ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂUĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

NGUYỄN VĂN THẮNG

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA

ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC

TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT

Hà Nội – 2024

NGUYỄN VĂN THẮNG

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA

ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC

TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kếtquả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trìnhnào khác./

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Thắng

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC HÌNH: vii

DANH MỤC CÁC ẢNH xii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của nghiên cứu 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 2

4 Nhiệm vụ của luận án 2

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án 2

6 Các luận điểm bảo vệ 3

7 Các điểm mới trong luận án 3

8 Kết cấu của luận án 4

9 Cơ sở tài liệu của luận án 4

10 Nơi thực hiện đề tài 5

11 Lời cảm ơn 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 6

1.1.Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu 6

1.2.Lịch sử nghiên cứu địa chất và dầu khí Bồn An Châu 9

1.2.1Giai đoạn trước năm 1954 9

1.2.2Giai đoạn từ 1954 đến nay 10

1.3 Những vấn đề tồn tại liên quan đến công tác nghiên cứu địa chất và dầu khí 14

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

16

2.1.Cơ sở lý luận 16

2.2.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1Tiếp cận hệ thống 28

2.2.2Tiếp cận truyền thống kết hợp với hiện đại 30

2.2.3Tiếp cận tổng hợp và liên ngành 30

2.3.Các phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1Nhóm phương pháp địa chất 30

2.3.2Nhóm phương pháp phân tích tài liệu địa chấn 32

2.3.4 Nhóm phương pháp phân tích hệ thống dầu khí 33

C

HƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ LỊCH SỬ TIẾN HÓA KIẾN TẠO 35

3.1.Khái quát chung 35

3.2.Giới hạn của bồn An Châu 36

3.3Đặc điểm thành phần vật chất 44

3.3.1Khái quát chung 44

3.3.2Địa tầng 44

3.3.3Magma xâm nhập 65

3.4Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo 66

3.4.1.Các tổ hợp thạch kiến tạo 66

3.4.2.Đặc điểm biến dạng 74

3.4.3.Cơ chế biến dạng và giao thoa cấu trúc khu vực 106

3.5.Lịch sử tiến hóa địa chất khu vực 119

3.5.1.Những vấn đề chung 119

3.5.2.Khôi phục bối cảnh kiến tạo trước Kainozoi 121

3.5.3.Tóm tắt lịch sử kiến tạo khu vực nghiên cứu 127

CH

ƯƠNG 4 VAI TRÒ CỦA YẾU TỐ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT ĐỐI VỚI HỆ THỐNG DẦU KHÍ CỦA TRUNG TÂM BỒN TRŨNG AN CHÂU 137

4.1.Khái quát chung 137

4.2.Khái quát về hệ thống dầu khí trong khu vực nghiên cứu 138

4.2.1Tầng sinh 139

4.2.2Tầng chứa 146

4.2.3Tầng chắn 146

4.2.4Bẫy và Quá trình trưởng thành, di dịch dầu khí 146

4.3.Vai trò của cấu trúc đối với hệ thống dầu khí khu vực nghiên cứu 147

4.3.1Thiết lập các cấu trúc thuận lợi 147

4.3.2Phá hủy hệ thống dầu khí 148

4.4Nhận định khả năng dầu khí khu vực nghiên cứu 150

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

153

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 155

TÀI LIỆU THAM KHẢO

157

Paleozoi Kainozoi Triệu nămUraniChìTây bắc – Đông namĐông bắc – Tây namNếp uốn thứ n

Cấu tạo thứ n Đứt gãy thứ nHydrocacbon

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ PHỤ LỤC Bảng 1.1: Toạ độ những điểm khép góc khu vực nghiên cứu (Trung tâm bồn trũng

An Châu)

Bảng 3.1 Kết quả phân tích tuổi đồng vị K-Ar cho các đá bazan thu thập từ các

thành tạo phun trào ở rìa tây bắc Bồn trầm tích An Châu Vị trí lấy mẫu

và số hiệu mẫu như trong Hình 3 Mẫu được gia công và phân tích tạiPhòng thí nghiệm Địa hóa và Hóa học vũ trụ Pheasant Memorial, ViệnCác vật liệu hành tinh, Đại học Okayama, Nhật Bản

Bảng 3.2: Tổng hợp đặc điểm biến dạng khu vực nghiên cứu

Bảng 4.1: Các công trình khoan, hào lấy mẫu, Công ty Dầu khí Sông Hồng, 2019 Bảng 4.1A: Phân loại đá mẹ theo độ giàu vật chất hữu cơ, Geochem Group Limited Bảng 4.2: Độ giàu VCHC của hệ tầng Lạng Sơn, Công ty Dầu khí Sông Hồng, 2019 Bảng 4.3: Môi trường lắng đọng VCHC theo theo tỷ số Pris./Phy (John Hunt, 1980) Bảng 4.4: Các ngưỡng trưởng thành của VCHC theo độ phản xạ Vitrinite và Tmax

(theo Geochem Group Limited)

Bảng 4.5: Kết quả phân tích tầng sinh hệ tầng Văn Lãng (Công ty Dầu khí Sông

Hồng, 2014)

DANH MỤC CÁC HÌNH:

Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực Bồn trầm tích An Châu (phần diện tích nghiên cứu

của nghiên cứu này giới hạn trong khung màu đen)

Hình 1.2: Vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực.

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc kiến tạo khái quát vùng Đông Bắc Việt Nam cho thấy

diện tich của Bồn An Châu và mối quan hệ với các yếu tố cấu trúc kiếntạo khu vực vây quanh bồn trũng (thành lập trên cơ sở Đặng Văn Bát,

2008 và nhiều nguồn tài liêu địa chất khác nhau)

Hình 2.1: Mô phỏng cấu hình của hệ thống trước núi (foreland systems) hình thành

do sự va chạm địa mảng (kiểu cung đảo - lục địa hoặc lục địa - lục địa)

Hình 2.2: Các kiểu bề mặt gián đoạn phản xạ địa chấn.

Hình 2.3: Mô hình Hệ thống dầu khí trong bồn trầm tích.

Hình 2.4: Qui trình xác định hệ thống và đánh giá triển vọng dầu khí

Hình 3.1: Bản đồ địa chất bồn An Châu và vùng kế cận (Thành lập từ nhiều nguồn

tài liệu và các tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 50 000 và 1: 200 000 trong khuvực)

Hình 3.2: Chỉ dẫn bản đồ địa chất và Mặt cắt địa chất địa vật lý ABCD khu vực

nghiên cứu

Hình 3.2A: Vị trí lấy mẫu và số hiệu mẫu phân tích tuổi đồng vị K-Ar cho các đá

Bazan

Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng trật tự các tổ hợp thạch kiến tạo ở Đông Bắc Việt Nam

trong giai đoạn từ cuối Paleozoi tới Kainozoi

Hình 3.3A: Bản đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực bồn An Châu và vùng lân cận Thành

lập trên cơ sở tài liệu hiện có và kết quả nghiên cứu mới của NCS

Hình 3.3B: Chỉ dẫn bản đồ cấu trúc - kiến tạo và Mặt cắt thạch học - cấu trúc

ABCD

Hình 3.4: Sơ đồ địa chất - cấu trúc khu vực Yên Tử - Uông Bí, cho thấy mối quan hệ

giữa các thành tạo địa chất trong khu vực bị khống chế bởi sự giao thoa

cấu tạo giữa các đới trượt chờm nghịch và nếp uốn của các pha biến dạngkhác nhau, tạo nên sự phức tạp của bình đồ cấu trúc khu vực.

Hình 3.5: Sơ đồ địa chất - cấu trúc khái quát cho thấy sự tồn tại của các nếp uốn thế

hệ 3 và 5 trong khu vực đông bắc trung tâm bồn An Châu Sự giao thoagiữa 2 thế hệ nếp uốn tạo nên bình đồ cấu trúc phức tạp của khu vực nàycũng như trong toàn bồn An Châu

Hình 3.6 Sơ đồ phân khối cấu trúc đồng nhất tương đối phục vụ việc thống kê số

liệu cấu tạo cho vùng trung tâm bồn trũng An Châu dựa vào việc phântích cấu trúc và nhận dạng các hệ thống mặt trục của các thế hệ nếp uốn2,3 và 5 trong khu vực nghiên cứu, theo nguyên tắc của Marshak andMitra (1988)

Hình 3.6A: Kết quả thống kê và xử lý số liệu cấu tạo cho các phụ khối cấu trúc

đồng nhất tương đối trong Hình 3.6A Hình a-h là kết quả thống kê thếnằm của cấu tạo lớp hoặc phiến S1 cho 8 phụ khối cấu trúc biểu diễnbằng cực P, chiếu xuống bán cầu dưới, mạng chiếu đẳng diện tíchSchmidt

Hình 3.6B a Mô hình 3 chiều thể hiện mối quan hệ giao thoa cấu trúc trong không

gian giữa 3 thế hệ nếp uốn U2, U3 và U5 trong vùng nghiên cứu trên cơ

sở các số liệu khảo sát thực địa và xử lý thống kê mô tả ở phần trên.Trong hình, các thế hệ nếp uốn được thể hiện bằng giá trị trung bình củamặt trục

b Hình thái của sự giao thoa nếp uốn giữa hai thế hệ nếp uốn thứ 2 (U2)

và 3 (U3) thể hiện bởi sự giao thoa mặt trục của 2 thế hệ nếp uốn

Hình 3.6C: A Mô hình mô phỏng giao thoa cấu trúc giữa pha biến dạng 5 lên pha 3

và 2 trong vùng trung tâm Bồn trũng An Châu, trong đó phần trung tâm

là 1 nếp lõm lớn U3, với mặt trục bị uốn cong bởi nếp uốn U5; dọc rìabồn trũng, các cấu tạo của pha 2 cũng bị uốn nếp tạo 2 cánh của nếp uốnnày

B Mô phỏng cấu hình giao thoa nếp uốn giữa pha 5 và pha 3 trong vùngnghiên cứu

Hình 3.6D: A Cấu hình Bồn trũng An Châu sau khi loại bỏ tác động cúa nếp uốn

U5, mặt trục nếp uốn U3 được duỗi thẳng và nếp uốn U3 là 1 cấu trúcnếp lõm dạng chữ V, mặt trục kéo dài phương đông bắc tây nam B Môphỏng giao thoa biến dạng các thế hệ nếp uốn

Hình 3.7: a Sơ đồ khôi phục thế nằm nguyên thủy của mặt trục nếp uốn thế hệ 2

sau khi khử uốn nếp bởi nếp uốn thế hệ 3 dựa trên kết quả thống kê cấutrúc thể hiện ở Hình 3.6B và theo phương pháp của Marshak and Mitra(1988)

b Mô hình 3 chiều thể hiện mối quan hệ giữa các nếp uốn thế hệ 2 và đớitrượt thế hệ 2 trên cơ sở phân tích mối quan hệ cấu trúc và khôi phụcbiến dạng tại pha 2 sau khi khử tác động uốn nếp của pha 3

Hình 3.8: Mô phỏng giao thoa biến dạng sau khi giải uốn pha 3.

Hình 3.9: Mô phỏng biến dạng kiểu tạo núi và sự hình thành các cấu tạo thuộc pha

biến dạng 2 trong vùng nghiên cứu vào giai đoạn Trias A Mô hình lýthuyết dạng Colomb thể hiện quá trình hình thành các đới trượt chờmnghịch do sự ép nén ngang B Mô hình phân bố ứng suất và sự hìnhthành các cấu trúc chờm nghịch C Mô hình hình thành các cấu trúc biếndạng tiến triển dọc rìa của bồn An Châu, trong đó có sự thành tạo cáctrũng trước núi dọc đới uốn nếp chờm nghịch như quan sát được tại khốicấu trúc Quảng Ninh

Hình 3.10: Mô hình khái quát khôi phục lại bình đồ cấu trúc Đông Bắc Việt Nam

và Đông Dương trong và trước Kainozoi A Mô hình khôi phục trướckhi có sự dịch chuyển dọc theo các đới đứt gãy lớn trong Kainoizoi; B

Mô hình khôi phục trước khi có sự uốn nếp và sự xoay trong đầuKainozoi

Hình 3.11: A Mô hình mô phỏng cấu hình kiến tạo rìa lục địa Nam Trung Hoa và

Đông Dương trong giai đoạn cuối Permi đến Trias sau khi khôi phục cấuhình trước biến dạng của pha 3, 4, 5 trong vùng nghiên cứu và dựa vào các

số liệu khác B Mặt cắt cấu trúc theo đường AB trên Hình A, cho thấy mốiquan hệ giữa các thành tạo địa chất và vị trí kiến tạo Mảng của chúng cũng

vị trí của Bồn An Châu trong bình đồ cấu trúc khu vực

Hình 3.12: Mô hình khôi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn trước Permi muộn

Hình 3.13: Mô hình khôi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn trước Jura cho thấy tương quan giữa các đơn vị cấu trúchình thành do sự hội nhập địa mảng giữa Nam Trung Hoa và ĐôngDương Mô phỏng dựa vào sự khôi phục cấu hình địa chất trước biếndạng mô tả ở phần trên và dựa vào các mô hình A, B

Hình 3.14: Mô hình khôi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn cuối Mz muộn

Hình 3.15: Mô hình kiến tạo khu vực trong giai đoạn Kanozoi sớm khi toàn vùng

Đông bắc bộ trải qua chế độ nội lục, hoạt động kiến tạo diễn ra dọc cácđới trượt bằng bắt đầu hình thành trong Kanozoi, trong đó đứt gãy SôngHồng, Sông Chảy, Cao Bằng - Tiên Yên bắt đầu hoạt động

Hình 3.16: Mô hình mô phỏng cấu hình khu vực trong Mioxen khi trường ứng suất

khu vực thay đổi dẫn tới sự ép nén và dịch chuyển từ trượt bằng trái sangtrượt bằng phải và sự biến dạng của vùng đông bắc bộ trong pha biếndạng thứ 5

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí các lỗ khoan và hào khu vực nghiên cứu.

Hình 4.2: Mối quan hệ giữa nhiệt độ, sự hình thành hydrocarbon, quá trình thành

đá, sự trưởng thành của đá mẹ (chỉ số phản xạ vitrinit), và sự thay đổi chỉ

Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ C27-C28-C29 sterane các mẫu chất chiết.

Hình 4.6: Sự biến đổi độ phản xạ vitrinite theo chiều sâu tại các lỗ Khoan hệ tầng

Lạng Sơn

Hình 4.7: Mặt cắt minh giải địa chất, địa vật lý tuyến 11

Hình 4.8: Hình ảnh địa chấn tuyến 07 khu vực nghiên cứu

Hình 4.9: Mặt cắt minh giải địa chất, địa vật lý tuyến 13.

Hình 4.10: Sơ đồ phân vùng cấu trúc kiến tạo khu vực có khả năng tồn tại dầu khí Hình 4.11: Sơ đồ phân vùng địa chất cấu tạo khu vực có khả năng tồn tại dầu khí Hình 4.12: Sơ đồ 3 chiều kết quả Minh giải địa chất - địa vật lý khu vực nghiên cứu

DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh 3.1 Ảnh chụp khu vực tây - tây bắc Bồn An Châu.

Ảnh 3.2: A Một vết lộ đá granit Phức hệ Bình Liêu bị biến dạng mạnh do sự dịch

trượt tạo phiến và các mặt trượt (S1) đổ về đông nam quan sát tại Phong

Dụ, Tiên Yên, Quảng Ninh Cấu tạo này lại bị cắt qua bởi các đới trượtgiòn của pha muộn hơn (S2) B Ảnh chụp chi tiết cho thấy cấu tạo phiếnphát triển trong đá granit tại A

Ảnh 3.3: A Một phần của 1 bao thể kiến tạo (melange) đá hoa bị silic hóa nằm

trong đới biến dạng phân chia Phụ khối cấu trúc Chí Linh-Bình Liêu vớiphụ khối Yên Tử - Móng Cái tại Quang Sơn, Quảng Hà, Quảng Ninh B.Ảnh chụp chi tiết của A cho thấy cấu tạo phân dải do biến dạng của đá

Ảnh 3.4: A Một đới trượt chờm nghịch lớn phát triển trong Hệ tầng Hòn Gai, làm

biến dạng các đá và các vỉa than trong khu vực này quan sát được tại điểmĐại Yên, Hạ Long B Hình phóng to của A cho thấy mối quan hệ các đớitrượt với đá vây quanh Đường đứt nét màu đỏ chỉ vết đới trượt, mũi tênchỉ hướng dịch trượt; đường màu vàng là vết mặt trục nếp uốn đi cùng đớitrượt

Ảnh 3.5: Một đới trượt chờm nghịch trong đá vôi C-P2 Hệ tầng Bắc Sơn cắm về

phía nam quan sát được tại khu vực Yên Hưng, Quảng Ninh (Cao tốc HảiPhòng

- Hạ Long), trong Khối cấu trúc Quảng Ninh phía nam bồn An Châu chothấy hướng vận chuyển kiến tạo về phía bắc

Ảnh 3.6: Trầm tích hệ tầng Thần Sa tại Mỏ Trạng, Bắc Giang.

Ảnh 3.7: Đá phiến thạch anh sericite - muscovit bị thuộc hệ tầng Tấn Mài quan sát

được tại Quảng Sơn, Hải Hà, Quảng Ninh

Ảnh 3.8: Hóa thạch Hawittia wangi trong hệ tầng Sông Cầu chụp tại Hữu Lũng (Báo

cáo nghiên cứu môi trường trầm tích Công ty Dầu khí Sông Hồng, 2014)

Ảnh 3.9: Mẫu lõi trầm tích sét bột màu xám đen hệ tầng Mia Lé (Báo cáo nghiên

cứu môi trường trầm tích Công ty Dầu khí Sông Hồng, 2019)

Ảnh 3.10: Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn tại Đồng Mỏ, Lạng Sơn.

Ảnh 3.11: Sét silic phân lớp mỏng, môi trường biển sâu đường Bãi Cháy, Hạ Long

(Vũ Trụ, 2013)

Ảnh 3.12: Trầm tích hệ tầng Lạng Sơn tại thành phố Lạng Sơn.

Ảnh 3.13: Cát bột kết tuf chứa cuội ryolit hệ tầng Khôn Làng, Báo cáo Công ty Dầu

khí Sông Hồng, 2019

Ảnh 3.14: Ryolit hệ tầng Bình Liêu trên đỉnh núi khu vực Quảng Sơn, Hải Hà,

Quảng Ninh

Ảnh 3.15: Hệ tầng Nà Khuất tại Kép - Bắc Giang (Vũ Trụ, 2013).

Ảnh 3.16: Hệ tầng Mẫu Sơn dưới tại Phương Sơn, Lục Nam, Bắc Giang.

Ảnh 3.16A: Quan hệ bất chỉnh hợp của Hệ tầng Mẫu Sơn trên hệ tầng Nà Khuất tại

Đạp Thanh, Ba Chẽ, Quảng Ninh (chú ý lớp màu vàng là đới Phong hóa

cổ trên hệ tầng Nà Khuất, trên đó hệ tầng Mẫu Sơn phủ trên)

Ảnh 3.17: Sét kết màu xám đen xen cát kết hệ tầng Văn Lãng khu vực An Bá, Sơn

Đông, Bắc Giang

Ảnh 3.18: Vết lộ của Hệ tầng Hòn Gai tại Vũ Oai - Hoành Bồ - Quảng Ninh

Ảnh 3.19: Cuội kết Jura hệ tầng Hà Cối dọc đường 279 (Đồng Mỏ - An Châu) Ảnh 3.20: Hệ tầng Hà Cối tại Quảng Điền, Hải Hà, Quảng Ninh.

Ảnh 3.21: Granodiorit được xếp vào Phức hệ Núi Điệng tại đỉnh Quảng Sơn, Hải

Hà, Quảng Ninh

Ảnh 3.21.A: Ví dụ về cấu trúc xuyên giao giữa các đứt gãy hình thành trong các pha

biến dạng khác nhau rất phổ biến trong vùng nghiên cứu

Ảnh 3.22: Một phần của cấu trúc phủ chờm phát triển trong đá phiến mylonit của Hệ

tầng Tấn Mài quan sát được tại khu vực Quảng La

Ảnh 3.23: Các vết lộ đá biến dạng và biến chất.

Ảnh 3.24: Nếp uốn U2.

Ảnh 3.25: Một số ví dụ về các đới trượt chờm nghịch thế hệ 2 thuộc pha biến dạng

2 phát triển rộng rãi trong vùng nghiên cứu

Ảnh 3.26: Các cấu tạo phân phiến mylonit, dạng khúc dồi (boudin) hoặc melange có

kích thước khác nhau trong các đới trượt thế hệ 2 trong vùng nghiên cứu

Ảnh 3.27: Các dấu hiệu động lực trong đới trượt cho thấy sự biến dạng dẻo và quan

hệ giữa các yếu tố động học trong đới trượt thuộc Pha biến dạng 2

Ảnh 3.28: Một số ví dụ về sự tồn tại phổ biến của các nếp uốn thế hệ 3 trong khu

Ảnh 3.31: Một số ví dụ về sản phẩm trong các đới trượt thế hệ 3.

Ảnh 3.32: Một số ví dụ về các đới đứt gãy thuộc Pha biến dạng 4 quan sát được

trong vùng nghiên cứu

Ảnh 3.33: Nếp uốn U5 quan sát tại điểm lộ tại thị trấn Đồng Mỏ, Lạng Sơn.

Ảnh 3.34: Ví dụ về các đứt gãy thuộc pha biến dạng 5.

Ảnh 3.35: Các đứt gãy thuận phương đông tây cắt qua và làm dịch chuyển các lớp

trầm tích hệ tầng Tiêu Giao (khu vực Giếng Đáy, Hạ Long) được xem là cấu tạo trẻnhất trong khu vực nghiên cứu

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của nghiên cứu

Bồn An Châu thuộc đới Đông Bắc Việt Nam, nó là phần kéo dài về phíaTây Nam của Bồn trầm tích Mesozoi lớn hơn ở phía Đông Bắc thuộc lãnh thổTrung Quốc (Bồn Thập Vạn Đại Sơn) Các công trình tìm kiếm và thăm dò dầukhí trên địa phận Trung Quốc đã xác nhận sự tồn tại của các mỏ khí thương mạinằm trong đới cấu trúc này Các công trình nghiên cứu trước đây đã xác định được

6 Bồn trầm tích Mesozoi tồn tại trên phần đất liền thuộc lãnh thổ Việt Nam, trong

đó Bồn An Châu được cho là Bồn có quy mô lớn và có tiềm năng dầu khí (NgôThường San, 1975; Nguyễn Quang Hạp, 1975) [34; 13] Bên cạnh đó, một số mỏkhí có giá trị thương phẩm nằm gần đới cấu trúc An Châu thuộc lãnh thổ TrungQuốc (mảng Hoa Nam) đã được phát hiện và đưa vào khai thác Thực tế này chothấy nhiều khả năng sẽ phát hiện được các tích tụ dầu khí trong bồn An Châuthuộc địa phận của Việt Nam Mặc dù tiềm năng dầu khí của Bồn này được nhậnđịnh từ rất sớm nhưng vì nhiều lý do mà cho đến nay công tác điều tra khảo sátđịa chất và thăm dò ở khu vực Bồn An Châu còn rất sơ sài, chưa đáp ứng đượccác yêu cầu của công tác tìm kiếm - thăm dò dầu khí Xuất phát từ những đòi hỏi

về nguồn cung cấp năng lượng ngày càng tăng và từ thực tế điều kiện địa chấtcủa Bồn An Châu, việc nghiên cứu chi tiết các đặc điểm địa chất để làm sáng tỏcác vấn đề liên quan đến khả năng hình thành, di chuyển và tàng trữ dầu khí trongcác thành tạo địa chất của Bồn trở thành một nhiệm vụ cấp bách và cần phải tiếnhành trong thời gian sớm nhất có thể

Hiện nay, Nhà nước có chủ trương tiếp tục tiến hành tìm kiếm thăm dò dầukhí Bồn An Châu Tuy nhiên, hệ thống dầu khí của vùng trung tâm nói riêng và

cả Bồn An Châu nói chung chưa được làm sáng tỏ Sở dĩ như vậy là vì cấu trúcđịa chất có nhiều vấn đề tồn tại chưa được giải quyết

Được sự đồng ý của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ môn Địa chất và cán

bộ hướng dẫn, nghiên cứu sinh (NCS) thực hiện đề tài nghiên cứu dể xây dựng luận

án tiến sỹ với tên gọi: “Đặc điểm cấu trúc địa chất và ý nghĩa đối

với dầu khí của khu vực trung tâm bồn An Châu” nhằm giải quyết những yêu

cầu cấp bách của thực tiễn nêu trên

2 Mục tiêu nghiên cứu

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất và vai trò của chúng đối với hệ thốngdầu khí khu vực trung tâm bồn An Châu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là các thành tạo địa chất tuổi Paleozoi - Kainozoi, cấutrúc của chúng, ý nghĩa của chúng đối với lịch sử tiến hóa khu vực và ảnh hưởngcủa các yếu tố cấu trúc địa chất đối với hệ thống dầu khí có liên quan

Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là phần trung tâm của bồn cấu trúc An Châu,hình thành bởi sự tiến hóa kiến tạo trong giai đoạn Mesozoi và Kainozoi

4 Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được mục tiêu đề ra, NCS tiến hành các nội dung nghiên cứu sau đây:

 Làm sáng tỏ về thành phần vật chất, trật tự địa tầng, quan hệ và tuổicủa các thành tạo địa chất cũng như nguồn gốc và điều kiện hìnhthành của chúng;

 Làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, đặc điểm biến dạng và khôi phục lịch

sử tiến hóa kiến tạocủa khu vực nghiên cứu;

 Phân tích, đánh giá ý nghĩa của cấu trúc địa chất và biến dạng kiến tạođối với tiềm năng dầu khí của khu vực trung tâm Bồn An Châu

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

5.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài luận án đã đưa ra được mô hình cấu trúc địa chất mới cho sự tiến hóaBồn An Châu phù hợp với bối cảnh địa chất - kiến tạo khu vực trong Mesozoi và

Kainozoi và kết nối được lịch sử của bồn này với bồn Thập vạn đại sơn(Shiwandashan) ở phía Đông Nam Trung Quốc.

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Những kết quả nghiên cứu mới đã góp phần làm sáng tỏ đặc điểm hệ thống,triển vọng dầu khí của khu vực nghiên cứu, là cơ sở định hướng cho công tác đánhgiá và thăm dò dầu khí trong khu vực trung tâm Bồn An Châu

6 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Bồn trầm tích An Châu (Bồn An Châu) là phần sót lại của một

bồn ngoại vi được được hình thành phía sau một đới nâng ngoại vi liên quan tới sựtiến hóa của một đai uốn nếp chờm nghịch do va chạm giữa 2 địa mảng ĐôngDương với Nam Trung Hoa từ cuối Paleozoi đến Mesozoi Hình thái cấu trúc hiệntại của bồn là kết quả sự giao thoa liên tục của 6 pha biến dạng, gây ra bởi sự tươngtác của quá trình hội nhập liên tục các địa mảng vào rìa Đông Nam mảng NamTrung Hoa trong Mesozoi và Kainozoi

Luận điểm 2: Sự biến dạng mạnh mẽ và giao thoa cấu trúc do các pha biến

dạng khu vực diễn ra liên tục trong Mesozoi đến Kanozoi đã tạo nên nhiều cấu tạodạng vòm trong các thành tạo địa chất Mesozoi ở khu vực trung tâm bồn An Châu,thuận lợi cho sự tích tụ dầu khí Tuy nhiên sự biến dạng mạnh mẽ của pha biếndạng giòn và muộn trong Kainozoi đã dẫn tới sự phá hủy các cấu trúc này và tácđộng tiêu cực tới khả năng tích tụ dầu khí trong khu vực

7 Các điểm mới trong luận án

Nghiên cứu này đã nhận dạng một cách có hệ thống đặc điểm cấu trúc địachất, phân chia được các pha biến dạng kiến tạo trong các thành tạo địa chất khuvực bồn An Châu và kế cận Trên cơ sở đó, đã xác lập một cách có hệ thống các sựkiện biến dạng khu vực, trong đó xác định được sự tồn tại có hệ thống của các cấutrúc chờm nghịch và uốn nếp khu vực có tuổi khác nhau mà sự giao thoa của chúng

đã tạo nên bình đồ cấu trúc khu vực hiện nay

Bằng việc xác lập đặc điểm và sự giao thoa biến dạng một cách có hệ thống,luận án đã khôi phục bình đồ cấu trúc trước biến dạng của Bồn An Châu, từ đó đốisánh với lịch sử kiến tạo khu vực đã được xác lập để xây dựng mô hình tiến hóakiến tạo của bồn trũng và vùng lân cận theo quan điểm kiến tạo Mảng trong gianđoạn từ Paleozoi đến Kainozoi Theo đó Bồn trũng An Châu là một bồn trầm tíchđồng tạo

núi phát triển sau một đới nâng ngoại vi (peripheral bouldge) của một hệ thống bồntrước núi (Forebouldge basin), được hình thành trong quá trình tiến hóa của một đaiuốn nếp chờm nghịch va chạm địa mảng.

Kết quả nghiên cứu tổng hợp về cấu trúc - kiến tạo, địa tầng - trầm tích, đặcđiểm địa hóa hữu cơ đã đưa ra được những đánh giá tổng hợp, làm sáng tỏ hơn về

hệ thống dầu khí cũng như triển vọng dầu khí của phần trung tâm Bồn trũng AnChâu

8 Kết cấu của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý luận và hệ phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm cấu trúc địa chất và lịch sử tiến hóa kiến tạo

Chương 4: Vai trò của yếu tố cấu trúc địa chất đối với hệ thống dầu khí phầntrung tâm Bồn An Châu

9 Cơ sở tài liệu của luận án

Để phục vụ cho việc hoàn thành chuyên đề này và xa hơn nữa là hoàn thành

đề tài luận án, NCS đã tiến hành thu thập, tổng hợp các tài liệu địa chất từ các côngtrình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ nhỏ (1:500.000), trung bình (1:200.000) đến lớn(1:50.000) cho khu vực nghiên cứu và vùng lân cận Bên cạnh những kết quả đo vẽbản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản, NCS còn thu thập các báo cáo chuyên đề

về địa tầng, cấu trúc - kiến tạo, môi trường trầm tích, dầu khí từ các đề tài, dự ánnghiên cứu và các bài báo khoa học đã được công bố trên các tạp chí khoa học ởtrong và ngoài nước

NCS đã tiến hành khảo sát thực địa dọc theo các tuyến lộ trình cắt qua toàn

bộ khu vực nghiên cứu; đã tiến hành thu thập các mẫu tại thực địa và từ các mẫu lõikhoan và gửi phân tích các mẫu thạch học vi cấu tạo Đã tiến hành xử lý 200 mẫucác loại có được từ báo cáo “Điều tra, khảo sát tài nguyên dầu khí khu vực trũng AnChâu” của công ty Dầu khí Sông Hồng theo chuyên đề về thạch học, trưởng thànhnhiệt, cổ sinh, đặc điểm rỗng thấm và địa hóa hữu cơ Đặc biệt, NCS đã gửi 6 mẫuphân tích tuổi đồng vị K-Ar cho các đá bazan thu thập từ các thành phun trào ở rìaTây Bắc Bồn An Châu tại Phòng thí nghiệm Địa hóa và Hóa học vũ trụ PheasantMemorial, Viện Các vật liệu hành tinh, Đại học Okayama, Nhật Bản

NCS cũng đã tham khảo kết quả minh giải tài liệu từ - trọng lực hàng không(do Viện Địa vật lý ứng dụng thực hiện) ở khu vực trũng An Châu được tiến hành

đo năm 2013 trên 9118 km2, với độ phân giải cao (khoảng cách tuyến dọc, tuyếnngang là 1,5x5km Đã tổng hợp phân tích tài liệu địa chấn cho 1000 km tuyến địachấn 2D trên tổng số 14 tuyến (06 tuyến dọc và 08 tuyến ngang) bao phủ trên toàn

bộ diện tích đới trung tâm bồn trũng An Châu Đây là những tài liệu mới được Công

ty dầu khí Sông Hồng (PVEP SH) khảo sát trong năm 2017 và được coi là nguồn sốliệu đóng vai trò quan trọng nhất trong nghiên cứu cấu trúc địa chất phần sâu củakhu vực nghiên cứu

10 Nơi thực hiện đề tài

Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuậtĐịa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội và Công ty Dầu khí Sông Hồngthuộc Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí

11 Lời cảm ơn

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS TS Trần ThanhHải và TS Cù Minh Hoàng đã tận tình hướng dẫn NCS trong suốt quá trình học tập,nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các giảng viên Bộ môn Địa chất, Khoa Khoahọc và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu TrườngĐại học Mỏ - Địa chất đã tận tình giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án này Để hoànthành luận án này, NCS còn nhận được trợ giúp kỹ thuật của Đề án điều tra, khảosát tài nguyên dầu khí khu vực trũng An Châu của Tập đoàn dầu khí Việt Nam

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học thuộc CụcĐịa chất và Cục Khoáng sản Việt Nam, Tổng hội Địa chất Việt Nam, Viện Khoahọc Địa chất và Khoáng sản, Viện Địa vật lý ứng dụng, Phòng thí nghiệm Địa hóa

và Hóa học vũ trụ Pheasant Memorial - Viện Các vật liệu hành tinh, Đại họcOkayama, Nhật Bản, Liên đoàn bản đồ địa chất Miền Nam, Trường đại học Khoahọc tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Trung tâm phân tích thí nghiệm, Trungtâm Nghiên cứu Tìm kiếm Thăm dò và khai thác dầu khí - Viện Dầu Khí Việt Nam,Trung tâm Phân tích chất lượng cao - Trường địa học mỏ Địa chất, Tổng công tythăm dò khai thác dầu khí, Tập đoàn dầu khí Việt Nam,…và các đồng nghiệp tạiCông ty Dầu khí Sông Hồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trongviệc thực hiện luận án

Cuối cùng, NCS xin bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn đối với người thân, giađình, đồng nghiệp và bạn bè đã tận tình giúp đỡ trong việc khích lệ, chia sẻ và độngviên NCS hoàn thành luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu

Bồn An Châu nằm ở khu vực Đông Bắc Bộ Về mặt cấu trúc khu vực, đây làphần còn sót lại của rìa Tây Nam của Bồn Thập Vạn Đại Sơn thuộc rìa đông nammảng Hoa Nam (hay Nam Trung Hoa) với phần lớn diện tích thuộc lãnh thổ TrungQuốc Về địa lý, diện tích của bồn được giới hạn về phía Đông Bắc bởi đường biêngiới Việt - Trung, phía Đông Nam tiếp giáp với đới duyên hải Quảng Ninh, phíanam giới hạn bởi dãy núi Tam Đảo và vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng (Hình1.1) Vị trí khu vực nghiên cứu của luận án được thể hiện tại Hình 1.1 và Bảng 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực Bồn trầm tích An Châu (diện tích nghiên cứu của luận án giới hạn trong khung màu đen và biên giới Việt-Trung ở phía Đông Bắc).

Theo Dovjikov và nnk (1965) [50], Trần Văn Trị và nnk (1977) [45], vùngnghiên cứu được xếp vào đới cấu trúc An Châu, thuộc “miền chuẩn uốn nếp ĐôngViệt Nam” Trên quan điểm của kiến tạo Mảng, các nghiên cứu đã xem phần Bắc vàĐông Bắc Việt Nam (trong đó có vùng nghiên cứu) là phần rìa phía nam của mảnglục địa cổ Nam Trung Hoa.Trong Mesozoi sớm khu vực nghiên cứu thuộc đai tạonúi

do sự va chạm của mảng này với mảng Đông Dương và Nam Trung Hoa(Hutchison C.S., 1989 [56]; Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị., 1992) Trần VănTrị và nnk (1977) [45]cho rằng vùng nghiên cứu thuộc một phần của trũng nội lụcPeleozoi muộn - Kainozoi phát triển chồng lên một đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm(Hình 1.2).

Bảng 1.1: Toạ độ những điểm khép góc khu vực nghiên cứu

(Trung tâm bồn trũng An Châu)

Về kiến tạo, Bồn An Châu là 1 cấu trúc được lấp đầy bởi các trầm tích vàphun trào có tuổi Mesozoi và ít trầm tích Kainozoi (Hình 1.3) phủ trên các thành tạomóng Paleozoi Trước đây, Bồn An Châu được xem là một cấu trúc võng chồngphát triển trên nền cổ thuộc rìa nam của địa khối Hoa Nam (Dovjicov, 1965; TrầnVăn Trị, 1977; Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao, 1982 [26]) Theo các tài liệugần đây (Đặng Văn Bát và nnk, 2008; Metcalfe, 2013) [2] [92] thì bồn này là phầnsót của một cấu trúc hình thành do sự va chạm và tương tác giữa các địa mảng dọctheo rìa của địa mảng Nam Trung Hoa.

Tuy nhiên, mặc dù nhiều mô hình địa chất được đưa ra nhưng giữa các môhình không thống nhất về vị trí kiến tạo nguyên thủy của bồn, đặc biệt là các luậngiải về cấu trúc và biến dạng của bồn trũng này

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc kiến tạo khái quát vùng Đông Bắc Việt Nam cho thấy diện tích của Bồn An Châu và mối quan hệ với các yếu tố cấu trúc kiến tạo khu vực vây quanh bồn trũng (thành lập trên cơ sở Đặng Văn Bát, 2008 và nhiều nguồn tài liệu

địa chất khác).

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất và dầu khí Bồn An Châu

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1954

Công tác nghiên cứu địa chất và đo vẽ bản đồ khu vực phía Đông Bắc ViệtNam (khu vực bồn trũng An Châu và vùng kế cận) do các nhà địa chất Pháp (Deprat

1916, Bourret, 1922 và Patte) [51] bao gồm các bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 300.000 (doBourret tổng hợp từ các công trình của Deprat và Dusault), bản đồ tỉ lệ 1: 200.000(do Patte thành lập năm 1927) Tất cả các công tác nghiên cứu và đo vẽ đó đượctổng hợp trên bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 2.000.000 cho toàn lãnh thổ Đông Dương doFromaget và Saurin thành lập năm 1952 tái bản lần 3 năm 1971 [85]

Nhìn chung, các công trình này đã phác thảo được các nét cơ bản về cấu trúckhu vực, nhận dạng các thành tạo địa chất và phân chia các thang địa tầng theochuẩn quốc tế, thiết lập nên các thang địa tầng địa phương Công trình sớm nhất củacác nhà địa chất Pháp (Deprat, 1915, 1916) đã cho rằng vùng Đông Bắc Bộ nóichung được cấu tạo bởi các đới uốn nếp trung gian nằm giữa các lớp phủ tiền VânNam và các địa di tiền Urali ở Bắc Bắc Bộ Bourret (1922) [52] đã phân chia cácyếu tố địa chất trong khu vực nghiên cứu làm 2 loại: nguyên địa và ngoại lai trong

đó ông đó nhận dạng hàng loạt cấu tạo địa di cấu tạo bởi đá vôi Paleozoi thượng và

đá phiến Trias và cửa sổ tại chỗ thuộc vòng cung Cốc Xô, Cao Bằng, Lạng Sơn trong phạm vi Đông Bắc Bộ Fromaget và Saurin (1952) [53] cho rằng miền BắcĐông Dương nói chung được cấu thành bởi những khối tại chỗ gồm các đá kết tinh

và các thành tạo Paleozoi, được phủ lên bởi những lớp phủ địa di Antrocolitic vàTrias khác nhau được di chuyển đến vị trí hiện tại trên một đoạn đường dài, trong

đó có một số lớp bắt nguồn từ cao nguyên Vân Nam Saurin (1953, 1956) phủ nhậnquan điểm này và cho rằng đó là những uốn nếp phức tạp của móng kèm theo cấutạo vảy và phủ chờm Như vậy, có thể nói các nhà địa chất Pháp đã đứng trên quanđiểm kiến tạo địa di để nghiên cứu kiến tạo Việt Nam nói chung và khu vực ĐôngBắc nói riêng Những vấn đề điển hình nhất của trũng An Châu như các hệ thốngđứt gãy phát triển ra sao và triển vọng dầu khí như thế nào thì hoàn toàn chưa đượcnghiên cứu và đề cập đến

1.2.2 Giai đoạn từ 1954 đến nay

a Về nghiên cứu địa chất, cấu trúc và kiến tạo:

Sau 1954 , công tác đo vẽ bản đồ địa chất tiến hành ở Việt Nam nói chung vàvùng nghiên cứu nói riêng được tiến hành ở các tỉ lệ 1:500.000 kèm theo chuyênkhảo “Địa chất miền Bắc Việt Nam” (1960 - 1965) của tập thể tác giả Liên Xô vàViệt Nam do Dovjikov (1965) làm chủ biên [50]; các tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1:200.000 đã được hoàn thành gồm: tờ Tuyên Quang (Phạm Đình Long, 1968)[24], tờ

Hà Nội, Hải Phòng (Hoàng Ngọc Kỷ, 1974, 1978) [20], tờ Lạng Sơn (Đoàn KỳThụy, 1976)

[36] và tờ Hòn Gai – Móng Cái (Nguyễn Công Lượng, 1980) [23] và một phần cácnhóm tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1:50 000 như nhóm tờ Bình Gia (Nguyễn Kinh Quốc,1992)

Trong các công trình nghiên cứu của những năm 1960-1970, các tác giảđứng trên quan điểm địa máng thường chia vùng nghiên cứu thành các đới tướngcấu trúc có lịch sử kiến tạo khác nhau Dovjikov (1965) đã coi Đông Bắc Việt Nam

là miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam, ghi nhận vai trò hoạt động tích cực của cácchuyển động kiến tạo nền Hoa Nam Trung Quốc Tiếp theo, Trần Văn Trị và nnk(1977) [45], đã coi Đông Bắc Việt Nam thuộc một phần của miền uốn nếp Bắc Bộ -

là một bộ phận nối liền với Caledonit Hoa Nam thuộc rìa nam của chuẩn nền Dương

Tử Miền uốn nếp Bắc Bộ ở đây bao gồm hệ uốn nếp Việt Bắc bị phủ trên bởi cácsụt võng kiến tạo kiểu địa máng (ở Tây Bắc) hoặc các võng chồng Mezozoi (các đớisông Hiến, An Châu) hoặc các võng địa hào Kainozoi Trong công trình Bản đồ địachất Việt Nam 1:500.000, Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao (1985) [25] chorằng vùng nghiên cứu gồm các đới Đông Bắc và Việt Bắc thuộc miền nền Trung -Việt

Trong những năm 1980, một số nghiên cứu theo quan điểm của Kiến tạoMảng cho rằng phần Bắc và Đông Bắc Việt Nam trong đó có vùng nghiên cứu làphần rìa phía nam của một mảng lục địa cổ (mảng Nam Trung Hoa) đã trở thànhmột phần của một đai tạo núi do sự va chạm của mảng này với mảng Indosiniatrong Mezozoi (e.g., Hutchison, 1989; Sengor, 1988 ; Nguyễn Xuân Tùng và TrầnVăn Trị, 1992)

[56] [94] [97] dọc theo đới khâu Sông Mã Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị

(1992) cũng đã đưa ra một giả thuyết rằng trong phạm vi vùng Đông Bắc có cácbằng chứng chứng minh sự tồn tại của một đới khâu cổ kéo dài từ Hà Giang đếnBắc Kạn) Đây có thể là phần nối dài của một đới khâu cổ từ Vân Nam Trung Quốc([83] Một số nhà địa chất khác cho rằng đới khâu này có thể là phần tàn dư của mộtnhánh của Paleotethys!.

Trong những năm 1990 đến nay, việc áp dụng thuyết kiến tạo Mảng vào giảiđoán địa chất khu vực đã có nhiều tiến bộ trong đó có một số công trình trực tiếpliên quan đến khung cấu trúc kiến tạo Đông Bắc Bộ và khu vực nghiên cứu

Một số công trình đo vẽ địa chất 1:50.000 và hiệu đính bản đồ 1:200.000được thực hiện, đem lại những hiểu biết mới và chi tiết cũng như chính xác hơn vềđặc điểm địa chất khu vực Gần đây, trên cơ sở nhiều số liệu nghiên cứu mới một số

mô hình kiến tạo mới khác lại cho rằng lãnh thổ Việt Nam và Đông Nam Á nóichung được hình thành bởi sự ghép nối của hàng loạt địa mảng nhỏ từ Paleozoi đếnKainozoi, liên quan ít nhất tới 3 giai đoạn hình thành và phá huỷ của Paleotethys,Tethys, và Neotethys, trong đó lãnh thổ Việt Nam ngày nay có thể là một bộ phậncủa các mảng Nam Trung Hoa, Đông Dương và Simao (xem Mecalfe, 2005 [64]) vàphần Đông bắc lãnh thổ có thể thuộc phần rìa phía nam của địa mảng Nam TrungHoa) và đã trải qua chế độ biến dạng tích cực trong Mezozoi do sự hội nhập của cácđịa mảng này Hàng loạt nghiên cứu chuyên đề của các nhà địa chất trong nước vàquốc tế gần đây còn chỉ ra các sự kiện địa chất trong Kainozoi dấn đến sự dịch trượt(terrane extrusion) của các địa khối trong lãnh thổ Đông Bắc Việt Nam và lân cận,làm cho vị trí không gian của chúng bị thay đổi mạnh mẽ so với các địa khối bêncạnh Theo Tappoinier và Leloup et al., 1990 [69] thì các địa khối ở phía nam đớiđứt gãy Sông Hồng đã bị dịch chuyển tương đối so với các địa khối ở Đông Bắc củađứt gãy này về phía đông nam một khoảng cách ít nhất 500 km và bị xoay tương đốitheo chiều kim đồng hồ tới 45 độ trong giai đoạn Đệ Tam, dưới tác động của sự vachạm giữa mảng Ấn - Úc và Âu - Á Metcalfe (1994) [93] đã có những nghiên cứuchi tiết hơn và cho rằng phần lãnh thổ phía nam đứt gãy Sông Hồng đã xoay theochiều kim đồng hồ khoảng 38 độ Các tác giả này cũng cho rằng chính sự xoay này

đã dẫn tới sự hình thành của Biển Đông Như vậy, nếu cho rằng giả thuyết củaTapponier và nnk là đúng thì để có thể luận giải được bối cảnh kiến tạo lãnh thổĐông Bắc Việt Nam trong Mezozoi, khôi phục lại vị trí và bình đồ kiến tạo khu vựctrước Kainozoi bằng phương pháp khử các tác động biến dạng Kainozoi mà chủ yếu

là các đới đứt gãy dịch bằng và các cấu trúc khác được hình thành trong Kainozoi

Một số nhà địa chất đã vận dụng nguyên lý này để khôi phục lại bối cảnhkiến tạo của Việt Nam và vùng lân cận trong các giai đoạn tiến hoá khác nhau(Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị, 1992; Longley, 1997 [62]; Lee and Lawver,

1994 [59]; Metcalfe, 2005; Ngô Thường San và nnk., 2007 [33])

Năm 2008, Đặng Văn Bát và nnk [2], lần đầu tiên đã nhận dạng được đặcđiểm biến dạng khu vực Đông Bắc Bộ, trong đó có Bồn An Châu Các tác giả này

đã nhận dạng được một số pha biến dạng kiến tạo và khẳng định cấu trúc khu vựchiện nay là sự giao thoa cấu trúc của nhiều pha biến dạng khác nhau Các tác giảnày cũng đã đưa ra mô hình tiến hóa địa chất khu vực trong giai đoạn Mesozoi với

sự tương tác của hàng loạt sự kiện va chạm tạo núi và hút chìm dọc rìa địa mảngNam Trung Hoa

Trong thời gian gần đây, một số nghiên cứu của các nhà địa chất Trung Quốc

cho bồn trũng Thập Vạn Đại Sơn là phần kéo dài về phía bắc của trũng An Châu (Li

et al 2017) [61] đã đưa ra mô hình về sự hình thành bồn trũng này do sự tương tác

của 2 đới hút chìm ở cả phía Tây Nam và Đông Nam của rìa nam Mảng Nam TrungHoa Tuy nhiên, trong các công trình này, các tác giả đã không phân tích được đặcđiểm biến dạng cũng như không giải thích được cơ chế tương tác của 2 đới hút chìmđối với sự thành tạo của bồn Thập Vạn Đại Sơn cũng như Bồn An Châu

Về đo vẽ địa chất chi tiết, từ năm 1994 đến nay, việc đo vẽ địa chất tỉ lệ 1:50.000 được thực hiện cho 1 số nhóm tờ như: nhóm tờ Bình Liêu - Móng Cái (TrầnThanh Tuyền, 1995) [42], Cẩm Phả (Lê Hùng, 1996) [10] , Thanh Mọi (Nguyễn TríVát, 1997) [47], Võ Nhai (Đặng Trần Quân, 2000) [30] cùng các nhóm tờ BắcGiang, Bình Gia, Lạng Sơn đã làm trước năm 1994

Các công trình nghiên cứu về cấu trúc, kiến tạo của Bồn An Châu đã đượcnhiều nhà địa chất nghiên cứu và có quan niệm về tên gọi khác nhau: Võng chồngAn

Châu, Phức nếp lõm An Châu, rift nội lục An Châu… Trong đó kể đến Dovjikov vànnk (1965), Trần Văn Trị và nnk (1977) [45], Trần Đức Lương và Nguyễn XuânBao (1985) [25], Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị (1992) [97] cùng các côngtrình nghiên cứu gần đây do các nhà địa chất trong nước như Đặng Văn Bát, TrầnThanh Hải (2008) [2] cũng như các nghiên cúu quốc tế về chế độ địa động lực và cơchế hoạt động kiến tạo Các nghiên cứu mới đã đề xuất nhiều mô hình kiến tạo theoquan điểm kiến tạo Mảng, cho rằng Bồn An Châu là phần kéo dài về phía Tây Namcủa Bồn Thập Vạn Đại Sơn (Shiwandashan, Trung Quốc), là kiểu Bồn trước núi(foreland basin) được hình thành và phát triển từ Paleozoi đến Mesozoi muộn(Metcalfe (2006, 2013; [91] [92] , Zhang và nnk.,2006) [99]).

Về công tác nghiên cứu dầu khí:

Công tác nghiên cứu địa chất dầu khí trong khu vực Bồn An Châu và vùngphụ cận đã được quan tâm từ những năm đầu thế kỷ 20 đến hiện tại bởi nhiều nhàđịa chất trong và ngoài nước, trong đó có nhiều công trình, nghiên cứu được thựchiện từ những năm 1950 đến nay (Ngô Thường San, 1970 [32]; Nguyễn QuangHạp, 1971[12]; Nguyễn Hiệp, 1970 [11]; Phương Văn Hạc, 1973 [14]; Hsü et al.,1988

[87]; Đỗ Bạt và nnk., 2007 [1]; Phạm Đình Trưởng, 2009 [40]; Li et al., 2006; ĐặngTrần Huyên, 2000 [7]; Hall, 2012; Hoàng Văn Long, 2015 [21]; Công ty Dầu khíSông Hồng, 2014, 2019 [3] [4];; Li et al., 2017 [61]) Nhiều công trình nghiên cứu

đã đưa ra những nhận định bước đầu về triển vọng dầu khí của bồn trầm tích này(Các chuyên gia Liên Xô, 1959-1961; Đoàn Thiện Tích, 1971, 1973 [37; 38];Nguyễn

Hiệp, 1970[11]; Trần Ngọc Toản, 1974 ; Ngô Thường San, 1970, 1975 [34]; NguyễnQuang Hạp, 1975 - 1976 [13]; Đỗ Văn Hãn, 1977; Lê Trọng Cán, 1996 [5; 6]; PhanTrung Điền, 2007 [6]; Vũ Trụ, 2012) [46]

Từ 2012, nhiều hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí mới với những phươngpháp mang tính định lượng hơn như phân tích mẫu địa hóa, thạch học, cơ lý, khảosát địa hóa khí bề mặt, khảo sát từ - trọng lực hàng không độ phân giải cao đã đượctriển khai (Công ty Dầu khí Sông Hồng, 2014) [3] nhằm nghiên cứu và đánh giáchi tiết

hơn về cấu trúc địa chất và xác định các yếu tố thuận lợi của hệ thống dầu khí, từ đó nhận định về tiềm năng dầu khí của Bồn trũng An Châu.

1.3 Những vấn đề tồn tại liên quan đến công tác nghiên cứu địa chất và dầu khí

Mặc dù từ năm 1994 trở lại đây đã có một số diện tích ở khu vực trũng AnChâu được đo vẽ bản đồ địa chất ở tỷ lệ chi tiết 1:50.000 song chưa phủ kín hoàntoàn, quan điểm phân chia địa tầng và hiệu đính ranh giới giữa các mảnh chưa thựchiện nên còn nhiều khác biệt Vì vậy, để nghiên cứu địa chất khu vực, NCS dựa vàothang địa tầng của bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50 000 và 1:200.000

b Thành tạo magma

Các thành tạo magma có mặt trong khu vực chưa được nghiên cứu chi tiết vềthành phần vật chất, đặc điểm địa hóa Do vậy mà luận giải nguồn gốc magma vàbối cảnh kiến tạo khống chế sự hình thành và phân bố magma trong vùng còn chưađược làm sáng tỏ Đặc biệt là số liệu phân tích các chỉ số đồng vị các nguyên tố vết,nguyên tố phóng xạ và định tuổi tuyệt đối còn rất nghèo nàn, dẫn đến xác định thờigian thành tạo và nguồn gốc của chúng có nhiều vấn đề còn đang bỏ ngỏ

c Cấu trúc - kiến tạo

Hầu hết các công trình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 và nhỏ hơntrước đây đều dựa trên nền tảng thuyết Địa Máng nên việc xác lập các mô hình kiếntạo khống chế sự hình thành và tiến hóa bồn An Châu chưa thể giải thích được mộtcách đúng đắn Nhận diện các thành tạo đá móng trước Mesozoi và đặc biệt là cácthành

tạo carbonat ở dưới sâu chưa có cơ sở Bên cạnh đó, các hệ thống đứt gãy chínhcũng như các đứt gãy địa phương và các cấu tạo nếp uốn khống chế sự hình thànhcác cấu tạo triển vọng dầu khí chưa được nghiên cứu đầy đủ về tính chất và thờigian thành tạo chúng.

Đối với công trình nghiên cứu của Công ty Dầu khí Sông Hồng (2014), mặc

dù đã có tài liệu trọng lực, từ hàng không độ phân giải cao nhưng còn một phần lớndiện tích ở Đông Bắc của trũng An Châu chưa được nghiên cứu và do không có tàiliệu địa chấn nên mô hình đặc điểm cấu trúc địa chất các thành tạo PZ và MZ dựbáo theo tài liệu trọng lực còn nhiều vấn đề chưa sáng tỏ như chưa xác định đượccấu trúc sâu của các thành tạo PZ, MZ (trừ các cấu trúc đã lộ trên mặt), đặc biệt làcấu trúc của các thành tạo Pz và quan hệ của nó với bình đồ cấu trúc MZ như thếnào còn chưa rõ Sự hoạt động của các đứt gẫy và ảnh hưởng của chúng tới các cấutrúc được hình thành trước đó và mức độ ảnh hưởng biến đổi của các thành tạo trầmtích, đặc biệt là sự bảo tồn các tích tụ dầu khí đã hình thành trước đó (nếu có) đangcòn là vấn đề chưa được nghiên cứu làm rõ

Khu vực nghiên cứu có đặc điểm cấu trúc địa chất rất phức tạp nên chấtlượng thu nổ địa chấn ở các tuyến còn thấp, điều này cũng ảnh hưởng đến việc minhgiải và liên kết địa chất, cấu trúc cũng như dự báo phân bố tầng móng ở dưới sâu

d Tài nguyên dầu khí

Mặc dù đã có một số công trình nghiên cứu ban đầu về triển vọng dầu khíbồn trũng An Châu song mới chủ yếu dựa trên các thành tạo tầng nông và/hoặc trênmặt Lỗ khoan sâu nhất chưa khoan qua được hết tầng trầm tích tuổi Trias Muộn.Cùng với đó, chưa có nhiều thông tin nghiên cứu về hệ thống dầu khí đầy đủ và cảtriển vọng các tầng sinh, chứa và chắn của các thành tạo trầm tích dưới sâu Đếnthời điểm NCS thực hiện luận án, kết quả nghiên cứu của Công ty Dầu khí SôngHồng (2014) mới chỉ tập trung đánh giá tầng sinh thuộc hệ tầng T3n-r Văn Lãng,hầu như chưa chú ý tới tầng sinh hệ tầng T1 Lạng Sơn và D1 Mia Lé và các dạngbấy cấu trúc sâu trong Mz Do đó các thông tin để đánh giá hệ thống dầu khí trong

Mz chưa đầy đủ để có thể đưa ra kết luận, cần tiếp tục nghiên cứu nhằm làm sáng tỏhơn, đặc biệt ưu tiên nghiên cứu tầng sinh, tầng chứa và các dạng bẫy dưới sâu

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Một khối cấu trúc có thể được phân ra thành các đơn vị cấu trúcnhỏ hơn gọi là “phụ khối cấu trúc” Một phụ khối cấu trúc được đặc trưng bởi sự cómặt những tổ hợp thạch học và đặc điểm biến dạng kiến tạo của chúng là tương đốiđồng nhất, ranh giới giữa các phụ khối cấu trúc là các đứt gãy hoặc đới trượt

2.1.2 Tổ hợp thạch kiến tạo

Theo Kondie (1989) “Tổ hợp thạch kiến tạo” bao gồm các tổ hợp đá có quan

hệ không gian gần gũi nhau, được thành tạo trong những khoảng thời gian kề cậnnhau và trong những môi trường được đặc trưng bởi bối cảnh kiến tạo nhất định vàđại diện cho một giai đoạn tiến hoá địa chất nhất định Như vậy, mỗi tổ hợp thạchkiến tạo này sẽ bao gồm một hoặc một số tổ hợp đá nhất định có đặc điểm thạchhọc, tướng đá, tuổi, nguồn gốc hoặc môi trường thành tạo riêng biệt

2.1.3 Khái niện về biến dạng của đá

Biến dạng của đá là sự biến đổi vị trí tương quan giữa các phần tử tạo nên vậtthể do đó làm biến đổi hình dạng, vị trí không gian (Trần Thanh Hải, 2017) [19].Hiện tượng biến dạng của các đá có thể gây nên do các lực cơ học bên ngoài (lựckiến tạo) và cũng có thể do những nguyên nhân khác như sự thay đổi của nhiệt độ,

sự biến đổi về tướng khoáng vật liên quan với sự thay đổi thể tích Trong nghiêncứu này, biến dạng của đá được hiểu là sự thay đổi hình dạng, kích thước, vị tríkhông gian của các thành tạo địa chất do các vận động kiến tạo Mảng gây ra

2.1.4 Khái niệm về đới trượt

Đới trượt là khái niệm gần đây được mô tả trong các văn liệu tiêu chuẩn nhưRamsay and Huber (1987) [68], Marshak anh Mitra (1998), Barker [63], Hanmerand Passchier (1990) và Passchier and Trouw (1995) để mô tả một dạng cấu tạobiến dạng tấm, hình thành trong vỏ Trái đất ở những độ sâu khác nhau hình thànhtrong quá trình biến dạng của một thành tạo địa chất hoặc dọc ranh giới của 2 thểđịa chất dưới tác động của sự dịch trượt tương đối giữa chúng (Trần Thanh Hải,

2006, 2017) [19] Chế độ biến dạng ưu thế tạo nên các đới này là biến dạng trượt

(shear strain)làm cho đá ở cánh của đới bị dịch chuyển tương đối với nhau theo 2 chiều ngượcnhau theo phương song song với ranh giới của đới Nhìn chung, các đới trượt thường

là các đới tương đối hẹp, có ranh giới gần song song với nhau, nằm giữa các thân đá

bị biến dạng kém hơn và có cấu trúc bên trong không đồng nhất Các đới hoặc mặttrượt không liên tục có thể kết nối với nhau tạo ra các đới biến dạng cao vây quanhcác khối đá có mức độ biến dạng thấp hơn Mặc dù biến dạng trượt thuần túy (pureshear; biến dạng không xoay) có thể đóng vai trò quan trọng trong đới trượt nhưng

cơ chế biến dạng chủ đạo trong các đới trượt là kiểu trượt thường (simple shear): tức

là yếu tố trượt và sự dịch chuyển song song với ranh giới của trượt đóng vai trò chủđạo Sự dịch chuyển trong đới trượt có quy mô hết sức khác nhau, từ vi mô tới hàngchục, thậm chí hàng trăm km Ở quy mô khu vực, các đới trượt thường có dạng tấmhoặc dạng mặt và thường có tỷ lệ chiều dài/chiều dày trên bình đồ lớn hơn 5/1, mặc

dù có sự biến đổi cục bộ theo đường phương Biểu hiện hình thái và quy mô của đớitrượt tại thực địa phụ thuộc vào mức độ xuất lộ của đá ở các độ sâu khác nhau Cácđới trượt được thành tạo ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất, nơi đá có mức độ biếnchất cao hơn, thường có quy mô lớn hơn nhiều so với các đới trượt hình thành trongchế độ biến chất thấp ở gần mặt đất Các đới trượt gần mặt đất thường đi cùng sự dập

vỡ của đá và sự dịch trượt thường diễn ra dọc các mặt riêng biệt, được gọi là đứt gãy

Trong các đới trượt, cơ chế biến dạng tích cực phụ thuộc vào nhiều yếu tốhóa - lý khác nhau, bao gồm điều kiện nhiệt độ, áp suất thạch tĩnh (lithostaticpressure) và áp suất cục bộ tại vị trí biến dạng, thành phần và đặc tính chảy dẻo của

đá (flow), thành phần và nhiệt độ của dung dịch biến chất, tốc độ của biến dạngtổng tác động lên đá, hướng dịch chuyển và lịch sử biến dạng của đới trượt Tất cảnhững yếu tố đó thường thay đổi một cách có quy luật theo độ sâu của vỏ Trái Đất.

Sự biến dạng tích cực trong các đới trượt trong những điều kiện khác nhau sẽ tạonên sự phát triển của các sản phẩm có đặc điểm và hình thái khác nhau, thể hiện bởi

sự tồn tại các cấu tạo điển hình và các tổ hợp đá hoặc khoáng vật đặc trưng.Đặc điểm hình thái của các cấu tạo trong đới trượt, hình thái của các hệthống đới trượt, và sản phẩm biến dạng của chúng thường có biểu hiện giống nhau ởbất kỳ khu vực nào của vỏ Trái Đất có điều kiện biến dạng tương tự Ở tất cả cácquy mô, đặc điểm dễ nhận thấy nhất là các đới kế tiếp nhau có trình độ biến dạng rấtcao phân chia các đới dạng thoi hoặc thấu kính có mức độ biến dạng thấp hơnnhiều

Dựa trên nghiên cứu một cách có hệ thống cấu tạo đặc trưng và các sản phẩm

có mặt trong các đới trượt, các quy luật về sự hình thành của các đới trượt,các yếu tố động lực liên quan tới chúng, các sản phẩm điển hình cũng như các dấuhiệu bản chất và hướng dịch chuyển của đới trượt đã được thiết lập Dựa vào đặctính biến dạng của đá dọc theo chiều sâu của các đới trượt mà chúng có thể đượcphân thành các loại gồm: (Đới trượt giòn (thường được gọi là đứt gãy hoặc đới đứtgãy), đới trượt dẻo, và trung gian giữa chúng là một đới chuyển tiếp, được gọi là đớitrượt giòn - dẻo (Trần Thanh Hải, 2006, 2017))

Đới trượt dẻo (ductile shear zone)

Đây là loại đới trượt trong đó sự biến dạng là liên tục và cường độ biến dạngtrượt biến đổi một cách có hệ thống khi đi qua chiều rộng của đới Những kết quảquan trọng trong nghiên cứu đới trượt gần đây dẫn tới sự thừa nhận cơ chế biếndạng dẻo trong sự thành tạo các đới trượt ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái Đất,khác với những quan niệm ra đời sớm hơn chỉ chú trọng tới việc phân tích các cấutạo khe nứt phát sinh trong các biến dạng giòn gần mặt đất (và do đó chỉ chú ý khíacạnh giòn của đới trượt) Biến dạng trong các đới này là biến dạng dẻo chứ khôngphải là các dập vỡ dạng giòn Các đới trượt dẻo thường thành tạo ở những độ sâu có

mức độ biến chất cao hơn hẳn (thường là lớn hơn 15km đối với các loại đá có đặctính cơ lý rắn chắc) so với các đới trượt giòn hoặc giòn - dẻo và đi cùng là quá trìnhbiến chất trong điều kiện nhiệt độ biến chất cao.

Các đới trượt dẻo hình thành trong môi trường biến dạng ổn định và liên tục,

đi kèm là sự biến chất tương đối cao trong đó tính liên tục của thể địa chất luônđược duy trì Trong những điều kiện nhất định, sự biến dạng của đá trong các đớitrượt dẻo thường dẫn tới sự giảm thể tích đáng kể (ép dẹt) theo phương vuông gócvới ranh giới còn hướng dịch chuyển chung của các cánh có thể không song song

mà tạo thành một góc nhỏ với ranh giới của đới trượt Đi cùng với sự biến dạng là

sự thay đổi cấu trúc bên trong của thân đá: các khoáng vật tạo đá bị biến dạng mạnh

mẽ bởi sự chảy dẻo của tinh thể khoáng vật (Crystal plastic flow), trong đó cácgiòng chảy có xu hướng đồng nhất ở phạm vi nhỏ, dẫn tới sự thành tạo các sảnphẩm điển hình của loạt mylonit và tạo thành những đới có chiều dày lớn trong vỏTrái Đất Các sản phẩm thuộc loạt mylonit nói chung có độ hạt nhỏ phân phiếnmạnh mẽ và bao gồm cả các cấu tạo tuyến kéo dài (stretching lineation)

Đới trượt giòn - dẻo (brittle - ductile shear zone)

Những đới trượt trong đó có xảy ra sự dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đitính liên tục của các thân đá bị biến dạng dẻo một phần được gọi là đới trượt giòn -dẻo Sự không liên tục này có thể là các đới khe nứt riêng rẽ dọc theo đó sự dịchchuyển xảy ra, hoặc có thể là một dãy của các khe nứt dạng cánh gà (en-echelon) docăng giãn (tension gashes) Đới trượt giòn - dẻo thường phát triển trong đá ở những

độ sâu nhất định trong vỏ Trái Đất, bên dưới các đới trượt giòn, nơi nhiệt độ biếndạng của đá có thể lên tới hơn 300oC và tương ứng với độ sâu tới 15km tùy thuộcloài đá và các yếu tố hóa lý khác

Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng biến dạng trong các đới giòn – dẻohình thành dưới mức độ biến dạng ổn định từ vài mm tới vài cm/năm trong môitrường biến dạng không tạo ra sự dập vỡ đáng kể, hay mất đi tính liên tục của thân

đá Trên thực tế, các sản phẩm đá cà nát và mylonit đều có thể thành tạo trong cùngmột đới trượt giòn - dẻo ở quy mô lớn khi đới này cắt qua nhiều phần có độ sâu

khác nhau của vỏ Trái Đất, hoặc có sự thay đổi chế độ nhiệt động trong quá trìnhbiến dạng của đá.

Các loại sản phẩm cơ bản có thể được thành tạo trong môi trường của các đớitrượt giòn dẻo là đá cà nát và giả tachylit (pseudotachylite), và đôi nơi là các thểmylonit bán dẻo Đá giả tachylit hình thành từ sự nóng chảy cục bộ của đá dọc theomặt đứt gãy dưới tác dụng của nhiệt độ cao hình thành bởi ma sát trượt hoặc trongmột số trường hợp, bởi quá trình nghiền nát mạnh mẽ các vật liệu với sự tăng caocủa nhiệt độ có thể vượt quá 1000 độ C trong những đới dày khoảng vài mm Đá giảtachylit thường không đi cùng các mạch thạch anh, nhưng lại tương đối phổ biếntrong các đá có độ lỗ hổng thấp như gabro, gneis hoặc amphibolit… Các đá trầmtích có độ rỗng cao thường chứa nhiều dung dịch hơn và làm giảm đáng kể ứng suấtnén (normal stress) lên các mặt bị cọ sát và do đó không tạo ra lượng nhiệt ma sátcần thiết để tạo ra sự nóng chảy cục bộ để hình thành giả tachylit

Đới trượt giòn (brittle shear zone)

Đới trượt giòn, hay còn gọi là đứt gãy, là những đới dạng tấm gồm nhiều mặt

vỡ không liên tục thành tạo ở bất cứ nơi nào mà đá bị biến dạng giòn, đi cùng là sựhình thành của các mặt vỡ hoặc khe nứt mà dọc theo chúng, đá ở một cánh bị dịchchuyển tương đối theo hướng ngược với cánh kia Sự hình thành các đới trượt giònthường đi cùng với sự dập vỡ và mất đi tính liên tục của đá tại vị trí biến dạng Tuynhiên các đá ở hai bên cánh của các đới trượt này thường không có sự thay đổi đáng

kể nào về hình thái và hướng, hay nói cách khác, phục hồi được trạng thái trướcbiến dạng Các đới trượt giòn thường xuất hiện ở phần trên cùng của vỏ Trái Đất ở

độ sâu thường nhỏ hơn 10 km, nơi mà nhiệt độ và áp suất thạch tĩnh tương đối nhỏ.Trong môi trường biến chất thấp hoặc không đáng kể, sự biến dạng của đá chủ yếudiễn ra dưới hình thức dập vỡ giòn ở nhiều quy mô khác nhau Đây là đới biến dạngkhông ổn định, trượt dính sinh chấn, trong đó sự dịch chuyển diễn ra dọc theo cácmặt đứt gãy hoặc dập vỡ không liên tục với tốc độ biến dạng địa chấn tới vàimilimét hoặc mét trên giây, xen kẽ là các giai đoạn ngưng nghỉ dài với sự tích lũy

ứng suất chậm chạp Điều kiện biến dạng thường ở gần mặt đất trong điều kiệnkhông biến chất hoặc biến chất ở mức độ rất thấp.

Trong đới trượt giòn, hàng loạt sản phẩm khác nhau có thể được thành tạo,trong đó có thể bao gồm 2 loại chính thuộc loạt dăm và loạt đá cà nát (cattaclasite).Sản phẩm thuộc loạt dăm bao gồm dăm và mùn: những sản phẩm nghiền vụn khônggắn kết, trong khi đó các sản phẩm thuộc loạt đá cà nát bao gồm các sản phẩm dămhoặc mùn sắp xếp hỗn độn, nhưng được gắn kết chặt chẽ Đá cà nát được thành tạo

ở độ sâu lớn hơn nơi sự dập vỡ thường đi cùng với sự tiêm nhập của nhiều loại dungdịch, dẫn đến sự gắn kết của các mảnh dăm bởi các hệ thống mạch hoặc đám vậtchất thứ sinh phân dị từ các dung dịch này (phổ biến là thạch anh và calcit)

2.1.5 Nếp uốn

Một nếp uốn là một cấu tạo mặt địa chất hoặc một thể địa chất không phẳng,được hình thành bởi sự biến dạng của một mặt hoặc một tập hợp lớp có nhiều mặttiếp giáp nhau ban đầu Các nếp uốn có quy mô hết sức khác nhau, từ các nếp uốnkhu vực rộng lớn đến các vi nếp uốn Do các nếp uốn có nhiều hình thái khác nhaunên hàng loạt thuật ngữ đã được sử dụng để mô tả một cách định lượng các nếp uốn

Để thuận lợi, ở đây sẽ mô tả nếp uốn theo một bề mặt bị uốn nếp quan sát trên mặtcắt vuông góc với sự kéo dài của nếp uốn và trong không gian ba chiều

2.1.6 Sự giao thoa cấu trúc

Theo Ramsay (1967; Ramsay and Huber (1987), sự giao thoa cấu trúc là sựchồng lấn biến dạng của nhiều sự kiện biến dạng khác nhau trong một khu vực nhấtđịnh của vỏ Trái đất, dẫn tới sự hình thành một hình thái cấu trúc khu vực phức tạp.Nếu một khu vực chỉ chịu tác động của 1 sự kiện biến dạng trong một thời gian và

do một trường lực, thì sẽ tạo nên một tổ hợp cấu tạo đặc trưng Tuy nhiên, nếu khuvực đó trải qua nhiều sự kiện biến dạng khác nhau với đặc tính và trường lực khácnhau thì sẽ tạo ra nhiều thế hệ cấu tạo khác nhau, trong đó các cấu tạo muộn hơnphát triển chồng lấn, cắt qua hoặc làm dịch chuyển cấu tạo cũ tạo nên sự phức tạpcủa cấu trúc khu vực Trong trường hợp này, một sự kiện biến dạng được gọi là 1pha, và các cấu tao hình thành trong pha đó gọi là thế hệ cấu tạo

Trên thực tế, một khu vực thường trải qua nhiều sự kiện (hay pha biến dạng)đặc trưng về hình thái không gian là các bất chỉnh hợp góc và các cấu trúc đặc trưngnhư nếp uốn hoặc đứt gãy phát triển chồng lên nhau, trong đó pha sau gây biến dạngcấu tạo của pha trước.

Trong biến dạng nhiều pha, ngoài sự giao thoa do các đới trượt và đứt gãytạo ra sự dịch chuyển và mất đi tính liên tục của các thành tạo địa chất thì sự uốnnếp chồng của các thế hệ nếp uốn khác nhau tạo nên sự phân bố hết sức phức tạpcủa các thể địa chất Tùy thuộc vào sự định hướng và góc dốc của mặt trụccũng như hướng và góc cắm của trục của các thế hệ nếp uốn khác nhau mà sự giaothoa dẫn đến hình thái không gian của đá sau khi trải qua pha biến dạng cuối cùnghết sức khác nhau (Ramsay, 1967 [66]; Ramsay and Huber, 1987; [67] Thiessen,

1986 [71]) Ramsay (1967); Ramsay và Huber (1987) đã mô hình hóa ba kiểu giaothoa cơ bản của một chuỗi liên tục các yếu tố giao thoa cho hai pha uốn nếp chồngnhau và phân ra một số kiểu giao thoa khác nhau

2.1.7 Nhận dạng các cấu tạo do biến dạng kiến tạo

Các cấu tạo biến dạng được hình thành do các quá trình biến dạng tạo ra và

có những đặc điểm khác biệt với các cấu tạo nguyên thủy Để phân biệt được giữacấu tạo do biến dạng tạo ra và các cấu tạo nguyên thủy cần phải nhận biết và phânbiệt được các tiêu chí nhận dạng cơ bản sau:

+ Các cấu tạo nguyên thủy là những cấu tạo được hình thành trong quá trìnhlắng đọng vật liệu để tạo đá hoặc trong quá trình thành đá gồm cả các cấu tạo trầmtích, phun trào và xâm nhập (cấu tạo phân lớp, cấu tạo đồng trầm tích, bất chỉnhhợp, thớ chẻ đồng trầm tích, nếp uốn đồng trầm tích, đứt gãy đồng trầm tích, cấu tạodòng chảy của đá phun trào, ranh giới xâm nhập, ….)

+ Các cấu tạo do biến dạng tạo nên gồm: các nếp uốn, đứt gãy, các cấu tạomặt (cấu tạo phiến, các khe nứt, mặt trượt…), cấu tạo đường (đường thớ nhíu,đường căng kéo khoáng vật và kéo dài…)

2.1.7 Phân chia các pha biến dạng

Để phân chia được các pha biến dạng ta phải biết được mỗi một pha biếndạng tạo ra một thế hệ cấu tạo được hình thành có các đặc điểm đặc trưng, một thế

hệ được thành tạo là tập hợp các cấu tạo được thành tạo trong cùng một khoảng thờigian, dưới tác dụng của cùng một trường ứng suất Trong một pha biến dạng tiếntriển, một số thế hệ cấu tạo có thể được thành tạo Một sự kiện biến dạng bao gồmmột hay một số pha biến dạng có nguồn gốc và thời gian liên quan với nhau Cácthế hệ cấu tạo xác định một sự kiện biến dạng thường được thành tạo theo một trình

tự thời gian nhất định Một sự kiện tạo núi bao gồm một hoặc nhiều sự kiện biếndạng liên quan tới một giai đoạn kiến tạo hoặc tạo núi chính.Như vậy, một khu vực biến dạng nhiều lần có thể là hậu quả của một phabiến dạng tiến triển, một sự kiện biến dạng nhiều pha, hai sự kiện biến dạng hoặcnhiều hơn, có thể nhưng không nhất thiết có thời gian tách biệt nhau, hoặc hai sựkiện tạo núi hoặc hơn

2.1.8 Xác định tuổi của các sự kiện biến dạng

Tuổi của các sự kiện biến dạng gồm có tuổi tương đối và tuổi tuyệt đối

Tuổi tương đối: là tuổi xác định các cấu tạo được thành tạo trước hoặc sau.

Các thế hệ cấu tạo xác định một sự kiện biến dạng thường được thành tạo theo mộttrình tự thời gian nhất định, các thế hệ cấu tạo được thành tạo sau sẽ tác động lêncác thế hệ cấu tạo được thành tạo trước và làm biến dạng chúng đó tạo nên các cấutạo giao thoa chồng lấn

Tuổi tuyệt đối: là tuổi xác định thời gian cụ thể mà pha biến dạng đó xảy ra.

Để xác định tuổi tuyệt đối thường sử dụng phương pháp định tuổi U-Pb cho zircon

và monazit trong các đá biến chất và các thể pegmatit

2.1.9 Sự biến chất của đá

Hoạt động biến chất các đá là sự biến đổi ở trạng thái cứng thành phầnkhoáng vật cũng như kiến trúc và cấu tạo của đá, dưới tác dụng của các quá trìnhnội sinh xảy ra ở những độ sâu khác nhau trong vỏ trái đất Hoạt động biến chất chủyếu xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 300 độ C đến 1000 độ C và áp suất từ vài trăm

bar đến 15-20kbar Trong những điều kiện đặc biệt, hoạt động biến chất kèm theo

sự nóng chảy từng phần các đá, đôi khi nóng chảy với quy mô lớn Đó là hoạt độngsiêu biến chất, có thể dẫn đến sự thành tạo magma axit Hoạt động biến chất có kèmtheo sự biến đổi thành phần hóa học của các đá nguyên thủy, được gọi là hoạt độngbiến chất trao đổi Các đá biến chất là sản phẩm của quá trình lý hóa phức tạp đạtđến đến một trạng thái cân bằng trong những điều kiện vật lý nhất định như nhiệt

độ, áp suất và tác dụng của dung dịch tuần hoàn trong đá

2.1.10 Khái niệm về ngoại lai (allochthonous)

Một khối địa chất ngoại lai là một khối có quan hệ kiến tạo với đá vây quanh(thường là các đá nằm dưới nó), không có quan hệ về địa tầng, magma, nguồn gốc,tuổi hoặc tất cả các yếu tố trên với các đá nằm dưới nó Các khối này thường đượcvận chuyển từ những khoảng cách lớn và phủ chờm lên các đá nằm dưới Các đánằm dưới được xem là các thể bản địa (autochthonous) hay không bị dịch chuyển rakhỏi vị trí nguyên thủy của chúng tương đối so với khối ngoại lai

2.1.11 Khái niệm hệ thống trước núi (foreland Basin)

Theo DeCelles (2012), DeCelles and Giles (1996) [100], Critelli et al (2011),Catuneanu (2004, 2014, 2019) [80], các hệ thống trước núi (foreland systems) nằmtrên rìa địa mảng hút chìm được hình thành bởi sự kết hợp giữa kiến tạo uốn cong,chất tải động lực và lắng đọng trầm tích, hình thành bởi sự sụt võng của thạch quyểndưới tác động tổng hợp của sự chất tải bên trên và bên dưới thạch quyển Sự chất tảitrên thạch quyển do sự tạo núi dẫn dến sự phân dị của hệ thống trước núi thành cácđơn vị gồm đai tạo núi và bồn trước núi, trong đó có thể bao gồm các đới: bồn sâutrước núi (foredeep basin), đới nâng trước núi (forebulge) hoặc khối nâng ngoại vi(peripherial bulge) và trũng sụt sau đới nâng (back-bulge basin) Mô hình về cấuhình kiến tạo của hệ thống trước núi được mô tả tóm tắt ở Hình 2.1