Chương 2 CƠ SỞ TÀI LIỆU, LỊCH SỬ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
2.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
2.3.2. Cỏc phương phỏp nghiờn cứu
1/ Phương phỏp phõn tớch ranh giới cỏc phức tập (sequence) và cỏc miền hệ thống trờn cơ sở tướng địa chấn và tướng trầm tớch:
Trờn cơ sở quan điểm cộng sinh tướng và tiếp cận hệ thống cú thể phỏt biểu định nghĩa ĐTPT như sau:
“ĐTPT là sự sắp xếp cú quy luật của cỏc tướng và nhúm tướng trầm tớch trong khung địa tầng theo khụng gian và thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi MNB chõn tĩnh và chuyển động kiến tạo”
Từ định nghĩa nờu trờn cú thể hiểu một logic đơn giản là cỏc tướng và nhúm tướng trầm tớch là tế bào của 3 miền hệ thống trầm tớch biển thấp (lowstand systems tract), biển tiến (transgressive systems tract) và biển cao (highstand systems tract) cấu thành một phức tập (sequence). Mỗi miền hệ thống trầm tớch luụn luụn được đặc trưng bởi một hay nhiều nhúm tướng cộng sinh với nhau theo khụng gian và theo thời gian khi MNB đang hạ thấp hay đang dõng cao để đạt tới vị trớ cực trị.
Phõn loại tướng trầm tớch
1/. Khỏi quỏt về nhúm tướng đơn và nhúm tướng kộp
Mối quan hệ cú tớnh hệ thống giữa địa tầng phõn tập và tướng trầm tớch được thể hiện qua mối quan hệ nhõn quả giữa tướng và cỏc miền hệ thống trầm tớch. Quỏ trỡnh thay đổi MNB cú thể tạo ra mụi trường trầm tớch đơn giản và mụi trường trầm tớch hỗn hợp. Mụi trường trầm tớch đơn giản tạo nờn nhúm tướng đơn cũn mụi trường trầm tớch hỗn hợp thỡ tạo nờn nhúm tướng kộp. Từ ý nghĩa đú tỏc giả đề nghị phõn loại tướng trầm tớch làm 2 nhúm: nhúm tướng đơn và nhúm tướng kộp.
● Nhúm tướng đơn: bao gồm cỏc nhúm tướng thuần nhất, Vớ dụ:
- Nhúm tướng cỏt aluvi biển thoỏi ký hiệu là: ar - Nhúm tướng bựn biển nụng biển thoỏi ký hiệu là: mr - Nhúm tướng bựn biển nụng biển tiến ký hiệu là: mt - Nhúm tướng biển tiến cực đại ký hiệu là: Mt
● Nhúm tướng kộp: bao gồm 2 nhúm tướng xen kẽ nhau trong một đơn vị trầm tớch.
Vớ dụ:
- Nhúm tướng sột biển dõng xen tướng bột sột chõu thổ biển thoỏi: mt/amr - Nhúm tướng bột sột chõu thổ biển hạ xen tướng sột biển nụng biển tiến: amr/mt
Trong thực tế hầu hết cỏc đơn vị trầm tớch được thành tạo trong mụi trường biển đều thuộc tướng kộp trong đú nhúm tướng chõu thổ ngầm đúng vai trũ cung cấp vật liệu chủ yếu. Chỳng thường bị xúa nhũa dấu vết cấu tạo phõn lớp xiờn chộo và nờm tăng trưởng biến thành cỏc lớp trầm tớch cú cấu tạo ngang song song do quỏ trỡnh tỏi vận chuyển và tỏi phõn bố trầm tớch dưới tỏc dụng của chế độ thủy động lực biển như súng, dũng triều, dũng chảy đỏy.
Cỏc ranh giới phức tập được xỏc định bằng cỏc phương phỏp sau:
- Dựa vào cỏc số liệu địa vật lý GK, và cỏc băng địa chấn tổng hợp (syntetic seismo grams) cỏc số liệu thạch học sẽ tiến hành xỏc định ranh giới địa tầng địa chấn trờn cỏc mặt cắt địa chấn ở tất cả cỏc vị trớ cú giếng khoan cắt qua.
- Đối sỏnh cỏc ranh giới phức tập với thang thời địa tầng, thạch địa tầng và sinh địa tầng.
Như chỳng ta đó biết, cỏc ranh giới địa chấn địa tầng trờn cỏc mặt cắt địa chấn phải thỏa món cỏc tiờu chuẩn sau:
- Phõn chia mặt cắt theo chiều thẳng đứng ra cỏc phần cú cỏc trường súng khỏc biệt về hỡnh dạng, thế nằm, tớnh liờn tục, tớnh quy luật, độ dày của cỏc mặt phản xạ súng:
- Về cường độ và tần số của ranh giới phản xạ trong lỏt cắt,
- Về sự cú mặt của cỏc thể địa chất (phun trào, xõm nhập, diapia .v.v..) và cỏc dạng trường súng đặc trưng,
- Về đặc điểm hoạt động phỏ huỷ kiến tạo.
Cú thế nằm của cỏc mặt phõn lớp đố vào 2 phớa của ranh giới đặc trưng cho cỏc bất chỉnh hợp địa tầng địa chấn như gỏ đỏy, chống núc ở hai phớa (bi-directional onlap, toplap) bào mũn, cắt xộn (erosion, truncation), đào khoột canion v.v.
Tuõn thủ tớnh nhịp của cỏc chu kỳ trầm tớch trong lỏt cắt. Đối với cỏc tập biển thỡ phớa trờn cỏc ranh giới được bắt đầu từ cỏc tập hạt thụ thuộc tướng cỏt, sạn bói triều, cỏt nún quạt cửa sụng kiểu chõu thổ biển tiến phủ trực tiếp trờn mặt bào mũn biển tiến (Ravinenment). Vỡ vậy, phớa dưới mặt bào mũn phải là tập hạt mịn liờn quan tới cỏc tập biển tiến và tập biển cao (Trangressive systems tract hay tập highstand systems tract)
Dựa vào cỏc phương phỏp mụ tả trờn, đối với cỏc mặt cắt địa chấn học viờn đó xỏc định được cỏc ranh giới địa chấn địa tầng.
Ngoài ra, học viờn cũng đi xỏc định ranh giới cỏc nhúm phõn tập (parasequence set) và phõn tập (parasequence).
Mỗi phức tập được giới hạn bởi hai ranh giới đỏy và núc. Hai ranh giới đú chớnh là hai bề mặt giỏn đoạn trầm tớch hoặc bề mặt chuyển tiếp hai mụi trường đột ngột tạo nờn mặt phản xạ súng địa chấn mạnh. Cỏc trường súng địa chấn ở phần thấp cỏc phức tập trường súng cú trục đồng pha cong, thụ đứt đoạn, đụi khi hỗn độn thường bị bào mũn cắt xộn (truncation) và cú cấu tạo bờn trong phủ chồng lựi (downlap) biểu thị trầm tớch hạt thụ thuộc hệ thống trầm tớch biển thấp, mụi trường lũng sụng, nún quạt cửa sụng và prodelta. Phức hệ biển thấp thường tạo thành 3 phức hệ tướng tương ứng với 3 parasequence set (PS).
Ở phần trờn cỏc trường súng đồng nhất hơn, ranh giới liờn tục hơn phản ảnh trầm tớch hạt mịn, mụi trường biển nụng cú chế độ thủy động lực khỏ yờn tĩnh tương ứng với 2 PS. Phức hệ biển cao ứng với 1 PS.
Đồng thời, dựa trờn cơ sở tướng địa chấn và tướng trầm tớch để xỏc định cỏc miền hệ thống trầm tớch (hỡnh 2.10):
- Miền hệ thống trầm tớch biển thấp (Lowstand system tract): Hệ thống trầm tớch biển thấp là cỏc trầm tớch được thành tạo từ khi mực nước biển cao nhất hạ thấp dần xuống đến khoảng giữa biờn độ của MNB cao nhất(HSL) và thấp nhất (LSL). Khi biển thoỏi sẽ tạo ra cỏc tướng trầm tớch aluvi hạt thụ phõn bố từ trờn đất liền xuống phần trong của thềm lục địa,tiếp đến là tướng cỏt bột sột chõu thổ thềm ngoài và cuối cựng là tướng biển nụng và tướng turbidit quat chõn sườn. Toàn bộ phức hệ trầm tớch này thực chất là hệ thống trầm tớch biển thoỏi bao gồm 3 đơn vị trầm tớch cơ bản: aluvi, chõu thổ trờn thềm lục địa và quạt sườn turbidit.
Bề mặt bào mũn biển thấp hay cũn gọi là mặt bào mũn cưỡng bức (inced erosion) (lowstand erosion surface) là vị trớ biển thoỏi cực đại bào mũn tầng trầm
tớch cú trước để lại cỏc dấu vết đào khoột của lũng sụng cổ và làm phong hoỏ thấm đọng tầng trầm tớch ngập lụt cực đại của giai đoạn trước.
- Miền hệ thống trầm tớch biển tiến (Transgressive systems tract): là phức hệ
trầm tớch được tớch tụ trong quỏ trỡnh biển tiến. Trầm tớch cú cấu tạo phủ chồng tiến (onlap). Thành phần độ hạt theo mặt cắt từ dưới lờn thay đổi từ thụ đến mịn, ngược lại với mặt cắt biển thoỏi là cú thành phần độ hạt biến thiờn từ mịn đến thụ. Tuy nhiờn, đối với trầm tớch aluvi một nhịp của trầm tớch aluvi từ lũng sụng đến bói bồi tuy được thành tạo trong pha biển thoỏi song vẫn biến thiờn độ hạt từ thụ đến mịn. Vỡ khụng chịu điều tiết trực tiếp của mụi trường biển mà là do điều tiết của năng lượng dũng chảy một chiều.
- Miền hệ thống trầm tớch biển cao (Highstand system tract): Hệ thống trầm
tớch biển cao là phức hệ trầm tớch được hỡnh thành khi mực nước biển chõn tĩnh từ mức cao nhất (HSL – highstand sea level) rồi hạ thấp dần, tuy nhiờn do cú quỏ trỡnh lắng đọng trầm tớch mà tốc độ lắng đọng vượt qua tốc độ dõng cao của mực nước biển chấn tĩnh. Lỳc đú mặt cắt trầm tớch cú sự phõn dị độ hạt theo chiều thẳng đứng là dưới mịn trờn thụ, chủ yếu cú kiến trỳc chồng lấn thể hiện sự dư thừa lắng đọng trầm tớch.
Hỡnh 2.10. Cỏc hệ thống trầm tớch liờn quan đến
2/ Phương phỏp phõn tớch cỏc kiểu cấu tạo của mặt cắt theo quan điểm địa tầng phõn tập:
Theo quan điểm địa tầng phõn tập học viờn đi phõn tớch trờn cỏc mặt cắt địa chấn cỏc kiểu cấu tạo sau (hỡnh 2.10, 2.11, 2.12 và 2.13):
- Mặt bào mũn cưỡng bức (Inced fluvial Erosion surface):
- Mặt bào mũn biển tiến (Ravinement surface): mặt ranh giới giữa hệ thống trầm tớch biển thấp (LST) và hệ thống trầm tớch biển tiến (TST).
- Đồng bằng ngập lụt biển (Marine Flooding plain)
- Bề mặt cắt xộn (Truncation): xảy ra ở ranh giới trờn của một tập trầm tớch do bào mũn hoặc do hoạt động kiến tạo sau trầm tớch.
Hỡnh 2.11. Cấu tạo bị cắt xộn (truncation)
- Cấu tạo phủ chồng lựi (gỏ đỏy) (dowlap): độ nghiờng cỏc yếu tố phản xạ lớn hơn so với mặt ranh giới bất chỉnh hợp. Loại này thường xảy ra ở cuối nguồn vật liệu, trầm tớch chủ yếu trong mụi trường biển. Khi nguồn vật liệu cú năng lượng thấp hoặc đỏy lỳn chỡm nhanh thỡ độ dày trầm tớch giảm dần và ngược lại khi nguồn vật liệu cú năng lượng lớn, đỏy bựn chỡm từ từ thỡ bề dày trầm tớch lớn dần về phớa cuối nguồn vật liệu.
- Cấu tạo phủ chồng tiến (onlap): cỏc yếu tố phản xạ phớa trờn ớt nghiờng hơn so với ranh giới bất chỉnh hợp phớa dưới. Cỏc bất chỉnh hợp này thường xảy ra ở đầu nguồn vật liệu, thường cú ở trầm tớch gần bờ.
- Cấu tạo phủ núc (Toplap): thường xảy ra ở đầu nguồn vật liệu. Trầm tớch thụ, tớch tụ gần bờ, tướng chõu thổ, thềm lục địa.
- Cấu tạo nờm tăng trưởng (Xicmoi progradation):
Hỡnh 2.12. Cấu tạo nờm tăng trưởng
Hỡnh 2.13. Mụ hỡnh một số kiểu cấu tạo theo quan điểm địa tầng phõn tập
3/ Phương phỏp phõn tớch mối quan hệ giữa cỏc dóy cộng sinh tướng và cỏc miền hệ thống trầm tớch
Mối quan hệ giữa tướng trầm tớch và cỏc miền hệ thống trầm tớch hết sức chặt chẽ bởi lẽ cả hai đơn vị này đều do sự thay đổi MNB quy định và điều tiết. MNB thay đổi theo chu kỳ kộo theo tướng trầm tớch cũng thay đổi theo chu kỳ. Mỗi chu kỳ thay đổi MNB lại tạo ra một sequence.
Ranh giới cỏc tướng theo thời gian và khụng gian sẽ trựng với ranh giới cỏc
phõn tập (parasequence). Với quan điểm này tướng trầm tớch là tế bào của cỏc
Đồng thời sự cộng sinh tướng trầm tớch theo thời gian và khụng gian sẽ xỏc lập nờn cỏc nhúm tướng. Ranh giới cỏc nhúm tướng sẽ trựng với ranh giới cỏc nhúm phõn tập (parasequence set).
Cụng thức tổng quỏt tớch hợp giữa dóy cộng sinh tướng trầm tớch và cỏc miền hệ thống trầm tớch:
Mỗi miền hệ thống trầm tớch được cấu thành bởi một dóy cộng sinh tướng trong mối quan hệ với cỏc pha dõng cao hoặc hạ thấp của MNB.
Trờn cơ sở đú cú thể xõy dựng 3 cụng thức tớch hợp giữa dóy cộng sinh tướng và miền hệ thống trầm tớch như sau (Hỡnh 2.14):
HST = amr + mt/amr + mr TST = Mt + amt + amr/mt + mt LST = ar + amr + mt/amr + mr
Trong đú: ar: tướng cỏt aluvi biển thoỏi amr: tướng bột sột pha cỏt chõu thổ biển thoỏi amt: tướng cỏt bột sột chõu thổ biển tiến mr: tướng bựn biển nụng biển thoỏi mt: tướng bựn biển nụng biển tiến Mt: biển tiến cực đại
mt/amr: tướng sột biển dõng xen tướng bột sột chõu thổ biển thoỏi
Hỡnh 2.14. Mụ hỡnh cộng sinh tướng theo cỏc miền hệ thống trầm tớch trong
một phức tập (sequence) đối xứng của trầm tớch Đệ tam cỏc bể Kainzoi thềm lục địa Việt Nam (Theo Trần Nghi, 2013)
4/ Phương phỏp phõn tớch độ hạt bằng lỏt mỏng thạch học
Cỏc thụng số độ hạt là chỉ tiờu quan trọng để đỏnh giỏ điều kiện di chuyển và lắng đọng của trầm tớch, tớnh chất thuỷ động lực của mụi trường. Đối với trầm tớch bở rời người ta dựng bộ rõy và pipet để phõn chia cỏc cấp hạt theo phõn cấp 2 và
1010 song đối với cỏt kết khụng cũn ỏp dụng được phương phỏp này vậy chỉ cũn phương phỏp dựng lỏt mỏng để phõn tớch.
Tuy nhiờn, điều hết sức lưu ý là lỏt mỏng thạch học là một lỏt cắt bất kỳ nờn kớch thước hạt đo được khụng trựng với kớch thước thật của chỳng, thường là bộ hơn nhưng lại khụng cố định. Vậy nhiệm vụ đặt ra là phải tỡm cỏch hiệu chỉnh kớch thước thật. Năm 1960 Svanop (Nga) đó đưa ra 1 cụng thức hiệu chỉnh, cụng thức đú đó được phổ biến trờn cỏc văn liệu Nga và giảng dạy ở Việt Nam.
Tuy nhiờn, vỡ cụng thức hiệu chỉnh của Svanop cú những điểm chưa hợp lý nờn chỳng tụi đó sử dụng phương phỏp xử lý hiệu chỉnh do Trần Nghi đề nghị năm 2000. Cấp hạt (mm) Cụng thức hiệu chỉnh 2 - 1 T1 = 1.33 x M1 1 - 0.5 T2 = 1.36(M2 - 0.19T1) 0.5 - 0.25 T3 = 1.44[M3 - (0.047T1 + 0.18T2)] 0.25 - 0.1 T4 = 1.79[M4-(0.012T1 + 0.044T2 + 0.165T3)] 0.1 - 0.01 T5 = M5 - (0.001T1 + 0.037T2 + 0.142T3 + 0.44T4) Trong đú : M1, M2, ....M5 là hàm lượng cấp hạt đo được, cũn T1, T2, ......T5 là hàm lượng cấp hạt cú thật (sau khi hiệu chỉnh ).
Cụng thức này mới tớnh hạt vụn mà chưa tớnh xi măng (cấp hạt < 0.01 mm ), vỡ vậy hàm lượng xi măng đo được sẽ quy đổi vào hàm lượng % trong toàn bộ cỏc cấp hạt. Gọi C1, C2,…C6 là hàm lượng % cỏc cấp hạt. Ta cú : T1 + T2 + ....+ T5 = 100 – C6 Cấp hạt (mm) Cụng thức hiệu chỉnh 2 - 1 100 ) C (100 T C 1 6 1 1 - 0.5 100 ) C (100 T C 2 6 2 0.5 - 0.25 100 ) C (100 T C3 3 6 0.25 - 0.1 100 ) C (100 T C 4 6 4 0.1 - 0.01 100 ) C (100 T C 5 6 5 < 0.01 C6= hàm lượng % xi măng
- Sau khi đó cú hàm lượng % cỏc cấp hạt, chỳng ta đi vẽ đồ thị đường cong phõn bố độ hạt: 1 0. 1 0.01 0.001 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 d50 d75 d25
Hỡnh 2.15. Đường cong tớch luỹ độ hạt và đường cong phõn bố độ hạt
Từ đồ thị ta xỏc định được giỏ trị: Md – kớch thước hạt trung bỡnh (mm), So – Hệ số chọn lọc, Sk – Hệ số bất đối xứng theo cụng thức (2), (3), (4) : + Md = d50 (2) + So = d25/d75 (3) + Sk = 25* 275 Md d d (4)
í nghĩa địa chất của :
1/ Đường cong tớch lũy độ hạt : hỡnh dỏng đường cong chỉ ra mụi trường lắng đọng trầm tớch. Đường cong thoải chỉ ra mẫu cú độ chọn lọc kộm, đường cong dốc đứng - mẫu cú độ chọn lọc tốt, mụi trường cú chế độ thủy động lực đồng nhất.
2/ Đường cong phõn bố độ hạt cú 1 đỉnh đối xứng thỡ chỉ ra mụi trường thủy động lực đồng nhất, đơn giản. Khi đường cong bất đối xứng nghiờng về trỏi ( Sk < 1) cấp hạt lớn chiếm ưu thế, ngược lại khi đỉnh cực đại lệch về bờn phải biểu đồ cấp hạt nhỏ chiếm ưu thế ( Sk >1).
5/ Phương phỏp minh giải cỏc tài liệu địa vật lý giếng khoan
Những phương phỏp Địa vật lý giếng khoan được thiết kế theo những tớnh chất vật lý - thạch học của đất đỏ. Những tớnh chất vật lý thạch học của đất đỏ trong cỏc thành tạo địa chất như: thế tự nhiờn, cỏc bức xạ tự nhiờn và kớch thớch, điện trở suất, mật độ, vận tốc lan truyền súng đàn hồi..., luụn biến đổi và khỏc nhau giữa cỏc vỉa đỏ. Nhờ vào cỏc biểu đồ đường cong ghi sự biến đổi cỏc tớnh chất vật lý - thạch học núi trờn trong giếng khoan mà chỳng ta cú thể xỏc định được thành phần thạch học, độ dày của vỉa và ranh giới giữa cỏc vỉa cắt ngang qua giếng khoan. Bờn cạnh đú,