Các mẫu của giếng khoan HN-3T được phân tích bằng SEM để nhận biết những khống vật tại sinh, trình tự Diagenesis, và tác động của chúng lên chất lượng chứa. Mạng lưới lỗ rỗng và tính chất rỗng – thấm của đá cát kết cũng được đánh giá.
Những khống vật tại sinh chính được nhận biết bằng những hình ảnh SEM gồm cĩ calcite, khống vật sét và ít thạch anh, pyrite. Bên cạnh đĩ, cát kết thường chứa một
HÌNH 13: Mẫu lõi (1776.90m) – Giếng HN-3T Dưới 1 nicol -
Độ rỗng từ khá đến tốt, sự liên thơng lỗ rỗng giữa các hạt tốt (màu xanh).
HÌNH 14: Mẫu lõi (1776.90m) – Giếng HN-3T Dưới 2 nicol+
Cát kết Arkose hạt mịn, hình dạng hạt từ bán gĩc cạnh đến bán trịn cạnh, độ chọn lọc tốt,. Thành phần mảnh vụn chủ yếu là thạch anh (Q), orthoclase bị biến đổi (O), plagioclas (P), mảnh đá granite (G), và mảnh đá núi lửa (V), xi măng gồm cĩ các khống vật sét lấp đầy các lỗ rỗng (mũi tên).
lượng lớn matrix sét vụn. Hình thái và tập hợp của các khống vật này cĩ ảnh hưởng đến tính rỗng – thấm của cát kết. Thơng tin về trình tự Diagenesis và chất lượng chứa đều liên quan đến những phương pháp phân tích lát mỏng, XRD và mơ tả mẫu lõi. Tất cả được minh giải chi tiết trong phần V.
Dưới đây mơ tả một cách chung nhất các khống vật tại sinh cơ bản và ảnh hưởng của chúng đến tính chất rỗng – thấm:
Các khống vật sét tại sinh lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt và bao phủ bề mặt các mảnh vụn (hình 15). Chúng chủ yếu là kaolinite, hỗn hợp lớp của illite/smectite, smectite, ít illite, chlorite. Phần lớn kaolinite cĩ mặt trong các mẫu lõi của giếng khoan HN-3T. Kaolinite tại sinh xuất hiện chủ yếu là những khối lấp đầy khoảng trống giữa các hạt. Illite/Smectite, smectite và illite xuất hiện dưới dạng những vảy mỏng (hình 16). Những khống vật với hình thái như vậy sẽ làm giảm tính thấm của đá. Đặc biệt sự trương nở của smectite, illite, illite/smectite cũng ảnh hưởng xấu đến tính thấm của cát kết. Xi măng calcite cĩ nhiều trong cát kết với những mức độ khác nhau. Nĩ xuất hiện dưới dạng tinh thể nhỏ, một ít thì tập hợp lại lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt, hoặc thay thế những mảnh feldspar và mảnh đá granite (hình 17).
HÌNH 15: Ảnh SEM (1778.42m) – Giếng HN-3T
Cát kết mịn hạt, độ chọn lọc tốt, lỗ rỗng giữa các hạt cĩ kích thước 90-200 µm, sự liên thơng giữa các lỗ rỗng khá (mũi tên). Các khống vật sét tại sinh (Cl) lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt và bao phủ bề mặt các mảnh vụn.
Hình 18: Phổ EDX của calcite tại điểm [o], giếng HN-3T, độ sâu 1779.65m.
HÌNH 17: Aûnh SEM (1779.65 m) – Giếng HN-3T
Xi măng calcite (Ca) được nhận biết một cách rõ ràng dựa vào hình dạng tinh thể và phổ EDX (Energy Dispersive X-ray Spectrum) đặc trưng tại điểm [o] của nguyên tố Ca (hình 18). Các mảnh vụn calcite dạng tinh thể nhỏ cùng với các vảy illite mỏng (Il) lấp đầy khoảng trống giữa các hạt. Các vi lỗ rỗng thứ sinh được tạo ra do sự hồ tan xi măng calcite (mũi tên).
HÌNH 16: Aûnh SEM (1779.65 m) – Giếng HN-3T
Kaolinite tại sinh (K) kích thước từ 2-5 µm cùng với các dãi illite mỏng (Il) lấp đầy khoảng trống giữa các hạt, và bao phủ bề mặt các mảnh vụn. Các vi lỗ rỗng cĩ mặt giữa ranh giới các hạt, và trong bản thân các đám kaolinite (mũi tên).
Độ rỗng của hầu hết cát kết thuộc loại kém đến rất kém vì hầu hết lỗ rỗng giữa các hạt đã bị lấp đầy bởi một lượng lớn xi măng và những khống vật sét tại sinh (hình 19). Mặt khác, các lỗ rỗng thứ sinh cũng xuất hiện trong một số mảnh vụn feldspar nhưng chúng chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ (ví dụ tại các độ sâu 1771.47m, 1777.51…) (hình 20, 21, 22). Một cách tổng quát, trong các loại cát kết này, mạng lưới lỗ rỗng hiệu dụng cấu thành chủ yếu bởi các vi lỗ rỗng, chúng cĩ mặt giữa ranh giới các hạt, và trong bản thân các đám kaolinite… (ví dụ từ khoảng độ sâu 1770.54- 1778.42m). Do đĩ, độ thấm của cát kết cĩ thể từ kém đến rất kém.
HÌNH 19: Aûnh SEM (1778.42 m) – Giếng HN-3T
Illite tại sinh (Il) cùng với kaolinite tại sinh (K) bao phủ bề mặt các mảnh vụn và lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt. Các lỗ rỗng giữa các hạt cịn lại bây giờ chỉ là các vi lỗ rỗng cĩ kích thước nhỏ hơn 10 µm (mũi tên).
HÌNH 20: Aûnh SEM (1774.72 m) – Giếng HN-3T
Hỗn hợp lớp của illite-smectite (I/S) xuất hiện như những vảy mỏng cùng với xi măng calcite (C) bao phủ bề mặt các hạt hoặc lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt. Calcite được nhận biết bởi phổ EDX đặc trưng tai điểm [o] của nguyên tố Ca. Calcite bị hồ tan tạo nên các vi lỗ rỗng thứ sinh (mũi tên), các tinh thể Calcite bị các loại sét bao phủ.
Cũng cĩ một số cát kết cĩ độ rỗng từ khá đến tốt tại khoảng độ sâu 1774.72- 1778.42m . Mạng lưới lỗ rỗng của những cát kết này chủ yếu tạo bởiø lỗ rỗng nguyên sinh giữa các hạt. Tuy nhiên, các cát kết này cũng chứa một lượng nhất định xi măng calcite và các khống vật sét, kể cả matrix sét. Do đĩ, độ thấm của những cát kết này chắc chắn bị giảm đi một phần, và tính chất rỗng – thấm chỉ từ trung bình đến khá.
Tĩm lại : hàm lượng xi măng cao và khống vật sét là các nhân tố chủ yếu làm
giảm rất nhiều độ rỗng nguyên sinh giữa các hạt và độ thấm của cát kết. Thêm vào
HÌNH 21: Aûnh SEM (1776.90 m) – Giếng HN-3T
Smectite tại sinh (Sm) được nhận biết rõ ràng bởi hình dạng của nĩ phổ EDX của các nguyên tố Al và Si, Mg và Fe tại điểm [o]. Smectite cĩ mặt như các vảy mỏng bao phủ bề mặt các mảnh vụn, và lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt. Một mảnh feldspar (Df) đã bị hồ tan một phần tạo nên các lỗ rỗng trong các hạt cĩ kích thước 5-10 µm (mũi tên).
HÌNH 22: Aûnh SEM (1771.47 m) – Giếng HN-3T
Một hạt feldspar (Df) bị hồ tan mạnh tạo nên các lỗ rỗng trong hạt (mũi tên). Các lỗ rỗng này tăng nhiều hay ít đều cĩ ảnh hưởng đến độ rỗng và độ thấm. Hạt feldspar này cũng đã bị thay thế một phần bởi illite (Il) và kaolinite (K) thứ sinh.
III. KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X (XRD)
Bảng 2 cho thấy hầu hết những mẫu cát kết chứa chủ yếu là thạch anh (30,0-60%,
trung bình là 37,0-49,5%), và một ít plagioclas (9,0-21,0%, trung bình là13,0-20,0%), feldspar Kali (11-21%, trung bình là 14-19%), những khống vật khác là calcite (0- 20%), sét (4,5-18%), mica/illite (3-14%).
Bảng 3 cho thấy những khống vật sét chủ yếu là kaolinite, illite, illite/smectite,
một lượng ít smectite và chlorite. Lưu ý là lượng kaolinite cao, từ 35% đến 70,5% trong mẫu lõi từ độ sâu 1770.54 -1781.15m của giếng HN-3T.
IV. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KÍCH THƯỚC HẠT
Kết quả phân tích kích thước hạt của giếng HN-3T được trình bày trong bảng 5, những thuật ngữ và những thơng số được cung cấp trong bảng 4.
Hầu hết những mẫu lõi tại khoảng độ sâu 1770.54-1781.15m chiếm một lượng lớn carbonate với tỉ lệ phần trăm trọng lượng là 2,661 đến 11,444, ngoại trừ hai mẫu ở độ sâu 1770.54m và 1774.05m carbonate chỉ hiện diện một lượng nhỏ (0,241-1,759%).
Kích thước hạt trung bình trong hầu hết các mẫu từ 0,017mm đến 0.244mm, cho thấy kích thước thường từ kích thước của sét đến cát mịn . Tại các độ sâu 1778.75m, 1778.9m, 1779.3m, 1780.59m, 1780.85m cát kết cĩ kích thước hạt trung bình từ 0,276mm đến 0,379mm. Độ chọn lọc thường kém đến rất kém. Kích thước hạt phân bố khơng bình thường trong hầu hết trong các mẫu, với tính khơng đối xứng của đường cong được đặc trưng bởi giá trị Skewness (Sk1) từ +0,106 đến +0,550, tức là hạt mịn đến rất mịn. Điều này cho thấy những phần hạt mịn xuất hiện nhiều hơn trong một sự phân bố thơng thường. Một số mẫu tại độ sâu khoảng 1770.54m-1774.32m với giá trị Skewness từ -0,028 đến +0,041 cho thấy đường cong phân bố khá đối xứng. Profile kích thước hạt thường từ “bằng“ đến “rất nhọn”, cho thấy kích thước hạt kém tập trung, mà phân bố ở một dải rộng. Điều này cũng thể hiện ở độ chọn lọc (σ1 ) kém.
Bảng 4: Tiêu chuẩn đánh giá thơng số độ hạt
Độ chọn lọc (σ1) Hệ số đối xứng (Sk1) Hệ số độ nhọn (KG) Rất tốt Tốt Trung bình –tốt Trung bình Kém Rất kém Cực kỳ kém <0.35 0.35-0.5 0.5-0.71 0.71-1.0 1.0-2.0 2.0-4.0 >4.0 Rất lệch về phía hạt mịn Lệch về phía hạt mịn Gần đối xứng Lệch về phía hạt thơ Rất lệch về phía hạt thơ +0.1 - +0.3 +0.3 - +0.1 +0.1 - -0.1 -0.1 - -0.3 -0.3 - -0.1 Rất bằng Bằng Nhọn trung bình Nhọn Rất nhọn Cực kỳ nhọn <0.67 0.67-0.90 0.90-1.11 1.11-1.50 1.50-3.00 >3.00
Hình 26: MẪU LÕI GIẾNG HN-3T. ĐỘ SÂU TỪ 1779.00M ĐẾN 1781.300M.
Tướng Soil : Trầm tích được lắng đọng một cách chậm rãi trong một hồ nước/đầm lầy
nhỏ, yên tĩnh hay ở đồng lụt.
Tướng Overbank/crevasse splay – Channel complex : Tướng lũ tích, trầm tích được hình thành ở nơi đê sơng, bị xĩi mịn mạnh mẽ và vỡ ra, cho phép vật liệu được vận chuyển đi xa đáng kể qua vùng nước sâu hơn, yên tĩnh hơn. Điều này giải thích những vật liệu trầm tích được trầm tích như dạng quạt lũ tích và kênh rạch nhỏ.
Tướng Debris/grain flow: Trầm tích được lắng đọng từ những dịng mảnh vụn.
Tướng Fluvial channel fill: Tướng sơng, tướng này chia ra các tướng nhỏ khác nhau
như tướng lịng sơng, tướng bãi bồi, tướng hồ mĩng ngựa…
Tất cả cĩ 4 tướng trầm tích bao gồm: Soil, Overbank/Crevasse Splay - Channel Complex, Debris/Grain Flow và Fluvial Channel Fill. Đã được làm sáng tỏ trong đoạn mẫu lõi này từ độ sâu 1770.00 – 1781.30m của giếng HN-3T.
* Tướng SO – Soil:
Cầu trúc trầm tích của tướng này đã bị phá vỡ bởi rễ cây và/hoặc hoạt động của sinh vật.
Mơ tả:
- Kích thước hạt: Kích thước hạt của những vật liệu trầm tích thuộc tướng này thường từ cỡ sét đến bột thơ.
- Thành phần thạch học: Những lớp sét và bột chứa nhiều mảnh đá sét và cuội sạn nhỏ nằm rải rác (hình 28, 29).
- Cấu trúc trầm tích nguyên sinh và thứ sinh: Hiếm những lớp bột kết mỏng phân lớp dạng phẳng và dạng gợn sĩng. Tướng Ichology bao gồm những hang đào của sinh vật, rễ cây. Cấu trúc vật lý là những nứt nẻ của sét và được lấp đầy cát (hình 30). Cĩ
những vết lốm đốm và những hình dạng rất nhỏ khác.
- Hố thạch : Trầm tích của tướng này đã bị phá vỡ bởi rễ cây (hình 28, 29).
- Dấu vết hố thạch: Những vật liệu trầm tích này thường bị sinh vật khuấy đảo và để lại những đốm hang đào khơng nhận biết được.
Hình 28 : Mẫu lõi (1775.85m -1776.00m)
Một rễ cây xuyên qua lớp sét kết. Các hạt thơ được bọc trong sét kết.
Hình 29: Mẫu lõi (1776.52m-1776.67m)
Vị trí tiếp xúc đột ngột của cát kết và sét kết (cĩ cĩ sự khuấy đảo của sinh vật). Cĩ thể cĩ các rễ cây hay các hang đào khĩ nhìn thấy (mũi tên). Cĩ một hạt cuội nhỏ (Pb).
Pb
+ Minh giải:
Sự hiện diện các nứt nẻ của sét và những dấu vết của rễ cây cho thấy tướng này là tướng Soil. Sự tích tụ của sét đồng nhất cĩ lẽ được lắng đọng một cách chậm rãi trong một hồ nước/đầm lầy nhỏ, yên tĩnh hay ở đồng lụt. Đá sét cũng chứa nhiều vật liệu thơ gồm cĩ những mảnh đá sét cỡ hột đậu cho đến cuội nhỏ rải rác. Vật liệu thơ này cĩ thể đã xâm nhập vào từ những dịng chảy tiếp theo.
* Tướng OB/CrCh Overbank/Crevasse Splay - Channel Complex
Hình 30: Mẫu lõi giếng HN-3T (1775.60m-1775.75m)
Các vết sét nứt nẻ được lấp đầy cát tại vị trí tiếp xúc của tướng Soil (bên dưới) và tướng crevasse splay (bên trên).
Tướng này được định nghĩa rộng rãi, bao gồm tất cả những vật liệu trầm tích hạt mịn mà khơng cĩ ở các tướng khác.
Mơ tả:
- Kích thước hạt: Các vật liệu trầm tích cĩ kích thước từ sét đến cát mịn và thường cĩ sét và bột, xen kẽ ở từng nơi là các lớp mỏng cát từ rất mịn đến mịn (tại khoảng độ sâu 1770.0 – 1771.05m), những lớp riêng biệt thì mỏng và cĩ bề dày khơng vượt quá 10cm (hình 31, 32, 33, và 34).
Hình 32 1770.77m-1770.98m
Sét kết và cát kết rất mịn đến mịn. Cấu trúc xiên chéo (ở giữa). Ranh giới tiếp xúc dạng bào mịn của lớp sét và những mảnh sét lớn bên dưới (mũi tên). Cĩ dấu hiệu của Planotites (P+mũi tên).
P
P
M
Hình31 1770.60m-1770.75m
Sét kết, độ nghiêng các lớp của giếng khoan được báo cáo khoảng 29o. Do đĩ, các lớp thường phẳng hoặc cĩ gĩc nghiêng nhỏ.Cĩ dấu vết hoạt động của sinh vật (bên trên), pyrite (mũi tên),các hang đào của Planotites (P) và Macanopsis (M).
- Thành phần thạch học: Các lớp sét và bột thường cĩ pyrite (hình 31) và chứa những
mảnh đá sét phân bố rải rác (hình 33). Cát cĩ lẫn nhiều sét.
- Cấu trúc trầm tích nguyên sinh: Độ nghiêng của giếng khoan được báo cáo khoảng 29o. Nhiều lớp cũng cĩ gĩc nghiêng khoảng 29o. Do đĩ, các lớp thường là phẳng hoặc cĩ gĩc nghiêng nhỏ (hình 26). Cĩ nhiều lớp rất mỏng cấu tạo dạng gợn sĩng (hình 26 và 29). Cĩ rất ít mảnh đá cỡ hột đậu và lớp mỏng dạng gợn sĩng tại độ sâu 1770.05m (hình 35), lớp cĩ cấu trúc xiên chéo tại độ sâu 1770.90m (hình 32).
Hình 33: Mẫu lõi (1773.05m-1773.20m)
Sét kết mỏng dạng gợn sĩng (bên trên) và bột kết phi cấu trúc (bên dưới) chứa các mảnh vụn sét (M). Cĩ sự biến dạng vật liệu trầm tích mềm do hoạt động của sinh vật. Những hang đào hình chữ T của Psilonichnus được lấp đầy cát (mũi tên).
Hình 34: Mẫu lõi (1773.42m-1773.57m)
Vị trí tiếp xúc đột ngột giữa cát kết tướng quạt lũ tích và sét kết/bột kết ở đồng bằng ngập lụt, cĩ nhiều dấu vết hoạt động của sinh vật và các hang đào theo phương thẳng đứng là dạng hang sống cơ bản của Macanopsis (mũi tên).
M
- Các cấu trúc trầm tích thứ sinh: Cĩ những lớp thể hiện cấu tạo lộn xộn cĩ thể do sự biến dạng vật lý khi trầm tích cịn mềm gây ra bởi sự khuấy đảo của sinh vật hoặc do dịng vật liệu trầm tích bị khử nước nhanh (hình 35). Sự lấp đầy cát vào những hang đào của sinh vật thường cĩ trong các vật liệu trầm tích này (hình 33).
- Dấu vết hố thạch: Sự khuấy đảo của sinh vật thừơng xuất hiện trong vật liệu trầm tích với những dấu vết của Planolites (hình 35 và 32). Những hang đào của sinh vật hình chữ T của Psilonichnus (hình 33) và những hang đào thẳng là những hang cơ bản của Macanopsis (hình 31 và 34). Những dấu vết khơng nhận biết được cũng cĩ mặt (hình 35, 31, 33 và 34).
Hình 35 : Mẫu lõi (1770.02m-1770.17m)
Sét kết cỡ hột đậu và các lớp dạng gợn sĩng ở phía trên. Cĩ sự biến dạng vật liệu trầm tích mềm do hoạt động sinh vật, cĩ dấu vết hố thạch của Planotites (mũi tên).
Minh giải:
Những cấu trúc trầm tích nguyên sinh được bảo tồn trong các lớp sét và bột mỏng, ví dụ như lớp mỏng dạng gợn sĩng do dịng chảy, thường xuất hiện trong phần thấp hơn của tướng, chứng tỏ rằng những vật liệu trầm tích này đã lắng đọng ở dưới nước. Sự biến dạng vật liệu trầm tích mềm được nhận thấy từ khoảng độ sâu 1770.05 – 1770.65m và 1773.30 – 1773.50m, gợi ý rằng những lớp này được lắng đọng nhanh từ dịng trầm tích bị khử nước nhanh, hoặc do sự khuấy đảo của sinh vật. Sự cĩ mặt của lớp mỏng dạng sĩng và cĩ những mảnh đá cỡ hột đậu tại độ sâu 1770.05m chứng tỏ sự giảm vận tốc dịng chảy, gia tăng sự tích tụ và bảo tồn các lớp bùn. Các mảnh đá sét trong các lớp được giải thích cĩ liên quan đến sự xĩi mịn của dịng chảy đối với