KHU VỰC NGHIÊN CỨU
4.1. Quan hệ giữa các đơn vị địa tầng phân tập với dao động mực nước biển
Quá trình lắng đọng trầm tích trong mỗi chu kỳ phụ thuộc vào sự thay đổi mực cơ sở cũng như tốc độ lắng đọng trầm tích. Hay nói cách khác, q trình lắng đọng trầm tích chịu sự chi phối của sự thay đổi mực nước biển chân tĩnh, hoạt động kiến tạo làm đáy bồn tầm tích nâng hay hạ và nguồn cung cấp trầm tích cho bồn trũng.
Địa tầng phân tập xây dựng mơ hình tiến hóa của dạng hình học các thể trầm tích theo thời gian và trong mối quan hệ với các quá trình thay đổi mực nước biển tương đối. Các mơ hình tiến hóa được sử dụng để minh giải mơi trường lắng đọng trầm tích trong mối liên hệ với sự thay đổi của mực cơ sở.
4.1.1 Khái niệm địa tầng phân tập:
Địa tẩng phân tập là một khái niệm để chỉ những mặt cắt địa tầng của các bể trầm tích trong đó ranh giới các phân vị địa tầng được xác định dựa vào ranh giới các chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu (chân tĩnh) và sự sắp xếp có quy luật của các đơn vị trầm tích theo khơng gian và thời gian.
Một đơn vị cơ bản của địa tầng phân tập là một phức tập (một Sequence). Giữa chúng có ranh giới là các bề mặt bào mòn hoặc các bề mặt chỉnh hợp tương quan.
Một phức tập bao gồm các “Miền hệ thống trầm tích” (Systems tracts). Miền hệ thống trầm tích là những vị trí khác nhau trong mặt cắt của phức tậpvà được cấu thành bởi các phân tập (Parasequences) và nhóm phân tập (parasequences set)
Phân tập là đơn vị cơ bản nhỏ nhất tương ứng với một đơn vị trầm tích cơ bản.
Nhóm phân tập là bao gồm hai hay nhiều phân tập tạo nên một tổ hợp cộng sinh các đơn vị trầm tích và được giới hạn với nhau bởi bề mặt trầm tích ngập lụt của biển.
4.1.2 Phân loại
- Phân loại ĐTPP theo đơn vị
- Theo hệ thống trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển
4.1.2.1 Ranh giới địa tầng phân tập
Trước đây người ta cho rằng, ranh giới địa tầng chỉ là ranh giới ngang nhưng thực tế ranh giới của các đơn vị trầm tích rất phổ biến là ranh giới chéo, nghĩa là cùng ranh giới của một chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh và tạo ra một ranh giới chu kì trầm tích tương ứng nhưng ranh giới có thể xuyên kỳ qua hàng chục ngàn năm.
Sequence (tập) Chu kỳ trầm tích Parasequence set (nhóm phân tập) Nhóm tướng Parasequence (Phân tập) Tướng
Lowstand systems tract Hệ thống trầm tích biển thấp
Transgressive systems tract Hệ thống trầm tích biển tiến
Highstand systems tract Hệ thống trầm tích biển cao
Tướng aluvi, delta thềm, quạt sườn
Tướng châu thổ, tướng biển nông, vũng vịnh
Như vậy, các đơn vị trầm tích nhỏ nhất có ranh giới trùng với bề mặt gián đoạn trầm tích địa phương hoặc ranh giới chỉnh hợp tương quan thì gọi làc các phân tập ( parasequence). Nhiều phân tập hợp thành một nhóm phân tập có ranh giới gián đoạn trầm tích địa phương hoặc chỉnh hợp tương quan (parasequence set). Nhiều nhóm phân tập cộng sinh với nhau có ranh giới bảo mịn khu vực hoặc bề mặt ngập lụt biển thì Van wagoner, 1990 gọi là các phức tập. Đây là đơn vị địa tầng phân tập cơ bản.
3 phân tập (parasequence) (I, II, III) bao gồm 4 tướng tạo nên một nhóm phân tập (parasequence set) châu thổ (HST). 2 phân tập tướng lịng sơng và bãi bồi tạo nên một
nhóm phân tập aluvi (LST)
4.1.2.2 Hệ thống trầm tích
Các hệ thống trầm tích cơ bản của địa tầng phân tập là:
a. Hệ thống trầm tích biển cao (Highstand system tract) b. Hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand systems tract) c. Bề mặt bào mòn biển thấp (Lowstand erosion surface) e. Hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive systems tract) g. Hệ thống trầm tích biển tiến cực đại (maximum transgression)
Các khái niệm trên đã được trình bày cụ thể tại mục 2.2.3 chương 2. 4.2. Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Oligocen – Miocen khu vực nghiên cứu
Trong Oligocen – Miocen khu vực nghiên cứucó thể phân chia thành 5phức tập: - Phức tập 1: Eocen – Oligocen sớm (E2 – E31) tương ứng với tập địa chấn: móng – H106 (hệ tầng Phù Tiên), 38 – 32 triệu năm.
- Phức tập 2: Oligocen muộn (H106 – H100) tương ứng với hệ tầng Đình Cao, 32 – 26 triệu năm.
- Phức tập 3: Miocen sớm (H100 – H80) tương ứng với hệ tầng Phong Châu, 26 – 21 triệu năm.
- Phức tập 4: Miocen giữa (H80 – H50) tương ứng với hệ tầng Phủ Cừ, 21 – 16 triệu năm.
- Phức tập 5: Miocen muộn ứng với hệ tầng Tiên Hưng, 16 - 5 triệu năm bao gồm 2 parasequence set (H50 – H40 và H40 – H10).
Hình 4.1Tuyến GPGT 83 – 07 lát cắt khu vực qua trung tâm từ thềm Thanh Nghệ (lô 103) qua đảo Bạch Long Vĩ (lơ 107)
Hình 4. 2 Mặt cắt địa chấn đi qua lô 102 – 103 theo hướng Đông Bắc – Tây Nam
4.2.1 Phức tập 1 (S1sh): Eocen – Oligocen dưới (E2- E31)
Phức tập 1 (S1sh) chủ yếu bao gồm hệ thống trầm tích biển thấp (LST). Thành phần gồm cuội kết, sỏi kết, cát kết đa khoáng thuộc tướng cuội, sạn, cát deluvi, proluvi và lịng sơng miền núi. Đá có mầu tím, tím đỏ. Cuội sạn có thành phần phong phú: thạch anh, canxit ryolit, quaczit, đá phiến, cát kết, bột kết và sét kết… Kích thước hạt khơng đều (từ vài cm đến hàng chục cm), mài tròn tốt nhưng độ chọn lọc kém. Cát kết hạt thô đến mịn, thuộc loại cát kết đa khoáng, cát kết acko và cát kết grauvac. Trong mặt cắt địa chấn, tương ứng với tướng cuội sạn lịng sơng các trường sóng có dạng hỗn độn, xiên thơ đứt đoạn đồng hướng phủ trên bề mặt bào mòn, biểu hiện cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng của lịng sơng phát triển trong giai đoạn biển thấp.
Bề dày của phức hệ 600m đến 2700m ở bể Sơng Hồng.
Phấn hóa thực vật hạt trần của phức hệ này rất nghèo nàn (10- 25%) chủ yếu
là của họ Pinaceae với giống Pinus chiếm đa số. Thành phần giống của thực vật hạt kín khá phong phú, các dạng chiếm ưu thế là: Striatricolpollenites sp., Subriporopollenites sp., Tricoporollenite sp., Esiratriporopollenites sp. Các bào tử phấn hoa kể trên được coi là thuộc phức hệ Verrucatosporites foramea đặc trưng
cho Eocen giữa muộn. Tuy nhiên, tuổi của hệ tầng trên MVHN hiện nay đã được xác định là Eocen không phân chia.
Trong mặt cắt địa chấn thấy rõ trầm tích Paleogen có 2 tập quan hệ bất chỉnh hợp. Tập dưới cùng phủ trên bề mặt bào mịn của đá móng chưa xác định được tuổi tuyệt đối, song nó là phần thấp nhất của trầm tích KZ nên cho tuổi giả định là Eocen – Oligocen
4.2.2. Phức tập 2 (S2sh): Oliogocen trên (E32)
Phức tập 2 (S2sh) tương ứng với hê ̣tầng Đình Cao, bao gồm 2 tập: tập dưới thuộc
hệ thống trầm tích biển thấp (LST) hạt thơ tướng lục địa, tập trên trầm tích hạt mịn thuộc hệ thống biển tiến (TST). Trên mặt cắt địa chấn trườngsóng địa chấn xiên thơ
đứt đoạn và hỗn độn với thành phần thạch học là cát kết grauvac biểu thị động lực môi trường tương đối mạnh kiểu lịng sơng đồng bằng.
Tập dưới (LST) cuội kết có thành phần đa khống, độ mài trịn tốt, nhưng độ
chọn lọc kém thuộc tướng cuội sạn lịng sơng miền trung du (aLST). Nằm trên cuội
kết là các nhịp cát kết acko, grauvac đa khống chọn lọc, mài trịn kém thuộc tướng cát lịng sơng đồng bằng. Trong mặt cắt địa chấn tại vị trí nâng trường sóng địa chấn xiên thơ đứt đoạn biểu thị phân lớp xiên chéo đồng hướng lịng sơng. Sét kết có thành phần chủ yếu là sericit, nhiễm khá nhiều sắt (oxit sắt). Quan sát trên lát mỏng thấy các mảnh sericit sắp xếp định hướng.
Tập trên (TST) bao gồm sét kết, bột kết màu tím đen, cát kết màu tím phớt nâu, thuộc tướng cát bột sét màu tím đen đầm lầy ven biển và tiền châu thổ (amTST). Trong mặt cắt địa chấn trường sóng có cấu tạo phủ chồng (onlap) nằm trên bề mặt bào mòn biển tiến (Ravinement).
Tỉ lệ bào tử phấn hoa khoảng 20- 30%, được đặc trưng bởi các dạng:
Verrucatos porites sp., V.usmensis, Diporites sp., Cyatheadites sp. Phấn hoa thực vật hạt trần chiếm tỉ lệ không đáng kể (10 - 15%) các dạng thường gặp là: Pinus sp,. Dacriacium sp., Podocarpus sp,. Taxodium sp. Phấn hoa của thực vật hạt kín chiếm tỉ lệ khá cao (65 - 75%), các dạng chủ yếu là: Flochuetia sp., F. trilobata Subtriporopollenites sp., Trudopolits sp,. Tuổi của phức hệ bào tử phấn hoa này là
Oligocen.
Đối sánh giữa trường sóng địa chấn xiên thơ đứt đoạn và hỗn độn với thành phần thạch học là cát kết grauvac biểu thị động lực môi trường tương đối mạnh kiểu lịng sơng đồng bằng .
Hệ tầng Đình Cao phủ chỉnh hợp lên hệ tầng Phù Tiên và bị hệ tầng Phong Châu phủ chỉnh hợp lên trên.
Hình 4.4. Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) qua tài liệu địa chấn và thạch học phức tập S2 (E32).Trường sóng địa chấn hỗn độn, xiên thơ đứt đoạn. Thạch học: cát kết grauvac, grauvac-litic và thạch anh-litic hạt thơ, chọn lọc, mài trịn kém thuộc tướng cát lịng sông
đồng bằng 4.2.3. Phức tập 3(S3sh): Miocen sớm
Phức tập 3 (S2sh) tương ứng với hê ̣tầng Phong Châu
Phức tập trầm tích bao gồm 3 tập:
- Tập dưới tướng hạt thô lục địathuộc hệ thống biển thấp (aLST);
- Tâp ̣ giữa cát - bột - sét kết xen kẽ thuộc nhóm tướng châu thổ biển tiến và tướng biển nơng của hệ trầm tích biển tiến (amTST);
- Tập trên cùng: tướng sét, sét than đầm lầy thuộc hệ thống biển cao (amHST); Từ trên xuống theo mặt cắt ta có tướng châu thổ biển cao(amHST) bao gồm: cát kết hạt mịn đến trung, màu trắng, trắng xám, sét bột kết, chứa nhiều ổ và các thấu kính than nâu phủ trên tướng biển tiến(mTST) bao gồm: cát kết, chứa nhiều nhiều khoáng vật đồng sinh glauconit và cát kết hạch siderit, đặc trưng cho mơi trường trầm tích biển, tướng vũng vịnh, ven bờ. Những lớp cát kết hạt thô hoặc sạn
kết, cuội kết có thành phần đa khống thuộc tướng lịng sơng. Thành phần hạt vụn gồm: thạch anh, fenspat và các mảnh đá phun trào, silic quaczit, độ chọn lọc và mài tròn từ trung bình đến kém. Các lớp sạn kết và cuội kết cũng có thành phần đa khống, độ mài trịn và chọn lọc kém, mơi trường lịng sơng miền trung du thuộc hệ thống trầm tích biển thấp.
Các lớp sét kết, bột kết phân lớp dày dạng khối, có khi tới vài chục mét. Trong tập này thường chứa nhiều ổ, thấu kính, vỉa than màu đen. Thành phần khoáng vật sét của đá chủ yếu là hydromica, kaolinit. Ngồi ra cịn xen các tập cacbonat rất mỏng tạo nên dạng vân của đá.
Tuổi của hệ tầng: trong các lớp bột kết màu xám đen, đã phát hiện được nhiều di tích thực vật thuộc lớp bột kết màu xám đen và di tích thực vật thuộc phức
hệ đầu tiên trong lịch sử phát triển thực vật Neogen như: Quercus lobbii, Q. neriifolia, Q lamellosa, Ficus beauveriei, Diospyros branchicephala, Sapindus linaeryfolius, Perca sp., Ziziphus sp,. Plantanus sp,…
Các mặt cắt địa chấn địa tầng thấy rõ các tập trầm tích phủ chờm lên mặt bất chỉnh hợp U300 và có ranh giới trên là mặt bất chỉnh hợp U200 đã phát hiện được trong lỗ khoan 102-CQ-1X (509-2443m), 102-HD-1X (1083-3062m), 103-TG-1X (801-3279m) và 103-TH-1X (788-3316m). Các trường sóng địa chấn trong một phức tập thay đổi theo 3 hệ thống trầm tích: hệ thống biển thấp có trường sóng xiên thơ đứt đoạn, hệ thống biển tiến có trường sóng dưới thơ trên mịn ngang song song, hệ thống biển cao thường có nêm tăng trưởng hoặc phủ chồng lùi kiểu châu thổ.
Hệ tầng Phong Châu phủ bất chỉnh hợp lên trên hệ tầng Đình Cao và bị hệ tầng Phủ Cừ phủ bất chỉnh hợp lên trên.
Hình 4.5. Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) qua tài liệu địa chấn và thạch học phức tập S3 (N11). Trường sóng: thơ, hỗn độn, xiên đứt đoạn. Thạch học: cát kết grauvac ackolitic
chọn lọc mài trịn kém tướng cát lịng sơng đồng bằng. 4.2.4. Phức tập 4 (S4sh): Miocen giữa
Phức tập4 (S4sh)) có tuổi Miocen giữa.Thành phần trầm tích của mặt cắt gồm các tập cát kết dày xen kẽ với các lớp mỏng bột kết, sét kết và phần trên có các lớp mỏng than nâu và sét than. Cấu trúc mặt cắt theo nhịp aluvi và chia thành 3 phần tương ứng với ba hê ̣thống trầm tích : LST (dưới), TST (giữa), HST (trên). Mỗi hệ thống trầm tích được đặc trưng bởi một phức hê ̣tướng.
- Hệ thống trầm tích biển thâp gồm tướng cát lịng sơng, bãi bồi, hồ - đầm, phần trên làtướng sét -bột, sét than và than (a LST).
- Hê ̣thống trầm tích biển tiến bao gồm các trầm tích hạt mịn thuộc tướng sét bột, sét tiền châu thổ và sườn châu thổ (am TST).
- Hê ̣thống trầm tích biển cao (HST) bao gồm cát, bột, sét kết xen kẽ với sét than và các vỉa than thuộc tướng châu thổ biển thối (amHST).
Các hóa đá đa dạng, có nơi là thực vật và bào tử phấn nước lợ và nước ngọt:
Florschuetzia semilobata; F. meridionalis; Graminophyllum; Phragmites; Arundo
(k.104, K.100, K.110); có nơi chứa hóa đá trùng lỗ (Foraminifera) có cả loại trơi
nổi: Globorotaliamayeri; Globigerinoide subquadratus; Orbulina universa (103- TH-1X, 103-TG-1X) lẫn các dạng bán đáy: Eponides; Ammonia; Textularia v.v.. và tảo Nanoplakton: Discoater hamatus; D. exilis … Các hóa đá này xác định tuổi
Miocen giữa.
Trong mặt cắt địa chấn thấy rõ trường sóng có cấu trúc tạo 3 đới: đới dưới trường sóng hỗn độn, thơ đứt đoạn; đới giữa trường sóng phủ chờm và ngang song song (phủ nóc); đới trên trường sóng phủ chồng lùi và nêm lấn.
Hệ tầng Phủ Cừ phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Phong Châu và chuyển tiếp từ từ lên hệ tầng Tiên Hưng, tuy nhiên ranh giới giữa Phủ Cừ và Tiên Hưng vẫn có những bất chỉnh hợp địa phương.
Hình 4.6. Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) qua tài liệu địa chấn và thạch học phức tập S4 (N12). Trường sóng thơ, đứt đoạn, xiên chéo đồng hướng. Thạch học: cát kết grauvac,
acko chọn lọc, mài trịn kém, tướng cát lịng sơng đồng bằng 4.2.4. Phức tập5 (S5sh): Miocen muộn
Phức tập 5 tương ứng với hê ̣tầng Tiên Hưng gồm 3 phần:
Phần dưới: Hê ̣thống trầm tích biển thấp (LST) bao gồm cát kết chứa glauconit, cát kết, bột kết phân lớp, cát kết không chứa glauconit, sét kết màu đen và các lớp than. Phần giữa: Hê ̣thống trầm tích biển tiến (TST) bao gồm các loaị đá như phần dưới nhưng hàm lượng các đá hạt mịn lớn hơn tướng châu thổ biển tiến (amTST).23 Phần trên: Hê ̣thống trầm tích biển cao (HST) bao gồm cát kết , bơṭ kết, xen sét kết và than, gắn kết kém hơn các đá phần dưới.
Theo các tài liệu mới của Viện Dầu Khí, chủ yếu là các tài liệu khoan sâu thì hệ tầng Tiên Hưng bị hệ tầng Vĩnh Bảo phủ bất chỉnh hợp lên trên và đáy của hệ tầng Vĩnh Bảo chuyển tiếp dần xuống hệ tầng Phủ Cừ ở phía dưới.
Trong mặt cắt địa chấn phần ngập nước của bể Sông Hồng các trường sóng địa chấn lớp bề mặt của phức tập S5sh thường có cấu tạo uốn nếp, gồ ghề biểu hiện của sự bào mòn cưỡng bức do chuyển động nâng có tính khu vực.
Hình 4.7. Hệ thống trầm tích biển thấp (LST) qua tài liệu địa chấn và thạch học phức tập S5 (N13). Trường sóng: xiên thơ, đứt đoạn.Thạch học: cát kết grauvac chọn lọc, mài trịn
4.3. Đánh giá triển vọng dầu khí trên cơ sở nghiên cứu địa tầng phân tập
Đá sinh, đá chứa và đá chắn được thành tạo liên quan đến mơi trường trầm tích. Mỗi chế độ kiến tạo và sự thay đổi mực nước biển là điều kiện tiên quyết quy định chất lượng của đá sinh, đá chứa và đá chắn. Vì vậy, nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Oligocen – Miocen khu vực nghiên cứu sẽ giúp chỉ ra vị trí các tầng sinh, tầng chứa và tầng chắn trong mối phức tập.
4.3.1 Triển vọng tầng sinh
Tại khu vực nghiên cứu có 2 tầng sinh quan trọng là đá sét kết chứa than Oligocen và Miocen dưới. Vật chất hữu cơ trong trầm tích Oligocen chủ yếu thuộc kerogen loại III, thứ yếu là loại II. Đá mẹ rất giàu VCHC (TOC= 6.9- 11%, Wt, HI từ vài chục đến hàng trăm mgHC/g TOC).
Tầng sinh Oligocen xuất hiện 2 lần trong một sequence:
- Lần thứ nhất là tướng sét than và than đầm lầy ven biển và châu thổ biển tiến (TST),
- Lần thứ hai là tướng sét than và than đầm lầy ven biển và châu thổ biển cao (HST).
Tầng sinh Miocen dưới tại đây là các tập sét than và các vỉa than tướng tiền châu thổ biển tiến (TST) và đồng bằng châu thổ biển cao (HST). Thành phần