chất
Đây là phương pháp luận bao trùm lên các khâu chính là xử lý, phân tích, tổng hợp và giải thích các số liệu hiện có, để đi đến nhận biết một cách có hệ thống và logic về các đặc điểm cấu trúc kiến tạo và lịch sử tiến hoá địa chất của từng vùng để cung cấp một cách nhìn tổng quan và đưa ra những quan điểm, những kết luận đánh giá hách quan và chính xác về tiềm năng của các khu vực nghiên cứu trên cơ sở tài liệu tổng hợp qua các chỉ tiêu về cấu trúc, kiến tạo và lịch sử tiến hoá địa chất của chúng.
a. Phương pháp nghiên cứu đứt gãy
Nghiên cứu các đặc điểm đứt gãy như ích thước, biên độ dịch chuyển, thế nằm, kiểu đứt gãy, thời gian hình thành và phát triển, thời gian hoạt động của chúng, mối
31
tương quan giữa thời gian sinh thành và hoạt động của các đứt gãy với quá trình trầm tích (tức là đồng trầm tích hay sau trầm tích) để giải thích các hoạt động kiến tạo nội sinh và làm sáng tỏ vai trò của chúng trong trong sự hình thành và phá huỷ các tích tụ dầu khí.
b. Phương pháp phân tích các gián đoạn và bất chỉnh hợp
Đây là một trong những phương pháp về nghiên cứu cấu trúc kiến tạo của một vùng hay của một bể trầm tích, nó nhằm để xác định các kiểu bất chỉnh hợp và xem chúng là một trong những dấu hiệu quan trọng trong quá trình trầm tích, phát triển địa chất, vì đây là mặt ranh giới giữa các phức hệ trầm tích có lịch sử thành tạo khác nhau, đó là: - Mặt bào mòn – cắt cụt - Tựa nóc - Tựa đáy - Kề áp đáy - Bất chỉnh hợp địa tầng c. Các phương pháp phân tích động học và động lực học
Phương pháp phân tích động học được sử dụng để xác định sự chuyển động và mức độ dịch chuyển của đá cũng như sự thay đổi hình thái và dạng nằm của chúng dưới các tác động của vận động kiến tạo. Ở đây phương pháp này được sử dụng để xác định bản chất của các đứt gãy, biên độ dịch chuyển và sự tái hoạt động của các đứt gãy này theo thời gian.
Phương pháp phân tích động lực học xác định mối quan hệ giữa các cấu tạo vói các trường lực dẫn tới sự hình thành cấu tạo trên cơ sở xác định các trường ứng suất hoặc biến dạng khu vực liên quan tới cấu tạo.
d. Phương pháp phân vùng cấu tạo
32
và các đặc điểm bổ sung về môi trường thành tạo cũng như các đặc trưng địa chất khác có liên quan.
Phương pháp phân vùng cấu tạo khu vực nghiên cứu được tiến hành dựa vào các tài liệu về hình thái cấu trúc của từng đới và kết hợp sử dụng các thông tin địa chất quan trọng hác như bản đồ, mặt cắt cổ cấu tạo, cổ môi trường, cổ tướng đá nhằm phân vùng ranh giới cấu trúc bên trong của từng đới.
Trong công tác nghiên cứu dầu khí thì bản đồ phân vùng cấu tạo hết sức quan trọng vì nó là cơ sở phân vùng triển vọng và đánh giá tiềm năng dầu khí của một khu vực hoặc một bể trầm tích.
e. Phương pháp phục hồi mặt cắt
Mặt cắt phục hồi là mặt cắt được thành lập từ các mặt cắt hiện tại chuyển dần từng giai đoạn về quá khứ cho đến hi thu được mặt cắt địa chất đầu tiên của bồn trước khi lắng đọng trầm tích. Trên cơ sở xác định ranh giới các bồn thứ cấp, mỗi thời kỳ, mỗi giai đoạn, bóc tách dần các trầm tích đã tạo ra, trả về vị trí cổ địa lý cho từng giai đoạn để có được các bồn thứ cấp. Từ kết quả của các mặt cắt phục hồi, chúng ta có thể trình bày lịch sử tiến hóa địa chất của phần Đông Bắc bể Sông Hồng từ hi nó được hình thành cho đến ngày nay một cách định lượng.
Xử lý đứt gãy thuận
Gọi A1 là ích thước của mặt cắt chưa biến dạng A2 là ích thước của mặt cắt hiện tại
A là khoảng cách dịch chuyển của 1 đứt gãy thuận n là số đứt gãy thuận
Ta có công thức tổng quát như sau:
A1= A2 - (1) n i i A 1 1
33
Hình 1.12. Đứt gãy thuận và đứt gãy nghịch
Xử lý đứt gãy nghịch
Gọi B1 là ích thước mặt cắt chưa biến dạng B2 là ích thước mặt cắt hiện tại
B là khoảng cách dịch chuyển của 1 đứt gãy nghịch m là số đứt gãy nghịch
Vậy công thức tổng quát là
B1= B2+ (2) Xử lý uốn nếp
Khi bị nén ép trầm tích tạo nếp uốn và làm co chiều ngang của bể lại. Vì vậy, cần nắn chiều dài mặt cắt hiện tại ra chiều dài chưa biến dạng
Gọi C1 là chiều dài mặt cắt chưa biến dạng C2 là chiều dài mặt cắt hiện tại
C là chiều dài bị co lại của 1 nếp uốn K là số nếp uốn
Vậy công thức tổng quát là:
A A B B m i i B 1 2
34
C1= C2 + (3).
Hình 1.13. Uốn nếp do nén ép bể
Vậy cuối cùng nếu trên một mặt cắt có mặt cả 3 yếu tố biến dạng nói trên thì chiều rộng của bể chưa biến dạng (D) sẽ được tính như sau:
D=A1+B1+C1=(A2- )+(B2+ )+ (C2+ ) (4)
Trong đó: A1+B2+C2 là ích thước bể hiện tại A1+B1+C1 là ích thước bể nguyên thủy
k i Ci 1 c/2 c/2 c/2 c/2 1 2 3 k=3 n i Ai 1 m i Bi 1 k i Ci 1
35
CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1.Đặc điểm địa tầng
Địa tầng bể Sông Hồng đã được nhiều tác giả trước đây đề cập trong nhiều công trình, trong đó phần Đông Bắc bể được chia thành các mức địa tầng Eocen, Oligocen, Miocen dưới, Miocen giữa, Miocen trên, Pliocen (tương ứng với các hệ tầng Phù Tiên, Đình Cao, Phong Châu, Phủ Cừ, Tiên Hưng, Vĩnh Bảo) (Hình 2.1).
Hình 2.1. Cột địa tầng tổng hợp phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng (Theo VPI, 2004)
36
2.1.1. Địa tầng trước Cenozoi (PRE – KZ)
Các thành tạo này lộ ra há đa dạng trên các vùng rìa ngoài của khu vực phía bắc bể Sông Hồng. Trên đới rìa Tây Nam, đã phát hiện được thành tạo móng cổ nhất gồm các đá biến chất kết tinh gneiss, phiến biotit-amphybol Proterozoi (PR) trong các giếng hoan 15 (Nam Định), 57 (Hải Hậu) và một số giếng hoan thăm dò nước khác ở Hà Tây. Còn phần lớn giếng hoan trong đới rìa Đông Bắc (8B ở độ sâu 310m-TD, 14,81 ở độ sâu 2494m-TD, B10-1X, B10-2X, B26-1X) đã gặp móng là các thành tạo carbonat, phiến sét – sericit, cát kết dạng quarzit Paleozoi muộn (Pz3), tướng biển nông (shallow Tethys). Trong đới trung tâm đã phát hiện được móng Mesozoi (Mz) tại giếng khoan Phủ Cừ (104 ở độ sâu 3491m-TD) gồm chủ yếu là ryolite và từ Mesozoi. Các phát hiện này cho thấy móng trước Đệ Tam của khu vực rất đa dạng và phân thành nhiều đới thành hệ-cấu trúc khác nhau.
Đặc điểm chung của các thành tạo này là một phần thuộc về các thành tạo kéo dài của địa chất Đông bắc Việt Nam, Tây Bắc Việt Nam và Trường Sơn.
2.1.2. Địa tầng Cenozoi
Địa tầng Cenozoi không phủ chồng lên bề mặt móng hông đồng nhất trước Cenozoi là các trầm tích có tuổi từ Oligocen tới Đệ Tứ. Các hệ tầng có ranh giới chưa chuẩn so với thang địa tầng quốc tế.
Hệ Paleogen (E). Thống Eocen (E2).
Hệ tầng Phù Tiên (E2pt)
Trầm tích hệ tầng Phù Tiên đã hoan qua ở giếng 104, là giếng hoan sâu đầu tiên ở miền võng Hà Nội. Hệ tầng này được lấy tên của huyện là Phù Tiên, cách Đông Nam Hà Nội 50km, ngoài ra trầm tích Eocen còn phát hiện ở các giếng khoan 106, 107 PA- 1X và các vỉa lộ thiên ở Lào Cai, Yên Bái, Đoan Hùng. Chúng gồm cát kết dạng
37
quarzit màu xám sang, xen kẽ là các lớp bột, sét kết gắn chắc màu nâu xám phân phiến, xi măng sét, đôi hi có cacbonat và dấu vết của than. Hệ tầng bao gồm chủ yếu là sét, bột sét có xen kẽ nhiều lớp cuội kết, sỏi kết, cát kết màu tím có đôi chỗ màu đen hoặc loang lổ đỏ. Cuội có thành phần thạch anh, ryolit, quarzit…
Hệ tầng Phù Tiên phủ bất chỉnh hợp trên ryolit Tam Đảo tuổi Trias giữa và trên các đá vôi Permi. Phía trên bị hệ tầng Đình Cao phủ bất chỉnh hợp.
Bề dày của hệ tầng khoảng 300 - 400m, sự có mặt của trầm tích với ích thước hạt thô, các phấn hoa lục địa, dấu vết than, dấu vết thực vật ngập mặn, silic biển đã xác định môi trường lắng đọng trầm tích là môi trường đầm hồ, lòng song. Xét về thành phần thạch học và môi trường lắng đọng nêu trên thì hệ tầng này có chứa các tập sét đầm hồ, có khả năng trở thành đá mẹ sinh dầu khí.
Thống Oligocen (E3)
Hệ tầng Đình Cao (E3 dc)
Hệ tầng Đình Cao được xác lập (Lê Văn Cự và nn , 1985) trên cơ sở tài liệu thu thập ở lỗ khoan 104 tại xã Đình Cao - Hải Hưng và lỗ khoan 81 tại Thái Thụy - Thái Bình. Chúng nằm trực tiếp lên trầm tích Eocen ở phía Bắc, ở phía nam phủ trực tiếp lên đá móng trước Neogen. Trầm tích gồm cát kết màu nâu xám, hạt mịn, bột kết và sét kết xám đen chứa nhiều tập than mỏng. Khu vực phía Nam của bể đôi hi gặp sạn kết, dấu vết của thực vật ngập mặn cùng với tảo silic, khoáng vật glauconit cho phép dự báo môi trường lacustrin – prodelta.
Đã gặp bào tử phấn hoa:
Gothanipollis
Magnastrialites howardi Trilobapolli
38
Khu vực giếng khoan 107-PA-1X gặp bột kết, sét kết màu xẫm chứa mica, pirit xen kẽ những lớp than mỏng đặc trưng cho môi trường đầm hồ.
Hệ tầng Đình Cao nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Phù Tiên và bị hệ tầng Phong Châu phủ bất chỉnh hợp lên trên. Bề dầy của hệ tầng khoảng 700-1000m.
Hệ Neogen (N) Thống Miocen (N1)
Phụ thống Miocen dưới (N11)
Hệ tầng Phong Châu (N11pch)
Các trầm tích có tuổi Miocen dưới phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Oligocen nhưng hông phủ hoàn toàn bể mà vắng mặt ở một số vùng.
Hình 2.2. Ảnh lát mỏng LK102
(3703,00; N+ x 90). Cát k ết grauvac hạt nhỏ, xi măng lấp đầy – cơ sở với cacbonat, matrix xerixit và VCHC. Tu ổi Oligocen sớm.
Hình 2.3. Ảnh lát mỏng LK102
(3377,60;N+ x 90). Cát k ết grauvac – litic, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, hydroxit và sét. Tuổi Oligocen muộn
39
Thành phần trầm tích cũng rất đa dạng và được lắng đọng trong môi trường khác nhau. Trầm tích biến chất ở GK112-AV-1X, GK112-HO-1X còn tại GK112-BT-1X phủ đều lên trầm tích Oligocene.
Hệ tầng này được đặc trưng bởi các thành tạo bao gồm cát kết, cát-bột kết màu xám sang xen kẽ với các lớp mỏng sét kết màu xám sẫm, xám đen phân bố bên trên bất chỉnh hợp trong Oligocen. Các trầm tích này đều đã qua giai đoạn thành đá (Diagenes) và được gắn kết chặt. Cát kết thường có dạng khối hay phân lớp xiên kiểu dòng chảy còn sét kết thường có phân lớp song song. Tuy vậy một số nơi cũng tồn tại phân lớp xiên chéo của các dòng chảy của song. Các trầm tích này được gọi tên là hệ tầng Phong Châu tuổi Miocen dưới do chứa nhiều bào tử phấn tuổi Miocen sớm, tuy vậy Anzoil đã tổng hợp thêm nhiều kết quả mẫu khoan cùng với xử lý và phân tích các mặt cắt đã xếp vào Oligocen - Miocen.
Hình 2.4. Ảnh lát mỏng LK 102. 3 (3130 - 3135; N+ x90). Bột kết tiếp xúc cát kết grauvac. Bột kết có xi măng giàu hydroxit sắt, kaolin. Cát kết giàu mảnh đá phun trào, xi măng canxit.Tuổi Miocen dưới.
Hình 2.5. Ảnh lát mỏng LK 102. 9 (3283-3290; N+ x90). Cát bột kết acko giàu canxit, xi măng tiếp xúc lấp đầy gồm canxit, xerixit và kaolin. Đá đã bị biến đổi sau khi thành đá (I = 0.5-0.75). Tuổi Miocen dưới.
40
Phụ thống Miocen giữa (N12)
Hệ tầng Phủ Cừ (N12 pc)
Trầm tích hệ tầng Phủ Cừ phủ trực tiếp lên trầm tích Phong Châu và có mặt tại hầu hết các giếng khoan trong vùng nghiên cứu (MVHN), như giếng khoan 102, 102- CQ. Được đặc trưng bởi các tập cát kết, cát bột kết xen kẽ với các tập sét kết, sét bột kết, sét than kiểu nhịp aluvi. Cát kết và cát bột kết thường có phân lớp xiên kiểu sọc vằn, còn sét kết, sét bột kết và sét than thường phân lớp song song. Độ dày của các tập trầm tích hạt mịn tăng dần lên trên dưới thời kỳ ngập lụt cực đại vào cuối Miocen giữa. Có ba chu kỳ thay đổi mực tương đối chính tương ứng với ba phụ hệ tầng. Tổng chiều dày của toàn hệ tầng thay đổi trong khoảng 800 - 15 m. Môi trường lắng đọng trầm tích là môi trường đồng bằng châu thổ và biển nông.
Hình 2.6. Ảnh lát mỏng LK 102. 12 (3365_3370; N+ x90). Cát kết grauvac hạt nhỏ, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, matrix và xerixit. Độ mài tròn khá, độ chọn lọc trung bình. Tuổi Miocen giữa.
Hình 2.7. Ảnh lát mỏng LK 102. 11 (3350_3355; N+ x90). Cát kết acko hạt nhỏ, xi măng tiếp xúc-lấp đầy gồm hydroxit sắt, cacbonat và sét. Đá đã trải qua giai đoạn biến 223wđổi thứ sinh, ranh giới hạt vụn dạng đường cong và răng cưa. Tuổi Miocen giữa.
41
Phụ thống Miocen trên (N13)
Hệ tầng Tiên Hưng (N13th)
Tuổi Miocen trên bao gồm các lớp cát kết, cát sạn kết xen với các lớp mỏng bột kết, bột sét kết và sét than. Các hạt thô có độ dày tăng dần và nằm chủ yếu ở phần trên của hệ tầng, sự biến đổi này thể hiện ba chu kỳ hạ thấp dần mực nước trong bể tích tụ và cuối cùng đã dẫn đến sự bào mòn trầm tích với nhiều nơi mất hẳn cả phụ tầng Tiên Hưng trên. Nghịch đảo kiến tạo đã hình thành các uốn nếp địa phương với nhiều đỉnh của các uốn nếp này đã bị bào mòn. Sự tích tụ trầm tích chỉ xuất hiện trong các trũng nhỏ kẹp giữa các đới nâng như Phượng Ngãi, Vũ Tiên, Đông Quan ở các lỗ khoan 102, 102-CQ, 102-HĐ. Độ dày thay đổi từ 520-791m. Trầm tích có độ rỗng lớn nhưng hầu hết đều thiếu lớp chắn giữ. Môi trường lắng đọng trầm tích là môi trường biển ven bờ và biển nông xen châu thổ. Xét về thành phần thạch học thì có thể dự đoán rằng trầm tích hệ tầng Tiên Hưng có hả năng chứa.
Thống Pliocen và hệ Đệ Tứ (N2 – Q).
Nằm trên mặt bất chỉnh hợp cuối Miocene (5,5 triệu năm) là phần mặt cắt khá bình ổn về tướng địa chấn và mở rộng sang đới rìa của MVHN. Thành phần chủ yếu là trầm tích bột cát mịn biển nông Pliocen phân bố trong các tập trầm tích Pliocen của hệ tầng Vĩnh Bảo, phân lớp ngang khá bình ổn với xu thế tăng chiều dài dần về phía trung tâm bể Sông Hồng. Hệ tầng Hải Dương với các trầm tích vụn thô sông ngòi Pleistoxen và các trầm tích vụn sét Holocen thuộc hệ tầng Kiến Xương, phần ngoài hơi tất cả các trầm tích phủ chồng lên mặt bất chỉnh hợp U100 tạo thành một phức tập trầm tích tương đối đồng nhất hình thái nằm ngang và đơn giản đặc trưng cho thời kỳ san bằng, ngập lụt mới sau uốn nếp của thềm lục địa biển nông Việt Nam. Do tính đồng nhất cao hó định được ranh giới Pliocen và Đệ Tứ (Q) do vậy thường xếp chung thành hệ tầng Biển Đông.
42
2.2.Hoạt động magma ở khu vực nghiên cứu
Các thành tạo magma hiện nay chưa có phát hiện trên đất liền thuộc vùng trũng Hà Nội. Nếu xét trên toàn khu vực bể Sông Hồng thì các thành tạo magma được phát hiện thông qua các tài liệu địa vật lý.
Bể Sông Hồng có các cấu trúc tuyến dài trên 1000km, là loại bể tách giãn, có trượt bằng với bề dày trầm tích ở trung tâm từ 12 – 18km.
Qua bản đồ dị thường từ, với các giá trị dị thường từ 75 gamma trở lên phản ánh sự có mặt của các thể magma trong lát cắt Neogen. Thể hiện rõ nhất trên lô 104, khi mà lưới tuyến quan sát được đạt tỉ lệ 1:100000 và số liệu từ được xử lý cẩn thận nên thấy