Trong Oligocen quỏ trỡnh tỏch gión diễn ra mạnh mẽ trờn toàn bộ diện tớch khu vực nghiờn cứu, cỏc đứt góy cổ tỏi hoạt động, hàng loạt cỏc đứt góy mới đƣợc hỡnh thành, làm chia cắt địa hỡnh múng cổ trƣớc Đệ tam thành cỏc khối nhụ, cỏc khối sụt dạng địa hào, địa lũy. Trong suốt quỏ trỡnh tỏch gión, cỏc khối nõng cao bị bào mũn, trầm tớch đƣợc vận chuyển từ chỗ cao đến lấp đầy cỏc địa hào, hố sụt. Mụi trƣờng lắng đọng trầm tớch hoàn toàn lục địa: lũ tớch, bồi tớch, lũng sụng, bói bồi, hồ hoặc đầm lầy ven biển.
Mặt cắt trầm tớch Oligocen theo thứ tự từ dƣới lờn nhƣ sau: - Tƣớng cuội sạn proluvi, cỏt-sạn aluvi.
- Tƣớng nún quạt cửa sụng và tƣớng bột sột tiền chõu thổ, tiếp theo là tƣớng sột bột tiền chõu thổ.
- Kết thỳc bằng tƣớng cỏt bột biển nụng, sột bột vũng vịnh giàu vật chất hữu cơ.
Quỏ trỡnh chuyển tƣớng theo thời gian và khụng gian đó tạo nờn một bức tranh sinh động của sự phõn bố cỏc tƣớng trầm tớch. Bức tranh đú phản ỏnh mối quan hệ nhõn quả giữa tƣớng trầm tớch, quỏ trỡnh vận động kiến tạo và thay đổi mực nƣớc biển. Cỏc tƣớng trầm tớch cộng sinh với nhau theo quy luật vận chuyển, phõn dị và lắng đọng trầm tớch trong mối tƣơng mối tƣơng quan với sự phõn dị địa hỡnh múng.
Sự chuyển tƣớng theo khụng gian cũng nhƣ theo thời gian trong Oligocen đƣợc thể hiện rừ trờn hai sơ đồ tƣớng đỏ cổ địa lý giai đoạn biển thấp và biển cao Hỡnh 4.1 và Hỡnh 4.2.
Hỡnh 4.1. Sơ đồ tƣớng đỏ cổ địa lý giai đoạn biển thấp (LST) Oligocen khu vực Bắc bể Sụng Hồng (Theo Trần Nghi, 2010 [27], cú sửa đổi)
Hỡnh 4.2. Sơ đồ tƣớng đỏ cổ địa lý giai đoạn biển cao (HST) Oligocen khu vực Bắc bể Sụng Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], cú sửa đổi) 4.1.3. Tƣớng trầm tớch trong giai đoạn Miocen
Đặc điểm tƣớng trầm tớch Miocen khu vực nghiờn cứu đó đƣợc đề cập đến trong nhiều tài liệu khỏc nhau [3, 8, 12, 18, 19, 31, 37].
* Thời kỳ Miocen sớm (N11)
Thời kỳ này ứng với hệ tầng Phong Chõu. Mở đầu chu kỳ là cỏc tƣớng bột cỏt đồng bằng chõu thổ và bột sột tiền chõu thổ. Kết thỳc là cỏc tƣớng sột, sột bột sƣờn chõu thổ và tầng sột dày biển nụng xa bờ chứa glauconit, đúng vai trũ nhƣ một tầng chắn khu vực tƣơng ứng với tầng sột rotalit của bể Cửu Long.
Trầm tớch Miocen dƣới hỡnh thành trong giai đoạn biển tiến đầu tiờn sau cỏc pha hoạt động kiến tạo hỡnh thành nờn cỏc bồn trũng thứ cấp, cú đỏy là mặt bất chỉnh hợp Paleogen và Neogen, núc là đỏy Miocen giữa- mặt phản xạ mang tớnh khu vực. Trầm tớch phủ trực tiếp lờn cỏc trầm tớch cổ hơn, chủ yếu là trầm tớch Oligocen (GK.102-CQ-1X, 103-TH-1X, …) và cỏc đỏ cú tuổi cổ hơn nhƣ granit và đỏ biến chất.
Giai đoạn này khu vực phớa Tõy Bắc, Bắc và Đụng (đảo Hải Nam) là những khu vực đúng vai trũ xõm thực. Tƣớng trầm tớch từ MVHN ra đến ngoài khơi liờn tục thay đổi từ tƣớng trầm tớch cỏt bột sột aluvi, bột sột đồng bằng chõu thổ, sột bột đồng
tƣớng sột, sột vụi vũng vịnh cú bề dày trầm tớch lớn trờn 800m lấp đầy cỏc thuỷ vực, phỏt triển trờn cỏc thung lũng kiến tạo kiểu vịnh nửa kớn xa vựng xõm thực. Cỏc bồn trũng này cú tốc độ lỳn sõu khỏ nhanh nờn cú điều kiện thuận lợi cho việc chụn vựi 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 cú sự dao động lờn xuống nhịp nhàng, biển cú xu thế tiến mạnh, lựi yếu và đạt cực vào cuối Miocen sớm (núc Phong Chõu). Bản chất tƣớng trong thời kỳ này cú sự phõn nhịp – chu kỳ, mỗi nhịp trầm tớch ở phớa dƣới là trầm tớch cỏt, bột sột lờn trờn là sột than. Cỏc lớp cỏt khỏ dày trong khi đú cỏc lớp bột sột, sột than thỡ mỏng (thể hiện rừ trong cỏc giếng khoan Hỡnh 4.10, LK 103, GK 104 trong phần phụ lục). Đợt ngập lụt cực đại xảy ra vào cuối thời kỳ Phong Chõu, đầu Phự Cừ, do vậy ranh giới giữa hai tập Phự Cừ và Phong Chõu là chuyển tiếp tƣơng ứng với mặt ngập lụt cực đại.
* Thời kỳ Miocen giữa (N12 )
Thời kỳ ứng với hệ tầng Phự Cừ khởi đầu bởi cỏc tƣớng cỏt bột aluvi, bột sột đồng bằng chõu thổ, tiếp đến là sột tiền chõu thổ chứa than và cuối cựng là sột bột biển nụng (Hỡnh 4.3, Hỡnh 4.4).
Đỏy Miocen hạ là mặt phản xạ mang tớnh chất khu vực hỡnh thành sau quỏ trỡnh tạo Rift. Thời kỳ này biển tiếp tục cú xu thế mở rộng vào đất liền với sự thay đổi lờn xuống nhịp nhàng. Trầm tớch theo chiều thẳng đứng cú sự phõn nhịp, mỗi nhịp trầm tớch từ dƣới lờn trờn bao gồm cỏc lớp cỏt, bột, sột và trờn cựng là sột than. Trong tập trầm tớch Phự Cừ cỏc lớp sột than và than xuất hiện nhiều hơn, bề dày tăng dần vào cuối Miocen giữa đặc biệt quan sỏt đƣợc trong cỏc lỗ khoan thuộc MVHN. Cấu trỳc nhịp trầm tớch phỏt triển điển hỡnh khu vực MVHN là sự chuyển tiếp từ tƣớng cỏt bột sột cửa sụng, tƣớng bột sột bói bồi lờn tƣớng cỏt bột sột chõu thổ ngập nƣớc và tƣớng cỏt bột bói triều, sột đầm lầy.
Ở ngoài khơi, mụi trƣờng trầm tớch cũng cú sự dao động nhịp nhàng với mụi trƣờng biển nụng chiếm ƣu thế. Sự chuyển tƣớng từ bột sột chõu thổ ngập nƣớc sang tƣớng bột sột pha cỏt biển nụng và kết thỳc là tƣớng sột bột biển nụng (Hỡnh 4.4).
Hỡnh 4.3. Sơ đồ tƣớng đỏ cổ địa lý giai đoạn biển thấp (LST) Miocen giữa khu vực Bắc bể Sụng Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], cú sửa đổi)
Hỡnh 4.4. Sơ đồ tƣớng đỏ cổ địa lý giai đoạn biển cao (HST) Miocen giữa khu vực Bắc bể Sụng Hồng (Theo Tran Nghi, 2010 [27], cú sửa đổi)
* Thời kỳ Miocen muộn (N13)
Thời kỳ này tƣơng ứng với hệ tầng Tiờn Hƣng. Trầm tớch thay đổi khỏ đa dạng từ tƣớng sạn- cỏt aluvi, bột sột chõu thổ chứa than ở phớa tõy bắc đến tƣớng sột vụi xen kẽ sột bột prodelta ở phần phớa TN và ĐB khu vực nghiờn cứu.
Đỏy Miocen muộn là ranh giới thể hiện đỏy của một pha trầm tớch hỡnh thành trong điều kiện sụt lỳn và mực nƣớc biển tăng nhẹ trong toàn bộ khu vực. Ở khu vực chõu thổ Sụng Hồng, trầm tớch thời kỳ này phủ trực tiếp lờn những khối nõng bị bào mũn trong thời kỳ nghịch đảo kiến tạo. Do vậy mặt phản xạ này thể hiện nhƣ một mặt bất chỉnh hợp gúc và dễ dàng liờn kết. Sang cỏc cỏnh của vựng nõng, ranh giới địa chấn chủ yếu đƣợc phõn biệt bằng tƣớng phản xạ cú đặc điểm liờn tục rất tốt ở bờn trờn với tƣớng địa chấn rời rạc của những trầm tớch đƣợc lắng đọng trong thời kỳ uốn nếp và bào mũn. Ở những vựng trung tõm bể Sụng Hồng, đặc trƣng chỉnh hợp gúc khụng cũn tồn tại mà thay vào đú là bào mũn nhẹ dũng chảy hoặc cỏc kề ỏp của trầm tớch. Cơ sở chắc chắn nhất để biết ranh giới gúc nghiờng nhỏ trờn phụng oằn vừng đều của cỏc trầm tớch bờn trờn so với sự thay đổi đột ngột của sự phõn dị mụi trƣờng sƣờn thềm và cú thể cả biển sõu của trầm tớch bờn dƣới là bề mặt bất chỉnh hợp.
4.1.4. Tiến húa mụi trƣờng trầm tớch trong mối quan hệ với tiến húa bể Sụng Hồng Hồng
Nghiờn cứu tiến húa mụi trƣờng trầm tớch Kainozoi ở khu vực Bắc bể Sụng Hồng cần dựa trờn nhận thức về mối quan hệ nhõn quả giữa bối cảnh địa động lực và đặc điểm trầm tớch. Trong Oligocen và Miocen hoạt động địa động lực ở Bắc bể Sụng Hồng cú thể chia làm ba giai đoạn chớnh [6, 13, 20, 22, 26]:
Giai đoạn 1: Tỏch gión đồng rift xảy ra trong Eocen đến Miocen sớm. Đõy là giai đoạn căng gión tạo địa hào, bỏn địa hào dọc theo cỏc đứt góy (Hỡnh 4.5, Hỡnh 4.6). Trong giai đoạn này hoạt động tạo rift cú sự tạm ngừng hoạt động ở cuối Oligocen sớm và cuối Oligocen muộn, vỡ vậy giai đoạn tạo rift cú thể đƣợc chia thành cỏc thời kỳ (pha) khỏc nhau. Tƣơng ứng cỏc pha hoạt động kiến tạo, trong giai đoạn này cú 3 chu kỳ trầm tớch: Múng - 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 lỳn và oằn vừng, nhỡn chung trờn toàn bộ diện tớch của bể trầm tớch mụi trƣờng trầm tớch cú động năng giảm mạnh.
Giai đoạn 3: Cũng sau quỏ trỡnh tạo rift, vào cuối Miocen giữa đến đầu Miocen muộn, trong khi phần lớn diện tớch bể Sụng Hồng đang bị lỳn chỡm và oằn
đứt góy Sụng Chảy lại xảy ra hoạt động kiến tạo nộn ộp. Quỏ trỡnh nghịch đảo kiến tạo diễn ra một cỏch mạnh mẽ, xu thế xụ hỳc đó tạo nờn muộn một loạt cỏc đứt góy, uốn nếp hết sức rừ nột trong Miocen. Cỏc trầm tớch Miocen bị ộp ngang tạo thành nếp uốn giữa cỏc hệ thống đứt góy dạng cành cõy giống nhƣ cấu trỳc dạng hoa nở (Hỡnh 4.6, Hỡnh 4.7). Ngoài ra trong giai đoạn này cũn tạo ra cỏc chờm nghịch cú biờn độ lớn. Do sự nộn ộp kiến tạo cỏc thành tạo đƣợc hỡnh thành từ trƣớc bị nõng lờn và bị bào mũn cắt cụt cú nơi trầm tớch Miocen muộn bị cắt cụt gần hết. Sau đú một pha biển tiến tràn vào và trầm tớch Pliocen phủ chồng bất chỉnh hợp lờn trờn, tạo thành mặt bất chỉnh hợp gúc đặc trƣng cho khu vực này.
Hỡnh 4.5. Cỏc địa hào bỏn địa hào bất đối xứng trong Eocen – Oligocen (Tuyến địa chấn 89-1-36A, Cụng ty Total)
Hỡnh 4.6. Cỏc địa hào bỏn địa hào bất đối xứng trong Eocen – Oligocen (bờn phải) và cỏc trầm tớch Miocen giữa bị uốn nếp trong Miocen muộn do pha
nghịch đảo kiến tạo (Tuyến địa chấn 89-1-62, Cụng ty Total)
Hỡnh 4.7. Cỏc trầm tớch Miocen giữa bị uốn nếp trong Miocen muộn do pha nghịch đảo kiến tạo (Tuyến địa chấn 89-1-62, Cụng ty Total)
Ứng với mỗi chu kỳ kiến tạo là một chu kỳ trầm tớch, trong đú, mỗi chu kỳ trầm tớch đƣợc cấu thành bởi một tổ hợp cộng sinh tƣớng theo thời gian. Đồng thời, mỗi chu kỳ đều cú sự chuyển tƣớng theo hai hƣớng cơ bản: từ lục địa ra biển theo dũng chảy sụng Hồng cổ và theo hƣớng vuụng gúc với trục bể (từ tõm ra hai rỡa). Hỡnh 4.8 thể hiện sự chuyển tƣớng trầm tớch theo khụng gian cũng nhƣ thời gian ứng với cỏc giai đoạn kiến tạo của bể Sụng Hồng [13, 20, 22, 26].
Chu kỳ I: Từ 36 đến 32 triệu năm cú tuổi Eocen - Oligocen sớm ứng với hệ tầng Phự Tiờn và hệ tầng Hũn Ngƣ. Vật liệu trầm tớch vận chuyển từ cỏc nguồn gần hoặc rất gần, lấp đầy cỏc địa hào và bỏn địa hào, phủ bất chỉnh hợp trờn cỏc thành hệ Mesozoi, Paleozoi và cổ hơn. Trầm tớch kiểu molas lục địa, hạt thụ chọn lọc mài trũn kộm thuộc tƣớng nún quạt (fan) proluvi và aluvi.
Chu kỳ II: Từ 32 đến 26 triệu năm cú tuổi Oligocen muộn ứng với hệ tầng Đỡnh Cao. Bắt đầu chu kỳ là cỏc tƣớng đồng bằng chõu thổ (delta plain), tiền chõu thổ (delta front) kết thỳc là trầm tớch biển tiến vũng vịnh (lagoon), sau đú vũng vịnh bị đầm lầy húa, kết thỳc chu kỳ trầm tớch chủ yếu là tƣớng biển nụng.
Chu kỳ III: Từ 26 đến 16,3 triệu năm cú tuổi Miocen sớm ứng với hệ tầng Phong Chõu. Mở đầu chu kỳ là tƣớng bột cỏt đồng bằng chõu thổ và bột sột tiền chõu thổ, kết thỳc là cỏc tƣớng sột, sột than đầm lầy, sột bột biển nụng chứa glauconit đỏnh
dấu giai đoạn tỏch gión bồn trũng và biển tiến khu vực. Mụi trƣờng khỏ yờn tĩnh lắng đọng những hạt mịn tạo nờn tầng sột dày cú giỏ trị nhƣ một màn chắn khu vực.
Chu kỳ IV: Từ 16,3 đến 11 triệu năm cú tuổi Miocen giữa ứng với hệ tầng Phủ Cừ. Mở đầu bằng cỏc tƣớng cỏt bột aluvi, bột sột đồng bằng chõu thổ, tiếp đến là sột tiền chõu thổ chứa than và cuối cựng là sột bột biển nụng. Đến thời kỳ này, quỏ trỡnh tỏch gión bồn rift đi vào giai đoạn kết thỳc, đồng thời xuất hiện một pha nộn ộp cục bộ kộo dài cho đến Miocen muộn.
Chu kỳ V: Từ 11 đến 5 triệu năm cú tuổi Miocen muộn ứng với hệ tầng Tiờn Hƣng. Trầm tớch thay đổi khỏ đa dạng, từ sạn- cỏt aluvi, bột sột chõu thổ chứa than ở phớa tõy bắc đến sột vụi xen kẽ sột bột prodelta ở phần phớa TN và ĐB khu vực nghiờn cứu. Pha kiến tạo nộn ộp ngang uốn làm xuất hiện trong giai đoạn này cỏc khối nõng bị bào mũn cắt cụt tạo nờn phức hệ trầm tớch molas mới, đồng thời trong cỏc khối sụt hỡnh thành phức hệ trầm tớch hạt mịn.
Trong mỗi chu kỳ cũng cú sự phỏt triển trầm tớch định hƣớng từ thấp đến cao theo khụng gian (theo chiều ngang) và theo thời gian (theo mặt cắt). Mỗi chu kỳ bậc II đƣợc giới hạn bởi hai mặt giỏn đoạn trầm tớch và tƣơng ứng với một pha kiến tạo, một tập phản xạ địa chấn. Cỏc chu kỳ trầm tớch tiến húa cú tớnh kế thừa: Mỗi chu kỳ đều bắt đầu là những lớp trầm tớch hạt thụ và kết thỳc là những lớp trầm tớch hạt mịn,
mụi trƣờng trầm tớch cũng cú sự chuyển tƣớng aamm. 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.
Giai đoạn Oligocen, ứng với giai đoạn đầu hỡnh thành bể, động năng của mụi trƣờng lớn, đặc trƣng bởi hoạt động mạnh mẽ của sụng. Cỏc tƣớng cuội, tảng, cỏt deluvi, proluvi (d, p) và tƣớng cuội, sạn, cỏt, bột sột aluvi (a) chiếm ƣu thế so với cỏc tƣớng sột bột chõu thổ - biển nụng (am, m). Đến Miocen bể trầm tớch đƣợc mở rộng tƣớng trầm tớch chiếm ƣu thế là tƣớng trầm tớch biển nụng (m) ở ngoài khơi và đầm lầy ven biển cổ (am- đặc trƣng bởi cỏc tập sột than, vỉa than dày hỡnh thành do sự chụn vựi cỏc thành tạo rừng ngập mặn) ở khu vực MVHN. Cỏc bể thứ cấp Miocen sớm, giữa, muộn bao gồm cỏc tƣớng trầm tớch cỏt bột aluvi, bột sột chõu thổ, sột đầm lầy tạo than và sột biển nụng xen kẽ nhau tạo thành cỏc chu kỳ trầm tớch do sự thay đổi mực nƣớc biển toàn cầu một cỏch nhịp nhàng và chuyển động kiến tạo đó hỡnh thành cỏc bề mặt giỏn đoạn trầm tớch theo kiểu ranh giới bào mũn cƣỡng bức, hoặc ranh giới chỉnh hợp cú giỏn đoạn trầm tớch. Chuyển động nhịp nhàng của mực nƣớc biển thể hiện trong Miocen qua cỏc nhịp than nõu, cỏc vỉa than nõu dạng thấu kớnh bị kẹp giữa hai lớp sột: lớp sột đầm lầy dƣới than và lớp sột biển nụng trờn than (Hỡnh 4.10).
Theo mặt cắt từ dƣới lờn và từ rỡa ra trung tõm bể cú sự chuyển tƣớng theo quy luật cộng sinh: cỏt bột aluvi → bột - sột - cỏt và sột đầm lầy chõu thổ → sột bột biển nụng. Sau đú lại cú sự chuyển tƣớng ngƣợc lại: sột biển nụng → sột bột chõu thổ ngập nƣớc, sột đầm lầy và bột sột đồng bằng chõu thổ. Quy luật chuyển tƣớng gắn liền với sự thay đổi mực nƣớc biển nhịp nhàng.
Hỡnh 4.8. Tiến húa mụi trƣờng trầm tớch trong mối quan hệ với tiến húa của bể Sụng Hồng trong Oligocen- Miocen
Chỳ thớch ký hiệu cỏc mụi trƣờng khỏc nhau: pe: Proluvi – eluvi
ap: aluvi – proluvi a: aluvi
ab: aluvi - đầm lầy am: chõu thổ
m: biển
ml: biển vũng vịnh amb: chõu thổ - đầm lầy mb: biển – đầm lầy
Tuổi Nhóm t-ớng chuyển tiếp và biển
Nhóm t-ớng lục địa Kiểu bồn Bồn nghịch đảo Tách giãn Tách giãn sụt lún Tách giãn sụt lún Bồn Cratôn Lục địa Bồn rift T-ớng trầm tích Miocen muộn (Tiên H-ng) Miocen giữa (Phủ Cừ) Miocen sớm (Phong Châu) Oligocen (Đình 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 -ơ n g H ả i Ph ò n g H -n g Y ên N a m Đ ịn h Th á i Bìn h S ô n g H ồ n g Đồ Sơn V ị n h B ắ c B ộ GK-110 (4253) Cồn Đen GK-102 (3968) GK-103 GK-101 (3202) GK-100 (3303) GK-13 GK-104 (4114) Phủ Cừ 0 30km Vị trí, tên và chiều sâu GK
Đ-ờng bờ hiện đại