Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất trong Miocen bể Phú Khánh và ý nghĩa dầu khí

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:154

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất trầm tích bể Phú Khánh theo chu kỳ các bể thứ cấp trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nƣớc biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo trong Miocen và đánh giá ý nghĩa dầu khí liên quan.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất trong Miocen bể Phú Khánh và ý nghĩa dầu khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỊA CHẤT TRONG MIOCEN BỂ PHÚ KHÁNH VÀ Ý NGHĨA DẦU KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỊA CHẤT TRONG MIOCEN BỂ PHÚ KHÁNH VÀ Ý NGHĨA DẦU KHÍ Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 9440201.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. Trần Văn Trị 1. GS.TS. Trần Nghi.......... 2. TS. Nguyễn Thế Hùng Hà Nội - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất trong Miocen bể Phú Khánh và ý nghĩa dầu khí” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu trong luận án là trung thực và các kết quả nghiên cứu chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Thị Dung
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, Nghiên cứu sinh đã nhận đƣợc sự chỉ bảo, quan tâm, giúp đỡ tận tình của các thầy hƣớng dẫn khoa học GS.TS. Trần Nghi và TS. Nguyễn Thế Hùng, Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc về sự giúp đỡ này. Nghiên cứu sinh đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, tạo điều kiện của lãnh đạo và cán bộ các cơ quan: Bộ môn Trầm tích và Địa chất biển, Bộ môn Địa chất Dầu khí, Khoa Địa chất, Phòng Tổ chức Cán bộ, Phòng Sau đại học, Phòng Chính trị và Công tác sinh viên, Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên và sự tạo điều kiện của Viện Dầu khí - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trong quá trình thu thập, tham khảo số liệu, tài liệu và học hỏi các phƣơng pháp nghiên cứu liên quan đến luận án. Nhân dịp này, Nghiên cứu sinh đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự tạo điều kiện và giúp đỡ quý báu trên! Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè, những ngƣời đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần và tạo những điều kiện tốt nhất cho Nghiên cứu sinh trong suốt thời gian làm Luận án. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu sinh: TrÇn ThÞ Dung
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 4 DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG .............................................................................. 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... 6 MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 11 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................... 15 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN ................................ 15 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ................................................................................... 18 1.2.1. Lịch sử tìm kiếm, thăm dò dầu khí bể Phú Khánh ........................................... 18 1.2.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và kiến tạo- địa động lực bể Phú Khánh và lân cận ........ 22 1.2.3. Nhận xét chung ................................................................................................ 29 1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ..................................................................................... 29 CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP LUẬN, CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ TÀI LIỆU .............................................................................................. 33 2.1. PHƢƠNG PHÁP LUẬN..................................................................................... 33 2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 41 2.2.1. Phƣơng pháp địa chấn - địa tầng ...................................................................... 41 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan .................................... 46 2.2.3. Phƣơng pháp phân tích lát mỏng thạch học đá trầm tích dƣới kính hiển vi phân cực ..................................................................................................................... 49 2.2.4. Phƣơng pháp phân tích biến dạng và phục hồi bể trầm tích ............................ 51 2.2.5. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ tƣớng đá – cổ địa lý ........................................ 54 2.3. CƠ SỞ TÀI LIỆU ............................................................................................... 55 2.3.1. Tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan ......................................................... 56 2.3.2. Tài liệu địa chất ................................................................................................ 57 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG VÀ LỊCH SỬ BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT CÁC BỂ THỨ CẤP TRONG MIOCEN ........................................... 58 1
3.1. BỐI CẢNH KIẾN TẠO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ KẾ CẬN ..................... 58 3.2. CÁC BỂ TRẦM TÍCH THỨ CẤP TRONG MIOCEN ...................................... 63 3.2.1. Khái quát .......................................................................................................... 63 3.2.2. Ranh giới các bể trầm tích thứ cấp trong Miocen ............................................ 64 3.3. ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG CÁC BỂ TRẦM TÍCH THỨ CẤP MIOCEN ......... 68 3.3.1. Biến dạng bể do hoạt động đứt gãy.................................................................. 69 3.3.2. Biến dạng bể do quá trình sụt lún, nén ép và nâng trồi .................................... 74 3.3.3. Biến dạng bể do hoạt động núi lửa................................................................... 80 3.3.4. Hệ quả của quá trình biến dạng khu vực bể Phú Khánh .................................. 81 3.4. PHỤC HỒI CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT QUA CÁC THỜI KỲ ............................ 87 3.4.1. Xử lý biến dạng ................................................................................................ 87 3.4.2. Phân vùng cấu trúc địa chất Miocen sớm (N11) ............................................... 90 3.4.3. Phân vùng cấu trúc địa chất Miocen giữa (N12) ............................................... 93 3.4.4. Phân vùng cấu trúc địa chất Miocen muộn (N13) ............................................. 96 CHƢƠNG 4. TIẾN HÓA TRẦM TÍCH CÁC BỂ THỨ CẤP MIOCEN TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI LỊCH SỬ KIẾN TẠO VÀ Ý NGHĨA DẦU KHÍ LIÊN QUAN99 4.1. KHÁI QUÁT CHUNG ....................................................................................... 99 4.2. CHU KỲ TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP ..................................... 100 4.2.1. Chu kỳ trầm tích ............................................................................................. 100 4.2.2. Địa tầng phân tập ........................................................................................... 101 4.3. ĐẶC ĐIỂM TƢỚNG ĐÁ – CỔ ĐỊA LÝ THEO ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP .......... 106 4.3.1. Khái quát ........................................................................................................ 106 4.3.2. Đặc điểm tƣớng đá – cổ địa lý giai đoạn Miocen sớm .................................. 107 4.3.3. Đặc điểm tƣớng đá – cổ địa lý giai đoạn Miocen giữa .................................. 113 4.3.4. Đặc điểm tƣớng đá – cổ địa lý giai đoạn Miocen muộn ................................ 118 4.4. TIẾN HÓA TRẦM TÍCH CÁC BỂ THỨ CẤP MIOCEN TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI LỊCH SỬ KIẾN TẠO ................................................................................ 120 4.5. Ý NGHĨA DẦU KHÍ TRONG MIOCEN TRÊN CƠ SỞ TRẦM TÍCH LUẬN ...... 124 4.5.1. Khái quát ........................................................................................................ 124 4.5.2. Đánh giá các đá sinh dầu khí ......................................................................... 125 2
4.5.3. Đánh giá các đá chứa dầu khí ........................................................................ 126 4.5.4. Đánh giá các đá chắn dầu khí ......................................................................... 129 4.5.5. Đánh giá các bẫy dầu khí ............................................................................... 129 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 135 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................................................................................................................ 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 139 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT amr Nhóm tƣớng đồng bằng châu thổ biển thấp amt Nhóm tƣớng ven biển biển tiến ar Nhóm tƣớng aluvi biển thấp at Nhóm tƣớng aluvi biển tiến F Hàm lƣợng felspat (%) GR Đƣờng cong tia gamma HST Miền hệ thống trầm tích biển cao (Highstand System Tract) I Hệ số biến đổi thứ sinh LST Miền hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand System Tract) MFS Bề mặt ngập lụt cực đại (Maximum flooding surface) Md Kích thƣớc hạt trung bình (mm) mt Nhóm tƣớng biển tiến Q Hàm lƣợng thạch anh (%) R Hàm lƣợng mảnh đá (%) Reef Tƣớng ám tiêu san hô Ro Độ mài tròn So Hệ số chọn lọc TS Bề mặt biển tiến (Transgressive Surface) TST Miền hệ thống trầm tích biển tiến (Transgressive System Tract) 4
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1. Tổng hợp các đặc điểm hình thành và phát triển các bể Nam Côn Sơn, Tƣ Chính - Vũng Mây, Phú Khánh.................................................................................25 Bảng 3.1. Xác định độ cao và độ sâu đáy biển trên cơ sở tƣớng trầm tích ..............76 Bảng 4.1. Liên hệ đối sánh địa tầng phân tập và tƣớng trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nƣớc biển ................................................................................101 Bảng 4.2. Bảng đặc trƣng trƣờng sóng địa chấn các hệ thống trầm tích của các phức tập theo tuyến L05 ...................................................................................................104 Bảng 4.3. Đối sánh đặc điểm thạch học Miocen 3 GK2, GK-2X NCS, PV-2X TCVM ...110 Bảng 4.4. Bảng tổng hợp đặc điểm thạch học của bể thứ cấp Miocen bể Phú Khánh ....110 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu và tuyến địa chấn, lỗ khoan đƣợc sử dụng ...... 15 Hình 1.2. Bản đồ địa hình đáy biển khu vực bể Phú Khánh và lân cận .............................. 17 Hình 1.3. Cấu trúc địa chất sâu của đới sụt lún trung tâm theo mặt cắt Line PKG_ 09_03 của bể Phú Khánh có dạng đối xứng thắt cổ chày. Bề mặt Moho dâng cao, tại đó đáy bể trầm tích Kainozoi sụt lún sâu nhất......................................................................................... 27 Hình 1.4. Sơ đồ khối cấu trúc bề mặt Moho khu vực bể Phú Khánh và các vùng lân cận 28 Hình 1.5. Bản đồ đẳng dày trầm tích Kanozoi bể Phú Khánh ............................................. 28 Hình 1.6. Cột địa tầng tổng hợp trầm tích Kainozoi bể Phú Khánh .................................... 30 Hình 2.1. Các hệ thống trầm tích liên quan đến chu kỳ thay đổi mực nƣớc biển ............... 37 Hình 2.2. Cấu trúc của một phức tập (sequence) tƣơng ứng với một chu kỳ thay đổi MNB toàn cầu bao gồm 3 pha: pha biển thấp (LST), pha biển tiến (TST) và pha biển cao (HST) ............................................................................................... 38 Hình 2.3. Mối quan hệ nhân quả giữa trầm tích, kiến tạo và sự thay đổi mực nƣớc biển.. 39 Hình 2.4. Sơ đồ tiếp cận hệ thống nghiên cứu địa tầng phân tập ......................................... 40 Hình 2.5. Một số dấu hiệu xác định đứt gãy trên mặt cắt địa chấn ...................................... 41 Hình 2.6. Các loại bất chỉnh hợp địa chấn thƣờng gặp ......................................................... 42 Hình 2.7. Các kiểu cấu tạo phản xạ địa chấn......................................................................... 44 Hình 2.8. Các dạng phản xạ trong tập: a) phản xạ liên tục, tần số thấp, biên độ thấp - trung bình; b) phản xạ liên tục, tần số thấp, biên độ trung bình - cao; c) phản xạ liên tục, tần số cao, biên độ cao; d) phản xạ không liên tục, tần số cao, biên độ cao; e) phản xạ hỗn loạn 45 Hình 2.9. Ba hình dạng biểu đồ đƣờng cong địa vật lý giếng khoan cơ bản ...................... 48 Hình 2.10. Hình dạng đƣờng cong GR đặc trƣng cho các môi trƣờng khác nhau ............. 48 Hình 2.11. Biến dạng dẻo (a) và Biến dạng dòn (b) ............................................................. 51 Hình 2.12. Các thông số của một đứt gãy thuận ................................................................... 52 Hình 2.13. Các thông số của một đứt gãy nghịch ................................................................. 53 Hình 2.14. Các thông số của 1 nếp uốn trong mặt cắt .......................................................... 53 Hình 2.15. Mặt cắt địa chấn tuyến L02 đi qua GK2 bể Phú Khánh [29, 30] ...................... 56 Hình 2.16. Mặt cắt địa chấn tuyến L03 đi qua 2 giếng khoan (GK3, GK4) [29, 30] ......... 56 Hình 2.17. Bản đồ dị thƣờng trọng lực Bouguer................................................................... 57 6
Hình 2.18. Bản đồ dị thƣờng từ Δta ....................................................................................... 57 Hình 3.1. Bối cảnh địa động lực giai đoạn trƣớc tách giãn .................................................. 59 Hình 3.2. Sơ đồ phân bố các đƣờng dị thƣờng từ khu vực bể trũng nƣớc sâu Biển Đông 60 Hình 3.3. Ranh giới giữa Oligocen và Miocen sớm (màu cam), Miocen sớm và Miocen giữa (xanh nƣớc biển); ranh giới giữa Miocen giữa và Miocen muộn (xanh lá cây) đặc trƣng bởi kết thúc phản xạ dạng kề áp (onlap) và đặc trƣng của tập địa chấn Miocen sớm, giữa, muộn ................................................................................................................................ 65 Hình 3.4. Cột địa tầng GK3 và liên kết với tài liệu địa chấn ................................................ 66 Hình 3.5. Cột địa tầng GK4 và liên kết với tài liệu địa chấn ................................................ 66 Hình 3.6. Ranh giới giữa Miocen sớm và Miocen giữa (xanh nƣớc biển); ranh giới giữa Miocen giữa và Miocen muộn (xanh lá cây) và đặc trƣng của tập địa chấn Miocen sớm; Miocen giữa.............................................................................................................................. 67 Hình 3.7. Ranh giới giữa Miocen sớm và Miocen giữa (xanh nƣớc biển); ranh giới giữa Miocen giữa và Miocen muộn (xanh lá cây) đặc trƣng bởi kết thúc phản xạ dạng kề áp (onlap) ....................................................................................................................................... 67 Hình 3.8. Ranh giới giữa Miocen muộn và Pliocen – Đệ tứ (màu vàng) đặc trƣng bởi kết thúc phản xạ dạng kề áp (onlap) ............................................................................................. 68 Hình 3.9. Mặt cắt địa chấn tuyến L06 bể Phú Khánh chỉ ra 4 đới cấu trúc do tác động của các đứt gãy cấp II (F1 – F7): Đới I- Thềm trong (thềm Đà Nẵng); Đới II- Đới đứt gãy kép xiết trƣợt Tuy Hòa (đứt gãy trƣợt bằng và đứt gãy listric); Đới III- Đới sụt lún trung tâm; Đới IV- Đới nâng ngoài........................................................................................................... 70 Hình 3.10. Mặt cắt địa chấn tuyến L03 bể Phú Khánh chỉ ra 3 đới cấu trúc: Đới I- Cấu tạo tỏa tia do đứt gãy đồng trầm tích; Đới II- Đới chuyển tiếp, đứt gãy thuận sụt bậc và trƣợt bằng; Đới III- Đới sụt lún Đệ Tứ ........................................................................................... 71 Hình 3.11. Mặt cắt địa chấn tuyến L05 bể Phú Khánh. Hệ thống đứt gãy trƣợt bằng của đới xiết trƣợt Tuy Hòa: F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7. Trong đó F3 là đứt gãy kép: trƣợt bằng và thuận sụt bậc trong N13 làm tăng bề dày cánh bên phải gấp 3 lần cánh bên trái. Phát triển hệ thống đứt gãy cấp 3 dạng cành cây .................................................................................... 71 Hình 3.12. Đứt gãy listric thể hiện trong mặt cắt địa chấn cắt qua đới nâng Tri Tôn, địa hào Hoàng Sa và bể Phú Khánh.............................................................................................. 72 7
Hình 3.13. Các đứt gãy trƣợt bằng – xoay đƣợc minh giải trên tuyến L12......................... 72 Hình 3.14. Mặt cắt địa chấn ngang qua đứt gãy sƣờn dốc đông Việt Nam (đứt gãy kinh tuyến 1100E) ở phía bắc Bể Phú Khánh. Trong mặt cắt phát triển hệ thống đứt gãy cấp III ....................................................................................................... 73 Hình 3.15. Mặt cắt địa chấn tuyến L02 bể Phú Khánh đã chỉ ra 2 nửa thềm trong (Đới I), thềm ngoài (Đới III) và đới chuyển tiếp 109 – 110oE do đứt gãy trƣợt bằng- thuận sụt bậc xảy ra trong Đệ tứ (Đới II)....................................................................................................... 73 Hình 3.16. Mặt cắt địa chấn tuyến L04 bể Phú Khánh đã chỉ ra 3 đới cấu trúc: 1/ Đới I: Thềm trong, trƣờng song cấu tạo nêm tăng trƣởng của châu thổ ngầm; 2/ Đới II: Đới biến dạng phá hủy trong N2-Q chuyển tiếp thềm trong và thềm ngoài, đới đứt gãy 109 – 110oE (Đới đứt gãy sụt bậc kinh tuyến 110oE chia thềm hiện đại thành 2 nửa: thềm trong và thềm ngoài); 3/ Đới III: Thềm ngoài, đới sụt lún trung tâm, trầm tích ven biển- biển nông ........ 74 Hình 3.17. Mặt cắt địa chấn tuyến L08 bể Phú Khánh đã chỉ ra 3 đới cấu trúc: Đới III- Đới sụt lún trung tâm trầm tích Kainozoi bị biến dạng oằn võng; Đới IV- Đới nâng rìa ngoài bể Phú Khánh bị nén ép trong bối cảnh sụt lún; Đới tách giãn Biển Đông (đới rìa) ................ 75 Hình 3.18. Sơ đồ phân bố độ cao - sâu của các tƣớng trầm tích so với MNB .................... 75 Hình 3.19. Mặt cắt địa chấn tuyến L01 bể Phú Khánh chỉ ra 5 kiểu biến dạng: Đới I- Đứt gãy thuận đồng trầm tích; Đới II- Đứt gãy trƣợt bằng – thuận sụt lún; Đới III- Sụt lún oằn võng do nén ép; Đới IV- Nâng trồi do hoạt động núi lửa trẻ (N2-Q); Đới V- Đới cấu trúc Domino do bị nén ép................................................................................................................ 80 Hình 3.20. Sơ đồ biểu diễn cơ chế hình thành đứt gãy listric (thuận cánh chúc): Sự phối hợp các nguồn lực: Vỏ lục địa trƣớc Kz bị nóng chảy vát mỏng tạo bể thứ cấp sụt lún; Bề mặt Moho dâng cao tạo lực căng giãn; Xuất hiện các đứt gãy có bề mặt đứt gãy cong lõm hƣớng vào tâm bể..................................................................................................................... 81 Hình 3.21. Sơ đồ phân vùng cấu trúc hiện tại bể Phú Khánh............................................... 84 Hình 3.22. Các chu kỳ trầm tích và tổ hợp thạch kiến tạo trong Kainozoi bể Phú Khánh. 86 Hình 3.23. Mặt cắt phục hồi tuyến L03 ................................................................................. 88 Hình 3.24. Mặt cắt phục hồi tuyến L08 bể Phú Khánh ........................................................ 89 Hình 3.25. Sơ đồ đẳng dày Miocen dƣới bể Phú Khánh...................................................... 91 Hình 3.26. Sơ đồ phân vùng cấu trúc Miocen sớm bể Phú Khánh...................................... 92 8
Hình 3.27. Sơ đồ đẳng dày Miocen giữa bể Phú Khánh ...................................................... 94 Hình 3.28. Sơ đồ phân vùng cấu trúc Miocen giữa .............................................................. 95 Hình 3.29. Sơ đồ đẳng dày Miocen trên, bể Phú Khánh ...................................................... 97 Hình 3.30. Sơ đồ phân vùng cấu trúc Miocen muộn bể Phú Khánh ................................... 98 Hình 4.1. Sơ đồ biểu diễn chu kỳ biển thoái và biển tiến toàn cầu .................................... 100 Hình 4.2. Ranh giới các miền hệ thống: bề mặt ranh giới các tập (SB), bề mặt biển tiến (TS), ngập lụt cực đại (MFS) đƣợc xác định trên tuyến L04 .............................................. 103 Hình 4.3. Cát kết thạch anh - litic; GK2; độ sâu 2546m; tuổi N11; N+; Môi trƣờng bãi triều ven biển................................................................................................................................... 109 Hình 4.4. Đối sánh đặc điểm thạch học và tài liệu địa vật lý giếng khoan GK2 bể thứ cấp địa chất - trầm tích Miocen sớm bể Phú Khánh................................................................... 111 Hình 4.5. Sơ đồ tƣớng đá – cổ địa lý giai đoạn biển thoái (LST) Miocen sớm ................ 112 Hình 4.6. LKPV94-2X; 1014m; N+; x40. Đá vôi vụn sinh vật chứa bitum, mảnh vụn thạch anh, mảnh vụn sinh vật mài tròn cạnh bao gồm san hô, vỏ molusca và foram bảo tồn tốt. Mảnh vụn tha sinh lục nguyên gồm thạch anh, mảnh đá, mài tròn từ trung bình đến tốt. Môi trƣờng vũng vịnh (mt TST), N13 ................................................................................... 114 Hình 4.7. Đá vôi chứa cát, bitum và vụn sinh vật, môi trƣờng vũng vịnh nông, mẫu ở độ sâu 1160 m; N13; N-; x 125; GK PV -2X TCVM ................................................................ 114 Hình 4.8. Mẫu đá vôi sinh vật (foram); GK2; độ sâu 2255,50m; tuổi N12; N+ ................. 114 Hình 4.9. Mẫu đá vôi sinh vật (Bryozoa, foram); GK2; độ sâu 2283,00m; tuổi N12 ....... 114 Hình 4.10. Mẫu đá vôi ám tiêu, độ rỗng hiệu dụng cao; GK2; độ sâu 2453,00m; tuổi N12; N+ ............................................................................................................................. 115 Hình 4.11. Mẫu cát kết acko hạt trung; GK2; độ sâu 2485,50m; tuổi N12; N+ ; môi trƣờng vũng vịnh ............................................................................................................ 115 Hình 4.12. Đối sánh đặc điểm thạch học và tài liệu địa vật lý giếng khoan bể thứ cấp Miocen giữa GK2 bể Phú Khánh ......................................................................................... 116 Hình 4.13. Sơ đồ tƣớng đá - cổ địa lý miền hệ thống biển tiến (TST) Miocen giữa ........ 117 Hình 4.14. Sơ đồ tƣớng đá - cổ địa lý Miocen muộn, giai đoạn biển thấp(LST) ............. 119 Hình 4.15. Bẫy cấu tạo vòm và bẫy ám tiêu san hô tại mặt cắt địa chấn L03................... 128 9
Hình 4.16. Bẫy ám tiêu san hô, bẫy địa tầng trầm tích tại khu vực trũng trung tâm thể hiện trên tuyến L18 ........................................................................................................................ 130 Hình 4.17. Bẫy ám tiêu san hô, bẫy cấu tạo hình hoa, bẫy đá móng nứt nẻ thể hiện trên mặt cắt địa chấn tuyến L19 qua thềm Đà Nẵng .......................................................................... 131 Hình 4.18. Bẫy ám tiêu san hô tại mặt cắt địa chấn L02 .................................................... 132 Hình 4.19. Bẫy hỗn hợp tại khu vực đới đứt gãy Tuy Hòa thể hiện trên mặt cắt L05 ..... 133 Hình 4.20. Bẫy ám tiêu san hô bể thứ cấp Miocen giữa và Miocen muộn thể hiện trên mặt cắt địa chấn L07 ..................................................................................................................... 134 Hình 4.21. Bẫy ám tiêu san hô và bẫy địa tầng trầm tích thể hiện trên mặt cắt địa chấn L01 ................................................................................................................................ 134 Hình 4.22. Bẫy hỗn hợp thể hiện qua tuyến L12 ................................................................ 134 10
MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Bể Phú Khánh nằm trong vùng biển của 2 tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa lan rộng từ độ sâu vài mét đến 3000 mét thuộc thềm lục địa Miền Trung Việt Nam. Đây là một bể trầm tích dầu khí Kainozoi có cấu trúc địa chất phân dị hết sức phức tạp bởi lịch sử hình thành, phát triển và biến dạng theo các pha kiến tạo mạnh mẽ từ Oligocen đến Đệ Tứ. Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dầu khí, bể Phú Khánh đã đƣợc đầu tƣ đẩy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí. Các tài liệu địa vật lý và địa chất ngày càng phong phú là một điều kiện rất thuận lợi cho công tác nghiên cứu và đánh giá triển vọng dầu khí. Tuy nhiên, đến nay bể Phú Khánh nói chung và trầm tích Miocen nói riêng vẫn là một đối tƣợng chƣa đƣợc làm sáng tỏ cơ chế hình thành, lịch sử phát triển và quá trình biến dạng đã làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc địa chất của các bể trầm tích nguyên thủy. Những hiện tƣợng nổi tiếng đƣợc các văn liệu địa chất nói tới trong khuôn khổ bể Phú Khánh nhƣ đới đứt gãy sụt bậc 109o-110oE, đới sụt lún trung tâm, đới xiết trƣợt Tuy Hòa và đới nâng ngoài. Hàng loạt các hiện tƣợng biến dạng mạnh mẽ thể hiện trong các mặt cắt địa chấn. Vậy bản chất của chúng là gì và chúng có liên quan đến Miocen không? theo cơ chế kiến tạo nào? và có ý nghĩa gì trong hệ thống dầu khí? Để góp phần làm sáng tỏ một trong các vấn đề nêu trên nghiên cứu sinh đã chọn đề tài luận án Tiến sĩ của mình là: “Nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất trong Miocen bể Phú Khánh và ý nghĩa dầu khí” với các mục tiêu nhƣ sau: Mục tiêu: Làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất trầm tích bể Phú Khánh theo chu kỳ các bể thứ cấp trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nƣớc biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo trong Miocen và đánh giá ý nghĩa dầu khí liên quan. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích Miocen trên, Miocen giữa, Miocen dƣới trong phạm vi bể trầm tích Kainozoi Phú Khánh. Nội dung nghiên cứu: Luận án thực hiện các nội dung nghiên cứu chính sau đây: 11
- Nghiên cứu đặc điểm biến dạng các bể thứ cấp qua các thời kỳ; - Nghiên cứu phân tầng cấu trúc và phân vùng cấu trúc nhằm làm sáng tỏ lịch sử biến đổi cấu trúc địa chất và địa động lực các bể thứ cấp trong Miocen; - Nghiên cứu tiến hóa trầm tích Miocen trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo; - Đánh giá ý nghĩa dầu khí trong Miocen trên cơ sở trầm tích luận. Các luận điểm bảo vệ của luận án: Luận điểm 1: Trầm tích Miocen của bể Phú Khánh có 3 tầng cấu trúc theo phƣơng thẳng đứng: Miocen dƣới, Miocen giữa và Miocen trên. Các tầng cấu trúc liên tục bị biến dạng bởi các hoạt động kiến tạo mạnh mẽ: đứt gãy sau trầm tích, nén ép, nâng trồi tạo ranh giới giữa các tầng cấu trúc là bề mặt bào mòn bất chỉnh hợp khu vực. Theo không gian và thời gian cấu trúc địa chất liên tục biến đổi và có xu thế phức tạp hóa dần từ 3 đới cấu trúc trong Miocen sớm đến 4 đới cấu trúc trong Miocen giữa và 5 đới cấu trúc trong Miocen muộn. Luận điểm 2: Đá trầm tích có xu thế đơn giản hóa về thành phần thạch học nhƣng phức tạp hóa về tƣớng trầm tích từ Miocen sớm đến Miocen muộn. Trong Miocen sớm chủ yếu là nhóm tƣớng lục nguyên aluvi lấp đầy các địa hào nội lục và nhóm tƣớng lục nguyên châu thổ. Đến Miocen giữa và Miocen muộn đã xuất hiện 3 nhóm tƣớng gồm nhóm tƣớng lục nguyên ven biển và biển nông ít khoáng; nhóm tƣớng ám tiêu san hô và nhóm tƣớng sét vôi vũng vịnh. Các nhóm tƣớng này đƣợc thành tạo trong các bể trầm tích dạng ô van do sụt lún mở rộng và phân dị đáy mạnh mẽ tạo các thủy vực vũng vịnh và quần đảo ngầm đan xen thuận lợi cho phát triển ám tiêu san hô. Các điểm mới của luận án 1. Luận án đã phục hồi đƣợc những hiện tƣợng biến dạng của đới đứt gãy 1090 – 1100E, phục vụ cho xây dựng các sơ đồ cấu trúc địa chất. 2. Xây dựng đƣợc 3 sơ đồ tƣớng đá - cổ địa lý theo miền hệ thống của địa tầng phân tập: Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) của Miocen sớm; 12
Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST) Miocen giữa; Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) Miocen muộn. 3. Bƣớc đầu đã chứng minh đƣợc tầng phản xạ trắng Miocen muộn trong mặt cắt địa chấn là do chứa phong phú vật liệu vụn vỏ sinh vật bằng lát mỏng thạch học. Đây là sản phẩm bào mòn phá hủy của các khối nâng ám tiêu san hô tuổi Miocen giữa đóng vai trò là vùng xâm thực. 4. Đã xác định đƣợc tuổi của các kiểu bẫy đặc trƣng liên quan đến các hoạt động kiến tạo: Trong Miocen sớm phát triển bẫy cấu trúc – kiến tạo (bẫy móng nứt nẻ) do hoạt động nghịch đảo kiến tạo cuối Oligocen đầu Miocen sớm; giai đoạn Miocen giữa phát triển bẫy ám tiêu san hô liên quan đến quá trình nghịch đảo kiến tạo cuối Miocen giữa; giai đoạn Miocen muộn phát triển bẫy trầm tích – địa tầng liên quan tƣớng cát châu thổ ngầm (HST N13) và phát triển bẫy hỗn hợp do nghịch đảo kiến tạo cuối N13. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 1. Ý nghĩa khoa học: - Đã làm sáng tỏ lịch sử kiến tạo của Miocen trên cơ sở nghiên cứu quy luật biến đổi cấu trúc địa chất theo thời gian và theo không gian; - Đã xác lập đƣợc các tổ hợp thạch kiến tạo góp phần luận giải cơ chế hình thành các bể thứ cấp; - Đã xây dựng các bản đồ tƣớng đá - cổ địa lý theo các miền hệ thống của địa tầng phân tập (LST, TST, HST) góp phần làm sáng tỏ quan hệ giữa thành phần thạch học và môi trƣờng trầm tích với các pha kiến tạo sụt lún tạo bể và nâng cao tạo vùng xâm thực. 2. Ý nghĩa thực tiễn: - Nghiên cứu mối quan hệ giữa trầm tích và kiến tạo là cơ sở khoa học cho việc xác định các bẫy trầm tích - địa tầng, các bẫy cấu tạo, bẫy ám tiêu và các bẫy hỗn hợp chứa dầu khí; - Các sơ đồ tƣớng đá cổ địa lý là cơ sở để xây dựng các tiền đề đánh giá triển vọng tầng sinh, tầng chứa và tầng chắn dầu khí của trầm tích Miocen bể Phú Khánh. 13
Bố cục của luận án: Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu Chƣơng 2: Cơ sở tài liệu, phƣơng pháp luận và các phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Đặc điểm biến dạng và Lịch sử biến đổi cấu trúc địa chất các bể thứ cấp Miocen Chƣơng 4: Tiến hóa các bể trầm tích thứ cấp Miocen trong mối quan hệ với lịch sử kiến tạo và Ý nghĩa dầu khí liên quan Kết luận Tài liệu tham khảo. 14
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN Bể Phú Khánh là bể trầm tích nƣớc sâu ở thềm lục địa miền Trung Việt Nam, kéo dài từ Quảng Ngãi đến Phan Thiết, phạm vi nghiên cứu của luận án chủ yếu từ vĩ độ 10030’ đến 15000’ Bắc và từ kinh độ 108030’ đến 112000’ Đông, có diện tích khoảng 80.000 km2, gồm các lô 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 147, 148, 149, 150, 151, 152. Ranh giới của bể về phía Bắc giáp với bể Sông Hồng, phía Đông Bắc là bể Hoàng Sa, phía Đông là đới tách giãn Biển Đông, phía Đông Nam là bể Nam Côn Sơn, phía Nam là bể Cửu Long và phía Tây là thềm Đà Nẵng và thềm Phan Rang (hình 1.1) [8, 41, 48, 63]. Hình 1.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu và tuyến địa chấn, lỗ khoan được sử dụng [8, 41, 48, 63] 15
Khu vực nghiên cứu có địa hình đáy biển rất phức tạp, thay đổi nhanh từ 0m đến trên 4000m (Hình 1.2) và phân dị từ bờ biển ra ngoài khơi nhƣ sau: Địa hình đáy biển tại mực nƣớc sâu từ 0 – 200m: địa hình tƣơng đối bằng phẳng, độ dốc không lớn, bề ngang rất hẹp, nằm trên móng granit phân dị, nơi móng nhô cao tạo thành các dải nâng ngầm và nơi sụt lún tạo thành các trũng tích tụ nhỏ. Ngoài các đồng bằng tích tụ ven biển, thì còn những trũng nhỏ kế tiếp nhau tạo thành sự đa dạng về mặt hình thái của địa hình thềm lục địa. Đặc điểm đặc trƣng của thềm lục địa ở bể Phú Khánh là thềm kiến tạo phân bậc (dạng bậc thang), có bề rộng hẹp, do hoạt động của các đứt gãy theo hƣớng Á vĩ tuyến khống chế. Hoạt động đứt gãy này đã làm cho móng của thềm lục địa trƣợt theo khối về phía trung tâm, tạo cho địa hình đáy có dạng bậc thang chuyển tiếp về phía trũng sâu [7, 8, 11, 19, 20, 63, 65, 67]. Ra tiếp ở mực nƣớc biển > 200m: địa hình đổ dốc với độ dốc lớn đến độ sâu 1000m. Sƣờn lục địa đƣợc tạo thành chính là do sự sụt trƣợt bởi các hoạt động đứt gãy, có độ dốc thay đổi từ vài độ đến vài chục độ nhƣ ở Trũng Phú Yên bể Phú Khánh, địa hình đa dạng, phức tạp và mức độ phân cắt lớn hơn rất nhiều so với thềm lục địa với sự xuất hiện của các núi ngầm (các khối nhô cao Granit, các núi lửa trẻ…) và các kênh ngầm (cayon). Ngoài các tƣớng trầm tích có nguồn gốc lục nguyên, còn có các thành tạo san hô và phun trào bazan. Khu vực sâu nhất của sƣờn lục địa là vùng Trũng Phú Yên với độ sâu nƣớc đến trên 3000 m cách bờ 200 km, hình thái bề mặt đáy biển bằng phẳng giống nhƣ đồng bằng biển thẳm của đới tách giãn, song nó hoàn toàn không phải là phần của trũng sâu Biển Đông vì cấu trúc vẫn còn là lớp vỏ lục địa. Cũng chính vì thế mà đồng bằng này đƣợc xem nhƣ một phần của lục địa Phú Khánh bị nhấn chìm [7, 8, 11, 63]. Xa nữa đến 3500 m nƣớc (khu vực chân lục địa), chỉ xuống đến khu vực từ vĩ độ 10030 đến 11030 thì đáy biển thoải dần và xuống phía Nam lại đổ dốc với độ dốc lớn gần nhƣ ở phần phía Bắc. 16