Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật dầu khí: Xác lập địa tầng phân tập trầm tích Miocen, lô 104 bể Sông Hồng

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ➢ Nhiệm vụ: Phân chia chi tiết mặt cắt trầm tích Miocen, lô 104, bể Sông Hồng trên cơ tổng hợp các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa

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

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS Đỗ Văn Lưu

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

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Trần Văn Xuân

TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT DẦU KHÍ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN VĂN SỬ MSHV: 13410349 Ngày, tháng, năm sinh: 11/09/1986 Nơi sinh: Nam Định Chuyên ngành: Kỹ thuật Dầu khí Mã ngành: 60520604

I TÊN ĐỀ TÀI:

“Xác lập địa tầng phân tập trầm tích Miocen, lô 104 bể Sông Hồng”

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ➢ Nhiệm vụ:

Phân chia chi tiết mặt cắt trầm tích Miocen, lô 104, bể Sông Hồng trên cơ tổng hợp các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan nhằm sáng tỏ đặc điểm các tập trầm tích và cổ môi trường thành tạo

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/01/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1 PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến

2 TS Đỗ Văn Lưu Nội dụng đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CẢM ƠN

Học viên xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến và TS Đỗ Văn Lưu đã tận tình hướng dẫn học viên trong suốt quá trình thực hiện luận văn Học viên rất trân trọng khoảng thời gian quý báu được làm việc cùng các thầy

Học viên xin gửi lời cảm ơn đến tập thể cán bộ giảng viên khoa Kỹ thuật Dầu khí, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập của học viên tại Trường

Bên cạnh đó, học viên xin chân thành cảm ơn các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp tại Viện dầu khí Việt Nam, đã hỗ trợ, giúp đỡ học viên trong quá trình thực hiện luận văn này

Trân trọng cảm ơn!

Học viên Nguyễn Văn Sử

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Địa tầng phân tập là phương pháp nghiên cứu địa tầng và trầm tích trong mối quan hệ với sự thăng giáng mang tính chu kỳ của mực nước biển, nhằm làm sáng tỏ quy luật phân bố trầm tích theo không gian và thời gian thông qua các tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan, thạch học và tài liệu cổ sinh địa tầng

Áp dụng địa tầng phân tập trong nghiên cứu mặt cắt trầm tích Miocen lô 104 trên cơ sở kết hợp các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan để xây dựng cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh về địa tầng của vùng nghiên cứu, nhằm phục vụ hiệu quả cho các hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí tại khu

vực này ở hiện tại và trong tương lai

Luận văn bao gồm 95 trang với 38 hình minh họa, 6 bảng biểu được bố trí thành 3 chương chính và sắp xếp theo trình tự như dưới đây:

➢ Chương 1 Tổng quan khu vực nghiên cứu

Giới thiệu đặc điểm địa lý, lịch sử nghiên cứu thăm dò và các đặc điểm địa chất (địa tầng, cấu kiến tạo) của khu vực nghiên cứu

➢ Chương 2 Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày cơ sở tài liệu thực hiện luận văn và lý thuyết các phương pháp sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan

➢ Chương 3 Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocen, lô 104

Trình bày các kết quả minh giải địa tầng, phân tập trầm tích và luận giải cổ môi trường lắng đọng trầm tích theo các tài liệu sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan Xây dựng cột địa tầng tổng hợp và cập nhật bản đồ cổ môi trường lắng đọng các trầm tích Miocen lô 104

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của PGS TSKH Hoàng Đình Tiến và TS Đỗ Văn Lưu Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Sử

9 2.1 Mặt cắt địa chấn cắt qua các giếng khoan lô 104 36 10 2.2 Quan hệ giữa mực nước biển đẳng tĩnh và mực nước biển

19 2.11 Bảng phân chia StratPacs trong Neogen - Đệ Tứ 51 20 2.12 Các dạng đường cong GR đặc trưng điểm chỉ môi trường 52

22 2.14 Sơ đồ phân loại sóng địa chấn theo kiến trúc 58 23 2.15 Độ liên tục, biên độ, tần số của các yếu tố phản xạ 59 24 3.1 Đặc điểm phức hệ hóa thạch trong trầm tích Miocen dưới 62 25 3.2 Đặc điểm phức hệ hóa thạch trong trầm tích Miocen giữa 64 26 3.3 Đặc điểm phức hệ hóa thạch trong trầm tích Miocen trên 66 27 3.4 Liên kết sinh địa tầng trầm tích Miocen các giếng khoan

31 3.8 Liên kết các StratPacs trầm tích Miocen lô 104 76 32 3.9 Tuyến địa chấn cắt qua các giếng khoan lô 104 77 33 3.10 Mặt cắt địa chấn khu vực nghiên cứu (sau khi minh giải) 78 34 3.11 Mặt cắt địa chấn khu vực nghiên cứu (sau khi minh giải

DANH MỤC BIỂU BẢNG

2 2.1 Tài liệu cổ sinh địa tầng tại các giếng khoan lô 104 35 3 2.2 Tài liệu đường cong GR tại các giếng khoan lô 104 35 4 2.3 Đặc trưng phức hệ hóa thạch trong tập trầm tích 45 5 3.1 Các bề mặt INPEFA trong trầm tích Miocen lô 104 71 6 3.2 Các mặt phản xạ địa chấn trong khu vực nghiên cứu 78

4 Đối tượng nghiên cứu 15

5 Phương pháp nghiên cứu 15

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 15

7 Cơ sở tài liệu 16

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 17

1.1 Tổng quan khu vực bể Sông Hồng 17

1.1.1 Đặc điểm địa lý 17

1.1.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích 18

1.1.2.1 Đá móng trước Kainozoi 18

1.1.2.2 Trầm tích Kainozoi 18

1.1.3 Đặc điểm cấu trúc kiến tạo 22

1.1.3.1 Đặc điểm kiến tạo khu vực 22

1.1.3.2 Hệ thống đứt gãy 24

1.1.4 Lịch sử phát triển địa chất 30

1.1.4.1 Giai đoạn trước tách giãn 30

1.1.4.2 Giai đoạn tách giãn 30

1.1.4.3 Giai đoạn sau tách giãn 30

1.1.4.4 Thời kỳ tạo thềm hiện đại 31

1.2 Tổng quan khu vực lô 104 31

1.2.1 Đặc điểm địa lý lô 104 31

1.2.2 Lịch sử nghiên cứu, tìm kiếm thăm dò dầu khí lô 104 31

1.2.3 Đặc điểm địa chất khu vực lô 104 34

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Cơ sở tài liệu 35

2.2 Phương pháp nghiên cứu 36

2.2.1 Nội dung cơ bản của địa tầng phân tập 36

2.2.1.1 Định nghĩa địa tầng phân tập 36

2.2.1.2 Mực nước biển 37

2.2.1.3 Tập trầm tích và các miền hệ thống trầm tích 38

2.2.2 Phương pháp sinh địa tầng 39

2.2.2.1 Địa tầng và đới cổ sinh 39

2.2.2.3 Sinh địa tầng và địa tầng phân tập 42

2.2.2.2 Phân tích cổ môi trường trầm tích theo phức hệ hóa thạch 46

2.2.3 Phương pháp địa vật lý giếng khoan 49

2.2.3.1 Minh giải các chu kỳ trầm tích 49

2.2.3.2 Hình dạng đường cong giếng khoan và môi trường trầm tích liên quan 52

2.2.4 Phương pháp địa chấn địa tầng 54

2.2.4.1 Ranh giới tập 54

2.2.4.2 Các dấu hiệu nhận biết bất chỉnh hợp địa chấn 54

2.2.4.3 Phân tích tướng địa chấn 56

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP, TRẦM TÍCH MIOCEN LÔ 104 60

3.1 Kết quả minh giải cổ sinh địa tầng 60

3.2.2 Trầm tích Miocen giữa, StratPac S6 73

3.2.3 Trầm tích Miocen trên, StratPacs S8 - S9 74

3.3 Kết quả minh giải địa chấn địa tầng 77

3.3.1 Cơ sở liên kết các tập địa chấn 77

Phụ lục 1 Danh mục một số hóa thạch chủ đạo tại khu vực lô nghiên cứu 94

Phụ lục 2 Bản ảnh một số hóa thạch chủ đạo tại khu vực lô nghiên cứu 95

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết

Hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở bể Sông Hồng được triển khai từ những năm 1960 và đẩy mạnh trong những năm 1988, tuy nhiên cho tới thời điểm hiện tại hiệu quả của các hoạt động này vẫn còn khá hạn chế Trong bối cảnh giá dầu trên thế giới liên tục thay đổi thì vấn đề hiệu quả trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí càng được đặt lên hàng đầu Để đẩy mạnh và nâng cao hiệu quả của công tác này, việc cần thiết phải có những nghiên cứu cơ bản để xây dựng nguồn dữ liệu địa chất và địa vật lý tin cậy, đặc biệt là các thông tin về địa tầng khu vực

Tuy nhiên, tính tới thời điểm hiện tại có rất ít công trình nghiên cứu mang tính tổng hợp và phân chia chi tiết địa tầng trầm tích các giếng khoan thuộc bể Sông Hồng Điều này ảnh hưởng không nhỏ tới hiệu quả của các hoạt động tìm kiếm thăm dò ở khu vực bể

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, học viên đã lựa chọn đề tài “Xác lập địa tầng phân tập trầm tích Miocen, lô 104, bể Sông Hồng” Mục đích của luận văn

nhằm kết hợp các tài liệu nghiên cứu cổ sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan để xây dựng dữ liệu hoàn chỉnh về địa tầng của lô nghiên cứu 104, nhằm phục vụ hiệu quả cho các hoạt động tìm kiếm và thăm dò dầu khí tại khu vực

này ở hiện tại và trong tương lai

2 Mục đích

Phân chia chi tiết mặt cắt địa chất trầm tích Miocen thuộc khu vực lô 104, bể Sông Hồng trên cơ sở phân tích và tổng hợp các tài liệu sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan (đường cong gamma) theo quan điểm địa tầng phân tập, nhằm sáng tỏ các đặc điểm của các tập trầm tích và cổ môi trường thành tạo

3 Nhiệm vụ

- Thu thập và tổng hợp các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa vật lý giếng khoan, mặt cắt địa chấn và các tài liệu địa chất liên quan tới khu vực lô nghiên cứu;

- Phân chia các tập trầm tích và luận giải cổ môi trường lắng đọng trầm tích Miocen ở các giếng khoan lô 104 dựa trên đặc điểm các phức hệ hóa thạch cổ sinh;

- Phân tích nhịp địa chấn, tướng địa chấn trên cở sở các đặc điểm phản xạ địa chấn;

- Minh giải các chu kỳ trầm tích và cổ môi trường lắng đọng liên quan dựa trên đặc trưng đường cong gamma;

- Liên kết địa tầng, tập trầm tích và môi trường lắng đọng giữa các giếng khoan trong khu vực lô nghiên cứu;

- Cập nhật bản đồ cổ môi trường và xây dựng cột địa tầng tổng hợp cho trầm tích Miocen ở khu vực lô nghiên cứu

4 Đối tượng nghiên cứu

Trầm tích Miocen, lô 104, bể trầm tích Sông Hồng

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nội dung nghiên cứu, luận văn sử dụng hệ các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp sinh địa tầng: Nghiên cứu các lớp đất đá dựa trên phức hệ hóa thạch sinh vật chứa trong đó;

- Phương pháp địa chấn địa tầng: Nghiên cứu mặt cắt địa chất dựa trên các đặc điểm trường sóng phản xạ các lớp đất đá ghi nhận được;

- Phương pháp địa vật lý giếng khoan: Nghiên cứu các lớp đất đá dựa trên đặc trưng đường cong ghi nhận được trong các giếng khoan

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn a) Ý nghĩa khoa học:

Làm sáng tỏ các phân vị địa tầng trong mặt cắt trầm tích Miocen, lô 104, bể Sông Hồng và khẳng định hiệu quả của phương pháp địa tầng phân tập trong nghiên cứu chi tiết các mặt cắt trầm tích

b) Ý nghĩa thực tiễn:

Làm cơ sở để phân chia địa tầng khu vực nhằm phục vụ hiệu quả cho các hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí trong khu vực lô nghiên cứu và các vùng kề cận thuộc bể Sông Hồng ở hiện tại và trong tương lai

7 Cơ sở tài liệu

Luận văn được thực hiện trên cơ sở các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa chấn địa tầng và địa vật lý giếng khoan được thu thập tại Viện Dầu khí Việt Nam, các báo cáo giếng khoan, tài liệu từ các đề tài, dự án nghiên cứu về địa chất ở khu vực nghiên cứu và thềm lục địa Việt Nam

Sơ đồ khu vực nghiên cứu được thể hiện như hình 1.0 dưới đây:

Hình 1.0 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (Nguyễn Thị Dậu, 2012; có chỉnh sửa)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan khu vực bể Sông Hồng

1.1.1 Đặc điểm địa lý

Bể Sông Hồng nằm trong khoảng 106º9’44”÷110º0’18” kinh đô ̣ Đông, 14o0’÷21o30’ vĩ đô ̣ Bắc [7] Về địa lý, bể Sông Hồng có một phần nhỏ diện tích nằm trên đất liền thuộc đồng bằng Sông Hồng, còn phần lớn diện tích thuộc vùng biển vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung thuộc các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Định Bể có lớp phủ trầm tích Đệ Tam dày hơn 14km, có dạng hình thoi kéo dài từ miền võng Hà Nội (MVHN) ra vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung Dọc rìa phía Tây bể trồi lộ các đá móng Paleozoi - Mesozoi Phía Đông Bắc giáp với bể Tây Lôi Châu, phía Đông lộ móng Pleozoi - Mesozoi đảo Hải Nam, Đông Nam là bể Nam Hải Nam, phía Nam giáp bể trầm tích Phú Khánh [6] (hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí bể trầm tích Sông Hồng (Viện Dầu khí, 2015) Bể có cấu trúc địa chất phức tạp thay đổi từ đất liền ra biển, bao gồm các vùng địa chất khác nhau: vùng Tây Bắc, vùng Trung tâm và vùng phía Nam Phía

Bắc bể Sông Hồng, độ sâu nước biển dao động khoảng 20-40m, địa hình đáy biển thoải dần về phía Đông Nam và đạt chiều sâu lớn nhất tại khu vực giáp bể Phú Khánh và bể Đông Bắc Tri Tôn Vùng Trung tâm bao gồm diện tích các lô từ 107 đến 114-115), độ sâu nước biển khoảng 20-90m, có cấu trúc tương đối đa dạng và phức tạp, chiều dày trầm tích lên tới 16km Vùng phía Nam (từ lô 115 đến lô 121), mực nước thay đổi từ 30 đến 800m có chỗ trên 1.000m, đây là vùng có cấu trúc khác hẳn với các vùng khác trong bể Sông Hồng vì có móng nhô cao trên địa lũy Tri Tôn tạo thềm cacbonat và ám tiêu san hô [7]

1.1.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích

Địa tầng trầm tích của bể Sông Hồng tương đối phức tạp và khác nhau giữa các phân vùng cấu trúc, bao gồm các thành tạo móng trước Kainozoi, các trầm tích Paleogen, Neogen và Đệ Tứ Trong phạm vi nghiên cứu, luận văn trình bày đặc điểm địa tầng trầm tích vùng phía Bắc bể Sông Hồng

1.1.2.1 Đá móng trước Kainozoi

Đá móng trước Kainozoi đã được phát hiện ở các vùng rìa của Bể Sông Hồng (MVHN và các vùng kề cận MVHN) và dọc theo bờ biển từ Bắc vào đến miền Trung và các đảo lân cận gần bờ biển Việt Nam Thành phần đá móng rất đa dạng và không đồng nhất: granitoid nứt nẻ (gặp ở giếng khoan 104-2), đá phiến kết tinh Proterozoi (ở giếng khoan 15 Nam Định), đá vôi C-P (ở giếng khoan 8 Hải Dương, 81 Thụy Anh), đá phun trào ryolit tuổi Trias (ở giếng khoan 104) [6], [7]

1.1.2.2 Trầm tích Kainozoi

➢ Hệ Paleogen, thống Eocen - Hệ tầng Phù Tiên (E2 pt)

Hệ tầng Phù Tiên (E2 pt) nằm bất chỉnh hợp trên đá móng, được Phạm Hồng Quế xác lập tại giếng khoan 104 (MVHN) từ độ sâu 3.544m đến 3.860m gồm các lớp cát kết, sét bột kết màu tím gan gà, màu xám xen các lớp cuội kết kích thước rất

khác nhau từ vài cm đến vài chục cm Trầm tích tuổi này chưa phát hiện phía Nam

bể mà mới gặp ở vết lộ, một số giếng khoan ở MVHN và khu vực Đông bắc đứt gãy

Sông Lô Hóa thạch đặc trưng bởi các bào tử phấn hoa thuộc đới Trudopolis gồm Arancarya, Klukisporites, Trudopollenites, Trudopolis, Tricolporopollenites Môi

trường thành tạo trầm tích chủ yếu là lục địa, xen lẫn đầm hồ [6], [7]

Hình 1.2 Cột địa tầng tổng hợp Bắc bể Sông Hồng (Nguyễn Thị Dậu, 2012)

➢ Hệ Paleogen, thống Oligocen - Hệ tầng Đình Cao (E3)

Hệ tầng Đình Cao (E3) phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Phù Tiên mang tên

thôn Đình Cao, nơi đặt giếng khoan 104 đã khoan qua mặt cắt chuẩn của hệ tầng Tại giếng khoan 102-TB-1X ở độ sâu 2.335÷2.850m, trầm tích Oligocen chủ yếu là cát kết xen kẽ ít bột kết cát kết và than mỏng Cát hạt mịn đến trung, xi măng cacbonat, sét, đôi khi gặp glauconit, pirit Sét kết màu xám, xám nâu gắn kết yếu đến trung bình và mảnh vụn than Khu vực giếng khoan 107T-PA-1X gặp bột kết, sét kết xám sẫm chứa mica, pyrit xen kẽ những lớp than mỏng đặc trưng cho môi

trường đầm hồ Hóa thạch đặc trưng cho tuổi Oligocen gồm Cicatricosisporites, Florschuetzia trilobata và Verrutricosisporites pachydermus Hệ tầng được thành

tạo trong môi trường đầm hồ - alluvi [6], [7] (hình 1.2)

➢ Hệ Neogen, thống Miocen

Ở phía Bắc và Đông Bắc bể Sông Hồng, trầm tích Miocen được chia thành các hệ tầng: Phong Châu (Miocen dưới), Phù Cừ (Miocen giữa) và Tiên Hưng (Miocen trên) Phía Nam bể các trầm tích Miocen được phân thành các hệ tầng: Sông Hương (Miocen dưới), Tri Tôn (Miocen giữa) và Quảng Ngãi (Miocen trên)

Hệ Neogen, thống Miocen, phụ thống dưới - Hệ tầng Phong Châu (N1pch)

Hệ tầng Phong Châu (N1 pch) nằm phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích hệ

tầng Đình Cao hoặc các đá cổ hơn Mặt cắt chuẩn của hệ tầng Phong Châu được Palustovich B và Nguyễn Ngọc Cư xác lập năm 1972 khi tổng kết địa tầng giếng khoan 100 tại Phong Châu, huyện Tiên Hưng, tỉnh Thái Bình Đặc trưng của mặt cắt là sự xen kẽ liên tục giữa những lớp cát kết hạt trung, hạt nhỏ màu xám trắng, xám xanh gắn kết chặt với những lớp cát bột kết có cấu tạo phân lớp rất mỏng từ vài milimet đến centimet Trầm tích hệ tầng Phong Châu phân bố chủ yếu theo dải Khoái Châu - Tiền Hải và phát triển ra vịnh Bắc Bộ, gặp ở giếng khoan 102-TB-1X, 103T-H-1X mỏng ở phần diện tích hai đầu Bắc và Nam bể, nhưng rất dày ở gần trung tâm bể Thành phần trầm tích bao gồm các lớp cát kết hạt mịn, cát bột kết xen kẽ và sét kết chứa các thấu kính vết than, sét than mỏng hoặc những lớp kẹp đá vôi mỏng Cát kết xám, xám sáng, xám tối, xám xanh hạt nhỏ đến trung, ít hạt thô, chọn lọc trung bình đến tốt Sét kết màu xám sáng xám xanh, xám nâu tối, hồng nhạt và

nâu đỏ, thành phần chủ yếu là kaolinit, illit và ít clorit Hóa thạch tìm thấy bao gồm:

Florschuetzia levipoli, Florschuetzia trilobata, Florschuetzia semilobata, Ammonia spp., Quinqueloculina, Globigerinoides, Haplophamoide và Cyclicargolithus floridanus Môi trường thành tạo chủ yếu là đồng bằng châu thổ có xen kẽ nhiều

pha biển và trầm tích biển [6], [7] (hình 1.2)

Hệ Neogen, thống Miocen, phụ thống giữa - Hệ tầng Phù Cừ (N1pc)

Hệ tầng Phù Cừ (N1 pc) lần đầu được Golovenok V.K., Lê Văn Chân (1966)

mô tả tại giếng khoan 2 (độ sâu 960÷1.180 m) trên cấu tạo Phù Cừ Trầm tích hệ tầng Phù Cừ bao gồm các lớp cát kết hạt nhỏ, cát bột kết phân lớp mỏng, bột kết, sét kết cấu tạo khối trong đó chứa nhiều hóa đá thực vật và lớp than nâu Cát kết có thành phần ít khoáng, độ lựa chọn tốt Hệ tầng chủ yếu gồm cát kết, sét bột kết, than và đôi nơi gặp các lớp mỏng cacbonat Cát kết có màu xám sáng đến xám xanh, hạt nhỏ đến vừa đôi khi hạt thô, độ chọn lọc trung bình đến tốt Sét bột kết xám sáng màu đến tối, chứa rất ít cacbonat Hệ tầng Phù Cừ có chiều dày thay đổi từ 1.500÷2.000m, ở trũng Trung tâm đạt tới 4.000m Phức hệ hóa thạch phổ biến các

dạng như: Florschuetzia trilobata, Florschuetzia semiloba, Quinqueloenlia, Globorotalia mayeri, Orbulina universa, Discoaster kugleri và Sphenolithus heteromorphus Trầm tích của hệ tầng Phù Cừ được hình thành trong môi trường

châu thổ, prodelta (giếng khoan 102-HD-1X, 103T-H-1X, 103T-G-1X) [6], [7]

Hệ Neogen, thống Miocen, phụ thống trên - Hệ tầng Tiên Hưng (N1th)

Hệ tầng Tiên Hưng (N1 th) phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Phù Cừ được mô

tả lần đầu tiên trên cấu tạo Tiên Hưng thuộc tỉnh Thái Bình Trầm tích có tính phân nhịp rõ ràng với thành phần chủ yếu là cát kết, chứa nhiều vỉa than có độ dày khác nhau Các lớp cát kết phân lớp dày dạng khối, màu xám nhạt, mờ đục hoặc xám xanh, hạt nhỏ đến thô, độ chọn lọc từ trung bình đến kém, chứa các hóa đá động vật và vụn than nâu được gắn kết trung bình đến kém bởi xi măng cacbonat và sét Sét bột kết màu xám xanh, xám sáng có chỗ xám nâu, xám đen chứa vụn than và các hóa đá, đôi khi có glauconit, pyrit Hệ tầng có bề dày từ 400÷4.000m Tuổi của

phức hệ được xác định theo sự có mặt của hóa thạch Discoaster berggrenii, Discoaster quinqueramus, Florchuetzia meridionalis và Stenochlaena laurifolia

Môi trường tích tụ của trầm tích hệ tầng Tiên Hưng chủ yếu là đồng bằng châu thổ và biển nông ven bờ [6], [7] (hình 1.2)

➢ Hệ Neogen, thống Pliocen - Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb)

Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb) nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Tiên Hưng phân bố rộng khắp và có xu hướng dày dần ra phía trung tâm bể, dày nhất ở trũng Trung tâm bể Sông Hồng (2.000-3.000m) Mặt cắt đặc trưng của hệ tầng được xây dựng trong khoảng độ sâu 245÷510m của giếng khoan 13 tại Vĩnh Bảo, Hải Phòng do Golovenok V.K và Lê Văn Chân thành lập năm 1966 Hệ tầng Vĩnh Bảo đặc trưng bởi thành phần thạch học là cát bở rời xám sáng đến xám sẫm, hạt nhỏ đến vừa, đôi khi thô đến rất thô, chọn lọc trung bình đến tốt xen với sét màu xám, xám xanh, mềm, chứa mica, nhiều pyrit, glauconit và phong phú các mảnh vỏ động vật biển

Hóa thạch đăcnh trưng bao gồm trùng lỗ Globigerina bulloides, Globigerina nepenthes, Globigerinoides ruber, tảo vôi Reticulofenestra pseudoumbilica, Discoaster surculus, Discoaster pentaradiatus, Discoaster brouweri và phấn Dacrydium, Stenochlaena laurifolia Hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu được hình thành

trong môi trường thềm [6], [7] (hình 1.2)

Các trầm tích Đệ Tứ còn ít được nghiên cứu trong địa chất dầu khí, phủ bất chỉnh hợp trên trầm tích Pliocen Thành phần thạch học bao gồm cuội, sạn, cát bở rời (hệ tầng Kiến Xương) và cát, bột, sét và một số nơi có than bùn (hệ tầng Hải Dương) là các trầm tích lục địa xen các pha biển ở MVHN [7] (hình 1.2)

1.1.3 Đặc điểm cấu trúc kiến tạo 1.1.3.1 Đặc điểm kiến tạo khu vực

Từ cuối Kreta đến Eocen sớm, mảng Ấn Độ dần tiệm cận tới Nam mảng Âu - Á và thực sự va chạm vào phía Nam mảng Âu - Á vào Miocen giữa Sự dịch chuyển của mảng Ấn Độ về phía Bắc đã tạo ra “tách giãn” mang tính khu vực theo hướng TB - ĐN, đây được cho là nguyên nhân hình thành Biển Đông Việt Nam nguyên thủy hướng ĐB - TN, cũng như gây nâng khu vực và tạo một loạt các bể tách giãn dọc theo rìa phía Nam mảng Việt - Trung [3], [4]

Từ giữa Eocen muộn tới sát trước Miocen sớm là pha tách giãn có tính khu

vực, được bắt đầu khi có sự va chạm của mảng Ấn Độ với mảng Á - Âu Chính tác động này đã đẩy mảng Đông Dương về phía ĐN và xoay theo chiều kim đồng hồ Chuyển động trượt bằng trái dọc theo hệ thống đứt gãy Sông Hồng đánh dấu sự bắt đầu hình thành của bể trầm tích Sông Hồng và cũng là xu thế trượt bằng chủ đạo của các đới đứt gãy Sông Lô và Sông Chảy với qui mô lớn từ 200 đến 500km Trong pha tách giãn này hàng loạt địa hào, bán địa hào đã được hình thành không chỉ trong phạm vi bể mà cả các khu vực lân cận Trong khoảng thời gian này các địa hào vừa hình thành đã được lấp đầy bởi các thành tạo nguồn đầm hồ và sông ngòi

Vcuối Eocen - đầu Oligocen, xuất hiện dị thường nhiệt ở trung tâm Biển Đông tạo điều kiện cho sự hình thành và phát triển tách giãn đáy Biển Đông Trong Oligocen muộn, sự mở rộng đáy biển Đông có thể là nguyên nhân gây ra nén và nghịch đảo kiến tạo ở Đông Bắc bể Sông Hồng Nén ép mạnh là nguyên nhân tạo nghịch đảo, nâng và bóc mòn để tạo nên bất chỉnh hợp (BCH) phân tách các thành tạo đồng tách giãn và các thành tạo sau tách giãn [3], [4], [7] (hình 1.3)

Hình 1.3 Mặt cắt địa chấn tuyến GPGT93-201 (Nguyễn Thị Dậu, 2012) Trong Miocen sớm chuyển động trượt bằng trái dọc theo đới đứt gãy Sông Hồng tạo điều kiện căng giãn bể về phía Tây Nam Bể lún chìm nhanh, dẫn tới sự thay đổi môi trường lắng đọng từ tướng sông ngòi, đầm hồ đến ven bờ Sự lún chìm nhanh cũng là một trong các nguyên nhân gây biển tiến trong Miocen sớm [7]

Trong Miocen giữa chuyển động dọc theo đứt gãy Sông Hồng bắt đầu có sự

đổi dấu từ trái sang bên phải Khi mảng Ấn Độ tiếp tục va chạm với mảng Âu - Á, mảng Đông Dương lại bị chặn bởi mảng Sundaland dẫn đến phần phía Nam mảng Việt Bắc - Hoa Nam bị đẩy trôi về phía Đông Trong giai đoạn này dị thường nhiệt ở Biển Đông ngừng hoạt động và bắt đầu lạnh nguội, co ngót [7]

Thời kỳ Pliocen - Đệ Tứ là giai đoạn tạo thềm, hình thành tập trầm tích dày nguồn lục địa tới ven bờ, biển nông phủ bất chỉnh hợp trên các thành tạo cổ hơn (hình 1.3)

1.1.3.2 Hệ thống đứt gãy

Bể Sông Hồng được khống chế ở hai cánh bằng các đứt gãy thuận trượt bằng: đứt gãy Sông Lô ở phía Đông Bắc và đứt gãy Sông Chảy ở phía Tây Nam Theo phương phát triển của các đứt gãy, chia ra 4 hệ thống đứt gãy chính: Hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam (TB - ĐN), Đông Bắc - Tây Nam (ĐB - TN), á kinh tuyến và á vĩ tuyến

Hình 1.4 Mặt cắt địa chất tuyến GPGT 93-201 (Nguyễn Thị Dậu, 2012)

➢ Hệ thống đứt gãy TB - ĐN

Hệ thống đứt gãy TB - ĐN là hệ thống đứt gãy mang tính chủ đạo, phát triển mạnh nhất cả về chiều dài cũng như biên độ dịch chuyển, gồm cả đứt gãy nghịch và đứt gãy thuận, chủ yếu có tuổi cổ được tái hoạt động trong thời kỳ tách giãn Hệ thống đứt gãy này tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc bể gồm các đứt gãy thuận (Sông Lô, Sông Chảy, Sông Cả…) và các đứt gãy nghịch (Vĩnh Ninh, Sông Hồng,

Sông Mã, Rào Nậy…) [6], [7] (hình 1.4)

➢ Hệ thống đứt gãy ĐB - TN

Tập trung chủ yếu ở khu vực rìa Đông Bắc bể và phần Đông Bắc đứt gãy Sông Lô Hệ thống đứt gãy này có lẽ chỉ hoạt động mạnh trong Oligocen và hầu hết ngưng nghỉ vào giai đoạn Miocen sớm [6], [7]

➢ Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến

Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến thường là các đứt gãy được sinh thành vào

thời kỳ tách giãn Chúng phát triển mạnh cả về chiều dài cũng như biên độ dịch chuyển (từ 300 đến 1.000m) và tập trung chủ yếu ở khu vực phía Nam bể [6], [7]

➢ Hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến

Hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến là những đứt gãy thuận và phát triển đơn lẻ, nằm

không tập trung ở một khu vực nhất định, chúng thường là những đứt gãy nhỏ cả về chiều dài và biên độ, không đóng vai trò quan trọng trong hình thành cấu trúc của bể Hệ thống đứt gãy này có mặt ở rìa Đông và Đông Bắc bể [6], [7]

1.1.3.3 Phân vùng kiến tạo

Bể Sông Hồng và vùng kề cận thuộc vùng lãnh hải Việt Nam được chia thành nhiều đơn vị cấu trúc nhỏ gồm: vùng rìa Tây, trũng Trung tâm, vùng rìa Đông Bắc (phụ bể Bạch Long Vĩ) và vùng rìa Đông (hình 1.5)

➢ Vùng rìa Tây

Theo đặc điểm cấu trúc và mức độ biến vị của lớp phủ Kainozoi có thể chia vùng rìa phía Tây thành: thềm Thanh Nghệ, phụ bể Huế - Đà Nẵng, thềm Đà Nẵng (hình 1.5)

Thềm Thanh Nghệ phân bố dọc theo đường bờ rìa Tây Nam từ MVHN qua

phía Tây các lô 103, 104, 105 và xuống bắc lô 111 (hình 1.5).Chiều dày trầm tích Kainozoi lớn nhất chỉ đạt chừng 3.000m, và có xu hướng tăng dần về Trung tâm bể Thành phần trầm tích chủ yếu là các trầm tích lục nguyên, phủ bất chỉnh hợp lên các thành tạo trước Kainozoi Đã phát hiện một số cấu tạo dạng vùi lấp như Quả Táo, Quả Lê và bẫy dạng kề áp như Quả Mít Vàng, Quả Chuối, Tê Giác, nhưng với tiềm năng tích tụ dầu khí không lớn [6], [7]

Phụ bể Huế - Đà Nẵng là đới có cấu trúc bị phân dị rõ ràng trong thời kỳ

Oligocen Mặt móng trước Kainozoi gồ ghề, lồi lõm xen kẽ nhau tạo thành những địa hào, bán địa hào được lấp đầy bởi các trầm tích Oligocen (hình 1.5), xen kẽ với chúng là các khối nhô móng Tại đây đã phát hiện một số cấu tạo là các khối đá cacbonat trước Kainozoi có tuổi Devon như cấu tạo Bạch Trĩ, Hải Yến, Hoàng Oanh và các cấu tạo trong trầm tích Miocen và một vài cấu tạo dạng ám tiêu san hô Khu vực này có nhiều giếng khoan và đã có phát hiện dầu khí nhưng chưa có phát hiện thương mại nào [6], [7]

Thềm Đà Nẵng là phần thềm nghiêng từ góc phía Nam lô 116 chạy dọc theo

đường bờ về phía Nam tới thềm Phan Rang Trầm tích Kainozoi ở đây chủ yếu là các trầm tích tuổi Miocen giữa - muộn và Pliocen - Đệ Tứ, phủ bất chỉnh hợp lên móng trước Kainozoi, nhiều nơi thềm được phủ bởi lớp cacbonat tuổi Miocen giữa - muộn Do trầm tích có chiều dày nhỏ và khả năng tồn tại đá chắn kém nên tiềm năng dầu khí ở đây không được đánh giá cao [6], [7]

➢ Trũng Trung tâm

Trũng Trung tâm chiếm toàn bộ khu vực trung tâm bể SH với chiều dày trầm

tích lớn, cấu trúc đa dạng và phức tạp, sụt lún là chính, kéo dài từ lô 107-108 đến lô 115 Đặc điểm chính của vùng này là các tầng trầm tích nghiêng thoải dần và dày lên về phía trung tâm trũng, nơi dày nhất trên 16km Trũng Trung tâm gồm các đơn vị cấu trúc nhỏ hơn như: trũng Đông Quan, đới nghịch đảo Miocen, phụ trũng Trung tâm, địa hào Quảng Ngãi [6], [7] (hình 1.5)

Trũng Đông Quan là trũng sâu mang tính địa phương chủ yếu nằm trong đất

liền thuộc MVHN, bị giới hạn bởi hai đứt gãy lớn là đứt gãy Sông Lô và đứt gãy Vĩnh Ninh, phát triển kéo dài ra lô 102 (hình 1.5) Đặc điểm nổi bật của trũng là các trầm tích Miocen dày trên 4.000m phủ bất chỉnh hợp lên các trầm tích Oligocen và ít bị chia cắt bởi các đứt gãy Khu vực MVHN, trầm tích Oligocen đã bị nâng lên, bào mòn, cắt cụt vào cuối Oligocen muộn nên chiều dày trầm tích Oligocen ở khu vực này không lớn và bị phân cắt thành khối bởi các hệ thống đứt gãy khác nhau, tạo thành các cấu tạo có khả năng chứa dầu khí, như cấu tạo D14 Chưa có phát hiện dầu khí trong trầm tích Oligocen ở khu vực trũng Đông Quan [6],[7]

Hình 1.5 Bản đồ phân vùng cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng và khu vực kế cận

(Nguyễn Thị Dậu, 2012)

Đới nghịch đảo Miocen kéo dài từ đất liền ra biển được giới hạn bởi đứt gãy

Sông Chảy ở phía Tây Nam và đứt gãy Vĩnh Ninh ở phía Đông Bắc, chiều dày trầm tích ở đây lớn hơn so với ở trũng Đông Quan (có thể đạt tới trên 5.000m) Đới này trước đây có lẽ nằm trong một địa hào sâu, kéo dài từ đất liền ra đến lô 102, 103, phần Tây lô 107 nhưng sau đó bị nghịch đảo trong khoảng cuối Miocen muộn Quá trình nghịch đảo kiến tạo cuối Miocen muộn đã làm các thành tạo được hình thành trước đó bị uốn nếp, nâng lên bào mòn, nhiều nơi bị bào mòn cắt cụt Cũng do nén ép mà trong khu vực này đã hình thành hàng loạt cấu tạo dạng hình hoa như: cấu tạo Cây Quất, Hoa Đào, Hoàng Long, Bạch Long, Hồng Long Trên phạm vi đới nghịch đảo Miocen, đã có nhiều phát hiện dầu khí như phát hiện khí Hồng Long, Hắc Long, Hoàng Long, Địa Long, Thái Bình, Bạch Long [6], [7]

Phụ trũng Trung tâm chiếm phần lớn diện tích trung tâm bể Sông Hồng

(hình 1.5) Tại đây, chiều dày trầm tích Kainozoi lớn nhất đạt trên 16.000m, phủ bất chỉnh hợp (?) lên các thành tạo móng trước Kainozoi Tại khu vực này, có thể do trầm tích mịn vượt trội và tốc độ lắng đọng trầm tích Pliocen - Đệ Tứ lớn tạo nên sự nén ép trọng lực làm cho sét bị đùn lên tạo thành các diapir sét Sự tác động này làm cho các thân cát phía trên uốn cong tạo vòm đồng thời những thân cát nằm cận kề bị biến dạng so với ban đầu và chúng đã trở thành các bẫy chứa dầu khí Những đối tượng này trở thành mục tiêu ưu tiên tìm kiếm dầu khí tại khu vực này [6], [7]

Địa hào Quảng Ngãi có cấu trúc đơn giản là một lõm oằn võng, nằm kẹp

giữa thềm Đà Nẵng và đới nâng Tri Tôn trong khoảng lô 116 tới giữa lô 121, phần đuôi phía Nam lô 121 chìm xuống và liên thông với bể trầm tích Phú Khánh (hình 1.5) Trầm tích Kainozoi trong địa hào này có chiều dày tương đối lớn (tới 9.000m), bao gồm các trầm tích từ Oligocen (và Eocen?) tới Đệ Tứ Trong địa hào tồn tại những tập đá hạt mịn có thể trở thành đá sinh HC cung cấp cho một số cấu tạo ở lân cận [6], [7]

➢ Vùng rìa Đông Bắc (phụ bể Bạch Long Vĩ)

Là khu vực ở phía Đông Bắc đứt gãy Sông Lô, thuộc nền bằng Việt Bắc - Hoa Nam, bao gồm đơn vị cấu trúc nhỏ: thềm Hạ Long, đới phân dị Đông Bắc đứt gãy Sông Lô và đới phân dị Bạch Long Vĩ (hình 1.5)

Thềm Hạ Long nằm ở phía Đông Bắc đứt gãy Sông Lô phát triển từ đất liền

ra biển đến các lô 100-101/04 và bắc lô 106/10 Tại đây, lớp phủ trầm tích Kainozoi rất mỏng và phủ bất chỉnh hợp lên móng Paleozoi Khu vực này chưa phát hiện các cấu tạo có tiềm năng tích tụ dầu khí [6],[7]

Đới phân dị Đông Bắc đứt gãy Sông Lô có chiều dày trầm tích thay đổi đáng

kể, các hố sụt nhỏ được lấp đầy bởi các vụn lục nguyên đôi khi dày đến 5.000m, đại bộ phận diện tích còn lại là khu vực có móng nâng cao Trầm tích Kainozoi bị chia cắt thành khối bởi các đứt gãy có phương khác nhau nhưng chủ yếu theo hướng ĐB - TN Trong đới này đã phát hiện một số cấu tạo là các khối nhô móng bị vùi lấp có khả năng tích tụ dầu khí nhưng có rủi ro cao về tầng chắn Tại cấu tạo Yên Tử và Hàm Rồng đã có phát hiện dầu, đây là phát hiện dầu đầu tiên ở Bắc bể Sông Hồng [6], [7]

Đới phân dị Bạch Long Vĩ là một địa hào nhỏ hẹp từ giữa lô 107/04 theo

hướng ĐB - TN đến góc ĐN của lô 106/10, lô 100-101/04 và ven theo rìa phía Tây - Bắc đảo Bạch Long Vĩ, chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo nghịch đảo vào thời kỳ Oligocen muộn - Miocen sớm (hình 1.5) Địa hào này là phần đuôi của bể Tây Lôi Châu nối với bể Sông Hồng [6], [7]

➢ Vùng rìa Đông

Vùng rìa Đông Nam bể Sông Hồng gồm: Đới nâng Tri Tôn, bể Đông Bắc Tri

Tôn; và đới phân dị Hoàng Sa (hình 1.5)

Đới nâng Tri Tôn là đới nhô cao của móng trước Kainozoi tạo nên một địa

lũy kéo dài theo hướng á kinh tuyến nằm ở phía Nam bể Sông Hồng, nhô cao hơn cả là ở khu vực phần bắc lô 121 đến lô 120, qua các lô 119-118-117 và chìm dần ở lô 115-113 Khu vực đới nâng Tri Tôn có móng trước Kainozoi nhô cao thuận lợi phát triển các ám tiêu san hô trong thời kỳ Miocen sớm-giữa, đây là dạng bẫy chứa dầu khí quan trọng như cấu tạo Cá Voi Xanh, Sư Tử Biển [6], [7]

Bể Đông Bắc Tri Tôn nằm ở phía Đông Bắc đới nâng Tri Tôn (trước đây gọi

là trũng Đông Tri Tôn và bể Nam Hải Nam), kề cận ngay phía Nam thềm Tây nam Hải Nam, là trũng hẹp kéo dài theo phương ĐB - TN [6], [7]

Đới phân dị Hoàng Sa có chiều sâu nước biển tương đối lớn (từ 500 đến trên

1.500m), phát triển trùng với hướng phát triển cấu trúc quần đảo Hoàng Sa (theo hướng Đông ĐB - T ây TN) Chiều dày trầm tích Kainozoi khoảng 7.000m Tại đây đã phát hiện một số cấu tạo triển vọng như Cá Lăng, Cá Chuồn, Cá Dao [6], [7]

1.1.4 Lịch sử phát triển địa chất

Lịch sử phát triển địa chất của bể từ Paleogen đến nay vô cùng phức tạp: tách giãn (trong Eocen - Oligocen), sau đó là nén ép, nghịch đảo, nâng lên, lún chìm nhiệt, bào mòn cắt cụt kèm theo các chu kỳ nâng - hạ mực nước biển… Có thể chia lịch sử phát triển địa chất bể Sông Hồng thành một số giai đoạn như sau:

1.1.4.1 Giai đoạn trước tách giãn (từ giữa Eocen ? về trước)

Từ giữa Eocen trở về trước là giai đoạn trước khi hình thành bể, toàn vùng chịu xâm thực bào mòn, trong giai đoạn này nhiều diện tích thuộc phần Tây Bắc bể như: Miền Võng Hà Nội, thềm Hạ Long, thềm Đà Nẵng… là các vùng nâng cao và

bị bào mòn mạnh [6], [7]

1.1.4.2 Giai đoạn tách giãn (từ giữa Eocen ? - Oligocen - đầu Miocen)

Sự kiện địa chất này xảy ra mang tính khu vực dẫn đến việc hình thành các địa hào, bán địa hào chủ yếu bị khống chế bởi các hệ thống đứt gãy thuận có biên độ rất lớn hướng TB - ĐN Đáng chú ý là khu vực rìa Đông Bắc bể, các địa hào bị khống chế về chiều rộng bởi các dải hoặc khối nâng của các thành tạo trước tách giãn (pre-rift) Khu vực Trung tâm, các trầm tích tướng lục địa, đầm hồ đã được hình thành Ở khu vực rìa Tây Nam, các địa hào không được thể hiện rõ ràng có thể một phần cấu trúc ban đầu của khu vực này đã bị biến đổi do sự dịch chuyển rất mạnh về phía Đông Bắc của miền nền Đông Dương [6], [7]

1.1.4.3 Giai đoạn sau tách giãn (Miocen)

Các địa hào đã được hình thành và phân bố giữa đứt gãy Sông Lô và Sông Chảy tiếp tục được lấp đầy do vẫn tiếp tục lún chìm trong thời gian Oligocen muộn Sự phát triển của trầm tích trong các địa hào có thể đã dừng lại khi có pha nghịch đảo kiến tạo xảy ra vào cuối Oligocen - đầu Miocen Hậu quả của pha kiến tạo này là một khối lượng lớn trầm tích synrift nằm trong các địa hào thuộc đới nghịch đảo Oligocen (khu vực rìa Đông Bắc) đã bị bào mòn (hình 1.3) Sau pha kiến tạo nén ép, các vùng rìa bị nâng lên và tiếp tục bị bào mòn trong thời gian dài, vật liệu của

quá trình bào mòn này được đưa tới trung tâm lắng đọng ở khu vực trung tâm bể Trong thời Miocen, sự sụt lún kết hợp với quá trình nâng lên của mực nước biển tạo nên sự mở rộng của bể trầm tích về hai phía Tây Bắc và Đông Nam [6], [7]

Thời kỳ nghịch đảo kiến tạo Miocen được xem là thời kỳ thu hẹp diện tích bể và nén ép kiến tạo Quá trình nghịch đảo này dẫn đến sự hình thành các dải cấu tạo địa phương là các nếp lồi dọc theo đứt gãy Vĩnh Ninh và xen giữa các trũng như Trũng Đông Quan Mực nước biển trong bể hạ xuống tương đối thấp, quá trình bào mòn diễn ra rất mạnh, các vật liệu bóc mòn này thường không được vận chuyển

đi xa mà lấp đầy ngay những trũng nhỏ kế cận [6], [7]

Như vậy, vào cuối Miocen muộn đã xảy ra pha nén ép cục bộ ở phần Tây Bắc bể làm cho các thành tạo được hình thành từ trước bị uốn nếp, nâng trồi, bào mòn, cắt cụt và tạo nên một đới nghịch đảo kiến tạo điển hình ở phía Bắc bể Sông Hồng

1.1.4.4 Thời kỳ tạo thềm hiện đại (Pliocen đến nay)

Vào Pliocen biển tiến bắt đầu ảnh hưởng và phát triển rộng khắp toàn thềm lục địa Việt Nam nói chung và bể Sông Hồng nói riêng Ở bể Sông Hồng, trầm tích Pliocen phủ bất chỉnh hợp lên mặt bào mòn nóc Miocen và tạo thành một mặt bất chỉnh hợp đặc trưng giữa Miocen và Pliocen - Đệ Tứ Toàn bộ bể Sông Hồng có cùng một bình đồ cấu trúc bình ổn, hình thành đồng bằng tiêu biểu cho chu kỳ nâng cao của mực nước biển toàn cầu cực đại vào cuối Pliocen [7]

1.2 Tổng quan khu vực lô 104 1.2.1 Đặc điểm địa lý lô 104

Lô nghiên cứu 104 nằm ở ngoài khơi phía Bắc vịnh Bắc Bộ, thuộc phần phía Tây Bắc của bể trầm tích Sông Hồng, cách cảng Hải Phòng khoảng 150km về phía Nam (hình 1.0) Diện tích lô nghiên cứu khoảng 7.500 km2 và thuộc đơn vị cấu trúc thềm Thanh Nghệ

1.2.2 Lịch sử nghiên cứu, tìm kiếm thăm dò dầu khí lô 104

Trước năm 1980 hầu như chưa có hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí nào ngoài khơi bể Sông Hồng nói chung và khu vực lô 104 nói riêng

Những khảo sát khu vực có tính hệ thống chỉ mới được bắt đầu từ năm 1981 Trong đó, 8.375km khảo sát địa chấn 2D với mạng lưới 20x30km do Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (lúc đó là Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam) và Liên doanh Dầu khí Việt - Nga (Vietsovpetro) thực hiện trên diện rộng khu vực bể Sông Hồng vào năm 1983-1984, trong đó có bao gồm lô 104

Năm 1993, OMV ký kết hợp đồng thực hiện các hoạt động thăm dò dầu khí trên phạm vi lô 104 Các hoạt động khảo sát, thu nổ địa chấn đã được OMV thực hiện ngay sau đó với 5.016km địa chấn 2D (năm 1993) Sau đó OMV đã khoan 2 giếng khoan thăm dò trong khu vực lô nghiên cứu:

- 104-1 là giếng khoan đầu tiên được OMV thực hiện tại lô 104 Đây là giếng khoan thăm dò trên cấu tạo QV, bắt đầu thực hiện khoan vào 11/1995 và đạt tới độ sâu (1.050m) vào tháng 12/1995 Đối tượng của giếng này là tầng cát kết Miocen và móng đá vôi

- 104-2 là giếng khoan thăm dò thứ hai, thuộc cấu tạo QN Giếng khoan này bắt đầu thực hiện khoan vào 12/1995 và đạt tới độ sâu đáy giếng (2.114m) vào tháng 1/1996 nhằm vào đối tượng đá vôi Miocen và móng granit Kết quả thử vỉa cho thấy giếng khoan có biểu hiện khí 1% N1 trong Miocen dưới tại độ sâu 1.800m

- Năm 2007, PIDC và KNOC thỏa thuận hợp tác thực hiện chung các hoạt động tìm kiếm, thăm dò dầu khí Tuy nhiên, không có thêm hoạt động khảo sát địa chấn hay giếng khoan nào được thực hiện bởi các nhà thầu này

- Giếng khoan 104-3 trên cấu tạo QMV được nhà thầu Premier Oil vào năm 2011, đạt độ sâu 3.832m và hướng đến đối tượng cát kết Miocen và móng đá vôi Tuy nhiên, kết quả thử vỉa chỉ phát hiện vết dầu khí trong Miocen

Sơ đồ mạng lưới các tuyến khảo sát địa chấn và kết quả hoạt động khoan thăm dò được thể hiện như hình 1.6 và bảng 1

Hình 1.6 Sơ đồ mạng lưới các tuyến khảo sát địa chấn khu vực nghiên cứu

(Nguyễn Thị Dậu, 2012)

Bảng 1.1 Kết quả khoan thăm dò dầu khí lô 104 [7]

Số TT

Tên giếng khoan

Độ sâu đáy giếng (mMD)

Nhà thầu, thời gian

Thành hệ đáy giếng

Đối tượng và bẫy

Biểu hiện, dấu hiệu

Ghi chú

Tình trạng giếng

1 104-1 1.050 OMV,

1995

Móng Cacbonat

Cát kết Miocen; móng đá vôi

Mất dung dịch từ 997m đến đáy giếng

Giếng khô Huỷ

2 104-2 2.114 OMV,

1996

Móng Granit

Đá vôi Miocen; móng granit

Khí 1% N1 trong Miocen dưới

tại 1.800m

Giếng khô Huỷ

3 104-3 3.832

Premier Oil, 2011

Móng

Cát kết Miocen; móng đá vôi

Vết dầu khí trong Miocen

Giếng khô Huỷ

1.2.3 Đặc điểm địa chất khu vực lô 104

Lô 104 nằm trên đơn vị cấu trúc thềm Thanh Nghệ, phía Bắc bể Sông Hồng, do đó lô nghiên cứu mang những đặc điểm địa chất về kiến tạo, địa tầng trầm tích tương tự như các đặc điểm địa chất của vùng phía Bắc bể

Tại khu vực lô nghiên cứu, phát triển chủ yếu là hệ thống đứt gãy theo phương á kinh tuyến và hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam Các đứt gãy này đều là các đứt gãy thuận, chủ yếu được sinh thành trong thời kỳ tách giãn bể Hầu hết các đứt gãy này đều ngừng hoạt động vào giai đoạn cuối Miocen giữa (hình 1.7)

Hình 1.7 Sơ đồ các đứt gãy chính khu vực lô 104 (Nguyễn Thị Dậu, 2012)

Đẳng sâu nóc móng Đẳng sâu nóc Oligocen

Đẳng sâu nóc Miocen dưới Đẳng sâu nóc Miocen giữa

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở tài liệu

Trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn, một khối lượng các tài liệu cổ sinh địa tầng, địa vật lý, địa chất và tài liệu giếng khoan cũng như các báo cáo liên quan đến khu vực lô nghiên cứu đã được sử dụng

Tài liệu cổ sinh địa tầng:

Tài liệu cổ sinh địa tầng sử dụng trong luận văn là các kết quả phân tích hóa thạch trùng lỗ, tảo vôi, bào tử phấn hoa (bảng 2.1) và các báo cáo sinh địa tầng tại các giếng khoan trong lô nghiên cứu Nhìn chung, chất lượng tài liệu và các kết quả phân tích có độ tin cậy cao, đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu của đề tài

Bảng 2.1 Tài liệu cổ sinh địa tầng tại các giếng khoan lô 104 [14], [15], [16]

Tài liệu địa vật lý giếng khoan:

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, tài liệu địa vật lý giếng khoan sử dụng chủ yếu là đường cong gamma thuộc 3 giếng khoan 104-1, 104-2, 104-3 (Bảng 2.2) Bên cạnh đó, một số đường cong địa vật lý khác được kết hợp sử dụng trong quá trình minh giải

Bảng 2.2 Tài liệu đường cong GR tại các giếng khoan lô 104 [14], [15],[16]

(mMD)

Tài liệu địa chấn địa tầng:

Luận văn còn được thực hiện trên cơ sở một số tuyến địa chấn 2D trong khu vực lô nghiên cứu Các tuyến địa chấn được sử dụng này do công ty OMV, KNOC, Primier Oil tiến hành khảo sát ở khu vực lô 104 Mặt cắt địa chấn lựa chọn đi qua các giếng khoan trong lô nghiên cứu được thể hiện trên hình 2.1

Hình 2.1 Mặt cắt địa chấn cắt qua các giếng khoan lô 104 Với các cơ sở tài liệu trên, kết hợp với việc khai thác các phần mềm chuyên dụng hỗ trợ (StrataBugs, CycloLog, Petrel), kết quả nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Miocen và luận giải cổ môi trường khu vực lô 104 được học viên đưa ra trong luận văn này

2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nội dung cơ bản của địa tầng phân tập 2.2.1.1 Định nghĩa địa tầng phân tập

Địa tầng phân tập ra đời từ những năm 50 của thế kỷ 20, cho đến nay nó đã trở thành phương pháp nghiên cứu lát cắt địa chất rất hiệu quả và được áp dụng khá rộng rãi trên thế giới Khái niệm địa tầng phân tập đã được đưa ra bởi nhiều tác giả như J.C Van Wagoner, H.W Posamentier, R.M Mitchum, P.R Vail, I.F Sarg, T.S Lautit và J Hardenbol, D Emery hay K.J Myers Trên cơ sở tổng hợp các khái niệm của các tác giả trên, khái niệm về địa tầng phân tập được phát biểu như sau:

Địa tầng phân tập là một khái niệm để chỉ những mặt cắt địa tầng của các bể trầm tích trong đó ranh giới các phân vị địa tầng được xác định dựa vào ranh giới các chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu (chân tĩnh) và sự sắp xếp có quy luật của các đơn vị trầm tích theo không gian và theo thời gian [9]

Như vậy, bản chất của phương pháp địa tầng phân tập là nghiên cứu địa tầng và trầm tích trong mối quan hệ với sự thăng giáng mang tính chu kỳ của mực nước biển, nhằm sáng tỏ quy luật phân bố trầm tích theo không gian và thời gian thông qua các tài liệu: địa chấn, địa vật lý giếng khoan, thạch học và tài liệu cổ sinh

2.2.1.2 Mực nước biển

Mực nước biển tương đối là khoảng cách giữa mặt biển và mặt mốc chuẩn

thường là mặt móng hoặc một bề mặt gần đáy biển (Posamentier và nnk., 1988) (hình 2.2.) Sự thay đổi tương đối của mực nước biển là sự nâng lên hoặc hạ xuống biểu kiến của mực nước biển so với bề mặt lục địa Vì vậy mực nước biển thay đổi đôi khi chỉ mang tính địa phương do chuyển động kiến tạo hoặc quá trình tích tụ trầm tích quá nhanh chứ không phải do sự thay đổi mực nước biển toàn cầu

Mực nước biển chân tĩnh hay đẳng tĩnh là độ cao mực nước biển trên toàn

cầu so với mốc cố định là tâm trái đất (Kendall và Lerche 1988) (hình 2.2) Mực nước biển chân tĩnh có thể thay đổi do 3 nguyên nhân: thể tích các bể đại dương thay đổi, thể tích các sống núi đại dương thay đổi và hoạt động băng hà - gian băng

Hình 2.2 Quan hệ giữa mực nước biển đẳng tĩnh và mực nước biển tương đối

(Jervey, 1988)

2.2.1.3 Tập trầm tích và các miền hệ thống trầm tích

Tập (sequence) là đơn vị cơ bản của lát cắt trầm tích Nó là tập hợp các lớp

trầm tích nằm chỉnh hợp lên nhau, liên quan với nhau về nguồn gốc và được giới hạn nóc và đáy bởi các bất chỉnh hợp hoặc các bề mặt chỉnh hợp tương quan

(Mitchum và nnk., 1977) Một tập (sequence) bao gồm các “miền hệ thống trầm tích” (systems tracts) Miền hệ thống trầm tích là những vị trí khác nhau trong mặt

cắt của tập và được cấu thành bởi các phân tập (parasequences) và nhóm phân tập

(paraseqences set) Phân tập là đơn vị cơ bản nhỏ nhất tương ứng với một đơn vị trầm tích cơ bản Còn nhóm phân tập là bao gồm hai hay nhiều phân tập tạo nên

một tổ hợp cộng sinh các đơn vị trầm tích [9]

Hình 2.3 Mô hình tập trầm tích (Vail và nnk., 1987)

Hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand Systems Tract - LST) được hình

thành và tích tụ trong thời gian mực nước biển hạ thấp xuống bên dưới điểm uốn của rìa thềm và trong thời gian khi mực nước biển tương đối bắt đầu tăng chậm Hệ thống trầm tích biển thấp bao gồm thành phần quạt ngầm đáy biển (quạt sườn - slope fan - sf, quạt đáy biển - basin floor fan - bf), các nêm lấn giật lùi ra biển (progradation) hình thành khi mực nước biển hạ thấp ngoài sườn thềm và các bồi tụ (aggradation) hình thành trong thời gian đầu dâng lên của mực nước biển (hình 2.3)

Hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive Systems Tract - TST) được tích

tụ trong thời gian dâng lên của mực nước biển tương đối Trầm tích của hệ thống biển tiến bao gồm chủ yếu là các lớp trầm tích giật lùi về phía đất liền

(retrogradation) Mực nước biển tăng nhanh nhất vào thời gian cuối của hệ thống biển tiến Mặt ranh giới hình thành vào thời điểm này gọi là mặt biển tiến cực đại (Maximum Flooding Surface - MFS) Bề mặt phân cách giữa hệ thống trầm tích biển thấp và hệ thống trầm tích biển tiến là bề mặt biển tiến (Trangressive Surface - TS) (hình 2.3)

Hệ thống trầm tích biển cao (Highstand System Tract - HST) là hệ thống

trầm tích trẻ nhất, nằm trên cùng của tập Đây là hệ thống trầm tích dạng nêm lấn (progradation) ngay sau pha biển tiến cực đại và trước khi hình thành ranh giới tập Hệ thống trầm tích này được hình thành khi mực nước biển tương đối từ mức cao nhất rồi hạ thấp dần (hình 2.3)

2.2.2 Phương pháp sinh địa tầng

Sinh địa tầng là phương pháp nghiên cứu địa tầng trầm tích trên cơ sở nghiên cứu các phức hệ hóa thạch cổ sinh chứa trong các lớp trầm tích Phương pháp này sử dụng dải các hóa thạch theo thời gian và phân bố của chúng theo không gian nhằm cung cấp các thông tin về địa tầng và cổ môi trường lắng đọng của các thành tạo trầm tích

2.2.2.1 Địa tầng và đới cổ sinh

Hóa thạch sinh ra, tiến hóa và biến mất do các thay đổi về điều kiện về môi trường thay đổi Sự xuất hiện đầu tiên trong giếng khoan từ trên xuống/nóc và sự xuất hiện sau cùng trong giếng khoan từ trên xuống/đáy của các loài hóa thạch chủ đạo được sử dụng làm các mốc chuẩn trong xác định địa tầng và phân chia các đới cổ sinh Ngoài ra, sự phong phú hay suy giảm về tổng lượng các hóa thạch cũng là những bằng chứng bổ sung để xác định tuổi địa chất tương đối cho các đơn vị địa tầng

Thời gian trong sinh địa tầng được đo bằng các đới sinh địa tầng Đây là một đơn vị cơ bản của sinh địa tầng, được xác định dựa vào sự xuất hiện hay sự biến mất có tính toàn cầu của những hóa thạch chủ đạo (thường là loài hoặc phụ loài) (hình 2.4)

Hình 2.4 Đới sinh địa tầng theo đặc điểm hóa thạch Phân chia địa tầng và đới cổ sinh các bể trầm tích Kainozoi thềm lục địa Việt Nam nói chung và phạm vi lô nghiên cứu nói riêng chủ yếu dựa trên các tiêu chuẩn hoá thạch đặc trưng như sau:

- Các đới trùng lỗ (đới N) xác định theo hệ thống phân đới của Blow (1979) [22], [24], [32] Theo cách phân chia này, thống Miocen gồm 15 đới N gồm: N4-N8 thuộc Miocen dưới, N9-N14 thuộc Miocen giữa, N15-N18 thuộc Miocen trên

- Các đới tảo vôi (đới NN) chủ yếu dựa vào hệ thống phân đới Martinii (1971) [18], [19], [25], [26], [31] Thống Miocen gồm 11 đới NN gồm: NN1-NN4 thuộc Miocen dưới, NN5-NN7 thuộc Miocen giữa, NN8-NN11 thuộc Miocen trên

- Các đới bào tử phấn hoa chủ yếu dựa vào phân đới của Germaeraad, Hopping, Muller (1968) [22], Morley (1977, 1991) [27], [28] và sơ đồ phân đới của Viện Dầu Khí Việt Nam trong thềm lục địa Việt Nam [13], [15] Sơ đồ phân đới

này chia Miocen thành 3 đới (Florschuetzia trilobata, Florschuetzia levipoli, Floschuetzia meridionalis) và 5 phụ đới (Magnstriatites howardii, Florschuetzia semilobata, Florschuetzia trilobata, Floschuetzia meridionalis, Stenochlana laurifolia)