2.3.1. Hƣớng tiếp cận
Để nghiờn cứu tiến húa trầm tớch Oligocen – Miocen khu vực Bắc bể Sụng Hồng trƣớc tiờn cần cú một cỏch nhận thức mang tớnh lý luận cơ bản cú ý nghĩa nhƣ tƣ tƣởng định hƣớng cho việc đặt vấn đề và giải quyết vấn một cỏch đỳng đắn.
Trƣớc hết, để hiểu biết lịch sử tiến húa mụi trƣờng trầm tớch Kainozoi bể Sụng Hồng cần dựa trờn nhận thức về mối quan hệ nhõn quả giữa sự thay đổi mực nƣớc biển toàn cầu, bối cảnh địa động lực nhƣ là yếu tố nguyờn nhõn và trầm tớch (bao gồm thành phần, cấu trỳc) đƣợc coi là kết quả. Mỗi một pha kiến tạo kiến lập nờn một kiểu bể tƣơng ứng. Mỗi một kiểu bể lại quy định cỏc mụi trƣờng lắng đọng trầm tớch với cỏc tổ hợp thành phần vật chất đặc trƣng thớch ứng với hoàn cảnh ngoại sinh và nội sinh chi phối. Cỏc hƣớng tiếp cận nghiờn cứu một bể trầm tớch đƣợc tổng kết trong Hỡnh 2.4 [26].
Hỡnh 2.4. Sơ đồ cỏc hƣớng tiếp cận nghiờn cứu bể trầm tớch
2.3.1.1 Tiếp cận hệ thống
Tiếp cận hệ thống là xem xột bể trầm tớch Sụng Hồng nhƣ một hệ thống lớn, hệ thống bậc cao đƣợc cấu thành bởi cỏc hệ thống bậc thấp, trong đú bản chất của hệ thống là quan hệ nhõn quả và quan hệ hàm biến.
- Trầm tớch = f (MNB, Kiến tạo).
- Tƣớng trầm tớch ≈ f (trầm tớch, mụi trƣờng). - Me(K) = f (Q, Md, So, Ro, Co, I).
2.3.1.2 Tiếp cận tiến húa
Bể trầm tớch là một “cõy tiến húa”. Tiến húa đỳng cả nghĩa hẹp và nghĩa rộng mang tớnh triết học đú là tiến húa chu kỳ. Theo lịch sử tiến húa trầm tớch Kainozoi bể Sụng Hồng trải qua 6 chu kỳ bậc II, chu kỳ sau lặp lại chu kỳ trƣớc nhƣng ở trỡnh độ cao hơn. Trong mỗi chu kỳ cú sự tiến húa về năng lƣợng mụi trƣờng, cƣờng độ địa động lực và vỡ vậy cú sự tiến húa thành phần vật chất. Sự biến thiờn liờn tục hệ thống địa tầng phõn tập, hệ thồng tƣớng trầm tớch theo khụng gian và thời gian là bức tranh tiến húa. Hệ tiờu chớ cơ bản đỏnh giỏ tiến húa bao gồm: thành phần trầm tớch, độ hạt, thạch học và địa húa.
2.3.1.3 Tiếp cận định lượng
Nếu hai hƣớng tiếp cận hệ thống và tiến húa nhƣ kim chỉ nam định hƣớng nghiờn cứu bể trầm tớch thỡ tiếp cận định lƣợng là nội dung của việc phõn tớch bể. Dựa trờn kết quả phõn tớch định lƣợng về: kiến trỳc, cấu tạo bể (số lƣợng cấp độ cỏc đứt gẫy, mức độ và hƣớng dịch chuyển của cỏc đứt góy, tốc độ sụt lỳn kiến tạo…); cỏc hệ số trầm tớch và cỏc chỉ tiờu phõn tớch tƣớng (Hỡnh 2.4)... ta cú luận giải về cơ chế kiến tạo, địa động lực và mụi trƣờng lắng đọng của bể trầm tớch.
2.3.2. Phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.3.2.1 Phương phỏp phõn tớch thạch học trầm tớch
Để phõn tớch tiến húa trầm tớch Oligocen, Miocen Bắc bể Sụng Hồng, phƣơng phỏp đầu tiờn khụng thể thiếu đú là phõn tớch thạch học trầm tớch, bao gồm cỏc bƣớc:
- Xỏc định hàm lƣợng phần trăm của cỏc loại khoỏng vật tạo đỏ cơ bản thạch anh %, plagiocla %, fenspat kali, cỏc loại mảnh đỏ % và hàm lƣợng ximăng hoỏ học, matrix cho phộp xỏc định tờn đỏ theo biểu đồ Pentijohn, 1973 (Hỡnh 2.5).
- Phõn tớch độ hạt bằng lỏt mỏng thạch học dƣới kớnh hiển vi phõn cực để tớnh hàm lƣợng % cỏc cấp hạt (sạn, cỏt, bột, sột..) từ đú xõy dựng cỏc biểu đồ tớch luỹ độ hạt, biểu đồ phõn bố độ hạt, tớnh toỏn cỏc tham số Md, So, Sk, C để xỏc định tƣớng trầm tớch chế độ thuỷ động lực của mụi trƣờng.
- Phõn tớch hỡnh thỏi hạt vụn: độ mài trũn (Ro), độ cầu (Sf) để xỏc định nguồn gốc và chế độ thuỷ động lực của mụi trƣờng.
- Xỏc định cỏc tham số: Co, I, Me, Mt…đỏnh giỏ mức độ biến đổi thứ sinh đồng thời đỏnh giỏ chất lƣợng colecter của đỏ.
1. Phõn loại trầm tớch
Đối với đỏ cỏt kết cú nhiều cỏch phõn loại. Mỗi tỏc giả phõn loại và gọi tờn theo một mục đớch riờng của mỡnh. Vỡ vậy hiện nay trong cỏc văn liệu chƣa hoàn toàn thống nhất cỏch phõn loại của cỏt kết. Tuy nhiờn ở Việt Nam khi chƣa cú quy chuẩn mang tớnh chất quốc gia trờn cơ sở thống nhất của cỏc nhà khoa học chuyờn nghành và trầm tớch học, ta vẫn sử dụng sơ đồ phõn loại của Pettijohn, 1973, đƣợc coi là cỏch phõn loại ƣu việt nhất [21, 23, 26]. Cỏch phõn loại của Pettijohn, 1973, cú bổ sung sửa chữa cho đơn giản dễ sử dụng dựa trờn 3 yếu tố quan trọng nhất làm cơ sở phõn loại: Hàm lƣợng thạch anh (Q), hàm lƣợng xi măng (Li) (bao gồm matrix và xi măng húa học) và tỉ số F/R (felspat/mảnh đỏ). Mỗi tam giỏc đƣợc chia thành 5 trƣờng và gọi tờn cỏc trƣờng dựa trờn hàm lƣợng xi măng và hàm lƣợng 3 thành phần: Thạch anh (Q), felspat (F) và mảnh đỏ (R).
Khi hàm lƣợng xi măng Li 15 % đỏ thuộc nhúm acko.
Khi hàm lƣơng xi măng Li > 15% đỏ thuộc nhúm grauvac cỏch gọi tờn cụ thể theo Hỡnh 2.5. 1 2 3 4 5 75 90 Q F R 1:1 Li < 15% 1 2 3 4 5 75 90 Q F R 1:1 Li > 15% a. Nhúm acko b. Nhúm grauvac
Hỡnh 2.5. Biểu đồ phõn loại cỏt kết theo thành phần khoỏng vật (theo Pettijohn, 1973, cú bổ sung sửa chữa)
1. Cỏt kết thạch anh (Q > 90%) 2. Cỏt kết thạch anh acko (Q=75-90%, F/R > 1) 3. Cỏt kết thạch anh litic (Q=75-90%, F/R < 1) 4. Cỏt kết acko (Q < 75%, F/R > 1) 5. Cỏt kết acko litic (Q < 75%, F/R < 1) 1. Cỏt kết thạch anh (Q > 90%) 2. Cỏt kết thạch anh grauvac (Q=75-90%, F/R > 1) 3. Cỏt kết thạch anh litic (Q=75-90%, F/R < 1) 4. Cỏt kết grauvac (Q < 75%, F/R > 1) 5. Cỏt kết grauvac litic (Q < 75%, F/R < 1)
Hỡnh 2.6. Sơ đồ phõn bố cỏc đỏ cỏt kết Oligocen – Miocen LK 102 và LK 103- HAL-1X, theo phõn loại của Pettijohn, 1973
2. Phương phỏp xỏc định hàm lượng ximăng (Li), thạch anh (Q), Felspat (F) và
mảnh đỏ (R) [26] :
Phƣơng phỏp xỏc định hàm lƣợng xi măng nhƣ sau :
- Dựng bàn kẹp trờn bàn kớnh đó cố định, di chuyển bàn kẹp lỏt mỏng theo
phƣơng đối diện với ngƣời soi. Mỗi lần đo ta nhận đƣợc số vạch đo xi măng chiếm,
đƣợc kớ hiệu là ni so với 100 vạch của thƣớc là ni / 100.
- Gọi số lần đo là n, ta đƣợc giỏ trị Li là : Li =
100 * 1 n ni n i (%) Hàm lƣợng thạch anh (Q), felspat(F) và mảnh đỏ (R) cũng sử dụng cỏch làm tƣơng tự nhƣ cỏch tớnh hàm lƣợng xi măng.
3. Phương phỏp nghiờn cứu đặc điểm hỡnh thỏi hạt vụn [21, 26]
a.Độ mài trũn (Ro): Đặc trƣng cho chế độ động lực của mụi trƣờng trầm tớch, thời gian lƣu lại của hạt vụn và quóng đƣờng di chuyển của hạt vụn. Độ mài trũn đƣợc tớnh theo cụng thức:
Ro = 1- 0,1.A (A là số gúc lồi chƣa bị mài trũn, A biến thiờn từ 10 đến 0), Ro đƣợc tớnh bằng phƣơng phỏp thống kờ.
b. Độ cầu (Sf) Là trỡnh độ đẳng thƣớc của hạt vụn đƣợc xỏc định bởi tỷ số giữa 2 trục A và B (kớch thƣớc trục ngắn và dài của cỏc hạt trầm tớch): Sf = B/A.
Sf thay đổi từ 0 đến 1 và đƣợc chia làm ba cấp: 0 – 0.5: nguồn gốc biến chất là chủ yếu 0.5 – 0.75: nguồn gốc magma là chủ yếu 0.75 – 1: nguồn gốc tỏi trầm tớch là chủ yếu.
4. Phương phỏp phõn tớch độ hạt bằng lỏt mỏng thạch học [26]
Cỏc thụng số độ hạt là chỉ tiờu quan trọng để đỏnh giỏ điều kiện di chuyển và lắng đọng của trầm tớch, tớnh chất thủy động lực của mụi trƣờng. Đối với trầm tớch bở rời cú thể dựng bộ rõy và pipet để phõn chia cỏc cấp hạt song đối với cỏt kết khụng thể ỏp dụng đƣợc phƣơng phỏp này, mà phải dựng phƣơng phỏp phõn tớch trờn lỏt mỏng.
Tuy nhiờn lỏt mỏng thạch học là một lỏt cắt bất kỳ nờn kớch thƣớc hạt đo đƣợc khụng trựng với kớch thƣớc thật của chỳng, thƣờng bộ hơn nhƣng lại khụng cố định. Vậy nhiệm vụ đặt ra là phải tỡm cỏch hiệu chỉnh kớch thƣớc thật. Năm 1960 Svanop (Nga) đó đƣa ra một cụng thức hiệu chỉnh cụng thức đú đƣợc ỏp dụng phổ biến trong cỏc văn liệu Nga và giảng dạy ở Việt Nam. Tuy vậy vỡ cụng thức hiệu chỉnh của Svanop cú những điểm chƣa đƣợc hợp lý nờn phƣơng phỏp xử lý hiệu chỉnh do Trần Nghi đề nghị năm 2000 đƣợc ỏp dụng.
Cỏc bƣớc phõn tớch độ hạt bằng lỏt mỏng thạch học đƣợc tiến hành nhƣ sau:
1. Đo kớch thƣớc hạt bằng trắc vi thị kớnh
2. Lập bảng ghi kết quả
3. Xử lý kết quả theo cụng thức hiệu chỉnh
4. Đo hàm lƣợng xi măng
5. Hiệu chỉnh hàm lƣợng % cấp hạt (hạt vụn và xi măng)
6. Lập biểu đồ đƣờng cong tớch lũy và đƣờng cong phõn bố độ hạt
7. Từ biểu đồ tớnh toỏn cỏc tham số : Md, So, Sk
5. Phương phỏp xỏc định mức độ biến đổi thứ sinh của cỏt kết (I) [26]
Dựa vào dạng tiếp xỳc giữa cỏc hạt vụn: thạch anh – felspat, thạch anh – thạch anh, thạch anh – mảnh đỏ bền vững (quazit, silit) thay đổi theo mức độ biến đổi thứ sinh gia tăng cú thể chia làm hai nhúm dạng tiếp xỳc sau đõy:
Nhúm A đặc trƣng cho tiếp xỳc nguyờn sinh ( tiếp xỳc điểm và tiếp xỳc đƣờng thẳng)
Trong đú:
- Tiếp xỳc điểm: thành đỏ sớm
- Tiếp xỳc đƣờng thẳng: thành đỏ muộn - Tiếp xỳc đƣờng cong: hậu sinh sớm
- Tiếp xỳc răng cƣa: hậu sinh muộn và biến sinh
Giỏ trị I biến thiờn từ 0 (min) đến 1 (max) cú thể chia thành cỏc khoảng giỏ trị nhƣ sau
I = 0 – 0.25 – giai đoạn thành đỏ sớm I = 0.25 - 0.5 – giai đoạn thành đỏ muộn I = 0.5 – 0.75 – giai đoạn hậu sinh sớm I = 0.75 – 1 – giai đoạn biến sinh
6. Phương phỏp xỏc định độ chặt xớt của đỏ cỏt kết (Co) [26]
Độ chặt xớt của đỏ (Co) là biểu thị sự sắp xếp trong khụng gian của một tập hợp hạt và chỳng cú quan hệ với độ rỗng của đỏ vỡ vậy giỏ trị Co cũng biểu thị khả năng chứa dầu khớ. Cụng thức tớnh Co do Trần Nghi đề nghị: n 1 i Ki 1 ti n 1 Co
Trong đú: ti – Số tiếp xỳc của cỏc hạt cắt thƣớc hàng thứ i Ki – Số hạt cắt thƣớc ở hàng thứ i
n - Tổng số hàng quan trắc
Do số lƣợng hạt trong lỏt mỏng bao giờ cũng lớn hơn số lƣợng tiếp xỳc, đồng thời trong đỏ khụng cú xi măng chỉ cú tiếp xỳc đƣờng thẳng trở lờn thỡ k – t = 1. Vỡ võy, để Co max bằng 1 thỡ mẫu số phải là K – 1. Co thay đổi từ 0 (min) đến 1 (max). Thực tế cho thấy đỏ cú giỏ trị Co = 0.4 – 0.6 là đỏ cú độ rỗng tốt nhất. Đỏ cú giỏ trị Co < 0,4 và Co > 0,6 là đỏ cú khả năng chứa kộm.
7. Phương phỏp đo độ rỗng của đỏ trờn lỏt mỏng thạch học (Me) [26]
Độ rỗng hiệu dụng (Me) là tỷ lệ thể tớch của khụng gian rỗng liờn thụng với nhau trờn tổng thể tớch của đỏ. Me thể hiện khả năng chứa dầu khớ của đỏ.
Phƣơng phỏp đo Me cú thể dựa trờn mẫu đỏ (mẫu đỏ đƣợc chế tạo thành hỡnh trụ hoặc hỡnh lập phƣơng cú thể tớch tiờu chuẩn xỏc định. Sau đú nộn cỏc chất lƣu dễ
thấm vào mẫu. Tỷ số thể tớch của chất lƣu trờn thể tớch mẫu chớnh là độ rỗng hiệu dụng), tớnh từ biểu đồ karotaij hoặc xỏc định trờn lỏt mỏng thạch học.
Để xỏc định Me trờn lỏt mỏng thạch học trƣớc tiờn ta cần chuẩn bị mẫu:
- Trƣớc hết nộn một chất nhựa mang màu (bakelit) vào mẫu đỏ colectơ, chất nhựa cú tớnh chất dễ thấm và sau khi đụng cứng sẽ giữ nguyờn thể tớch khụng gian mà chỳng chiếm chỗ.
- Sau khi mẫu đỏ đó bóo hũa chất bakelit sẽ tiến hành mài lỏt mỏng thạch học bỡnh thƣờng để xỏc định độ rỗng hiệu dụng theo phƣơng phỏp đo bằng trắc vị thị kớnh và thƣớc kẹp lắp trờn bàn kớnh: % 100 . 1 n i Bi Ai Me
Trong đú : i: tuyến đo thứ i trờn lỏt mỏng bằng điều chỉnh thƣớc kẹp n : số tuyến đo trờn lỏt mỏng
Ai: Số vạch của bakelit chiếm trờn tuyến đo thứ i Bi: Tổng số vạch của thƣớc đo trắc vi thị kớnh
Để phộp đo chớnh xỏc và đơn giản cần chỳ ý cỏc điều kiện sau đõy:
1. Điều chỉnh thƣớc kẹp sao cho khoảng cỏch giữa cỏc tuyến đo là khụng đổi
2. Số tuyến đo phải đủ lớn, mỗi lỏt mỏng ớt nhất phải cú 20 lần đo (n 20)
3. Để phộp tớnh đơn giản Bi đƣợc lấy 100 vạch
4. Giỏ trị Me xỏc định cú thể từ nhiều lỏt mỏng của cựng một mẫu đỏ, vỡ vậy phải lấy giỏ trị trung bỡnh.
2.3.2.2 Phương phỏp phõn tớch tướng trờn cơ sở cỏc tham số trầm tớch [26]
Từ cỏc tham số vụn cơ học ta cú thể xỏc định mụi trƣờng và tƣớng trầm tớch (Hỡnh 2.7).
Hỡnh 2.7. Phõn loại tƣớng dựa trờn cỏc tham số Md, Q, So, Ro
Chỳ giải:
Mụi trường ven biển súng mạnh
Cỏc tướng: tướng cỏt bói triều súng mạnh, đờ cỏt ven bờ, cồn cỏt chắn
cửa sụng, chọn lọc mài trũn tốt
Mụi trường lũng sụng đồng bằng
Cỏc tướng : tướng cỏt lũng sụng đồng bằng, nún quạt cửa sụng ven biển
cú súng yếu hoặc cỏt biển nụng ven bờ.
Mụi trường lũng sụng miền trung du
Tướng cỏt lũng sụng miền trung du.
Mụi trường lũng sụng miền nỳi
Cỏc tướng: tướng cỏt lũng sụng miền nỳi, cuội sạn cỏt, bột, sột proluvi
họn lọc mài trũn kộm.
Mụi trường deluvi
Cỏc tướng cuội, tảng dăm, cỏt sạn deluvi, chọn lọc, mài trũn kộm, quóng
2.3.2.3 Cỏc phương phỏp xỏc định thành phần khoỏng vật và chỉ tiờu địa húa mụi trường của ximăng
Xi măng của đỏ vụn cơ học cú thành phần đa dạng, vừa cú nguồn gốc tại sinh
(canxit, siderit, sột, Fe2O3, sunfat..) vừa cú nguồn gốc thứ sinh (xerixit, clorit, anbit,
canxit..). Cỏc thành phần tại sinh cú kớch thƣớc bộ và thành tạo từ giai đoạn đồng sinh đến thành đỏ, phụ thuộc vào điều kiện húa lý của mụi trƣờng. Vỡ vậy để xỏc định thành phần khoỏng vật và mụi trƣờng trầm tớch cần sử dụng nhiều phƣơng phỏp khỏc nhau:
- Để xỏc định ximăng canxit, siderit, clorit, xerixit, anbit, epidot cú thể dựng phƣơng phỏp nghiờn cứu lỏt mỏng thạch học bằng kớnh hiển vi phõn cực và phƣơng phỏp phõn tớch Rơnghen.
- Để xỏc định thành phần khoỏng vật sột, khoỏng vật thuộc nhúm oxit sắt và tự sinh hạt nhỏ cần phải phõn tớch Rơnghen định lƣợng.
2.3.2.4 Phương phỏp cổ sinh xỏc định mụi trường trầm tớch
Phƣơng phỏp cổ sinh đƣợc sử dụng để gúp phần làm sỏng tỏ mụi trƣờng trầm tớch trong cỏc giếng khoan. Cỏc tổ hợp cổ sinh đƣợc xỏc định trờn cơ sở mẫu lừi và mẫu slam của cỏc lỗ khoan với ba nhúm: bào tử phấn hoa, vi cổ sinh (Foraminifera) và tảo silic hoặc nanoplakton.
- Nhúm vi cổ sinh (Foraminifera) xỏc định mụi trƣờng cú yếu tố biển nhƣ vũng vịnh, cửa sụng, biển nụng.
- Bào tử phấn hoa xỏc định mụi trƣờng lục địa hay ven biển trờn cơ sở xuất hiện nhúm thực vật ngập mặn. Đối với nhúm thực vật ngập mặn cú thể phõn biệt đƣợc mụi trƣờng đầm lầy, vũng vịnh hoặc bói triều, cửa sụng.
- Nhúm tảo silic là nhúm thực vật bậc thấp sinh sống trong hầu hết cỏc mụi trƣờng từ sụng hồ, đầm lầy, lục địa đến cửa sụng vũng vịnh, đầm lầy ven biển đến mụi trƣờng biển nụng, biển sõu.
- Nhúm nanoplakton tƣơng tự nhƣ nhúm Foraminifera, chủ yếu phõn bố ở mụi trƣờng biển.
Tổ hợp cỏc tập hợp cổ sinh trờn cú khả năng xỏc định đƣợc điều kiện cổ khớ hậu của cỏc thời kỳ phỏt triển cỏc nhúm sinh vật đú.
2.3.2.5 Phương phỏp địa vật lý giếng khoan
Những phƣơng phỏp Địa vật lý giếng khoan đƣợc thiết kế theo những tớnh chất vật lý - thạch học của đất đỏ. Những tớnh chất vật lý thạch học của đất đỏ trong cỏc
thành tạo địa chất nhƣ: thế tự nhiờn, cỏc bức xạ tự nhiờn và kớch thớch, điện trở suất, mật độ, vận tốc lan truyền súng đàn hồi..., luụn biến đổi và khỏc nhau giữa cỏc vỉa đỏ. Nhờ vào cỏc biểu đồ đƣờng cong ghi sự biến đổi cỏc tớnh chất vật lý - thạch học núi trờn trong giếng khoan mà chỳng ta cú thể xỏc định đƣợc thành phần thạch học, độ