Tài liệu Một số đặc trưng chính của môi trường và tướng trầm tích của bồn trũng Cửu Long

Nội dung text: Tài liệu Một số đặc trưng chính của môi trường và tướng trầm tích của bồn trũng Cửu Long

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 54, 04/2016, (Chuyªn ®Ò §Þa vËt lý), tr.3-9 MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CHÍNH CỦA MÔI TRƯỜNG VÀ TƯỚNG TRẦM TÍCH CỦA BỒN TRŨNG CỬU LONG MAI VĂN BÌNH, Tổng Công ty Thăm dò và Khai thác Dầu khí Việt Nam NGUYỄN ANH ĐỨC, Tổng Công ty Thăm dò và Khai thác Dầu khí Việt Nam Tóm tắt: Các quá trình trầm tích liên quan chặt chẽ giữa không gian trầm tích với vật liệu trầm tích đổ vào và được kiểm soát bởi mực nước biển toàn cầu, các hoạt động kiến tạo. Bồn trũng Cửu Long là một bồn trũng tách giãn (rift) lục địa điển hình, các hoạt động kiến tạo tách giãn là yếu tố chính dẫn đến thay đổi mối tương quan giữa không gian trầm tích và vật liệu trầm tích đổ vào. Địa tầng trầm tích của quá trình đồng tách giãn (syn-rift) có thể chia làm ba giai đoạn: giai đoạn khởi tạo (initiation-rift) tuổi Cuối Eocene và Oligocene Sớm có môi trường trầm tích là các quạt bồi tích, bồi tích kết dải lẫn trầm tích sét trong môi trường hồ nông; giai đoạn cao trào (climax-rift) có tuổi Oligocene Trung, có môi trường trầm tích chủ yếu là sét trầm tích hồ sâu giàu vật chất hữu cơ xen lẫn các lớp cát mỏng trong quá trình ngập lụt; giai đoạn bình ổn (waning rift) có tuổi Oligocene Cuối và Miocene Sớm có môi trường trầm tích chủ yếu là ven hồ, quạt châu thổ, sông, xen lẫn trầm tích sét trong môi trường hồ nông. Mở đầu đá (diagenesis) sẽ để lại những dấu tích nào đó Trên thế giới nói chung, các nhiên liệu hóa trong đá trầm tích cuối cùng, các đặc trưng của thạch ngày càng giảm, đa phần, các bẫy dầu khí đá trầm tích là sự hội tụ các quá trình hóa lý sinh lớn và có kiểu dạng quen thuộc (structural, khác nhau [1], như vậy, để hiểu môi trường trầm conventional traps ), đã được phát hiện và khai tích cổ như thế nào, tướng đá thay đổi theo không thác, Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ. Xu gian ra sao, ta cần xem xét đối tượng địa chất qua hướng chung trên thế giới hiện nay là tìm các tài nhiều khía cạnh lý hóa sinh khác nhau ở cấp độ nguyên phi truyền thống, các bẫy địa tầng vi mô cũng như vĩ mô. (stratigraphic traps) Để làm được việc này, Để đánh giá tướng trầm tích, ta cần đánh giá không chỉ đòi hỏi sự hiểu biết địa chất nói chung nhịp trầm tích (parasequence) theo các góc độ mà còn hiểu về kiến tạo, địa tầng phân tập, môi sau: trường và tướng trầm tích ở cấp độ cao hơn, chi - Các khía cạnh vật lý như là độ hạt, độ mài tiết hơn. Có như thế, ta mới hình dung dạng 3D tròn, sự phân bố độ hạt, sự thay đổi theo không của thân cát như thế nào, khả năng sinh chứa gian như thế nào. Về cơ bản, chúng phản ánh chắn của chúng ra sao. năng lượng trầm tích, loại dòng chảy (dòng lớp 1. Giải quyết vấn đề hay dòng rối), có yếu tố thủy triều hay không Để nghiên cứu môi trường và tướng trầm - Các khía cạnh hóa học như màu sắc, thành tích, trước hết ta cần kết hợp các dữ liệu ở phạm phần khoáng vật, xi măng , để hiểu môi trường vi rộng cũng như ở phạm vi hẹp. Phạm vi rộng là phong hóa, loại đá nguồn (supply rock), các quá các nghiên cứu sự ảnh hưởng của thay đổi mực trình hòa tan, tái kết tinh. nước biển toàn cầu, chu kỳ khí hậu, các hoạt - Các khía cạnh sinh học là tìm hiểu các hóa động kiến tạo, độ dày trầm tích như thế nào, thạch, bào tử phấn, xác thực vật, hang hóc của hướng đổ trầm tích chủ đạo ra sao, loại bồn trũng côn trùng, phân bố của than , các thông tin sinh trầm tích , còn ở phạm vi hẹp là các thông tin học chỉ báo nhiệt độ, độ ẩm, khí hậu nói chung, địa chất, địa vật lý ở từng giếng khoan để hiểu rõ áp suất, trên mặt đất hay dưới nước, độ sâu nước, năng lượng trầm tích, môi trường lắng đọng (trên độ khoáng hóa của nước, môi trường oxy hóa hay mặt đất hay dưới nước ). Các quá trình phong khử của môi trường trầm tích. Đá trầm tích về hóa, bào mòn, vận chuyển, lắng đọng, thành tạo cơ bản được lắng đọng qua 3 môi trường chính: 3
2. lục địa, ven biển và biển. Mỗi môi trường chính Trong hình 1, địa tầng của quá trình đồng rift còn có thể chia nhiều môi trường nhỏ hơn. Mỗi (syn-rift) chia làm ba giai đoạn chính. Giai đoạn môi trường trầm tích là sự kết hợp duy nhất một đầu (underfilled phase) ứng với không gian trầm số quá trình thành tạo đặc trưng, được phản ánh tích lớn hơn vật liệu trầm tích đổ vào qua một tổ hợp các tướng trầm tích [4]. (accommodation > sediment supply), thường có Trong bồn trũng Cửu Long, trầm tích triển môi trường trầm tích biển hay hồ, có các tập sét vọng dầu khí có tuổi từ Eocene đến Miocene sớm dày, diện tích phủ rộng, hàm lượng vật chất hữu về cơ bản là trầm tích lục địa, được lắng đọng cơ cao, thỉnh thoảng cũng có tập cát mỏng trầm giai đoạn tiền rift (pre-rift) và đồng tạo rift (syn- tích trong quá trình lũ lụt. Giai đoạn giữa (filled rift), vì là tầng triển vọng nên nó được nghiên phase) ứng với không gian trầm tích ngang bằng cứu nhiều nhất và số liệu được thu thập đầy đủ với vật liệu trầm tích đổ vào (accommodation = nhất. Phần trầm tích trẻ hơn về cơ bản là trầm sediment supply), thường có môi trường trầm tích ven biển hay biển nông, được lắng đọng giai tích ven biển hay ven hồ (marginal marine or đoạn hậu tạo rift (post-rift) [7, 8]. Trong bài này, lacustrine), đó là sự xen lẫn các tập cát sét, tập các tác giả chỉ tập trung tìm hiểu phần trầm tích cát là các doi cát cửa sông, cát ven hồ hay là các lục địa ở bồn trũng Cửu Long. kênh phân lưu (distributary channels). Giai đoạn Bồn trũng rift được đặc trưng [5] bởi lún cuối (overfilled phase) ứng với không gian trầm chìm liên tục qua theo từng xung tách giãn ngắn, tích nhỏ hơn vật liệu trầm tích đổ vào sau đó là khoảng thời gian khá dài tĩnh lặng. Kết (accommodation < sediment supply), thường có quả là chu kỳ địa tầng được quan sát trong các môi trường trầm tích của quạt delta hay sông. bồn trũng rift là xu hướng trầm tích biển lùi Các tập cát thành tạo ở giai đoạn giữa và cuối là (progradation) với độ hạt thô dần lên trên. các bẫy chứa chính cho đá mẹ nằm bên dưới. Hình 1. Xu hướng trầm tích thô dần (coarsing upward) trong một địa tầng của bồn trũng rift lý tưởng [5] 4
3. Hình 2. Khi xét ở phân tập nhỏ, các phân tập này cũng có xu hướng trầm tích thô dần (coarsing upward) trong một địa tầng của bồn trũng Espinhaco rift [5] Hình 3. Mô hình của bồn trũng Reconcavo rift, Brazil Theo hình 3, mô hình của bồn trũng các tác giả nhận thấy rằng, trong giai đoạn syn- Reconcavo rift, nhìn chung, toàn bồn trũng cũng rift (từ đầu Oligocene giữa đến kết thúc Miocene có xu hướng trầm tích thô dần, vùng ven bồn sớm), động thái kiến tạo, xu thế độ hạt, môi trũng là trầm tích hạt thô có tướng quạt bồi tích trường trầm tích khá tương đồng với mô hình của hay delta của hồ, về cơ bản cũng như bồn trũng một bồn trũng rift lý tưởng. Trầm tích có xu thế Cửu Long. thô dần, môi trường trầm tích từ hồ sâu đến ven 2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận hồ, delta và sông (hình 4). Qua tổng hợp và phân tích của nhiều số liệu Tài liệu đẳng dày, tướng log, mẫu lõi, cổ (địa chấn, log, cổ sinh, địa hóa, mẫu lõi ) của sinh, địa hóa chỉ ra rằng trầm tích hồ phủ rộng nhiều giếng khoan trong bồn trũng Cửu Long, rải trong bồn trũng Cửu Long trong Oligocene 5
4. giữa (hình 5), đây là tầng đá mẹ chính của bồn trong giai đoạn pre-rift (có tuổi Eocene hay trũng. Oligocene sớm), do địa hình phức tạp, các địa hào, Quạt bồi tích (alluvial fan): bán địa hào là nơi tích lũy trầm tích quạt bồi tích Trong bồn trũng Cửu Long cũng có các đặc hạt thô. Quạt bồi tích cũng có thể lắng đọng ven điểm chung của các bồn trũng rift trên thế giới, bồn trũng trong giai đoạn đồng tạo rift (hình 6). Hình 4. Trong giai đoạn syn-rift ở bồn trũng Cửu Long, trầm tích có xu thế thô dần, từ môi trường hồ sâu, ven hồ, delta và sông Hình 5. Trầm tích hồ phủ rộng rải trong bồn trũng Cửu Long trong Oligocene giữa 6
5. Hình 6. Quạt bồi tích lắng đọng các địa hào, bán địa hào ở bồn trũng Cửu Long được minh giải qua mặt cắt địa chấn Tướng trầm tích hồ: Trong bồn trũng Cửu Tướng dòng bện (braided channel, hình 8): Long, trầm tích hồ chiếm ưu thế trong giai đoạn trong bồn trũng rift Cửu Long, do địa hình có độ đầu của đồng tạo rift, trong phân tập Oligocene dốc cao, một số sông có tướng dòng bện, tướng giữa, đây là tập đá mẹ trưởng thành dồi dào cho log có dạng blocky, khá nhiều cuội (được quan các tầng đá chứa trong bồn trũng. sát trên các tài liệu ảnh điện FMI, mẫu lõi ). Một dấu hiệu để nhận diện sét hồ (distal Số lớn sông trong bồn trũng rift Cửu Long có lake) là vân sáng tối (varved), các vân của trầm tướng dòng phân lưu (distributary channels) hay tích hồ liên quan chặt chẽ với chu kỳ khí hậu sông uốn khúc (meandering channels), thường (mùa khô hay mùa mưa, mùa tan băng ), tướng log có dạng hình chuông (fining up-ward), nghiên cứu màu sắc, độ dày các vân này là một đáy lòng sông chứa một số cuội (basal lag), trong cách tốt để khôi phục cổ khí hậu. Các vân này thân cát thường có crossbed (được chỉ rõ trên các tài được bảo tồn tốt do bởi được lắng động trong liệu ảnh điện FMI được sử dụng để xác định môi trường yếm khí (anoxic), không bị phá vỡ hướng dòng chảy cổ), trên và dưới của tập cát là trầm của hệ thống sinh vật (hình 7). tích hạt mịn của đồng bằng ngập lụt (hình 9, 10). Hình 7. Vân sáng tối của trầm tích hồ liên quan chặt chẽ với chu kỳ khí hậu (varved), được quan sát trên mẫu lõi trong bồn trũng Cửu Long 7
6. Hình 8. Tướng bồi tích kết dải (braided channel) trong bồn trũng rift Cửu Long, qua tài liệu log và mẫu lõi Hình 9. Tướng dòng sông được nhận diện qua mẫu lõi 8
7. Hình 10. Tướng dòng sông (meandering) được chỉ báo qua tài liệu log, FMI và mẫu lõi Kết luận Nhìn chung, để đánh giá môi trường trầm Trong giai đoạn pre-rift, quạt bồi tích được tích cổ như thế nào, tướng đá thay đổi theo không trầm tích trong giai đoạn pre-rift (có tuổi Eocene gian ra sao, ta cần xem xét đối tượng địa chất qua hay Oligocene sớm), trong các địa hào, bán địa nhiều khía cạnh lý hóa sinh khác nhau ở cấp độ hào. Quạt bồi tích cũng được trầm tích ven bồn vi mô cũng như vĩ mô. trũng trong giai đoạn đồng tạo rift. TÀI LIỆU THAM KHẢO Trong giai đoạn syn-rift (từ đầu Oligocene [1]. Sam Boggs, 2006, Principles of giữa đến kết thúc Miocene sớm), động thái kiến Sedimentology and Stratigraphy, Pearson tạo, xu thế độ hạt, môi trường trầm tích khá Prentice Hall, p. 241-243. tương đồng với mô hình của một bồn trũng rift [2]. Robert R. Berg, 1986, Reservoir Sandstones, lý tưởng. Hiểu rõ các đặc trưng chính của các bồn Prentice Hall. trũng rift trên thế giới là cần thiết trước khi tìm [3]. Catuneanu, 2006, Principles of Sequence hiểu bồn trũng Cửu Long. Stratigraphy, Elsevier. Trong syn-rift, trầm tích có xu thế thô dần, [4]. Gary Nichols, 2009, Sedimentology and môi trường trầm tích từ hồ sâu đến ven hồ, delta Stratigraphy, Wiley-Blackwell, p. 1-43. và sông, phần dưới là nguồn sinh cho phần chứa [5]. M.A. Martins-Neto, O. Catuneanu, 2009, là các tập cát ở trên, cũng như các phần đá móng Rift sequence stratigraphy, Elsevier. nứt nẻ nhô cao. [6]. Withjack et al, 2002, Rift-basin structure and Trong post-rift, bồn trũng chịu lún chìm its influence on sedimentary systems. nhiệt, không còn các hoạt động kiến tạo, cũng [7]. Robert Hall et al, 2004, Sundaland basins, không quan sát các hoạt động phun trào núi lửa, the American Geophysical Union. trầm tích bồn trũng Cửu Long chiếm chiếm ưu [8]. Zahirovic et al, 2014, Cretaceous Cenozoic thế là ven biển hay biển nông, có địa hình khá tectonic evolution SE Asia. bình ổn. (xem tiếp trang 25) 9