2.1 Cơ sở lý thuyết về môi trường trầm tích và tướng
2.1.3 Phương pháp địa chấn địa tầng
2.1.3.1 Định nghĩa:
“Địa tầng 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 đƣợc 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 không gian và theo thời gian”[1].
Trong địa tầng phân tập ta cần nắm bắt đƣợc các khái niệm sau:
- Phức tập (sequence): là một đơn vị cơ bản của địa tầng phân tập. Giữa chúng có ranh giới là các bề mặt bào mòn hoặc các bề mặt chỉnh hợp tương quan. Một phức tập (Sequence) bao gồm các “Miền hệ thống trầm tích”.
- Miền hệ thống trầm tích (Systems tracts): là những vị trí khác nhau trong mặt cắt của phức tập và đƣợc cấu thành bởi các phân tập (parasequences) và nhóm phân tập (paraseqences set).
- Phân tập: là đơn vị cơ bản nhỏ nhất tương ứng một đơn vị trầm tích cơ bản.
- Nhóm phân tập: bao gồm hai hay nhiều phân tập tạo nên một tổ hợp cộng sinh các đơn vị trầm tích, đƣợc giới hạn với nhau bởi bề mặt trầm tích ngập lụt của biển (marine flooding).
Võ Thị Thúy An 42 2.1.3.2 Hệ thống trầm tích:
Hệ thống trầm tích liên quan đến chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh:
- Sự thay đổi mực nước biển tương đối: là sự thay đổi độ sâu đáy biển tại khu vực nghiên cứu, mang tính địa phương do kiến tạo hoặc quá trình tích tụ trầm tích quá nhanh.
- Mực nước biển chân tĩnh: được tính từ mực nước biển đến tâm Trái đất. Mực nước chân tĩnh có thể thay đổi do 3 nguyên nhân: thể tích các bể đại dương thay đổi, thể tích các sống núi đại dương thay đổi và hoạt động băng hà (Hình 2.17).
- Hệ thống trầm tích biển cao (highstand system tract): phức hệ trầm tích hình thành khi mực nước biển chân tĩnh từ mức cao nhất rồi hạ thấp dần, mặt cắt trầm tích có sự phân dị độ hạt thô dần lên trên, tương ứng tập trầm tích châu thổ.
- Hệ thống trầm tích biển thấp (lowstand systems tract): Khi biển thoái tạo ra một nhịp trầm tích aluvi hạt thô phân bố từ trên đất liền xuống thềm lục địa gọi là hệ thống trầm tích biển thấp gồm 3 đơn vị trầm tích cơ bản: aluvi, châu thổ trên thềm lục địa và quạt sườn turbidit.
- Bề mặt bào mòn biển thấp (lowstand erosion surface): là vị trí biển thoái cực đại bào mòn tầng trầm tích có trước để lại các dấu vết đào khoét của lòng sông cổ và làm phong hoá tầng trầm tích ngập lụt cực đại của giai đoạn trước đó.
Từ ranh giới bề mặt bào mòn biển thấp thứ 1 đến ranh giới bề mặt bào mòn biển thấp thứ 2 tạo 1 chu kỳ trầm tích tương ứng với 1 chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh, nó cũng tương ứng với 1 parasequence set (Hình 2.18, Hình 2.19).
- Hệ thống trầm tích biển tiến (transgressive systems tract): phức hệ trầm tích đƣợc tích tụ trong quá trình biển tiến, có cấu tạo onlap, trầm tích mịn dần lên trên.
- Hệ thống trầm tích biển tiến cực đại (maximum transgression): tích tụ trong giai đoạn biển tiến cực đại tạo nên đồng bằng ngập lụt biển chủ yếu là sét và sét bột.
Võ Thị Thúy An 43 Hình 2.17: Sơ đồ biểu diễn sự thay đổi mực nước biển chân tĩnh so với tâm Trái
Đất[1].
Hình 2.18: Chu kì thay đổi mực nước biển chân tĩnh[1].
Võ Thị Thúy An 44 Hình 2.19: Hệ thống trầm tích hoàn chỉnh[1].
2.1.3.3 Bất chỉnh hợp địa chấn:
Bất chỉnh hợp đáy (baselap): là các đầu mút phản xạ gá vào một mặt ranh giới dưới (là đáy của một tập phản xạ địa chấn). Bất chỉnh hợp đáy bao gồm có hai dạng là phủ đáy và gá đáy (Hình 2.20).
- Phủ đáy (downlap): là một quan hệ trong đó các pha phản xạ đia chấn của các lớp nằm nghiêng phủ xiên xuống một bề mặt ít dốc hơn. Phủ đáy thường xuất hiện ở phần dưới cùng của các đơn nghiêng nêm lấn vùng rìa và sườn thềm. Các phản xạ là phần kết thúc của các phản xạ đơn nghiêng về phía nước sâu, tại đó độ nghiêng của các lớp bên trên luôn có độ dốc lớn hơn độ nghiêng của mặt ranh giới dưới. Thể hiện vị trí chuyển tiếp giữa vùng trầm tích biển sâu và nơi gián đoạn trầm tích biển. Mặt phủ đáy có nhiều lớp trầm tích rất mỏng đƣợc tích tụ trong một thời gian khá dài và là nơi gặp nhiều hóa thạch nhất.
- Gá đáy (onlap): khi góc nghiêng của phản xạ gá lên mặt ranh giới dưới, có độ nghiêng nhỏ hơn độ nghiêng của mặt ranh giới dưới.
Gá đáy biển: là các phản xạ gá đáy của các trầm tích biển sâu, không liên quan đến sự thăng giáng của mực nước biển, trầm tích hạt mịn.
Gá đáy ven bờ: là các gá đáy của trầm tích lục địa, ven biển hay các lớp trầm tích biển rìa, thường phản ánh sự thay đổi môi trường tích tụ tiến dần về phía đất liền, có liên quan đến sự thay đổi mực nước biển tương đối.
Võ Thị Thúy An 45 Gá đáy (offlap): là một bất chỉnh hợp địa tầng đƣợc hình thành trong quá trình biển thoái, thể hiện sự thay đổi môi trường tích tụ tiến dần về phía biển.
Chống nóc (toplap): là dạng dầu mút kết thúc của các yếu tố phản xạ đơn nghiêng bên dưới có góc nghiêng lớn hơn mặt ranh giới phía trên, là nơi được cho là phản ánh một ranh giới trầm tích. Chống nóc thường xảy ra ở đầu nguồn vật liệu, trầm tích hạt thô, gần bờ, tướng châu thổ thềm lục địa.
Bào mòn cắt xén (Erosional truncation): là nơi kết thúc của địa tầng hoặc pha phản xạ địa chấn, đƣợc xem nhƣ là bề mặt bất chỉnh hợp địa tầng do những tác động sau trầm tích hoặc do hoạt động kiến tạo. Thường xảy ra ở ranh giới trên của tập trầm tích, do tác động của các hoạt động sau trầm tích, sự phá vỡ cấu trúc đất đá nhƣ: đứt gãy, trƣợt trọng lực, sự xâm nhập của các khối đá núi lửa.
- Bào mòn cắt cụt biểu kiến (apparent truncation): xuất hiện khi các yếu tố phản xạ phía dưới có góc nghiêng nhỏ hơn góc nghiêng của mặt ranh giới phía trên, là nơi có mật độ các lớp trầm tích tương đối lớn, độ dày của các lớp đó mỏng đi đột ngột đã tạo ra một chống nóc biểu kiến. Ở các vùng rìa thềm phát triển các phản xạ sigma nêm lấn, phần trên các lớp trầm tích xíchma cũng mỏng đi đột ngột về phía thềm biển cũng tạo ra dạng bao mòn cắt cụt biểu kiến.
- Bào mòn cắt cụt bởi đứt gãy: là các đầu mút phản xạ tiếp xúc bên dưới các mặt đứt gãy đồng hoặc sau trầm tích, mặt trƣợt các khối đất đá do trọng lực, mặt ranh giới dưới của các khối đá núi lửa xâm nhập.
Đào khoét kiểu kênh ngầm: xảy ra ở rìa thềm lục địa, khi mực nước biển lùi, các con sông đào khoét, khi biển tiến trầm tích lại phủ đầy các đào khoét đó.
Bao bọc (concodance): pha phản xạ phía trên mặt ranh giới uốn lƣợn theo hình dạng của ranh giới. Thường có trong trầm tích lục địa lót đáy, trầm tích biển với điều kiện mức độ thuỷ động lực không lớn, liên quan đến các ám tiêu san hô.
Võ Thị Thúy An 46 Hình 2.20: Các bất chỉnh hợp trong địa chấn địa tầng. [Google]
2.1.3.4 Cơ sở phân tích tướng địa chấn:
Phân tích tướng địa chấn phải dựa vào các đặc trưng trường sóng như đặc điểm hình thái, tính phân lớp phản xạ, biên độ, tần số, tính ổn định của trường sóng.
Đặc trưng trường sóng:
- Kiểu kiến trúc tự do: không có trục đồng pha rõ ràng đặc trƣng cho môi trường đồng nhất hoặc phân lớp mỏng, quá trình trầm tích xảy ra nhanh, đều, ổn định trong thời gian dài.
- Kiểu cấu trúc đơn giản: Gồm: Dạng phân lớp song song – đặc trƣng cho quá trình trầm tích đồng đều trong môi trường ổn định, xảy ra ở thềm lục địa và bể nước sâu; Dạng phân kỳ hay hội tụ – xảy ra trong điều kiện lắng đọng trầm tích có tốc độ thay đổi, thường liên quan đến tích tụ đường bờ và tướng hạt thô.
- Kiến trúc phân lớp phức tạp: Gồm: Dạng phản xạ nêm lấn (dạng xíchma và chữ S) – dạng xíchma liên quan đến quá trình lắng đọng trầm tích có năng lƣợng lớn, dòng chảy mạnh, vật liệu nhiều, nước biển dừng, tướng hạt thô. Dạng chữ S liên quan đến trầm tích sườn thềm lục địa, năng lượng dòng chảy yếu, mực nước biển dâng nhanh, chủ yếu là sét và bột; Dạng xiên chéo – đặc trƣng cho quá trình lắng đọng trầm tích năng lượng cao, tướng hạt thô, môi trường châu thổ, lòng sông, kênh rạch; Dạng xếp ngói – đặc trưng cho môi trường châu thổ nước nông, có thể là trước châu thổ; Dạng gò đồi – đặc trưng cho môi trường nước nông, trước châu thổ.
- Kiểu kiến trúc hỗn loạn: Dạng gồ ghề, mấp mô – liên quan đến khu vực có địa hình phức tạp, mấp mô, năng lƣợng dòng chảy không đều đặc trƣng cho
Võ Thị Thúy An 47 carbonat, san hô, phun trào núi lửa; Dạng hỗn độn không có qui luật – liên quan đến khu vực trƣợt lở, lấp đầy kênh ngầm, hoặc do hoạt động kiến tạo mạnh.
Các yếu tố ảnh hưởng:
- Độ liên tục: độ liên tục các trục đồng pha cho biết sự liên tục và quá trình hình thành các lớp trầm tích. Độ liên tục tốt phản ánh các trầm tích biển ít thay đổi tướng, ngược lại phản ánh các trầm tích thay đổi tướng nhiều, đặc trưng cho tướng lục địa.
- Biên độ: cho biết sự tương phản vận tốc, mật độ của môi trường, sự chứa chất lỏng và độ phân giải địa chấn. Biên độ cao – liên quan đến các ranh giới giữa các đá có sự tương phản về vận tốc và mật độ tương đối cao, các chất lỏng trong đá, vùng thiếu trầm tích. Biên độ thấp – các đá rắn chắc, phân lớp dày hoặc trội lên một loạt thành phần thạch học, có thể liên quan đến chất khí hoặc chất lỏng, trầm tích nước sâu.
- Tốc độ: có thể đánh giá thành phần thạch học, phần trăm cát sét, đánh giá độ rỗng và thành phần chất lỏng chứa trong đá. Tốc độ cao – liên quan đến đá rắn chắc nhƣ móng, cacbonat, dolomite, ám tiêu, muối, anhydrat, đá phun trào hoặc các đá nằm ở độ sâu lớn, độ rỗng kém. Tốc độ thấp – liên quan đến các đá không gắn kết hoặc yếu, có độ rỗng trong, độ nứt nẻ cao, có dị thường áp suất khí hoặc có chất lỏng chứa trong đá.
- Tần số: cho biết độ dày của các lớp trầm tích, độ gắn kết của đá và sự hấp thụ sóng của nó. Tần số cao – thường là các lớp không dày, đá gắn kết cao, ít hấp thụ năng lƣợng sóng. Tần số thấp – phân lớp dày, đất đá nằm ở độ sâu lớn hoặc có độ hấp thụ sóng lớn, có thể liên quan đến chất lỏng trong đá.
- Pha: liên quan đến sự thay đổi thành phần thạch học, ngoài ra còn cho biết khả năng chứa chất lỏng trong đá và sự phân lớp trầm tích.
Cơ sở luận giải môi trường: Phân tích tướng địa chấn là quá trình mô tả và minh giải địa chất các đặc trƣng của sóng phản xạ bao gồm: hình dáng, tính liên tục, biên độ, tần số của sóng phản xạ, vận tốc lớp.
- Tướng bồi tích: tìm thấy trên các sườn đứt gãy giới hạn các địa hào, đặc trƣng bởi các phản xạ phân tán, tính liên tục thay đổi và có biên độ lớn.
Võ Thị Thúy An 48 - Tướng lục địa: đặc trưng bởi ranh giới có trường sóng phản xạ kém ổn định, không liên tục, tồn tại các ranh giới xiên chéo, các đào khoét lòng sông, mặt phản xạ mạnh không liên tục liên quan đến thấu kính than.
- Tướng hồ: phản xạ có biên độ từ nhỏ đến trung bình, độ liên tục rất tốt do thành phần ở đáy khá đồng nhất, chủ yếu là vật liệu mịn hạt của bột và sét.
- Tướng sông ngòi: đặc trƣng bởi các phản xạ có biên độ trung bình đến lớn, độ liên tục kém. Hệ sông kiểu dòng bện không thể hiện sự phản xạ do thành phần thạch học tương đối đồng nhất. Hệ sông uốn khúc có sự chấm dứt đột ngột các phản xạ nằm ngang chứng tỏ có sự xuất hiện của một doi cát bên trong phân biệt với phần bờ của dòng sông.
- Tướng chuyển tiếp: đồng bằng cửa sông có các biểu hiện dạng chồng lấn, xíchma, có dấu hiệu phân lớp song song nằm ngang liên quan đến các thành tạo tam giác châu, các gò đồi xen kẽ nhau liên quan tới quá trình dịch chuyển của tam giác châu cửa sông.
- Tướng biển nông ven bờ: Các ranh giới phản xạ kém liên tục, phân tán với biên độ mạnh hay thay đổi, hình dạng gò đống, tính phân lớp rõ, có mặt các hoạt động đào khoét, tồn tại các sóng phản xạ mạnh liên quan đến các lớp than ven bờ, các trường sóng đặc trưng cho doi cát hay các khối nhô liên quan đến các doi cát ven bờ.
- Tướng thềm: Thể hiện rõ tính phân lớp song song nằm ngang khá ổn định, độ liên tục trung bình đến tốt, biên độ sóng phản xạ từ trung bình đến cao.
- Tướng quạt đáy biển và quạt sườn: đặc trưng bởi trường sóng hỗn độn, các ranh giới có dạng nêm lấn và gò đồi.