lịch sử phát triển biến dạng mesozoi muộn-kainozoi bồn trũng cửu long và lục địa kế cận và mối liên quan với hệ thống dầu khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS La Thị Chích Người hướng dẫn khoa học 2: TS Phạm Huy Long TẠ THỊ THU HOÀI Phản biện độc lập 1: TS Trịnh Văn Long LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN BIẾN DẠNG Phản biện độc lập 2: PGS TS Phan Văn Quýnh MESOZOI MUỘN - KAINOZOI BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ LỤC ĐỊA KẾ CẬN Phản biện 1: VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI HỆ THỐNG DẦU KHÍ Phản biện 2: Phản biện 3: Chuyên ngành: Địa kiến tạo Mã số chuyên ngành: 62445505 Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM vào lúc ngày tháng năm 2011 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận án thư viện - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Tp Hồ Chí Minh năm 2011 1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA LUẬN ÁN Tính cấp thiết đề tài Để tiến hành thăm dò khai thác dầu khí có hiệu bồn trũng Cửu Long cần làm sáng tỏ hệ thống dầu khí bồn trũng nói chung cấu tạo nói riêng Một liệu quan trọng cho việc đánh giá hệ thống dầu khí đặc điểm kiến trúc uốn nếp, đứt gãy, khe nứt, đặc biệt khe nứt móng trước Kainozoi, q trình hình thành chúng (lịch sử biến dạng), lực nguồn gốc lực gây biến dạng Tuy nhiên công tác nghiên cứu biến dạng nhiều vấn đề chưa làm sáng tỏ việc nghiên cứu tiến hành cho cấu tạo đơn lẻ, chưa hệ thống hóa cho bồn trũng Hơn nữa, việc nghiên cứu lịch sử biến dạng bồn trũng Cửu Long tách rời với tổng hợp xử lý tài liệu phần móng trầm tích, phun trào xâm nhập tuổi Jura-Creta lộ lục địa để đối sánh Xuất phát từ thực tế đó, tác giả chọn đề tài là: Lịch sử phát triển biến dạng Mesozoi muộn - Kainozoi bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận mối liên quan với hệ thống dầu khí Mục tiêu luận án Làm sáng tỏ lịch sử phát triển biến dạng Mesozoi muộn-Kainozoi bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận, mối liên quan với hệ thống dầu khí nhằm phục vụ cho cơng tác thăm dị, khai thác dầu khí bồn Cửu Long Nhiệm vụ luận án 1- Phân loại di biến dạng: thể trầm tích, phun trào, xâm nhập, bề mặt bất chỉnh hợp, nếp uốn, khe nứt, đứt gãy theo hình thái chế thành tạo mối quan hệ với trình trầm tích bồn Cửu Long có đối sánh với di lục địa 2- Phân chia giai đoạn phát triển biến dạng, xác định chế độ địa động lực giai đoạn tồn bồn Cửu Long lục địa kế cận 3- Phân chia pha biến dạng cho giai đoạn khôi phục trường ứng suất kiến tạo chúng 4- Làm sáng tỏ mối liên quan lịch sử phát triển biến dạng với hệ thống dầu khí bồn trũng Cửu Long Các điểm luận án 1- Lần làm sáng tỏ mối quan hệ hoạt động đứt gãy với q trình trầm tích Kainozoi bồn trũng Cửu Long 2- Lần phân chia chi tiết giai đoạn rift tuổi Eoxen-đầu Mioxen sớm thành pha biến dạng gồm pha tách dãn phương tây bắc-đông nam (D3.1, D3.5), pha tách giãn phương bắc-nam (D3.3), kết thúc pha tách dãn pha nén ép phương tây bắc-đông nam (D3.2, D3.4, D3.6) 3- Lần dự báo đới nứt tách khu vực phương tây bắc-đông nam, bắc tây bắc-nam đông nam xác định hệ số tương quan bề rộng đới khe nứt sinh kèm đứt gãy với chiều dài đứt gãy 1/40 đến 1/60 phát triển cấu tạo nhô móng trước Kainozoi bồn Cửu Long 4- Lần lập đồ khe nứt cho đối tượng móng trước Kainozoi bồn Cửu Long lục địa kế cận 5- Làm sáng tỏ vai trị chứa dầu khí đới nứt tách khu vực đới khe nứt sinh kèm đứt gãy móng trước KZ bồn Cửu Long Các luận điểm bảo vệ: Luận điểm Các đứt gãy hoạt động Kainozoi bồn Cửu Long di trình biến dạng dòn, sinh thành tái hoạt động nhiều pha Theo mối liên quan với trình trầm tích KZ chúng chia nhóm chính: đồng trầm tích sau trầm tích Nhóm đứt gãy đồng trầm tích có tính chất thuận, thuận phải kiểu listric với cự ly dịch chuyển lớn, thời gian hoạt động lâu dài, liên quan với pha biến dạng tách dãn phương tây bắc-đông nam (D3.1, D3.5) phương bắc-nam (D3.3) làm phá huỷ bề mặt san kiến tạo Paleoxen, tạo nên bán địa hào, bán địa luỹ Nhóm đứt gãy sau trầm tích có tính chất trượt bằng, nghịch, nghịch hoạt động pha ép nén phương tây bắc-đông nam (D3.2, D3.4, D3.6) với thời gian hoạt động không dài, cự ly dịch chuyển không lớn song cường độ hoạt động mạnh tạo nên đới khe nứt sinh kèm đứt gãy-nơi cư trú dầu khí móng trước Kainozoi, cấu tạo lồi địa phương bẫy tích tụ dầu khí trầm tích 3 Luận điểm Phụ thuộc vào chế địa động lực, chế độ kiến tạo, lịch sử phát triển biến dạng MZ muộn-KZ bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận trải qua giai đoạn đặc trưng cho bối cảnh địa động lực khác nhau: tạo núi sau va mảng Jura sớm-giữa (D1), Rìa lục địa tích cực Jura muộn-Paleoxen (D2), Rift Eoxen-đầu Mioxen sớm (D3) Rìa lục địa thụ động bình ổn nâng vịm khối tảng cuối Mioxen sớm-Đệ Tứ (D4) Giai đoạn rift Eoxen-đầu Mioxen sớm (D3) giai đoạn phá huỷ bề mặt san bằng, tạo bồn khép kín đặc trưng cho bối cảnh rift bị phân dị khối cấu trúc bán địa hào, bán địa luỹ Giai đoạn D3 chia làm pha tách dãn xen kẽ với pha nén ép Các pha tách dãn D3.1, D3.5 có phương trục ứng suất tách dãn tây bắc-đơng nam, cịn pha D3.3 có phương trục ứng suất tách dãn bắc-nam Các pha nén ép D3.2, D3.4, D3.6 có lực ép nén phương tây bắc-đơng nam Di q trình tách dãn thối hố vỏ lục địa trước Kainozoi tạo bồn trầm tích Eoxen-đầu Mioxen sớm bị phức tạp bán địa hào, bán địa luỹ, đứt gãy, nếp uốn đồng trầm tích Di pha nén ép nếp uốn trầm tích Eoxen-đầu Mioxen sớm, đứt gãy sau trầm tích đới khe nứt tách khu vực phát triển móng granitoid trước KZ Diện tích nghiên cứu Bao gồm diện tích bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận nằm tọa độ địa lý 8°35' - 12°00' vĩ độ Bắc 106°30' - 109°30' kinh độ Đông Cơ sở tài liệu luận án - 400 điểm khảo sát tác giả tuyến Bửu Long-Bà Rịa-Vũng Tàu, Long Hải-Hàm Tân-Kê Gà-Cà Ná-Phan Rang, Phan Rang-Đèo CậuĐà Lạt, Đà Lạt-Đèo Bảo Lộc-Định Quán năm từ 2001 đến 2010 - Các tài liệu nghiên cứu chi tiết khe nứt đứt gãy tác giả khu vực Cà Ná, Kê Gà, Long Hải năm từ 2001 đến 2010 - Các kết nghiên cứu tác giả tính chất đứt gãy, khe nứt, uốn nếp bồn trũng Cửu Long từ 2003 đến 2010 - Các tài liệu đánh giá hệ thống dầu khí bồn trũng Cửu Long tác giả năm từ 2005 đến 2007 2009-2010 - Các tài liệu công bố đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000, 1:200.000, 1:50.000 đới Đà Lạt - Các tài liệu địa chất, địa vật lý, hệ thống dầu khí cơng bố tạp chí, tuyển tập Hội Nghị 20 năm, 25 năm thành lập viện Dầu khí, 25 năm, 30 năm thành lập Tổng cơng ty Dầu khí Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án góp phần làm sáng tỏ đặc điểm kiến trúc nếp uốn, đứt gãy, khe nứt, phân chia giai đoạn phát triển biến dạng pha biến dạng; xác định chế độ địa động lực giai đoạn khôi phục trường ứng suất kiến tạo pha biến dạng bồn Cửu Long lục địa kế cận, dự báo di kiến trúc chưa quan sát tài liệu có Kết nghiên cứu góp phần vào đánh giá hệ thống dầu khí bồn Cửu Long nói chung cấu tạo nói riêng Dựa vào quy luật phân bố đới khe nứt tách khu vực đới khe nứt sinh kèm đứt gãy- đới có tiềm chứa dầu khí móng trước KZ góp phần vào xác định vị trí quỹ đạo giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí cấu tạo, mỏ Cá Ngừ Vàng, Diamond, Đồi Mồi, Hải Sư Đen, Lạc Đà Vàng v.v Hệ số tương quan bề rộng đới khe nứt sinh kèm chiều dài đứt gãy, kết khôi phục trường ứng suất chung pha biến dạng, trường ứng suất bên cạnh đứt gãy cung cấp thông số đầu vào để xây dựng mơ hình địa chất tĩnh, mơ hình phân bố rỗng thấm cho đối tượng móng trước KZ áp dụng vào mỏ Ruby, Hải Sư Đen Sư Tử Đen Cấu trúc luận án Luận án trình bày 170 trang, 108 hình, bảng 70 tài liệu tham khảo, bao gồm chương mục sau: Mở đầu Chương Lịch sử nghiên cứu biến dạng kiến tạo Mesozoi muộnKainozoi bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận Chương Các phương pháp nghiên cứu biến dạng Chương Phân tích di biến dạng Mesozoi muộn-Kainozoi bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận Chương Lịch sử phát triển biến dạng Mesozoi muộn-Kainozoi bồn trũng Cửu Long lục địa kế cận Chương Mối liên quan lịch sử phát triển biến dạng với hệ thống dầu khí bồn trũng Cửu Long Kết luận Văn liệu tham khảo Lời cảm ơn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS La Thị Chích TS Phạm Huy Long tận tình hướng dẫn tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu, viết luận án làm việc Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy Cô, Nhà Khoa học công tác Trường ĐHBK TP.HCM, Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam, PetroVietnam, PVEP, Vietsovpetro, PhuQuy POC, ThangLong JOC, ConSon JOC nhiều bạn bè đồng nghiệp động viên, khuyến khích, chia sẻ kinh nghiệm tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án CHƯƠNG LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG KIẾN TẠO MESOZOI MUỘN-KAINOZOI BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ LỤC ĐỊA KẾ CẬN Trước năm 1975, nhà địa chất Pháp cho đới Đà Lạt miền uốn nếp Paleozoic muộn (chu kỳ Hecxini) Từ 1967-1974, kết minh giải từ, trọng lực, địa chấn 2D cho bình đồ khái quát kiến trúc bồn Cửu Long Nhiều cấu tạo lồi trầm tích Mioxen phát Đối tượng móng chưa nghiên cứu, tính chất đứt gãy đặc điểm uốn nếp trầm tích KZ chưa quan tâm Từ 1976-2009, công tác đo vẽ đồ địa chất đới Đà Lạt, nghiên cứu chuyên đề Kiến tạo sinh khoáng di biến dạng phát quan tâm nghiên cứu song việc phân loại nguyên nhân thành tạo chưa ý làm sáng tỏ Lịch sử phát triển kiến tạo bồn Cửu Long nhiều tác giả chia giai đoạn phát triển: trước rift tuổi trước Eoxen giữa, tạo rift tuổi Eoxen giữa-Mioxen sớm sau rift tuổi Mioxen muộn-Đệ Tứ Đối với giai đoạn rift, có tác giả tách thời kỳ: Eoxen giữa-Oligoxen Mioxen sớm Trong "Biến dạng Kainozoi Trung Nam Việt Nam", tác giả Rangin C., Huchon P., Le Pichon X nnk (1995) phân chia pha biến dạng KZ dựa kết nghiên cứu thực địa lục địa nên tuổi pha khái lược nhiều hạn chế Từ 1990 đến nay, nhà địa chất dầu khí phần làm sáng tỏ đặc điểm đứt gãy khe nứt đá granitoid lục địa nhằm đối sánh với đá móng granitoid bồn Cửu Long Tuy nhiên tuổi chúng chưa gắn với tuổi địa chất Ở bồn Cửu Long, đứt gãy vạch đồ tầng tính chất, tuổi chế thành tạo chưa làm ý nghiên cứu Từ 2001 đến 2009 nhà địa chất, kiến tạo Phạm Huy Long, Trịnh Văn Long, Tạ Thị Thu Hoài kết hợp với nhà địa chất dầu khí W.J Schmidt, Nguyễn Văn Quế, Nguyễn Du Hưng, Nguyễn Huy Ngọc, Đào Viết Cảnh… sơ phân chia giai đoạn MZ muộn-KZ pha biến dạng từ D1 đến D5 Kết nghiên cứu chi tiết đứt gãy khe nứt mỏ cho thấy pha biến dạng tách dãn D3 gồm pha tách dãn xen kẽ pha nén ép-trượt Trường ứng suất, tuổi hoạt động pha D1, D2, D4 không phù hợp với số liệu thực tế, cần phân chia lại Đỗ Văn Lĩnh (2010) phân chia pha biến dạng KZ muộn Nam Trung Bộ theo tài liệu nghiên cứu lục địa phục vụ cho nghiên cứu động đất Nam Việt Nam Tuy nhiên việc xác định tuổi pha biến dạng KZ bị hạn chế CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Một số khái niệm Biến dạng kiến tạo trình làm thay đổi hình dạng, thể tích đơn vị kiến trúc địa chất tác dụng lực kiến tạo Trường ứng suất kiến tạo trường ứng suất gây hoạt động kiến tạo làm thay đổi hình thái kiến trúc vật thể, vùng hay khu vực Di biến dạng gồm dạng kiến trúc bề mặt bất chỉnh hợp (BCH), uốn nếp, đứt gãy, khe nứt, thớ chẻ, uốn cong/đứt đoạn bề mặt địa hình cổ (nóc tầng trầm tích) 7 Giai đoạn biến dạng, pha biến dạng khái niệm để khoảng thời gian xảy biến dạng đặc trưng chế độ ứng suất riêng Bối cảnh địa động lực gồm vùng, khu vực có nguyên nhân gây chuyển động kiến tạo hoạt động địa chất 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp phân tích mặt bất chỉnh hợp gián đoạn địa tầng Mặt BCH sở để phân chia giai đoạn biến dạng pha biến dạng Mặt BCH mặt phân cách phức hệ đá trẻ nằm với lớp đá cổ nằm thành tạo chuyển động thăng trầm làm gián đoạn trầm tích tạo nếp uốn Mặt BCH tác giả xác định đo đạc thực địa, tài liệu địa chấn, logs/FMI theo dấu hiệu tiêu chuẩn mặt BCH 2.2.2 Phương pháp phân tích tổ hợp thạch kiến tạo tổ hợp đá Được dùng để phân chia vùng địa có chế độ địa động lực khác xác định bối cảnh kiến tạo vùng giai đoạn phát triển 2.2.3 Phương pháp phân tích tướng đá bề dày Tác giả phân tích bề dày trầm tích thấy, khơi phục bề dày lúc thành tạo, so sánh bề dày thực nhịp trầm tích vị trí khác nếp uốn, đứt gãy, đặc điểm kiến trúc biến dạng uốn nếp, bóc mịn từ số liệu khoan, địa chấn, logs để đánh giá mức độ sụt lún mạnh hay yếu pha tách dãn nén ép, xác định tính chất vận động nâng-hạ kiến trúc hay khối địa chất khác thời kỳ biến dạng 2.2.4 Phương pháp phân tích cổ địa hình-địa mạo Phân tích đặc điểm địa hình địa mạo (sự dịch chuyển sông suối), biến dạng bề mặt san (mức độ nâng hạ, dịch chuyển ngang), hình thái bề mặt tầng bị phủ giúp xác định chuyển động thẳng đứng, dịch chuyển ngang xảy giai đoạn kiến tạo khác 2.2.5 Phương pháp phân tích kiến trúc để xác định trường ứng suất Phân tích yếu tố kiến trúc uốn nếp, thớ chẻ, khe nứt, đứt gãy, bề mặt BCH mặt hình thái, tính chất, phân bố mối quan hệ không gian vết lộ địa chất, tài liệu địa chấn, tài liệu giếng khoan nhằm xác định trường ứng suất giai đoạn biến dạng làm sáng tỏ chế, động lực, phát sinh phát triển chúng CHƯƠNG CÁC DI CHỈ ĐỊA CHẤT, KIẾN TRÚC MZ MUỘN-KZ BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ LỤC ĐỊA KẾ CẬN 3.1 Địa hình mạng lưới thủy văn Địa hình mạng lưới thuỷ văn vùng nghiên cứu phụ thuộc nhiều vào chuyển động kiến tạo, hoạt động magma Plioxen-Đệ Tứ Những kiểu địa hình cấp cao phụ thuộc vào phương đứt gãy ĐB-TN, KT TB-ĐN; địa hình cấp thấp phụ thuộc vào nằm đá Nơi chịu ảnh hưởng hoạt động phun trào, xâm nhập địa hình phụ thuộc thành phần đá 3.2 Các thành tạo địa chất Các thành tạo địa chất MZ muộn-KZ vùng nghiên cứu chia làm nhóm: trầm tích-phun trào magma xâm nhập dựa vào kết đo vẽ đồ địa chất lục địa minh giải địa chấn 2D, 3D, khoan bồn Cửu Long 3.2.1 Các thành tạo trầm tích phun trào tuổi Mesozoi muộn-Kainozoi - Nhịp trầm tích Jura sớm-giữa: phân bố chủ yếu đới Đà Lạt Theo kết khoan đồng Sông Cửu Long, thành tạo bị chôn vùi lớp phủ trầm tích KZ cấu tạo Hổ Xám-tây bắc bồn Cửu Long - Nhịp trầm tích phun trào J3-K: chia làm hệ tầng: Đèo Bảo Lộc (J3-K1đbl), Nha Trang (Knt), Đơn Dương (K2đd), Đakrium (K2đr) Hiện chưa gặp thành tạo khối nhô cao móng bồn Cửu Long, trừ cấu tạo Sư Tử Trắng gặp phun trào giống hệ tầng Nha Trang - Nhịp trầm tích phun trào Eoxen-Mioxen sớm: vắng mặt đới Đà Lạt, bồn Cửu Long mặt cắt đầy đủ gồm tập địa chấn F, E, D, C BI.1 ứng với hệ tầng Cà Cối, Trà Cú, Trà Tân phần hệ tầng Bạch Hổ Bề dày tướng trầm tích tập F, E, D thay đổi lớn, tầng C BI.1 có bề dày ổn định Ở Đồng Sơng Cửu Long gồm trầm tích lục địa tuổi Eoxen-Oligoxen sớm phân bố trũng hẹp, bề dày thay đổi lớn - Nhịp trầm tích phun trào Mioxen Đệ Tứ: có tướng biển bồn Cửu Long từ Mioxen gồm tập địa chấn BI.2, BII, BIII, A Ở Đồng Sông Cửu Long Mioxen giữa-Đệ Tứ, bề dày mỏng Ở đới Đà Lạt trầm tích lục địa có bề dày nhỏ, phân bố hẹp, lớp phun trào phân bố rộng trầm tích biển có bề dày mỏng vùng ven biển 9 10 3.2.2 Các thành tạo magma xâm nhập - Nhịp xâm nhập Jura muộn-Creta sớm gồm đá granit kiểu I phức hệ Định Quán (DG/J3-K1đq) Đèo Cả (G/Kđc) đặc trưng cho bối cảnh hút chìm kiểu Andes - Nhịp xâm nhập Creta muộn gồm granit kiểu A phức hệ Ankroet (G/K2ak) đặc trưng cho bối cảnh tách dãn cung núi lửa - Nhịp xâm nhập dyke mạch Paleogene: gồm đá xâm nhập tương phản gabbro phức hệ Cù Mông (Gb/Ecm) granosyenit phức hệ Phan Rang (GpEpr) đặc trưng cho bối cảnh tách dãn kiểu rift lục địa 3.4 Các bề mặt bất chỉnh hợp Các mặt BCH khu vực cuối Jura giữa-đầu Jura muộn; cuối Creta muộnPaleoxen; cuối Mioxen sớm-đầu Mioxen đóng vai trị phân chia giai đoạn biến dạng bồn Cửu Long Các mặt BCH địa phương gồm BCH góc trầm tích phun trào Creta thượng Jura thượng-Creta, BHC góc tầng D E, BCH tầng C D, BCH tầng BI.2 BI.1+C BCH đóng vai trị phân chia phụ pha biến dạng giai đoạn 3.5 Các kiến trúc uốn nếp, đứt gãy, khe nứt 3.5.1 Đặc điểm uốn nếp Các thành tạo tuổi Jura sớm-giữa bị uốn nếp mạnh theo phương VT Easup-Bản Đơn, KT Đồng Xồi-Trị An, TB-ĐN Phan Thiết-Đà Lạt Các thành tạo trầm tích-phun trào tuổi Jura muộn-Creta: nằm ngang nghiêng với góc dốc thoải (