Đông Nam ViệtNam.
Phần thềm lục địa Đông Nam Việt Nam là một trong những khu vực có tiềm năng dầu khí lớn, nó nằm trong khung tọa độ từ 1060-1110E, 60-110N bao gồm 2 bể trầm tích lớn là bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn và một phần của Trũng Sâu Biển Đông. Trên khu vực này đã phát hiện đầu khí trong đá móng ở bể Cửu Long, bể Nam Côn (mỏ Đại Hùng, Gấu Chúa,…). Chính vì vậy cấu trúc của tầng chứa đá móng granitoid cũng như sự biến đổi mật độ đá móng là vấn đề rất được quan tâm khi tiến hành tìm kiếm, thăm dị và khai thác dầu khí. Do đó việc nghiên cứu định lượng và phát hiện quy luật phân bố mật độ của đá móng cùng với các yếu tố cấu trúc địa chất như hệ thống đứt gãy, cấu trúc dạng khối,…sẽ hết sức quan trọng. Các kết quả này sẽ định hướng cho cơng tác phân vùng khu vực có tiềm năng dầu khí, khống sản rắn trên khu vực thềm lục địa nói chung, góp phần giảm được thời gian và chi phí cho cơng tác thăm dị tìm kiếm. Không chỉ vậy, việc nghiên cứu chi tiết cấu trúc móng trước Kainozoi trên khu vực sẽ góp phần tạo điều kiện cho các nghiên cứu tiếp theo, tạo cơ sở lý luận cho lịch sử phát triển địa chất trước Kainozoi, các giải thích về địa động lực-kiến tạo,...
3.3.1. Phân bố mật độ bên trong móng trước Kainozoi.
Móng trước Kainozoi thềm lục địa Đơng Nam theo tài liệu địa chất-kiến tạo là hết sức phức tạp về cấu trúc cũng như thành phần vật chất. Vì vậy trong quá trình nghiên cứu và xác định phân bố mật độ đá móng nghiên cứu sinh đã xem xét tồn
diện những đặc điểm này để đưa ra những thông tin tiên nghiệm nhằm tăng tốc độ xử lý và thu được những kết quả có độ tin tưởng cao hơn.
Sự phân bố mật độ móng trước Kainozoi được xác định bằng phương pháp giải bài tốn ngược 3D kết hợp với bóc lớp dị thường mà cơ sở lý thuyết đã được
trình bày ở chương 2. Trong đó, trường dị thường do lớp trầm tích gây ra (hình
3.21b) được loại bỏ bằng một bài tốn thuận 3D của BhaskaraRao [76], với độ sâu
đáy lăng trụ là bề mặt nóc móng trước Kainozoi (hình 3.21a), và sự thay đổi mật độ
theo chiều sâu tại mỗi lăng trụ được cho là như nhau Δσ(z)=-0.27.
a). Đáy trầm tích Kainozoi (km); b). Trường do lớp trầm tích gây ra (mgal)
e).Trường do lớp đá móng trước Kainozoi gây ra (mgal); f).Trường quan sát(mgal) Hình 3.21. Các thành phần trường bóc lớp dị thường
Phần trường phơng khu vực được loại bỏ bằng cách tính tương quan giữa các mức nâng trường của trường quan sát so với trường phông thu được bằng việc xấp xỉ trường quan sát bằng một đa thức bậc 7 (được tính cho tồn biển Đơng có tọa độ 1000E-1200E, 40N-240N), mức nâng có hệ số tương quan cao được chọn làm trường phông khu vực, cụ thể trong kết quả này là mức nâng 100km với hệ số tương quan
r=0.91481 (hình 3.10).Trường tại mức nâng 100km này được coi như là trường phơng khu vực (hình 3.21d)
Phần trường thu được sau khi loại bỏ phần trường trầm tích bên trên (hình
3.21b) và phần trường phơng bên dưới (hình 3.21d) được cho là phản ánh tốt phần
dị thường do lớp đá móng trước Kainozoi gây ra (hình 3.21e) và được sử dụng
trong giải bài toán ngược 3D xác định phân bố mật độ móng trước Kainozoi cùng với độ sâu bề mặt nóc móng và độ sâu mặt Moho (hình 3.21c) được tính theo cơng thức tương quan.
Kết quả thu được về sự phân bố mật độ móng trước Kainozoi trên thềm lục địa
Đông Nam được thể hiện trên hình 3.22. Trong đó,sự phân bố mật độ được biểu
diễn bằng đường đồng mức trên hình 3.22a cùng với vị trí của giếng khoan Rồng 24 (được biểu diễn bởi chấm điểm màu vàng), hình 3.22c cho biết được tốc độ hội tụ
của việc giải bài toán ngược theo phương pháp bình phương tối thiểu với RMS=0.05 mgal.
Từ quy trình tính tốn đến các kêt quả thu được về sự phân bố mật độ cả trên bể trầm tích Sơng Hồng và thềm lục địa Đơng Nam, có thể nhận thấy phương pháp giải bài toán ngược 3D xác định mật độ vẫn còn một số hạn chế như: phần trường trầm tích bên trên hồn tồn loại được nếu như có đủ thơng tin, tuy nhiên việc loại bỏ phần trường phông khu vực là khơng thể hồn tồn mà chỉ có thể loại bỏ một cách định lượng. Chính vì vậy, kết quả thu được về trường dư của lớp đá móng cũng như sự phân bố mật độ của nó có sai số và sai số này cũng khơng thể đánh giá định tính được. Phần trường phơng khơng lọc hết, vơ hình chung đã được gán vào giá trị mật độ của đá móng. Cũng chính vì lý do này mà kết quả thu được giữa hai bể có sự khác biệt về sự phụ thuộc bề mặt Moho: trên bể Sông Hồng, ta khơng thấy có sự phụ thuộc nào giữa phân bố mật độ móng với địa hình mặt Moho (địa hình mặt Moho khu vực này ít biến đổi), trong khi đó trên thềm Đơng Nam thì có phản ánh được sự phụ thuộc vào bề mặt này (địa hình mặt Moho khu vực này thay đổi mạnh). Thực tế, do lớp đá móng nằm giữa lớp trầm tích Kainozoi và bề mặt Moho nên nó phải chịu sự nén của cả lớp trầm tích bên trên và sự ép lên của bề mặt Moho.
Giếng khoan R24 được thực hiện bởi công ty Vietsovpetro trên khu vực bể Cửu Long có vị trí địa lý φ=9028’03.521’’N và λ=107051’34.756’’E, giếng khoan có độ sâu từ 1740m đến 3216m, giếng khoan này được xác định là đã chạm vào nóc móng trước Kainozoi.Quan sát vị trí của giếng khoan trên sơ đố phân bố mật độ móng trước Kainozoi có thể thấy giếng khoan nằm trên đường đồng mức 2.7 g/cm3 (đường đồng mức màu đỏ), có thể nói đường đồng mức này đã bao được toàn bộ phạm vi của bể Cửu Long và bể Nam Cơn Sơn. Để thấy được hiệu quả của bài tốn giải ngược 3D xác định phân bố mật độ, nghiên cứu sinh đối sánh giá trị mật độ tại cuối giếng khoan (bề mặt nóc móng trước Kainozoi) với giá trị mật độ thu được bởi bài toán giải ngược tại vị trí giếng khoan. Do vậy, từ nguồn số liệu thực trên giếng khoan R24, tác giả luận án đã xấp xỉ bằng đa thức bậc n.
Hình 3.23.Phân bố mật độ đất đá trong Kainozoi tại giếng khoan R24.
Với cách xấp xỉ trên, có thể nhận thấy việc xấp xỉ số liệu mật độ rời rạc dọc theo giếng khoan R24 cho kết quả tốt nhất khi nó được xấp xỉ đa thức bậc 5: Y= - 0,1905Z5+2Z4-7,6162Z3+12,4254Z2 -7,1575Z+1,9942 (Z là độ sâu, đơn vị Km, Y là giá trị mật độ, đơn vị g/cm3) vì với bậc này của đa thức, sai số bình phương trung bình (RMS≈0.006 (g/cm3)) giữa số liệu thực tế với đường cong xấp xỉ (hình 3.23a). Với kết quả xấp xỉ này (đường màu đen, hình 3.23b), chúng ta có thể thấy ở độ sâu dưới 3000m, mật độ chỉ dao động trong phạm vi từ 2.2÷2.4 g/cm3, giá trị mật độ tăng mạnh trong 400m cuối, đoạn từ sau 3000m và đạt xấp xỉ 2.7g/cm3 ở cuối giếng khoan này. Như vậy, kết quả thu được về phân bố mật độ trong đá móng bằng việc giải bài toán ngược 3D là phù hợp với giá trị thực tế thu được tại giếng khoan này
Nhận xét
- Có thể thấy, sự phân bố mật độ móng trước Kainozoi có đường đồng mức mật độ σ=2.7 g/cm3 (đường màu tím) gần như là đường bao tồn bộ chu vi của bể trầm tích Cửu Long, trong khi đó với bể Nam Cơn Sơn thì đó là đường đồng mức σ=2.76g/cm 3(đường màu đỏ). Mật độ móng đạt giá trị cực đại tại vị trí trung tâm của bể: với bể Cửu long, giá trị cực đại đó là σmax=2.76 g/cm3 cịn với bể Nam Cơn Sơn thì σmax =3.0 g/cm3 .
- Kết quả tính tốn định lượng mật độ đá móng khá phù hợp với một số cơng trình nghiên cứu theo mặt cắt trước đây, giá trị mật độ trên giếng khoan R24 (hình 3.23b). Phân bố mật độ theo diện là thông tin định hướng cho công tác phân vùng khu vực có tiềm năng dầu khí, tài ngun khống sản nằm trong tầng đá móng
- Tốc độ hội tụ trong giải bài toán ngược xác định mật độ được biểu diễn trên
hình 3.22c, với lần thứ nhất có RMS=80.343526 mgal, sau 10 lần lặp giá trị RMS=
0.56407284 mgal; và sau 45 lần lặp giá trị sai số RMS=0.048691027 mgal, là nhỏ hơn giá trị điều kiện cho phép RMS=0.05 mgal.
3.3.2. Cấu trúc khối trong móng trước Kainozoi.
Để xác định biên các khối cấu trúc chính trong móng trước Kainozoi trên thềm lục địa Đông Nam cũng như sự thay đổi về hình thái cấu trúc địa chất theo chiều sâu, nghiên cứu sinh đã thực hiện nhiều mức nâng trường khác nhau h = [10, 20, 25, 30, 35, 40] km. Tại mỗi mức h, giá trị λ1, λ2, hàm detΓ được xác định theo công thức (2.14,2.15,2.16, 2.17). Và đường đồng mức 0 của hàm detΓ tại mức nâng h nào đó sẽ phác họa được biên của nguồn dị thường tại một độ sâu tương ứng.Vì vây, với nhiều mức nâng khác nhau chúng ta sẽ có được tập hợp các đường đồng mức 0.Kết
quả trên hình 3.24 biểu diễn các đường đồng mức 0 của hàm dettại các mức nâng,
mỗi mức được biểu thị bằng một màu khác nhau.
Quan sát kết quả thu được dễ dàng nhận thấy: Đường đồng mức 0 của detΓ = λ1λ2 từ mức thấp đến cao đã phác họa được sơ bộ hình thái cấu trúc có qui mơ từ nhỏ (mức 10, đường màu xanh) đến hình thái cấu trúc lớn và ổn định hơn (mức 40, đường màu đỏ) khá rõ nét. Nếu biểu diễn riêng các giá trị dương và giá trị âm của hàm det( ) thấy rằng, giá trị dương của hàm det( ) phản ánh các khối nâng(đánh số
màu đen, hình 3.24), giá trị âm phản ánh các khối sụt (đánh số màu đỏ).
Trên sơ đồ khối cấu trúc (hình 3.24) chúng ta có thể thấy rõ được hình thái của bể Cửu Long được tạo bởi các nguồn từ 1 đến 8 và 12. Trong đó:
Trũng phân dị Bạc Liêu (12), trũng phân dị Cà Cối (1).
Đới nâng Cửu Long (8), Sườn nghiêng Tây Bắc (4,5).
Hình thái của Trũng Đông Bạch Hổ (6.1), Trũng Tây Bạch Hổ (7.1) và đới phân dị Tây Nam (8.1) được thấy rõ ở mức nâng 10km. Ngoài ra, trên phạm vi bể Cửu Long, chúng ta còn bắt gặp 2 khối cấu trúc lõm (2 và 3) mà có một phần ăn sâu vào lục địa và một phần trên biển (trũng số 2 nằm trên phạm vi khu vực TP. Vũng Tàu và trũng số 3 trên phạm vi tỉnh Bình Thuận).
Khi quan sát ở mức 20km thì nguồn số 2 và 4 đã hòa vào thành một khối cấu trúc, nguồn 3 và 5 khi đó tạo thành một đới nghiêng hướng Tây Bắc – Đông nam. Một vấn đề ngược lại ở mức nâng trường cao hơn cho khu Đông Nam này, tại mức nâng 60km, chúng ta bắt gặp sự nối liền giữa các khối (1, 6, 7) trên bể Cửu Long và
sự nối liên tục giữa các khối (23,27,28,29) trên bể Nam Cơn Sơn (hình 3.25). Điều
này cho thấy, tồn bộ cấu trúc trên thềm Đông Nam tồn tại hai dải đới cấu trúc sụt lớn, đây có thể là các đới sụt nằm dưới vỏ Trái Đất. Nếu biểu diễn hàm Lamda1 thì chúng ta sẽ thu được 3 dải nâng tồn tại trên khu vực là dải 15 (dải nâng Côn Đảo), dải 11 (dải nâng trũng sâu Biển Đông), dải 36 (dải nâng Tư Chính) nối liền với dải 30 (dải nâng Đá Lát) tạo ra một dải nâng lớn ở phía Đơng Nam khu vực.
Bể Nam Côn Sơn (nguồn 23 làm trung tâm) và nhiều nguồn khối nằm ở phía Tây Nam bể, các nguồn này được xác định là bán địa hào Sông Hậu (20), nhô Sông Hậu (21,22), bán địa hào Đồng Nai (23.3),…Địa hào Sơng Hậu (20) có hướng gần như á kinh tuyến với việc mở rộng ở phía Nam và thu hẹp về phía Bắc. Khu vực lân cận bể Nam Cơn Sơn cịn có bể Tư Chính-Vũng Mây (28), địa hào Vũng Mây (29), đới nâng Đá Lát (30), đới nâng Tư Chính-Phúc Ngun (11),... Ngồi ra, cịn nhiều biên của các nguồn dị thường địa phương được xác định tại mức nâng trường thấp.
Trên khu vực tồn tại hai đảo chính là Cơn Đảo và đảo Phú Quý. Trong đó, Cơn Đảo được xác định nằm trên biên của nguồn 15 (màu đen) và đảo Phú Quý được xác định nằm trên biên của nguồn 7 (màu đỏ), hai nguồn này là nghịch nhau.
Cấu trúc móng trên thềm Đông Nam là ổn định ở mức 30, 35 và 40 (tương ứng có đường đồng mức 0 của hàm detΓ ít thay đổi). Trong khi đó, trên khu vực bể Sơng Hồng thì đường đồng mức 0 của hàm detΓ ít thay đổi ở mức nâng trường cao hơn là 40,50 và 60. Sở dĩ có điều này là do lớp phủ trầm tích Kainozoi trên khu vực bể Sông Hồng là dày hơn lớp phủ trầm tích Kainozoi trên thềm Đơng Nam. Như vậy, với hai khu vực đã được áp dụng, bằng việc kết hợp phương pháp CGGT với phương pháp nâng trường chúng ta hồn tồn có thể phác họa được biên của các khối cấu trúc nằm trong móng trước Kainozoi bằng việc lựa chọn các mức nâng trường mà tại đó đường đồng mức 0 của hàm detΓ ít thay đổi.
Để tìm hiểu thêm về mỗi liên hệ giữa các đường đồng mức 0 của các hàm λ1, λ2 hay hàm detΓ với sự phân bố mật độ, nghiên cứu sinh thực hiên hai cách sau:
Thứ nhất: Thực hiện nâng trường đối với trường quan sát (chưa bóc lớp dị
thường) ở nhiều mức khác nhau h=[10,20,30,40,50,60] km, xác định giá trị của hàm λ2 tại các mức nâng trường. Biểu diễn các đường đồng mức 0 của hàm λ2 trên nền
phân bố mật độ (hình 3.25a).
Thứ hai: Thực hiện nâng trường đối với phần trường sau khi đã bóc lớp trầm
tích, xác định giá trị hàm λ2 tại các mức nâng trường. Biểu diễn các đường đồng
mức 0 trên nền phân bố mật độ (hình 3.25b).
Hình 3.25 a). Phân bố mật độ và đường đông mức 0 của hàm λ2 tại các mức nâng trường (thực hiện cho trường tổng).
b).Phân bố mật độ và đường đông mức 0 của hàm λ2 tại các mức nâng trường (thực hiện cho trường sau khi đã loại bỏ trường trầm tích)
Nhận xét
- Các khối cấu trúc chính trong móng trước Kainozoi trên thềm lục địa Đơng Nam đã được chỉ ra khá chi tiết và đầy đủ ở mức nâng trường 10 và 20km. Ở mức nâng trường cao hơn, chúng ta sẽ bắt gặp các khối cấu trúc nằm sâu trong móng, và ở mức 60 đã cho thấy trên khu vực thềm Đông Nam tồn tại 2 dải sụt và 3 đới nâng
lớn. Hai dải sụt được xác định nằm gần như song song với nhau, chạy theo hướng Tây Nam-Đông Bắc.
- Đường đồng mức 0 của hàm λ2 thu được trong khu vực đã phác họa được hình thái biên của các nguồn sụt chính, ở đây là hình thái của các bể Cửu Long và bể Nam Cơn Sơn,...
- Có thể sử dụng đường đồng mức 0 của hàm λ2 để phác họa nhanh sự phân bố của các khối mật độ móng trước Kainozoi có σ > 2.67 g/cm3. Hơn nữa, đường đồng mức 0 được xác định trong hai trường hợp bóc lớp trầm tích và khơng bóc lớp trầm tích có hình dạng khá tương đồng.
3.3.3. Hệ thống đứt gãy trong móng trước Kainozoi.
Để xác định vị trí và ước tính độ sâu đến biên của nguồn nằm trong móng trước Kainozoi nghiên cứu sinh đã chọn mức nâng trường 20Km để tính tốn. Trường trọng lực thu được tại mức nâng này vừa tránh được tín hiệu nhiễu do các bước sóng ngắn gây ra vừa phản ánh được phần nào hình thái cấu trúc móng. Để tiện cho việc so sánh, tại mức nâng này hàm ED và HGA được xác định cùng với giá trị cực đại của chúng. Vị trí các biên của nguồn được xác định theo các điểm cực đại hàm ED (công thức 2.24) và các điểm cực đại hàm HGA (để so sánh). Các đứt gãy được xác định là đường nối các điểm cực đại có dạng dải cùng với vectơ gradient của đạo hàm thẳng đứng bậc 2 hàm Gzz kéo dài chạy dọc theo các cực đại, còn các khối thường được biểu thị bằng các dải vectơ khép kín hoặc gần như khép kín quay vào phần trung tâm của khối đối với dị thường dương (nếp lồi) hoặc quay ra ngoài vùng tâm khối với dị thường âm (nếp lõm). Độ sâu đến biên của nguồn được xác định bằng phương pháp giải chập Euler kết hợp với phương pháp trượt cửa sổ, với tâm cửa sổ là các cực đại hàm ED. Các tham số về kích thước cửa sổ và chỉ số cấu trúc được lựa chọn như phần mơ hình cụ thể: kích thước cửa sổ ở đây