

Hình 2.24 Ví dụ về phân tích dạng đường cong gamma tự nhiên liên quan đến sự biến

đổi tướng trong các hệ thống trầm tích (Amigun, 2014) 60

Hình 2.25 Sự thay đổi tướng trầm tích trong các môi trường trầm tích (Browning et al., 2008) 61

Hình 2.26 Sơ đồ khối thực hiện đề tài nghiên cứu “đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ” 63

Hình 3.1 Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng của Tập-2 tại giếng A-1X 65

Hình 3.2 Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng của Tập-4 tại giếng B-1X 66

Hình 3.3 Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng của Tập-4 tại giếng C-1X 68

Hình 3.4 Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng của Tập-6 tại giếng D-1X 68

Hình 3.5 Liên kết các ranh giới địa tầng của Tập-4 theo giếng A-1X, B-1X, C-1X 70

Hình 3.6 Liên kết các ranh giới địa tầng của Tập-4 theo tuyến địa chấn dọc 72

Hình 3.7 Liên kết các mặt ranh giới địa tầng của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo giếng A-1X, B-1X, C-1X 75

Hình 3.8 Liên kết các mặt ranh giới địa tầng của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo giếng D-1X, C-1X 76

Hình 3.9 Liên kết các mặt ranh giới địa tầng của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo tuyến địa chấn dọc 77

Hình 3.10 Liên kết các mặt ranh giới địa tầng của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo tuyến địa chấn ngang 78

Hình 3.11 Đặc điểm các hệ thống trầm tích của Tập-4 qua giếng A-1X, B-1X, C-1X 85

Hình 3.12 Đặc điểm các hệ thống trầm tích của Tập-4 theo tuyến địa chấn dọc 87

Hình 3.13 Đặc điểm các tập và hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene theo các giếng khoan A-1X, B-1X và C-1X 89

Hình 3.14 Đặc điểm các tập và hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene theo các giếng khoan C-1X và D-1X 90

Hình 3.15 Tuyến địa chấn dọc chưa minh giải và các ranh giới địa tầng tại các giếng khoan A-1X, B-1X, C-1X 91

Hình 3.16 Đặc điểm các tập và hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene khu vực

Bạch Long Vĩ theo tuyến địa chấn dọc 92 Hình 3.17 Tuyến địa chấn ngang chưa minh giải và các ranh giới địa tầng tại các

giếng khoan C-1X, D-1X 93 Hình 3.18 Đặc điểm các tập và hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene theo tuyến

địa chấn ngang 94 Hình 3.19 Địa tầng phân tập trầm tích tổng hợp trong Miocene khu vực Bạch Long Vĩ

98 Hình 4.1 Hoá thạch Nonion spp (2 ảnh trái) và Trochammina spp (3 ảnh phải) thấy

tại giếng B-1X 101 Hình 4.2 Hoá thạch Ammonia spp (trái) và Eponides praecinctus (phải) thấy tại giếng

B-1X 102 Hình 4.3 Hoá thạch Praeorbulina glomerosa, Globigerinoides trilobus (2 ảnh trái) và

Zonocostites spp (3 ảnh phải) thấy tại giếng B-1X 102 Hình 4.4 Hoá thạch Haplophragmoides subglobosum ở 3565m (trái) và Bigenerina

nodosaria ở 3535m (phải) giếng C-1X 103 Hình 4.5 Hoá thạch Globorotalia peripheroronda (trái), Globorotalia mayeri (giữa),

Praeorbulina glomerosa (phải) thấy ở giếng C-1X 103 Hình 4.6 Phân bố môi trường của Tập-4 theo các giếng A-1X, B-1X và C-1X 104 Hình 4.7 Phân bố môi trường của Tập-4 theo các giếng C-1X và D-1X 105 Hình 4.8 Tuyến địa chấn dọc minh giải làm phẳng nóc Tập-4 (trên), đặc điểm môi

trường của Tập-4 theo tuyến dọc (dưới) 107 Hình 4.9 Tuyến địa chấn ngang minh giải làm phẳng nóc Tập-4 (trên), đặc điểm môi

trường của Tập-4 theo tuyến ngang (dưới) 108 Hình 4.10 Đặc điểm phân bố tướng trầm tích của Tập-4 trầm tích Miocene theo các

giếng khoan A-1X, B-1X và C-1X 112 Hình 4.11 Đặc điểm phân bố tướng trầm tích của Tập-4 trầm tích Miocene theo các

giếng khoan C-1X và D-1X 113 Hình 4.12 Đặc điểm phân bố tướng trầm tích của Tập-4 trầm tích Miocene theo tuyến

dọc 114

Hình 4.13 Đặc điểm phân bố tướng trầm tích của Tập-4 trầm tích Miocene theo tuyến

ngang 115 Hình 4.14 Sơ đồ phân bố tướng trầm tích của tập Miocene dưới (Tập-1) trầm tích

Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 117 Hình 4.15 Sơ đồ phân bố tướng trầm tích của tập trên Miocene giữa (Tập-4) trầm tích

Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 117Hình 4.16 Sơ đồ phân bố tướng trầm tích của tập trên Miocene trên (Tập-7) trầm tích

Miocene khu vực Bạch Long Vĩ 1178

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Khu vực Bạch Long Vĩ nằm ở phía Đông Bắc bể trầm tích Sông Hồng, là khu vực có móng trước Kainozoi nâng cao, phân bố rộng, xen kẽ các địa hào, bán địa hào nhỏ hẹp Lịch sử phát triển địa chất và các yếu tố cấu trúc ở khu vực Bạch Long

Vĩ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ phông hoạt động kiến tạo chung của bể Sông Hồng, trong đó các yếu tố chính như: chuyển động trượt bằng trái của hệ thống đứt gãy Sông Hồng diễn ra vào khoảng cuối Oligocene sớm; hoạt động của giãn đáy Biển Đông vào Oligocene muộn, đầu Miocene sớm; hoạt động trượt bằng phải của hệ thống đứt gãy Sông Hồng vào khoảng Miocene giữa tới Miocene muộn… Các yếu

tố này đã tác động, ảnh hưởng tới bình đồ kiến tạo của khu vực Bạch Long Vĩ Các yếu tố kiến tạo nói trên cùng với nguồn vật liệu trầm tích phong phú, dồi dào từ lục địa đổ ra theo hệ thống các sông, ngòi từ lục địa Việt Nam đã hình thành nên các môi trường trầm tích trong không gian tích tụ trầm tích ở khu vực Bạch Long Vĩ có đặc điểm biến đổi phức tạp theo cả lát cắt dọc và chiều ngang, cùng với quá trình đó các đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí tương đối đa dạng và phân bố phức tạp trong khu vực nghiên cứu

Kết quả công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí trong thời gian qua tại khu vực Bạch Long Vĩ đã có 01 mỏ dầu và 04 phát hiện dầu khí Điều đó khẳng định khu vực Bạch Long Vĩ là khu vực có tiềm năng, triển vọng dầu khí khả quan, là một trong các vùng trọng điểm cần tăng cường công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam Trong đó, trầm tích Miocene được xác định là đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí quan trọng

Mặc dù vậy, đến nay các kết quả nghiên cứu về địa tầng phân tập trầm tích vụn ở khu vực Bạch Long Vĩ vẫn còn rất hạn chế, ví dụ nghiên cứu của Total ở lô

103, lân cận khu vực nghiên cứu, chỉ sử dụng tài liệu giếng khoan để liên kết địa tầng 02 giếng khoan 103 TH-1X và 103 TG-1X mà thiếu sự kết hợp với tài liệu địa chấn; trong khi nghiên cứu của Petronas ở các lô 102 và 106, chỉ sử dụng tài liệu

địa chấn 2D cũ, chất lượng kém mà không có sự kết hợp với tài liệu các giếng khoan Do vậy, một loạt các vấn đề về lịch sử phát triển địa chất liên quan đến đặc điểm kiến tạo địa động lực, đặc điểm hình thành các tập trầm tích và hệ thống trầm tích trong phân chia địa tầng, đặc điểm phân bố môi trường và tướng trầm tích liên quan đến tiềm năng dầu khí cần phải tiếp tục làm sáng tỏ nhằm phục vụ công tác đánh giá triển vọng dầu khí, hoạch định chiến lược thăm dò dầu khí, giảm thiểu rủi

ro địa chất tại khu vực này là yêu cầu khách quan và hết sức cần thiết Để giải quyết những vấn đề này đòi hỏi phải vận dụng các quan điểm về địa tầng phân tập hiện đại, kết hợp tốt việc minh giải tài liệu địa chấn địa tầng, địa vật lý giếng khoan và các tài liệu phân tích thạch học, cổ sinh địa tầng khác

Xuất phát từ yêu cầu khách quan và cần thiết nêu trên, Nghiên cứu sinh đã

chọn đề tài “Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ” cho Luận án nghiên cứu của mình

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

Mục đích của luận án nghiên cứu nhằm làm rõ đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng, các tập trầm tích và các hệ thống trầm tích bên trong từng tập riêng biệt của lát cắt trầm tích Miocene và nghiên cứu đặc điểm, phân bố môi trường, tướng trầm tích của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ

3 Nhiệm vụ của luận án

Thu thập, tổng hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý liên quan, làm rõ hơn bức tranh về đặc điểm kiến tạo, lịch sử phát triển địa chất và hệ thống dầu khí liên quan

ở khu vực Bạch Long Vĩ và vùng lân cận;

Kiểm tra, lựa chọn tài liệu, xác định đặc điểm các tầng phản xạ theo quan điểm địa chấn địa tầng dựa vào tài liệu địa chấn 2D, 3D; lựa chọn giếng khoan, phân tích tổ hợp ĐVLGK, trong đó phân tích dạng đường cong GR và phân tích thành phần thạch học, tỉ lệ cát/sét theo ĐVLGK đóng vai trò quan trọng;

Tích hợp các kết quả phân tích ĐVLGK, địa chấn địa tầng với các kết quả phân tích mẫu cổ sinh, mẫu thạch học từ mẫu sườn, mẫu vụn tại các giếng khoan để xác định đặc điểm các mặt ranh giới, đặc điểm tập trầm tích, hệ thống trầm tích đi kèm;

Đối sánh, liên hệ đặc điểm phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ với quy luật phân tập trầm tích và sự thay đổi mực nước biển toàn cầu của Haq (1987) nhằm đánh giá lịch sử phát triển trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ; Nghiên cứu, phân tích thành phần thạch học, khoáng vật của mẫu vụn và các hoá thạch điển hình chỉ thị về môi trường, tướng trầm tích để làm sáng tỏ đặc điểm, quy luật phân bố môi trường, tướng trầm tích của các tập trầm tích trong Miocene ở khu vực Bạch Long Vĩ

4 Nội dung chính của luận án

a) Tổng hợp các đặc điểm về địa chất khu vực, kiến tạo, địa tầng trầm tích, lịch

sử tìm kiếm thăm dò dầu khí và các thành phần chính của hệ thống dầu khí liên quan ở khu vực nghiên cứu;

b) Nghiên cứu, lựa chọn mô hình tập tích tụ trong địa tầng phân tập hiện đại áp dụng cho đề tài nghiên cứu;

c) Nghiên cứu đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng, các tập trầm tích và các hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo mô hình tập tích tụ trong địa tầng phân tập hiện đại, các kết quả nghiên cứu được minh hoạ chi tiết thông qua tập trên Miocene giữa (Tập-4);

d) Đối sánh kết quả nghiên cứu về đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ với quy luật trầm tích toàn cầu nhằm làm sáng tỏ lịch

sử phát triển trầm tích;

e) Nghiên cứu đặc điểm, phân bố môi trường cổ trầm tích đặc trưng (Gross paleoenvironment) và tướng trầm tích chủ yếu (Predominant sedimentary facies) của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ, kết quả nghiên cứu

được minh hoạ chi tiết thông qua tập điển hình là tập trên Miocene giữa 4);

(Tập-5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp địa tầng phân tập;

Phương pháp địa chấn địa tầng;

Phương pháp phân tích Địa vật lý giếng khoan;

Phương pháp tích hợp các kết quả nghiên cứu địa chấn địa tầng, địa vật lý giếng khoan với các kết quả phân tích mẫu cổ sinh, mẫu thạch học từ các giếng khoan

6 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu và cơ sở tài liệu

Phạm vi: Khu vực Bạch Long Vĩ khoảng 12.400 km2

, bao gồm các lô 106, 106/10, phần Đông Bắc Lô 102/10 và phần lớn diện tích Lô 107/04, nằm ở phía Đông Bắc hệ thống đứt gãy Sông Lô thuộc phần Đông Bắc bể trầm tích Sông Hồng Đối tượng nghiên cứu: Trầm tích Miocene, đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí quan trọng trong khu vực nghiên cứu và khu vực Bắc bể trầm tích Sông Hồng

Cơ sở tài liệu: Toàn bộ tài liệu địa chấn bao gồm khoảng 52.107 km tuyến địa chấn 2D, 5.868 km2 địa chấn 3D và 17 giếng khoan đã sử dụng để kiểm tra, đánh giá chất lượng Kết quả lựa chọn ra khoảng trên 11.000 km tuyến địa chấn 2D, trên 4.500 km2 địa chấn 3D thu nổ từ năm 2005 đến năm 2014 và 10 giếng khoan có chất lượng tài liệu tốt để phân tích, minh giải chi tiết;

Kết quả nghiên cứu được minh hoạ chi tiết thông qua 01 tuyến địa chấn 2D3D, gồm một phần các tuyến 2D và 3D, dọc theo khu vực nghiên cứu; 01 tuyến địa chấn 3D ngang khu vực nghiên cứu; 04 giếng khoan mấu chốt nằm trên các tuyến địa chấn dọc và ngang ở trên, bao gồm các giếng khoan đã được mã hoá là A-1X, B-1X, C-1X, D-1X

Tài liệu địa chấn 2D, 3D được minh giải trên máy tính trạm (Workstation) sử dụng phần mềm hiện đại Kingdom Suite Tài liệu ĐVLGK dạng las hoặc acii của các giếng khoan được phân tích bằng phần mềm Interative Petrophysics

Các báo cáo, kết quả phân tích và băng tổng hợp dạng file số pdf, doc, xls

7 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Kết quả nghiên cứu địa tầng phân tập đã xác định và liên kết tin

cậy 07 tập trầm tích trong Miocene theo mô hình tập tích tụ Trong đó, các phân tập (lớp) cát kết thuộc hệ thống trầm tích biển thấp được xác định trong các tập trên Miocene giữa (Tập-4), tập dưới Miocene trên (Tập-5) và tập giữa Miocene trên (Tập-6) có khả năng chứa dầu khí tốt là các đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí tiềm năng trong thời gian tới

Luận điểm 2: Đặc điểm môi trường, tướng trầm tích của các tập trầm tích

trong Miocene thay đổi theo không gian, thời gian và có tính lặp lại theo chu kỳ nâng hạ của mực nước biển, phát triển mở rộng dần về hướng Đông, Đông Bắc khu vực nghiên cứu Quy luật phân bố môi trường, tướng trầm tích Miocenechuyển đổi dần từ Bắc xuống Nam: từ đồng bằng châu thổ, đồng bằng ven biển; châu thổ, ven biển; biển trong (inner neritic) tới biển ngoài (outer neritic)

8 Những điểm mới của luận án

- Phân chia chi tiết các mặt ranh giới địa tầng, các tập trầm tích và các hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo quan điểm tập tích tụ trong địa tầng phân tập hiện đại

- Làm rõ đặc điểm phân tập trầm tích và lịch sử phát triển trầm tích Miocene trong mối liên quan chặt chẽ với các đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí quan trọng ở khu vực Bạch Long Vĩ

- Xây dựng địa tầng phân tập tổng hợp trầm tích Miocene khu vực Bạch Long

Vĩ phục vụ công tác nghiên cứu địa tầng, đánh giá hệ thống dầu khí và tiềm năng dầu khí trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận

- Góp phần làm rõ hơn quy luật phân bố môi trường, tướng trầm tích của lát cắt trầm tích Miocene ở khu vực Bạch Long Vĩ

- Làm sáng tỏ hơn quy luật phân bố các đối tượng chứa và chắn dầu khí trong trầm tích Miocene ở khu vực Bạch long Vĩ, góp phần định hướng cho công tác thăm dò, thẩm lượng dầu khí trong thời gian tới

9 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học: Áp dụng hoàn chỉnh quy trình từ nghiên cứu, phân tích tới

xác định đặc điểm địa tầng phân tập, đặc điểm phân bố môi trường, tướng trầm tích theo quan điểm địa tầng phân tập hiện đại trên thế giới vào trầm tích Miocene ở khu vực Bạch Long Vĩ

Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần làm rõ đặc điểm, quy luật phân bố của các ranh

giới địa tầng, các tập và hệ thống trầm tích trong Miocene qua đó làm sáng tỏ thêm các thành phần của hệ thống dầu khí và tiềm năng dầu khí trong trầm tích Miocene, phục vụ công tác thăm dò dầu khí ở khu vực Bạch Long Vĩ

Làm rõ hơn lịch sử phát triển trầm tích Miocene và mối quan hệ giữa không gian tích tụ trầm tích, sự thay đổi mực nước biển với nguồn cung cấp vật liệu trầm tích vụn ở khu vực Bạch Long Vĩ

10 Bố cục của luận án

Luận án được bố cục thành 04 chương chính, không kể phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham khảo và danh mục các công trình khoa học Toàn bộ nội dung của luận án được trình bày trong 121 trang A4 (gồm 77 hình vẽ, 06 biểu bảng), 02 trang danh mục các công trình khoa học của Nghiên cứu sinh đã công bố và 06 trang đầu mục tài liệu tham khảo

11 Lời cám ơn

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án, Nghiên cứu sinh luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo, truyền thụ kiến thức và kinh nghiệm quý báu từ GS.TSKH Mai Thanh Tân và TS Hoàng Ngọc Đang, Nghiên

cứu sinh xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc trước những giúp đỡ quý báu nêu trên

Nhân đây, Nghiên cứu sinh xin cám ơn các thầy, cô giáo và cán bộ thuộc Bộ môn Địa vật lý, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ Địa chất đã hỗ trợ, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cám ơn lãnh đạo Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, lãnh đạo Ban Tìm kiếm Thăm dò Dầu khí, Tập đoàn Dầu khí đã tạo điều kiện, hỗ trợ Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án, xin cám ơn bạn bè đồng nghiệp đã hỗ trợ tích cực, chia sẻ kinh nghiệm và kiến thức quý báu trong khi thực hiện luận án Cuối cùng, lời cám ơn sâu xắc nhất đối với gia đình, vợ và các con luôn đồng hành, luôn dành sự quan tâm, động viên to lớn giúp cho Nghiên cứu sinh đạt được kết quả, hoàn thành luận án

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

VÀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC BẠCH LONG VĨ

Chương I giới thiệu tổng quan về đặc điểm địa lý tự nhiên, khái quát lịch sử thăm dò dầu khí, khung cảnh kiến tạo khu vực, lịch sử phát triển địa chất, đặc điểm trầm tích và hệ thống dầu khí ở khu vực Bạch Long Vĩ, qua đó nhằm làm sáng tỏ các yếu tố ảnh hưởng, khống chế tới đặc điểm địa tầng phân tập, các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng đá sinh, đá chứa … của hệ thống dầu khí, ảnh hưởng tới tiềm năng, triển vọng dầu khí trong khu vực nghiên cứu

1.1 Vị trí địa lý, lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí và cơ sở tài liệu

Khu vực Bạch Long Vĩ có diện tích khoảng 12.400 km2, nằm về phía Đông Bắc hệ thống đứt gãy Sông Lô, bao gồm diện tích các lô 106, 106/10, phần Đông Bắc Lô 102/10 và phần lớn diện tích Lô 107/04, thuộc phần Đông Bắc bể trầm tích Sông Hồng (Hình 1.1)

Hình 1.1 Vị trí khu vực Bạch Long Vĩ

1.1.2 Khái quát lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí

Lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí ở khu vực nghiên cứu và bể Sông Hồng được bắt đầu vào năm 1981 Giai đoạn 1981 đến năm 1988, Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam đã thực hiện các dự án khảo sát địa chấn 2D khu vực trên phạm

vi toàn bể Sông Hồng [1], [4]

Từ năm 1989 đến nay, công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở khu vực nghiên cứu được triển khai mạnh mẽ và liên tục, theo các thời gian khác nhau đã có 05 hợp đồng dầu khí được Tập đoàn dầu khí ký kết với các tổ hợp nhà thầu dầu khí trong

và ngoài nước, hiện nay 03 hợp đồng dầu khí đang còn hiệu lực và đang hoạt động trên khu vực Bạch Long Vĩ và vùng lân cận Theo cam kết trong các hợp đồng dầu khí, một khối lượng lớn tài liệu địa chấn 2D và 3D đã được các nhà thầu dầu khí trong và ngoài nước thu nổ, xử lý, minh giải, cùng với khối lượng đáng kể các giếng khoan thăm dò, thẩm lượng đã được thi công Đi kèm với đó, công tác phân tích tài liệu, phân tích mẫu thu thập từ các giếng khoan phục vụ nghiên cứu, đánh giá các cấu tạo và tiềm năng dầu khí đã được các nhà thầu dầu khí triển khai đồng bộ Bên cạnh đó, đan xen thời gian không có hợp đồng dầu khí, Tập đoàn Dầu khí

đã tự lực triển khai các hoạt động tìm kiếm thăm dò bao gồm thu nổ, xử lý, minh giải địa chấn 2D, 3D và khoan các giếng khoan thăm dò Đồng thời mời gọi các công ty dịch vụ khảo sát địa chấn và các công ty dầu khí nước ngoài cùng nghiên cứu chung, tạo cơ sở dữ liệu phục vụ công tác thu hút, ký kết các hợp đồng dầu khí mới

Kết quả nghiên cứu và công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí, khu vực Bạch Long

Vĩ đã có 01 mỏ dầu chuẩn bị phát triển và 04 phát hiện dầu khí, cho thấy đây là khu vực có tiềm năng và triển vọng dầu khí Các nghiên cứu, đánh giá cũng đã cho thấy khu vực Bạch Long Vĩ có chế độ kiến tạo, địa động lực rất phức tạp, môi trường trầm tích biến đổi phức tạp trong không gian tích tụ trầm tích dẫn tới các đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí biến đổi và phân bố phức tạp

Trong khu vực Bạch Long Vĩ, trầm tích Miocene được đánh giá cao về khả năng chứa dầu khí, đồng thời trầm tích Miocene ở các trũng sâu cũng có khả năng sinh dầu khí Tuy nhiên, công tác nghiên cứu về địa tầng phân tập trầm tích vụn, trong đó có trầm tích Miocene còn nhiều hạn chế, mặc dù đã được các công ty Total

và Petronas nghiên cứu địa tầng phân tập [39], [54] ở vùng lân cận khu vực nghiên cứu, nhưng các nghiên cứu này đều sử dụng tài liệu cũ, chất lượng kém và không có

sự kết hợp giữa tài liệu giếng khoan với địa chấn Điều đó dẫn tới việc xác định và

sử dụng ranh giới địa tầng chưa thống nhất gây khó khăn cho việc liên kết địa tầng, liên kết các tập trầm tích, dẫn đến nhận định, đánh giá hệ thống dầu khí và tiềm năng dầu khí rất khác nhau

Vì vậy, đề tài nghiên cứu “Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu

vực Bạch Long Vĩ” nhằm làm rõ đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng, đặc điểm các

tập, các hệ thống trầm tích và môi trường, tướng trầm tích của các tập trầm tích trong Miocene, đối tượng tìm kiếm thăm dò dầu khí quan trọng trong khu vực Bạch Long Vĩ, là yêu cầu cần thiết khách quan, mang tính thời sự

Hình 1.2 Cơ sở tài liệu phục vụ nghiên cứu

1.1.3 Cơ sở tài liệu

Phục vụ việc nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ, khoảng 52.107 km tuyến địa chấn 2D, 5.868 km2 địa chấn 3D và 17 giếng khoan đã sử dụng để xem xét, kiểm tra, đánh giá chất lượng Kết quả lựa chọn ra khoảng trên 11.000 km tuyến địa chấn 2D, trên 4.500 km2 địa chấn 3D thu nổ từ năm 2005 đến năm 2014, có chất lượng từ trung bình tới tốt để minh giải bằng phần mềm hiện đại Kingdom Suite và 10 giếng khoan được mã hoá có tài liệu các đường cong ĐVLGK, tài liệu cổ sinh, thạch học đạt chất lượng tốt, phân bố đều trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận để phân tích bằng phần mềm Interative Petrophysics và tổng hợp (các bảng 1.1, 1.2)

Các kết quả nghiên cứu được minh họa chi tiết trên: tuyến địa chấn 2D3D dọc theo khu vực nghiên cứu, dọc theo phương cung cấp chủ yếu nguồn vật liệu trầm tích vụn và cắt ngang đường bờ (tuyến dọc), đi qua các giếng khoan được mã hoá lần lượt là A-1X, B-1X và C-1X; tuyến địa chấn 3D cắt ngang khu vực nghiên cứu (tuyến ngang), đây cũng là phương cung cấp vật liệu trầm tích vụn bào mòn từ các đới nâng cao, đi qua các giếng khoan được mã hoá lần lượt là C-1X và D-1X (Hình 1.2)

Bảng 1.1 Cơ sở tài liệu địa chấn sử dụng phục vụ nghiên cứu

TT Người

điều hành

Công ty thực hiện

Giai đoạn/Năm khảo sát

4 BachDang 2008 500 Lô 103 & 107, chất lượng khá

5 PVEP PTSC G&S 2011 1.300 Lô 107/04, chất lượng tốt

6 PVEP CGGV 2011 1.138 Lô 103 & 107, chất lượng tốt

7 PVN CGGV 2012 850 5 PVN12 liên kết các bể trầm

tích, chất lượng tốt

8 PVEP CGGV 2012 1.170 Khu vực lô 102 & 106, chất

lượng tốt

9 PVEP CGG 2014 1.250 Khu vực lô 103 & 107, chất

lượng tốt

Bảng 1.2 Cơ sở tài liệu giếng khoan đã mã hoá sử dụng phục vụ nghiên cứu

TT Giếng khoan ĐVLGK Phân tích cổ

sinh

Phân tích mẫu lõi, mẫu sườn

Phân tích thạch học Ghi chú

1.2 Khung cảnh địa chất khu vực

Bể trầm tích Sông Hồng có dạng hình thoi phát triển theo hướng Tây Đông Nam, chiều dài khoảng 650 km, chiều rộng khoảng 150 km và chiều dày trầm tích có thể đạt 15-18 km ở khu vực trung tâm của bể [1], [4] Nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả trong nước và ngoài nước đã chỉ ra rằng cấu trúc bể Sông Hồng có dạng địa hào kéo toác (pull-apart) lớn được tạo ra bởi sự kết hợp của hoạt động tách giãn phương á vĩ tuyến và hoạt động trượt bằng ngang của hệ thống đứt gãy Sông Hồng theo hướng Tây Bắc –Đông Nam [8], [14], [15], [27], [53]

Bắc-Hệ thống đứt gãy Sông Hồng bao gồm 02 hệ thống đứt gãy chính: hệ thống đứt gãy Sông Chảy ở phía Tây Nam và hệ thống đứt gãy Sông Lô ở phía Đông Bắc (Hình 1.3), các hệ thống đứt gãy này có lịch sử phát triển lâu dài theo các giai đoạn

khác nhau, tái hoạt động trong nhiều thời kỳ, khống chế nguồn trầm tích Kainozoi

và quá trình biến dạng của bể Sông Hồng

Hình 1.3 Hệ thống đứt gãy chính ở bể trầm tích Sông Hồng (Lei C et al, 2015)

Mặc dù, cơ chế hình thành, lịch sử phát triển và kiểu dịch chuyển của các đứt gãy thuộc các hệ thống đứt gãy Sông Chảy và Sông Lô vẫn còn nhiều tranh luận, nhưng tất cả đều thừa nhận hai hệ thống đứt gãy này đóng vai trò chủ yếu trong việc hình thành và tiến hóa bể Sông Hồng Đại diện các tác giả trong và ngoài nước [2], [4], [8], [14], [27], [38], [42], [53], [58] cho rằng sự mở rộng theo hướng Tây Bắc – Đông Nam của bể Sông Hồng liên quan tới quá trình trượt bằng trái dọc theo

hệ thống đứt gãy Sông Lô ở phía Đông Bắc và hệ thống đứt gãy Sông Chảy ở phía Tây Nam, cùng với hoạt động tách giãn theo phương á vĩ tuyến và chuyển động xoay theo chiều kim đồng hồ khoảng 15o của khối Đông Dương (Hình 1.4)

Hình 1.4 Mô hình kiến tạo Kainozoi khu vực Đông Nam Á (Ye et al, 2011)

Theo các tác giả [27], [29], [53], [58] các yếu tố kiến tạo khu vực ảnh hưởng tới sự hình thành và phát triển các bể trầm tích Kainozoi khu vực Đông Nam Á, trong đó có bể trầm tích Sông Hồng gồm có: Hoạt động đâm húc của mạng Ấn Độ vào mảng Á-Âu, xảy ra khoảng 55 Ma; Quá trình hình thành và phát triển của tách giãn Biển Đông xảy ra khoảng 32 Ma; Hoạt động đâm va và hút chìm của mảng Úc xuống dưới mảng Indonesia xảy ra theo nhiều chu kỳ khác nhau, bắt đầu khoảng 45 Ma; Hoạt động xoay và dịch chuyển lên phía Bắc của vòng cung Philippines theo nhiều chu kỳ khác nhau, bắt đầu khoảng 55 Ma; Hoạt động hút chìm của mảng Ấn

Độ Dương ở rìa Nam cung đảo Sumatra – Java

Kết quả nghiên cứu tài liệu trọng lực, địa chấn, địa vật lý giếng khoan và các tài liệu địa chất-địa vật lý khác ở khu vực nghiên cứu và vùng lân cận cho thấy các

Hướng dịch chuyển của Khối – Mảng Hút chìm của Paleo - Biển Đồng Nén ép

Tách giãm Trượt bằng

Đới hội tụ Vực hút chìm

Đứt gãy

Bể trầm tích

Tổ hợp lõi biến chất

KV núi lửa của qus trình hội tụ mảng

KV tách giãn của Proto – Biển Đông Đới đứt gãy Ailaoshan – Sông Hồng Đứt gãy Sagaing

Bể trầm tích Mergui Đứt gãy Đông Việt Nam

yếu tố kiến tạo khu vực ảnh hưởng và tác động mạnh mẽ đến bình đồ kiến tạo khu vực Bạch Long Vĩ có thể kể đến như hoạt động đâm húc của mạng Ấn Độ vào mảng Á-Âu đã dẫn tới sự trượt bằng trái của hệ thống đứt gãy Sông Hồng xảy ra khoảng 35-30 Ma và sau đó chuyển sang quá trình trượt bằng phải xảy ra khoảng 15,5-5,5 Ma [8], [58], sự hình thành và phát triển của tách giãn Biển Đông đã gây ra pha nghịch đảo khu vực vào cuối Oligocene [14], [27] (Hình 1.9)

1.3 Đặc điểm địa tầng trầm tích khu vực nghiên cứu

Đặc điểm địa tầng trầm tích của khu vực Bạch Long Vĩ tương đối phức tạp, bao gồm các thành tạo móng trước Kainozoi và các trầm tích mảnh vụn Kainozoi Các trầm tích mảnh vụn Kainozoi bao gồm Paleogene, Neogene và Đệ Tứ

Đặc điểm chung nhất về địa tầng trầm tích ở khu vực nghiên cứu được trình bày trong cột địa tầng tổng hợp của khu vực Bắc bể Sông Hồng [44] (Hình 1.5)

Tại khu vực Bạch Long Vĩ, đá móng trước Kainozoi đã được phát hiện tại nhiều giếng khoan như Yên Tử-1X, Yên Tử-2X, Hạ Long-1X, Hàm Rồng-1X, Hàm Rồng-2X, Đồ Sơn-1X, Hàm Rồng Nam-1X, Hàm Rồng Đông-1X ở lô 106 và Phả Lại-1X ở lô 107/04 Thành phần đá móng biến đổi tương đối phức tạp, gặp nhiều nhất là đá carbonate, dolomite Các đá này có tuổi thay đổi từ Pecmi cho tới Devon, thậm chí cổ hơn Thành phần đá carbonate bao gồm Wackestone, Packstone, Grainstone, Mudstone và xi măng Canxit biến đổi theo tỉ lệ khác nhau Trong các lát cắt giếng khoan gặp đá móng carbonate thường phát hiện các khoảng đá dolomite do quá trình biến đổi thứ sinh từ các đá carbonate sinh ra, các đá dolomite này thường có độ rỗng, độ thấm tốt là đối tượng chứa dầu khí tốt [1], [14], [21], [42], [44], [45] Bên cạnh đó, phần trên của đá móng carbonate thường bị phong hóa, nứt nẻ và hòa tan mạnh mẽ tạo nên các đá carbonate hang hốc, nứt nẻ có khả năng chứa dầu khí tốt (Hình 1.6)

Hình 1.5 Địa tầng tổng hợp và Hệ thống dầu khí khu vực Bạch Long Vĩ (PVEP POC, 2011)

Ngoài ra, trong lát cắt đá móng carbonate, dolomite tại giếng Hàm Rồng-2X còn bắt gặp các tập sét đen nằm dưới hoặc xen kẹp với tập đá carbonate dày

Hình 1.6 Đá móng carbonate tuổi Devon-Carbon tại giếng 106-HRN-1X (PVEP

Tuổi Eocene của hệ tầng được xác định dựa theo các dạng bào tử phấn hoa, đặc biệt là Trudopollis và Ephedripites [14] Đồng thời dựa vào quan hệ địa tầng, nằm bên dưới các trầm tích Oligocene hệ tầng Đình Cao nên xếp hệ tầng Phù Tiên vào tuổi Eocene Trầm tích của hệ tầng Phù tiên được thành tạo trong môi trường sườn tích, sông, hồ, vào thời kỳ đầu của giai đoạn tách giãn

Trầm tớch hệ tầng Đỡnh Cao đó thấy tại nhiều giếng khoan ở khu vực nghiờn cứu như Đồ Sơn-1X, Hàm Rồng-1X, Hàm Rồng Đụng-1X … phủ trực tiếp lờn đỏ múng trước Kainozoi Cỏc trầm tớch Oligocene cú thành phần: cỏt kết màu xỏm sỏng, sỏng xẫm, hạt vừa tới nhỏ, ớt khi hạt thụ, đụi khi gặp cội kết, sạn kết cú độ lựa chọn trung bỡnh đến tốt Xi măng gắn kết cú thành phần carbonate, sột và oxyt sắt Sột kết màu xỏm sỏng, xỏm sẫm cú cỏc mặt trượt lỏng búng, đụi chỗ cú cỏc thấu kớnh than hoặc cỏc lớp kẹp xột vụi, chứa hoỏ thạch động vật [1], [14]

Tuổi Oligocene của hệ tầng Đỡnh Cao được xỏc định dựa theo cỏc hoỏ thạch

cổ sinh: Cicatricosisporites dorogensis, Lycopodiumsporites neogenicus, Gothanopollis bassensis, Florschuetzia trilobata và cỏc lớp chứa Viviparus nhỏ [14] Trầm tớch của hệ tầng Đỡnh Cao được thành tạo trong mụi trường sườn tớch, lũ tớch năng lượng lớn và đầm hồ nơi cỏc trũng thấp Đỏng chỳ ý, cỏc tập sột màu xỏm đen gặp tại cỏc giếng khoan Hàm Rồng-1X, Enreca III trờn đảo Bạch Long Vĩ và cỏc giếng khoan ở cỏc lụ 102, 103 chứa hàm lượng vật chất hữu cơ từ trung bỡnh tới khỏ là cỏc nguồn đỏ mẹ sinh dầu khớ trong vựng nghiờn cứu và bể Sụng Hồng [1],

[32]

Trầm tớch Miocene dưới – Hệ tầng Phong Chõu (N11 pch)

Trầm tớch của hệ tầng Phong Chõu gặp tại một số giếng khoan trong khu vực Bạch Long Vĩ như giếng Hàm Rồng-1X, Hàm Rồng-2X, Hàm Rồng Đụng-1X, Hàm Rồng Đụng-2X Trầm tớch Miocene dưới bao gồm cỏc lớp xen kẽ giữa cỏt kết, cỏt bột kết và sột kết chứa dấu vết than hoặc cỏc lớp kẹp carbonate mỏng Cát kết màu xám đến xám sẫm, hạt nhỏ đến vừa, ít hạt thô, chọn lọc trung bình đến tốt, xi măng carbonate, ít sét Sét kết màu xắc sáng đến xám sẫm và nâu đỏ nhạt, phân lớp song song, lượn sóng, với thành phần chủ yếu là kaolinit và ilit [1], [14], [42]

Cỏc tỏc giả Phan Huy Quynh, Đỗ Bạt (1985, 1993, 1995) đã thu thập được nhiều dạng bào tử phấn hoa, xác lập phức hệ Betula-Alnipollenites và đới Florschuetzia Levipoli tuổi Miocene sớm Trầm tớch hệ tầng Phong Châu được thành tạo trong môi trường đồng bằng châu thổ, đồng bằng ven biển ở khu vực trong bờ,

đất liền, đặc trưng tướng biển tăng lên rõ rệt từ miền trũng Hà Nội ra vịnh Bắc Bộ [14]

Khỏc biệt giữa cỏc trầm tớch Miocene dưới hệ tầng Phong Chõu so với cỏc trầm tớch Oligocene hệ tầng Đỡnh Cao nằm bờn dưới là mụi trường lắng đọng trầm tớch chuyển dần từ sườn tớch, lũ tớch, lũng sụng và đầm hồ (tướng lục địa) ở thời kỳ Oligocene sang lũng sụng, đồng bằng chõu thổ, vũng vịnh, thủy chiều đến biển nụng (tướng biển) ở thời kỳ Miocene sớm, cỏc trầm tớch biển tăng lờn lấp đầy vào cỏc địa hào, bỏn địa hào được sinh ra do quỏ trỡnh tỏch gión trước đú [1], [14], [15], [32], [42]

Miocene giữa – Hệ tầng Phủ Cừ (N12 pc)

Trầm tớch của hệ tầng Phủ Cừ gặp tại cỏc giếng khoan trong khu vực nghiờn cứu bao gồm các trầm tích đặc trưng bằng tính chu kỳ rõ rệt với các lớp cát kết hạt vừa, cát bột kết phân lớp mỏng (dạng sóng, thấu kính, phân lớp xiên chộo), bột kết, sét kết cấu tạo khối chứa nhiều hóa thạch thực vật, dấu vết động vật ăn bùn, trùng lỗ

và các vỉa than nâu, sột than phõn bố dọc theo đường bờ cổ của đất liền và cỏc đới nõng cổ Cát kết có thành phần ít khoáng, độ lựa chọn và mài tròn tốt, khoáng vật phụ ngoài turmalin, zircon, đôi nơi gặp glauconit và granat là những khoáng vật không thấy trong hệ tầng Phong Châu Thành phần xi măng gắn kết nhiều carbonate, ít sét Sét bột kết xám sáng đến xám sẫm, chứa rất ít carbonate, ít vụn thực vật và than nâu, có ít lớp đá carbonate mỏng [1], [14], [15], [21], [42]

Cỏc trầm tớch mảnh vụn tuổi Miocene giữa được xỏc định bởi phức hệ hoá thạch gồm Florschuetzia trilobata, Globorotalia mayeri, Orbulina Universa (N9) [1], [14] Trầm tớch của hệ tầng Phủ Cừ được hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ xen các pha biển chuyển dần sang châu thổ, châu thổ ngập nước – trước châu thổ, theo hướng tăng dần từ đất liền ra vịnh Bắc Bộ [1], [14], [44]

Miocene trờn – Hệ tầng Tiờn Hưng (N13 th)

Trầm tớch hệ tầng Tiên Hưng có mặt ở tất cả các giếng khoan trong khu vực nghiờn cứu, bao gồm các trầm tích có tính phân nhịp rõ ràng, thành phần chủ yếu là cát kết, ở phần trên thường là cát kết hạt thô và sạn sỏi kết, sét kết, bột kết, xen các vỉa than nâu Tuy nhiên, than gặp phổ biến trong hệ tầng Phủ Cừ nằm dưới, còn ở hệ tầng Tiên Hưng ít hơn Mức độ chứa than giảm đi rõ rệt do trầm tích tam giác châu ngập nước, với tính biển tăng theo hướng từ đất liền tiến ra vịnh Bắc Bộ Các lớp cát kết phân lớp dày, dạng khối, màu xám nhạt, mờ đục hoặc xám xanh, hạt nhỏ đến thô, độ chọn lọc trung bình đến kém, chứa hoá thạch động vật và vụn than nâu, gắn kết trung bình đến kém bằng xi măng carbonate và sét Sét bột kết màu xám lục nhạt, xám sáng có chỗ xám nâu, xám đen, chứa vụn than và các hóa thạch, đôi khi

có glauconit, pyrit [1], [14]

Tuổi Miocene muộn của hệ tầng được xác định theo phức hệ bào tử phấn Dacrydium, Ilex, Quercus, Florschuetzia trilobata, Acrostichum và Stenochlaena, cũng như phức hệ trùng lỗ Pseudorotalia-Ammonia [14] Môi trường trầm tích của

hệ tầng Tiên Hưng chủ yếu là biển ven bờ, rỡa thềm xen tam giác châu ngập nước ở khu vực Bạch Long Vĩ

Pliocene – Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2 vb)

Hệ tầng Vĩnh Bảo đã được phát hiện trong tất cả các giếng khoan trong khu vực nghiờn cứu, thành phần gồm cú cát bở rời, xám sáng đến xám sẫm, hạt nhỏ đến vừa, chọn lọc trung bình đến tốt xen với sét màu xám, xám xanh, mềm, chứa mica, nhiều pyrit, glauconit và phong phú các mảnh vỏ động vật biển, chiều dày cỏc trầm tớch hệ tầng Vĩnh Bảo tăng dần ra biển [14]

Tuổi của hệ tầng được xác định là Pliocene trong khoảng N18-N20 dựa theo trùng lỗ Globigerina bulloides (N5-N20), Globigerina nepenthes (N14-N19), Globigerinoides ruber (N18-N23), Globigerinoides conglobatus (N18-N23), và phức

hệ bào tử phấn hoa Liquidambar-Dacrydium với sự có mặt của Florschuetzia levipoli, Fl Meridionalis [14] Hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu hình thành trong môi trường biển nụng, thềm

1.4 Lịch sử phát triển địa chất khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu nằm về phía Đông Bắc của hệ thống đứt gãy Sông Lô, thuộc vùng Đông Bắc bể trầm tích Sông Hồng, do vậy lịch sử phát triển địa chất khu vực nghiên cứu gắn liền với sự hình thành, phát triển bể Sông Hồng và chịu ảnh hưởng phông kiến tạo chung của bể Sông Hồng, đặc biệt gắn liền với lịch sử phát triển khu vực Bắc bể Sông Hồng

Tuy vậy, nghiên cứu tài liệu trọng lực, địa chấn và các tài liệu địa chất khác cho thấy khu vực Bạch Long Vĩ có các đặc điểm khác biệt với phần còn lại của bể trầm tích Sông Hồng, khác biệt với đặc điểm kiến tạo, trầm tích của đới Trung tâm nằm kẹp giữa 02 hệ thống đứt gãy Sông Lô và đứt gãy Sông Chảy, các đặc điểm khác biệt được trình bày theo các giai đoạn phát triển địa chất như sau:

Trước thời kỳ Eocene? là giai đoạn trước tách giãn, toàn vùng nghiên cứu bị xâm thực bào mòn, vắng mặt trầm tích Trong đó các khối móng trước Kainozoi nâng cao phân bố rộng trong khu vực Bạch Long Vĩ bị bào mòn mạnh mẽ

Theo các tác giả [2], [8], [14], [15] vào thời kỳ đầu của giai đoạn tách giãn, các dấu hiệu cho thấy hoạt động tạo rift sớm nhất của bể Sông Hồng có liên quan nhiều hơn đến pha kiến tạo Yến Sơn, có quan hệ mật thiết đến sự va chạm của hai mảng Nam và Bắc Trung Quốc, ít liên quan đến kiến tạo đâm húc của mảng Ấn Độ với mảng Á Âu (Hình 1.7)

Các yếu tố kiến tạo khu vực đã tạo ra các tách giãn phương á vỹ tuyến, thành tạo các địa hào, bán địa hào nhỏ hẹp như Kiến An, Thuỷ Nguyên, Cẩm Phả, Phượng Anh, Hàm Rồng phân bố xen kẹp với các đới móng trước Kainozoi nâng cao trong khu vực Bạch Long Vĩ (Hình 1.8)

Tiếp theo, pha kiến tạo liên quan hoạt động trượt bằng trái của hệ thống đứt gãy Sông Hồng với phương nén cực đại á vỹ tuyến do sự va chạm, thúc trồi của mạng Ấn Độ vào mảng Á-Âu Sự chuyển động nhanh tương đối theo hướng Đông

Nam và xoay khoảng 150 theo chiều kim đồng hồ của mảng Đông Dương (Indochina) [7], [8], [27], [58] so với mảng Nam Trung Quốc (còn gọi mảng Việt-Trung) đã dẫn tới sự mở rộng của bể Sông Hồng theo cơ chế kéo toác (pull-apart)

và tách ngang (transtensional) đi kèm với các hoạt động tách giãn tiếp tục từ trước Chuyển động trượt bằng trái theo hệ thống đứt gãy Sông Lô xảy ra vào khoảng 30-35 Ma đã phân tách khu vực nghiên cứu thành khu vực có trầm tích Kainozoi (Kz) mỏng và đơn nghiêng, phủ chồng lên nhau, kề áp vào các khối nâng móng phân bố rộng rãi ở phía Bắc, Đông Bắc và Đông của khu vực nghiên cứu là đặc điểm khác biệt so với các phần khác của bể Sông Hồng (Hình 1.9)

Hình 1.7 Mô hình kiến tạo các bể trầm tích Việt Nam (Hoàng Ngọc Đang, Lê Văn

Cự, 2007) Đồng thời, sự hình thành và phát triển của dãn đáy Biển Đông diễn ra vào khoảng 32 Ma [14], [27], [58] đã gây ra pha nghịch đảo khu vực vào cuối Oligocene ở khu vực nghiên cứu

Sự kết thúc hoạt động của phần lớn các đứt gãy trên các mặt cắt địa chấn trong khu vực nghiên cứu đánh dấu quá trình ngừng hoạt động tách giãn, tạo bể, đồng thời cũng đánh dấu giai đoạn tách giãn kết thúc vào cuối Oligocene

Hình 1.8 Phân vùng kiến tạo khu vực Bạch Long Vĩ và vùng lân cận (ITC, 2016)

Giai đoạn sau tách giãn đƣợc bắt đầu bằng sự kết thúc hoạt động của các đứt gãy Hoạt động lún chìm, san bằng kiến tạo diễn ra trên toàn khu vực Bạch Long Vĩ

và khu vực Bắc bể Sông Hồng liên quan sự nguội lạnh của dòng nhiệt

Vào khoảng Miocene giữa (khoảng 15.5 Ma) tới Miocene muộn (khoảng 5.2 Ma) xảy ra sự chuyển pha, hoạt động trƣợt bằng phải của hệ thống đứt gãy Sông Hồng [8], [14], [27], [53], [58], trong đó chuyển động trƣợt phải của hệ thống đứt

gãy Sông Lô đã tạo ra hoạt động nén ép, hình thành nếp lồi có biên độ nhỏ phân bố

ở vùng sườn dốc giữa lô 106 và lô 107/04 thuộc khu vực Bạch Long Vĩ, đặc biệt tạo

ra các cấu trúc nghịch đảo phân bố khu vực lô 103, 102 lân cận vùng nghiên cứu

Nhìn chung, vào thời kỳ Miocene, hoạt động lún chìm nhiệt dẫn đến diện tích khu vực bào mòn hoặc vắng mặt trầm tích bị thu hẹp dần, đi kèm là diện tích, không gian lắng đọng các vật liệu trầm tích vụn được mở rộng, nguồn trầm tích lớn từ lục địa theo các con sông đổ về khu vực Trung tâm bể trầm tích Sông Hồng và phủ chồng lấn dần, kề áp đơn nghiêng vào các khu vực có địa hình móng trước Kz cổ nâng cao trong phạm vi khu vực nghiên cứu Đến thời kỳ Pliocene quá trình biển tiến bắt đầu ảnh hưởng và phát triển rộng khắp toàn thềm lục địa Việt Nam nói chung và bể Sông Hồng nói riêng, trong đó có khu vực nghiên cứu (Hình 1.9)

Hình 1.9 Tuyến địa chấn 2D cắt ngang khu vực Bạch Long Vĩ (ITC, 2016)

1.5 Đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực nghiên cứu

Tổng hợp kết quả nghiên cứu và công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí tại khu vực Bạch Long Vĩ nói riêng và khu vực Bắc bể Sông Hồng nói chung, hệ thống dầu khí khu vực nghiên cứu đã đƣợc đánh giá và chứng minh qua một số yếu tố đặc trƣng nhƣ đá sinh, đá chứa và các pha di cƣ dầu khí trong khu vực nghiên cứu (Hình 1.5), một số đặc điểm khái quát nhƣ sau:

 Hệ thống đá sinh tuổi Oligocene

Trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận, đá sinh Oligocene đã đƣợc phát hiện tại nhiều giếng khoan, bao gồm chủ yếu là các tập sét, bột kết Kết quả phân tích địa hóa mẫu thu đƣợc từ các giếng khoan ở khu vực nghiên cứu cho thấy các tập sét có TOC thay đổi từ nghèo đến rất tốt (0,41-3,53% - Bảng 1.3), biểu đồ quan

hệ giữa chỉ số hydrocarbon (HI) với Tmax (Hình 1.10) cho thấy các đá sinh Oligocene ở khu vực Bạch Long Vĩ và lô 102 có thành phần VCHC chủ yếu thuộc loại II và III [32], [41] Biểu đồ quan hệ giữa tổng tiềm năng sinh hydrocarbon (S1+S2,mg/g) và tổng hàm lƣợng cacbon hữu cơ (TOC,%) cho thấy đá sinh Oligocene ở khu vực nghiên cứu có khả năng sinh dầu là chính (Hình 1.11)

102-CQ-1X 102-TB-1X

Hình 1.10 Biểu đồ quan hệ HI - Tmax cho thấy loại VCHC của đá sinh Oligocene

khu vực nghiên cứu và vùng lân cận (EPC, 2015)

Hình 1.11 Biểu đồ quan hệ TOC - (S1+S2) đá sinh Oligocene khu vực nghiên cứu

(EPC, 2015)

 Hệ thống đá sinh tuổi Miocene

Đá sinh Miocene bao gồm các tập sét, bột kết, than và sét than thấy tại hầu hết các giếng khoan trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận Kết quả phân tích các mẫu sét kết tuổi Miocene khu vực nghiên cứu và vùng lân cận có giá trị TOC thay đổi từ trung bình đến tốt, các tập than và sét than rất giàu VCHC có giá trị TOC thay đổi từ 4,12% (cao) đến 64,25% là mức cực kỳ cao, thuộc loại cực kỳ tốt (Bảng 1.3) Biểu đồ quan hệ giữa tổng tiềm năng sinh hydrocarbon (S1+S2,mg/g) và tổng hàm lượng cacbon hữu cơ (TOC,%) cho thấy đá sinh Miocene dưới và giữa ở khu vực nghiên cứu có khả năng sinh dầu và hỗn hợp dầu khí (Hình 1.12)

Hình 1.12 Biểu đồ quan hệ TOC - (S1+S2) đá sinh Miocene khu vực nghiên cứu

(EPC, 2015)

Kết quả phân tích độ phản xạ Vitrinite và giá trị Tmax cho thấy phần lớn các tập sét kết Miocene giữa và trên khu vực Bạch Long Vĩ và vùng lân cận đều chưa trưởng thành nên các đá này chưa có khả năng sinh dầu khí [1] Tuy nhiên, ở khu vực trũng sâu như khu vực tâm bể Sông Hồng, độ bảo tồn VCHC tốt, giá trị TOC có thể cao hơn và đạt độ trưởng thành cao hơn, các tập sét tuổi Miocene giữa và muộn

có thể sinh dầu khí