Đặc điểm trầm tích mioxen lô 16 1 bể cửu long mối liên quan của chúng với đặc tính chứa

Các vật liệu trầm tích trong một bể trầm tích thường được mang đến từ nhiều nguồn khác nhau, nên tính chất hoá lý của chúng cũng khác biệt nhau, ở trong bể trầm tích giữa các vật liệu, g

Trang 1

Bộ giáo dục vμ đμo tạo Trường đại học mỏ- địa chất

Trang 2

Bộ giáo dục vμ đμo tạo Trường đại học mỏ- địa chất

-***** -

Trần văn nhuận

Đặc điểm trầm tích mioxen lô 16- 1- bể cửu long mối liên quan của chúng với đặc tính chứa Chuyên ngành: Thạch học, Khoáng vật học và Địa hoá học

Mã số: 60.44.57

Luận văn thạc sĩ Địa chất

Người hướng dẫn khoa học TS: Đỗ Văn Nhuận

Hμ nội, năm 2008

Trang 3

Mục lục Trang 1

Danh mục các ảnh 4

Danh mục các hình vẽ 6

Danh mục các biểu bảng 7

Mở đầu 8

Tính cấp thiết của đề tài 8

Mục đích nghiên cứu 8

Phạm vi đối tượng nghiên cứu 9

Phương Pháp nghiên cứu 9

Tính thực tiễn và cơ sở khoa học của đề tài 9

Cơ sở tài liệu của luận văn 10

Cấu trúc luận văn 10

Vị trí địa lý 11

Lịch sử tìm kiếm thăm dò 11

Chương 1- Một số vấn đề về quá trình tạo đá và các phương pháp nghiên cứu 1.1.Một số vấn đề về quá trình tạo đá 15

1.1.1 Quá trình hình thành vật liệu trầm tích 15

1.1.2 Quá trình thành đá 17

1.1.3 Quá trình thành đá của đá cát kết 22

1.1.4 Quá trình thành đá của các loại đá sét 24

1.1.5 Các giai đoạn biến đổi đá trầm tích 25

Giai đoạn hậu sinh 25

Giai đoạn biến sinh 26

1.2 Các phương pháp nghiên cứu 27

1.2.1 Phương pháp lát mỏng thạch học 27

Trang 4

1.2.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 28

1.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 30

1.2.4 Phương pháp phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X 31

Chương 2- Khái quát cấu trúc địa chất bể Cửu Long và vùng nghiên cứu

2.1 Móng trước Kainozoi 33

2.2 Địa tầng 35

Hệ tầng Cà Cối (E2 cc) 35

Hệ tầng Trà Cú (E31 tc) 35

Hệ tầng Trà Tân (E32-3 tt) 36

Hệ tầng Bạch Hổ (N11 bh) 37

Hệ tầng Côn Sơn (N12 cs) 38

Hệ tầng Đồng Nai (N13 đn) 39

Hệ Tầng Biển Đông (N2-Q bđ) 39

2.3 Đặc điểm kiến tạo 40

2.3.1 Các đơn vị cấu trúc 40

2.3.2 Lịch sử phát triển kiến tạo 45

2.4 Khoáng sản 45

2.4.1 Đặc điểm đá sinh 46

2.4.2 Đặc điểm đá chứa 49

2.4.3 Đặc điểm đá chắn 50

2.5 Lịch sử phát triển địa chất 51

2.5.1 Thời kỳ tạo rift 52

2.5.2 Thời kỳ đồng tạo rift 52

2.5.3 Thời kỳ sau tạo rift 56

Chương 3- Đặc điểm thạch học khoáng vật trầm tích Mioxen lô 16-1- Bể cửu long 58

Trang 5

3.1 Đặc điểm thạch học khoáng vật 58

3.1.1 Phân loại và gọi tên đá 58

3.1.2 Kiến trúc 58

3.1.3 Thành phần khoáng vật 59

3.1.4 Hệ thống lỗ hổng 63

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm 64

3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng 64

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm 66

3.3 Nguồn gốc và môi trường thành tạo 67

3.4 Biến đổi thứ sinh của đá chứa 68

3.5 Trình tự tạo đá 69

Kết luận 72

Tài liệu tham khảo 74

Trang 6

Danh mục các ảnh

ảnh thạch học lát mỏng

ảnh 1: Mẫu giếng khoan 16-1-G-1X, độ sâu 2462,80m

ảnh 2: Mẫu giếng khoan 16-1- G-1X, độ sâu 2462,80m

ảnh 9: Mẫu giếng khoan 16-1-H-1X, độ sâu 2325,00m

ảnh 10: Mẫu giếng khoan 16-1- H-1X, độ sâu 2325,00m

ảnh 17: Mẫu giếng khoan 16-1-K-1X, độ sâu 2315,00m

ảnh 18: Mẫu giếng khoan 16-1- K-1X, độ sâu 2315,00m

Trang 7

ảnh hiển vi điện tử quét

ảnh 25: Mẫu giếng khoan 16-1-G-1X, độ sâu 2692,50m

ảnh 36: Mẫu giếng khoan 16-1- G-1X, độ sâu 2999.00m

ảnh 37: Mẫu giếng khoan 16-1-H-1X, độ sâu 2845,50m

Trang 8

Danh mục các hình vẽ

Hình 1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại đá cát kết có hàm lượng nền (matrix) lớn hơn 15% Hình 1.2 Sơ đồ phân loại đá cát kết có hàm lượng nền (matrix) nhỏ hơn 15% Hình 2.1 Cột địa tầng tổng hợp bể Cửu Long

Hình 2.2 Sơ đồ phân vùng kiến tạo bể Cửu Long

Hình 2.3 Mặt cắt ngang trũng chính bể Cửu Long

Hình 2.4 : Mức độ trưởng thành vật chất hữu cơ

Hình 2.5 Môi trường thành tạo vật chất hữu cơ

Hình 2.6 Bản đồ cấu trúc mặt móng bể Cửu Long

Hình 2.7 Bản đồ cấu trúc trong Oligoxen trên bể Cửu Long

Hình 2.8 Bản đồ cấu trúc nóc Oligoxen- CL50 bể Cửu Long

Hình 2.9 Bản đồ cấu trúc nóc Mioxen dưới bể Cửu Long

Hình 3.1 Sơ đồ phân loại đá cát kết có hàm lượng nền (matrix) lớn hơn 15% Hình 3.2 Sơ đồ phân loại đá cát kết có hàm lượng nền (matrix) nhỏ hơn 15%

Trang 9

Danh mục các biểu bảng

Bảng 2.1: Các đặc tính cơ bản của các tầng đá mẹ ở bể Cửu Long

Bảng 3.1 Đặc điểm quá trình thành tạo đá cát kết trong khu vực nghiên cứu Bảng 3.2 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan 16-1-G-1X

Bảng 3.3 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan 16-1-G-1X (tiếp)

Bảng 3.4 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-G-1X

Bảng 3.5 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-G-1X (%) (tiếp)

Bảng 3.6 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-G-1X Bảng 3.7 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-G-1X (tiếp) Bảng 3.8 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan 16-1-H-1X

Bảng 3.9 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan16-1-H-1X

Bảng 3.10 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-H-1X

Bảng 3.11 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-H-1X (tiếp)

Bảng 3.12 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-H-1X Bảng 3.13 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-H-1X (tiếp) Bảng 3.14 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan 16-1-K-1X

Bảng 3.15 Kết quả phân tích thạch học giếng khoan 16-1-K-1X

Bảng 3.16 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-K-1X

Bảng 3.17 Kết quả phân tích tổng thành phần đá bằng phương pháp XRD GK: 16-1-K-1X (tiếp)

Bảng 3.18 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-K-1X Bảng 3.19 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét GK: 16-1-K-1X (tiếp)

Trang 10

Mở Đầu Tính cấp thiết của đề tài

Công nghiệp dầu khí nước ta là một ngành công nghiệp chiếm một vị trí hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Hiện nay dầu khí được khai thác ở thềm lục địa Việt Nam chủ yếu do các công ty nước ngoài đảm nhận

Bể Cửu Long là một trong những bể lớn có cấu trúc phức tạp Từ những năm

đầu của thập niên 70 công tác tìm kiếm, thăm dò đã được triển khai Năm

1975 Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam được thành lập (nay là Tập Đoàn Dầu Khí Quốc Gia Việt Nam), đã quan tâm triển khai một cách mạnh mẽ, đẩy mạnh công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt Nam, trong đó có bể Cửu Long

Bể Cửu Long có diện tích khoảng 36.000km2, bao gồm các lô 09, 15, 16

và 17, được bồi lấp chủ yếu bởi trầm tích lục nguyên Đệ Tam, chiều dày lớn nhất của chúng có thể đạt tới 7- 8km Đến nay bể Cửu Long được xem là bể chứa dầu khí lớn nhất ở thềm lục địa Việt Nam với các mỏ đang được khai thác như: Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Hồng Ngọc, Sư tử Đen và nhiều mỏ khác đang được thẩm lượng phát triển Mặc dù bể đã và đang được đưa vào khai thác, song nhiều vấn đề liên quan đến mô hình địa chất mỏ, cấu trúc địa chất, quá trình thành tạo trầm tích chưa được nghiên cứu và quan tâm một cách đầy đủ Do vậy, việc nghiên cứu những vấn đề này có thể cho cái nhìn toàn diện về bức tranh dầu khí của bể, góp phần hạn chế tới mức thấp nhấp rủi

ro và chi phí Từ quan điểm đó tác giả chọn đề tài:”Đặc điểm trầm tích

Mioxen lô 16- 1- bể Cửu Long Mối liên quan của chúng với đặc tính chứa”

với hy vọng góp phần thêm vào tiền đề để đánh giá các mỏ lân cận khác có

cùng lịch sử phát triển kiến tạo và cấu trúc địa chất

Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đề tài là làm sáng tỏ đặc điểm trầm tích Mioxen lô 16-1-

bể Cửu Long và từ đó đánh giá khả năng chứa dầu của tầng này

Trang 11

Phạm vi và đối t−ợng nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là lô 16- 1- bể Cửu Long với đối t−ợng nghiên cứu là trầm tích Mioxen

vùng nghiên cứu Do vậy đề tài ”Đặc điểm trầm tích Mioxen lô 16-1- bể Cửu

Long Mối liên quan của chúng với đặc tính chứa” không chỉ mang tính lý

thuyết, thạch luận mà còn có ý nghĩa thực tiễn góp phần thiết thực phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở bể Cửu Long

Tính khoa học

Nghiên cứu đặc điểm trầm tích và mối liên quan của chúng với đặc tính chứa dầu khí trong trầm tích Mioxen lô 16- 1 góp phần làm sáng tỏ đặc điểm trầm tích Mioxen ở bể Cửu Long Từ đó làm sáng tỏ lịch sử hình thành, phát

Trang 12

triển và tiến hoá của bể trầm tích Kainozoi có tiềm năng dầu khí lớn của đất nước

Cơ sở tài liệu của luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu thu thập của chính bản thân học viên trong quá trình công tác từ năm 1998 đến nay

Các kết quả phân tích mẫu của ba giếng khoan mà phòng Trầm Tích- Thạch Học (nay là phòng Địa Tầng- Trầm Tích)- Viện Dầu Khí Việt Nam đã phân tích, được sử dụng để đánh giá đặc điểm trầm tích của khu vực nghiên cứu, bao gồm các mẫu phân tích thạch học, các mẫu phân tích hiển vi điện tử quét (SEM), các mẫu phân tích rơnghen (XRD) Ngoài ra, tác giả còn sử dụng tài liệu các báo cáo phân tích mẫu của các giếng khoan và một số tài liệu liên quan khác

Đại học và sau Đại học Trường Đại Học Mỏ- Địa Chất, các thầy cô giáo trong

bộ môn Khoáng Thạch- Khoa Địa Chất, cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của

Trang 13

bạn bè và đồng nghiệp Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn sự giúp

đỡ quý báu đó

Vị trí địa lý

Lô 16- 1 nằm ở phần Tây Nam của bồn trũng bể Cửu Long thuộc thềm lục địa Việt Nam Có tọa độ địa lí khoảng 9005'- 100 vĩ độ Bắc, 1070- 1080Kinh Đông, cách Thành Phố Hồ Chí Minh khoảng 100 km về phía Đông Nam

Lịch sử tìm kiếm thăm dò

Lịch sử tìm kiếm thăm dò của lô 16- 1 gắn liền với lịch sử tìm kiếm thăm dò của bể Cửu Long cũng như của thềm lục địa Nam Việt Nam có thể tóm tắt như sau

Giai đoạn trước năm 1975

Đây là thời kỳ khảo sát địa vật lý khu vực như từ, trọng lực và địa chấn

để phân chia các lô, chuẩn bị cho công tác đấu thầu, kí hợp đồng dầu khí

Năm 1967 US Navy Oceanographic Office đã tiến hành khảo sát từ hàng không gần khắp lãnh thổ Miền Nam Năm 1967- 1968 hai tàu Rauth và Maria của của Alpine Geophysical Corporation đã tiến hành đo 19.500km tuyến địa chấn ở phía Nam Biển Đông trong đó có tuyến cắt qua bể Cửu Long Năm 1969 công ty Ray Geophisical mandrel đã tiến hành đo địa vật lý biển bằng tàu N.V.Robray I ở vùng phía Nam của Biển Đông với tổng số 3.482km tuyến trong đó có tuyến cắt qua bể Cửu Long Trong năm 1969 US Navy Oceanographic Office cũng tiến hành đo song song 20.000km tuyến địa chấn bằng 2 tàu R/V E.V Hunt ở Vịnh Thái Lan và phía Nam Biển Đông trong đó

có tuyến cắt qua bể Cửu Long Đầu năm 1970, công ty Ray Geophisical Mandrel lại tiến hành đo đợt hai ở Nam Biển Đông và dọc bờ biển 8.639km,

Trang 14

đảm bảo mạng lưới cỡ 30 x 50km, kết hợp giữa các phương pháp từ trọng lực

và hàng không trong đó có tuyến cắt qua bể Cửu Long

Năm 1973- 1974 đấu thầu trên 11 lô, trong đó có 3 lô thuộc bể Cửu Long là 09, 15 và 16 Năm 1974, công ty Mobil đã trúng thầu trên lô 09 đã tiến hành khảo sát địa vật lý, chủ yếu là địa chấn phản xạ, có từ và trọng lực với khối lượng là 3.000km tuyến Vào cuối năm 1974 và đầu năm 1975, công

ty Mobil đã khoan giếng khoan tìm kiếm đầu tiên trong bể Cửu Long, BH- 1X

ở phần đỉnh của cấu tạo Bạch Hổ Kết quả thử vỉa đối tượng cát kết Mioxen dưới ở chiều sâu 2,755-2,829m đã cho dòng dầu công nghiệp lưu lượng dầu

đạt 342m3/ngày Kết quả này đã được khẳng định triển vọng và tiềm năng dầu khí của bể Cửu Long

Sơ đồ khu vực

nghiên cứu

Hình 1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu

Trang 15

Giai đoạn 1975-1979

Năm 1976, công ty địa vật lý CGG của Pháp khảo sát 1.210,9km theo các con sông của đồng bằng sông Cửu Long và vùng ven biển Vũng Tàu- Côn Sơn Kết quả của công tác khảo sát địa chấn đã xây dựng được các tầng phản xạ chính: CL20 đến CL80 và khảng định sự tồn tại của bể Cửu Long với mặt cắt trầm tích Đệ Tam dày

Năm 1978, công ty Geco của Nauy thu nổ địa chấn 2D trên lô 09, 10,

16, 20 và lô 21 với tổng số 11.898,5km tuyến và làm chi tiết trên cấu tạo Bạch

Hổ với mạng lưới tuyến 2 x 2 và 1 x 1km Công ty Deminex đã hợp đồng với Geco khảo sát 3.221,7km tuyến địa chấn với mạng lưới 3,5 x 3,5km trên lô 15

và cấu tạo Cửu Long Căn cứ vào kết quả minh giải tài liệu địa chấn này Deminex đã khoan 04 giếng khoan tìm kiếm trên các cấu tạo triển vọng nhất Trà Tân, Sông Ba v.v Kết quả khoan các giếng này đều gặp các biểu hiện dầu khí trong cát kết tuổi Mioxen sớm và Oligoxen, nhưng dòng dầu không có

ý nghĩa công nghiệp

Giai đoạn 1980- 1988

Công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt Nam trong giai đoạn này được triển khai rộng khắp, nhưng tập trung chủ yếu vào một đơn vị, đó là xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro Năm 1980 tàu nghiên cứu POISK đã tiến hành khảo sát 4.057km tuyến địa chấn điểm sâu chung, từ và 3.250km tuyến trọng lực Kết quả của đợt khảo sát này đã phân chia được các tập địa chấn B (CL4- 1, CL4- 2), C (CL5- 1), D (CL5- 2), E (CL5- 3) và F (CL6- 2), đã xây dựng được một số sơ đồ cấu tạo dị thường từ và trọng lực Bouguer

Năm 1981 tàu nghiên cứu Iskatel đã tiến hành khảo sát địa vật lý với mạng lưới 2 x 2,2- 3 x 2-3km địa chấn MOB- OTT- 48, trọng lực, từ ở phạm

vi lô 09, 15 và lô 16 với tổng số 2.248km Năm 1983- 1984 tàu Viện sĩ Gamburxev đã tiến hành khảo sát 4.000km tuyến địa chấn để nghiên cứu phần

Trang 16

sâu nhất của bể Cửu Long Trong thời gian này Vietsovpetro đã khoan 04 giếng trên các cấu tạo Bạch Hổ và Rồng, đều phát hiện vỉa dầu công nghiệp từ các vỉa cát kết Mioxen dưới và Oligoxen (BH- 4X) Cuối giai đoạn 1980-

1988 được đánh dấu bằng việc Vietsovpetro đã khai thác những tấn dầu từ hai

đối tượng khai thác Mioxen, Oligoxen dưới của mỏ Bạch Hổ vào năm 1986 và phát hiện ra dầu trong đá móng granit nứt nẻ vào tháng 9 năm 1988

Giai đoạn từ 1989 đến nay

Đây là giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí ở bể Cửu Long Với sự ra đời của luật đầu tư nước ngoài và luật dầu khí, hàng loạt các công ty nước ngoài đã kí kết hợp đồng phân chia sản phẩm hoặc cùng đầu tư vào các lô mở và các triển vọng tại bể Cửu Long

Đến cuối năm 2003 đã có 09 hợp đồng tìm kiếm thăm dò được kí kết trên các lô 09, 15 và lô 16 Triển khai các hợp đồng đã kí về công tác khảo sát địa vật

lý thăm dò, các công ty dầu khí đã kí kết hợp đồng với các công ty dịch vụ khảo sát địa chấn có nhiều kinh nghiệm trên thế giới như: CGG, Geco- Prakla, Western Geophysical Company, PGS Hầu hết các lô trong bể đã được khảo sát địa chấn tỷ mỉ không chỉ phục vụ cho công tác tìm kiếm mà còn giúp làm chính xác các cấu tạo, xây dựng mô hình vỉa chứa Khối lượng khảo sát địa chấn trong giai đoạn này, 2D là 21.408km và 3D là 7.340,6km Khảo sát địa chấn 3D được tiến hành hầu hết trên các diện tích có triển vọng và trên tất cả các vùng mỏ đã phát hiện Trong lĩnh vực xử lý tài liệu địa chấn 3D có những tiến bộ rõ rệt: áp dụng quy trình xử lý dịch chuyển thời gian và độ sâu trước cộng (PSTM, PSDM) Cho đến năm 2003, tổng số giếng khoan thăm dò thẩm lượng và khai thác đã khoan ở bể Cửu Long khoảng 300 giếng

Như vậy, qua rất nhiều năm tìm kiếm thăm dò bằng các phương pháp nghiên cứu địa vật lý, địa chấn và khoan sâu, đã cho chúng ta thấy được bức tranh chung về cấu trúc địa chất trầm tích của cả bồn trũng Cửu Long và tiềm năng dầu khí

Trang 17

Chương 1: Một số vấn đề về quá trình tạo đá

vμ các phương pháp nghiên cứu

1.1 Một số vấn đề về quá trình tạo đá

Quá trình tạo đá trầm tích là một quá trình diễn ra lâu dài và phức tạp Nghiên cứu quá trình thành tạo và biến đổi các đá trầm tích không những có ý nghĩa về lý luận mà còn có ý nghĩa thực tiễn khi nghiên cứu sinh khoáng trầm tích, đặc biệt khi nghiên cứu đánh giá triển vọng dầu khí Quá trình tạo đá gồm các quá trình sau

1.1.1 Quá trình hình thành vật liệu trầm tích

Nguồn vật liệu tạo đá được hình thành từ 4 nguồn chính là các vật liệu lục nguyên, vật liệu hữu cơ, vật liệu núi lửa và vật liệu vũ trụ Nguồn vật liệu lục nguyên bao gồm các đá đã thành tạo trước khi trầm tích ở trên các lục địa

và gọi là đá gốc Đá gốc có thể là đá magma, đá biến chất hay đá trầm tích Nguồn vật liệu hữu cơ bao gồm động vật hay thực vật Nguồn vật liệu núi lửa

có khối lượng không đáng kể so với nguồn vật liệu lục nguyên nhưng đôi khi chúng lại tập trung ở những bể trầm tích nhất định, trong một thời kỳ địa chất không dài lắm, nên chúng có thể tạo nên các tầng đá phun trào khá dày và có một số mỏ khoáng sản có quan hệ với vật liệu núi lửa như mỏ sắt, mỏ mangan Nguồn vật liệu vũ trụ bao gồm thiên thạch thường xuyên rơi xuống trái đất, mỗi ngày khoảng 15ữ20 triệu tấn

Nguồn vật liệu quan trọng nhất cho sự thành tạo trầm tích là nguồn vật liệu lục nguyên Quá trình hình thành nguồn vật liệu này là quá trình phá hủy

đá hay còn gọi là quá trình phong hoá Quá trình phong hoá là quá trình phá huỷ các đá trên mặt đất dưới tác dụng của không khí, sóng, gió, băng hà, nhiệt

độ và hoạt động của sinh vật Quá trình này gồm có phong hoá vật lý và phong

Trang 18

hoá hoá học Phong hoá vật lý là quá trình làm phá huỷ đá không làm thay đổi thành phần đá gốc mà chỉ vỡ vụn thành các tảng, các mảnh có kích thước khác nhau Tác nhân của quá trình phong hoá vật lý là sự thay đổi nhiệt độ và tác dụng động lực của sóng, gió và băng hà Còn các quá trình phong hoá hoá học thì tác nhân chính là nước, oxy, khí cacbonic, các axit hữu cơ v.v…, chúng gây ra các tác dụng oxy hoá, hoà tan, hyđrat hoá và cacbonat hoá các khoáng vật tạo đá gốc Kết quả của quá trình phong hoá hoá học là biến các khoáng vật đã hình thành ở dưới sâu, trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao thành các khoáng vật bền vững trong điều kiện trên mặt đất, biến các khoáng vật có thành phần phức tạp thành các khoáng vật có thành phần đơn giản Nói chung tuỳ theo điều kiện khí hậu, địa hình và thành phần đá gốc mà kiểu phong hoá này hay phong hoá kiểu kia chiếm ưu thế Những sản phẩm của quá trình phong hoá còn lại tại chỗ trên đá gốc tạo thành vỏ phong hoá Đặc điểm của phong hoá tuỳ thuộc vào thành phần đá gốc, điều kiện khí hậu, địa hình và thời gian

Quá trình vận chuyển và lắng đọng trầm tích vụn cơ học: Tác nhân của

sự vận chuyển và lắng đọng vật liệu vụn cơ học là nước, gió và băng hà Sự vận chuyển và lắng đọng trong môi trường nước chảy là sông, suối và các dòng tạm thời Quá trình này xảy ra đồng thời với lực tác dụng của dòng nước luôn kèm theo bản thân vật liệu trầm tích Kết quả của quá trình này tạo nên sườn tích, lũ tích và bồi tích Trong quá trình vận chuyển các hạt vụn bị phá huỷ, mài tròn và chọn lọc Trầm tích ở vùng thượng lưu sông thường phức tạp,

đa khoáng, kích thước hạt lớn (tảng, cuội, sỏi), độ lựa chọn kém, mài tròn kém, càng về hạ lưu độ hạt nhỏ đi, tính chọn lọc, mài tròn và tính đơn khoáng tăng dần lên

Sự vận chuyển và lắng đọng nước là biển, hồ Nhân tố chính trong quá trình này là sóng và dòng nước Dòng nước phát sinh có thể là do sự khác

nhau về tỷ trọng sinh ra (dòng đối lưu), do mực nước khác nhau sinh ra (dòng

Trang 19

thuỷ triều), do gió sinh ra (dòng ven biển), do sự quay của trái đất sinh ra

(dòng hải lưu) v.v Tốc độ dòng thường nhỏ, chỉ khoảng 0,1ữ3m/giây, do đó

vật liệu vận chuyển thường là cát, bột và sét vận chuyển theo phương thức cân bằng trọng lực Sóng trong bồn nước chủ yếu là do gió, đôi khi do động đất Phạm vi tác dụng của sóng là vùng ven bờ và vùng nước nông Vật liệu vụn

được vận chuyển ra bồn nước dưới tác dụng của sóng, chúng tiếp tục được mài tròn, chọn lọc Điều đó đã dẫn đến sự phân dị trầm tích, ở vùng ven bờ cát có

độ lựa chọn tốt

Nói chung, sự vận chuyển và lắng đọng trầm tích xảy ra theo nguyên lý phân dị trầm tích của Puxtovalop- 1952 Yếu tố quyết định đến quá trình phân

dị cơ học là kích thước hạt, tỷ trọng, hình dạng, thành phần, chế độ động lực học của môi trường vận chuyển

1.1.2 Quá trình thành đá

Quá trình vật liệu trầm tích sau khi lắng đọng biến đổi thành đá trầm tích gọi là quá trình thành đá Sự biến đổi của các vật liệu trầm tích sau khi lắng đọng là một vấn đề vô cùng phức tạp, có liên quan với tính chất của vật liệu trầm tích, điều kiện hoá lý của môi trường trầm tích và cả với hoạt động của vi sinh vật Thời gian xảy ra quá trình thành đá thường rất dài có thể tới hàng chục vạn năm hoặc lâu hơn, nhưng có khi lại hết sức nhanh chóng trong vài ngày (R.Moberly, 1971) hoặc vài tháng (G.M.Friedman) Nghiên cứu quá trình thành đá không chỉ đơn thuần nghiên cứu các đá trầm tích trong các địa tầng cổ mà cần phải nghiên cứu cả những trầm tích hiện đại nữa

• Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình thành đá

Thành phần vật liệu trầm tích: Trong số những nhân tố ảnh hưởng đến

quá trình thành đá thì thành phần vật liệu trầm tích có ý nghĩa lớn nhất Vật liệu tạo thành đá trầm tích gồm 3 nhóm có độ hạt và tính chất khác nhau nên cường độ và tính chất của quá trình thành đá cũng khác nhau Nhóm vật liệu

Trang 20

vụn khá bền, trong quá trình thành đá bị biến đổi rất ít và chủ yếu là việc gắn kết chúng bằng xi măng Nhóm vật liệu keo rời rạc chứa nhiều nước, trong quá trình thành đá bị nén chặt, mất nước độ hổng giảm đi, có hiện tượng sắp xếp lại các thành phần và tái kết tinh thành các hạt lớn hơn Vật liệu keo vô

định hình trong quá trình thành đá sẽ kết tinh thành tinh thể, tinh thể nhỏ biến thành tinh thể lớn Thí dụ từ keo silic biến thành opan rồi chuyển sang chanxedoan và cuối cùng thành thạch anh Vật liệu hoà tan trong dung dịch sau khi kết tủa sắp xếp hỗn loạn, trong quá trình thành đá chúng bị kết tinh khá rõ rệt, tạo thành những tinh thể lớn như calcit,thạch anh, muối mỏ

Ngoài ra, ngay giữa các thành phần vật liệu cũng có ảnh hưởng lẫn nhau Thí dụ như trong môi trường giàu carbon hữu cơ tác dụng với limonit tạo thành siderit Trong trường hợpkhông có cacbon hữu cơ thì giữa các thành phần vô cơ cũng tác dụng với nhau Xi măng gắn kết vật liệu vụn cũng được thành tạo từ các vật liệu keo và hoà tan Các vật liệu trầm tích trong một bể trầm tích thường được mang đến từ nhiều nguồn khác nhau, nên tính chất hoá

lý của chúng cũng khác biệt nhau, ở trong bể trầm tích giữa các vật liệu, giữa vật liệu và môi trường tác dụng với nhau hình thành tổ hợp khoáng vật mới, đó

là một yếu tố quan trọng của quá trình thành đá

Vật liệu hữu cơ: Vật liệu hữu cơ là một bộ phận của vật liệu trầm tích

Vật liệu hữu cơ ngoài tác dụng tạo đá như đá vôi sinh vật, than, dầu v.v…, hoạt động của thế giới sinh vật có thể coi là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất hoá lý của môi trường làm thay đổi điều kiện môi trường và làm thay

đổi cả tính chất của vật liệu trầm tích nữa Sự phân bố vật liệu hữu cơ trong trầm tích có quan hệ mật thiết với độ hạt Hàm lượng vật chất hữu cơ nhiều nhất có trong sét màu đen, sau đó đến bột, cát, còn cuội thì rất nghèo Theo N.M Xtrakhop, trong quá trình thành đá sinh vật có khả năng trực tiếp làm biến đổi thành phần trầm tích Rất nhiều vật liệu hữu cơ nghèo đi như trường hợp sét màu đen bị nhạt màu đi do hàm lượng vật liệu hữu cơ giảm đi khi các

Trang 21

động vật lấy làm thức ăn trong trầm tích Hoạt động của sinh vật có tác dụng làm thay đổi rõ rệt điều kiện hoá lý của môi trường, đặc biệt là độ pH và Eh Sinh hoạt của vi sinh vật giải phóng một lượng khá lớn CO2, NH3, H2S, tiêu hao oxy; sự phân giải vật liệu hữu cơ tạo thành các sản phẩm hữu cơ khác và chất khí làm cho điều kiện oxy hoá chuyển dần sang điều kiện khử Trong

điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp, oxy có thể bị giải phóng, các hợp chất và khoáng vật bị khử Thí dụ Fe2O3 bị khử thành FeO; MnO2 thành MnO; sulfat thành sulfur v.v…, làm biến đổi thành phần trầm tích Ngoài ra tác dụng hấp phụ của vật liệu hữu cơ có khả năng tập trung các nguyên tố hiếm và phóng xạ Thí dụ Uran tồn tại ở dạng (UO2)2 trong một số tầng than, đá phiến cháy,

dầu mỏ, thường là hỗn hợp với vật liệu hữu cơ và ở dạng “vật liệu hữu cơ

đối với quá trình thành đá

pH và Eh: pH và Eh có ảnh hưởng lớn đến quá trình trầm tích và tiếp

tục ảnh hưởng đến quá trình thành đá Cần lưu ý rằng ở quá trình thành đá lại

có thêm những nhân tố mới ảnh hưởng đến pH và Eh Thí dụ hiện tượng các lớp trầm tích không ngừng bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên và độ sâu vùi lấp cũng không ngừng tăng lên, trở thành một nguyên nhân quan trọng làm biến

đổi vật trầm tích thành đá trầm tích

Trang 22

Nhiệt độ và áp suất: Do trầm tích liên tục, vật liệu trầm tích ngày một

nhiều và bề dày trầm tích ngày một lớn, làm cho trầm tích ở bên dưới chịu sức

ép ngày càng lớn và nhiệt độ ngày càng cao khiến cho quá trình biến đổi vật liệu trầm tích ngày càng rõ rệt hơn ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất còn tuỳ thuộc vào độ hạt của vật trầm tích Quá trình nhấn chìm xuống sâu làm nhiệt

độ và áp suất tăng dần, vật liệu trầm tích bị mất nước, thể tích thu lại, đá bị nén chặt hơn

• Những biến đổi xảy ra trong quá trình thành đá

Các vật liệu trầm tích sau khi lắng đọng vẫn ở trạng thái rời rạc hoặc bùn nhão, quá trình làm biến đổi chúng thành đá trầm tích rắn chắc gọi là quá trình thành đá Những tác dụng chủ yếu xảy ra trong quá trình thành đá là tác dụng gắn kết, tác dụng nén chặt, tác dụng tái kết tinh Trong quá trình thành

đá các sản phẩm trầm tích có những biến đổi sâu sắc và thành tạo những khoáng vật mới trong điều kiện hoá lý mới, đó là những khoáng vật tự sinh

Tác dụng gắn kết : Là một quá trình quan trọng nhất đối với nhóm đá

vụn Các vật liệu như cuội, cát, bột v.v…, được các vật liệu khác nằm ở khoảng trống gắn kết lại, các vật liệu đó được gọi là xi măng Tác dụng gắn kết thường phụ thuộc vào thời gian, song không phải lúc nào cũng như vậy

Tác dụng gắn kết có thể xảy ra ngay sau khi trầm tích (xi măng đồng sinh)

hoặc có thể muộn hơn, khi vật liệu vụn đã được lắng đọng và liên tiếp có các

trầm tích trẻ hơn (xi măng thành đá) kéo dài đến tận quá trình biến đổi sau thành đá (xi măng hậu sinh) Thời gian gắn kết dài thường tạo nên xi măng

hỗn hợp cả về thành phần lẫn kiểu xi măng Tác dụng gắn kết càng mạnh, tức quá trình thành đá càng tiến triển thì càng bất lợi cho việc hình thành các vỉa dầu khí và giảm sản lượng khi khai thác

Tác dụng nén chặt : Trong quá trình thành đá vật liệu trầm tích luôn bị

nhấn chìm, dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh do các trầm tích trẻ hơn phủ lên và cả cột nước trong bể trầm tích, các vật liệu trầm tích, đặc biệt là vật liệu

Trang 23

mịn bở rời gắn lại với nhau tạo thành đá rắn chắc Cường độ nén ép các vật trầm tích phụ thuộc vào bề dày lớp trầm tích phủ trên, thời gian tác dụng của

áp lực và thời gian vùi lấp của các vật liệu trầm tích

Hiệu lực của tác dụng nén chặt thay đổi theo mức độ phân tán của vật liệu trầm tích Sự thay đổi rõ rệt nhất trong quá trình nén ép là độ hổng giảm

đi Trầm tích bị vùi sâu 1000 yard (914m) lượng nước trong trầm tích giảm đi một cách đáng kể và thể tích co lại 20% Quá trình nén ép làm thể tích trầm tích giảm đi Dưới tác dụng của áp lực làm cho tiếp xúc giữa các hạt chặt chẽ hơn trầm tích trở lên rắn chắc Ngoài việc làm giảm độ hổng và giảm thể tích còn có thể tạo ra những cấu tạo mới và sinh thành các khoáng vật mới

Tác dụng tái kết tinh : Thành phần khoáng vật của trầm tích có thể bị

hoà tan toàn phần hoặc cục bộ, sự khuếch tán của các vật liệu rắn tạo nên cơ hội sắp xếp lại các thành phần, tập trung các hạt nhỏ tạo thành tinh thể lớn hơn gọi là tái kết tinh Tác dụng tái kết tinh làm phá huỷ nghiêm trọng các cấu tạo

và kiến trúc của trầm tích nguyên thuỷ Cường độ tái kết tinh phụ thuộc vào kích thước hạt, tính đồng nhất, thành phần, tỷ trọng v.v…, của vật liệu Quá trình tăng nhiệt độ và áp suất làm đẩy nhanh tác dụng tái kết tinh Tác dụng tái kết tinh chẳng những làm cho vật liệu trầm tích từ dạng bùn nhão thành đá rắn chắc, mà còn làm thay đổi đặc điểm kiến trúc, cấu tạo của đá, vì qúa trình tái kết tinh có tác dụng sắp xếp lại các vật liệu Phân lớp mỏng sau khi tái kết tinh sẽ biến mất Khoáng vật có tỷ trọng lớn dễ bị tái kết tinh thành những tinh thể lớn hoặc kết hạch Tác dụng tái kết tinh làm biến đổi từ các khoáng vật kém vững bền thành các khoáng vật bền vững hơn Quá trình tái kết tinh có thể làm thu nhỏ thể tích tạo nên những cấu tạo đặc biệt như nứt nẻ Tác dụng tái kết tinh có khả năng tập trung một số nguyên tố, đôi khi trở lên có ý nghĩa lớn trong công tác nghiên cứu thạch luận và tạo khoáng

Trang 24

Tác dụng thành tạo khoáng vật mới : Trong quá trình thành đá cũng

thành tạo một số khoáng vật mới được gọi là khoáng vật tự sinh, N.M.Xtrakhop chia quá trình này thành 4 giai đoạn:

Giai đoạn hình thành khoáng vật oxy hoá xảy ra trên bề mặt trầm tích

từ độ sâu dăm ba centimét đến vài chục centimet ở đới gần bờ hình thành kết hạch sắt-mangan, xa bờ tạo thành glauconit, fotforit, còn ở bùn biển sâu thì zeolit kết hạch với mangan

Giai đoạn hình thành khoáng vật khử xảy ra ở độ sâu 2ữ4m đôi khi tới

10m ở giai đoạn này các khoáng vật oxy hoá bị biến đổi thành khoáng vật vững bền hơn và tạo thành tính phân đới của các khoáng vật tự sinh như các loại silicat sắt và mangan ở gần bờ, chuyển sang cacbonat rồi đến các loại sulfur

Giai đoạn phân bố lại khoáng vật tự sinh và thành tạo khoáng vật kết hạch Giai đoạn này xảy ra ở độ sâu khoảng 10m và vẫn ở điều kiện khử và

môi trường kiềm (pH= 8) hoạt động của vi khuẩn rất yếu hoặc ngừng Đặc

điểm quan trọng của giai đoạn này là sự phân bố lại các vật liệu trầm tích, chúng có thể tập trung và phân tán ra, không thành tạo khoáng vật mới nhưng

do tác dụng tái kết tinh, thay thế v.v…, dẫn đến sự sắp xếp lại các khoáng vật

tự sinh và trong điều kiện thích hợp sẽ tạo thành kết hạch

Giai đoạn thành đá rắn chắc ở độ sâu 150ữ200m, nước tàn dư bị mất

hoàn toàn, trầm tích thành đá rắn chắc Những khoáng vật tự sinh thành như sau: Khoáng vật cacbonat và sulfur sắt, mangan (siderit, mercasit v.v…), khoáng vật silicat sắt (leptoclorit, glauconit, dolomit), khoáng vật sét (monmorilonit beidelit, hydromica, zeolit v.v…) Nhìn chung các khoáng vật

tự sinh thành tạo ở quá trình thành đá thường là hợp chất hoá trị thấp và trình

độ tự hình tương đối tốt

1.1.3 Quá trình thành đá của đá cát kết

Trang 25

Quá trình thành đá của cát kết là tác dụng gắn kết (xi măng hoá) Sự

đông cứng của xi măng có thể do tái kết tinh (xi măng hoá học), do nén ép (xi măng sét) v.v…Các vật liệu sét cùng lắng đọng với hạt vụn, trong quá trình mất nước keo sét bị già và liên kết các hạt vụn lại với nhau Trong xi măng gắn kết các hạt vụn, ngoài tác dụng liên kết các hạt với nhau, đôi khi cũng xảy

ra tác dụng của xi măng với hạt vụn, tạo nên những kiểu xi măng đặc biệt, đặc trưng cho quá trình thành đá, hoặc bảo vệ hạt vụn (felspat) khỏi bị biến đổi Tác dụng nén ép làm các vật liệu sắp xếp lại, thể tích giảm, có thể làm cho các hạt vụn có cơ hội tiếp xúc với nhau và xảy ra phản ứng giữa các hạt Kết quả của sự tiếp xúc này làm thành khoáng vật mới hoặc tạo nên một kiểu xi măng

đặc biệt Quá trình thành đá của cát kết có thể chia ra hai thời kỳ

Thời kỳ thành đá sớm xảy ra ngay sau khi trầm tích, đặc trưng bằng sự

biến đổi khoáng vật trên cơ sở phản ứng oxy hoá khử Thí dụ cát kết màu đỏ, ở thời kỳ thành đá sớm đặc trưng bằng sự thành tạo hematit là xi măng Khi sét lắng đọng cùng vật liệu vụn thường hấp phụ ion Fe+3 nên xi măng sét trong trường hợp này cũng có thể mang màu nâu hoặc đỏ ở thời kỳ thành đá sớm cát kết có thể có biotit hoặc muscovit, tuỳ thuộc điều kiện lúc đó là khử hoặc oxy hoá

Thời kỳ thành đá muộn đặc trưng bằng sự biến đổi các khoáng vật quan

trọng Biểu hiện rõ rệt nhất là sự biến đổi từ opanchanxedoanqua thạch anh Opan chỉ là xi măng của các trầm tích trẻ sau Đệ Tam, còn trước đó hầu như không gặp Sự tồn tại cả ba khoáng vật này trong thành phần xi măng là hiếm, nếu có thường chỉ xuất hiện ở pha đầu của thời kỳ thành đá muộn

ở những pha muộn của thời kỳ thành đá muộn có thể gặp hiện tượng tái sinh thạch anh, như vậy có thể có quá trình biến đổi từ opan thành thạch anh ở quá trình thành đá được hoàn tất Biểu hiện khác là calcit thay thế khoáng vật sét trong thành phần xi măng Trong nhiều trường hợp của cát kết dạng grauvac, xi măng sét dần được thay thế bằng xi măng cacbonat, có thể là

Trang 26

cancit đôi khi có cả dolomit và sederit Sự thay thế này trong điều kiện pH= 8, lúc ấy khoáng vật sét không vững bền, còn ngược lại Ca++ lại được tập trung cao nhất Sự chuyển biến từ aragonit sang calcit cũng đặc trưng cho thời kỳ này

1.1.4 Quá trình thành đá của các loại đá sét

Trầm tích sét là một hệ phức tạp và không ổn định chứa nhiều nước (60ữ80%), có thành phần keo vì phân tán chiếm chủ yếu và những vật chất vô

định hình, những vật liệu này qua trao đổi ion sẽ biến thành trạng thái ổn định Trong quá trình thành đá trầm tích sét có nhiều biến đổi lớn về mặt hoá lý, làm vật trầm tích chuyển sang trạng thái vững bền hơn và biến thành đá sét

ở thời kỳ thành đá sớm sự biến đổi này khá rõ rệt còn trong thời kỳ muộn là biến đổi thành đá sét rắn chắc Tác dụng thành đá chủ yếu của các trầm tích sét là tác dụng mất nước và kết quả là đá bị nén chặt Trong quá trình thành đá, các trầm tích sét không ngừng bị nhấn chìm xuống sâu, áp lực của các lớp trầm tích trẻ hơn tác dụng lên sét làm cho nước trong hổng của sét

được giải phóng, đó là tác dụng mất nước Quá trình keo bị già, bùn mất nước

và tạo nên những cấu tạo đặc biệt như lỗ hổng thoát nước, vi khe nứt, sau đó vật liệu trầm tích lại lấp đầy và tạo nên những cấu tạo dạng mai rùa hoặc cấu tạo kiểu hạnh nhân Tác dụng mất nước khi keo già làm cho keo bị kết tinh, tạo thành những khoáng vật tương đối vững bền và nghèo nước Thí dụ nhôm silic và silic oxit trong quá trình ngưng keo và mất nước kết hợp với nhau thành kaolinit vô định hình sau đó kết tinh thành kaolinit ẩn tinh

Trong sét chứa nhiều vật chất hữu cơ, ở thời kỳ thành đá sớm vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ thành CO2, H2S v.v…, nên có tác dụng hoà tan cacbonat Vì vậy, khó tồn tại những vỏ vôi của sinh vật trong trầm tích sét Trong quá trình thành đá các trầm tích sét còn bị kết tinh và hoà tan nữa Đặc biệt là thời

kỳ thành đá muộn, kaolinit trong nước ngọt có khả năng biến đổi một phần

Trang 27

thành monotecmit Trong sét còn có hiện tượng kết tinh tập hợp, nghĩa là một

số khoáng vật như kaolinit, nontronit, hydromica có thể kết tinh thành một tập

hợp nhiều tinh thể, thành một hạt lớn “giả đơn tinh” Hiện tượng này kéo dài

đến cả các giai đoạn sau

1.1.5 Các giai đoạn biến đổi đá trầm tích

• Giai đoạn hậu sinh (Katagenes)

Giai đoạn hậu sinh là giai đoạn làm biến đổi đá trầm tích xảy ra trong

vỏ trái đất, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất tăng cao với sự tham gia của nước dưới đất và dung dịch lỗ hổng Khác với quá trình thành đá, quá trình biến đổi thứ sinh trong giai đoạn hậu sinh là những qúa trình vô cơ (cơ lý và lý hoá)

Các quá trình biến đổi thường xảy ra ở độ sâu từ vài trăm đến hàng ngàn mét, tương ứng với nhiệt độ từ 30ữ50oC tới 150ữ200oC và áp suất từ 100ữ200at tới 1500ữ2000at Vì vậy tác dụng biến đổi trong giai đoạn hậu sinh chủ yếu là sự nén ép hòa tan, trao đổi thay thế, tái kết tinh, dẫn đến các khoáng vật không vững bền được thay thế bằng các khoáng vật mới, kiến trúc, cấu tạo và các tính chất khác ít nhiều cũng bị thay đổi Khoáng vật phổ biến là sulfua sắt (pirit), oxyt (chanxedoan, thạch anh), sulfat, cacbonat, silicat Ngoài

ra sự thay đổi các tính chất vật lý (độ hổng, độ thấm v.v…) cũng như sự cộng sinh các khoáng vật tự sinh (khoáng vật sét, clorit, zeolit) và sự thay đổi các chất hữu cơ đều là những chỉ số quan trọng về sự biến đổi trong giai đoạn hậu sinh Vật chất hữu cơ bị biến đổi nhanh hơn vật chất vô cơ

Tác dụng nén ép: Trong giai đoạn hữu sinh, tác dụng nén ép xảy ra chủ

yếu do áp suất thuỷ tĩnh của các đá nằm trên, đôi khi có sự tham gia của áp suất kiến tạo Đá sét là một loại đá dễ bị biến đổi dưới tác dụng của áp suất, chúng bị nén ép, chặt sít, độ hổng giảm, tỷ trọng tăng, nước ở trong đá dần

Trang 28

dần bị mất Đối với các loại đá trầm tích cơ học cũng bị biến đổi tương đối mạnh, độ hổng giảm, tỷ trọng tăng, diện tích tiếp xúc giữa các hạt thay đổi

Tác dụng thành tạo khoáng vật mới: Sự biến đổi thay thế, thành tạo

những khoáng vật mới thích ứng với điều kiện mới Ngoài yếu tố nhiệt độ và

áp suất tăng cao, còn có sự tham gia tích cực của nước dưới đất, bao gồm 3

đới; đới nước trao đổi tự do; đới nước tương đối yên tĩnh; đới nước lặng Trong

giai đoạn đầu của quá trình biến đổi hậu sinh thường xảy ra sự hòa tan phá huỷ hoàn toàn các khoáng vật không vững bền: pyroxen, amphibon, biotit

chúng thường bị clorit hoá (kiểu nhiệt độ thấp, Ib), hydromica hoá (kiểu IM),

cacbonat hoá, felsfat cũng bị hydromica hoá Cuối giai đoạn hậu sinh, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất tương đối cao, trong các đá giàu vật chất sét,

felsfat phát triển mạnh mẽ các quá trình hydromica hoá (kiểu nhiệt độ cao,

2M1), serixit hoá, muscovit hoá

Thời kỳ đầu hậu sinh sớm xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 30ữ50oC

đến 100oC, áp suất 100ữ200at đến 1000at Trong thời kỳ này đá chưa bị biến

đổi hoặc biến đổi yếu, pyroxen, amphibol phát triển thành clorit hoá (kiểu Ib), hydromica hoá (kiểu IM) Thời kỳ hậu sinh muộn nhiệt độ và áp suất tăng cao

từ khoảng 100ữ200oC và 100ữ2000at Thời kỳ này phát triển mạnh mẽ qua

trình clorit hoá (kiểu nhiệt độ cao IIb), hydromica hoá (kiểu IIM1), serixit hoá Kiến trúc cấu tạo và các tính chất vật lý khác đều bị thay đổi mạnh, độ gắn kết cao, độ thấm nhỏ, độ hổng giảm

• Giai đoạn biến sinh (Metagenes)

Giai đoạn biến đổi mạnh mẽ các đá trầm tích dưới tác dụng của những yếu tố nội lực và mang nhiều tính chất của biến chất nhiệt động thấp Yếu tố quyết định chính trong giai đoạn này là nhiệt độ (gradient địa nhiệt) và áp suất tăng cao (áp suất thuỷ tĩnh) với sự tham gia của dung dịch lỗ hổng Biến đổi trong giai đoạn biến sinh chủ yếu là tái kết tinh, trao đổi thay thế, thành tạo những khoáng vật mới thích ứng với điều kiện nhiệt động mới Trong các loại

Trang 29

đá trầm tích cơ học nghèo xi măng phát triển hiện tượng tái sinh, nén ép, diện tích tiếp xúc giữa các hạt tăng, ranh giới giữa các hạt không rõ ràng Trong các loại đá sét phát triển mạnh quá trình hydromica hoá (kiểu 2M1), clorit hoá (kiểu Ib), anbit hoá

Như vậy dưới tác dụng của áp suất (định hướng) đá trầm tích bị biến đổi kiến trúc sâu sắc, từ đó xuất hiện kiến trúc và cấu tạo mới Điều này được thể hiện trong sự phân phiến- sự phân phiến thường được gọi là sự kết tinh Giai

đoạn biến sinh này xuất hiện ở độ sâu 1500ữ5000m, trong điều kiện áp suất 2000ữ3000at, nhiệt độ là 200ữ300oC với vai trò chủ đạo là lực định hướng Các khoáng vật phổ biến nhất của giai đoạn biến sinh là thạch anh, titanit, hematit, manhetit, calcit, dolomit, ankerit, hydromica loại 2M, serixit, mutscovit, clorit kiểu IIb, 14Ao, β= 97o, kaolinit, pyrophylit, anbit, oligocla, microclin, zeolit, prenit, epidot Trong số chúng thì serixit, mutscovit, stilominen, clorit IIb, 14Ao, β= 97o, hydromica 2M, prenit, pyrophilit lần đầu

tiên xuất hiện

được gắn trên các tiêu bản mỏng 0,03mm trước khi soi bằng kính hiển vi phân cực Việc xác định độ hạt bằng phương pháp này rất quan trọng vì đây là yếu

tố kiến trúc định lượng đối với đá vụn, liên quan đến điều kiện động lực của

Trang 30

quá trình lắng đọng Khi quãng đường vận chuyển vật liệu trầm tích càng xa thì độ mài tròn của hạt càng cao, hạt vụn tái trầm tích nhiều lần

Độ chọn lọc (So) của hạt phản ánh năng lượng thuỷ động lực (chủ yếu

là sóng và dòng chảy), tính đồng nhất và tính ổn định của môi trường thuỷ

động lực tạo nên các thực thể trầm tích Nếu So=1ữ1,58: trầm tích có độ chọn lọc tốt, chứng tỏ môi trường có cường độ thuỷ động lực mạnh và khá đồng nhất trong suốt quá trình thành tạo trầm tích Nếu So=1,58ữ2,12: trầm tích có

độ chọn lọc trung bình, chứng tỏ môi trường có thuỷ động lực khá mạnh nhưng tính ổn định kém Nếu So> 2,12: trầm tích có độ chọn lọc kém, chứng

tỏ môi trường bị xáo trộn mạnh, khi yên tĩnh (ví dụ như trầm tích lòng sông)

Độ chọn lọc của đá cát kết liên quan trực tiếp đến khả năng chứa của chúng Khi độ chọn lọc tốt dần thì độ rỗng và độ thấm cũng tăng

Kích thước hạt trung bình (Md) là giá trị độ hạt ứng với hàm lượng 50% trên đường cong tích luỹ độ hạt Giá trị Md phản ánh quãng đường di chuyển vật liệu, năng lượng sóng, tốc độ dòng chảy và khoảng cách so với nguồn cung cấp Mối tương quan này mang tính chất tỷ lệ thuận: Md càng lớn thì

động lực môi trường càng lớn và vật liệu trầm tích càng gần đá gốc, ngược lại

Md càng nhỏ thì động lực môi trường càng yếu và vật liệu trầm tích có thể xa nguồn cung cấp

Về phân loại và gọi tên đá thì đối với đá trầm tích vụn cơ học, trên thế giới tồn tại nhiều cách phân loại và gọi tên khác nhau ở đây chúng tôi sử dụng phân loại của R.L.Folk, năm 1974, đối với đá cát kết có hàm lượng nền (matrix) lớn và nhỏ hơn 15% (Hình 1.1, Hình 1.2)

1.2.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)

Đây là phương pháp xác định tổng thành phần các loại khoáng vật có trong đá, cũng như hàm lượng (bán định lượng) các khoáng vật sét trong thành phần của matrix và xi măng

Trang 31

Việc phân tích cấu trúc bằng tia Rơnghen được tiến hành bằng cách chiếu lên bề mặt mẫu nghiên cứu chùm tia Rơnghen với bước sóng cỡ từ vài phần trăm đến và chục ăngstrom (Ao), thông thường từ 0,2ữ0,3Ao, sau đó bằng các phương pháp khác nhau ghi nhận và phân tích phổ nhiễu xạ từ mẫu Trong phương pháp nhiễu xạ Rơnghen thì phổ nhiễu xạ được ghi nhận bằng cách đếm số lượng xung (hoặc tốc độ tạo xung) sinh ra trong ống đếm (detector) Khi chùm tia Rơnghen chiếu vào tinh thể, ta sẽ nhận được tia nhiễu xạ khi điều kiện Vulf- Bragg thoả mãn:

2d sinθ = nλ

Trong đó d là khoảng cách giữa các mặt tinh thể khoáng vật (hkl) và là tham số cần tìm, θ là góc nhiễu xạ- xác định vị trí của mặt tinh thể so với chùm tia tới, n là thứ nguyên, còn λ là bước sóng của chùm tia Đối với mỗi loại tinh thể thì giá trị d là xác định

Phân tích định tính: Là việc đưa số lượng, vị trí và cường độ các đường

nhiễu xạ để suy đoán kiểu mạng, từ đó xác định bản chất của vật thể xem nó gồm những hợp chất nào Nghĩa là, dựa vào các giá trị d ta có thể xác định

được các loại khoáng vật có trong mẫu nghiên cứu Nếu mẫu phân tích chỉ gồm một chất, một pha thì phổ nhiễu xạ là đặc trưng cho chất đó, pha đó và rất hiếm khi có trường hợp hai chất có cấu trúc mạng khác nhau mà cho phổ nhiễu xạ hoàn toàn giống nhau Nếu mẫu nghiên cứu là tập hợp của nhiều pha thì phổ nhiễu xạ chung sẽ là tập hợp các phổ nhiễu xạ của từng pha như trường hợp chúng được chụp riêng lẻ với cường độ của các đường tỷ lệ thụân với lượng chứa của pha đó trong mẫu

Phân tích định lượng : Là việc xác định hàm lượng các pha khác nhau

trong mẫu nghiên cứu Cơ sở lý thuyết của phương pháp là cường độ các

đường nhiễu xạ của mỗi pha phụ thuộc vào hàm lượng của nó trong hỗn hợp Việc xác định mối quan hệ trực tiếp giữa cường độ pha với hàm lượng của nó

là nhiệm vụ của phân tích định lượng Nghĩa là, dựa vào tương quan giữa

Trang 32

cường độ và diện tích của các pick đặc trưng cho các khoáng vật, có thể xác

định tương đối chính xác hàm lượng của mỗi loại khoáng có trong mẫu nghiên

cứu

1.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Khi chiếu chùm tia điện tử có năng lượng lớn vào một mẫu chất sẽ bật

ra những điện tử từ những nguyên tử ở bề mặt mẫu Những điện tử bị bật ra khỏi bề mặt mẫu này được gọi là điện tử thứ cấp Năng lượng của điện tử thứ cấp nhỏ và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó rất quan trọng là sự phụ thuộc vào mức độ cao, thấp và sự lồi lõm của bề mặt mẫu Năng lượng điện tử thứ cấp ở vị trí cao mạnh hơn ở vị trí thấp, do đó chúng sẽ gây ra sự sáng tối khác nhau tương ứng trên màn huỳnh quang

Nếu chùm tia điện tử được quét lần lượt theo hàng với tốc độ nhất định (1000 hàng/giây) trên bề mặt mẫu thì tương ứng với nó có những hàng điện tử thứ cấp được quét trên màn hình Từ đó thu được hình ảnh phóng to của mẫu vật (ảnh điện tử thức cấp) Độ phóng đại của ảnh là tỷ lệ giữa diện tích được tia điện tử thứ cấp quét trên màn huỳnh quang với diện tích mặt mẫu được tia

điện tử quét lên Ví dụ: Diện tích ảnh trên huỳnh quang là 400mm2, ở trên mặt mẫu là 1mm2, nghĩa là độ phóng đại X= 400 lần, nếu diện tích mẫu được quét

là 1μm thì X= 400.000 lần Do đó muốn có độ phóng đại lớn thì cần điều chỉnh cho chùm tia điện tử thật nhỏ và khoảng cách từ thấu kính thu hẹp chùm tia với mặt mẫu càng phải gần

Để có được chùm tia điện tử mạnh, nhỏ quét lên bề mặt mẫu người ta tạo chùm tia điện tử được phát ra từ một catốt trong điều kiện thế lớn vài chục kilôvôn Chùm tia này chạy về phía anốt trong môi trường chân không cao để tránh những va chạm giữa điện tử với các nguyên tử trong không khí Chùm tia này cũng được bóp nhỏ và được hướng đạo bởi các thấu kính điện từ cho

đến khi chúng bắn vào bề mặt mẫu Để có được hình ảnh trên màn huỳnh

Trang 33

quang cần có detector thu chùm tia điện tử thứ cấp truyền qua bộ phận xử lý

kỹ thuật và khuếch đại tín hiệu rồi mới quét lên màn huỳnh quang

Như vậy, kính hiển vi điện tử được dùng để xác định những vi cấu trúc của đất, đá, xác định những vi khoáng vật vô cùng nhỏ, mà kính hiển vi phân cực không thấy được, như tinh thể các loại khoáng vật sét, các hạt tinh thể mới kết tinh, các khoáng vật gặm mòn, rửa lũa v.v Từ đó có sự lý giải về mức độ biến đổi thứ sinh của đá, cũng như sự thay đổi về hình thái của các khoáng vật sét

Nhờ kính hiển vi điện tử mà có thể thấy đựơc sự sắp xếp của các hạt khoáng vật cũng như kích thước, hình dáng, mật độ các lỗ hổng có trong đá

Từ đó có thể nhận xét về khả năng chứa cũng như khả năng dịch chuyển của chất lưu có trong đá, làm cơ sở lý giải về sự tương quan giữa độ thấm với độ rỗng của đá Hiện nay, kính hiển vi điện tử đã có rất nhiều các ứng dụng khoa học khác nhau như kết hợp với phương pháp phân tích vi nguyên tố để xác

định, thành phần các nguyên tố của từng hạt khoáng vật từ đó lập lại công thức khoáng vật và gọi tên chúng một cách chính xác

1.2.4 Phương pháp phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X

Phương pháp này thường được gắn liền với phương pháp phân tích SEM Để xác định chính xác hàm lượng các nguyên tố có trong mỗi khoáng vật, khi khó xác định chúng bằng hình dạng và kích thước, từ đó lập lại công thức để gọi tên khoáng vật đang nghiên cứu

Tóm lại, các phương pháp nghiên cứu nêu trên (thạch học lát mỏng, hiển vi điện tử quét và nhiễu xạ rơnghen) chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau trong việc xác định những đặc trưng cơ bản của đá Thí dụ khi phân tích thạch học lát mỏng chúng ta không phân biệt được các loại sét khác nhau trong mẫu thì dựa vào phân tích rơnghen lại có thể dễ dàng tìm ra được Phân tích SEM cho phép nghiên cứu chi tiết hơn về hệ thống lỗ hổng trong đá, mức

Trang 34

độ biến đổi của khoáng vật thứ sinh so với phân tích thạch học lát mỏng Từ hình thái cấu trúc khoáng vật trong phân tích SEM có thể kiểm tra lại thành phần khoáng vật bởi XRD Cũng có thể đối sánh hàm lượng khoáng vật trong phân tích thạch học lát mỏng với hàm lượng của nó trong phân tích XRD v.v…Việc thực hiện tốt phương pháp nghiên cứu này sẽ hỗ trợ hữu hiệu cho phương pháp kia và ngược lại

Trang 35

Chương 2 Khái quát cấu trúc địa chất bể Cửu Long

vμ vùng nghiên cứu

Địa tầng bể Cửu Long gồm đá móng cổ trước Kainozoi và trầm tích lớp phủ Kainozoi Những đặc trưng thạch học- trầm tích, hoá thạch v.v…của mỗi phân vị địa tầng được thể hiện tóm tắt trên cột địa tầng tổng hợp của bể (Hình 2.1)

2.1 Móng trước Kainozoi

Phần lớn đá móng ở bể Cửu Long là đá xâm nhập granitoid có thành phần không đồng nhất do được kết tinh ở các điều kiện và thời gian khác nhau Những đá kết tinh ở pha sớm nhất (có tuổi Trias muộn) phát hiện nhiều

ở phần Bắc của cấu tạo Bạch Hổ và một vài cấu tạo khác, chúng thường có thành phần trung tính (gồm tonalit, syenit, diorit, diorit thạch anh và monsonit hoặc monsonit thạch anh), trong khi đó những đá kết tinh ở các pha muộn hơn (tuổi Creta muộn, phát hiện ở hầu hết các cấu tạo), chúng thường có thành phần axit gồm chủ yếu đá granit và granitoid Ngoài ra còn gặp đá phiến sét,

đá phiến giống phyllit

Hầu hết đá móng đã bị tác động mạnh mẽ của nhiều quá trình biến đổi hậu magma, nứt nẻ, cà nát (do hoạt động kiến tạo), biến đổi do phong hoá và

do các hoạt động nhiệt dịch Kết quả của quá trình này chẳng những đã làm biến đổi sâu sắc thành phần, đặc tính thạch vật lý ban đầu của đá mà còn là những tác nhân chính hình thành nên tính chất thấm, chứa thứ sinh của chúng Chính vì vậy, đá móng granitoid là một trong những đối tượng chứa dầu khí quan trọng ở bể Cửu Long

Trang 36

Hình 2.1 Cột địa tầng tổng hợp bể Cửu Long (theo VPI/VSP)

Trang 37

Klukisporires, Triporopollenites, Trudopolis, Plicapolis, Jussiena v.v…thuộc

nhóm thực vật khô cạn thường phổ biến trong Eoxen Mặt cắt của hệ tầng này

được xếp tương ứng với tập CL7 của tài liệu địa chấn Chiều dày của hệ tầng

có thể đạt đến 600m

Thống Oligoxen

Hệ tầng Trà Cú (E 3 1 tc)

Trầm tích thuộc hệ tầng Trà Cú nằm phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Cà Cối và cũng được xác lập lần đầu tiên tại giếng khoan Cửu Long- 1X Trầm tích gồm chủ yếu là sét kết, bột kết và cát kết, có chứa các vỉa than mỏng và sét vôi, được tích tụ trong điều kiện sông, hồ Đôi khi gặp các đá á núi lửa, thành phần chủ yếu là diabas porphyrit, tuf basalt và gabro- diabas Chiều dày của hệ tầng tại phần trũng sâu, phần sườn các khối nâng Trung tâm Bạch Hổ, Rồng và Sư Tử Trắng có thể đạt tới 500m Liên kết với tài liệu địa chấn thì hệ tầng nằm giữa mặt phản xạ địa chấn CL60 và CL70, thường là mặt phản xạ móng kết tinh CL80, thuộc tập địa chấn CL6 Tuổi của hệ tầng theo phức hệ

bào tử phấn (Oculopollis, Magnastriatites) được xác định là Paleogen,

Oligoxen sớm

Trang 38

Theo đặc trưng tướng đá, hệ tầng được chia thành 02 phần: Trên và dưới Phần trên chủ yếu là các thành tạo mịn còn phần dưới là thành tạo thô Giữa hai phần là ranh giới chỉnh hợp tương ứng với mặt phản xạ địa chấn CL61 Hệ tầng Trà Cú có tiềm năng chứa và sinh khí cao Các vỉa cát kết của

hệ tầng này là các vỉa chứa dầu khí chủ yếu trên mỏ Đông Nam Rồng, Sư Tử Trắng v.v…Chiều dày của hệ tầng dao động từ 0ữ800m

Hệ tầng Trà Tân (E 3 2-3 tt)

Hệ tầng Trà Tân được xác lập ở giếng khoan 15A- 1X Đá của hệ tầng này đôi chỗ nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Trà Cú Mặt cắt trầm tích hệ tầng Trà Tân có thể chia làm ba phần khác biệt nhau về thạch học Phần trên gồm chủ yếu là sét kết màu nâu- nâu đậm, nâu đen, rất ít sét màu đỏ, cát kết và bột kết, tỉ lệ cát/sét khoảng 35ữ50% Phần giữa gồm chủ yếu là sét kết nâu đậm, nâu đen, cát kết và bột kêt, tỉ lệ cát/sét khoảng 40ữ60% (phổ biến khoảng 50%), đôi nơi có xen các lớp mỏng đá vôi, than Phần dưới gồm chủ yếu là cát kết hạt mịn đến thô, đôi chỗ sạn, cuội kết, xen sét kết nâu đậm, nâu đen, bột kết, tỷ lệ cát/sét thay đổi trong khoảng rộng từ 20ữ50% Các trầm tích của hệ tầng này được tích tụ chủ yếu trong môi trường đồng bằng sông, aluvi đồng bằng ven bờ và hồ Các thành tạo núi lửa được tìm thấy ở nhiều giếng khoan thuộc vùng Bạch Hổ, Bà Đen, Ba Vì, đặc biệt ở khu vực lô 01 thuộc phía Bắc

đới Trung tâm với thành phần chủ yếu là anderit, anderit-basalt, gabro-diabas với bề dày từ vài mét đến hàng trăm mét

Liên kết với tài liệu địa chấn cho thấy nóc hệ tầng Trà Tân tương ứng tập địa chấn CL50 và 3 phần mặt cắt ứng với ba tập địa chấn CL5- 3 (phần dưới), CL5- 2 (phần giữa) và CL5- 1 (phần trên) Ranh giới giữa các tập địa chấn nêu trên đều bất chỉnh hợp Theo tài liệu địa chấn, bề dày của CL5- 3 thay đổi từ 0ữ200m, thường trong khoảng 200ữ1000m; Tập CL5- 2 từ 0 đến

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	1,51 MB