Đá carbonate là một nhóm đá phổ biến trong các loại đá trầm tích, nhóm đá hoá học và sinh khoáng nói riêng, được hình thành từ sự kết tủa của các khoáng vật từ nước trong suốt quá trình biến đổi về sinh học và hóa học của môi trường. Đá carbonate được phân biệt với các đá trầm tích hạt vụn bởi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật và kiến trúc. Đá carbonate có thể được phân chia dựa trên thành phần cơ bản của khoáng vật thành hai nhóm chính là limestone (đá vôi) và dolomite (đá dolomite). Limestone có thành phần chính là khoáng vật calcite, dolomite có thành phần chính là khoáng vật dolomite. Ngoài ra đá carbonate còn có sự pha tạp giữa carbonate và thành phần phi carbonate như sét, silit, vụn cơ học v.v. Khi đó tên gọi của đá carbonate cũng thay đổi theo.
LỜI CẢM ƠN Thay mặt nhóm, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Trần Văn Xuân thầy cô môn Địa chất Dầu khí với dạy, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện cho chúng em thu thập tài liệu dành thời gian gian quý báu để hướng dẫn chúng em, giúp chúng em thực đề tài đồ án này, đồ án không đơn giản môn học bao môn khác, mà tảng cho chúng em hỏi hỏi, vừa tìm hiểu nghiên cứu kiến thức vừa đúc kết nhiều kinh nghiệm để chuẩn bị cho kỳ làm luận văn tới Vì giúp đỡ, dạy tận tình quý thầy cô niềm vinh dự cho chúng em Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô dạy tận tình, truyền đạt kiến thức quý báu kinh nghiệm suốt trình học tập để chúng em hoàn thành đồ án LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngành công nghiệp dầu khí ngành công nghiệp mũi nhọn quốc gia Công tác tìm kiếm thăm dò khai thác dầu khí có nhiệm vụ quan trọng đóng góp cho phát triển kinh tế đất nước mà giải vấn đề tiêu thụ nhu cầu sử dụng ngày tăng tương lai trữ lượng tài nguyên dầu khí hữu hạn Vì vậy, để khai thác hiệu nguồn tài nguyên dầu khí cần áp dụng công nghệ phương pháp khai thác chiến lược khai thác hợp lý Tuy nhiên Việt Nam, thăm dò khai thác dầu khí chủ yếu đá móng nứt nẻ, clastic hay carbonate chưa nhiều Vấn đề ý thăm dò dầu khí đá carbonate cho nhiều kết tốt việc khai thác dầu khí đá carbonate chưa thực xứng đáng với kết thăm dò Thăm dò khai thác dầu khí đá carbonate hội thách thức lớn nhà địa chất trở ngại đặc điểm phức tạp hệ tầng carbonate trình thăm dò khai thác Vì vậy, đề tài "Tìm kiếm thăm dò dầu khí đá carbonate" tập trung làm rõ đặc tính đá carbonate để góp phần giải thích khó khăn công tác thăm dò khai thác dầu khí đá carbonate Nhiệm vụ mục tiêu Trên sở tài liệu có, nghiên cứu tìm hiểu kiến trúc cấu tạo đặc tính thành phần thạch học đá carbonate Từ đặc điểm vật lý hoá học để hiểu vấn đề thường hay xảy trình tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí đá carbonate Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đồ án nghiên cứu đặc điểm hệ tầng Carbonate khu vực phía Nam bể trầm tích Sông Hồng Phƣơng pháp nghiên cứu Thu thập, hệ thống hóa tài liệu Phân tích, giải thích Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Làm sáng tỏ đặc tính đá carbonate để giải thích rõ đề thường gặp trình thăm dò khai thác, góp phần đánh giá trữ lượng với độ xác cao giảm thiểu rủi ro phát sinh định mang tính kỹ thuật kinh tế Nghiên cứu đặc tính địa chất khu vực để suy ra, chứng tỏ mối tương quan địa chất khu vực lân cận, nhằm mở rộng khu vực tìm kiếm có tính chất đặc điểm tương tự MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………………… LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………… Tính cấp thiết đề tài………………………………………………………………… 2 Mục tiêu nhiệm vụ…………………………………………………………………… Đối tượng phạm vi nghiên cứu……………………………………………………… Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………………… Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn………………………………………………… MỤC LỤC……………………………………………………………………………………3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE…………………………………… Giới thiệu chung………………………………………………………………………….4 Nguồn gốc đá carbonate………………………………………………………………….4 Cấu tạo đá carbonate…………………………………………………………………… Phân loại đá carbonate………………………………………………………………… 4.1 Hệ thống phân loại theo Folk ……………………………………………………….8 4.2 Hệ thống phân loại theo Dunham………………………………………………… 10 Các trình thành đá biến đổi chính…………………………………………… 11 5.1 Sự thay đổi sinh vật…………………………………………………………… 11 5.2 Quá trình xi măng hóa …………………………………………………………… 12 5.3 Quá trình hòa tan ………………………………………………………………… 13 5.4 Sự tạo hình thể mới……………………………………………………………… 13 5.5 Quá trình thay thế………………………………………………………………… 14 5.6 Quá trình ép chặt vật lý hóa học……………………………………………… 14 CHƢƠNG II: THÀNH TẠO CARBONATE PHẦN NAM BỂ SÔNG HỒNG……… 15 Giới thiệu chung……………………………………………………………………… 15 1.1 Bể Sông Hồng…………………………………………………………………… 15 1.2 Phần Nam bể Sông Hồng………………………………………………………… 17 Đặc điểm địa chất……………………………………………………………………… 18 2.1 Đặc điểm kiến tạo ………………………………………………………………… 18 2.2 Đặc điểm cấu tạo……………………………………………………………………18 2.3 Đặc điểm địa tầng………………………………………………………………… 20 Đặc điểm thành tạo Carbonate………………………………………………………… 21 3.1 Sự phân bố thành tạo carbonate…………………………………………………… 21 3.2 Mối liên quan trầm tích Carbonate với hệ thống dầu khí………………………21 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng bể Phú Khánh…………… 22 4.1 Bể Phú Khánh……………………………………………………………………… 22 4.1.1 Lịch sử kiến tạo………………………………………………………………… 22 4.1.2 Đặc điểm địa tầng……………………………………………………………… 23 4.2 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng bể Phú Khánh………… 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………… 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 28 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE Giới thiệu chung Đá carbonate nhóm đá phổ biến loại đá trầm tích, nhóm đá hoá học sinh khoáng nói riêng, hình thành từ kết tủa khoáng vật từ nước suốt trình biến đổi sinh học hóa học môi trường Đá carbonate phân biệt với đá trầm tích hạt vụn thành phần hóa học, thành phần khoáng vật kiến trúc Đá carbonate phân chia dựa thành phần khoáng vật thành hai nhóm limestone (đá vôi) dolomite (đá dolomite) Limestone có thành phần khoáng vật calcite, dolomite có thành phần khoáng vật dolomite Ngoài đá carbonate có pha tạp carbonate thành phần phi carbonate sét, silit, vụn học v.v Khi tên gọi đá carbonate thay đổi theo Các đá carbonate chiếm khoảng 20 -25% nhóm đá trầm tích ghi nhận suốt thời gian địa chất, Tuy nhiên tính chất carbonate biến đổi theo thời gian gắn chặt với chế độ kiến tạo kiểu bồn tạo carbonat Ví dụ Cambri, Ocdovic, Silua, carbonate thường có dạng phân lớp mỏng, phân dải giàu bitum đặc trưng cho bồn dạng tuyến sâu Song đến Devon đá vôi vừa có dạng dải, phân lớp mỏng máng sâu lại vừa có dạng khối thành tạo thềm nông (platform) Đến Carbon - Pecmi Trias đá vôi đồng dạng khối điển hình đặc trưng cho bồn trầm tích đẳng thước nông Nghiên cứu đá carbonate có ý nghĩa quan trọng Đá vôi đa dạng cấu tạo, kiến trúc hóa thạch, mang lại thông tin quan trọng môi trường biển cổ, điều kiện cổ địa chất, hóa lý tiến hóa giới sinh vật, đặc biệt sinh vật biển Đá carbonate có ý nghĩa quan trọng kinh tế limestone dolomite sử dụng phổ biến mục đích công nghiệp nông nghiệp Trong hệ thống dầu khí, đóng vai trò tầng chứa vừa tầng sinh tầng chắn Trong phạm vi nghiên cứu đề tài này, tập trung vào ba loại loại đá nhóm đá carbonate, là: đá vôi (limestone), đá dolomite (dolomite) đá mac-nơ Nguồn gốc đá carbonate Các trình phong hóa hóa học đá có trước giải phóng ion, chúng hòa tan nước đất nước mặt chuyển đến hồ hay đại dương Ion bicarbonate ( ) có lẽ thêm vào tương tác nước với khí khí Đa số ion hòa tan vận chuyển đến đại dương giữ nguyên trạng thái hòa tan từ hàng trăm đến hàng triệu năm Khoảng thời gian từ nguyên tố hóa học trạng thái hòa tan đến kết tủa gọi thời gian trú ngụ (residence time) Ion calcium có thời gian trú ngụ ngắn khoảng triệu năm, carbonate ion có thời gian trú ngụ ngắn (110,000 năm) Tầm quan trọng thời gian trú ngụ đối chiếu dồi nước sông nước biển Ion chiếm khoản 49% nước sông nhỏ 1% nước biển (Livingston, 1963; Mason, 1966) Ion chiếm khoảng 12% nước sông chiếm 1% nước biển Nguồn gốc đá vôi (Limestone) Hóa học lắng đọng Sự hòa tan kết tủa kháng vật calcite ( ) aragonite điều khiển trước pH, gây hòa tan khí nước Khi đó, chuỗi phản ứng sau xảy ra: (axit carbonic) (ion bicarbonate) (ion carbonate) Nếu tinh thể calcite hay aragonite tác dụng với dung dịch axit carbonic bị hòa tan theo phản ứng sau: Mũi tên hai chiều cho thấy tùy theo điều kiện môi trường mà phản ứng xảy theo chiều nhược Trong điều kiện thiếu khí tăng pH, phản ứng có xu hướng chuyển dịch sang trái kết làm kết tủa Do áp suất riêng phần nhân tố điều khiển kết tủa Bảng nhân tố gây nên kết tủa Điêu nước Nhiệt độ Áp suất Độ muối kiện Hướng thay dổi Tăng Giảm Giảm Ảnh hưởng trực tiếp Ảnh hưởng độ Loại hòa tan tủa Mất , tăng pH Mất , tăng pH Giảm Giảm hoạt động Giảm ion bên ( Giảm foreign ion) kết Micrite or ooids Micrite or ooids Micrite or ooids Sự hình thành trứng cá minh chứng cho thấy khoáng vật carbonate kết tủa thông qua phương trình: Trứng cá hình thành điệu kiện lượng cao, nước dao động tác dụng sóng dòng chảy, nước biển ấm Từ gây nên thoát khí carbonic khỏi nước biển, làm cho dung dịch bicarbonate chuyển thành carbonate mà kết tủa lại xung quanh nhân (xương sinh vật, vỏ loài giáp sát, vụn học… ) Tầm quan trọng kết tủa vô Sự thất thoát khí carbonic thông qua số chế nêu dẫn đến kết tủa khoáng vật carbonate Các liệu thu thập cho thấy nước biển gần bề mặt đại dương đại bão hòa calcite (gấp lần) aragonite (gấp lần) Do bão hòa miễn cưỡng kết tủa Trong đại dương đại, khoáng vật carbonate có lẽ không kết tủa theo phương trình sau: tồn hai lý sau đây: Thứ nhất, cường độ thay đổi pH đại dương mở có nhờ vào thất thoát khí carbonic nhỏ giá trị pH nằm giá trị từ 7.88.3 (Bathurst, 1975) Thứ hai, diện ion nước biển ngăn cản kết tủa calcite Thí nghiệm Berner (1975) hấp thụ bề mặt khoáng vật calcite tích hợp vào bên kiến trúc tinh thể Sự tích hợp không cân vào bên tinh thể calcite lớn dần lên gây nên giảm vững chắc, kết làm tăng độ hòa tan calcite calcite kết tủa điều kiện nước biển có tập trung cao ion Aragonite có thành phần , có kiến trúc tinh thể khác hoàn toàn so với calcite nên không bị ảnh hưởng ion Do điều kiện nước biển chứa nhiều ion ưu kết tủa aragonite Mặc dù calcite không kết tủa đại dương đại có mặt dồi ion , khứ có thời kỳ mà nước biển chứa hàm lượng thấp ion calcite lại hình thành Khi sàn đại dương mở rộng với tốc độ cao ion bị hấp thụ lớp basalt nóng hình thành đáy biển, có lợi cho kết tủa calcite Bảng minh họa cho loại khoáng vật carbonate lắng đọng khoảng thời gian địa chất khác nhau: Era Period Khoáng vật ưu Cenozoic Neogene-Quat Paleogene Aragonite Calcite cao Mg Calcite thấp Mg Mesozoic Cretaceous Jurassic Triassic Paleozoic Permian Pennsylvanian Mississippian Devonian Ordovician Cambrian Aragonite Calcite cao Mg Calcite thấp Mg Vai trò sinh vật kết tủa khoáng vật carbonate Lấy từ nước biển để tạo nên khung xương Vai trò quan trọng sinh vật hình thành trầm tích carboante hấp thụ trực tiếp từ nước biển để xây dựng nên kiến trúc khung xương Những loài không xương sống dùng để xây dựng nên lớp vỏ bảo vệ bên có thành phần carbonate Và chết đi, lớp vỏ không bị phân hủy tham giam vào trầm tích carbonate Trong nhiều loại đá vôi Phanerozoic bao gồm hóa thạch (vỏ loài sinh vật) loài sinh vật, người ta gọi đá vôi hóa thạch Trong đại dương đại, có loại bùn vôi mà thành phần vỏ loài foraminifers, coccolithophores petropods Lấy từ nước biển thông qua trình quang hợp Một loại quan trọng khác hoạt động hữu góp phần hình thành nên đá carbonate lấy từ nước biển thông qua trình quang hợp thực vật, biểu diễn qua phương trình sau: Như đề cập trên, thất thoát làm kết tủa khoáng vật carbonate Các loài tảo (blue-green alge), diatoms, dinoflagellates, coccoliths loài chủ yếu sử dung Sự phân hủy xác vi sinh vật Sự phân hủy xác vi sinh vật tác động đến pH môi trường Quá trình phân hủy giải phóng nhiều axit hữu khí vào nước, làm tăng tính axit nước (giảm pH), cản trở carbonate kết tủa Trong trường hợp khác, vài sản phẩm phân hủy lại tạo môi trường kiềm (pH tăng), thuận lợi cho carbonate kết tủa Hình thành viên phân Như đề cập, loài sinh vật cucumbers, mollusks worms tiêu hóa bùn carbonate thải chất cặn có thành phần carbonate Các tiến trình vật lý việc lắng đọng carbonate Những hóa thạch carbonate, mảnh khung xương, trứng cá loại hạt carbonate khác trải qua trình vận chuyển học trước lắng đọng giống hạt trầm tích học Các loại đá vôi đươc lắng đọng dòng chảy trọng lực biểu thị cấu tạo phân lớp đá trầm tích có nguồn gốc lục địa Cấu tạo đá carbonate Cấu tạo đường khâu: hình thành tác dụng nén ép hòa tan đá vôi Người ta ý nhiều đến cấu tạo đường khâu nghiên cứu đá carbonat, cấu tạo sử dụng phân chia liên kết địa tầng có vai trò trình di chuyển tích tụ dầu khí Vì thế, gặp cấu tạo đường khâu cần mô tả đặc điểm riêng như: hình dạng, kích thước đường khâu, vật liệu lấp đầy đường khâu, quan hệ hệ đường khâu, đường khâu với mạch canxit, với kết hạch silit, vị trí đường khâu mặt phân lớp đá Cần ý xác định thời gian thành tạo đường khâu để có số liệu xác định hình thành, tích tụ, phá huỷ mỏ dầu khí Cấu tạo khối đặc trưng cho đá vôi thềm lục địa Cấu tạo phân lớp ngang song song Cấu tạo dạng ổ (ổ silit đá vôi silit) dòng chảy đáy bào mòn tái phân bố Cấu tạo vết hằn (chữ cổ hiaroglif) mặt lớp dòng chảy đáy bào mòn Cấu tạo dải, thường gặp đá vôi silit biển sâu Cấu tạo stilolit có dạng zích zắc đường cong giản đồ rơnghen, thành tạo giai đoạn hậu sinh nén ép tạo khe nứt lấp đầy Fe2O3 vật liệu sét Cấu tạo turbidit gặp đá vôi cổ cấu tạo rối loạn, thành phần phức tạp dòng chảy rối đáy biển dốc sườn lục địa bồn trũng dạng tuyến sâu Cấu tạo nón chồng nón: gồm lớp khoáng vật hình kim chồng lên theo hình nón Cấu tạo trứng cá, pizolit gặp đá vôi dạng khối biển nông Phân loại đá carbonate Khoáng vật học đóng vai trò nhỏ việc phân loại đá carbonate hầu hết đá carbonate chất đơn khoáng Khoáng vật học sử dụng cho bước ban đầu để phân biệt limestone dololimite đá carbonate với loại đá Thành phần hay thông số sử dụng phân loại đá carbonate loại hạt carbonate hay mảnh vụn tha hóa (allochems) tỷ số hạt bùn (grain/micrite) 4.1 Hệ thống phân loại theo Folk Hệ thống phân loại Folk (1959, 1962) sử dụng rộng rãi để phân loại limestone Hệ thống dựa mối liên hệ giữa: (1) carbonate grains or allochems, (2) micrite (3) sparry calcite cement Giản đồ đại diện cho thành phần hình thành nên hệ thống phân loại Folk Tên gọi đá dựa loại hạt, mối tương quan với micrite sparry Chẳng hạn đá vôi có thành phần trứng cá gắn kết micrite gọi oomicrite, gắn kết sparrry gọi oosparite Tương tự loại hạt khác Bảng phân loại theo Folk Nếu đá loại hạt mà tổ hợp nhiều loại hạt (carbonate grains) phân loại dựa theo bảng sau: 4.2 Hệ thống phân loại theo Dunham Hệ thống phân loại Dunham (1962) không dựa vào việc xác định loại hạt mà dựa kiến trúc lắng đọng đồng thời xem xét hai khía cạnh: (1) chặc sít hạt mối liên hệ hạt micrite, (2) trói buộc hạt 10 5.5 Quá trình thay Quá trình thay bao gồm hòa tan khoáng vật lúc có kết tủa khoáng vật khác vị trí Sự thay khoáng vật calcite khoáng vật khác trình tạo đá phổ biến Dolomite hóa dạng trình thay Thêm vào đó, nhiều khoáng vật phi carbonate khác thay khoáng vật carbonate suốt trình tạo đá như: thạch anh, prrite, hematite, apatite, anhydrite 5.6 Quá trình ép chặt vật lý hóa học Ngay lắng đọng, trầm tích carbonate có độ rỗng ban đầu nằm khoảng 40-80% Sau chôn vùi, áp lực lớp nằm tác dụng xuống gây nên tái định hướng hạt xếp chặc sít Kết làm giảm lổ rỗng vát mỏng lớp độ sâu nông Với độ sâu chôn vùi khoảng 1000ft (305m) với áp suất địa tĩnh cao làm méo mó hạt với nứt nẻ, gãy vỡ chuyển sang trạng thái dẻo hay chảy dẻo Theo nghiên cứu Shinn Robbin (1983), trầm tích carbonate giảm chiều dày khoảng 50-60% độ rỗng ban đầu Khi độ sâu chôn vùi khoảng từ 200-1500m, ép chặt hóa học trầm tích carbonate bắt đẩu Áp lực hòa tan xuất ranh giới tiếp xúc hạt với hạt làm cho khu vực bị hòa tan sau lấp đầy khoáng vật hạt mịn phi carbonate khác Quá trình tạo nên cấu tạo đường khâu (Stylolite) đá carbonate 14 CHƢƠNG II: THÀNH TẠO CARBONATE Ở PHẦN NAM BỂ SÔNG HỒNG Giới thiệu chung 1.1 Bể Sông Hồng Bồn trũng Sông Hồng nằm khoảng 105o – 110o kinh độ Đông, 14o30 – 21o vĩ độ Bắc Về địa lý, bồn trũng Sông Hồng có phần nhỏ diện tích nằm đất liền thuộc đồng Sông Hồng, phần lớn diện tích thuộc vùng biển vịnh Bắc Bộ biển Miền Trung thuộc tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Định Đây bể có lớp phủ trầm tích Đệ Tam dày 14km, có dạng hình thoi kéo dài từ miền võng Hà Nội vịnh Bắc Bộ biển miền Trung (hình 1.1) Dọc rìa phía Tây bể trồi lộ đá móng Paleozoi - Mesozoi Phía Đông Bắc tiếp giáp bể Tây Lôi Châu (Weizou Basin), phía Đông lộ móng Paleozoi - Mesozoi đảo Hải Nam, Đông Nam bể Đông Nam Hải Nam bể Hoàng Sa, phía Nam giáp bể trầm tích Phú Khánh Trong tổng diện tích bể khoảng 220.000 km2, bể sông Hồng phía Việt Nam chiếm khoảng 126.000 km2, phần đất liền miền võng Hà Nội vùng biển nông ven bờ chiếm khoảng 4000 km2, lại diện tích khơi vịnh Bắc Bộ phần biển miền Trung Việt Nam Bồn trũng Sông Hồng (theo VPI) 15 Bể Sông Hồng rộng lớn, có cấu tạo địa chất phức tạp thay đổi từ đất liền biển theo hướng Đông Bắc – Tây Nam Nam, bao gồm vùng địa chất khác nhau, đối tượng tìm kiếm thăm dò mà khác Có thể phân thành vùng địa chất: vùng Tây Bắc, vùng trung tâm vùng phía Nam Vùng Tây Bắc bao gồm miền võng Hà Nội số lô phía Tây Bắc vịnh Bắc Bộ Đặc điểm cấu tạo bật vùng cấu tạo uốn nếp phức tạp kèm theo nghịch đảo kiến tạo Miocene Vùng trung tâm có cấu tạo đa dạng, phức tạp, nhìn chung có móng nghiêng thoải dần vào trung tâm với độ dày trầm tích 14.000 m Vùng phía Nam có móng nhô cao địa lũy Tri Tôn tạo thềm carbonate ám tiêu san hô, bên cạnh phía Tây địa hào Quảng Ngãi phía Đông bán địa hào Lý Sơn có tuổi Oligocene Vị trí phân vùng cấu trúc địa chất bể Sông Hồng (1) vùng Tây Bắc (2) vùng trung tâm (3) vùng phía Nam 16 1.2 Vùng phía Nam bể Sông Hồng Như giới thiệu phần trên, vùng phía Nam bể Sông Hồng từ lô 115 - 121, với mực nước thay đổi từ 30- 800 mét nước, có cấu trúc khác hẳn so với vùng Tây Bắc vùng trung tâm bể có móng nhô cao địa lũy Tri Tôn tạo thềm carbonate ám tiêu san hô, bên cạnh phía Tây địa hào Quảng Ngãi phía Đông cấc bán địa hào Lý Sơn có tuổi Oligocen Trong suốt thời kỳ Miocen Pliocen - Đệ Tứ, số bể trầm tích Kainozoi khu vực Đông Nam Á xuất phổ biến loại trầm tích Carbonate biển nông có nguồn gốc sinh hóa Sự phát triển chúng bị chi phối, ảnh hưởng mạnh hình thái cấu trúc riêng biệt, liên quan đến trình phát triển kiến tạo biến đổi môi trường mức độ khác Sự lắng đọng trầm tích, trình biến đổi thứ sinh đá chịu chi phối điều kiện cổ khí hậu chế độ kiến tạo khu vực, có ảnh hưởng đến định chất lượng đá chứa carbonate Khu vực Đông Nam Á, nằm vùng nhiệt đới ẩm, với xu hướng khí hậu ấm lên điều kiện thuận lợi phát triển thềm san hô hay sinh vật tạo vôi khác hình thành đới trầm tích carbonate thời kỳ Miocen đến Đặc biệt, carbonate thềm phát triển rộng khu vực phía Nam bể Sông Hồng, phía Tây bể Phú Khánh phía Đông bể Nam Côn Sơn hay cụm bể khác thềm lục địa Việt Nam Thành tạo carbonate tuổi Miocen hình thành phát triển chế độ kiến tạo, điều kiện cổ địa lý khác trở thành đối tượng chứa dầu khí quan trọng nhiều khu vực giới Khái quát phân bố cấu tạo triển vọng khơi bể Sông Hồng (theo PIDC) 17 Đặc điểm địa chất phần Nam bể Sông Hồng 2.1 Đặc điểm kiến tạo Vào Paleocen - đầu Eocen, va chạm mảng Ấn Độ mảng Âu- Á đến ngày ngày chuyển động hướng Bắc, nên chuyển động thúc trồi địa khối có thay đổi hướng theo thời gian Sông Hồng bị thúc trồi Oligocen đến Miocen sớm, phần phía Nam bị đẩy sớm vào đầu Oligocen Sự hình thành tách giãn đáy biển Đông vào Eocen mà rõ vào Oligocen dẫn đến hình thành địa lũy, địa hào Nam bể Sông Hồng đới nâng Tri Tôn, địa hào Quãng Ngãi, địa hào Lý Sơn (đới nghiêng đông Tri Tôn), giai đoạn syn-rift Nam bể Sông Hồng kết thúc vào cuối Miocen sớm 2.2 Đặc điểm cấu tạo Phần Nam bể Sông Hồng khu vực có lịch sử phát triển địa chất phức tạp từ Paleogen đến nay, hình thành nên nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, ẩn chứa tiềm dầu khí khác nhau: Đới nâng Tri Tôn Đới nâng Tri Tôn đới nhô cao móng phía Nam bể Sông Hồng, mà có lớp phủ trầm tích vụn Oligocen, đá vôi (platform carbonate) khối xây carbonate ám tiêu san hô (carbonate buildups/reefal carbonate) tuổi Miocen - muộn Địa hào Quảng Ngãi Địa hào Quảng Ngãi địa hào hẹp, phần đuôi phía Nam bể Sông Hồng, nằm kẹp thềm Đà Nẵng đới nâng Tri Tôn thông với bể nước sâu Phú Khánh phía Nam Trầm tích địa hào dày đến 8-9km, bao gồm trầm tích từ Eocen đến đại, khu vực sinh phần phía Nam bể Sông Hồng Địa Hào Lý Sơn Địa hào Lý Sơn nằm phía đông đới nâng Tri Tôn, chủ yếu phạm vi phía Đông lô 117 – 118 phía Tây lô 141 – 142, phía Nam Đông Nam tiếp giáp với đới nâng Hoàng Sa Trầm tích mảnh vụn lấp đầy địa hào bán địa hào hình thành thời kỳ tạo rift Eocen - Oligocen 18 Bản đồ cấu tạo móng đới cấu tạo bể Sông Hồng (Theo N.M Huyền) 19 2.3 Đặc điểm địa tầng Móng trƣớc Đệ Tam Phía Nam bể Sông Hồng, ngoại trừ giếng khoan 115-A-1X bắt gặp móng biến chất Mesozoi, tất giếng khoan lại chưa gặp móng trước Đệ Tam Tuy vậy, qua tài liệu có, dự đoán móng khu vực đá carbonate Mesozoi, đá biến chất magma xâm nhập Trầm tích Oligocen Trầm tích Oligocen (hệ tầng Bạch Trĩ), chủ yếu thành tạo trũng sâu khu vực Thành phần chủ yếu bột kết xen lớp sét kết cát kết hạt nhỏ đến vừa phát triển xuống phía Nam Trầm tích Miocen Trầm tích Miocen sớm (hệ tầng Sông Hương) có thành phần thạch học chủ yếu trầm tích hạt mịn lắng đọng môi trường biển, đới nâng Tri ôn bắt gặp đá vôi dolomit phần địa tầng (lô 120 - 121), có mặt đá xâm nhập núi lửa cạnh địa hào Quảng Ngãi giếng khoan 121-CM-1X Trầm tích Miocen (hệ tầng Tri Tôn), trầm tích hệ tầng có mặt địa hào nằm hai bên địa lũy Tri Tôn: địa hào Quãng Ngãi địa hào Lý Sơn trầm tích hạt mịn thành tạo môi trường biển sâu, địa lũy Tri Tôn phủ lớp đá carbonate dày đến vài trăm mét, phía dolomite, phần đá vôi Trên thềm đá vôi phat triển rộng rãi ám tiêu sinh vật, đối tượng chứa có chất lượng tốt gặp nhiều giếng khoan vùng Trầm tích Miocen muộn (hệ tầng Quãng Ngãi) chủ yếu sét, sét kết biển chứa số lớp đá vôi mỏng môi trường chủ yếu biển sâu Càng phía Tây (thềm Đà Nẵng) trầm tích có hạt thô dần xen kẽ nhiều thể phun trào Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ (hệ tầng Biển Đông) chủ yếu sét, sét kết xen kẽ lớp mỏng bột cát Càng gần bờ, trầm tích thô dần có mặt đá phun trào Môi trường trầm tích biển từ nông đến sâu 20 Cột địa tầng tổng hợp phía Nam bể trầm tích Sông Hồng Đặc điểm thành tạo carbonate 3.1 Sự phân bố thành tạo Carbonate Các thành tạo carbonate phân bố chủ yếu đới nâng Tri Tôn Carbonate phân bố đới nâng tri Tôn tập carbonate hình thành thời kỳ Miocen sớm thuộc hệ tầng Sông Hương hệ tầng Tri Tôn tương ứng Bề dày hai hệ tầng thay đổi từ - 1000m, sơ phân chia thành phụ tầng đá vôi bên dolomite 3.2 Mối liên quan trầm tích Carbonate với hệ thống dầu khí Khả sinh Theo nguồn gốc phân loại, đá Carbonate thuộc hệ tầng Sông Hương, Tri Tôn đá mẹ chúng đủ giàu vật chất hữu cơ, với tổng khối lượng đủ lớn nằm ngưởng trưởng thành - Đá vôi dolomite hệ tầng sông Hương tuổi Miocen sớm - Đá vôi hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen Khả chứa/bẫy Đá chứa khu vực Nam bể Sông Hồng nghiên cứu với mức độ khiêm tốn Đối tượng chứa Carbonate chưa có nhiều nghiên cứu chi tiết cụ thể, rõ ràng khó khăn phụ thuộc vào quy luật biến đổi độ rỗng chung thành tạo Carbonate Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy đá chứa Carbonate khu vực có tính chất chứa tốt 21 - Đá vôi dolomite hệ tầng Sông Hương tuổi Miocen sớm - Đá vôi hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen Các đá chứa đá vôi thềm, bị nứt nẻ khối xây ám tiêu sinh vật, độ rỗng thường đạt từ 25-30%, chí lên đến 35-40% giếng khoan 118-CVX-1X, độ thấm từ hàng trăm đến hàng nghìn mD Có khả đá vôi bị dolomite hóa làm giảm thể tích chung, tạo độ rỗng thứ sinh tốt hơn, tiềm chứa tốt Đá vôi bị nứt nẻ, phong hóa (Karst) tạo thành hang hốc, lỗ hổng đối tượng chứa khí Độ rỗng nứt nẻ hang hốc tầng carbonate phong phú, song phân bố phức tạp Bẫy chứa quan trọng khu vực Nam bể Sông Hồng khối đá carbonate có độ rỗng lớn liên quan đến nứt nẻ, hang hốc thuộc hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen bao gồm cấu tạo khối xây Carbonate có kích thước cấu tạo lớn, chiều dày khoảng đá vôi chứa khí lên đến hàng trăm mét, độ rỗng độ thấm cao Khả chắn Trên giới, tầng chắn địa phương hay khu vực có thành phần carbonate không Nhưng khu vực phía Nam bể trầm tích Sông Hồng, đá chắn vùng phủ lên carbonate Tri Tôn tầng sét kết hình thành giai đoạn ngập lụt cực đại, dày vài trăm mét, đóng vai trò tầng chắn khu vực Đá carbonate pử khu vực Nam sông Hồng tính chất chắn Mối tƣơng quan địa chất Nam bể Sông Hồng bể Phú Khánh 4.1 Bể Phú Khánh 4.1.1 Lịch sử kiến tạo Bể Phú Khánh bể tách giãn rìa thụ động, nằm phía Nam bể Sông Hồng bao gồm yếu tố cấu trúc chính: thềm Đà Nẵng, thềm Phan Rang, đới nâng Tri Tôn, trũng sâu Phú Khánh đới cắt trượt Tuy Hòa Lịch sử kiến tạo khu vực bể Phú Khánh phát triển nhiều pha, trải qua giai đoạn sau: Giai đoạn tiền Rift (Creta muộn - Eocen) Trong giai đoạn Creta muộn, trình thúc trồi phần Tây Nam Biển Đông chi phối chủ yếu hoạt động trượt ngang hệ thống đứt gãy Sông Hồng, Tuy Hòa Three Pagoda Trong giai đoạn Creta muộn - Paleocen hoạt động phun trào axit xảy diện rộng, hoạt động bào mòn mạnh mẽ tiếp nối sau hoạt động nâng trồi Trong Eocen muộn tác dộng chuyển dịch, va mảng Ấn Độ vơiá mảng Âu Á, phát triển khu vực hút chìm theo hướng Đông Bắc Tây Nam Hoạt động căng giãn khởi đầu thời gian làm giập vỡ móng trước Đệ Tam tạo tiền đề cho bể Phú Khánh hình thành Giai đoạn đồng Rift (Eocen muộn - Oligocen) Quá trình hút chìm Biển Đông cổ dọc theo máng Bắc Borneo tiếp diễn đỉnh cao hoạt động tạo giãn đáy biển vùng nước sâu Biển Đông vào 22 Oligocen Ở bể Phú Khánh pha khởi đầu cho hình thành phát triển địa hào song song với hướng phát triển Biển Đông Giai đoạn synrift phát triển Miocen sớm Giai đoạn sau Rift Vào Miocen sớm bắt đầu hoạt động lún chìm nhiệt, bắt đầu hoạt động sau rift Vào giai đoạn cuối Miocen có biến cố kiến tạo đáng ý xảy đánh dấu tượng đảo ngược nội bể mà nguyên nhân có lẽ liên quan đến va chạm mảng Á - Úc Trong Miocen muộn toàn khu vực biển Đông chủ yếu lực nén ép, tạo nâng lên tạm thời đảo ngược phần bể Phú Khánh vào cuối Miocen muộn Các yếu tố cấu trúc bể Phú Khánh lân cận 4.1.2 Đặc điểm địa tầng Móng trước Đệ Tam bể Phú Khánh thành tạo magma, biến chất có tuổi thành phần khác nhau, có thành tạo Granit tuổi Creta bị phong hóa, nứt nẻ 23 Trầm tích Paleocen - Eocen thành tạo graben, bán graben với thành phần trầm tích hạt thô, sạn cuội kết phần đáy Trầm tích Oligocen phủ bất chỉnh hợp trầm tích Eocen gồm thành phần mịn cát, sét, xen lớp than Trầm tích Miocen chủ yếu trầm tích lục nguyên, châu thổ, xen pha biển biển nông Phần phía Đông thềm Phan Rang, Đà Nẵng phát triển đá vôi dạng thềm, đá vôi ám tiêu Trầm tích Miocen phủ bất chỉnh hợp trầm tích Oligocen, thành tạo Carbonate thềm Trầm tích Miocen Tây Bắc bể chủ yếu lục nguyên gần nguồn cung cấp vật liệu từ đất liền Phía Nam bể, trầm tích vũng vịnh Oligocen Miocen bị chôn vùi tập sét, cát, carbonate trầm đọng Miocen Dọc theo rìa thềm phía Đông phát triển Carbonate thềm, khối nâng Carbonate Trầm tích Miocen trầm trọng môi trường châu thổ Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ trầm tích cát, bột, sét thềm biển sâu liên quan đến trình hình thành toàn thềm lục địa Biển Đông 24 Cột địa tầng tổng hợp bể Phú Khánh 25 4.3 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng bể Phú Khánh Từ kết nghiên cứu, thấy đặc điểm địa chất bể Phú Khánh có nhiều nét tương quan định so với khu vực phía Nam bể Sông Hồng Điều chứng tỏ hoạt động kiến tạo diễn khu vực bể Sông Hồng, bể Phú Khánh bể trầm tích khác Việt Nam bị tác động hình thành hoạt động kiến tạo khu vực liên quan đến va chạm mảng kiến tạo Ấn độ - Á hoạt động tách giãn biển Đông 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đá Carbonate có vai trò quan trọng hệ thống dầu khí, đặc tính phân bố biến đổi phức tạp, trình biến đổi thứ sinh liên quan đến biến đổi độ rỗng đá chứa Đặc trưng hệ tầng carbonate đới nâng Tri Tôn có nguồn gốc sinh hóa, thành tạo địa lũy độc lập, tách khỏi khối Trung vào thời kỳ Oligocen muộn Phần hệ tầng Sông Hương thành tạo Carbonate thềm bị dolomite hóa, có độ rỗng hơn, hình thành môi trường biển sâu mở, phần hệ tầng Tri Tôn thành tạo carbonate liên quan tới nguồn gốc sinh vật, khối xây ám tiêu môi trường biển nông Sự tương quan địa chất phần Nam bể Sông Hồng bể Phú Khánh chứng tỏ mối quan hệ địa chất bể có liên quan mật thiết với hoạt động kiến tạo khu vực va chạm mảng Ấn Độ mảng Âu- Á vào Paleocen - đầu Eocen hoạt động tách giãn Biển Đông vào Oligocen KIẾN NGHỊ Cần nghiên cứu rõ đặc tính hóa lý hệ tầng carbonate để nắm quy luật phân bố, biến đổi nhằm phục vụ tốt công tác thăm dò, đánh giá trữ lượng khai thác Từ việc nghiên cứu tính chất hệ tầng carbonate khu vực Nam bể Sông Hồng có khả khai thác tiềm khí tầng đá vôi tuổi Miocen hệ tầng Tri Tôn 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Sam Boggs, Jr University of Oregon [2] Đặc trưng địa chất thành tạo carbonate tuổi Miocen, phần Nam bể trầm tích Sông Hồng mối liên quan tới hệ thống dầu khí, TS Vũ Ngọc Diệp, KS Hoàng Dũng, KS Trần Thanh Hải ( Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), PGS.TS Nguyễn Trọng Tín ( Hội Dầu khí Việt Nam), ThS Hoàng Anh Tuấn ( Viện dầu khí Việt Nam), ThS Trần Đăng Hùng, ThS Nguyễn Đức Hùng ( Công ty Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Nước ngoài), ThS Ngô Sỹ Thọ ( Văn phòng Chính phủ) [3] Địa chất tài nguyên dầu khí Việt Nam, Nguyễn Hiệp (Chủ biên) nhiều tác giả khác 28