Trên bình đồ kiến tạo khu vực hiện tại, bể Cửu Long nằm về phía nam của phần đông nam mảng Âu-Á. Đây là bể trầm tích kiểu tách giãn (rift) phát triển miền vỏ lục địa có tuổi trước Đệ Tam bị thoái hóa mạnh trong thời kỳ Paleogen và chuyển sang chế độ rìa lục địa thụ động như ngày nay bắt đầu từ thời kỳ Neogen [7, 11, 16,31] (hình 1.5).
Hình 1.5. Sơ đồ vị trí kiến tạo của bể Cửu Long trong bình đồ kiến tạo khu vực Đông Nam Á [15].
Lịch sử phát triển địa chất của bể có thể chia ra 3 thời kỳ: 1) Trước tạo rift (Pre- rift): thành tạo tầng móng trước Đệ Tam; 2) Đồng tạo rift (Syn-rift) trong Paleogen đến đầu Neogen thành tạo các trầm tích của tập F(?)/E, D, C và B1; 3) Sau tạo rift: từ Neogen đến hiện nay, thành tạo các trầm tích tập B2, B3 và A [7, 11, 16].
Thời kỳ trước tạo rift: Thời kỳ Jura sớm-giữa, vùng nghiên cứu thuộc phần đông nam của bồn tạo núi Jura sớm-giữa. Lấp đầy bể này là các thành tạo trầm tích lục nguyên, lục nguyên-carbonat. Đến Mesozoic muộn, khu vực bể Cửu Long thuộc bối cảnh kiến tạo rìa lục địa tích cực do sự hút chìm của mảng Thái Bình Dương xuống dưới mảng Indosini
(Hình 1.6).
Hình 1.6. Sơ đồ địa chất đới Đà Lạt chỉ ra sự phân bố của các phức hệ Granitoid Định Quán, Cà Ná (Ankroet), Đèo Cả [30]
Quá trình hút chìm gây nên các hoạt động magma xâm nhập và phun trào hình thành cung núi lửa pluton. Các loại đá magma có tuổi Jura-Creta phát triển rộng rãi ở khu vực đới Đà Lạt và vùng lân cận như đã gặp tại các vết lộ trên đất liền cũng như trong các
giếng khoan ngoài khơi thuộc bể Cửu Long là kết quả của hoạt động kiến tạo này. Phổ biến là các đá diorite, granodiorite, granite thuộc phức hệ Định Quán, Đèo Cả, Ankroet (Cà Ná) và các đá magma phun trào andezite, riolite... thuộc các hệ tầng Đèo Bảo Lộc, Nha Trang, Đơn Dương tương ứng.
Thời kỳ đồng tạo rift: Vào cuối Creta đầu Paleogen, hoạt động nâng và bào mòn trải rộng trên toàn khu vực, tạo ra sự phá hủy mạnh mẽ các đá granite tuổi Mesozoic muộn, một trong những đối tượng chứa dầu khí chính trong khu vực. Vỏ lục địa vừa được cố kết bắt đầu bị phá vỡ thành các khối nâng và vùng sụt do tách giãn. Bể Cửu Long được hình thành trên các vùng sụt khu vực thuộc thời kỳ Paleoxen - Eoxen. Cuối thời kỳ này là quá trình hình thành trầm tích tập F lấp đầy các trũng ở một số khu vực trong bể Cửu Long. Hoạt động đứt gãy - kiến tạo từ Eoxen đến Oligoxen có liên quan đến quá trình tách giãn (hình 1.7) đã tạo nên các khối đứt gãy và các trũng ở bể Cửu Long. Các đứt gãy nói chung có phương Đông Tây, Đông Bắc - Tây Nam và Bắc Nam.
Hình 1.7. Sơ đồ minh họa các hoạt động kiến tạo khu vực Đông Nam Á thời kỳ cuối Eoxen đầu Oligoxen. Khu vực nghiên cứu đang ở chế độ kiến tạo tách giãn [7]
Thời kỳ đồng tách giãn đã tạo nên các bán địa hào được lấp đầy bởi các trầm tích của tập E có tuổi Eoxen – Oligoxen sớm. Trong giai đoạn đầu, nguồn cung cấp vật liệu trầm tích ít, điều kiện khí hậu thuận lợi đã tạo nên hồ sâu với sự tích tụ các tầng trầm tích sét hồ dày trên diện rộng (trầm tích của tập E). Quá trình tách giãn tiếp tục mở rộng bể và gia tăng độ sâu hình thành nên những hồ lớn trong đó lắng đọng chủ yếu sét đầm hồ của tập D, tiếp sau đó là các trầm tích nhiều cát hơn lắng đọng trong môi trường sông, hồ, delta của tập C sau đó đánh dấu giai đoạn lấp đầy bể rift. Trầm tích Eoxen-Oligoxen trong các trũng chính có thể dày đến 5000m. Sự kết thúc hoạt động của phần lớn các đứt gãy và bất chỉnh hợp ở nóc trầm tích Oligoxen đánh dấu sự kết thúc thời kỳ này.
Bắt đầu từ Mioxen sớm quá trình tách giãn giảm dần, chỉ có các hoạt động yếu ớt của các đứt gãy (thể hiện ở lô 16-2). Giai đoạn biển tiến khu vực bắt đầu xuất hiện (thành tạo trầm tích tập B.1). Vào cuối Mioxen sớm, các trũng trung tâm tiếp tục sụt lún phần lớn diện tích bể bị chìm sâu dưới mực nước biển, và tầng sét rotalite - tầng chắn khu vực của bể - được hình thành vào thời gian này. Các trầm tích Mioxen dưới phủ chờm hầu hết lên địa hình Oligoxen.
Thời kỳ sau tạo rift: Thời kỳ Mioxen giữa là thời kỳ nâng lên của bể Cửu Long, môi trường biển ảnh hưởng ít hơn, phần Đông Bắc bể chủ yếu chịu ảnh hưởng của các điều kiện ven bờ. Thời kỳ Mioxen muộn, biển tràn ngập toàn bộ bể Cửu Long. Cũng vào cuối thời kỳ này, do sông Mê Kông đổ vào bể Cửu Long đã làm thay đổi môi trường trầm tích, nguồn cung cấp vật liệu, kiểu tích tụ và cả hình thái cấu trúc của bể. Bồn trũng mở rộng hơn về phía Tây Nam, vào phía đồng bằng châu thổ sông Mê Kông ngày nay và thông với bể Nam Côn Sơn. Trầm tích châu thổ được hình thành do sông là chủ yếu.
Thời kỳ Plioxen - Đệ Tứ, là giai đoạn tích cực kiến tạo mới tạo nên bình đồ cấu trúc hiện tại của thềm lục địa Việt Nam. Bể Cửu Long không còn hình dáng cấu trúc riêng mà hoà chung vào cấu trúc toàn thềm. Nguyên nhân là đáy biển Đông tiếp tục sụt lún do bị cuốn hút xuống dưới cung đảo Luson, mặt khác, đất liền Đông Dương được nâng cao cùng với sự hoạt động của núi lửa basalt kiềm, do vỏ đại dương Ấn Độ đang đẩy lục địa Đông Dương và Tây Nam Đông Nam Á lên cao.
1.3.2. Các pha biến dạng hình thành các đứt gãy, đới phá hủy trong móng khu vực Hải Sư Đen.
Tương ứng với thời kỳ lịch sử phát triển kiến tạo, trong bể Cửu Long và vùng lân cận, xác định được các giai đoạn biến dạng chính từ Jura đến hiện này gồm 4 giai đoạn: (D1) Giai đoạn Jura sớm-giữa; (D2) Giai đoạn Jura muộn-Kreta; (D3) Giai đoạn Paleogen-Neogen sớm và (D4) từ Neogen đến hiện nay (Hình 1.8) [19].
Hình 1.8. Các giai đoạn biến dạng bể Cửu Long [18]
Trong mỗi giai đoạn lớn này lại được chia thành các pha (phase). Trong đó, giai đoạn tách giãn (rifting) (D3) được chia chi tiết gồm 6 pha (từ D3.1 đến D3.6) tương ứng với các thời kỳ tách giãn và nén ép. Kết quả của các giai đoạn và các pha biến dạng là các
đới cấu trúc địa chất, bề mặt bất chỉnh hợp, hệ thống đứt gãy, uốn nếp với các phương cấu trúc đặc trưng, nguyên nhân gây ra bởi trường ứng suất kiến tạo.
Trong khu vực mỏ Hải Sư Đen, hoạt động kiến tạo gây nên các đứt gãy chủ yếu diễn ra trong giai đoạn (D3). Các pha tách giãn D3.1, D3.3 và D3.5 tạo nên các đứt gãy thuận, đồng trầm tích và các bán địa hào. Các pha nén ép D3.2, D3.4 và D3.6 tạo nên các đứt gãy trượt bằng, các đứt gãy thuận, các đứt gãy nghịch và các thành tạo trầm tích bị uốn nếp. Hầu hết các đứt gãy hoạt động mạnh trong D3.4, D3.6 và các đứt gãy hoạt động từ trước trong D3.1 và D3.2 đều tái hoạt động lại trong các pha đứt gãy này.
Trường ứng suất kiến tạo qua các giai đoạn trong khu vực này về cơ bản cũng xảy ra như ở bể Cửu Long ngoại trừ pha D3.4, có sự xoay trục nén ép từ phương tây bắc- đông nam sang phương kinh tuyến (bắc nam) ở khu vực HSĐ và phương vĩ tuyến (đông tây) ở khu vực cấu tạo Gió Đông (Hình 1.9).
Tác động vào móng mạnh nhất là trường ứng suất kiến tạo D3.2 có phương nén ép TB-ĐN tạo ra các hệ thống đứt gãy trượt bằng có đường phương theo phương kinh tuyến và vĩ tuyến, hệ thống đứt gãy nghịch đường phương theo phương đông bắc-tây nam.
Trong pha D3.4, trường ứng suất kiến tạo tại khu vực HSĐ có phương kinh tuyến (hình
1.9), mang tính cục bộ so với hướng chung của toàn bể là tây bắc-đông nam (hình 1.8)
hình thành các hệ thống đứt gãy theo phương tây bắc-đông nam, kinh tuyến và vĩ tuyến
1.3.3. Cấu trúc địa chất khu vực
Bể Cửu Long tiếp giáp với đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn ở phía đông nam bằng đới nâng Côn Sơn, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna và phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh. Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam. Tuy nhiên, nếu tính theo đường đẳng dày trầm tích 1000m thì bể có xu hướng mở về phía đông bắc. Theo tài liệu Địa chất và Tài Nguyên Dầu Khí Việt Nam, 2007 [16], bể Cửu Long được xác định là đơn vị cấu trúc bậc I. Đơn vị cấu trúc bậc I này được chia thành các đơn vị cấu trúc bậc II bao gồm: 1) Trũng phân dị Bạc Liêu, 2) Trũng phân dị Cà Cối, 3) Đới nâng Cửu Long, 4) Đới nâng Phú Quý và 5) Trũng chính bể Cửu Long (Hình 1.10) [16].
Trong các đơn vị cấu trúc bậc II này thì Trũng chính bể Cửu Long tiếp tục được phân chia chi tiết thành các đơn vị cấu trúc bậc III dựa trên đặc điểm cấu trúc địa chất của từng khu vực với sự khác biệt về chiều dày trầm tích và thường được giới hạn bởi những đứt gãy hoặc hệ thống đứt gãy có biên độ đáng kể. Trũng chính bể Cửu Long phân chia thành 8 đơn vị cấu trúc địa chất cấp III gồm: 1) Đới sườn nghiêng Tây Bắc, 2) Đới nâng Tây Bắc, 3) Trũng Trung tâm (gồm trũng Tây Bạch Hổ và trũng Đông Bắc), 4) Đới nâng Trung tâm, 5) Trũng phía Đông Bạch Hổ, 6) Đới sườn nghiêng Đông Nam, 7) Đới phân dị Đông Bắc và 8) Đới phân dị Tây Nam (Hình 1.11-1.12).
Hình 1.11. Bản đồ cấu trúc Trũng chính bể Cửu Long [15]
1) Sườn nghiêng Tây Bắc: là dải sườn bờ Tây Bắc của bể kéo dài theo hướng ĐB-TN, chiều dày trầm tích tăng dần về phía Tây Nam từ 1 đến 2.5km. Sườn nghiêng bị cắt xẻ bởi các đứt gãy kiến tạo có hướng ĐB-TN hoặc TB-ĐN, tạo thành các mũi nhô.
Trầm tích Đệ Tam của bể thường có xu hướng vát nhọn và gá đáy lên móng cổ granitoid
trước Kainozoi.
2) Đới nâng Tây Bắc: nằm về phía Tây Bắc trũng Đông Bắc và được khống chế bởi các đứt gãy chính phương ĐB-TN. Về phía TB đới nâng bị ngăn cách với sườn nghiêng Tây Bắc bởi một địa hào nhỏ có chiều dày trầm tích khoảng 6km. Đới nâng bao gồm cấu tạo Vừng Đông (Hải Sư Đen) và dải nâng kéo dài về phía Đông Bắc.
3) Trũng Trung tâm: trong một số tài liệu trũng này được ghép chung với trũng Đông Bắc. Tuy nhiên, về đặc thù kiến tạo giữa 2 trũng có sự khác biệt đáng kể đặc biệt là phương của các đứt gãy chính. Trũng trung tâm bị khống chế bởi các đứt gãy kiến tạo có phương á vĩ tuyến, tạo sự gấp khúc của bể. Chiều dày trầm tích của trũng này có thể đạt tới 7-8 km [15].
4) Đới nâng Trung Tâm: là đới nâng nằm kẹp giữa hai trũng Đông và Tây Bạch Hổ và được giới hạn bởi các đứt gãy có biên độ lớn với hướng đổ chủ yếu về phía Đông Nam. Đới nâng bao gồm các cấu tạo dương và có liên quan đến những khối nâng cổ của móng trước Kainozoi như: Bạch Hổ, Rồng. Các cấu tạo bị chi phối không chỉ bởi các đứt thuận hình thành trong quá trình tách giãn, mà còn bởi các đứt gãy trượt bằng và chờm nghịch do ảnh hưởng của sự siết ép vào Oligoxen muộn.
5) Trũng phía Đông Bạch Hổ: nằm kẹp giữa đới nâng Trung Tâm về phía Tây, sườn nghiêng Đông Nam về phía Đ-ĐN và đới nâng Đông Bắc về phía Bắc. Trũng có chiều dày trầm tích đạt tới 7 km và là một trong ba trung tâm tách giãn của bể.
6) Đới sườn nghiêng Đông Nam: là dải sườn bờ Đông Nam của bể, tiếp giáp với đới nâng Côn Sơn. Trầm tích của đới này có xu hướng vát nhọn và gá đáy với chiều dày dao động từ 1 đến 2.5 km. Sườn nghiêng này cũng bị phức tạp bởi các đứt gãy kiến tạo có phương ĐB-TN và á vĩ tuyến tạo nên các cấu tạo địa phương như cấu tạo Amethyst, Cá Ông Đôi, Opal, Sói.
7) Đới phân dị Đông Bắc (phần đầu Đông Bắc của bể): nằm kẹp giữa đới nâng Đông Phú Quý và Sườn nghiêng Tây Bắc. Đây là khu vực có chiều dày trầm tích trung bình và bị phân dị mạnh bởi các hệ thống đứt gãy có đường phương TB-ĐN, ĐB-TN và á vĩ tuyến tạo thành nhiều địa hào, địa luỹ nhỏ (theo bề mặt móng). Một số các cấu tạo dương địa phương đã xác định như: Ruby, Pearl, Turquoise, Diamond, Agate.
8) Đới phân dị Tây Nam: nằm về đầu Tây Nam của trũng chính. Khác với đới phân dị ĐB, đới này bị phân dị mạnh bởi hệ thống những đứt gãy với đường phương chủ yếu là á vĩ tuyến tạo thành những địa hào, địa luỹ, hoặc bán địa hào, bán địa luỹ xen kẽ nhau. Những cấu tạo có quy mô lớn trong đới này phải kể đến: Đu Đủ, Tam Đảo, Bà Đen và Ba Vì. Các cấu tạo địa phương dương bậc 4 là đối tượng tìm kiếm và thăm dò dầu khí chính của bể.
1.3.4. Địa tầng khu vực nghiên cứu
Theo tài liệu khoan, địa tầng được mở ra của bể Cửu Long gồm đá móng cổ trước Kainozoi và trầm tích lớp phủ Kainozoi [1, 2, 3, 5].
MÓNG TRƯỚC KAINOZOI
Ở bể Cửu Long cho đến nay đã khoan hàng trăm giếng khoan sâu vào móng trước Kainozoi tại nhiều vị trí khác nhau trên toàn bể. Thành phần thạch học của đá móng gặp phổ biến là các magma xâm nhập granite và granodiorite-diorite. Các đá granite được gặp tại nhiều cấu tạo như Bạch Hổ (khối Trung Tâm), Rồng và Ruby, Rạng Đông, Hải Sư Đen,… Ngoài ra, còn có thể gặp các đá phun trào, biến chất và trầm tích có tuổi trước Kainozoi như đã lộ ra trên đới Đà Lạt và vùng phụ cận.
So sánh kết quả nghiên cứu các phức hệ magma xâm nhập trên đất liền với đá móng kết tinh ngoài khơi bể Cửu Long, theo đặc trưng thạch học và tuổi tuyệt đối có thể xếp tương đương với 3 phức hệ: Định Quán, Đèo Cả và Cà Ná. Ngoài ra, ở cánh phía Đông Bắc mỏ Bạch Hổ, đá móng magma xâm nhập ở đây đang được liên hệ vào thành phần của phức hệ Hòn Khoai, phức hệ đá magma cổ nhất trong móng của bể Cửu Long, phức hệ có tuổi Trias muộn, tương ứng khoảng 240 đến 250 tr. năm, thành phần thạch học gồm chủ yếu là diorite, monzonite và adamelite. Đá bị biến đổi, cà nát mạnh. Phần lớn các khe nứt đã bị lấp đầy bởi khoáng vật thứ sinh: calcite-epidote-zeolite.
Phức hệ Định Quán và Đèo Cả gặp khá phổ biến ở nhiều cấu tạo Bạch Hổ (vòm Bắc), Ba Vì, Tam Đảo và Sói. Ở các mỏ Hồng Ngọc, Rạng Đông, Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng (ở phía Bắc bể), chủ yếu là đá granodiorite, đôi chỗ gặp monzonite biotite-thạch anh đa sắc. Đá thuộc loại kiềm vôi, có thành phần axit vừa phải SiO2 dao động 63-67%. Các thành tạo của phức hệ xâm nhập này có mức độ giập vỡ và biến đổi cao. Hầu hết các khe nứt đều được lấp đầy bởi các khoáng vật thứ sinh: calcite, zeolite, thạch anh và clorite. Trong đới biến đổi mạnh biotite thường bị clorite hoá. Phức hệ Định Quán có tuổi Jura muộn-Creta sớm, phức hệ Đèo Cả tuổi Creta. Tuổi tuyệt đối của các đá thuộc các phức hệ này dao động từ 90 đến 130-155tr. năm. Phức hệ Cà Ná là phức hệ magma phát triển và gặp phổ biến nhất trên toàn bể Cửu Long. Phức hệ đặc trưng là granite hai mica, thuộc loại Natri-Kali, dư nhôm (Al=2.98%), Si (~69%) và ít Ca. Đá có tuổi tuyệt đối khoảng 90-100 tr. năm, thuộc Creta muộn. Các khối granitoid phức hệ magma xâm nhập này thành tạo đồng tạo núi và phân bố dọc theo hướng trục của bể. Đá bị dập vỡ, nhưng
