Bể Cửu Long tiếp giáp với đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn ở phía đông nam bằng đới nâng Côn Sơn, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna và phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh. Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam. Tuy nhiên, nếu tính theo đường đẳng dày trầm tích 1000m thì bể có xu hướng mở về phía đông bắc. Theo tài liệu Địa chất và Tài Nguyên Dầu Khí Việt Nam, 2007 [16], bể Cửu Long được xác định là đơn vị cấu trúc bậc I. Đơn vị cấu trúc bậc I này được chia thành các đơn vị cấu trúc bậc II bao gồm: 1) Trũng phân dị Bạc Liêu, 2) Trũng phân dị Cà Cối, 3) Đới nâng Cửu Long, 4) Đới nâng Phú Quý và 5) Trũng chính bể Cửu Long (Hình 1.10) [16].
Trong các đơn vị cấu trúc bậc II này thì Trũng chính bể Cửu Long tiếp tục được phân chia chi tiết thành các đơn vị cấu trúc bậc III dựa trên đặc điểm cấu trúc địa chất của từng khu vực với sự khác biệt về chiều dày trầm tích và thường được giới hạn bởi những đứt gãy hoặc hệ thống đứt gãy có biên độ đáng kể. Trũng chính bể Cửu Long phân chia thành 8 đơn vị cấu trúc địa chất cấp III gồm: 1) Đới sườn nghiêng Tây Bắc, 2) Đới nâng Tây Bắc, 3) Trũng Trung tâm (gồm trũng Tây Bạch Hổ và trũng Đông Bắc), 4) Đới nâng Trung tâm, 5) Trũng phía Đông Bạch Hổ, 6) Đới sườn nghiêng Đông Nam, 7) Đới phân dị Đông Bắc và 8) Đới phân dị Tây Nam (Hình 1.11-1.12).
Hình 1.11. Bản đồ cấu trúc Trũng chính bể Cửu Long [15]
1) Sườn nghiêng Tây Bắc: là dải sườn bờ Tây Bắc của bể kéo dài theo hướng ĐB-TN, chiều dày trầm tích tăng dần về phía Tây Nam từ 1 đến 2.5km. Sườn nghiêng bị cắt xẻ bởi các đứt gãy kiến tạo có hướng ĐB-TN hoặc TB-ĐN, tạo thành các mũi nhô.
Trầm tích Đệ Tam của bể thường có xu hướng vát nhọn và gá đáy lên móng cổ granitoid trước Kainozoi.
2) Đới nâng Tây Bắc: nằm về phía Tây Bắc trũng Đông Bắc và được khống chế bởi các đứt gãy chính phương ĐB-TN. Về phía TB đới nâng bị ngăn cách với sườn nghiêng Tây Bắc bởi một địa hào nhỏ có chiều dày trầm tích khoảng 6km. Đới nâng bao gồm cấu tạo Vừng Đông (Hải Sư Đen) và dải nâng kéo dài về phía Đông Bắc.
3) Trũng Trung tâm: trong một số tài liệu trũng này được ghép chung với trũng Đông Bắc. Tuy nhiên, về đặc thù kiến tạo giữa 2 trũng có sự khác biệt đáng kể đặc biệt là phương của các đứt gãy chính. Trũng trung tâm bị khống chế bởi các đứt gãy kiến tạo có phương á vĩ tuyến, tạo sự gấp khúc của bể. Chiều dày trầm tích của trũng này có thể đạt tới 7-8 km [15].
4) Đới nâng Trung Tâm: là đới nâng nằm kẹp giữa hai trũng Đông và Tây Bạch Hổ và được giới hạn bởi các đứt gãy có biên độ lớn với hướng đổ chủ yếu về phía Đông Nam. Đới nâng bao gồm các cấu tạo dương và có liên quan đến những khối nâng cổ của móng trước Kainozoi như: Bạch Hổ, Rồng. Các cấu tạo bị chi phối không chỉ bởi các đứt thuận hình thành trong quá trình tách giãn, mà còn bởi các đứt gãy trượt bằng và chờm nghịch do ảnh hưởng của sự siết ép vào Oligoxen muộn.
5) Trũng phía Đông Bạch Hổ: nằm kẹp giữa đới nâng Trung Tâm về phía Tây, sườn nghiêng Đông Nam về phía Đ-ĐN và đới nâng Đông Bắc về phía Bắc. Trũng có chiều dày trầm tích đạt tới 7 km và là một trong ba trung tâm tách giãn của bể.
6) Đới sườn nghiêng Đông Nam: là dải sườn bờ Đông Nam của bể, tiếp giáp với đới nâng Côn Sơn. Trầm tích của đới này có xu hướng vát nhọn và gá đáy với chiều dày dao động từ 1 đến 2.5 km. Sườn nghiêng này cũng bị phức tạp bởi các đứt gãy kiến tạo có phương ĐB-TN và á vĩ tuyến tạo nên các cấu tạo địa phương như cấu tạo Amethyst, Cá Ông Đôi, Opal, Sói.
7) Đới phân dị Đông Bắc (phần đầu Đông Bắc của bể): nằm kẹp giữa đới nâng Đông Phú Quý và Sườn nghiêng Tây Bắc. Đây là khu vực có chiều dày trầm tích trung bình và bị phân dị mạnh bởi các hệ thống đứt gãy có đường phương TB-ĐN, ĐB-TN và á vĩ tuyến tạo thành nhiều địa hào, địa luỹ nhỏ (theo bề mặt móng). Một số các cấu tạo dương địa phương đã xác định như: Ruby, Pearl, Turquoise, Diamond, Agate.
8) Đới phân dị Tây Nam: nằm về đầu Tây Nam của trũng chính. Khác với đới phân dị ĐB, đới này bị phân dị mạnh bởi hệ thống những đứt gãy với đường phương chủ yếu là á vĩ tuyến tạo thành những địa hào, địa luỹ, hoặc bán địa hào, bán địa luỹ xen kẽ nhau. Những cấu tạo có quy mô lớn trong đới này phải kể đến: Đu Đủ, Tam Đảo, Bà Đen và Ba Vì. Các cấu tạo địa phương dương bậc 4 là đối tượng tìm kiếm và thăm dò dầu khí chính của bể.
1.3.4. Địa tầng khu vực nghiên cứu
Theo tài liệu khoan, địa tầng được mở ra của bể Cửu Long gồm đá móng cổ trước Kainozoi và trầm tích lớp phủ Kainozoi [1, 2, 3, 5].
MÓNG TRƯỚC KAINOZOI
Ở bể Cửu Long cho đến nay đã khoan hàng trăm giếng khoan sâu vào móng trước Kainozoi tại nhiều vị trí khác nhau trên toàn bể. Thành phần thạch học của đá móng gặp phổ biến là các magma xâm nhập granite và granodiorite-diorite. Các đá granite được gặp tại nhiều cấu tạo như Bạch Hổ (khối Trung Tâm), Rồng và Ruby, Rạng Đông, Hải Sư Đen,… Ngoài ra, còn có thể gặp các đá phun trào, biến chất và trầm tích có tuổi trước Kainozoi như đã lộ ra trên đới Đà Lạt và vùng phụ cận.
So sánh kết quả nghiên cứu các phức hệ magma xâm nhập trên đất liền với đá móng kết tinh ngoài khơi bể Cửu Long, theo đặc trưng thạch học và tuổi tuyệt đối có thể xếp tương đương với 3 phức hệ: Định Quán, Đèo Cả và Cà Ná. Ngoài ra, ở cánh phía Đông Bắc mỏ Bạch Hổ, đá móng magma xâm nhập ở đây đang được liên hệ vào thành phần của phức hệ Hòn Khoai, phức hệ đá magma cổ nhất trong móng của bể Cửu Long, phức hệ có tuổi Trias muộn, tương ứng khoảng 240 đến 250 tr. năm, thành phần thạch học gồm chủ yếu là diorite, monzonite và adamelite. Đá bị biến đổi, cà nát mạnh. Phần lớn các khe nứt đã bị lấp đầy bởi khoáng vật thứ sinh: calcite-epidote-zeolite.
Phức hệ Định Quán và Đèo Cả gặp khá phổ biến ở nhiều cấu tạo Bạch Hổ (vòm Bắc), Ba Vì, Tam Đảo và Sói. Ở các mỏ Hồng Ngọc, Rạng Đông, Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng (ở phía Bắc bể), chủ yếu là đá granodiorite, đôi chỗ gặp monzonite biotite-thạch anh đa sắc. Đá thuộc loại kiềm vôi, có thành phần axit vừa phải SiO2 dao động 63-67%. Các thành tạo của phức hệ xâm nhập này có mức độ giập vỡ và biến đổi cao. Hầu hết các khe nứt đều được lấp đầy bởi các khoáng vật thứ sinh: calcite, zeolite, thạch anh và clorite. Trong đới biến đổi mạnh biotite thường bị clorite hoá. Phức hệ Định Quán có tuổi Jura muộn-Creta sớm, phức hệ Đèo Cả tuổi Creta. Tuổi tuyệt đối của các đá thuộc các phức hệ này dao động từ 90 đến 130-155tr. năm. Phức hệ Cà Ná là phức hệ magma phát triển và gặp phổ biến nhất trên toàn bể Cửu Long. Phức hệ đặc trưng là granite hai mica, thuộc loại Natri-Kali, dư nhôm (Al=2.98%), Si (~69%) và ít Ca. Đá có tuổi tuyệt đối khoảng 90-100 tr. năm, thuộc Creta muộn. Các khối granitoid phức hệ magma xâm nhập này thành tạo đồng tạo núi và phân bố dọc theo hướng trục của bể. Đá bị dập vỡ, nhưng mức độ biến đổi thứ sinh yếu hơn so với hai phức hệ vừa nêu.Trong mặt cắt đá magma
xâm nhập đã biết thường gặp các đai mạch có thành phần thạch học khác nhau từ axit đến trung tính - bazơ, bazơ và thạch anh. Tại một số nơi, như khu vực mỏ Rồng còn gặp đá biến chất nhiệt động kiểu paragneis hoặc orthogneis. Các đá này thường có mức độ giập vỡ và biến đổi kém hơn so với đá xâm nhập (Hình 1.13).
Hình 1.13. Biểu đồ phân loại thạch học cho các mẫu đá móng theo giếng khoan tại cấu tạo Hải Sư Đen (Vừng Đông) và lân cận [19]
Tại khu vực Hải Sư Đen, tầng đá móng là một đối tượng giàu tiềm năng. Các kết quả thử vỉa trong đối tượng móng nứt nẻ tại đây đều cho dòng khả quan. Tại các giếng khoan trong phạm vi cấu tạo, móng trước Kainozoi gồm các đá granitoid phức hệ Đèo Cả tuổi Creta. Chủ yếu thuộc nhóm đá granite và monzonite thạch anh (Hình 1.14).
TRẦM TÍCH KAINOZOI
Trầm tích Kainozoi trong khu vực bể Cửu Long nói chung bao gồm các trầm tích có tuổi từ Eoxen tới nay và được chia thành các hệ tầng: hệ tầng Cà Cối (Eoxen), hệ tầng Trà Cú (Oligoxen sớm), hệ tầng Trà Tân (Oligoxen), hệ tầng Bạch Hổ (Mioxen sớm), hệ tầng Côn Sơn (Mioxen giữa), hệ tầng Đồng Nai (Mioxen muộn) và hệ tầng Biển Đông (Plioxen-Pleitoxen) (hình 1.15). Tại khu vực Hải Sư Đen, có mặt các phân vị địa tầng được mô tả theo thứ tự từ cổ đến trẻ như sau:
HỆ PALEOGEN
Eoxen- Oligoxen sớm. Hệ tầng Trà Cú (E2-E31tc) - tập F
Hệ tầng Trà Cú đã xác lập ở giếng khoan (GK) Cửu Long-1X. Trầm tích gồm chủ yếu là sét kết, bột kết và cát kết, có chứa các vỉa than mỏng và sét vôi, được tích tụ trong
điều kiện sông hồ. Đôi khi gặp các đá núi lửa. Chiều dày của hệ tầng tại phần trũng sâu, phần sườn các khối nâng Trung tâm như Bạch Hổ, Rồng và Sư Tử Trắng có thể đạt tới 500m. Tuổi của hệ tầng được xác định dựa trên phức hệ bào tử, phấn hoa trong mẫu lấy tại giếng khoan Cửu Long-1X (Nguyễn Giao, Lê Trọng Cán và nnk 1987) [16]. Ở khu vực lân cận Mỏ Hải Sư Đen, trầm tích của tập F đã gặp trong các giếng khoan cấu tạo Sư Tử Trắng (Lô 15-1, Cửu Long JOC). Hệ tầng Trà Cú có tiềm năng chứa và sinh dầu khí khá cao [16]. Các vỉa cát kết của hệ tầng là các vỉa chứa dầu khí chủ yếu trên mỏ Đông Nam Rồng, Sư Tử Trắng và là đối tượng khai thác thứ hai sau móng nứt nẻ trên mỏ Bạch Hổ. Chiều dày của hệ tầng dao động từ 0 đến 800m.
Hình 1.14. So sánh mẫu đá móng tại cấu tạo Hải Sư Đen với các mẫu đá của phức hệ Định Quán, Đèo Cả và Ankroet lấy tại các điểm lộ trên khu vực đới Đà Lạt [19]
Oligoxen. Hệ tầng Trà Tân (E32 tt) - tập E, D và C
Hệ tầng Trà Tân được xác lập ở GK 15A-1X. Đá của hệ tầng Trà Tân đôi chỗ nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Trà Cú. Mặt cắt hệ tầng được chia thành ba tập:
Tập E: trong khu vực nghiên cứu, tập E gặp trong các giếng khoan HSD-4X (Lô 15-02/1) và HSN-1X (Lô 15-2 mở). Chúng thường bị bóc mòn tại những khu vực móng nhô cao. Thành phần thạch học: cát kết hạt mịn đến thô, đôi chỗ có sạn, cuội kết xen sét kết, bột kết. Trầm tích tập E được xác định thành tạo trong bối cảnh kiến tạo đồng tạo rift. Môi trường trầm tích sông (aluvi/fluvi/channel/turbidite).
Tập D: đây là tập trầm tích giàu sét bao gồm sét kết, bột kết xen kẹp cát kết. Sét kết màu đen nâu, nâu đậm giàu hữu cơ là nguồn đá sinh chính trong bể Cửu Long. Môi trường tích tụ là đầm hồ nước lợ và đầm hồ nước ngọt có ảnh hưởng nước lợ.
Tập C (Oligoxen muộn): trầm tích của tập C chứa thành phần cát nhiều hơn so với tập D. Thành phần thạch học bao gồm sét kết xen kẹp với cát kết và đá vôi. Môi trường tích tụ là điều kiện đầm hồ nước ngọt với ảnh hưởng nước lợ và đầm hồ nước ngọt gần bờ.
Trong mặt cắt hệ tầng đã gặp những hoá thạch bào tử phấn: F. Trilobata, Verutricolporites, Cicatricosiporites, xác định tuổi Oligoxen muộn.
HỆ NEOGEN
Mioxen sớm. Hệ tầng Bạch Hổ (N11 bh) - tập BI
Hệ tầng Bạch Hổ được xác lập ở giếng khoan BH-1X. Ở khu vực nghiên cứu, Hệ tầng Bạch Hổ được chia thành hai phần tập BI.1 (phần dưới) và BI.2 (phần trên) được mô tả theo tứ tự từ dưới lên như sau:
Tập BI.1: tập BI.1 được chia làm thứ tự từ dưới lên như sau:
BI.1 dưới – phụ tập 5.2: Intra Bạch Hổ dưới 5.2 bao gồm cát kết xen kẹp với bột kết và sét kết xám. Môi trường trầm tích là điều kiện đầm hồ nước ngọt với ảnh hưởng của nước lợ và điều kiện hồ nước ngọt gần bờ.
BI.1 dưới – phụ tập 5.1: Intra Bạch Hổ dưới 5.1 bao gồm sét kết nâu đỏ dày xen kẹp với sét kết xám mỏng, bột kết và cát kết mỏng (phần dưới); sét kết xám dày xen kẹp
với cát kết và bột kết mỏng (phần trên). Môi trường trầm tích là điều kiện hồ nước ngọt với ảnh hưởng của nước lợ và điều kiện đồng bằng phù sa với khí hậu khô.
Tập BI.2: phần nóc tập BI.2 được đặc trưng bởi một lớp sét kết tạo nên tầng chắn rộng lớn bao phủ toàn bộ bể Cửu Long được gọi là tầng sét Bạch Hổ hay sét Rotalit. Thành phần thạch học bao gồm đá phiến sét/sét kết màu xám xanh lục sẫm, xám xanh với bột kết mỏng (phần trên), phiến sét/sét kết xám xanh lục sậm, xám xanh lục với đá cát kết mỏng, bột kết và một ít đá vôi. Môi trường trầm tích gần bờ, biển bị giới hạn, điều kiện phá nước lợ và hồ nước ngọt với năng lượng thấp.
Mioxen trung. Hệ tầng Côn Sơn (N12cs) - tập BII
Hệ tầng Côn Sơn được xác lập ở giếng khoan 15B-1X. Hệ tầng Côn Sơn gồm chủ yếu cát kết hạt thô-trung, bột kết (chiếm đến 75-80%), xen kẽ với các lớp sét kết màu xám, nhiều màu dày 5-15m, đôi nơi có lớp than mỏng. Bề dày hệ tầng thay đổi từ 250 - 900m. Trầm tích của hệ tầng được thành tạo trong môi trường sông (aluvi) ở phía Tây, đầm lầy - đồng bằng ven bờ ở phía Đông, Đông Bắc. Trầm tích của hệ tầng nằm gần như ngang hoặc uốn nhẹ theo cấu trúc bề mặt nóc hệ tầng Bạch Hổ, nghiêng thoải về Đông và Trung tâm bể. Trong mặt cắt hệ tầng gặp phổ biến các bào tử phấn: F. Meridionalis, Plorschuetzia levipoli, Acrostichum, Compositea... và các trùng lỗ, rong tảo như hệ tầng Bạch Hổ.
Mioxen muộn. Hệ tầng Đồng Nai (N13đn) - tập BIII
Hệ tầng Đồng Nai được mở ở giếng khoan 15G-1X. Hệ tầng Đồng Nai chủ yếu là cát hạt trung xen kẽ với bột và các lớp mỏng sét màu xám hay nhiều màu, đôi khi gặp các vỉa carbonat hoặc than mỏng, môi trường trầm tích đầm lầy - đồng bằng ven bờ ở phần Tây bể, đồng bằng ven bờ - biển nông ở phần Đông và Bắc bể. Tuổi của hệ tầng được xác định theo tập hợp phong phú bào tử và Nannoplakton: Stenoclaena Palustris Carya, Florschuetzia Meridionalis, nghèo hoá đá foraminifera. Bề dày của hệ tầng thay đổi trong khoảng từ 500 - 750m.
HỆ NEOGEN - ĐỆ TỨ
Hệ tầng Biển Đông chủ yếu là cát hạt trung-mịn với ít lớp mỏng bùn, sét màu xám nhạt chứa phong phú hóa đá biển và glauconit thuộc môi trường trầm tích biển nông, ven bờ, một số nơi có gặp đá carbonat. Chúng phân bố và trải đều khắp toàn bể, với bề dày khá ổn định trong khoảng 400 – 700m. Trong mặt cắt của hệ tầng gặp khá phổ biến các hoá đá foraminifera: Pseudorotalia, Globorotalia, Dạng rêu (Bryozoar), Molusca, san hô, rong tảo và bào tử phấn: Dacrydium, Polocarpus imbricatus...
Tóm lại: địa tầng khu vực cấu tạo Hải Sư Đen bao gồm các đá granitoid tuổi Mesozoi muộn tạo nên móng trước Kainozoi và các đá trầm tích Kainozoi bao gồm các tập địa chấn E, D, C, BI.5.2, BI.5.1, BII, BIII & A. Nhìn chung bề dày của các thành tạo