CHƢƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC
3.1. TRẦM TÍCH OLIGOCEN
3.1.1. Cát kết
Theo biểu đồ phân loại của Pettijohn, nhóm đá cát kết Bắc bể Sông Hồng trong giai đoạn Oligocen gồm các loại sau:
- Cát kết grauvac
- Cát kết grauvac – litic
- Cát kết thạch anh – grauvac
- Cát kết thạch anh - litic
- Cát kết acko – litic
Trong các nhóm đá trên, cát kết grauvac litic là nhóm đá phổ biến nhất.
Cát kết grauvac và cát kết grauvac - litic
Cát kết grauvac - litic, cát kết grauvac có thành phần xi măng 15-25% (trung bình 20%), hàm lƣợng thạch anh chiếm 30 – 50%. Cát kết grauvac khác grauvac - litic ở tỷ số F/R, cát kết grauvac - litic có hàm lƣợng mảnh đá nhiều hơn felspat. Do trong thành phần thạch học của hai nhóm đá này gồm nhiều cấp hạt khác nhau nên kích thƣớc hạt khơng đều (0,1 – 1mm), độ mài tròn từ kém đến trung bình, độ chọn lọc kém (So > 3).
Hàm lƣợng thạch anh thấp (30 – 50%), chủ yếu là thạch anh có nguồn gốc biến chất dƣới hai nicon tắt sáng làn sóng. Plagiocla chiếm khoảng 5 – 15%, bị biến đổi ở giai đoạn biến sinh sớm, bị gặm mịn, xerixit hóa. Orthocla khoảng 10 – 15% bị pelit hóa. Mảnh đá chiếm khoảng 40 – 60%, gồm: silic, ryolit và đá phiến thạch anh – xerixit, thạch anh – mica, đá phiến thạch anh – silimalit, Q – disten, Q – storolit. Các mảnh đá biến chất cao đƣợc cho là có nguồn gốc từ phức hệ sơng Hồng (Proterozoi).
Thành phần ximăng gồm chủ yếu là matrix vụn cơ học và sét, thứ đến là oxit Fe+3
và
SiO2.nH2O. Các thành phần xi măng này đặc trƣng cho môi trƣờng lục địa (sông, hồ,
deluvi và proluvi).
Cát kết grauvac, grauvac litic là thành phần chủ yếu của các trầm tích proluvi, deluvi.
Trong giai đoạn Oligocen sớm, do tác động của gradien địa nhiệt, áp suất địa tĩnh và các pha kiến tạo sau này, đá bị biến đổi mạnh mẽ, từ biến sinh đến hậu sinh muộn, hệ số biến đổi thứ sinh I = 0,8 – 0,95, hệ số nén ép Co = 0,8 – 0,86. Biến đổi thứ sinh làm cho hàm lƣợng xi măng đôi khi tăng lên khá cao. Độ rỗng giữa hạt của đá chứa Oligocen sớm giảm đáng kể do các q trình xi măng hóa, thành tạo khống mới, nén kết…Ngƣợc lại, q trình hịa tan, nứt nẻ do co ngót thể tích…làm cho độ rỗng thứ sinh tăng lên.
Hình 3.3. Ảnh lát mỏng LK102
(3377,60;N+ x 90). Cát kết grauvac –
litic, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, hydroxit và sét. Tuổi Oligocen muộn.
Hình 3.4. Ảnh lát mỏng LK102
(3419,2;N+ x 90). Cát bột kết grauvac –
lithic giàu cacbonat, xi măng lấp đầy. Tuổi Oligocen muộn.
Hình 3.1. Ảnh lát mỏng LK102 (3703,00;
N+ x 90). Cát kết grauvac hạt nhỏ, xi măng lấp đầy – cơ sở với cacbonat, matrix xerixit
và VCHC. Tuổi Oligocen sớm.
Hình 3.2. Ảnh lát mỏng LK102
(3784,00;N+ x 90). Cát kết grauvac –
litic, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, matrix và xerixit. Tuổi Oligocen sớm.
Cát kết grauvac - litic trong Oligocen muộn (Hình 3.3, Hình 3.4) có kích thƣớc hạt nhỏ hơn (hạt nhỏ đến hạt trung, ít hạt thơ). Phụ thuộc vào vị trí lắng đọng trầm tích gần hay xa vùng xâm thực mà độ mài trịn thay đổi từ trung bình đến kém (Ro = 0,3 – 0,9), độ chọn lọc từ kém đến trung bình (So = 1,58 -3,0). Trong giai đoạn này khống vật phụ có nhiều pyrit và glauconit đặc trƣng cho môi trƣờng cửa sông, ven biển. Kiến trúc xi măng theo kiểu lấp đầy và cơ sở với thành phần chủ yếu là cacbonat, hydroxit sắt và sét đặc trƣng cho môi trƣờng lục địa chuyển dần sang cửa sông, ven biển và đầm lầy. Đá biến đổi ở giai đoạn hậu sinh muộn, biến sinh sớm (I = 0,75 - 0,9).
Cát kết thạch anh grauvac, thạch anh litic
Cát kết thạch anh litic và thạch anh grauvac là nhóm đá ít khống. Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là thạch anh , dao đô ̣ng trong khoảng 75-90%, thƣ́ đến là mảnh đá và feldspat . Hàm lƣợng mảnh đá trong cát kết thạch anh litic cao hơn trong thạch anh grauvac. Cát kết thạch anh litic là thành phần tiêu biểu của tƣớng cát cồn sơng, cát lịng sơng đồng bằng, cát bãi triều hỗn hợp.
Hình 3.5. Ảnh lát mỏng LK200 (2634;
N- x90), miền võng Hà Nội. Cát kết hạt
nhỏ thạch anh – litic. Xi măng cơ sở – lấp đầy. Thành phần silic tái kết tinh kiểu xi
măng khảm. Độ mài tròn và chọn lọc trung bình. Độ rỗng trung bình. Tuổi
Oligocen.
Hình 3.6. Ảnh lát mỏng LK200 (2634;
N+ x90), miền võng Hà Nội. Cát kết hạt
nhỏ thạch anh – litic. Đá giàu mảnh đá silit, đá phiến, phun trào. Độ mài trịn từ trung bình đến kém. Độ chọn lọc kém. Xi
măng lấp đầy – cơ sở giàu matrix. Tuổi Oligocen.
Cát kết acko - litic
Theo phân loa ̣i của Pettijohn , 1973, nhóm cát kết acko chỉ phân biệt với nhóm cát kết grauvac theo hàm lƣợng matrix và xi măng nhỏ hơn 15%. Nhƣ vâ ̣y quan niê ̣m trƣớc đây cho rằng cát k ết grauvac là sản phẩm phong hóa các đá mafic và tuf núi lửa thành tạo trong những chế độ kiến tạo đặc biệt đã khơng cịn đƣợc sử dụng nữa.
Hình 3.7. Ảnh lát mỏng LK 102
(3652,20; N+ x 90). Cát kết acko – litic,
xi măng tiếp xúc gồm sét và hydroxit sắt. Tuổi Oligocen sớm.
Hình 3.8. Ảnh lát mỏng LK 102 (3728,90;
N+ x 90). Cát kết acko – litic giầu canxit,
xi măng tiếp xúc, thành phần: xerixit, cacbonat. Tuổi Oligocen sớm. Cát kết acko litic (Hình 3.7, Hình 3.8) có thành phần khống vật đa khống và tỷ lệ hàm lƣợng thạch anh , feldspat và mảnh đá tƣơng tƣ̣ grauvac litic . Tuy nhiên acko litic có hàm lƣợng matix và xi măng nhỏ hơn 15% nên đô ̣ mài tròn của ha ̣t vu ̣n
(Ro), độ trƣởng thành (Mt) và độ chọn lọc của đá tốt hơn cát kết grauvac litic . Kiến
trúc xi măng nhóm acko – litic thuộc loại tiếp xúc có thành phần phổ biến là sét, hydroxit sắt, xerixit và cacbonat.
3.1.2. Bột kết
Nhóm đá bột kết có nhiều tính chất giống với cát kết do bột kết vẫn là đá vụn
cơ ho ̣c, là sản phẩm của q trình phong hóa vật lí các đá gốc thuộc vỏ lục đị a chi ̣u
nhiều pha ta ̣o núi lă ̣p la ̣i. Tiếp theo quá trình phong hóa vâ ̣t lí là quá trình vâ ̣n chuyển , phân di ̣ cơ ho ̣c và lắng đo ̣ng trầm tích đã ta ̣o nên hai nhóm đá cách biê ̣t nhau về thành phần đô ̣ ha ̣t . Sƣ̣ khác nhau của hai nhó m đá cát kết và bô ̣t kết về đô ̣ ha ̣t là tiêu chí nhâ ̣n biết môi trƣờng thủy đô ̣ng lƣ̣c lắng đo ̣ng cũng khác nhau cơ bản . Bô ̣t kết phân bố chủ yếu trong môi trƣờng bãi bời sơng và bãi bời châu thở , ngồi ra cịn tìm thấy trong các hồ móng ngựa , bãi triều ven biển và biển nông ven bờ . Độ chọn lọc và mài
trịn có sự khác nhau phụ thuộc vào mơi trƣờng có chế độ thủy động lực khác nhau .
Trong số các môi trƣờng có trầm tích bô ̣t lắng đo ̣ng thì môi trƣờng bãi bồi aluvi và đồng bằng châu thổ có đô ̣ cho ̣n lo ̣c kém nhất (So > 3.0), ngƣợc la ̣i bô ̣t kết ở môi trƣờng biển nông chƣ́a glauconit có đô ̣ cho ̣n lo ̣c tƣơng đới tớt (So < 2.0). Nhóm đá bột kết có hàm lƣợng xi măng dao động từ 5 đến 30%, hàm lƣợng xi măng phụ thuộc vào mơi trƣờng lắng đọng vật liệu trầm tích trong một thời gian nhất định, trong các hồ, đầm lầy, nơi có chế độ thủy động lực yên tĩnh lâu dài thuận lợi cho sự hình thành
sóng hoạt động thƣờng xuyên. Xi măng là xi măng silic, sắt, sét, clorit và cacbonat. Phân tích rơnghen cho thấy khoáng vật sét chủ yếu là Illit ngồi ra cịn có smetic, kaolinit, illit – smectit.
Theo thành phần khống vật, nhóm đá bột kết ở đây chủ yếu là bột kết đa khống grauvac, grauvac - lithic (Hình 3.9, Hình 3.10), nằm xen kẹp với các đá cát kết và sét bột kết. Các hạt vụn có kích thƣớc khơng đều, độ mài trịn, chọn lọc kém. Nền chiếm 15-30% giàu hydroxit Fe và kaolin.
Hình 3.9. Ảnh lát mỏng LK102
(3844,80;N+ x 90N). Bột kết grauvac
giàu mica, xi măng lấp đầy – cơ sở gồm xerixit, clorit và kaolin.
Hình 3.10. Ảnh lát mỏng LK102
(3847,40;N+ x 90N). Bột cát kết grauvac
hạt trung, xi măng lấp đầy chủ yếu là cacbonat.
3.1.3. Sét kết và phiến sét
Sét kết phân bố ở các hồ móng ngƣ̣a, đầm lầy , bãi triều lầy , bãi bồi sông. Sét kết xám sáng, xám sẫm, đơi chỗ có các thấu kính than hoặc các lớp kẹp mỏng sét vôi. Ở khu vực trũng Đông Quan và Vịnh Bắc Bộ sét kết màu đen chứa nhiều vật chất hữu cơ có triển vọng tầng đá mẹ sinh dầu.
Hình 3.11. Ảnh lát mỏng LK 102
(3699,60; N+ x90). Sét kết xen kẹp các
lớp bột kết. Bột kết có độ mài trịn, chọn lọc kém. Xi măng nhiều hydroxit sắt. Đá
Nhận xét:
Trầm tích Oligocen khu vực nghiên cứu chủ yếu là cát kết acko – litic, grauvac – litic, bột kết đa khống, cấu tạo khối, chứa hóa thạch động, thực vật đặc trƣng môi trƣờng biển nông và châu thổ. Vật liệu trầm tích do Sơng Hồng cung cấp có nguồn gốc biến chất phức hệ Sông Hồng. Cát kết đa khống có độ chọn lọc mài trịn từ trung bình (cát cồn chắn cửa sông ) đến kém (aluvi). Đặc biệt là các tập bột kết và sét kết màu xám đen phổ biến ở trũng Đông Quan và vịnh Bắc Bộ chứa l ƣợng vật chất hữu cơ ở mức độ trung bình (0,54%). Chúng đƣ ợc xem là đá mẹ sinh dầu ở miền võng Sông Hồng.
3.2. TRẦM TÍCH MIOCEN
3.2.1. Cát kết
Trong phạm vi nghiên cứu, đá cát kết Miocen đặc trƣng bởi hàm lƣợng matrix thấp, ít khống hơn cát kết trong Oliogocen. Theo bảng phân loại của Pettijohn, cát kết trong Miocen gồm các loại chính sau [1, 9, 29]:
- Grauvac – litic
- Thạch anh – litic
- Thạch anh – acko
- Acko – litic
- Acko
Giai đoạn Miocen sớm
Trong giai đoạn này các thể cát giảm dần từ đầu Miocen sớm đến cuối Miocen sớm, thay vào đó tỉ lệ sét bột kết tăng lên. Trong các thể cát kết chứa nhiều khoáng vật đồng sinh glauconit và các kết hạch siderit. Glauconit hình thành do các khống vật Fe-Mg nhƣ pyroxen, amphibol, biotit bị oxy hóa trong điều kiện môi trƣờng biển (pH > 8 - 9) trong khi đó các kết hạch siderit lại đặc trƣng cho môi trƣờng khử và trung tính. Cát kết chủ yếu là đa khoáng, thành phần khoáng vật: thạch anh, canxit, các mảnh vụn đá magma từ đá xâm nhập đến đá phun trào, độ chọn lọc và mài trịn từ trung bình đến tốt (So=1,58-3,0; Ro = 0,3 – 0,8), bao gồm những loại sau:
- Cát kết grauvac hạt trung - thô, xi măng cơ sở - lấp đầy (Hình 3.13).
- Cát kết acko, xi măng tiếp xúc, tiếp xúc – lấp đầy.
- Cát kết acko – litic, xi măng tiếp xúc – lấp đầy (Hình 3.12).
Hình 3.12. Ảnh lát mỏng LK103-
HAL_1X (2459,0;N+ x 90N). Cát kết
acko – litic, giàu canxit. Đá bị nén ép nhiều, độ mài tròn, chọn lọc kém. Tuổi
Miocen sớm.
Hình 3.13. Ảnh lát mỏng LK103-
HAL_1X (2705,0;N+ x 90N). Cát kết
grauvac hạt trung, xi măng gồm xerixit và cacbonat. Tuổi Miocen sớm.
Giai đoạn Miocen giữa
Cát kết chủ yếu có thành phần ít khống, bao gồm:
- Cát kết thạch anh – acko.
- Cát kết thạch anh – litic.
- Cát kết acko, xi măng lấp đầy (Hình 3.15).
- Cát kết acko – lithic.
- Cát kết grauvac hạt nhỏ đến thô, xi măng lấp đầy, lấp đầy - tiếp xúc
(Hình 3.14).
Cát có độ chọn lọc và mài trịn tốt, khống vật phụ ngồi turmalin, zircon, đơi
nơi gặp glauconit và granat. Cát kết có xi măng gắn kết nhiều carbonat, ít sét. Các
đặc điểm trên chỉ ra rằng cụm tƣớng trầm tích ven biển (cát bãi triều, biển ven bờ, đê cát ven bờ…) chiếm ƣu thế trong thời gian này.
Đá bị biến đổi đến giai đoạn hậu sinh sớm – muộn. Các hệ số trầm tích đặc trƣng nhƣ sau: So = 2.5 - 3.5; I = 0.5 - 0.75; Co = 0.6 - 0.7.
Hình 3.14. Ảnh lát mỏng LK 102. 12
(3365_3370; N+ x90). Cát kết grauvac hạt
nhỏ, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, matrix và xerixit. Độ mài trịn khá, độ chọn lọc trung bình. Tuổi Miocen giữa.
Hình 3.15. Ảnh lát mỏng LK 102. 11
(3350_3355; N+ x90). Cát kết acko hạt
nhỏ, xi măng tiếp xúc-lấp đầy gồm hydroxit sắt, cacbonat và sét. Đá đã trải qua giai đoạn biến đổi thứ sinh, ranh giới
hạt vụn dạng đƣờng cong và răng cƣa. Tuổi Miocen giữa.
Giai đoạn Miocen muộn
Thành phần thạch học cát kết giai đoạn này bao gồm: - Cát kết acko, xi măng lấp đầy.
- Cát kết acko – lithic, xi măng lấp đầy (Hình 3.16). - Cát kết grauvac, xi măng lấp đầy (Hình 3.17). - Cát kết grauvac – lithic, xi măng lấp đầy cơ sở.
Nhóm đá acko chiếm khối lƣợng lớn, thành phần Q cao trung bình 60 -75%, ít khống.Thành phần thạch học vẫn chủ yếu là thạch anh, felpat, mảnh đá canxit, mảnh đá phiến, silic. Giai đoạn này cát gắn kết yếu mới ở giai đoạn thành đá sớm – muộn (I = 0.05 – 0.25, Co = 0.25 – 0.35). Xi măng gắn kết chủ yếu là xi măng cacbonat và sét.
Hình 3.16. Ảnh lát mỏng GK. 103-TH-
1X (độ sâu 1447.12m; N+
). Cát kết acko – lithic hạt nhỏ, xi măng lấp đầy gồm cacbonat, matrix và xerixit. Độ mài tròn và chọn lọc trung bình đến tốt. Mảnh đá gồm có mảnh đá silic, canxit, đá phiến.
Tuổi Miocen muộn.
Hình 3.17. Ảnh lát mỏng GK. 103-TH-
1X (độ sâu 1784.0m, N+). Cát kết
grauvac hạt nhỏ đến trung, xi măng lấp đầy gồm cacbonat và sét, mảnh đá silic. Độ mài trọn trung bình, độ chọn lọc kém.
Tuổi Miocen muộn.
3.2.2. Bột kết
- Giai đoạn Miocen sớm: Bột kết xen kẹp với cát kết và sét kết màu xám đen
chứa nhiều ổ và các thấu kính than nâu. Đá bột kết thuộc loại acko – litic, grauvac – litic (Hình 3.18, Hình 3.19).
Hình 3.18. Ảnh lát mỏng LK 102. 3
(3130 - 3135; N+ x90). Bột kết tiếp xúc
cát kết grauvac. Bột kết có xi măng giàu hydroxit sắt, kaolin. Cấu tạo định hƣớng. Cát kết giàu mảnh đá phun trào, xi măng
canxit.Tuổi Miocen sớm
Hình 3.19. Ảnh lát mỏng LK 102. 9
(3283-3290; N+ x90). Cát bột kết acko
giàu canxit, xi măng tiếp xúc lấp đầy gồm canxit, xerixit và kaolin. Đá đã bị biến đổi sau khi thành đá (I = 0.5-0.75).
Tuổi Miocen sớm.
- Giai đoạn Miocen giữa: Bột sét kết màu xám, xám tro phớt nâu, chứa nhiều vôi, gắn kết tốt, bị nén ép mạnh, đơi chỗ có cấu tạo định hƣớng (LK 104). Bột kết màu xám sáng đến xám sẫm, chứa rất ít carbonat, ít vụn thực vật và than nâu (GK. 103-TH) có ít lớp đá carbonat mỏng (GK. 103-TH, 107-PA).
- Giai đoạn Miocen muộn: Bột kết giai đoạn này có màu, xám xanh đơi khi
có mầu xám oliu. Đá gắn kết yếu, phong phú vi vảy mica, ít canxit và clorit.
3.2.3. Sét kết và phiến sét
Nhóm đá sét bao gồm tổ hợp đá sét kết, sét than, sét vôi, sét bột và acgilit. Các tập sét phân bố xen kẹp đôi khi thành các tập dày phân bố cùng các tập cát kết và bột kết.
- Giai đoạn Miocen sớm: Sét kết có màu xám sáng đến xám sẫm và nâu đỏ
nhạt, phân lớp song song, lƣợn sóng với thành phần khoáng vật chủ yếu là kaolinit và ilit. Khoáng vật phụ gồm nhiều glauconit và pyrit .
- Giai đoạn Miocen giữa: Sét kết xám sáng đến xám sẫm chứa vụn thực vật
(MVHN), than nâu (GK. 103-TH) và ít lớp carbonat mỏng ở vùng nƣớc sâu hơn (GK. 103-HAL-1X, 107-PA). Đáng lƣu ý trong giai đoạn này là sét kết thƣờng có tổng hàm lƣợng vật chất hữu cơ bằng 0,86%, đạt tiêu chuẩn của đá mẹ sinh dầu.
- Giai đoạn Miocen muộn: Sét bột kết màu xám lục nhạt, xám sáng có chỗ
xám nâu, xám đen (GK.104, 102-HD) chứa vụn than và các hóa thạch, đơi khi có glauconit, pyrit (GK.100, 103-TH).
3.2.4. Đá vôi sét
Đá vôi sét gặp chủ yếu trong Miocen giữa ở dạng phân lớp mỏng nằm xen kẹp trong các lớp đá sét (gặp trong lỗ khoan 103,106, 107). Đá có màu trắng, xám sáng đến xám, ẩn tinh hoặc vơ định hình, hàm lƣợng vơi chiếm 60 -70%, sét ẩn tinh chiếm 20 – 30% xâm tán đều trong nền canxit.
Nhận xét:
Thành phần thạch học trầm tích Miocen rõ ràng đã có sự biến đổi rõ nét so với giai đoạn Oligocen. Thành phần nền từ giầu matrix (hạt vụn và sét kích thƣớc <