Nghiên cứu điều kiện cổ khí hậu hình thành các trầm tích chứa dầu ở đồng ho (quảng ninh) nhằm định hướng tìm kiếm dầu khí

Scanned with CamScanner MỤC LỤC PHẦN I THÔNG TIN CHUNG PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đặt vấn đề Mục tiêu Phương pháp nghiên cứu Tổng kết kết nghiên cứu PHẦN III SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 23 PHẦN IV TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 25 PHẦN V TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ 26 PHẦN VI KIẾN NGHỊ (về phát triển kết nghiên cứu đề tài; quản lý, tổ chức thực cấp) 27 PHỤ LỤC PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu điều kiện cổ khí hậu hình thành trầm tích chứa dầu Đồng Ho (Quảng Ninh) nhằm định hướng tìm kiếm dầu khí 1.2 Mã số: QG-14-09 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Chức danh, học vị, họ tên Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài PGS TS Nguyễn Văn Vượng Trường ĐHKHTN Chủ nhiệm TS Nguyễn Thùy Dương Trường ĐHKHTN Thành viên ThS Lường Thị Thu Hoài Trường ĐHKHTN Thành viên ThS Hoàng Thị Phương Thảo Trường ĐHKHTN Thành viên ThS Vũ Thị Hương Trường ĐHKHTN Thành viên TS Phạm Nguyễn Hà Vũ Trường ĐHKHTN Thành viên TS Nguyễn Đình Nguyên Trường ĐHKHTN Thành viên ThS Phan Thanh Tùng Trường ĐHKHTN Thành viên 1.4 Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2014 đến tháng năm 2016 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng năm 2018 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2014 đến tháng năm 2018 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 300 triệu đồng PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đặt vấn đề Trước kỷ 20, cổ khí hậu học khơng tồn khoa học riêng biệt Thay vào đó, lĩnh vực cổ khí hậu học đại có bước phát triển riêng tiếp cận theo nhân tố gây nên biến đổi khí hậu Thuyết quỹ đạo biến đổi khí hậu phát triển với địa chất băng hà, cổ sinh vật học địa chất biển vào năm đầu kỷ 19 (Imbrie, 1979) Nghiên cứu mối liên hệ mặt trời biến đổi khí hậu phát triển rực rỡ với phát minh kính thiên văn Galileo (Hoyt Schatten, 1997) Giải thích thay đổi mực nước biển ý đến từ sớm nhà khoa học lỗi lạc Celsius Layell (Morner, 1979) Sự biến đổi khí Trái đất trước sau có lồi người nhà địa chất, nhà nghiên cứu khí quan tâm từ kỷ 19 (Arrhenius 1896; Revelle 1985) Ngày nay, cổ khí hậu học phát triển rực rỡ chuyển từ nhóm lĩnh vực nghiên cứu riêng biệt sang lĩnh vực thống Trong kỷ 20, cổ khí hậu khơng đơn nhánh ngành khí hậu, khoa học khí quyển, địa tầng, địa chất biển hay băng hà học Khi lĩnh vực mở rộng với tốc độ chóng mặt, hàng loạt phương pháp sử dụng nhằm khơi phục điều kiện cổ khí hậu Nhằm khơi phục điều kiện cổ khí hậu người ta thường dựa vào nghiên cứu trình chi phối điều kiện khí hậu chứng để lại trình thành tạo tự nhiên băng, vịng cây, trầm tích san hơ thạch nhũ Các chứng hay thị thị đặc điểm địa hình, cảnh quan (VD: băng tích, tầng trầm tích hồ đường bờ cổ, đụn cát, doi cát ven biển cổ), thị địa hóa sinh học (độ rộng vòng cây, giá trị đồng vị 18O nước đóng băng, di tích hóa thạch tầng trầm tích) Những luận giải điều kiện cổ khí hậu từ đơn giản, định tính đến cụ thể, chi tiết, định lượng Ngồi ra, cơng cụ mơ hình hóa sử dụng để hơ hình hóa hệ thống khí hậu, so sánh đồ liệu thị cổ khí hậu… Những nghiên cứu định tính biến đổi khí hậu q khứ cơng bố từ sớm nhiên phải đến năm 1947, công trình cơng bố phương pháp tính tốn phụ thuộc nhiệt độ vào tỷ lệ đồng vị 18O/16O carbonate nước Urey (1947) ông cho thành phần đồng vị carbonate sử dụng để khơi phục lại nhiệt độ giai đoạn khứ Kỹ thuật sử dụng axit phosphoric để thu khí CO2 từ carbonates McCrea sử dụng từ năm 1950 (McCrea, 1950) Phiên cải tiến khối phổ kế Nier phát minh sử dụng để xác định nhiệt độ môi trường sống tiễn thạch (belemmit) tuổi Kreta cách đánh giá tỷ lệ đồng vị oxi nước khoáng vật carbonate tách chiết từ tiễn thạch (Urey nnk, 1951) Sau đó, Epstein nnk (1953) cơng bố kết thí nghiệm đưa cơng thức mối liên hệ tỷ lệ đồng vị Oxy vỏ sò điều kiện nhiệt độ nước biển vào thời điểm thành tạo Mặc dù công thức chưa hồn tồn xác đánh dấu bước tiến vượt bậc mở lĩnh vực nghiên cứu cổ khí hậu Cùng với đồng vị Oxy (Edwards nnk, 1985; Matthews nnk, 1997; Fricke Roger, 1998a, b; Barrick nnk, 1999; Yang nnk, 2008), đồng vị khác sử dụng nghiên cứu cổ khí hậu Hydro, Carbon (Edwards nnk, 1985; Ehleringe nnk, 1997; Yamada, 1999; Xie, 2000; Garten, 2000; Khim nnk, 2001; Hobbie, 2002; Lal, 2004; Yang nnk, 2008, Michael nnk, 2010) dùng N, Str, S (Heaton, 1987) Đối với tầng trầm tích sinh dầu giới, ngồi cơng trình nghiên cứu tiềm sinh dầu (Parnel, 1998), đặc điểm trầm tích kiểu hydrocarbon (Xingzhen Hongshun, 1993) có nhiều cơng trình nghiên cứu khơi phục điều kiện cổ môi trường, cổ địa lý, cổ khí hậu hình thành tầng trầm tích sinh dầu (Cameron nnk, 1994; Pu Baisheng, 1988; Longyi Shao nnk, 2003, Wu nnk, 2009, Fu nnk, 2009) Về nghiên cứu cổ khí hậu tầng trầm tích sinh dầu giới dựa phương pháp phân tích tỷ lệ đồng vị bền chưa có nhiều cơng trình (Kennedy nnk, 2001; Michael nnk, 2010) Kennedy nnk, 2001, khơi phục điều kiện cổ mơi trường trầm tích phía nam bồn dầu khí Taranaki dựa nghiên cứu đặc điểm hình thái thực vật hạt kín hai mầm, đồng vị Oxy, nghiên cứu địa chất khu vực địa phương mơ hình biến đổi khí hậu tồn cầu Michael nnk, 2010 khôi phục nhiệt độ môi trường thay đổi độ cao suốt Eocene sớm (52–49 Ma) phía bắc Sierra Nevada (California, United States) Trong nghiên cứu mình, họ sử dụng thị phân tử hữu ghi lại khí ảnh hưởng địa hình đến mực nước ngầm dựa đánh giá tỷ lệ đồng vị H (ΔδDprecip) nhiệt độ trung bình hàng năm (ΔTGDGT) (Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers), dựa thành phần đồng vị hóa thạch hạt kín phân bố tetraete bảo tồn trầm tích chứa Nghiên cứu cổ khí hậu đại lĩnh vực cịn tương đối Việt Nam Dựa tài liệu cổ thực vật, Trịnh Dánh (1986, 1988, 1990, 1994, 1995) khơi phục điều kiện cổ khí hậu Neogen Việt Nam Những nghiên cứu nước chủ yếu dựa nghiên cứu mối liên hệ đặc điểm trầm tích với lịch sử dao động mực nước biển kỷ Đệ tứ đặc biệt Pleistocen, Holocen Trần Nghi, (1996); Tạ Thị Kim Oanh nnk (2001); Trần Nghi nnk (2007); Nguyễn Văn Lập nnk (2010); Tjallingii nnk, (2010) Khôi phục điều kiện cổ khí hậu thời kỳ Pleistocen muộn, Holocen cịn dựa phân tích di tích bào tử, phấn hoa trầm tích Các nghiên cứu Việt Nam chưa có nhiều (Thuận nnk, 2003, Zhen Li, 2006; Nguyễn Thùy Dương, 2010) Trầm tích hệ tầng Đồng Ho bao gồm lớp cuội sạn kết, cát kết xen kẹp lớp sét chứa asphalt, chứa than coi đá có tiềm sinh dầu lộ đất liền, tương đương với đá mẹ bể trầm tích Đệ Tam thềm lục địa Đông Nam Á [20, 21] Các kết nghiên cứu vết in thực vật có mặt lớp bột sét chứa than cho tuổi Miocen, nhiên nghiên cứu bào tử phấn hoa cho thấy trầm tích hệ tầng Đồng Ho chứa tập hợp bào tử phấn hoa với dạng bào tử phấn đặc trưng cho tuổi Oligocene [25] Bề dày hệ tầng Đồng Ho biến thiên nhiều, khoảng 140-430m Trong bột kết, đá phiến sét chứa than asphalt, Phạm Quang Trung nnk (1999) thu thập xác định tập hợp bào tử phấn hoa phong phú Hệ tầng Đồng Ho nằm không chỉnh hơp hệ tầng Hà Cối tuổi Jura sớm Trước hệ tầng định tuổi Miocen muộn theo kết phân tích bào tử phấn Trần Đình Nhân tiến hành kết nghiên cứu vết in thực vật Trịnh Dánh Mặt khác Trần Đình Nhân, Trịnh Dánh (1975) xác lập hệ tầng Tiêu Giao định tuổi Pliocen nằm chỉnh hợp trực tiếp trầm tích tướng hồ màu sặc sỡ ven vịnh Cuốc Bê mà tác giả coi thành phần hệ tầng Đồng Ho Theo Phạm Quang Trung nnk (1999) phức hệ bào tử phấn có nhiều dạng đặc trưng cho Olgocen thềm lục địa Việt Nam Đơng Nam Á Ngồi Phạm Quang Trung nnk (1999) nêu phát triển cực thịnh phấn Pinaceae Oligocen giới, cịn Việt Nam phấn Pinuspollenites sp dạng cực thịnh trầm tích Oligocen Biển Đơng Việc xác định nguồn cấp vật liệu điều kiện hình thành trầm tích vụn học có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu khôi phục điều kiện cổ mơi trường thành tạo trầm tích [8, 27, 28] Điều đặc biệt có ý nghĩa nghiên cứu biến đổi mơi trường trầm tích, vùng nguồn xâm thực điều kiện khí hậu khứ địa chất Đối với đá chứa dầu, việc xác định làm sáng tỏ nguồn cấp vật liệu, trình vận chuyển, mơi trường hình thành q trình kiến tạo liên quan có ý nghĩa lớn cho cơng tác tìm kiếm thăm dị [23] Có nhiều cách tiếp cận để nghiên cứu nguồn cấp vật liệu trầm tích thay đổi điều kiện cổ môi trường Cách tiếp cận truyền thống chủ yếu dựa vào nghiên cứu đặc điểm cấu trúc phân lớp trầm tích, đặc điểm phân bố độ hạt, độ mài tròn phân bố tướng trầm tích khơng gian để luận giải q trình vận chuyển lắng đọng trầm tích, [26] xác định đường bờ cổ [19], dựa đặc điểm hóa thạch động thực vật để xác định cổ mơi trường [1] Ngồi cịn có nhiều cách tiếp cận dựa sở phân tích xác định tuổi đồng vị phóng xạ tập hợp hạt vụn trầm tích mica, zircon [14] dựa vào phân tích hàm lượng nguyên tố chính, nguyên tố vết [7, 13, 22] để luận giải điều kiện xâm thực thay đổi nguồn cấp vật liệu điều kiện mơi trường Hình Sơ đồ phân bố trầm tích hệ tầng Đồng Ho [17] Mục tiêu Làm rõ số yếu tố cổ khí hậu cổ nhiệt độ, hàm lượng C, số C, 16 tỷ số O/18O, tỷ số 12C/13C….trong giai đoạn hình thành trầm tích sinh dầu Đồng Ho tuổi Oligocen muộn, để có nhìn cụ thể rõ ràng điều kiện cổ khí hậu giai đoạn hình thành tầng đá mẹ sinh dầu khu vực bể trầm tích Sơng Hồng bể trầm tích Đệ tam khác Việt nam Phương pháp nghiên cứu 3.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa Mối quan hệ địa chất đặc điểm cấu trúc nội tầng trầm tích hệ tầng Đồng Ho khu vực Hoành Bồ nghiên cứu chi tiết mặt cắt suối Đồng Ho nghiên cứu bổ sung diện lộ trầm tích lân cận thị trấn Trới Việc khảo sát đo vẽ tiến hành từ cầu Đồng Ho ngược suối qua đập nước lên đến diện lộ đá cuội kết hạt thơ hệ tầng Hịn Gai Trật tự địa tầng đặc điểm chi tiết lớp trầm tích hệ tầng Đồng Ho thể hình Hình 2: Cột địa tầng trầm tích thành lập suối Đồng Ho vị trí lấy mẫu 3.2 Phương pháp phân loại trầm tích xác định thành phần trầm tích Việc nghiên cứu lát mỏng thạch học nhằm xác định tên đá, thành phần hạt vụn trầm tích, loại xi măng gắn kết, kiến trúc đá vụn học cho loại trầm tích Đồng Lát mỏng thạch học mài hệ thống mài tự động hãng Bhuler phân tích kính hiển vi phân cực với ánh sáng truyền qua Kích thước hạt vụn, hàm lượng phần trăm hạt vụn, thành phần hạt vụn phân tích phần mềm chuyên dụng kèm với hệ thống kính hiển vi quang học AXIO Scope (được tiến hành PTN Quang học tinh thể Khoa Địa chất) Thành phần vật liệu hữu sét than nghiên cứu kính hiển vi phản xạ 3.3 Phương pháp phân tích xác định thành phần hóa học Các mẫu trầm tích lấy chi tiết theo lớp, theo tập bảo quản cẩn thận để phục vụ cơng tác phân tích địa hóa Tổng cộng 40 mẫu trầm tích 02 mẫu hạt vụn than đại diện cho lớp lấy từ vị trí địa tầng khác Để phục vụ phân tích địa hóa ngun tố ngun tố vết, 14 mẫu đại diện cho lớp từ thô đến mịn lớp chứa than, chứa asphalt lựa chọn vị trí khác mặt cắt để phân tích thành phần nguyên tố nguyên tố vết (Bảng 1) Trong đó, mẫu DH02-1 mẫu sét than nằm hệ tầng Hòn Gai Hàm lượng nguyên tố số nguyên tố vết phân tích phịng thí nghiệm Địa chất Địa kỹ thuật Thích ứng với Biến đổi khí hậu thiết bị XRF Shimazu 1800 Mẫu phân tích loại bỏ carbonat thứ sinh, sấy khơ nhiệt độ thấp, để nguội, nghiền mịn đến cấp hạt cỡ 0,02mm trộn với bột polyteryne làm chất kết dính sau nén áp lực 20Mpa để tạo thành mẫu phân tích hình đĩa trụ có khối lượng khoảng 3g Số lượng xung tia X chuyển thành hàm lượng ngun tố thơng qua chương trình tính tốn thiết bị phân tích Các mẫu phân tích chế độ phát tồn ngun tố, sau phân tích định lượng với nguyên tố phát mẫu Các mẫu phân tích đồng thời với mẫu chuẩn Sai số nguyên tố nguyên tố vết có hàm lượng lượng 10ppm ±5% Với nguyên tố vết có hàm lượng nhỏ 10ppm sai số khoảng ±10% đến ±15% 3.4 Phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) tích hợp EDX Phương pháp sử dụng để xác định xác loại xi măng sét, xi măng carbonat, cấu trúc xi măng, thành phần hóa xi măng khống vật có kích thước nhỏ cỡ milimet đến micromet tách chiết từ lớp trầm tích cần nghiên cứu Các ảnh chụp kết phân tích EDX thực phịng thí nghiệm kính hiển vi điện tử truyền qua Khoa Địa chất Kết phân tích EDX ảnh chụp TEM mẫu khoáng vật vật liệu hữu cho thấy khoáng vật chủ yếu kaolinite có dạng lục giác Các tàn tích vật chất hữu có dạng que Đây sở để luận giải kết phân tích đồng vị bền cho mẫu có số hiệu tương ứng 3.5 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X cho phép nghiên cứu thông số ô mạng khoáng vật tia rơn ghen, xác định thành phần khống vật, tên khống vật nhóm sét Phương pháp thực Trung tâm Khoa học Vật liệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên Các mẫu trầm tich tách chiết cấp hạt mịn có kích thước