Đánh giá sự thay đổi môi trường trầm tích lô c1, bồn trũng nam côn sơn dựa vào những đặc trưng hóa thạch trùng lỗ bám đáy” (áp dụng cho miocen giữa trên, pliocen đệ tứ)

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN  Nhiệm vụ của luận văn: Hệ thống hóa và tổng hợp các đặc điểm hóa đá trùng lỗ bám đáy cho từng môi trường trong khu vực nghiên cứu, từ đó nghiên cứu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CAO ĐĂNG HOÀNG YẾN

ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH LÔ C1 BỒN TRŨNG NAM CÔN SƠN DỰA VÀO NHỮNG ĐẶC TRƯNG HÓA THẠCH TRÙNG LỖ BÁM ĐÁY

(Áp dụng cho Miocen giữa-trên, Pliocen-Đệ tứ)

Chuyên ngành: Địa chất dầu khí ứng dụng

Mã số: 605351

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia Tp.HCM ngày… tháng năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ

PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀI:

“Đánh giá sự thay đổi môi trường trầm tích lô C1, bồn trũng Nam Côn Sơn dựa vào những đặc trưng hóa thạch trùng lỗ bám đáy” (Áp dụng cho Miocen giữa-trên,

Pliocen-Đệ tứ)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

 Nhiệm vụ của luận văn:

Hệ thống hóa và tổng hợp các đặc điểm hóa đá trùng lỗ bám đáy cho từng môi trường trong khu vực nghiên cứu, từ đó nghiên cứu sự thay đổi môi trường trầm tích, phân tập trầm tích và liên kết các trầm tích giữa các giếng khoan ở vùng nghiên cứu

 Nội dung:

Trình bày lý thuyết các loại môi trường trầm tích, các phương pháp địa vật lý giếng khoan, thạch học trầm tích, sinh địa tầng trong việc giải đoán tướng đá xác định môi trường trầm tích

Tổng hợp các tổ hợp hóa thạch trùng lỗ bám đáy xuất hiện trong khu vực nghiên cứu Phân chia các nhóm hóa thạch trùng lỗ bám đáy đặc trưng cho từng môi trường trong khu vực nghiên cứu và nghiên cứu sự thay đổi môi trường dựa vào tổ hợp hóa thạch trùng

lỗ bám đáy

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, học viên xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình từ thầy PGS.TS Hoàng Đình Tiến Học viên rất trân trọng khoảng thời gian quý báu được làm việc cùng thầy

Học viên xin gửi lời cảm ơn đến tập thể cán bộ giảng viên khoa Địa chất

& Dầu khí-Đại học Bách Khoa Tp HCM vì đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập của học viên tại trường

Bên cạnh đó học viên xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo, các đồng nghiệp, đặc biệt là tập thể phòng Cổ sinh-Địa tầng, Trung tâm Phân tích Thí nghiệm-Viện dầu khí Việt Nam đã tạo giúp đỡ và tạo điều kiện để học viên có thể hoàn thành luận văn của mình

Do sự hạn chế về thời gian cũng như tài liệu của cấu tạo nghiên cứu nên

ít nhiều đã ảnh hưởng đến kết quả giải đoán, tham vấn đối chiếu kết quả từ các phương pháp khác Mong Quý thầy, cô hỗ trợ đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn thành đúng tiến độ học tập và công việc

Trân trọng cảm ơn!

Học viên Cao Đăng Hoàng Yến

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Minh giải tướng đá xác định môi trường trầm tích luôn là công việc cấp thiết trong quá trình tìm kiếm thăm dò, đánh giá triển vọng của các bẫy phi cấu tạo, nghiên cứu vùng sinh, chứa, chắn Kết quả minh giải là căn cứ cơ sở nhất

để cùng các kết quả nghiên cứu khác lựa chọn vị trí đặt giếng khoan tiếp theo được tối ưu nhất có thể Đồng thời việc mở rộng liên kết tướng và môi trường trầm tích từ kết quả đã có ra các cấu tạo khác trong khu vực cũng là một cơ sở

để có thể đề xuất nghiên cứu chi tiết cho các cấu tạo mới

Xác định môi trường trầm tích dựa vào tổ hợp hóa thạch trùng lỗ bám đáy là một cơ sở dữ liệu khoa học rất đáng tin cậy, phục vụ nhiều cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí Mặc dù đã thực hiện phân tích dịch vụ rất nhiều giếng khoan trong khu vực bồn Nam Côn Sơn Nhưng kết quả phân tích chỉ thể hiện rời rạc ở từng giếng khoan cụ thể Cho nên việc tổng hợp số liệu đã phân tích ở từng khu vực nghiên cứu là rất cần thiết Nó giúp đưa ra cái nhìn khái quát hơn, cũng như giúp khai thác nâng cao giá trị nguồn dữ liệu hiện có Dữ liệu vi cổ sinh phân tích được nằm trong tầng Miocen giữa-muộn và Pliocen-Đệ

tứ trong bồn Nam Côn Sơn Trình tự nghiên cứu đề tài được khái quát như sau:

 Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu

- Giới thiệu về đặc điểm địa chất;

- Cơ sở dữ liệu nghiên cứu

 Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

DANH MỤC HÌNH

3 1.3 Sơ đồ cấu trúc bề mặt móng bồn Nam Côn Sơn 10

4 1.4 Mặt cắt địa chất qua phần Tây Bắc-Đông Nam, bồn Nam

7 2.2 Độ liên tục, biên độ, tần số các yếu tố phản xạ 25

8 2.3 Các dạng đường cong Gamma-ray đặc trưng điềm chỉ môi

12 3.3 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen giữa giếng khoan C1-1 39

13 3.4 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Miocen giữa giếng khoan

14 3.5 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen giữa giếng khoan C1-2 40

15 3.6 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Miocen giữa giếng khoan

16 3.7 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen giữa giếng khoan C1-3 47

17 3.8 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Miocen muộn giếng khoan

18 3.9 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen muộn giếng khoan C1-1 44

19 3.10 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Miocen muộn giếng khoan

20 3.11 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen muộn giếng khoan C1-2 45

21 3.12 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Miocen muộn giếng khoan

22 3.13 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Miocen muộn giếng khoan C1-3 46

23 3.14 Các nhóm vi cổ sinh ở giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng

24 3.15 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng khoan C1-1 50

25 3.16 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng

26 3.17 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng khoan C1-2 51

27 3.18 Các nhóm trùng lỗ ở giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng

28 3.19 Các nhóm trùng lỗ bám đáy và nhóm trùng lỗ trôi nổi ở

giai đoạn Pliocen-Pleistocen giếng khoan C1-3 53

29 3.20 Chu kỳ trầm tích theo đường cong INPEFA trên phần

30 3.21 So sánh chu kỳ trầm tích minh giải trên phần mềm

CylcoLog và dữ liệu cổ sinh ở giếng khoan C1-1 57

31 3.22 So sánh chu kỳ trầm tích minh giải trên phần mềm

CylcoLog và dữ liệu cổ sinh ở giếng khoan C1-2 58

32 3.23 So sánh chu kỳ trầm tích minh giải trên phần mềm

CylcoLog và dữ liệu cổ sinh ở giếng khoan C1-3 59

33 3.24 Sự phân bố của các nhóm hóa đá trùng lỗ bám đáy 60

34 3.25 Sơ đồ phân bố môi trường trầm tích Miocen giữa lô C1,

35 2.26 Sơ đồ phân bố môi trường trầm tích Miocen muộn lô C1,

36 3.27 Sơ đồ phân bố môi trường trầm tích Pliocen-Đệ tứ lô C1,

GR: Gramma-ray (Phương pháp đo Gramma-ray)

HST: Hệ trầm tích biển cao (Highstand Systems Tract)

TST: Hệ trầm tích biển tiến (Transgressive Systems Tract)

MFS: Bề mặt ngập lục cực đại (Maximum Flooding Surface)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục đích 1

3 Nhiệm vụ 1

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Cơ sở tài liệu 2

CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 Lịch sử tìm kiếm thăm dò 3

1.2 Đặc điểm địa chất bồn Nam Côn Sơn 4

1.2.1 Địa tầng thạch học 4

1.2.1.1 Đá móng 4

1.2.1.2 Địa tầng và tướng trầm tích 4

1.2.2 Cấu trúc địa chất 9

1.2.3 Hệ thống đứt gãy 11

1.2.4 Phân tầng cấu trúc 12

1.2.5 Lịch sử hình thành và phát triển 14

1.3 Cơ sở dữ liệu và mục tiêu nghiên cứu 18

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Phương pháp thạch học trầm tích 19

2.2 Các phương pháp địa vật lý môi trường 21

2.2.1 Phương pháp minh giải tài liệu địa chấn 21

2.2.2 Phương pháp minh giải đường cong địa vật lý giếng khoan 27

2.2.2.1 Phương pháp Gamma Ray (GR) 27

2.2.2.2 Phương pháp trường điện tự nhiên SP (Spontaneous Self-potential) 29

2.3 Các phương pháp cổ sinh 30

2.3.1 Phương pháp sinh địa tầng (vi cổ sinh, bào tử phấn hoa, tảo vôi) 30

2.3.2 Các nhóm hóa đá trùng lỗ bám đáy đặc trưng 30

2.3.2.1 Nhóm trùng lỗ bám đáy vỏ cát có cấu trúc vỏ đơn giản 30

2.3.2.2 Nhóm rotalids 30

2.3.2.3 Nhóm trùng lỗ bám đáy dạng múi 31

2.3.2.4 Nhóm trùng lỗ bám đáy lớn 31

2.3.2.5 Nhóm trùng lỗ bám đáy vỏ vôi sống ở môi trường thềm 31

2.3.2.6 Nhóm trùng lỗ bám đáy sống ở môi trường nước sâu-lạnh 32

2.3.2.7 Nhóm trùng lỗ bám đáy sống ở môi trường nước sâu, thiếu oxy 32

2.3.2.8 Nhóm trùng lỗ bám đáy vỏ cát phức tạp đặc trưng cho môi trường nước sâu 32

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH DỰA VÀO TỔ HỢP TRÙNG LỖ BÁM ĐÁY 34

3.1 Sự liên hệ giữa trầm tích và cổ sinh 34

3.2 Đánh giá sự thay đổi môi trường trầm tích và phân tập trầm tích trong khu vực lô C1 36

3.2.1 Đặc trưng hóa đá các giếng khoan ở lô C1 36

3.2.2 Đánh giá sự thay đổi môi trường trầm tích và phân tập trầm tích khu vực lô C1 37

3.2.2.1 Giai đoạn Miocen giữa 37

3.2.2.2 Giai đoạn Miocen muộn 42

3.2.2.3 Giai đoạn Pliocen-Pleistocen 47

3.3 So sánh trên phần mềm Cyclolog 54

3.3.1 Tổng quan phần mềm Cyclolog 54

3.3.2 So sánh chu kỳ trầm tích minh giải trên phần mềm CycloLog và dữ liệu cổ sinh 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Nghiên cứu môi trường lắng đọng trầm tích là một trong những công việc chính trong công tác định hướng tìm kiếm thăm dò, nhằm định danh địa tầng, dự đoán vùng sinh, chứa, chắn, từ đó giúp cho công tác tìm kiếm và thăm dò đạt hiệu quả cao nhất Để việc giải đoán môi trường trầm tích có độ chính xác và tin cậy cao, cần sử dụng các phương pháp: phương pháp thạch học trầm tích, phương pháp sinh địa tầng (gồm vi cổ sinh, tảo vôi và bào tử phấn hoa), phương pháp địa vật lý giếng khoan và phương pháp địa chấn địa tầng Trong đó việc xác định môi trường trầm tích dựa vào tổ hợp hóa thạch trùng lỗ bám đáy là một cơ sở dữ liệu khoa học rất đáng tin cậy, phục vụ nhiều cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí Mặc dù đã thực hiện phân tích dịch vụ rất nhiều giếng khoan trong khu vực bồn trũng Nam Côn Sơn, nhưng kết quả phân tích chỉ thể hiện rời rạc ở từng giếng khoan Hơn nữa hiện tại vẫn chưa có công trình nào xác định môi trường tích lũy trầm tích ở khu vực này

đủ tin cậy Cho nên việc tổng hợp số liệu đã phân tích ở từng khu vực nghiên cứu là rất cần thiết Nó giúp đưa ra cái nhìn khái quát hơn, cũng như giúp khai thác nâng cao giá trị nguồn dữ liệu hiện có Song hiện nay số liệu có tính chất định danh và chỉ thị môi trường có độ tin cậy cao chỉ tập trung vào kết quả phân tích hóa thạch

trùng lỗ Do đó, học viên chọn đề tài “Đánh giá sự thay đổi môi trường trầm tích

lô C1, bồn trũng Nam Côn Sơn dựa vào những đặc trưng hóa thạch trùng lỗ bám đáy”

4 Đối tượng nghiên cứu

Lô C1, bồn trũng Nam Côn Sơn

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thống kê, mô tả chi tiết về đặc điểm giống, loài và môi trường sống đặc trưng các nhóm hóa thạch trùng lỗ bám đáy xuất hiện trong khu vực nghiên cứu;

- Phân chia các nhóm hóa thạch trùng lỗ bám đáy đặc trưng cho từng môi trường nghiên cứu;

- Nghiên cứu sự thay đổi môi trường dựa vào tổ hợp hóa thạch trùng lỗ bám đáy;

- So sánh với tài liệu địa vật lý giếng khoan

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

7 Cơ sở tài liệu

Cơ sở dữ liệu sử dụng trong đề tài là các kết quả phân tích vi cổ sinh được lưu giữ tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm-Viện Dầu khí Việt Nam Việc phân tích

vi cổ sinh trong quá trình tìm kiếm thăm dò được thực hiện khá đầy đủ ở các giếng khoan: C1-1, C1-2, C1-3

CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

bị ngập nước trong vỉa cacbonat Miocen giữa Tại đây mới chỉ xác định được một cấu tạo Thanh Long dạng vòm khép kín 2 phía, khống chế bởi các đứt gãy có hướng Đông Bắc-Tây Nam Tiếp đó nhà thầu Idemitsu đã ký kết điều hành lô C1 và đã tiến hành khoan thêm 3 giếng khoan vào các năm 2011, 2013 và 2014

- Lô C2: Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro đã thu nổ 2.060,4km địa chấn 2D vào các năm 1987-1988 và 142,953km2 địa chấn 3D trên mỏ X vào năm 1991

Mỏ X là cấu tạo duy nhất và chiếm hầu hết diện tích của lô C2 Tại đây đã có 15 giếng khoan, trong đó 12 giếng khoan cho dòng dầu khí công nghiệp

Hình 1.1: Vị trí địa lí lô C1 bồn Nam Côn Sơn

Lô C1

1.2 Đặc điểm địa chất bồn Nam Côn Sơn

Trên cơ sở phân tích địa tầng cấu trúc địa chất bồn Nam Côn Sơn nhằm minh giải môi trường tích lũy của các thành hệ trầm tích

1.2.1 Địa tầng thạch học

1.2.1.1 Đá móng

Thành phần thạch học của đá móng có tuổi trước Kainozoi trong bồn Nam Côn Sơn không đồng nhất, gồm chủ yếu là granodiorit, diorit và ít hơn là granit, đá phun trào và đá biến chất

1.2.1.2 Địa tầng và tướng trầm tích

Tham gia vào sự hình thành bồn Nam Côn Sơn là các thành tạo trầm tích thuộc các hệ tầng sau: hệ tầng Cau (E3 c), hệ tầng Dừa (N11 d), hệ tầng Thông-Mãng Cầu (N12 t-mc), hệ tầng Nam Côn Sơn (N13 ncs) và hệ tầng Biển Đông (N2 bđ)

Hệ tầng Cau lần đầu tiên được mô tả chi tiết tại giếng khoan Dừa-1X (lô 12),

từ độ sâu 3.680-4.038m và đặt tên là Cau (Lê Văn Cự-1982) Mặt cắt đặc trưng của

hệ tầng bao gồm chủ yếu là cát kết xen kẹp các lớp sét kết, bột kết Bề dày chung đạt 358m, ở phần trũng có thể đạt 2.200m

Hệ tầng Cau vắng mặt hầu hết trong các đới nâng như ở mỏ Đại Hùng, phần Tây lô 04 cũ ở vùng nghiên cứu, phần lớn lô 10, 28, 29 và các lô khác ở phía Tây-Tây Nam của bồn

Mặt cắt đầy đủ hệ tầng được chia làm 3 phần chính: Phần dưới chứa nhiều cát kết mịn tới thô đôi khi rất thô hoặc sạn kết, cát kết chứa cuội phân lớp dày hoặc dạng khối xen kẽ một khối lượng nhỏ các lớp bột kết hoặc sét kết chứa mảnh vụn than, sét than hoặc lớp kẹp than Một số nơi phát hiện được sự xen kẽ của các đá phun trào andesit, basalt… Phần giữa có thành phần hạt mịn chiếm ưu thế gồm các tập sét kết phân lớp dày hoặc dạng khối xen kẽ ít bột kết, cát kết từ thô đến mịn, khá giàu vôi và vật chất hữu cơ cùng các lớp sét chứa than và than delta Phần trên gồm cát kết hạt nhỏ tới vừa, đôi chỗ có chứa glauconit xen kẽ với bột kết, sét kết

Bề dày và đặc điểm của các phần mặt cắt biến đổi tùy thuộc vào vị trí phân

Các hóa thạch của hệ tầng gồm bào tử phấn hoa, tảo nước ngọt và trùng lỗ Dựa vào hóa thạch bào tử phấn hoa có thể định tuổi cho trầm tích là Oligocen Tuy nhiên, các giếng khoan chỉ đặt ở các cấu tạo nâng nên chỉ gặp trong trầm tích Oligocen Tuy nhiên, ở các hố sụt, có thể tồn tại các lớp trầm tích Eocen muộn Vì trên các mặt cắt địa chấn có tồn tại các tập trầm tích xiên chéo và biến đổi bề dày nhanh, vì dự kiến đó là các trầm tích Eocen muộn

Hệ tầng Cau phủ bất chỉnh hợp trên các đá móng trước Kainozoi Các lớp của hệ tầng có cấu tạo phân lớp xiên chéo, đặc biệt ở ven rìa và các khối nhô, chúng phát triển gá kề vào các sườn nhô của đá móng

Hệ tầng Cau được thành tạo trong thời kỳ đầu hình thành bồn trong điều kiện môi trường thay đổi nhanh giữa các khu vực gồm các trầm tích lục địa hoặc các trầm tích kiểu tam giác châu, đầm hồ vũng vịnh Vào giai đoạn sau, ở phần lớn diện tích bồn các trầm tích lắng đọng trong môi trường tam giác châu, đầm hồ vũng vịnh

Độ hạt của các trầm tích trong toàn bồn có xu hướng mịn dần về phía Đông

và ở phía trên của mặt cắt, tính chất biển cũng tăng lên rõ rệt từ phần rìa Bắc-Tây Bắc, Nam-Tây Nam vào trung tâm và về phía Đông Hệ tầng Dừa có bề dày chung thay đổi từ 100-1000m, ở các trũng sâu có thể đạt 1.600m

Hoá thạch tương đối phong phú gồm bào tử phấn hoa, trùng lỗ và tảo vôi

Hệ tầng Dừa phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Cau Các lớp có cấu tạo phân lớp xiên chéo và gá kề vào các khối nhô và đá móng ở ven rìa Dựa trên hóa thạch

đã thu thập được, hệ tầng được xếp vào tuổi Miocen sớm

Các trầm tích của hệ tầng Dừa được hình thành trong môi trường tam giác châu xen kẽ với môi trường biển nông

Hệ tầng Thông-Mãng Cầu (N1 2 t - mc):

Mặt cắt đặc trưng của hệ tầng Thông-Mãng Cầu được mô tả ở giếng khoan Dừa-1X với khoảng độ sâu từ 2.170 - 2.852m Mặt cắt bao gồm phần dưới chủ yếu

là cát kết chứa glauconit xen những lớp mỏng sét kết, sét vôi chuyển lên phần trên

là sự xen kẽ giữa trầm tích lục nguyên chứa vôi với đá vôi Bề dày của hệ tầng xác định ở giếng khoan này đạt 682m, ở phần trũng sâu có thể đạt 1.700m

Các trầm tích lục nguyên và lục nguyên chứa vôi phát triển mạnh về phía rìa Bắc và phía Tây-Tây Nam của bồn, gồm chủ yếu là các bột kết và sét kết, sét vôi xen kẽ các thấu kính hoặc những lớp vôi mỏng Trong các lớp trầm tích này ở mọi nơi đều chứa glauconit, các hóa thạch động vật biển, đặc biệt là trùng lỗ

Đá cacbonat chứa nhiều san hô và các hóa thạch động vật khác phát triển rộng rãi tại các vùng nâng ở trung tâm bồn và đặc biệt tại các lô thuộc phần phía Đông của bồn Ngoài ra còn gặp sự xen kẽ các lớp đá vôi dolomit hoặc dolomit hạt nhỏ Đặc điểm tái kết tinh và mức độ dolomit hóa là tiêu chí để phân biệt đá trầm tích cacbonat của hệ tầng Thông-Mãng Cầu với hệ tầng Nam Côn Sơn nằm trên

Hóa thạch tương đối phong phú, đặc trưng cho trầm tích Miocen giữa như các bào tử phấn hoa, trùng lỗ và tảo vôi

Hệ tầng Thông-Mãng Cầu phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Dừa Các lớp trầm tích có cấu tạo phân lớp xiên chéo và có phần bị bào mòn ở các đới nâng và khối nhô, còn ở trung tâm mới thấy chúng phân lớp nằm ngang Dựa vào hóa thạch, hệ tầng được xếp vào tuổi Miocen giữa

Môi trường trầm tích ở phía Tây chủ yếu là đồng bằng châu thổ đến rìa trước châu thổ, còn ở phía Đông phổ biến là biển nông

Hệ tầng Nam Côn Sơn được xác lập tại giếng khoan Dừa-1X (Lê Văn Cự, 1982), ở khoảng độ sâu 1.868-2.170m Tại mặt cắt chuẩn hệ tầng chủ yếu gồm cát kết hạt mịn xen các lớp bột kết, sét kết giàu cacbonat và các lớp đá vôi Bề dày của mặt cắt ở hệ tầng này là 302m

Hệ tầng Nam Côn Sơn phân bố rộng rãi, có sự biến đổi tướng đá mạnh mẽ

là các trầm tích lục nguyên chứa hóa thạch động vật biển và glauconit Ở các lô thuộc trung tâm là các trầm tích cacbonat và lục nguyên xen kẽ nhau khá rõ rệt Tại một số vùng nâng phía Đông-Đông Nam, đá trầm tích cacbonat chiếm hầu hết trong các mặt cắt của hệ tầng Hệ tầng này có bề dày từ 200-600m, các trũng sâu có thể đạt đến 1.200m Ở một số khối nhô (nâng Mãng Cầu và gờ nâng phía Đông) có thể thấy rõ chúng bị bào mòn

Hệ tầng Nam Côn Sơn phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Thông-Mãng Cầu Các lớp có cấu tạo phân lớp xiên chéo và gá kề vào các khối nhô và đới nâng ven rìa của bồn

Hóa thạch trong hệ tầng gồm 3 nhóm: bào tử phấn hoa, trùng lỗ và tảo vôi Dựa trên hóa thạch và quan hệ địa tầng, hệ địa tầng được xếp vào tuổi Miocen muộn

Với các đặc điểm trầm tích và cổ sinh như trên cho thấy hệ tầng Nam Côn Sơn được hình thành chủ yếu trong môi trường biển nông

Trong bồn trũng Nam Côn Sơn, hệ tầng Biển Đông được xác lập tại giếng khoan 12A-1X, ở khoảng độ sâu 103-1.900m Thành phần trầm tích gồm chủ yếu là cát, bột, sét chứa nhiều glauconit và hóa thạch động vật biển với bề dày khoảng 1.800-2.400m Ở trũng Trung tâm, bề dày của tầng này đạt tới 2.400m ở độ sâu 3.400m (độ sâu nước biển khoảng 1.000m)

Hệ tầng Biển Đông phát triển rộng khắp trên toàn khu vực và có bề dày rất lớn (các lô thuộc phía Đông của bồn hơn 1.500m) Thành phần trầm tích gồm chủ yếu là sét-sét kết, sét vôi bở rời hoặc gắn kết yếu, chứa nhiều glauconit, pyrit và phong phú hóa thạch biển Tại các vùng nâng ở phía Đông lô 06, đá cacbonat ám tiêu phát triển liên tục cho tới đáy biển hiện tại Có các pha động đất kèm núi lửa do giãn đáy hoạt động mạnh ở Đông Nam (rìa Đông) của bồn

Trong trầm tích hệ tầng Biển Đông đã phát hiện phong phú hóa thạch động vật biển và bào tử phấn hoa Hệ tầng phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Nam Côn Sơn

và cổ hơn Các lớp phát triển theo dạng nêm lấn sang phía Đông và Đông Nam nơi

có tốc độ sụt lún mạnh nhất (sụt lún tới 3.400m) Vì vậy các lớp có thế nằm nghiêng

về phía Đông và Đông Nam

Hệ tầng Biển Đông ở bồn Nam Côn Sơn hình thành trong môi trường biển nông và sâu liên quan đến đợt biển tiến Pliocen-Đệ tứ trong toàn khu vực Biển Đông nhưng sụt lún nhanh hơn và nghiêng về phía Đông

Đá vôi xen kẹp với các lớp cát, sét mỏng và sét vôi

Sét, bột, cát kết xen kẹp đôi khi gặp một ít đá vôi

Biển nông trong thềm đến giữa thềm Biển nông đến thềm

Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp bồn Nam Côn Sơn

(Theo Địa chất & Tài nguyên Dầu khí Việt Nam

và đề án 47 và có cập nhật các đới cổ sinh)

Như vậy, đặc điểm địa tầng của bồn Nam Côn Sơn cũng cho thấy mối liên quan giữa bối cảnh kiến tạo, môi trường trầm tích và thành phần trầm tích Xác định thành phần trầm tích, môi trường trầm tích có thể làm cơ sở cho việc khôi phục lại bối cảnh kiến tạo cũng như các thời kỳ chuyển động kiến tạo (đồng tạo rift, sau rift)

Ở bồn Nam Côn Sơn, mối liên quan trên được thể hiện qua các nội dung sau:

1) Có sự thay đổi về thành phần thạch học và môi trường trầm tích:

a) Từ cát kết, bột kết tới sét kết, sét than, than lục địa tới đá vôi biển nông và các trầm tích biển sâu

b) Về môi trường: Thay đổi từ đồng bằng ven biển tới biển nông và biển sâu;

c) Về tuổi: Không bắt gặp các trầm tích Eocen ở các đới nâng

2) Có liên quan đến hoạt động kiến tạo trong Kainozoi:

a) Giai đoạn đồng tạo rift: Từ Eocen-Oligocen-Miocen sớm Các trầm tích đồng tạo rift thoạt đầu là lục địa, về sau là tướng biển nông xen kẽ với lục địa;

b) Giai đoạn sau rift: Miocen giữa-muộn thuộc tướng biển nông;

c) Giai đoạn hoạt hóa rift: Pliocen-Đệ tứ thuộc tướng biển sâu

1.2.2 Cấu trúc địa chất

Bồn Nam Côn Sơn được giới hạn ở phía Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa; phía Tây Bắc là đới nâng Côn Sơn qua đứt gãy Đông Côn Đảo-Hòn Hải; phía Tây và Nam là đới nâng Natuna và phía Đông được xem là đới nâng Đông Sơn, đới nâng Phúc Nguyên-Phúc Tầng và dãy nâng ngầm Tư Chính-Vũng Mây

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc bề mặt móng bồn Nam Côn Sơn Tham gia vào sự hình thành bồn Nam Côn Sơn là các đới nâng, đới phân dị

và trũng sau:

+ Đới phân dị phía Tây của bồn là các bán địa hào kèm các đứt gãy có

phương á kinh tuyến hoặc Đông Bắc-Tây Nam Địa hình móng phân dị phức tạp gồm các trũng hẹp sâu xen kẽ với các dãy nâng có phương á kinh tuyến và sụt bậc

+ Đới phân dị phía Bắc là một dải hẹp nằm ở phía Đông Bắc đới nâng Côn

Sơn, có dạng như một đơn nghiêng bị chia cắt bởi các đứt gãy tạo thành các khối nâng sụt, chìm sâu dần về phía Đông Nam (vùng trung tâm) với các trầm tích bị vát mỏng dần về phía đới nâng Côn Sơn

+ Đới nâng Mãng Cầu là dải nằm giữa trũng Bắc và trũng Trung tâm có

phương kéo dài Đông Bắc-Tây Nam Đới nâng này bị các đứt gãy phân cắt tạo thành các khối rất phức tạp Đá móng trước Kainozoi đã phát hiện ở đây chủ yếu là diorit và granodiorit, ít hơn là granit

+ Đới nâng Dừa nằm ở phía Tây Nam trũng Trung tâm, phát triển theo

phương Đông Bắc-Tây Nam và bị phức tạp hóa bởi sự phân cắt của các đứt gãy

+ Đới nâng rìa Đông nằm ở phía Đông của bồn, là gờ nâng chuyển tiếp giữa

bồn Nam Côn Sơn với bồn trầm tích biển sâu

+ Trũng phía Bắc (trũng Mãng Cầu) nằm ở phía Bắc đới nâng Mãng Cầu,

phát triển dọc theo rìa phía Đông đới nâng Côn Sơn

+ Trũng Trung tâm là phần lún chìm sâu nhất của bể ở phía Nam đới nâng

Mãng Cầu, có phương Đông Bắc-Tây Nam, với bề dày trầm tích lên đến hơn 10km

Trên các tuyến khảo sát địa chấn, thấy rằng:

+ Hệ thống đứt gãy chủ yếu có phương Đông Bắc-Tây Nam: Đây là hệ

thống đứt gãy chủ yếu trong bồn, phát triển từ Trung tâm bể về phía Đông Đặc điểm này thể hiện rõ ở đới nâng Mãng Cầu và phía Bắc của bồn

+ Hệ thống đứt gãy Bắc-Nam: Hệ thống đứt gãy này có tuổi trẻ hơn và làm

dịch chuyển các đứt gãy hướng Đông Bắc-Tây Nam, phát triển chủ yếu ở đới phân

dị phía Tây và vùng cận Natuna Chúng phân cắt các khối móng thành các địa lũy dạng dải có cùng hướng Bắc Nam

+ Đứt gãy vĩ tuyến: Các đứt gãy này phát triển muộn hơn trên đới nâng Dừa,

xuất hiện vào cuối Oligocen nhưng lại nhanh chóng ngừng hoạt động vào Miocen muộn tới nay

+ Một số đứt gãy khác có hướng Tây Bắc-Đông Nam (đứt gãy sinh kèm),

xuất hiện do co kéo các khối vào các giai đoạn khác nhau khi có sự hoạt động của

hệ đứt gãy Đông Bắc-Tây Nam và sự dịch trượt các khối theo hệ đứt gãy 1090 ở Tây của bồn Vì vậy loại đứt gãy này không phải là đứt gãy chính

1.2.4 Phân tầng cấu trúc

Bồn Nam Côn Sơn nằm về phía gần rìa của thềm lục địa Việt Nam Bồn có cấu trúc sụt bậc kiểu địa hào và có xu hướng tăng bề dày trầm tích cũng như độ nghiêng của các trầm tích về phía Đông và Đông Nam Theo tài liệu địa chấn-địa chất và tài liệu về cấu trúc địa chất của bồn (các mặt bất chỉnh hợp, các pha hoạt động kiến tạo) có thể phân ra hai tầng cấu trúc chính sau: tầng cấu trúc trên và tầng cấu trúc dưới

Hình 1.4: Mặt cắt địa chất qua phần Tây Bắc-Đông Nam bồn Nam Côn Sơn

+ Tầng cấu trúc dưới (A) là móng kết tinh trước Kainozoi Bề mặt địa hình

của móng đặc trưng bởi các khối nâng sụt, bị chia cắt bởi những hệ thống đứt gãy chủ yếu theo phương Bắc Nam và Đông Bắc-Tây Nam Thành phần thạch học của móng trong bồn Nam Côn Sơn không đồng nhất, gồm chủ yếu là granodiorit và

diorit, ít hơn là granit với các đá phun trào và đá biến chất Trên bề mặt móng được lắp đầy bởi các trầm tích có tuổi Kainozoi

+ Tầng cấu trúc trên (B) bao gồm các trầm tích Kainozoi có tuổi từ

Oligocen đến Đệ tứ, phủ chồng bất chỉnh hợp lên tầng cấu trúc dưới Trên cơ sở mặt bất chỉnh hợp góc, sự phân bố các lớp trầm tích, thành phần trầm tích và thời gian hoạt động của các hệ thống đứt gãy có thể phân ra ba phụ tầng cấu trúc:

- Phụ tầng cấu trúc dưới: Trên cơ sở tài liệu địa chất-địa chấn thì phụ tầng

cấu trúc dưới bao gồm các lớp trầm tích Eocen-Oligocen-Miocen sớm

Các trầm tích Eocen-Oligocn (hệ tầng Cau) lắng đọng chủ yếu trong các địa hào, bán địa hào và bị vát mỏng hay vắng mặt trên các đới nâng cao Môi trường trầm tích của hệ tầng này thay đổi từ sông, hồ ở phía Tây chuyển sang môi trường vũng vịnh, ven bờ ở phía Đông Các trầm tích Miocen sớm (hệ tầng Dừa) phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Cau Các lớp trầm tích phân bố hỗn độn, xiên chéo, gá kề vào các khối nhô cổ Các đứt gãy trong giai đoạn này là đứt gãy đồng trầm tích Có một số nơi bị bào mòn và bóc trụi Đặc điểm là chúng lấp đầy địa hào và bán địa hào, quá trình này diễn ra song song với quá trình tách giãn Các trầm tích này cũng

có bề dày giảm dần từ Tây sang Đông Môi trường trầm tích của hệ tầng này cũng thay đổi từ đồng bằng châu thổ, ven bờ ở phía Tây xen kẽ với biển nông ở phía Đông Phụ tầng cấu trúc dưới là cấu trúc chính của bồn

- Phụ tầng cấu trúc giữa: Bao gồm các tập trầm tích Miocen giữa-muộn Các

tập trầm tích Miocen giữa của hệ tầng Thông-Mãng Cầu có thành phần chủ yếu là cacbonat và được thành tạo trong môi trường biển ven bờ Đây cũng là thời kỳ biển tiến rộng khắp Đặc điểm phân bố của các lớp là lấp đầy và song song, thoải hơn so với phụ tầng cấu trúc dưới Vài nơi bị nâng lên và bào mòn vào cuối Miocen giữa Miocen muộn mang đặc điểm lấp đầy và san bằng khu vực Ở trũng Trung tâm sụt lún nhanh Các trầm tích Miocen muộn của hệ tầng Nam Côn Sơn thay đổi từ biển ven bờ ở phía Tây tới biển sâu ở phía Đông Thành phần trầm tích mang tính chuyển tiếp và dần chuyển sang biển hoàn toàn Đây là giai đoạn sau tạo rift với hoạt động kiến tạo yếu dần và ngừng nghỉ từ Miocen giữa, sau đó tái hoạt động vào

cuối Miocen muộn Thời kỳ này cũng trùng khớp với thời kỳ ngừng nghỉ tách giãn của Trung tâm Biển Đông

- Phụ tầng cấu trúc trên: Bao gồm các lớp trầm tích Pliocen-Đệ tứ Các

thành tạo này là các trầm tích biển nông ở phía Tây và trầm tích biển sâu ở phía Đông Chúng có dạng nêm lấn và sụt bậc về phía Đông và Đông Bắc Các trầm tích này phủ bất chỉnh hợp góc trên tất cả các trầm tích có tuổi cổ hơn và mang đặc điểm tái rifting mạnh mẽ Chúng phát triển rộng rãi ra toàn bồn và hội nhập với các bồn xung quanh tạo thành thềm lục địa rộng rãi và tiếp tục phát triển tới ngày nay Các hoạt động núi lửa ngầm kèm theo các pha động đất đã được phát hiện ở rìa Đông của bồn

1.2.5 Lịch sử hình thành và phát triển

Hiện nay, theo các tài liệu địa chấn cũng như quan điểm chung của đa số các nhà nghiên cứu bồn Nam Côn Sơn cho rằng, quá trình hình thành và phát triển bồn Nam Côn Sơn được chia làm bốn giai đoạn: giai đoạn tạo móng trước Kaniozoi, giai đoạn đồng tách giãn (Oligocen-Miocen sớm), giai đoạn sau tách giãn (Miocen giữa-muộn) và giai đoạn hoạt hóa tách giãn (Pliocen-Đệ tứ)

+ Giai đoạn trước tách giãn: Đây là giai đoạn san bằng và bào mòn đá móng

là chính Các đứt gãy có phương chủ yếu là Đông Bắc-Tây Nam, thứ yếu là Bắc Nam

+ Giai đoạn đồng tách giãn (Eocen-Oligocen-cuối Miocen sớm):

Trong Oligocen: Đây là thời kỳ hoạt động của rift, với sự hoạt động tích cực của hệ thống đứt gãy Đông Bắc-Tây Nam, làm xuất hiện địa hào, bán địa hào và được lắp đầy bởi các trầm tích vụn tướng đầm hồ chuyển sang tướng châu thổ và bề dày đạt đến hàng ngàn mét Như vậy, giai đoạn Paleogen là giai đoạn bắt đầu hình thành bồn, tạo nên những địa hào và bán địa hào được ngăn cách bởi những khối nhô của móng, bị khống chế và giới hạn bởi những đứt gãy thuận và nghịch Các đứt gãy này tạo nên cấu trúc hình hoa và hoạt động tới Miocen giữa hầu như là chấm dứt Các trầm tích Oligocen rất mỏng về phía Tây và rất dày tới vài ngàn mét

về phía Đông

Trong Miocen sớm: Toàn vùng bị hạ thấp dần, biển tiến trên toàn bể, hình thành các trầm tích lục nguyên ở phần Tây Nam, tướng biển ven bờ và biển nông ở phần Đông Bắc và được xếp vào hệ tầng Dừa Đây là giai đoạn oằn võng mở rộng

bể và dịch trượt về phía Nam

Trong giai đoạn này (36-15,5 triệu năm) bồn lại chịu sự tác động của quá trình tách giãn đáy Biển Đông đặc biệt từ 26-15,5 triệu năm Điều kiện này thuận lợi cho việc hình thành hàng loạt các đứt gãy Đông Bắc-Tây Nam, mở rộng các địa hào và bán địa hào, cuối giai đoạn nâng lên và bị bào mòn một số nơi Đồng thời trong giai đoạn này bồn Nam Côn Sơn còn chịu sự tác động của sự cuốn hút xuống Đông Nam của đới hút chìm Borneo-Palawan (26-14 triệu năm) tạo xu thế mở rộng phần Đông Nam của bồn Nam Côn Sơn về phía Đông Nam

+ Giai đoạn sau tách giãn (Miocen giữa-muộn)

Từ Miocen giữa: Xảy ra chuyển động nâng-nghịch đảo, xuất hiện mặt bất chỉnh hợp góc giữa Miocen giữa với Miocen sớm Trên đỉnh một số cấu tạo xảy ra bóc mòn xâm thực mạnh

Từ Miocen muộn: Biển lại tiến vào từ hướng Đông, hình thành các trầm tích biển tiến gối kề trên mặt bào mòn cuối Miocen giữa Sau đó, toàn bộ được nâng lên, biển lùi về phía Đông, kết thúc giai đoạn oằn võng mở rộng toàn bồn Chuyển động kiến tạo nâng vào cuối Miocen muộn, mang tính rộng lớn không chỉ trong bồn Nam Côn Sơn mà còn mang tính khu vực trên nhiều vùng khác nhau của thềm lục địa Việt Nam và toàn Đông Nam Á

Tóm lại giai đoạn sau tách giãn là giai đoạn xảy ra các hoạt động nén ép, uốn nếp

+ Giai đoạn hoạt hóa rift:

Từ Pliocen-Đệ tứ: Biển mở, phát triển thềm lục địa không chỉ ở bồn Nam Côn Sơn mà còn ở nhiều bồn khác nhau trong khu vực Biển tiến ồ ạt, phủ ngập đới nâng Côn Sơn, Khorat-Natuna và có khuynh hướng nghiêng dần về phía Đông, hình thành các trầm tích biển của hệ tầng Biển Đông Từ Pliocen các trầm tích gần như nằm ngang hoặc hơi nghiêng về phía Đông Nam với bề dày tăng dần về phía Đông Tốc độ sụt lún và trầm tích rất lớn, kèm theo các hoạt động động đất (đứt gãy kinh

tuyến 1090) và núi lửa phun trào Cũng trong thời gian này hình thành các trầm tích cát xen kẹp sét dạng nêm lấn môi trường biển nông-biển sâu, có dạng sụt bậc do tách giãn Đây là biểu hiện của một giai đoạn tách giãn mới và mạnh mẽ hơn bất cứ thời kỳ nào trước đó Đây cũng là thời kỳ chấm dứt hoạt động tách giãn Trung tâm Biển Đông, sau đó bước vào thời kỳ lạnh nguội-co ngót dẫn tới sự sụt bậc và lún chìm mạnh

Trong các thời kỳ Miocen giữa-muộn, Pliocen-Đệ tứ trục tách giãn Biển Đông rơi vào tình trạng ngừng nghỉ, khối magma dưới sâu bắt đầu lạnh nguội và co ngót tạo nên thế oằn võng và sụt lún mạnh mẽ, đặc biệt vào thời kỳ Pliocen-Đệ tứ

Hình 1.5: Mặt cắt cổ kiến tạo tuyến 02 bồn Nam Côn Sơn

Tóm lại, quá trình hình thành và phát triển bồn Nam Côn Sơn có thể tóm tắt như sau:

1) Bồn Nam Côn Sơn có cấu trúc địa chất phức tạp, được hình thành và phát triển trên móng bị sụt lún và phân phối trong Kainozoi

2) Bề mặt móng gồm có các đơn vị cấu trúc nâng, sụt khác nhau và phân bố không theo qui luật Các đới trũng có hình dạng kéo dài và mở rộng về phía Nam và Đông Nam, kích thước của bồn cũng ngày càng lớn dần theo hướng này

3) Các đứt gãy chủ yếu có phương Đông Bắc-Tây Nam và Bắc Nam (xuất hiện muộn hơn) Chúng gây ra sự biến dạng bồn từ phương Đông Bắc-Tây Nam và Bắc Nam ở phía Đông Bắc sang phương Bắc Nam ở phía Tây Nam

4) Đóng vai trò quan trong trong việc tạo nên hình thái bề mặt móng trước Kainozoi là đứt gãy đồng tạo rift hoạt động mạnh trong thời kỳ Oligocen-Miocen sớm với lực tác dụng theo phương Đông Bắc-Tây Nam Sau đó chúng tái hoạt động nhiều lần và phân cắt các khối đá móng và các lớp trầm tích thành nhiều khối riêng biệt

5) Hoạt động kiến tạo yếu dần và ngừng nghỉ từ Miocen giữa, sau đó tái hoạt động vào cuối Miocen muộn và hoạt động rift vào Pliocen-Đệ tứ Sự xuất hiện của các đứt gãy ít đi, chỉ còn các đứt gãy có phương Bắc-Nam là chính Các mặt cắt địa chấn cũng đã xác minh được tuổi của các hoạt động đứt gãy

6) Chiều dày trầm tích cũng như độ nghiêng của các trầm tích có xu thế tăng dần về phía Đông và Đông Bắc

1.3 Cơ sở dữ liệu và mục tiêu nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu sử dụng trong đề tài là các kết quả phân tích vi cổ sinh được lưu giữ tại trung tâm Phân tích Thí nghiệm Viện Dầu khí Việt Nam Việc phân tích trùng lỗ trong quá trình tìm kiếm thăm dò được thực hiện khá đầy đủ ở các giếng khoan của lô C1

Mục tiêu của đề tài là hệ thống hóa lại kết quả phân tích hóa đá trùng lỗ Phân chia chi tiết các nhóm hóa đá trùng lỗ bám đáy đặc trưng Từ đó giúp đánh giá chi tiết sự thay đổi môi trường trong khu vực lô C1 dựa vào sự thay đổi tổ hợp hóa

đá Bên cạnh đó kết hợp với tài liệu địa vật lý giếng khoan để so sánh đối chiếu về

sự thay đổi môi trường trầm tích

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Phương pháp thạch học trầm tích

Cơ sở phương pháp thạch học trầm tích:

Vật liệu được lắng đọng trong điều kiện môi trường trầm tích khác nhau, do

đó chúng sẽ có những đặc điểm trầm tích đặc trưng Tính chất hạt trầm tích như màu sắc, độ hạt, độ cầu, độ tròn cạnh, độ chọn lọc, kích thước hạt sẽ phản ánh vật liệu vận chuyển, lắng đọng xa hay gần nguồn cung cấp, điều kiện động học của môi trường cao hay thấp Một số khoáng vật đặc trưng trong môi trường lắng đọng được thể hiện ở các loại mẫu như: mẫu lõi, mẫu vụn, mẫu sườn Dưới đây là một số chỉ tiêu cơ bản về thạch học, khoáng vật ứng với từng loại tướng đá và môi trường khác nhau

Loại đá:

+ Cát kết greywacke: Chứa hơn 15% thành phần matrix liên quan đến sụt lún

nhanh và nguồn cung cấp vật liệu dồi dào

+ Cát kết greywacke hàm lượng feldspar cao: Feldspar là khoáng vật khá

phổ biến trong các loại đá, tuy nhiên lại dễ bị tác dụng bởi cả hai loại phong hóa cơ học và hóa học Do vậy khi đá cát kết còn giữ lại khá nhiều feldspar chứng tỏ đá đó chưa di chuyển xa khỏi nguồn nên chưa chịu nhiều ảnh hưởng từ các yếu tố phong hóa

+ Cuội, sỏi, sạn: Có kích thước hạt khá lớn, dễ dàng lắng đọng lại trong môi

trường có năng lượng vận chuyển chủ yếu như suối, sông có lưu tốc nhỏ nên quãng đường vận chuyển vật liệu đi chưa xa (còn gần nguồn cung cấp)

+ Cát, cát kết: Có mặt ở nhiều nơi, thường được mang đi trong dòng có năng

lượng từ trung bình trở lên Hầu hết tập trung ở các đơn vị địa mạo đới ven biển như cửa sông, bãi biển và các đơn vị địa mạo quanh khu vực sông, lòng sông, đồng bằng bồi tích Qua đó cho thấy quãng đường di chuyển của cát khá dài Thường thì cát kết có độ chọn lọc khá tốt, khá đồng nhất trừ một số trường hợp bị xen kẹp

+ Cát kết lẫn bột sét: Thể hiện sự xen kẹp từ trung bình đến mạnh của bột sét

trong cát tại các khu vực biển ven bờ, trước châu thổ do đây là khu vực năng

lượng của sông và sóng, thủy triều tương tác với nhau, làm giảm năng lượng và lắng đọng vật liệu lại

+ Sét bột: Đặc trưng cho môi trường lắng đọng yên tĩnh sau khi đã di chuyển

khá xa nguồn cung cấp hoặc có năng lượng vận chuyển yếu, ít chịu ảnh hưởng của dòng chảy hoặc sóng-thủy triều Ví dụ như các khu vực chân châu thổ (prodelta), đầm lầy, hồ

Màu sắc:

Màu đỏ, nâu đỏ, tím đỏ: trầm tích nguồn gốc lục địa Nâu, xám phớt nâu (chủ yếu cho sét): trầm tích hồ Xanh, phớt lục, xám xanh: trầm tích đầm lầy hoặc biển

nông Xanh đen, đen: trầm tích hồ hoặc biển sâu

Mức độ thay đổi của hạt trầm tích:

Độ chọn lọc dưới trung bình và hình dạng hạt còn góc cạnh cho thấy vật liệu trầm tích là sản phẩm mới của quá trình phong hóa, chưa được vận chuyển xa nguồn cung cấp Ngược lại, hạt độ càng mịn, độ chọn lọc càng tốt và hạt khá tròn

cạnh là đặc điểm của vật liệu ở xa nguồn cung cấp

Khoáng vật chỉ thị:

+ Pyrite: Đặc trưng môi trường khử

+ Mica: Có tính bền vững, khó bị phong hóa nên được chọn lọc và tích tụ ở

môi trường có năng lượng thấp (chủ yếu là muscovite) như những thành tạo bồi tích ven biển

+ Glauconite: Là sản phẩm phân hủy của biotit trong điều kiện phong hóa

đáy biển cho nên hầu như chỉ xuất hiện trong môi trường thềm lục địa (biển nông)

+ Hematite: Đặc trưng cho môi trường oxi hóa

+ Anhydrite: Điềm chỉ cho môi trường đầm hồ, vũng vịnh

Kiểu kiến trúc:

+ Phân lớp dày, hỗn độn: Phản ánh nguồn vật liệu dồi dào được đi với mức

năng lượng cao, trộn lẫn các loại vật liệu với nhau nên phân lớp không có tính đồng nhất cao Ví dụ như: khu vực lạch sông, quạt turbidit

+ Phân lớp dày nằm ngang: Chứa nguồn vật liệu dồi dào, đồng thời nằm

ngoài khu vực chịu ảnh hưởng của mức năng lượng vận chuyển cao nên chiều dày tương đối tốt Ví dụ như khu vực đầm lầy, vũng vịnh, prodelta, biển sâu

+ Phân lớp mỏng, lượn sóng: Có mặt trong lát cắt của biển ven bờ chịu ảnh

hưởng năng lượng thủy triều

+ Phân lớp mỏng nằm ngang: Ít chịu ảnh hưởng của mức năng lượng mạnh

nên ít để lại sự xáo trộn trong cấu trúc

Dấu vết hóa đá:

Gân lá: Đặc trưng cho môi trường lục địa Than, mảnh than: bắt nguồn từ

thực vật ở đất liền, thường được thành tạo trong điều kiện yếm khí như đầm lầy

Loại thành phần khoáng vật sét:

+ Kaolinite: Là sản phẩm bậc 2 của quá trình phong hóa feldspar trong môi

trường axít

+ Hydromica nguyên sinh: Là kết quả biến đổi của feldspar từ giai đoạn đầu

của quá trình phong hóa hóa học do tác dụng của CO2, nước và các axít hữu cơ khác

+ Montmoriolite nguyên sinh: Là sản phẩm bậc 2 của quá trình phong hóa

feldspar trong môi trường kiềm

Các chỉ tiêu trên còn phụ thuộc nhiều vào yếu tố kiến tạo, cổ địa hình, khí hậu Do vậy, khi sử dụng các chỉ tiêu trên, cần kết hợp với kết quả phân tích từ các phương pháp khác

2.2 Các phương pháp địa vật lý môi trường

2.2.1 Phương pháp minh giải tài liệu địa chấn

Trong một bồn còn ít được thăm dò, các kết quả phân tích địa chấn địa tầng như: mặt bất chỉnh hợp, các tập trầm tích, hình thái phản xạ, bề dày tương đối… cùng với thông tin về kiến tạo của bồn hoặc địa chất, địa hóa, lịch sử địa nhiệt của các bồn lân cận sẽ cho ta cơ sở đánh giá tiềm năng dầu khí để quyết định đầu tư tiếp theo Thường thì các dạng phản xạ song song, phân kì, nêm lấn, lấp đầy, gò đồi là những dạng thuận lợi cho các tích tụ dầu khí

Cơ sở phân tích tướng địa chấn:

Các ranh giới được liên kết tạo ra các tập địa chấn Các tập địa chấn có đặc điểm địa chất khác nhau do thành tạo trong môi trường khác nhau Để xác định chúng thì ta phải phân tích tướng địa chấn Để phân tích tướng địa chấn ta phải dựa vào các đặc trưng trường sóng như đặc điểm hình thái và tính phân lớp phản xạ, biên độ, tần số, tính ổn định của trường sóng Nói cách khác là phân tích hình dạng sóng phản xạ thu được như dạng song song, phân kỳ hay hội tụ, xiên chéo, kiến trúc sắp xếp chúng Từ các kết quả phân tích đó cho phép nhận định về đặc điểm giữa các phức hệ, các tập địa chấn trong lát cắt địa chấn

Đặc điểm trường sóng địa chấn (nội cấu trúc):

+ Kiểu kiến trúc tự do: Không có trục đồng pha rõ ràng đặc trưng cho môi

trường đồng nhất hoặc phân lớp mỏng, quá trình trầm tích xảy ra nhanh, đều, ổn định trong thời gian dài Chúng có quan hệ với đá mẹ, sét, muối, đất đá núi lửa hoặc đới phá hủy kiến tạo

+ Kiểu cấu trúc đơn giản:

- Dạng phân lớp song song: Đặc trưng cho quá trình trầm tích đồng đều

trong môi trường ổn định, đáy bể trũng lún chìm đều, xảy ra ở thềm lục địa và bể nước sâu Khi chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo sau trầm tích có thể có các kiểu song song uốn lượn hoặc gần song song

- Dạng phân kỳ hay hội tụ: Xảy ra trong điều kiện lắng đọng trầm tích có tốc độ

thay đổi Thường liên quan đến tích tụ đường bờ và tướng hạt thô

+ Kiến trúc phân lớp phức tạp:

- Dạng phản xạ nêm lấn: Gồm 2 dạng là dạng xicma và dạng chữ S Dạng

xicma liên quan đến quá trình lắng đọng trầm tích có năng lượng lớn, dòng chảy mạnh, vật liệu nhiều, đáy bể ít bị lún chìm hoặc không bị lún chìm, nước biển dừng, tướng hạt thô Dạng chữ S liên quan đến trầm tích sườn thềm lục địa, năng lượng dòng chảy yếu, đáy bể bị lún chìm nhanh, mực nước biển dâng nhanh Chủ yếu liên quan đến các trầm tích sét và bột

- Dạng xiên chéo: Đặc trưng cho quá trình lắng đọng trầm tích năng lượng

cao, tướng hạt thô, môi trường châu thổ, lòng sông, kênh rạch

- Dạng xếp ngói: Đặc trưng cho môi trường châu thổ nước nông, có thể là

trước châu thổ

- Dạng gò đồi: Gồm các đoạn phản xạ song song, gián đoạn, đặc trưng cho

môi trường nước nông, trước châu thổ

+ Kiểu kiến trúc hỗn loạn:

- Dạng gồ ghề, mấp mô: Liên quan đến khu vực có địa hình phức tạp,

mấp mô Năng lượng dòng chảy không đều liên quan đến cacbonat, san hô, phun trào núi lửa

- Dạng hỗn độn không có qui luật: Liên quan đến khu vực trượt lở, lấp đầy

kênh ngầm, hoặc do hoạt động kiến tạo mạnh

Hình 2.1: Phân loại các kiểu phân lớp phản xạ (Nguồn: [2])

Độ liên tục: Độ liên tục các trục đồng pha cho ta biết sự liên tục và quá trình

hình thành các lớp trầm tích Trong minh giải tài liệu địa chấn người ta thường chia

độ liên tục ra các cấp sau:

+ Độ liên tục tốt: Thường phản ánh các lớp có thành phần khác nhau rõ nét,

vị trí bất chỉnh hợp địa tầng Chúng thường liên quan đến các trầm tích biển ít thay đổi tướng

+ Độ liên tục kém: Liên quan đến các trầm tích thay đổi tướng nhiều, đặc

trưng cho tướng lục địa, đồi cát sét, tướng kênh rạch, ảnh hưởng nhiều của chế độ thuỷ động lực

Biên độ: Biên độ phản xạ cho biết sự tương phản vận tốc, mật độ của môi

trường, sự chứa chất lỏng và độ phân giải địa chấn Dựa vào biên độ phản xạ người

ta có thể tìm dấu hiệu trực tiếp của hydrocacbon

+ Biên độ cao: Liên quan đến các ranh giới giữa các đá có sự tương phản về

vận tốc và mật độ tương đối cao, các chất lỏng trong đá, vùng thiếu trầm tích

+ Biên độ thấp: Các đá rắn chắc, phân lớp dày hoặc trội lên một loạt thành

phần thạch học, có thể liên quan đến chất khí hoặc chất lỏng, trầm tích nước sâu

Tốc độ: Phân tích tốc độ truyền sóng địa chấn có thể đánh giá thành phần

thạch học, phần trăm cát sét, đánh giá độ rỗng và thành phần chất lỏng chứa trong

đá

+ Tốc độ cao: Liên quan đến đá rắn chắc như móng, cacbonat, dolomice, ám

tiêu, muối, anhydrat, đá phun trào hoặc các đá nằm ở độ sâu lớn, độ rỗng kém

+ Tốc độ thấp: Liên quan đến các đá không gắn kết hoặc yếu, có độ rỗng

trong, độ nứt nẻ cao, có dị thường áp suất khí hoặc có chất lỏng chứa trong đá

Tần số: Cho biết độ dày của các lớp trầm tích, thành phần chất lưu mật độ,

độ gắn kết của đá và sự hấp thụ sóng của nó, khi phân tích tần số thường người ta chia ra:

+ Tần số cao: Thường là các lớp không dày, đá gắn kết cao, ít hấp thụ năng

lượng sóng

+ Tần số thấp: Phân lớp dày, đất đá nằm ở độ sâu lớn hoặc có độ hấp thụ

Pha: Liên quan đến sự thay đổi thành phần thạch học, ngoài ra nghiên cứu

về pha cho ta biết khả năng chứa chất lỏng trong đá và sự phân lớp trầm tích Dựa vào pha người ta có thể tìm kiếm trực tiếp hydrocacbon

Hình 2.2: Độ liên tục, biên độ, tần số của các yếu tố phản xạ

Phân tích tướng và dự báo môi trường trầm tích:

Tướng địa chấn là một phần của tập địa chấn bao gồm tập hợp các yếu tố phản xạ có đặc điểm tương tự nhau, có sự khác biệt so với các phần xung quanh Sự khác biệt về trường sóng địa chấn của tướng địa chấn phản ảnh sự thay đổi tướng trầm tích

Phân tích tướng địa chấn là quá trình mô tả và minh giải địa chất các đặc trưng của sóng phản xạ bao gồm: hình dáng, tính liên tục, biên độ, tần số của sóng phản xạ, vận tốc lớp

+ Tướng bồi tích: Tướng địa chấn này được tìm thấy trên các sườn đứt gãy

giới hạn các địa hào Tướng này đặc trưng bời các phản xạ phân tán, tính liên tục thay đổi và có biên độ tương đối lớn

+ Tướng lục địa: Đặc trưng bởi trường sóng có các dấu hiệu chủ yếu sau:

- Ranh giới phản xạ kém ổn định, không liên tục;

- Tồn tại các ranh giới xiên chéo;

- Tồn tại các đào khoét lòng sông;

- Tồn tại mặt phản xạ mạnh không liên tục liên quan đến thấu kính than

+ Tướng chuyển tiếp (tướng sông-biển): Trường sóng địa chấn liên quan đến

tướng đồng bằng cửa sông có các biểu hiện sau:

- Dọc theo hướng dòng chảy trường sóng có dạng chồng lấn, các mặt phản xạ dạng xicma;

- Quan sát thấy các dấu hiệu phân lớp song song nằm ngang liên quan đến các thành tạo tam giác châu;

- Theo hướng vuông góc với dòng chảy (song song với bờ) trường sóng có dạng gò đồi Tồn tại các gò đồi xen kẽ với nhau liên quan tới quá trình dịch chuyển của tam giác châu cửa sông;

+ Tướng biển nông ven bờ: Trên mặt cắt địa chấn có các dấu hiệu sau:

- Các ranh giới phản xạ kém liên tục, phân tán với biên độ mạnh hay thay đổi, hình dạng gò đống Các phản xạ này đặc trưng cho một khu vực có động năng thay đổi cả về không gian lẫn thời gian

- Thể hiện rõ tính phân lớp;

- Có mặt các hoạt động đào khoét;

- Tồn tại các sóng phản xạ mạnh liên quan đến các lớp than ven bờ;

- Tồn tại các trường sóng đặc trưng cho doi cát hay tồn tại các khối nhô liên quan đến các doi cát ven bờ

+ Tướng thềm: Trên lát cắt địa chấn, tướng thềm được đặc trưng bởi:

- Thể hiện rõ tính phân lớp song song nằm ngang khá ổn định;

- Độ liên tục của các ranh giới từ trung bình đến tốt;

- Biên độ sóng phản xạ từ trung bình đến cao Có thể tồn tại các sóng phản xạ liên quan đến các lớp cacbonat thềm và rìa thềm

+ Tướng quạt đáy biển và quạt sườn: Đặc trưng bởi trường sóng hỗn độn,

các ranh giới có dạng nêm lấn và gò đồi:

- Các trầm tích châu thổ nước nông hoặc tiền châu thổ thường có dạng xếp

- Trầm tích châu thổ, kênh lạch, dòng sông thường có dạng xiên chéo so với ranh giới tập

+ Tướng đồng bằng châu thổ: Gồm các phản xạ song song, tương đối liên

tục và có biên độ lớn chuyển sang các phản xạ có tính liên tục kém hơn ở phía thượng nguồn Tính liên tục của các phản xạ giảm có thể là do liên quan đến quá trình thay đổi từ đồng bằng ven biển sang đồng bằng ven sông

+ Tướng đồng bằng ven biển: Phản xạ có biên độ từ trung bình đến nhỏ,

tính liên tục trung bình Tướng này đặc trưng cho giai đoạn biển lùi, và gặp thấy ở rìa biển cổ

Để phân tích tướng cần phải khai thác các số liệu địa vật lý và địa chất của giếng khoan

2.2.2 Phương pháp minh giải đường cong địa vật lý giếng khoan

2.2.2.1 Phương pháp Gamma Ray (GR)

Phương pháp đo Gamma-ray hay còn gọi là phương pháp phóng xạ tự nhiên

là phương pháp đo hoạt độ Gamma tự nhiên trong đất đá dựa trên quá trình phân rã hạt nhân nguyên tử ở điều kiện tự nhiên Dựa vào sự biến đổi hình thái đường GR

để chia các tập cát, sét và xác định tương đối kích thước hạt Giá trị GR càng cao thì hạt càng mịn, GR càng thấp thì hạt càng thô

Các kiểu đường cong liên quan đến bề dày của thân cát được dùng để nhận biết tướng và môi trường lắng đọng, các dạng đường cong GR cơ bản giúp nhận biết tướng và môi trường lắng đọng trầm tích (hình 2.3)

Hình 2.3: Các dạng đường cong Gamma-ray đặc trưng điểm chỉ môi trường

+ Dạng hình trụ: ứng với giá trị GR thấp, ổn định, phản ánh độ hạt không có

sự thay đổi nhiều về kích thước, thành phần và môi trường lắng đọng có năng lượng

ổn định Đặc trưng cho các tướng: trầm tích do gió, dải cát ven biển, trầm tích lòng sông cổ, doi cát vùng đồng bằng, ám tiêu san hô, trầm tích evaporite…

+ Dạng hình phễu: ứng với giá trị GR giảm dần lên trên, phản ánh hạt độ

trầm tích có xu hướng tăng dần lên trên và môi trường lắng đọng có năng lượng tăng dần, hạt thô dần Đặc trưng cho các tướng: doi cát cửa sông (mouth bar), nơi dòng sông bị vỡ (crevasse play), đảo cát chắn (barrier island), tiền tam giác châu (delta front), trầm tích cacbonat, quạt tích ngầm, biển thoái

+ Dạng hình chuông: ứng với giá trị GR tăng dần lên trên, phản ánh độ hạt

trầm tích có xu hướng mịn dần lên trên và môi trường lắng đọng có năng lượng giảm dần Đặc trưng cho các tướng doi cát sông (point bar), kênh (channel), lạch triều (tidal creek), biển tiến…

+ Dạng đối xứng: ứng với giá trị GR giảm xuống thấp rồi tăng lên cao, phản

ánh môi trường lắng đọng có năng lượng không ổn định Đặc trưng cho sự giao nhau giữa trầm tích biển tiến và biển thoái, doi cát ngầm được tái sắp xếp do hoạt động sóng

Độ

hạt

ổn

định

+ Dạng răng cưa: ứng với giá trị GR biến đổi không theo quy luật, cao thấp

xen kẽ, phản ánh môi trường lắng đọng có năng lượng thay đổi liên tục trong thời gian ngắn Đặc trưng cho các trầm tích đầm lầy, ao hồ, vũng vịnh, đồng bằng ngập lụt sông, bãi triều, các lớp than và sét xen kẽ trong đầm lầy, đá vôi và sét xen kẽ ở biển

2.2.2.2 Phương pháp trường điện tự nhiên SP (Spontaneous Self-potential) Hình dáng đường SP tương tự như đường GR nhưng do độ phân giải của SP

không tốt bằng GR nên có thể dùng mỗi phương pháp GR để minh giải môi trường hoặc dùng đồng thời cả hai phương pháp nếu có thể Trong khi GR chỉ dựa vào hàm lượng khoáng vật phóng xạ có trong sét là nhiều để dự báo tập sét Tuy nhiên trường hợp tập cát lại chứa khoáng vật phóng xạ, cát acko chứa nhiều felpat, cát có hàm lượng kim loại nặng (monazit, thorit, feldspar kali) sẽ có giá trị GR cao gây nhầm lẫn với tập sét Lớp than, đoạn trám xi măng cho giá trị GR nhỏ cũng có thể gây nhầm lẫn là lớp cát, lúc này phải căn cứ vào các đường log khác

Trường hợp dung dịch khoan là gốc dầu thì không thể đo được giá trị SP

Đường bờ biển tiến

Rìa tam giác châu

Lấp đầy kênh Cồn cát chắn

Hình 2.4: Phân loại đường cong SP theo môi trường

2.3 Các phương pháp cổ sinh

2.3.1 Phương pháp sinh địa tầng (vi cổ sinh, bào tử phấn hoa, tảo vôi)

Các kết quả phân tích vi cổ sinh và bào tử phấn ngoài tác dụng cung cấp các thông tin về tuổi địa tầng còn được dùng để nhận biết môi trường trầm tích Cơ sở của phương pháp là dựa vào sự phân bố của tổ hợp vi cổ sinh và bào tử phấn Một môi trường nhất định sẽ có một tổ hợp hóa thạch vi cổ sinh và bào tử phấn riêng biệt Bào tử phấn hoa chỉ di chuyển từ vùng cao xuống vùng thấp, từ lục địa ra biển theo môi trường nước, gió

+ Môi trường lục địa: Chủ yếu dựa vào nhóm phấn hoa có khả năng sinh

sống trong môi trường nước và đầm lầy ven sông đặc biệt là các tảo lục như

Botryococcus spp., Botryococcus braunii, nhóm tảo vòng Bosedinia

+ Vùng chuyển tiếp: Dựa vào nhóm tảo vòng biển Dinocysts, nhóm phấn

hoa thực vật rừng ngập mặn, tảo vôi, trùng lỗ trôi nổi/bám đáy

+ Biển: Các cực thịnh trùng lỗ trôi nổi, tảo vôi, dinocysts

2.3.2 Các nhóm hóa đá trùng lỗ bám đáy đặc trưng

2.3.2.1 Nhóm trùng lỗ bám đáy vỏ cát có cấu trúc vỏ đơn giản

Phổ biến ở môi trường nước nước nông, ở những vùng trầm tích có nguồn vật liệu phong phú chúng có thể phong phú ở môi trường thềm Một số dạng còn sống ở môi trường nước sâu

Đặc trưng: Vỏ dính kết từ vật liệu của môi trường sống bên ngoài, độ chọn lọc hạt không được chọn lọc kỹ, thường có dạng xoắn phẳng

Các giống loài đặc trưng bắt gặp trong khu vực nghiên cứu:

Haplophragmoides, Ammobaculites, Cyclammina, Trochammina, Glomospira

2.3.2.2 Nhóm rotalids

Đặc trưng cho vùng nước nông trong đới ánh sáng, rất hữu ích trong việc xác định môi trường trầm tích biển nông (trong trầm tích mảnh vụn hoặc trầm tích cacbonat)

Đặc trưng: Vỏ có thể là vỏ vôi hay kết hợp vừa chất vôi tự tiết kết hợp với vật liệu từ môi trường sống, thường xoắn tròn theo mặt phẳng hoặc xoắn chóp