Hình I.21: các cấu trúc trầm tích chính trong doi cát.
Ranh giới: gián đoạn, rõ ràng, trầm tích mịn dần từ dưới lên.
Nhịp trầm tích: về cơ bản, trầm tích mịn dần từ dưới lên. Nó bao gồm trầm tích giữa các lòng sông (bồi tụ ngang), tiếp theo là vật liệu mịn tràn ra ngoài (bồi tụ đứng). Đầu tiên là vật liệu trầm tích còn xót lại bao phủ bề mặt bào mòn và sau đó được phủ lên bởi những trũng phân lớp xiên chéo của cát, rồi đến trũng phân phiến xiên chéo mỏng của bột, đôi khi trong nhịp này cũng có phân phiến ngang. Sau khi lòng sông dịch chuyển ngang, nhịp trầm tích tiếp tục với trầm tích tràn bờ (bột và bùn) trong giai đoạn nước lũ, đôi khi có rễ cây. Ở những vùng khí hậu ẩm ướt thực vật phát triển mạnh, tạo thành những vỉa than. Ngược lại ở những vùng khí hậu khô cằn và bán khô cằn, thích hợp tạo thành khối bêtông.
Hình dáng và hướng trầm tích: hình dáng giống như sợi dây giày. Dầu vậy, do mối liên hệ giữa bồi tụ
ngang và bồi tụ đứng, những tấm cát cũng có thể được phát triển. Chiều dài của dòng uốn khúc tăng lên do dòng chảy mở rộng ra và do bán kính khúc uốn tăng lên. Bề rộng của thân cát thường gấp 10 lần bề rộng của lòng sông và gấp 200 lần bề dày của no.
Giữa các đường uốn khúc, dòng chảy thẳng, cơ chế cào xướt và lấp đầy ở lòng sông tạo nên những cấu trúc cùng hướng với dòng chảy. Trong khi đó, trong các đường uốn khúc, dòng chảy dạng xoắn ốc tạo ra do nước tràn ra bờ, cơ chế này tạo ra bồi tụ ngang ở doi sông. Dòng chảy xoắn ốc tạo nên những cấu trúc trung gian trong doi sông, với hướng của nó lệch với hướng lòng sông tạo nên 2 hướng trầm tích trong một nhịp.
Hình I.22: Sơ đồ khối của dòng sông uốn khúc.
Đặc tính chứa: trầm tích này có thể là tầng chứa tốt với độ rỗng lên đến 30%, độ thấm có thể đến vài
ngàn mD, nhưng diện tích không lớn. Các lớp phiến sét có thể tạo ra tầng chắn tốt. Trong môi trường trầm tích như vậy, những lớp sét lũ tích có thể làm tầng chắn địa tầng tốt. Trầm tích loại này cũng có thể chứa đá mẹ (cây cối, vỉa than, lignite) tạo ra kerogen loại II và III, có khả năng tạo khí hơn là dầu.
Biểu hiện trên đường địa vật lý giếng khoan: Đường Gamma-ray thường có dạng chuông, thể hiện sự
thay đổi nhanh từ sét đến cát ở đáy của lòng sông, sau đó mịn dần lên trên, sau cùng chuyển sang sét của đồng lũ. Đường điện thế tự nhiên có dạng như hình I.23. Cường độ phóng xạ từ trung bình đến cao, phụ thuộc vào mức độ trưởng thành hóa học. Nếu đá tương đối trưởng thành, phần trăm của potasium nhỏ hơn 1, nếu đá chưa trưởng thành, phần trăm của potasium từ1-2. Tỉ lệ Th/K thường lớn hơn 10, Uranium thường là thấp (ngoại trừ đồng bằng lũ tích giàu vật chất hữu cơ).
Hình I.23: Đường cong Gamma-ray của trầm tích sông kiểu uốn khúc.
Trên biểu đồ tỉ trọng/độ rỗng, trầm tích loại này rơi vào những điểm giữa cát và sét, ít điểm carbonate. Nơi có tỉ trọng cao do có sự hiện diện của limonite, laterite và pyrite.
MÔI TRƯỜNG TAM GIÁC CHÂU
Định nghĩa: là môi trường chuyển tiếp, đặc trưng bởi trầm tích được vận chuyển đến cuối dòng chảy và
lắng đọng ở nơi nước chảy ra hồ, biển, phần lớn là lắng đọng dưới nước, ít trên cạn. Kiểu trầm tích tam giác châu trình bày ở hình I.24, và mặt cắt của 3 loại tam giác châu trình bày ở hình I.25.
Hình I.24: Anh chụp môi trường tam giác châu Hình I.25: Mặt cắt 3 loại tam giác châu điển hình.
Tướng đá: môi trường tam giác châu chia làm nhiều tướng đá trầm tích khác nhau do: nó hiện diện trong
một dãi địa lý rộng, ở nơi tiếp xúc nước sông và biển, mang một lượng lớn vật liệu trầm tích, tốc độ lắng đọng thường là nhanh, tạo nên thành hệ rất yếu. Do đó trầm tích loại này rất đa dạng về hình dáng cũng như nhịp trầm tích.
- Đồng bằng châu thổ (delta plain): trầm tích trên cạn, ở vùng đất thấp của tam giác châu, nó bao gồm trầm tích lòng sông đang hoạt động hoặc bị ngưng, được tách rời bởi môi trường nước cạn và bề mặt nhô lên. Trầm tích loại này bao gồm:
+ Đồng bằng châu thổ bên trên: phần của tam giác châu bên trên khu vực chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều và biển. Trầm tích chủ yếu bao gồm: trầm tích phụ nhánh sông đang di chuyển (migratory distributary channel deposit) (trầm tích dòng bện, lòng sông uốn khúc, đê tự nhiên, doi sông) và đầm hồ tam giác châu (lacustrine delta fill), đồng bằng lũ tích giữa các phụ nhánh sông(interdistributary flood plain).
+ Đồng bằng châu thổ bên dưới: nằm giữa khu vực tiếp xúc nước sông và nước biển và phát triển về phía đất liền, từ điểm triều thấp đến điểm giới hạn bị ảnh hưởng của triều. Vật liệu bao gồm: trầm tích lấp đầy vịnh và phụ nhánh sông bị bỏ.
- Đồng bằng châu thổ bán ngập nước: là một phần của tam giác châu nằm bên dưới mực thủy triều và mở rộng về hướng biển đến khu vực nhận trầm tích sông. Khu vực này nằm ở mực nước sâu từ 10-300m, có thể chia làm 2 phần:
+ Trán châu thổ (Delta front): đây là môi trường năng lượng cao, nơi trầm tích liên tục bị khuấy đọng bởi dòng thủy triều và sóng (10 m nước). Trầm tích bao gồm những ngáng cát trước tam giác châu, doi cát cửa nhánh sông, trầm tích cửa sông, doi cát gần bờ, xa bờ và doi cát cửa sông. Trầm tích tam giác châu đặc trưng bởi nhịp trầm tích thô dần lên trên, với tướng đá thay đổi từ trầm tích mịn hạt, xa bờ hoặc tiền châu thổ đến cát kết ở tướng đá gần bờ.
+ Tiền châu thổ (Prodelta): đây là môi trường chuyển tiếp giữa trán châu thổ và trầm tích bờ biển. Là một phần của tam giác châu nằm bên dưới khu vực chịu ảnh hưởng bởi sóng, nằm bên ngoài trán châu thổ và hơi cắm xuống đáy bồn trũng. Vật liệu trầm tích là những vật liệu mịn lắng đọng từ huyền phù.
Thạch học:
Thành phần: chủ yếu là trầm tích silicat, trưởng thành tương đối tốt về cấu trúc và hóa học, mica và khoáng vật nặng, than, có glauconite và phosphate tùy thuộc vào ảnh hưởng của biển, ít mảnh vụn võ sò, siderite, pyrite, limonite…Trong điều kiện khí hậu thuận lợi, có thể có những lớp mỏng vật liệu bốc hơi. Kiến trúc hạt: gồm cát hạt trung bình đến sét, hiếm cuội và cát thô, ngoại trừ tam giác châu hình thành từ quạt lũ tích, độ chọn lọc và độ tròn cạnh từ trung bình đến tốt.
Phân loại: Sự phân bố, định hướng và hình dáng của tam giác châu phụ thuộc vào: khí hậu, địa hình, thực
vật, lượng nước đổ ra, hàm lượng vật liệu trầm tích, cửa sông, sóng thủy triều, gió, độ dốc, hoạt động kiến tạo và hình dáng của bồn trũng. Galloway (1975) chia làm 3 loại tam giác châu chịu ảnh hưởng của sông, sóng và thủy triều.
+ Tam giác châu chịu ảnh hưởng của sông (river dominated delta): Nếu sóng, thủy triều và dòng chảy xa bờ yếu, hàm lượng trầm tích do sông mang ra cao, phát triển ra biển nhanh chóng và làm phát triển môi trường trầm tích tam giác châu chịu ảnh hưởng của sông. Ở cửa của mỗi nhánh sông, hình thành các đê ngầm, đóng vai trò phân phối nước sông đổ ra biển. Vật liệu trầm tích chủ yếu lắng đọng ở doi cát cửa nhánh sông, ở đó kích thước hạt mịn dần khi ra biển. Càng ra ngoài, độ dốc sông nhỏ hơn và dòng chảy cũng yếu đi. Trong giai đoạn này, nước cũng có thể chảy qua các khe nứt ở các đê ngầm, làm cho
dòng chảy bị lệch hướng và tạo ra trầm tích kiểu bán châu thổ do vỡ đê (subdelta crevasse splay). Ngoài ra còn có những kiểu phụ môi trường khác:
* Khi nước sông thoát ra đều đều, ổn định với nhiều vật liệu trầm tích lắng đọng chậm, tạo nên trầm tích kiểu dấu chân chim, dạng tam giác châu kéo dài với vài hướng dòng chảy khác nhau, cát dạng dây giày và trầm tích doi cửa sông.
* Khi nước sông thoát ra dao động mạnh, mang theo nhiều trầm tích lắng đọng nhanh, tạo nên dạng phân thùy ở ngoài, nhiều hướng dòng, trầm tích dạng này dễ bị phá hủy và chúng thường là thô hạt.
- Cấu trúc: phân lớp dạng khối với bề mặt thường bị bào mòn; phân lớp đến phân phiến dạng thấu kính mỏng, song song hoặc gợn sóng của sét, bột sét; gờ đối xứng và bất đối xứng; trũng và mặt phân lớp xiên chéo với góc lớn và đẳng hướng; sinh vật quấy nhiểu từ trung bình đến cao và bao gồm thực vật, động vật; đá vôi vỏ sò, kết hạch của vật liệu giàu sắt; các vết cào xướt, cắt và lắp đầy…
- Ranh giới: Mặt phân lớp tịnh tiến với mặt đáy, càng lên trên độ dốc càng cao.
- Nhịp trầm tích: tạo nên một chu kỳ trầm tích lớn. Thạch học, bề dày và kích thước hạt trình bày ở hình I.25. Scruton (1960) chia sự phát triển của tam giác châu thành 2 pha: xây dựng và phá hủy:
+ Pha xây dựng: quá trình lấn biển làm bùn của tiền châu thổ bị phủ bởi cát và bột của delta front, sau đó là trầm tích doi cát cửa phụ nhánh (cát) và sau cùng là đầm lầy tam giác châu (than)
+ Pha phá hủy: các thùy của tam giác châu có thể bị phá hủy nếu các khe nứt tạo ra đường chảy ngắn hơn ra biển, các lớp trên cùng cũng có thể bị hoạt động sóng và dòng nước phá hủy. Quá trình nén ép cũng có thể tạo điều kiện cho vật liệu biển tiến lắng đọng.
- Hình dáng: chủ yếu là dạng phân thùy với cơ chế bồi mạnh mẽ để tạo nên những thấu kính cát (Hình I.26). Các thể cát thường có dạng thấu kính, tấm phẳng dày đến tấm cát mỏng. Ở gần đỉnh có thể gặp dạng ngón tay hay dây giày.
Hình I.26: Chu kỳ hoạt động và bỏ của tam giác châu Carboniferous ở Mỹ.
+ Tam giác châu ảnh hưởng bởi sóng (wave dominated delta): trong môi trường hoạt động sóng mạnh mẽ, doi cát cửa sông có thể bị xáo trộn và bồi thêm vào các đê chắn ngoài biển. Hình dáng của trầm tích này rất khác nhau, các thể cát có khuynh hướng song song với đường bờ. (Hình I.27)
Hình I.27: Sơ đồ khối của tam giác châu ảnh hưởng của sóng.
- Cấu trúc: phổ biến là cấu trúc phân phiến, phân lớp mỏng, phân tầng song song, phân lớp xiên chéo, các đê cát thường có cấu trúc phân lớp xiên chéo do sóng bồi vào trên mặt.
- Ranh giới: ranh giới dưới của nhịp trầm tích là ranh giới tịnh tiến, ranh giới song song thể hiện bên trong và ngoài của nhịp.
- Nhịp trầm tích: thô dần từ dưới lên. Hình (I.25) trình bày sự phân bố độ hạt, độ chọn lọc, bề dày lớp và hàm lượng hoá thạch.
-Hình dáng: Gờ cát biển tạo nên những khối cát gần như song song với đường bờ, đôi khi lõm về hướng biển, hình cung, hoặc dạng chử V . Các trầm tích sông thì gần như vuông góc với đường bờ.
+Tam giác châu ảnh hưởng bởi thủy triều (Tide Dominated Delta): Khi mực thủy triều lên cao, tạo nên dòng chảy ngược trong các nhánh sông trong các giai đoạn nước lên và xuống, tạo ra năng lượng cho dạng trầm tích này. Giữa và theo hướng biển của các cửa nhánh sông, trầm tích bị xáo trộn và bồi đắp thành những gờ song song, thẳng hoặc hình ngón tay song song với hướng của dòng thủy triều.
Hình I.28: Sơ đồ khối của tam giác châu ảnh hưởng bởi thủy triều.
Tam giác châu kiểu này khó phân biệt trong các trầm tích cổ. Vật liệu thô được dòng thủy triều mang đến những gờ cát ngoài khơi song song với dòng thủy triều ở vùng duyên hải thấp (low littoral drift). Ở vùng duyên hải cao (high littoral drift), những gờ này song song với đường bờ. Phần trên cạn của tam giác châu này gồm chủ yếu là phẳng thủy triều (trầm tích hạt mịn). Các nhánh sông gồm chủ yếu là cát có độ chọn lọc tốt, nhiều sét và bột cũng có thể được mang vào tam giác châu trong giai đoạn triều cao.
- Cấu trúc: gồm trũng phân lớp mỏng, phân phiến song song và xiên chéo, trũng phân lớp xiên chéo định hướng và không định hướng, flaser, vết bào mòn và lấp đầy, vỉa than, tảo, sinh vật xáo trộn trên bề mặt cát và đá vôi… là những cấu trúc chính của tam giác châu loại này.
- Ranh giới: do dòng chảy theo 2 hướng ngược nhau tạo nên những mặt hay rảnh ranh giới rất rõ ràng. - Nhịp trầm tích: thô dần từ dưới lên, sau đó mịn dần từ dưới lên mà không có ranh giới rõ ràng, phụ thuộc vào vị trí của tam giác châu.
- Hình dáng: là những thể cát tương đối dày, kéo dài theo hướng thủy triều, gồm nhiều nhánh và gờ cát nhỏ.
Đặc tính chứa: trầm tích tam giác châu có khả năng chứa tốt, độ rỗng lên đến 35%, độ thấm có thể đến
vài ngàn mD. Khả năng chứa giảm dần khi ra biển. Ở các nhánh sông độ rỗng thấp hơn (do độ chọn lọc kém hơn) nhưng độ thấm vẫn tốt.
Ở trầm tích biển: do đặc tính thô dần từ dưới lên, nên càng lên trên khả năng chứa càng tốt. Ngược lại ở trầm tích sông, do mịn dần từ dưới lên, đặc điểm chứa tốt hơn ở đáy nhịp.
Trầm tích tam giác châu có thuận lợi khác nữa là có tầng đá mẹ tốt. Trong môi trường này cũng tồn tại nhiều bẫy đứt gãy, địa tầng và kiến tạo.
Biểu hiện trên đường địa vật lý giếng khoan: Đường SP và Gamma-ray có dạng như hình chuông, phễu
và hình trụ.
Đối với trầm tích nhánh sông, Gamma-ray có dạng khối đến dạng chuông, mịn dần lên trên, với đặc trưng là thay đổi đột ngột ở đáy, có dạng ziczac do xen kẹp lớp sét mỏng vơi cát.
Đối với doi cát cửa nhánh sông, Gamma-ray có dạng phễu, thô dần lên trên, có sự thay đổi đột ngột ở trên do chuyển từ cát sạch, chọn lọc tốt sang trầm tích mịn hạt.
MÔI TRƯỜNG BIỂN NÔNG
Hình I.21: các cấu trúc trầm tích chính trong doi cát.
Ranh giới: gián đoạn, rõ ràng, trầm tích mịn dần từ dưới lên.
Nhịp trầm tích: về cơ bản, trầm tích mịn dần từ dưới lên. Nó bao gồm trầm tích giữa các lòng sông (bồi tụ ngang), tiếp theo là vật liệu mịn tràn ra ngoài (bồi tụ đứng). Đầu tiên là vật liệu trầm tích còn xót lại bao phủ bề mặt bào mòn và sau đó được phủ lên bởi những trũng phân lớp xiên chéo của cát, rồi đến trũng phân phiến xiên chéo mỏng của bột, đôi khi trong nhịp này cũng có phân phiến ngang. Sau khi lòng sông dịch chuyển ngang, nhịp trầm tích tiếp tục với trầm tích tràn bờ (bột và bùn) trong giai đoạn nước lũ, đôi khi có rễ cây. Ở những vùng khí hậu ẩm ướt thực vật phát triển mạnh, tạo thành những vỉa than. Ngược lại ở những vùng khí hậu khô cằn và bán khô cằn, thích hợp tạo thành khối bêtông.
Hình dáng và hướng trầm tích: hình dáng giống như sợi dây giày. Dầu vậy, do mối liên hệ giữa bồi tụ
ngang và bồi tụ đứng, những tấm cát cũng có thể được phát triển. Chiều dài của dòng uốn khúc tăng lên do dòng chảy mở rộng ra và do bán kính khúc uốn tăng lên. Bề rộng của thân cát thường gấp 10 lần bề rộng của lòng sông và gấp 200 lần bề dày của no.
Giữa các đường uốn khúc, dòng chảy thẳng, cơ chế cào xướt và lấp đầy ở lòng sông tạo nên những cấu trúc cùng hướng với dòng chảy. Trong khi đó, trong các đường uốn khúc, dòng chảy dạng xoắn ốc tạo ra do nước tràn ra bờ, cơ chế này tạo ra bồi tụ ngang ở doi sông. Dòng chảy xoắn ốc tạo nên những cấu trúc trung gian trong doi sông, với hướng của nó lệch với hướng lòng sông tạo nên 2 hướng trầm tích trong một nhịp.
Đặc tính chứa: trầm tích này có thể là tầng chứa tốt với độ rỗng lên đến 30%, độ thấm có thể đến vài