CHƢƠNG 4 TƢỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP
4.1. TƢỚNG TRẦM TÍCH
4.1.2. Tƣớng trầm tích trong giai đoạn Oligocen
Trong Oligocen quá trình tách giãn diễn ra mạnh mẽ trên tồn bộ diện tích khu vực nghiên cứu, các đứt gãy cổ tái hoạt động, hàng loạt các đứt gãy mới đƣợc hình thành, làm chia cắt địa hình móng cổ trƣớc Đệ tam thành các khối nhơ, các khối sụt dạng địa hào, địa lũy. Trong suốt quá trình tách giãn, các khối nâng cao bị bào mịn, trầm tích đƣợc vận chuyển từ chỗ cao đến lấp đầy các địa hào, hố sụt. Môi trƣờng lắng đọng trầm tích hồn tồn lục địa: lũ tích, bồi tích, lịng sơng, bãi bồi, hồ hoặc đầm lầy ven biển.
Mặt cắt trầm tích Oligocen theo thứ tự từ dƣới lên nhƣ sau: - Tƣớng cuội sạn proluvi, cát-sạn aluvi.
- Tƣớng nón quạt cửa sơng và tƣớng bột sét tiền châu thổ, tiếp theo là tƣớng sét bột tiền châu thổ.
- Kết thúc bằng tƣớng cát bột biển nông, sét bột vũng vịnh giàu vật chất hữu cơ.
Quá trình chuyển tƣớng theo thời gian và không gian đã tạo nên một bức tranh sinh động của sự phân bố các tƣớng trầm tích. Bức tranh đó phản ánh mối quan hệ nhân quả giữa tƣớng trầm tích, q trình vận động kiến tạo và thay đổi mực nƣớc biển. Các tƣớng trầm tích cộng sinh với nhau theo quy luật vận chuyển, phân dị và lắng đọng trầm tích trong mối tƣơng mối tƣơng quan với sự phân dị địa hình móng.
Sự chuyển tƣớng theo không gian cũng nhƣ theo thời gian trong Oligocen đƣợc thể hiện rõ trên hai sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý giai đoạn biển thấp và biển cao Hình 4.1 và Hình 4.2.
Hình 4.1. Sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý giai đoạn biển thấp (LST) Oligocen khu vực Bắc bể Sơng Hồng (Theo Trần Nghi, 2010 [27], có sửa đổi)
Hình 4.2. Sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý giai đoạn biển cao (HST) Oligocen khu vực Bắc bể Sơng Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], có sửa đổi) 4.1.3. Tƣớng trầm tích trong giai đoạn Miocen
Đặc điểm tƣớng trầm tích Miocen khu vực nghiên cứu đã đƣợc đề cập đến trong nhiều tài liệu khác nhau [3, 8, 12, 18, 19, 31, 37].
* Thời kỳ Miocen sớm (N11)
Thời kỳ này ứng với hệ tầng Phong Châu. Mở đầu chu kỳ là các tƣớng bột cát đồng bằng châu thổ và bột sét tiền châu thổ. Kết thúc là các tƣớng sét, sét bột sƣờn châu thổ và tầng sét dày biển nơng xa bờ chứa glauconit, đóng vai trị nhƣ một tầng chắn khu vực tƣơng ứng với tầng sét rotalit của bể Cửu Long.
Trầm tích Miocen dƣới hình thành trong giai đoạn biển tiến đầu tiên sau các pha hoạt động kiến tạo hình thành nên các bồn trũng thứ cấp, có đáy là mặt bất chỉnh hợp Paleogen và Neogen, nóc là đáy Miocen giữa- mặt phản xạ mang tính khu vực. Trầm tích phủ trực tiếp lên các trầm tích cổ hơn, chủ yếu là trầm tích Oligocen (GK.102-CQ-1X, 103-TH-1X, …) và các đá có tuổi cổ hơn nhƣ granit và đá biến chất.
Giai đoạn này khu vực phía Tây Bắc, Bắc và Đơng (đảo Hải Nam) là những khu vực đóng vai trị xâm thực. Tƣớng trầm tích từ MVHN ra đến ngồi khơi liên tục thay đổi từ tƣớng trầm tích cát bột sét aluvi, bột sét đồng bằng châu thổ, sét bột đồng bằng ven biển tạo than, tƣớng sét bột tiền châu thổ và prodelta, sét vôi vũng vịnh. Các
tƣớng sét, sét vơi vũng vịnh có bề dày trầm tích lớn trên 800m lấp đầy các thuỷ vực, phát triển trên các thung lũng kiến tạo kiểu vịnh nửa kín xa vùng xâm thực. Các bồn trũng này có tốc độ lún sâu khá nhanh nên có điều kiện thuận lợi cho việc chôn vùi VCHC với chế độ khử và khử yếu. Hàm lƣợng vật chất hữu cơ đạt từ 0.12-0.47% thuộc loại kerogen loại II, III.
Trong thời kỳ này mực nƣớc biển có sự dao động lên xuống nhịp nhàng, biển có xu thế tiến mạnh, lùi yếu và đạt cực vào cuối Miocen sớm (nóc Phong Châu). Bản chất tƣớng trong thời kỳ này có sự phân nhịp – chu kỳ, mỗi nhịp trầm tích ở phía dƣới là trầm tích cát, bột sét lên trên là sét than. Các lớp cát khá dày trong khi đó các lớp bột sét, sét than thì mỏng (thể hiện rõ trong các giếng khoan Hình 4.10, LK 103, GK 104 trong phần phụ lục). Đợt ngập lụt cực đại xảy ra vào cuối thời kỳ Phong Châu, đầu Phù Cừ, do vậy ranh giới giữa hai tập Phù Cừ và Phong Châu là chuyển tiếp tƣơng ứng với mặt ngập lụt cực đại.
* Thời kỳ Miocen giữa (N12 )
Thời kỳ ứng với hệ tầng Phù Cừ khởi đầu bởi các tƣớng cát bột aluvi, bột sét đồng bằng châu thổ, tiếp đến là sét tiền châu thổ chứa than và cuối cùng là sét bột biển nơng (Hình 4.3, Hình 4.4).
Đáy Miocen hạ là mặt phản xạ mang tính chất khu vực hình thành sau quá trình tạo Rift. Thời kỳ này biển tiếp tục có xu thế mở rộng vào đất liền với sự thay đổi lên xuống nhịp nhàng. Trầm tích theo chiều thẳng đứng có sự phân nhịp, mỗi nhịp trầm tích từ dƣới lên trên bao gồm các lớp cát, bột, sét và trên cùng là sét than. Trong tập trầm tích Phù Cừ các lớp sét than và than xuất hiện nhiều hơn, bề dày tăng dần vào cuối Miocen giữa đặc biệt quan sát đƣợc trong các lỗ khoan thuộc MVHN. Cấu trúc nhịp trầm tích phát triển điển hình khu vực MVHN là sự chuyển tiếp từ tƣớng cát bột sét cửa sông, tƣớng bột sét bãi bồi lên tƣớng cát bột sét châu thổ ngập nƣớc và tƣớng cát bột bãi triều, sét đầm lầy.
Ở ngồi khơi, mơi trƣờng trầm tích cũng có sự dao động nhịp nhàng với môi trƣờng biển nông chiếm ƣu thế. Sự chuyển tƣớng từ bột sét châu thổ ngập nƣớc sang tƣớng bột sét pha cát biển nông và kết thúc là tƣớng sét bột biển nơng (Hình 4.4).
Hình 4.3. Sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý giai đoạn biển thấp (LST) Miocen giữa khu vực Bắc bể Sông Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], có sửa đổi)
Hình 4.4. Sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý giai đoạn biển cao (HST) Miocen giữa khu vực Bắc bể Sơng Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], có sửa đổi)
* Thời kỳ Miocen muộn (N13)
Thời kỳ này tƣơng ứng với hệ tầng Tiên Hƣng. Trầm tích thay đổi khá đa dạng từ tƣớng sạn- cát aluvi, bột sét châu thổ chứa than ở phía tây bắc đến tƣớng sét vơi xen kẽ sét bột prodelta ở phần phía TN và ĐB khu vực nghiên cứu.
Đáy Miocen muộn là ranh giới thể hiện đáy của một pha trầm tích hình thành trong điều kiện sụt lún và mực nƣớc biển tăng nhẹ trong toàn bộ khu vực. Ở khu vực châu thổ Sơng Hồng, trầm tích thời kỳ này phủ trực tiếp lên những khối nâng bị bào mòn trong thời kỳ nghịch đảo kiến tạo. Do vậy mặt phản xạ này thể hiện nhƣ một mặt bất chỉnh hợp góc và dễ dàng liên kết. Sang các cánh của vùng nâng, ranh giới địa chấn chủ yếu đƣợc phân biệt bằng tƣớng phản xạ có đặc điểm liên tục rất tốt ở bên trên với tƣớng địa chấn rời rạc của những trầm tích đƣợc lắng đọng trong thời kỳ uốn nếp và bào mịn. Ở những vùng trung tâm bể Sơng Hồng, đặc trƣng chỉnh hợp góc khơng cịn tồn tại mà thay vào đó là bào mịn nhẹ dịng chảy hoặc các kề áp của trầm tích. Cơ sở chắc chắn nhất để biết ranh giới góc nghiêng nhỏ trên phơng oằn võng đều của các trầm tích bên trên so với sự thay đổi đột ngột của sự phân dị mơi trƣờng sƣờn thềm và có thể cả biển sâu của trầm tích bên dƣới là bề mặt bất chỉnh hợp.
4.1.4. Tiến hóa mơi trƣờng trầm tích trong mối quan hệ với tiến hóa bể Sơng Hồng Hồng
Nghiên cứu tiến hóa mơi trƣờng trầm tích Kainozoi ở khu vực Bắc bể Sông Hồng cần dựa trên nhận thức về mối quan hệ nhân quả giữa bối cảnh địa động lực và đặc điểm trầm tích. Trong Oligocen và Miocen hoạt động địa động lực ở Bắc bể Sơng Hồng có thể chia làm ba giai đoạn chính [6, 13, 20, 22, 26]:
Giai đoạn 1: Tách giãn đồng rift xảy ra trong Eocen đến Miocen sớm. Đây là
giai đoạn căng giãn tạo địa hào, bán địa hào dọc theo các đứt gãy (Hình 4.5, Hình 4.6). Trong giai đoạn này hoạt động tạo rift có sự tạm ngừng hoạt động ở cuối Oligocen sớm và cuối Oligocen muộn, vì vậy giai đoạn tạo rift có thể đƣợc chia thành các thời kỳ (pha) khác nhau. Tƣơng ứng các pha hoạt động kiến tạo, trong giai đoạn này có 3 chu kỳ trầm tích: Móng - H106 (Eocen - Oligocen sớm), H106 - H100 (Oligocen muộn) và H100 - H80 (Miocen sớm).
Giai đoạn 2: Giai đoạn sau tạo rift - ứng với thời kỳ mở rộng, sụt lún và oằn
võng, nhìn chung trên tồn bộ diện tích của bể trầm tích mơi trƣờng trầm tích có động năng giảm mạnh.
Giai đoạn 3: Cũng sau quá trình tạo rift, vào cuối Miocen giữa đến đầu
đứt gãy Sông Chảy lại xảy ra hoạt động kiến tạo nén ép. Quá trình nghịch đảo kiến tạo diễn ra một cách mạnh mẽ, xu thế xô húc đã tạo nên muộn một loạt các đứt gãy, uốn nếp hết sức rõ nét trong Miocen. Các trầm tích Miocen bị ép ngang tạo thành nếp uốn giữa các hệ thống đứt gãy dạng cành cây giống nhƣ cấu trúc dạng hoa nở (Hình 4.6, Hình 4.7). Ngồi ra trong giai đoạn này cịn tạo ra các chờm nghịch có biên độ lớn. Do sự nén ép kiến tạo các thành tạo đƣợc hình thành từ trƣớc bị nâng lên và bị bào mịn cắt cụt có nơi trầm tích Miocen muộn bị cắt cụt gần hết. Sau đó một pha biển tiến tràn vào và trầm tích Pliocen phủ chồng bất chỉnh hợp lên trên, tạo thành mặt bất chỉnh hợp góc đặc trƣng cho khu vực này.
Hình 4.5. Các địa hào bán địa hào bất đối xứng trong Eocen – Oligocen (Tuyến địa chấn 89-1-36A, Công ty Total)
Hình 4.6. Các địa hào bán địa hào bất đối xứng trong Eocen – Oligocen (bên phải) và các trầm tích Miocen giữa bị uốn nếp trong Miocen muộn do pha
nghịch đảo kiến tạo (Tuyến địa chấn 89-1-62, Cơng ty Total)
Hình 4.7. Các trầm tích Miocen giữa bị uốn nếp trong Miocen muộn do pha nghịch đảo kiến tạo (Tuyến địa chấn 89-1-62, Công ty Total)
Ứng với mỗi chu kỳ kiến tạo là một chu kỳ trầm tích, trong đó, mỗi chu kỳ trầm tích đƣợc cấu thành bởi một tổ hợp cộng sinh tƣớng theo thời gian. Đồng thời, mỗi chu kỳ đều có sự chuyển tƣớng theo hai hƣớng cơ bản: từ lục địa ra biển theo dịng chảy sơng Hồng cổ và theo hƣớng vng góc với trục bể (từ tâm ra hai rìa). Hình 4.8 thể hiện sự chuyển tƣớng trầm tích theo khơng gian cũng nhƣ thời gian ứng với các giai đoạn kiến tạo của bể Sông Hồng [13, 20, 22, 26].
Chu kỳ I: Từ 36 đến 32 triệu năm có tuổi Eocen - Oligocen sớm ứng với hệ
tầng Phù Tiên và hệ tầng Hịn Ngƣ. Vật liệu trầm tích vận chuyển từ các nguồn gần hoặc rất gần, lấp đầy các địa hào và bán địa hào, phủ bất chỉnh hợp trên các thành hệ Mesozoi, Paleozoi và cổ hơn. Trầm tích kiểu molas lục địa, hạt thơ chọn lọc mài trịn kém thuộc tƣớng nón quạt (fan) proluvi và aluvi.
Chu kỳ II: Từ 32 đến 26 triệu năm có tuổi Oligocen muộn ứng với hệ tầng Đình Cao. Bắt đầu chu kỳ là các tƣớng đồng bằng châu thổ (delta plain), tiền châu thổ (delta front) kết thúc là trầm tích biển tiến vũng vịnh (lagoon), sau đó vũng vịnh bị đầm lầy hóa, kết thúc chu kỳ trầm tích chủ yếu là tƣớng biển nông.
Chu kỳ III: Từ 26 đến 16,3 triệu năm có tuổi Miocen sớm ứng với hệ tầng
dấu giai đoạn tách giãn bồn trũng và biển tiến khu vực. Môi trƣờng khá yên tĩnh lắng đọng những hạt mịn tạo nên tầng sét dày có giá trị nhƣ một màn chắn khu vực.
Chu kỳ IV: Từ 16,3 đến 11 triệu năm có tuổi Miocen giữa ứng với hệ tầng
Phủ Cừ. Mở đầu bằng các tƣớng cát bột aluvi, bột sét đồng bằng châu thổ, tiếp đến là sét tiền châu thổ chứa than và cuối cùng là sét bột biển nông. Đến thời kỳ này, quá trình tách giãn bồn rift đi vào giai đoạn kết thúc, đồng thời xuất hiện một pha nén ép cục bộ kéo dài cho đến Miocen muộn.
Chu kỳ V: Từ 11 đến 5 triệu năm có tuổi Miocen muộn ứng với hệ tầng Tiên
Hƣng. Trầm tích thay đổi khá đa dạng, từ sạn- cát aluvi, bột sét châu thổ chứa than ở phía tây bắc đến sét vôi xen kẽ sét bột prodelta ở phần phía TN và ĐB khu vực nghiên cứu. Pha kiến tạo nén ép ngang uốn làm xuất hiện trong giai đoạn này các khối nâng bị bào mòn cắt cụt tạo nên phức hệ trầm tích molas mới, đồng thời trong các khối sụt hình thành phức hệ trầm tích hạt mịn.
Trong mỗi chu kỳ cũng có sự phát triển trầm tích định hƣớng từ thấp đến cao theo không gian (theo chiều ngang) và theo thời gian (theo mặt cắt). Mỗi chu kỳ bậc II đƣợc giới hạn bởi hai mặt gián đoạn trầm tích và tƣơng ứng với một pha kiến tạo, một tập phản xạ địa chấn. Các chu kỳ trầm tích tiến hóa có tính kế thừa: Mỗi chu kỳ đều bắt đầu là những lớp trầm tích hạt thơ và kết thúc là những lớp trầm tích hạt mịn, mơi trƣờng trầm tích cũng có sự chuyển tƣớng aamm. Trong mỗi chu kỳ có sự tiến hóa về năng lƣợng mơi trƣờng, cƣờng độ địa động lực và vì vậy có sự tiến hóa thành phần vật chất.
Giai đoạn Oligocen, ứng với giai đoạn đầu hình thành bể, động năng của mơi trƣờng lớn, đặc trƣng bởi hoạt động mạnh mẽ của sông. Các tƣớng cuội, tảng, cát deluvi, proluvi (d, p) và tƣớng cuội, sạn, cát, bột sét aluvi (a) chiếm ƣu thế so với các tƣớng sét bột châu thổ - biển nông (am, m). Đến Miocen bể trầm tích đƣợc mở rộng tƣớng trầm tích chiếm ƣu thế là tƣớng trầm tích biển nơng (m) ở ngồi khơi và đầm lầy ven biển cổ (am- đặc trƣng bởi các tập sét than, vỉa than dày hình thành do sự chơn vùi các thành tạo rừng ngập mặn) ở khu vực MVHN. Các bể thứ cấp Miocen sớm, giữa, muộn bao gồm các tƣớng trầm tích cát bột aluvi, bột sét châu thổ, sét đầm lầy tạo than và sét biển nông xen kẽ nhau tạo thành các chu kỳ trầm tích do sự thay đổi mực nƣớc biển tồn cầu một cách nhịp nhàng và chuyển động kiến tạo đã hình thành các bề mặt gián đoạn trầm tích theo kiểu ranh giới bào mịn cƣỡng bức, hoặc ranh giới chỉnh hợp có gián đoạn trầm tích. Chuyển động nhịp nhàng của mực nƣớc biển thể hiện trong Miocen qua các nhịp than nâu, các vỉa than nâu dạng thấu kính bị kẹp giữa hai lớp sét: lớp sét đầm lầy dƣới than và lớp sét biển nông trên than (Hình 4.10).
Theo mặt cắt từ dƣới lên và từ rìa ra trung tâm bể có sự chuyển tƣớng theo quy luật cộng sinh: cát bột aluvi → bột - sét - cát và sét đầm lầy châu thổ → sét bột biển nơng. Sau đó lại có sự chuyển tƣớng ngƣợc lại: sét biển nông → sét bột châu thổ ngập nƣớc, sét đầm lầy và bột sét đồng bằng châu thổ. Quy luật chuyển tƣớng gắn liền với sự thay đổi mực nƣớc biển nhịp nhàng.
Hình 4.8. Tiến hóa mơi trƣờng trầm tích trong mối quan hệ với tiến hóa của bể Sơng Hồng trong Oligocen- Miocen
Chú thích ký hiệu các mơi trƣờng khác nhau: pe: Proluvi – eluvi
ap: aluvi – proluvi a: aluvi
ab: aluvi - đầm lầy am: châu thổ
m: biển
ml: biển vũng vịnh amb: châu thổ - đầm lầy mb: biển – đầm lầy
Ti Nhãm t-íng chun tiÕp vµ biĨn
Nhóm t-ớng lục địa KiĨu bån Bån nghịch o Tách giÃn Tách giÃn st lún Tách giÃn st lún Bồn Cratôn Lc a Bồn rift T-ớng trầm tích Miocen muộn (Tiên H-ng) Miocen giữa (Phủ Cừ) Miocen sớm (Phong Châu) Oligocen (ỡnh Cao) (Phù Tiên) pe ap ap a a a a a ab ab ab ab am am am am, amb m m m ml m amb mb
Hà Nội H ả i D -¬ n g H ả i Ph ị n g H -n g Y ªn N a m Đ ịn h Th á i Bìn h S « n g H å n g Đồ Sơn V Þ n h B ¾ c B é GK-110 (4253) Cån §en GK-102 (3968) GK-103 GK-101 (3202) GK-100 (3303) GK-13 GK-104 (4114) Phđ Cõ 0 30km Vị trí, tên và chiều sâu GK