(Luận văn thạc sĩ) đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích mesozoi khu vực trung tâm trũng an châu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phùng Xuân Quân ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phùng Xuân Qn ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU Chuyên ngành: Khống vật học địa hóa học Mã số: 60 44 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đinh Xuân Thành Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành cố gắng nỗ lực cao thân học viên hướng dẫn bảo tận tình TS Đinh Xuân Thành – Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn Trong trình học tập, nghiên cứu làm luận văn, học viên nhận quan tâm, giúp đỡ tập thể thầy cô, nhà khoa học thuộc Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Trong thời gian hoàn thành luận văn, học viên nhận quan tâm, giúp đỡ quý báu lãnh đạo cán Trung tâm Nghiên cứu Biển Đảo, Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Nhân đây, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giúp đỡ tạo điều kiện thầy, nhà khoa học lãnh đạo quan thời gian qua Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2013 Học viên Phùng Xuân Quân MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.1.1 Nghiên cứu địa chất khoáng sản 1.1.2 Nghiên cứu tìm kiếm, thăm dị dầu khí 1.2 ĐỊA TẦNG 1.3 CÁC THÀNH TẠO MAGMA 17 1.3.1 Các thành tạo magma trước Mesozoi 17 1.3.2 Các thành tạo magma Mesozoi- Kainozoi 17 1.4 CẤU TRÚC KIẾN TẠO 18 1.5 ĐỨT GÃY 20 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SƠ SỞ TÀI LIỆU 21 2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1.1 Phương pháp khảo sát thực địa 21 2.1.2 Các phương nghiên cứu phòng 21 2.2 CƠ SỞ TÀI LIỆU 27 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU 29 3.1 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG LẠNG SƠN (T1i ls) 29 3.2 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG KHƠN LÀNG (T2a kl) 33 3.3 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG NÀ KHUẤT (T2 nk) 36 3.4 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG MẪU SƠN (T3c ms) 41 3.5 THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG VĂN LÃNG (T3n-r vl) 45 3.6 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG HÀ CỐI (J1-2 hc) 49 3.7 THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG BẢN HANG (K bh) 56 i CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỨA CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU 59 4.1 HỆ TẦNG LẠNG SƠN 59 4.2 HỆ TẦNG KHÔN LÀNG 60 4.3 HỆ TẦNG NÀ KHUẤT 62 4.4 HỆ TẦNG MẪU SƠN 66 4.5 HỆ TẦNG VĂN LÃNG 67 4.6 HỆ TẦNG HÀ CỐI 68 4.7 HỆ TẦNG BẢN HANG 70 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vị trí nghiên cứu Hình 1.2 Cột địa tầng khu vực An Châu Hình 2.1 Các kiểu tiếp xúc nguyên sinh (A) thứ sinh (B) 23 Hình 2.2 Phân loại kiểu đá trầm tích theo W.C Krumbein, 1937 25 Hình 2.3 Phân loại đá cát kết Folk R.L., 1974 26 Hình 3.1 Cát, bột kết màu xám vàng phân lớp ngang song song 29 Hình 3.2 Cát, bột xen lẫn sét kết chứa sét than, môi trường châu thổ ngầm 29 Hình 3.3 Cát kết lithic hạt mịn có độ chọn lọc, mài trịn trung bình, mơi trường bãi bồi châu thổ, mẫu LK03/2 (87,5- 87,95), nicol + 30 Hình 3.4 Bột kết biển nơng có màu nâu đỏ hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 30 Hình 3.5 Sét kết chứa vơi, môi trường đầm lầy ven biển, hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 2a, nicol + 31 Hình 3.6 Sét kết chứa than đầm lầy ven biển hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 31 Hình 3.7 Đá sét vôi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 73 32 Hình 3.8 Cuội sạn kết đa khống lịng sơng miền núi hệ tầng Khơn Làng 33 Hình 3.9 Cuội sạn, cát sạn kết cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng lịng sơng 33 Hình 3.10 Cát kết lithic hạt thơ chọn lọc, mài trịn kém, mơi trường lịng sơng đồng bằng, hệ tầng Khơn Làng, mẫu H09B, nicol + 34 Hình 3.11 Cát kết lithic hạt nhỏ chọn lọc, mài trơn lịng sơng đồng bằng, hệ tầng Khơn Làng, mẫu H09B/1, nicol + 34 Hình 3.12 Sét kết lẫn bột, mơi trường bãi bồi sông đồng thuộc hệ tầng Khôn Làng, mẫu AC6b nicol + 35 Hình 3.13 Bột kết bãi bồi hệ tầng Khôn Làng, mẫu Ac 52a, nicol + 35 Hình 3.14 Đá sét kết đồng ngập lụt hệ tầng Khôn Làng, mẫu H06, nicol + 36 Hình 3.15 Ryolit porfia hệ tầng Khơn Làng H 29 36 Hình 3.16 Ryolit porfia hệ tầng Khơn Làng H31 36 Hình 3.17 Cát bột kết hạt mịn màu xám xanh cấu tạo phân lớp ngang song song biển nông 37 Hình 3.18 Cát kết lithic hạt mịn, mài trịn chọn lọc trung binh, mơi trường tiền châu thổ, hệ tầng Nà Khuất, mẫu H03, nicol + 38 Hình 3.19 Cát kết hạt mịn mài trịn chọn lọc trung bình tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu H10, nicol + 38 iii Hình 3.20 Bột kết thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 7b, nicol + 39 Hình 3.21 Cát, bột kết cấu tạo phân lớp ngang song song tướng biển nông ven bờ hệ tầng Nà Khuất, khu vực AC 44 39 Hình 3.22 Cát kết hạt trung mài trịn, chọn lọc trung bình, mơi trường bãi triều tiền châu thổ, thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu H28, nicol + 40 Hình 3.23 Bột kết chọn lọc, mài trịn tốt, mơi trường bãi triều tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 54c, nicol + 40 Hình 3.24 Sét kết tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 54b, nicol + 41 Hình 3.25 Cát bột kết màu nâu đỏ- xám hệ tầng Mẫu Sơn, vết lộ AC 18 42 Hình 3.26 Sét vơi, vơi sét cấu tạo phân lớp mỏng phân hệ tầng Mẫu Sơn trên, vết lộ AC 10 42 Hình 3.27 Cát kết lithic hạt mịn chọn lọc, mài tròn trung bình, mơi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK04/1 (63,2- 64) 43 Hình 3.28 Sét kết bãi bồi đồng châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK 04/2(87,689), nicol + 43 Hình 3.29 Cát kết lithic hạt thơ chọn lọc kém, mài trịn trung bình, mơi trường sông đồng thuộc hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01/2 (87,1- 88,1), nicol + 44 Hình 3.30 Cát kết lithic hạt mịn- trung, chọn lọc mài trịn trung bình, môi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01/1 (62,5- 63,4), nicol + 44 Hình 3.31 Cát kết lithic felspat hạt mịn, chọn lọc tốt, mài trịn trung bình, mơi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01(19,0- 19,90), nicol + 45 Hình 3.32 Cuội sạn kết cấu tạo xiên chéo đồng hướng lịng sơng, điểm AC 20 46 Hình 3.33 Cát kết lithic chọn lọc kém, mơi trường lịng sơng, hệ tầng Văn Lãng, mẫu H18, nicol + 46 Hình 3.34 Cát bột kết cấu tạo thấu kính xen phân lớp khơng hồn chỉnh hệ tầng Văn Lãng, vết lộ AC16 47 Hình 3.35 Cát kết lithic hạt trung, mài trịn, chọn lọc trung bình, mơi trường lịng sơng đồng bằng, hệ tầng Văn Lãng, mẫu H17, nicol + 47 Hình 3.36 Bột kết thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 12, nicol + 48 Hình 3.37 Đá phiến sét than đầm lầy ven biển thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 13a 48 Hình 3.38 Đá phiến sét vơi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 14b, nicol + 49 Hình 3.39 Cát kết hạt mịn thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H16, nicol + 50 Hình 3.40 Cát kết hạt mịn, chọn lọc tốt tướng tiền châu thổ thuộc hệ tầng Hà Cối, iv mẫu LK10/1 (82- 82,8), nicol + 50 Hình 3.41 Cát kết hạt mịn, chọn lọc tốt, tướng tiền châu thổ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK 10/2 (93,2- 94,4), nicol + 51 Hình 3.42 Bột kết chứa vôi thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK10 (37- 37,5), nicol + 51 Hình 3.43 Đá sét vơi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK10/3 (57,9- 58), nicon + 52 Hình 3.44 Bột, sét kết màu tím hệ tầng Hà Cối, vết lộ AC 49 52 Hình 3.45 Bột kết thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu AC48, nicol + 53 Hình 3.46 Cát xen bột kết hệ tầng Hà Cối, vết lộ AC 31 53 Hình 3.47 Cấu tạo phân lớp xiên chéo môi trường biển ven bờ 54 Hình 3.48 Cấu tạo gợn sóng bất đối xứng mặt lớp hoạt động sóng vỗ ven bờ 54 Hình 3.49 Cát kết hạt thơ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H35, nicol + 55 Hình 3.50 Cát kết hạt nhỏ mài trịn, chọn lọc tốt tướng biển ven bờ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H32, nicol + 55 Hình 3.51 Bột kết hạt lớn mài tròn, chọn lọc tốt tướng biển ven bờ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu AC 36b, nicol + 56 Hình 3.52 Cát kết hạt nhỏ thuộc hệ tầng Bản Hang, mẫu AC 58, nicol + 57 Hình 3.53 Sét kết lẫn bột thuộc hệ tầng Bản Hang, mẫu AC 60, nicol + 57 Hình 4.2 Cát kết hệ tầng Lạng Sơn bị biến đổi thứ sinh thời kỳ biến sinh sớm, mẫu LK 03/2 (87,5- 87,95) 59 Hình 4.3 Phân bố độ rỗng (màu xanh nhạt) mẫu cát kết hệ tầng Lạng Sơn, mẫu H06 60 Hình 4.4 Cát kết lithic hạt mịn chọn lọc tốt hệ tầng Khôn Làng, mẫu H04 61 Hình 4.5 Lỗ rỗng hạt (I), vi hang hốc (V) hạt ( mũi tên) đá cát kết hệ tầng Khôn Làng, mẫu H04 61 Hình 4.6 Khơng gian rỗng (màu xanh) đá cát kết hệ tầng Khôn Làng khu vực Quan Sơn, mẫu H9B/1 62 Hình 4.7 Cát kết hệ tầng Nà Khuất: hạt vụn thạch anh (Q) bị gặm mòn, biotit bị uốn cong 63 Hình 4.8 Xi măng canxit thứ sinh dạng khảm đá cát kết hệ tầng Nà Khuất 63 Hình 4.9 Cát kết chọn lọc tốt khơng có khơng gian rỗng hệ tầng Nà Khuất 63 Hình 4.10 Cát kết hệ tầng Nà Khuất biến đổi thứ sinh giai đoạn biến sinh, mẫu hào v H33 64 Hình 4.11 Độ rỗng nhìn thấy (xanh) cát kết hệ tầng Nà Khuất, gồm: lỗ rỗng hạt (xanh, kích thước nhỏ), lỗ rỗng vi hang hốc (V) lỗ rỗng hạt (mũi tên), mẫu hào H33 65 Hình 4.12 Khơng gian rỗng cát kết hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu H11 Lỗ rỗng hạt (I), vi hang hốc (V) vi khe nứt (mũi tên) 66 Hình 4.13 Khơng gian rỗng (màu xanh) thấp, gồm lỗ rỗng hạt, lỗ rỗng vi hang hốc (V) lỗ rỗng hạt 68 Hình 4.14 Cát kết hạt mịn hệ tầng Hà Cối chọn lọc trung bình – kém, biến đổi thứ sinh mạnh làm giảm đáng kể độ rỗng hạt 68 Hình 4.15 Cát kết hạt nhỏ hệ tầng Hà Cối xi măng canxit thứ sinh lấp đầy không gian rỗng hạt làm cho đá khơng cịn khả chứa 69 Hình 4.16 Cát kết chọn lọc tốt hệ tầng Hà Cối có độ rỗng hạt cao 70 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Công thức hiệu chỉnh hàm lượng % cấp hạt đo (M1, M2 M5) thành cấp hạt nguyên thuỷ (T1, T2 T5) 22 Bảng 2.2 Phân loại nhóm đá chuyển tiếp đá vơi sét 24 Bảng 2.3 Bảng phân loại chất lượng colectơ hạt (Trần Nghi, 1982, 2005) 27 Bảng 2.4 Cơ sở số liệu phân tích 28 Bảng 3.1 Kết phân tích khống vật sét phương pháp Rơnghen đá hệ tầng Lạng Sơn 32 Bảng 4.1 Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) đá cát kết hệ tầng Nà Khuất 65 Bảng 4.2 Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) đá cát kết hệ tầng Mẫu Sơn 67 Bảng 4.3 Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) đá cát kết hệ tầng Văn Lãng 67 Bảng 4.4 Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) đá cát kết hệ tầng Hà Cối 69 vii CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỨA CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU Để đánh giá triển vọng dầu khí, cần thiết phải xét gộp ba yếu tố quan trọng tầng sinh, tầng chứa tầng chắn Tuy nhiên, để xét yếu tố cần phải sử dụng nhiều phương pháp khác Trong giới hạn luận văn, học viên sử dụng vài phương pháp phân tích nên đưa số đánh giá khả chứa đá trầm tích khu vực nghiên cứu 4.1 HỆ TẦNG LẠNG SƠN Phân tích đá cát kết mẫu lõi khoan cho thấy hạt vụn thạch anh chủ yếu dạng đơn tinh, tắt sóng mạnh, số hạt có rìa bị gặm mòn dạng eo vịnh, tái kết tinh thành thạch anh vi hạt bám vào thạch anh nguyên thủy Điều cho thấy đá thời kỳ biến sinh sớm Trong đó, (chủ yếu xi măng) gắn kết kiểu sở, chiếm tỷ lệ cao (26,5%) với xi măng canxit tạo thành đám, mạch khoáng vật sét bị tái kết tinh mạnh Từ yếu tố nêu thấy đá khơng có tiềm chứa (hình 4.1) Từ kết phân tích độ rỗng cho thấy đá khơng có khơng gian rỗng Hình 4.1 Cát kết hệ tầng Lạng Sơn bị biến đổi thứ sinh thời kỳ biến sinh sớm, mẫu LK 03/2 (87,5- 87,95) Phân tích mẫu hào cho kết tương tự Các hạt thạch anh tắt sóng mạnh, thạch anh tái sinh tạo thành riềm nhỏ bao quanh hạt vụn, hàm lượng (chủ yếu xi măng) cao, chiếm 28,2% chứng tỏ đá biến đổi thứ sinh Tuy nhiên, độ rỗng chiếm 9,4%, kết phân tích độ thấm cao (hình 4.2) Điều 59 lý giải đá gần bề mặt nên bị phong hóa mạnh, khống vật vụn bền vững xi măng sét bị hòa tan điều kiện Hình 4.2 Phân bố độ rỗng (màu xanh nhạt) mẫu cát kết hệ tầng Lạng Sơn, mẫu H06 Từ kết phân tích, nhận định đá hệ tầng Lạng Sơn khơng có tiềm chứa có tiềm chứa thấp 4.2 HỆ TẦNG KHÔN LÀNG Các đá cát kết hệ tầng Khôn Làng khu vực Hữu Lũng (Lạng Sơn) thuộc loại hạt mịn (hình 4.3), có xi măng gắn kết loại lấp đầy (13,4%) điều kiện thuận lợi loại đá chứa hạt Tuy nhiên, khả chứa chúng bị giảm đá trải qua giai đoạn biến đổi thứ sinh mạnh Điều thể hạt vụn thạch anh có loại đơn tinh đa tinh thể tắt sóng mạnh, phát triển thành chuỗi hạt định hướng đặc trưng cho trình biến sinh muộn Tiếp xúc hạt dạng cưa đường cong với hệ số biển đổi thứ sinh (I) 0,81 Độ rỗng hạt đo 6,4% Ngoài lỗ rỗng hạt, cịn có lỗ rỗng hạt 1,4% vi hang hốc 4% q trình phong hóa hịa tan khống vật bền vững điều kiện bề mặt Thực tế khảo sát khu vực đá bị phong hóa, tương đối mềm bở 60 Hình 4.3 Cát kết lithic hạt mịn chọn lọc tốt hệ tầng Khôn Làng, mẫu H04 Tương tự vậy, khu vực Quan Sơn, đá cát kết chọn lọc, mài tròn kém, phân bố xen kẹp cuội, sạn kết Cát kết bị biến đổi thứ sinh mạnh với I = 0,76 với xi măng gắn kết (28%) chủ yếu xerixit/illite bị tái kết tinh mạnh, dạng vi vảy nhỏ, kaolinit bị lấp đầy lỗ rỗng Độ rỗng nguyên sinh gần vắng mặt (