Khu vực nghiên cứu bị phức tạp hoá và bị phân cắt thành các khối khác nhau bởi các hệ thống đứt gãy khác nhau. Dựa vào phương hoạt động của các đứt gãy có thể phân chia chúng ra bốn hệ thống đứt gãy chính (Hình 1.6):
+ Hệ thống Đơng - Đông Bắc/Tây - Tây Nam (ĐĐB- TTN) + Hệ thống Đông - Đông Nam/Tây - Tây Bắc (ĐĐN/ TTB) + Hệ thống á kinh tuyến
+ Hệ thống á vĩ tuyến
Mỗi hệ thống đứt gãy đều có các đặc tính về tuổi hình thành, thời gian hoạt động, cường độ hoạt động, biên độ dịch chuyển và nguyên nhân hình thành riêng biệt.
a. Hệ thống đứt gãy ĐĐB/ TTN
Hệ thống đứt gãy ĐĐB/ TTN bao gồm hai nhóm đứt gãy cùng phương (ĐĐB/ TTN) nhưng có vị trí địa lý khác nhau, tuổi hình thành, biên độ dịch chuyển, góc cắm và cả cường độ hoạt động cũng như vai trò của chúng đối với quá trình hình thành thân dầu trong móng cũng khác nhau:
- Hệ thống đứt gãy chờm nghịch ĐĐB/ TTN
Hệ thống đứt gãy này nằm ở cánh phía Tây Bắc của khu vực mỏ Bạch Hổ. Chúng được hình thành muộn hơn so với các đứt gãy cùng phương ở cánh phía Đơng Nam mỏ Bạch Hổ. Đây là những đứt gãy chờm nghịch được sinh thành do pha nén ép địa phương xảy ra vào sát cuối Oligocen , chúng tiếp tục hoạt động trong suốt Oligocen muộn cho đến đầu Miocen sớm, chứng tỏ sự hoạt động của chúng tồn tại khi còn tồn tại cho đến khi kết thúc pha nén ép địa phương. Do chịu sự nén ép mạnh mà khối móng granit ở Bạch Hổ bị dập vỡ đã tạo nên các hệ thống khe nứt dày đặc đan chéo nhau. Vì thời gian hình thành sau các trầm tích Oligocen sớm nên các khe nứt này không bị lấp đầy bởi các vật liệu vụn vì thế chúng đã tạo thành các lỗ hổng lớn và liên thông nhau làm khả năng thấm tăng cao và tạo điều kiện cho hydrocacbua dịch chuyển và tích tụ lại trong các khơng gian rỗng đó.
Hình 1.6. Bản đồ các hệ thống đứt gãy chính bể Cửu Long (Nguồn: Đề tài KC-09.20 do GS. Trần Nghi chủ trì)
- Hệ thống đứt gãy thuận ĐĐB/ TTN cùng phương ở cánh phía ĐĐB
Phần lớn các đứt gãy thuộc hệ thống này có nguồn gốc sâu và được sinh thành trong thời kỳ móng bị dập vỡ vào cuối Mesozoi, một số trong chúng đã ngừng nghỉ hoạt động ngay từ trong móng cịn đại bộ phận khác thì tiếp tục hoạt động trong quá trình tạo rift cùng với các đứt gãy khác đã được sinh thành trong thời kỳ tạo rift. Đến gần cuối Oligocen muộn thì hầu hết các đứt gãy ở khu vực này đều ngưng nghỉ hoạt động .(Hình 1.7-trích đoạn mặt cắt địa chấn).
b. Hệ thống đứt gãy TTB/ ĐĐN
Hệ thống đứt gãy này phát triển chủ yếu ở phần trung tâm của khu vực nghiên cứu. Chính các hệ thống đứt gãy này đã phân chia bể Cữu Long ra các khối khác nhau. Sự sinh thành của chúng vào giai đoạn đầu của thời kỳ tạo rift và tiếp tục hoạt động trong suốt q trình đó và cũng ngưng nghỉ vào cuối Oligocen muộn. Biên độ dịch chuyển của hệ thống đứt gãy này bé hơn nhiều so với biên độ của hệ thống đứt gãy ĐĐB/ TTN và chỉ đạt khoảng 200 - 300m.
c. Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến
Hệ thống đứt gãy có phương á kinh tuyến được phát hiện ở khu vực phía bắc bể và phần trung tâm .Các đứt gãy này hoạt động chủ yếu vào giai đoạn đầu tạo rift và sau đó thì ngưng nghỉ hoạt động, vai trị của chúng chỉ làm phức tạp hóa thêm cho cấu trúc bên trong của bể trầm tích này.
d. Hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến
Hệ thống đứt gãy này phát triển chủ yếu trên diện tích khu vực mỏ Rồng và trong tồn bộ diện tích đới trũng Tây Bạch Hổ. Chúng được sinh thành sớm và tiếp tục hoạt động trong giai đoạn tạo rift và cũng ngưng nghỉ hoạt động vào cuối Oligocen muộn. Những đứt gãy này có độ dài khá lớn, với biên độ dịch chuyển nhỏ (200 - 500m). Sự có mặt của những đứt gãy có phương á vĩ tuyến làm cho kiến tạo khu vực đã phức tạp lại càng phức tạp hơn.
Hình 1.7. Mặt cắt địa chấn tuyến S18 bể Cửu Long thể hiện hệ thống đứt gãy thuận
(Nguồn: Đề tài KC-09.20 do GS. Trần Nghi chủ trì) e. Vai trò kiến tạo của các hê thống đứt gãy chính
Từ kết quả nghiên cứu lập mặt cắt phục hồi lịch sử tiến hoá kiến tạo qua các đới cấu trúc chính của bể Cữu Long có thể khẳng định rằng những hệ thống đứt gãy ĐĐB/ TTN, TTB/ ĐĐN, á kinh tuyến và á vĩ tuyến đều là những đứt gãy thuận đồng trầm tích được hình thành sớm hơn rất nhiều so với hệ thống đứt gãy chờm nghịch ĐĐB/ TTN ở cánh phía TTN của khu vực mỏ Bach Hổ. Các đứt gãy đồng trầm tích đều được vật liệu vụn lấp đầy và trở thành các màn chắn ngăn cản không
cho hydrocacbua dịch chuyển từ khối này qua khối khác, cịn các đứt gãy có hướng ĐĐB/ TTN ở cánh phía Tây của khu vực nghiên cứu được hình thành do pha nén ép. Những đứt gãy chờm nghịch và những đới phá huỷ kiến tạo, mặt bất chỉnh hợp, ranh giới các lớp v.v.đã trở thành “đường dẫn” cho hydrocacbua dịch chuyển từ nơi sinh thành đến tích tụ trong đá móng nứt nẻ như ở các mỏ dầu khí đã, đang và sẽ khai thác chúng trong tương lai.
Giai đoạn này đã diễn ra trong khoảng thời gian từ Miocen sớm cho đến ngày nay. Hệ quả của trường ứng suất kiến tạo này tương ứng với giai đoạn sau tạo rift của bể và tạo ra hệ thống đứt gãy nghịch, chờm nghịch kèm theo dịch trượt phải phát triển rộng rãi trong toàn vùng nghiên cứu.
Chƣơng 2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, CẤU TRÚC KIẾN TẠO BỂ NAM CÔN SƠN
2.1. Vị trí kiến tạo và lịch sử nghiên cứu bể Nam Cơn Sơn
2.1.1. Vị trí kiến tạo
Bể Nam Cơn Sơn nằm ở vị trí là phần kéo dài của giãn đáy Biển Đơng, nó được thể hiện rõ qua các bản đồ từ và trọng lực, vì vậy ta có thể xếp bể Nam Cơn Sơn vào bể Rift căng giãn điển hình của thềm lục địa Việt Nam. Bể nằm trên vỏ lục địa có thành phần và tuổi khác nhau được hình thành trong Paleozoi và Mesozoi.
Bể Nam Côn Sơn là một bể trầm tích có diện tích khá rộng khoảng 100.000km2, gấp nhiều lần diện tích của bể Cửu Long. Bể nằm ở vị trí đia lý trong khoảng 6000’ đến 9045’ vĩ độ Bắc và 106000’ đến 109000’ kinh độ Đông. Ranh giới của bể được ngăn cách ở phía Bắc là đới nâng Côn Sơn, phía Tây và Nam là đới nâng Khorat- Natuna, phía Đơng Bắc là bể Phú Khánh, cịn phía Đơng tiếp giáp với khu vực Tư Chính- Vũng Mây. Thực tế thì ranh giới rìa Đơng và Nam của bể này chưa được xác định rõ, có nhiều nhà địa chất thì lấy dải nâng nhỏ rìa Đơng để làm ranh giới giữa bể Nam Cơn Sơn với bể Tư Chính- Vũng Mây, nhưng thực chất ranh giới này cũng chưa rõ ràng mà phần phía Đơng và Nam của bể có thể cịn tiếp nối với các bể Đông Natuna và vùng nước sâu bể Tư Chính- Vũng Mây (Hình 2.1).
Phần lớn diện tích của bể Nam Cơn Sơn nằm trong thềm lục địa Việt Nam có độ sâu nước biển từ vài chục mét đến 200m nước, một điều kiện rất thuận lợi cho cơng tác tìm kiếm và thăm dị dầu khí, chính vì vậy tại đây đã phát hiện được các mỏ dầu và khí cơng nghiệp như: Đại Hùng, Lan Tây, Lan Đỏ... Còn một phần ở phía BĐB và Đơng có chiều sâu nước biển khá lớn, có nơi trên 1500m. Tại những khu vực nước sâu này lại có đủ điều kiện thuận lợi cho sự hình thành và tồn tại của băng cháy (Hydrat).
Bể Nam Cơn Sơn có cấu trúc hết sức phức tạp, trong bể đang tồn tại 2 hệ thống đứt gãy chính chi phối đặc điểm cấu trúc của bể, đó là hệ đứt gãy có phương á kinh tuyến, hệ đứt gãy này phân bố chủ yếu ở phần phía Tây gần như nằm trọn
trong đới phân dị phía Tây và đới phân dị chuyển tiếp của bể và hệ đứt gãy ĐB- TN được phân bố ở phần phía Đơng, chúng đóng vai trị quan trọng trong việc khống chế các đới nâng và các trũng của khu vực này.
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí bể trầm tich Nam Cơn Sơn
Trầm tích Kainozoi của bể Nam Côn Sơn tương đối dày, chỗ dày nhất đạt trên 10.000m, trung bình 3000- 7000m bao gồm các thành tạo từ Oligocen đến Đệ tứ, chúng được phân cách bởi các mặt bất chỉnh hợp và chỉnh hợp và cũng là ranh giới của các phức tập (S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8) còn phức tập S1 của thành tạo Eocen (E2) thì chưa được bắt gặp trong tất cả các giếng khoan đã khoan qua các
thành tạo Kainozoi gặp móng ở trong bể này, tuy nhiên phức tập S1 (Eocen) có thể tồn tại ở các đáy của các trũng của phần phía Đơng bể.
2.1.2. Lịch sử nghiên cứu
Trước năm 1975, bể Nam Cơn Sơn có tên là bể Saigon - Sarawak và chỉ được định danh và xác định lại diện tích phân bố trong cơng trình tổng hợp (Hồ Đắc Hồi, Ngơ Thường San, 1975).
Độ sâu nước biển trong phạm vi của bể thay đổi rất lớn, từ vài chục mét ở phía Tây đến hơn 1.000m ở phía Đơng. Trên địa hình đáy biển các tích tụ hiện đại được thành tạo chủ yếu do tác động của dòng chảy thuỷ triều cũng như dòng đối lưu, mà hướng và tốc độ của chúng phụ thuộc vào hai hệ gió mùa chính: hệ gió mùa Tây Nam từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 9 và hệ gió mùa Đơng Bắc từ đầu tháng 11 năm trước đến cuối tháng 3 năm sau. Trầm tích đáy biển chủ yếu bùn và cát, ở nơi bờ cao và đảo là đá cứng hoặc san hơ.
Hoạt động tìm kiếm thăm dị dầu khí ở đây được bắt đầu từ những năm 1970 của thế kỷ trước. Đã có 26 nhà thầu dầu khí nước ngồi tiến hành khảo sát gần 60.000km địa chấn 2D và 5.400km2 địa chấn 3D, khoan 78 giếng khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác, xác lập được 5 mỏ và 17 phát hiện dầu khí. Hiện tại cịn 7 nhà thầu đang hoạt động.
Công tác nghiên cứu tổng hợp nhằm đánh giá địa chất và tài nguyên dầu khí của bể Nam Cơn Sơn đã có hàng chục cơng trình khác nhau, đặc biệt các đề tài và nhiệm vụ cấp Ngành đã góp phần kịp thời, hiệu quả cho hoạt động thăm dò và khai thác. Tuy nhiên do điều kiện địa chất hết sức phức tạp đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu bằng các phương pháp, quan điểm công nghệ mới để xác lập cơ sở khoa học cho việc hoạch định cơng tác thăm dị và khai thác tiếp theo ở bể trầm tích này.
Dựa vào tính chất, đặc điểm và kết quả công tác của từng thời kỳ, lịch sử thăm dò và nghiên cứu địa chất - địa vật lý ở đây được chia làm 4 giai đoạn.
a. Giai đoạn trước năm 1975
Từ năm 1975 trở về trước, công tác khảo sát khu vực và tìm kiếm dầu khí được nhiều công ty, nhà thầu triển khai trên tồn thềm lục địa phía Nam nói chung và tồn bể Nam Cơn Sơn nói riêng. Các dạng cơng tác này do các cơng ty thăm dị Mỹ và Anh thực hiện như Mandrell, Mobil Kaiyo, Pecten, Esso, Union Texas, Sun
Marathon, Sunning Dale. Các nhà thầu đã thu nổ hàng nghìn km địa chấn 2D với mạng lưới tuyến 4x4 km đến khu vực.
Với mức độ nghiên cứu đó và dựa vào tài liệu nhận được, các công ty kể trên đã tiến hành minh giải tài liệu địa chấn, xây dựng được một số bản đồ đẳng thời tỷ lệ 1/100.000 cho các lô riêng và tỷ lệ 1/50.000 cho một số cấu tạo triển vọng. Song do mật độ khảo sát cịn thấp nên độ chính xác của các bản đồ chưa cao.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được cuối năm 1974 đầu năm 1975, công ty Pecten và Mobil đã tiến hành khoan 5 giếng ở các lô và trên các cấu tạo khác nhau (Mía - 1X, ĐH - 1X, Hồng - 1X, Dừa - 1X và Dừa - 2X), trong đó giếng Dừa-1X đã phát hiện dầu.
Kết thúc giai đoạn này đã có 3 báo cáo đánh giá kết quả nghiên cứu chung cho các lơ, trong đó quan trọng và đáng chú ý nhất là báo cáo của công ty Mandrell. Trong báo cáo này đã đưa ra 2 bản đồ đẳng thời tầng phản xạ nông và tầng phản xạ móng, các bản đồ dị thường từ và trọng lực tỷ lệ 1/500.000 cho toàn thềm lục địa Việt Nam. Các bản đồ này phần nào đã thể hiện được đặc điểm hình thái của các đơn vị kiến tạo lớn bậc I và II và cho thấy sự có mặt của lớp phủ trầm tích Kainozoi dày hàng nghìn mét trên thềm lục địa. Tuy vậy, ở giai đoạn này chưa có một báo cáo tổng hợp nào dù là sơ bộ về đặc điểm cấu trúc, lịch sử phát triển địa chất cho tồn vùng nói chung cũng như các lơ nói riêng. Các số liệu minh giải và các ranh giới tầng phản xạ chuẩn được lựa chọn theo nhiều quan điểm khác nhau trên từng lơ, vì vậy gây khó khăn cho cơng tác tổng hợp tồn bể.
b. Giai đoạn 1976 - 1980
Sau khi giải phóng miền Nam nước nhà thống nhất, Tổng cục Dầu khí đã quyết định thành lập Cơng ty Dầu khí Việt Nam II (11- 1975), cơng tác tìm kiếm thăm dị dầu khí được đẩy mạnh. Các công ty AGIP và BOW VALLEY đã hợp đồng khảo sát tỷ mỉ (14,859 km địa chấn 2D mạng lưới đến 2x2 km) và khoan thêm 8 giếng khoan (04A- 1X, 04B- 1X, 12A- 1X, 12B- 1X, 12C- 1X, 28A- 1X và 29A- 1X).
Trên cơ sở công tác khảo sát địa chất, địa vật lý và khoan, các công ty nêu trên đã thành lập một số sơ đồ đẳng thời theo các tầng phản xạ ở các tỷ lệ khác nhau và đã có báo cáo tổng kết. Cơng ty GECO đã thể hiện quan điểm của mình trong báo cáo “Minh giải địa chấn và đánh giá tiềm năng dầu khí thềm lục địa Việt Nam” của Daniel S. và Netleton. Công ty AGIP đã nêu lên một số quan điểm về cấu trúc địa chất và đánh giá khả năng dầu khí trên các lơ 04 và 12. Cơng ty Dầu khí Nam Việt Nam (Cơng ty II) đã tiến hành phân tích nghiên cứu và tổng hợp tài liệu đã có, xây dựng được một số sơ đồ đẳng thời và bản đồ cấu tạo tỷ lệ 1/100.000 và 1/50.000 cho các lô và một số cấu tạo phục vụ sản xuất. Dưới sự chỉ đạo kỹ thuật của Ngô Thường San, đã hồn thành một số phương án cơng tác địa vật lý và khoan tìm kiếm, đặc biệt đã hoàn thành báo cáo tổng hợp “Cấu trúc địa chất và triển vọng dầu khí thềm lục địa Nam Việt Nam”, đề cập đến nhiều vấn đề lịch sử phát triển địa chất tồn vùng nói chung và bể Nam Cơn Sơn nói riêng, đồng thời cũng nêu lên một số cơ sở địa chất để đánh giá triển vọng dầu khí tồn vùng nghiên cứu. Song do những điều kiện khách quan, bức tranh chi tiết về cấu trúc địa chất trong giai đoạn này vẫn chưa được làm sáng tỏ.
c. Giai đoạn từ 1981 - 1987
Sự ra đời của Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro (VSP) là kết quả của hiệp định về hữu nghị hợp tác tìm kiếm - thăm dị dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt Nam giữa Liên Xô (cũ) và Việt Nam vào năm 1981 đã mở ra một giai đoạn phát triển mới trong cơng nghiệp dầu khí Việt Nam. Song cũng cần phải nói rằng vì những lý do khác nhau, công tác địa chất - địa vật lý chủ yếu được đầu tư vào bể Cửu Long, còn đối với bể Nam Cơn Sơn chỉ có một số diện tích nhất định được quan tâm, trong đó có khu vực cấu tạo Đại Hùng (VSP đã tiến hành khoan 3 giếng).
Trong giai đoạn này đã có một số báo cáo tổng hợp địa chất - địa vật lý được