Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích mesozoi khu vực trung tâm trũng An Châu

Chia sẻ: Lộ Lung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài tiến hành khảo sát thực địa và thu thập mẫu bổ sung; phân tích mẫu và xử lý kết quả phân tích; xác định đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích Mesozoi khu vực An Châu; đánh giá khả năng chứa dầu khí trên cơ sở nghiên cứu thạch học và môi trường trầm tích.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích mesozoi khu vực trung tâm trũng An Châu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phùng Xuân Quân ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phùng Xuân Quân ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học Mã số: 60 44 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đinh Xuân Thành Hà Nội – 2013
LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành trong sự cố gắng nỗ lực cao nhất của bản thân học viên dưới sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của TS. Đinh Xuân Thành – Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và làm luận văn, học viên luôn nhận được quan tâm, giúp đỡ của tập thể các thầy cô, các nhà khoa học thuộc Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN. Trong thời gian hoàn thành luận văn, học viên cũng nhận được sự quan tâm, giúp đỡ quý báu của lãnh đạo và cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Biển và Đảo, Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Nhân đây, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy, các nhà khoa học và lãnh đạo cơ quan trong thời gian qua Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2013 Học viên Phùng Xuân Quân
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...................................................... 3 1.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU .......................................................................................... 5 1.1.1. Nghiên cứu địa chất và khoáng sản..................................................................... 5 1.1.2. Nghiên cứu tìm kiếm, thăm dò dầu khí ................................................................ 5 1.2. ĐỊA TẦNG ................................................................................................................ 7 1.3. CÁC THÀNH TẠO MAGMA................................................................................... 17 1.3.1. Các thành tạo magma trước Mesozoi ................................................................ 17 1.3.2. Các thành tạo magma Mesozoi- Kainozoi.......................................................... 17 1.4. CẤU TRÚC KIẾN TẠO ........................................................................................... 18 1.5. ĐỨT GÃY .............................................................................................................. 20 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SƠ SỞ TÀI LIỆU ................................ 21 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 21 2.1.1. Phương pháp khảo sát thực địa ........................................................................ 21 2.1.2. Các phương nghiên cứu trong phòng ................................................................ 21 2.2. CƠ SỞ TÀI LIỆU ................................................................................................... 27 CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU ..................................................... 29 3.1. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG LẠNG SƠN (T1i ls) ........ 29 3.2. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG KHÔN LÀNG (T2a kl) .... 33 3.3. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG NÀ KHUẤT (T2 nk) ....... 36 3.4. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG MẪU SƠN (T3c ms)...... 41 3.5. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG VĂN LÃNG (T3n-r vl) ..... 45 3.6. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG HÀ CỐI (J1-2 hc) ........... 49 3.7. THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH HỆ TẦNG BẢN HANG (K bh)......... 56 i
CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỨA CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH MESOZOI KHU VỰC TRUNG TÂM TRŨNG AN CHÂU ............................................................. 59 4.1. HỆ TẦNG LẠNG SƠN ........................................................................................... 59 4.2. HỆ TẦNG KHÔN LÀNG ......................................................................................... 60 4.3. HỆ TẦNG NÀ KHUẤT ............................................................................................ 62 4.4. HỆ TẦNG MẪU SƠN ............................................................................................. 66 4.5. HỆ TẦNG VĂN LÃNG ............................................................................................ 67 4.6. HỆ TẦNG HÀ CỐI .................................................................................................. 68 4.7. HỆ TẦNG BẢN HANG............................................................................................ 70 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 73 ii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vị trí nghiên cứu .......................................................................................... 4 Hình 1.2. Cột địa tầng khu vực An Châu ..................................................................... 8 Hình 2.1. Các kiểu tiếp xúc nguyên sinh (A) và thứ sinh (B) ..................................... 23 Hình 2.2. Phân loại kiểu đá trầm tích theo W.C. Krumbein, 1937 .............................. 25 Hình 2.3. Phân loại đá cát kết của Folk R.L., 1974 .................................................... 26 Hình 3.1. Cát, bột kết màu xám vàng phân lớp ngang song song................................ 29 Hình 3.2. Cát, bột xen lẫn sét kết chứa sét than, môi trường châu thổ ngầm. .............. 29 Hình 3.3. Cát kết lithic hạt mịn có độ chọn lọc, mài tròn trung bình, môi trường bãi bồi châu thổ, mẫu LK03/2 (87,5- 87,95), nicol + ............................................ 30 Hình 3.4. Bột kết biển nông có màu nâu đỏ hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 3 ................. 30 Hình 3.5. Sét kết chứa vôi, môi trường đầm lầy ven biển, hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 2a, nicol + ................................................................................................. 31 Hình 3.6. Sét kết chứa than đầm lầy ven biển hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 4 .............. 31 Hình 3.7. Đá sét vôi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Lạng Sơn, mẫu AC 73 ................. 32 Hình 3.8. Cuội sạn kết đa khoáng lòng sông miền núi hệ tầng Khôn Làng ................. 33 Hình 3.9. Cuội sạn, cát sạn kết cấu tạo phân lớp xiên chéo đồng hướng lòng sông..... 33 Hình 3.10. Cát kết lithic hạt thô chọn lọc, mài tròn kém, môi trường lòng sông đồng bằng, hệ tầng Khôn Làng, mẫu H09B, nicol + .......................................... 34 Hình 3.11. Cát kết lithic hạt nhỏ chọn lọc, mài trơn kém lòng sông đồng bằng, hệ tầng Khôn Làng, mẫu H09B/1, nicol + ............................................................. 34 Hình 3.12. Sét kết lẫn ít bột, môi trường bãi bồi sông đồng bằng thuộc hệ tầng Khôn Làng, mẫu AC6b. nicol + .......................................................................... 35 Hình 3.13. Bột kết bãi bồi hệ tầng Khôn Làng, mẫu Ac 52a, nicol + .......................... 35 Hình 3.14. Đá sét kết đồng bằng ngập lụt hệ tầng Khôn Làng, mẫu H06, nicol + ....... 36 Hình 3.15. Ryolit porfia hệ tầng Khôn Làng tại H 29 ................................................. 36 Hình 3.16. Ryolit porfia hệ tầng Khôn Làng tại H31 .................................................. 36 Hình 3.17. Cát bột kết hạt mịn màu xám xanh cấu tạo phân lớp ngang song song biển nông. ......................................................................................................... 37 Hình 3.18. Cát kết lithic hạt rất mịn, mài tròn chọn lọc trung binh, môi trường tiền châu thổ, hệ tầng Nà Khuất, mẫu H03, nicol + .......................................... 38 Hình 3.19. Cát kết hạt mịn mài tròn chọn lọc trung bình tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu H10, nicol + ........................................................................... 38 iii
Hình 3.20. Bột kết thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 7b, nicol + ............................... 39 Hình 3.21. Cát, bột kết cấu tạo phân lớp ngang song song tướng biển nông ven bờ hệ tầng Nà Khuất, khu vực AC 44. ................................................................ 39 Hình 3.22. Cát kết hạt trung mài tròn, chọn lọc trung bình, môi trường bãi triều tiền châu thổ, thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu H28, nicol + ................................ 40 Hình 3.23. Bột kết chọn lọc, mài tròn tốt, môi trường bãi triều tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 54c, nicol + ........................................................ 40 Hình 3.24. Sét kết tiền châu thổ thuộc hệ tầng Nà Khuất, mẫu AC 54b, nicol + ......... 41 Hình 3.25. Cát bột kết màu nâu đỏ- xám hệ tầng Mẫu Sơn, vết lộ AC 18 ................... 42 Hình 3.26. Sét vôi, vôi sét cấu tạo phân lớp mỏng phân hệ tầng Mẫu Sơn trên, vết lộ AC 10 ....................................................................................................... 42 Hình 3.27. Cát kết á lithic hạt mịn chọn lọc, mài tròn trung bình, môi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK04/1 (63,2- 64) ........................................... 43 Hình 3.28. Sét kết bãi bồi đồng bằng châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK 04/2(87,6- 89), nicol + ............................................................................................... 43 Hình 3.29. Cát kết lithic hạt thô chọn lọc kém, mài tròn trung bình, môi trường sông đồng bằng thuộc hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01/2 (87,1- 88,1), nicol + ...... 44 Hình 3.30. Cát kết lithic hạt mịn- trung, chọn lọc mài tròn trung bình, môi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01/1 (62,5- 63,4), nicol + ................... 44 Hình 3.31. Cát kết lithic felspat hạt mịn, chọn lọc tốt, mài tròn trung bình, môi trường tiền châu thổ hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu LK01(19,0- 19,90), nicol + .............. 45 Hình 3.32. Cuội sạn kết cấu tạo xiên chéo đồng hướng lòng sông, điểm AC 20 ......... 46 Hình 3.33. Cát kết lithic chọn lọc kém, môi trường lòng sông, hệ tầng Văn Lãng, mẫu H18, nicol + .............................................................................................. 46 Hình 3.34. Cát bột kết cấu tạo thấu kính xen phân lớp không hoàn chỉnh hệ tầng Văn Lãng, vết lộ AC16..................................................................................... 47 Hình 3.35. Cát kết lithic hạt trung, mài tròn, chọn lọc trung bình, môi trường lòng sông đồng bằng, hệ tầng Văn Lãng, mẫu H17, nicol +....................................... 47 Hình 3.36. Bột kết thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 12, nicol + ............................... 48 Hình 3.37. Đá phiến sét than đầm lầy ven biển thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 13a ................................................................................................................. 48 Hình 3.38. Đá phiến sét vôi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Văn Lãng, mẫu AC 14b, nicol + ...................................................................................................... 49 Hình 3.39. Cát kết hạt mịn thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H16, nicol + .......................... 50 Hình 3.40. Cát kết hạt rất mịn, chọn lọc tốt tướng tiền châu thổ thuộc hệ tầng Hà Cối, iv
mẫu LK10/1 (82- 82,8), nicol + ................................................................ 50 Hình 3.41. Cát kết hạt rất mịn, chọn lọc tốt, tướng tiền châu thổ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK 10/2 (93,2- 94,4), nicol +............................................................. 51 Hình 3.42. Bột kết chứa vôi thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK10 (37- 37,5), nicol + ..... 51 Hình 3.43. Đá sét vôi biển vũng vịnh thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu LK10/3 (57,9- 58), nicon +...................................................................................................... 52 Hình 3.44. Bột, sét kết màu tím hệ tầng Hà Cối, vết lộ AC 49 ................................... 52 Hình 3.45. Bột kết thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu AC48, nicol + .................................... 53 Hình 3.46. Cát xen bột kết hệ tầng Hà Cối, vết lộ AC 31 ........................................... 53 Hình 3.47. Cấu tạo phân lớp xiên chéo môi trường biển ven bờ ................................. 54 Hình 3.48. Cấu tạo gợn sóng bất đối xứng trên mặt lớp do hoạt động của sóng vỗ ven bờ ........................................................................................................... 54 Hình 3.49. Cát kết hạt thô thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H35, nicol + ........................... 55 Hình 3.50. Cát kết hạt nhỏ mài tròn, chọn lọc tốt tướng biển ven bờ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu H32, nicol + ............................................................................... 55 Hình 3.51. Bột kết hạt lớn mài tròn, chọn lọc tốt tướng biển ven bờ thuộc hệ tầng Hà Cối, mẫu AC 36b, nicol + ......................................................................... 56 Hình 3.52. Cát kết hạt nhỏ thuộc hệ tầng Bản Hang, mẫu AC 58, nicol + .................. 57 Hình 3.53. Sét kết lẫn ít bột thuộc hệ tầng Bản Hang, mẫu AC 60, nicol + ................ 57 Hình 4.2. Cát kết hệ tầng Lạng Sơn bị biến đổi thứ sinh ở thời kỳ biến sinh sớm, mẫu LK 03/2 (87,5- 87,95) .............................................................................................. 59 Hình 4.3. Phân bố độ rỗng (màu xanh nhạt) trong mẫu cát kết hệ tầng Lạng Sơn, mẫu H06.................................................................................................................... 60 Hình 4.4. Cát kết lithic hạt mịn chọn lọc tốt hệ tầng Khôn Làng, mẫu H04 ........................... 61 Hình 4.5. Lỗ rỗng giữa hạt (I), vi hang hốc (V) và trong hạt ( mũi tên) trong đá cát kết hệ tầng Khôn Làng, mẫu H04 ................................................................................. 61 Hình 4.6. Không gian rỗng (màu xanh) trong đá cát kết hệ tầng Khôn Làng khu vực Quan Sơn, mẫu H9B/1. ..................................................................................... 62 Hình 4.7. Cát kết hệ tầng Nà Khuất: hạt vụn thạch anh (Q) bị gặm mòn, biotit bị uốn cong. ................................................................................................................. 63 Hình 4.8. Xi măng canxit thứ sinh dạng khảm trong đá cát kết hệ tầng Nà Khuất. ............... 63 Hình 4.9. Cát kết chọn lọc tốt nhưng không có không gian rỗng của hệ tầng Nà Khuất. ...... 63 Hình 4.10. Cát kết hệ tầng Nà Khuất biến đổi thứ sinh ở giai đoạn biến sinh, mẫu hào v
H33.................................................................................................................... 64 Hình 4.11. Độ rỗng nhìn thấy (xanh) trong cát kết hệ tầng Nà Khuất, gồm: lỗ rỗng giữa hạt (xanh, kích thước nhỏ), lỗ rỗng vi hang hốc (V) và lỗ rỗng trong hạt (mũi tên), mẫu hào H33. ............................................................................................ 65 Hình 4.12. Không gian rỗng trong cát kết hệ tầng Mẫu Sơn, mẫu H11. Lỗ rỗng giữa hạt (I), vi hang hốc (V) và vi khe nứt (mũi tên). ........................................................ 66 Hình 4.13. Không gian rỗng (màu xanh) thấp, gồm lỗ rỗng giữa hạt, lỗ rỗng vi hang hốc (V) và rất ít lỗ rỗng trong hạt. ............................................................................. 68 Hình 4.14. Cát kết hạt mịn hệ tầng Hà Cối chọn lọc trung bình – kém, biến đổi thứ sinh mạnh làm giảm đáng kể độ rỗng giữa hạt.......................................................... 68 Hình 4.15. Cát kết hạt nhỏ hệ tầng Hà Cối xi măng canxit thứ sinh lấp đầy không gian rỗng giữa hạt làm cho đá không còn khả năng chứa. ........................................ 69 Hình 4.16. Cát kết chọn lọc tốt hệ tầng Hà Cối có độ rỗng giữa hạt rất cao. ........................ 70 vi
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Công thức hiệu chỉnh hàm lượng % cấp hạt đo được (M1, M2 .... M5) thành các cấp hạt nguyên thuỷ (T1, T2 .... T5) ................................................................... 22 Bảng 2.2. Phân loại nhóm đá chuyển tiếp giữa đá vôi và sét ................................................ 24 Bảng 2.3. Bảng phân loại chất lượng colectơ giữa hạt (Trần Nghi, 1982, 2005) ................... 27 Bảng 2.4. Cơ sở số liệu phân tích ......................................................................................... 28 Bảng 3.1. Kết quả phân tích khoáng vật sét bằng phương pháp Rơnghen các đá hệ tầng Lạng Sơn ................................................................................................................. 32 Bảng 4.1. Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) của đá cát kết hệ tầng Nà Khuất ...................... 65 Bảng 4.2. Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) của đá cát kết hệ tầng Mẫu Sơn....................... 67 Bảng 4.3. Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) của đá cát kết hệ tầng Văn Lãng ...................... 67 Bảng 4.4. Mức độ biến đổi thứ sinh (BĐTS) của đá cát kết hệ tầng Hà Cối .......................... 69 vii
MỞ ĐẦU Dầu khí là nguồn nguyên liệu năng lượng cơ bản nhất của loài người, đã được biết đến từ lâu. Chúng được thành tạo từ những vật liệu hữu cơ ban đầu được chôn vùi ở độ sâu thích hợp dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao. Khi gặp điều kiện thuận lợi, dầu khí tích tụ lại ở bẫy dầu, thành các vỉa dầu, nếu những vỉa dầu khí này có giá trị công nghiệp thì chúng trở thành các mỏ dầu khí. Thềm lục địa và đất liền Việt Nam từ lâu đã được các nhà địa chất trong và ngoài nước đánh giá là vùng tồn tại các bể trầm tích có tiềm năng dầu khí. Vũng trũng An Châu là một trong những bể được các nhà nghiên cứu đánh giá là bể trầm tích có triển vọng dầu khí và đã được nghiên cứu từ rất sớm. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu vẫn còn nhiều điều chưa được làm sáng tỏ. Tính cấp thiết của đề tài Việc nghiên cứu địa chất, khoáng sản khu vực An Châu nói chung cũng như công tác tìm kiếm, thăm dò khu vực bể Mesozoi An Châu nói riêng, đã được tiến hành tương đối đồng bộ và bài bản từ những năm 70 của thế kỷ 20. Tuy nhiên, trong khu vực nghiên cứu, công tác chủ yếu tập trung vào nghiên cứu cấu trúc – kiến tạo, địa tầng, tìm kiếm khoáng sản mà chưa đi sâu vào nghiên cứu thạch học cũng như môi trường trầm tích thành tạo. Nghiên cứu đặc điểm thạch học trầm tích hết sức quan trọng trong công tác điều tra, khảo sát tài nguyên dầu khí thông qua việc đánh giá tiềm năng các tầng sinh, chứa và chắn. Mỗi một loại đá trầm tích đều có một đặc điểm sinh, chứa và chắn dầu khí riêng biệt. Nghiên cứu môi trường trầm tích nhằm xác định các môi trường thuận lợi hình thành cũng như xu hướng phát triển, quy luật phân bố các tầng trầm tích sinh, chứa và chắn trong không gian. Trong quá trình học tập tại trường, học viên đã được giới thiệu và biết đến phương pháp nghiên cứu thạch học bằng kính hiển vi phân cực. Qua tìm hiểu, học viên nhận thấy những ưu điểm của phương pháp này trong việc nghiên cứu đặc điểm thạch học trầm tích khu vực trũng An Châu. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và làm cơ sở khoa học cho việc đánh giá triển vọng dầu khí khu vực nghiên cứu, học viên đã lựa chọn đề tài luận văn Thạc sĩ của mình với tiêu đề: “Đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích Mesozoi khu vực trung tâm trũng An Châu” với mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau: 1
Mục tiêu Làm sáng tỏ đặc điểm trầm tích và môi trường trầm tích Mesozoi khu vực An châu làm cơ sở cho việc đánh giá triển vọng dầu khí liên quan. Nhiệm vụ - Khảo sát thực địa và thu thập mẫu bổ sung - Phân tích mẫu và xử lý kết quả phân tích - Xác định đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích Mesozoi khu vực An Châu - Đánh giá khả năng chứa dầu khí trên cơ sở nghiên cứu thạch học và môi trường trầm tích. Từ mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn đã nêu như trên, học viên đã xây dựng bố cục luận văn bao gồm ba chương chính như sau: - Tổng quan khu vực nghiên cứu. - Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu. - Đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích Mesozoi. - Đánh giá khả năng chứa dầu khí trên cơ sở nghiên cứu thạch học và môi trường trầm tích. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU Trũng An Châu với diện tích khoảng 10 nghìn km2, thuộc khu vực đông bắc bộ, nằm trong phạm vi các tỉnh: Lạng Sơn, Bắc Giang, Quảng Ninh, được giới hạn phía bắc bởi biên giới với Trung Quốc, phía tây bắc là quốc lộ 1A và phía đông và nam là quốc lộ 18. Khu vực trũng An Châu có địa hình thuộc kiểu miền núi và trung du bắc bộ. Phía bắc và đông địa hình phân cắt mạnh, có độ chênh cao lớn (100- 1500), với một số đỉnh núi cao tiêu biểu như đỉnh Mẫu Sơn (1541m), Yên Tử (1068m), Cao Xiêm (1429m). Phía tây bắc là địa hình Karst hiểm trở. Chuyển xuống khu vực trung tâm là địa hình trung du với những đồi gò thấp, sườn thoải. Hệ thống sông ngòi trong khu vực khá phát triển, các hệ thống sông chính bao gồm: Sông Thương (chảy dọc QL1A), sông Lục Nam (khu vực Lục Nam, Lục Ngạn), sông Phố Cũ (Tiên Yên), sông Ba Chẽ (khu vực Ba Chẽ). Sông suối trong khu vực thường chảy quanh co, vách dốc, dòng sông lộ đá gốc, nhiều ghềnh thác, thường gây sạt lở, lũ quét khi có mưa lớn. Khu vực nghiên cứu được coi là phần trung tâm của trũng An Châu, được ngăn cách với 2 cánh bởi các đứt gãy. Phía bắc là đới đứt gãy Cao Bằng- Tiên Yên, kéo dài theo phương TB- ĐN, thể hiện bởi các đới dập vỡ lớn, các đới cataclazit, các mặt trượt, sự dịch chuyển các đá và cấu tạo và các biểu hiện địa hình, địa mạo dạng tuyến phát triển có quy luật. Ngăn cách với phía nam là đới đứt gãy Yên Tử- Tấn Mài. Đới này kéo dài từ Thái Nguyên, nơi nó nhập với hệ thống đới đứt gãy Sơn Dương- Thái Nguyên- Đồng Mỏ và kéo dài theo phương Đ- ĐN qua Yên Tử. 3
Hình 1.1. Vị trí nghiên cứu 4
1.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.1.1. Nghiên cứu địa chất và khoáng sản Nghiên cứu đặc điểm địa chất và khoáng sản ở khu vực An Châu đã được tiến hành từ rất lâu, một cách có hệ thống trong các công trình điều tra địa chất và khoáng sản, thành lập bản đồ với các tỷ lệ khác nhau. Công trình thành lập Bản đồ địa chất miền Bắc Việt nam tỷ lệ 1: 500.000 được thực hiện trong những năm 1961- 1963 bởi các nhà địa chất Đoàn 20, Tổng cục Địa chất, với sự giúp đỡ của một nhóm chuyên gia Liên Xô (cũ) do A.E. Đovjikov chủ biên. Sau đó, các tài liệu này được tổng hợp với kết quả đo vẽ tỷ lệ 1: 500.000 miền Nam Việt Nam của Nguyễn Xuân Bao để thành lập "Bản đồ địa chất Việt Nam" tỷ lệ 1: 500.000 (1988) do Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao đồng chủ biên. Các nghiên cứu địa chất và khoáng sản ở tỷ lệ lớn hơn (1/200.000) trong khu vực An Châu được tiến hành từ năm những năm 1974- 1979. Tờ bản đồ Lạng Sơn được tiến hành đo vẽ địa chất và điều tra khoáng sản ở tỷ lệ 1:200.000 từ năm 1974 – 1976 do các nhà địa chất Đoàn 20G, Liên đoàn Bản đồ địa chất thực hiện. Tờ Móng Cái đã được đo vẽ địa chất ở tỷ lệ 1:200.000 cùng với tờ Hạ Long (Hòn Gai) giáp kề về phía tây, công việc do Nguyễn Công Lượng làm chủ biên cùng với các nhà địa chất Đoàn 20G thuộc Liên đoàn Bản đồ địa chất thực hiện năm 1976-1979. Tờ Hải Phòng đã được đo vẽ địa chất ở tỷ lệ 1:200.000 do Đoàn 204 thuộc Liên đoàn Bản đồ địa chất thực hiện năm 1976-1979. Sau này công tác đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản ở tỷ lệ 1/50.000 đã được tiến hành phủ khắp diện tích của khu vực nghiên cứu. Năm 2000, Cục địa chất Việt Nam đã tiến hành hiệu đính và thành lập xong các loạt bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 trên toàn quốc dựa vào những kết quả đo vẽ nêu trên. Khu vực nghiên cứu thuộc 4 tờ: Lạng Sơn, Móng Cái, Hải Phòng và Hạ Long. Các kết quả nghiên cứu địa chất và khoáng sản nêu trên đã xác định tương đối chi tiết đặc điểm cấu trúc kiến tạo, đặc biệt là phân chia chi tiết địa tầng khu vực nghiên cứu. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để tiến hành công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản nói chung và dầu khí nói riêng 1.1.2. Nghiên cứu tìm kiếm, thăm dò dầu khí Cũng như một số khoáng sản khác của Việt Nam, dầu khí trong một số thành tạo trước Kainozoi đã được phát hiện từ đầu thế kỷ 20. Song do nhiều điều kiện và hoàn cảnh khác nhau, các đối tượng này đã không được chú ý thăm dò. Cuối thế kỷ 20, nhờ nhiều phát hiện mỏ dầu khí trong các tầng chứa móng của các bể trầm tích khác nhau, các thành tạo trước Kainozoi đã trở thành đối tượng hấp dẫn về tiềm năng dầu khí và được quan tâm nhiều hơn ở Việt Nam hiện nay. 5
Bể Mesozoi An Châu đã được tiến hành tìm kiếm, thăm dò theo phương pháp truyền thống hướng vào các đối tượng cấu tạo thuộc các tập trầm tích Mesozoi lấp đầy bể. Kết quả tìm kiếm, thăm dò bể trong suốt thập kỷ 70 của thế kỷ 20 với nhiều giếng khoan thăm dò trên các cấu tạo Bắc Chũ, Lưỡng Mã, Giảo Liên nhưng chưa phát hiện được các biểu hiện dầu khí, trong khi đó các sản phẩm biến đổi của hydrocarbon dưới dạng asphalt và đá phiến cháy phân tán phổ biến và có nơi khá tập trung trong các đá phiến vôi Paleozoi thuộc miền Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc. Tại bể Shiwan - Dazhan đã có những phát hiện dầu khí cả trong móng Paleozoi lẫn lớp phủ trầm tích Mesozoi. Những kết quả thăm dò dầu khí trong bể trước đây và một số phân tích mới trong bể An Châu của Việt Nam gần đây cho thấy những biểu hiện đáng lưu ý của hệ thống dầu khí và có thể tồn tại một số đối tượng tiềm năng. Các trầm tích có biểu hiện tiềm năng sinh trong bể Mesozoi An Châu Một số kết quả phân tích cho thấy trong bể An Châu và các vùng lân cận tồn tại một số tầng trầm tích giàu vật chất hữu cơ. Các trầm tích sét vôi và đá vôi màu xám đen thường phân bố trong các đới Paleozoi rìa bể An Châu; còn các trầm tích sét và sét than thường tập trung trong bể An Châu và các bể than lân cận. Các tập sét, sét than Nori - Reti xen trong hệ tầng Hòn Gai, Văn Lãng phân bố rộng trong vùng Quảng Ninh và Trung tâm bể An Châu thường có tổng carbon hữu cơ cao (TOC ~ 0,9 - 35%wt). Vào đầu Mesozoi muộn, các trầm tích này có thể còn trong thời kỳ trưởng thành với khả năng sinh khí và condensat do nguồn vật chất hữu cơ chủ yếu là thực vật trên cạn. Tiềm năng và các loại đá chứa Trước Kainozoi của bể An Châu Từ các kết quả thăm dò trước đây cùng một số khảo cứu và phân tích mới cho thấy tiềm năng chứa của bể Mesozoi An Châu gồm cả các trầm tích vụn Mesozoi và có thể cả carbonat Paleozoi. Các trầm tích vụn có tiềm năng chứa với mức độ khác nhau phân bố rộng và là bộ phận chính tạo thành bể An Châu. Các trầm tích vụn Trias phân bố trên diện rộng toàn bể thường bị nén chặt, đã bị metagen - catagen mạnh và xi măng hoá nên độ rỗng chỉ đạt từ 5% đến 11% (trung bình và nhỏ) như cát kết thuộc các hệ tầng Nà Khuất (T2 nk) và Mẫu Sơn (T3c ms). Còn cát kết Jura hệ tầng Hà Cối (J1-2 hc) có độ rỗng trung bình và khá (9-15%), nhưng diện phân bố hạn chế và thường ít được chôn vùi hay che chắn. 6
Tiềm năng chắn và lớp phủ trầm tích trẻ của bể An Châu Các lớp phủ trầm tích Mesozoi có tiềm năng chắn dầu khí trong bể An Châu chủ yếu là các tập phiến sét, sét vôi, sét than xen trong các tập cát kết Trias của các hệ tầng Nà Khuất (T2 nk) và Mẫu Sơn (T3c ms). Toàn bộ các tập trầm tích Mesozoi trong bể đều đã bị biến đổi metagen và catagen mạnh tạo thành tầng phủ dày có khả năng chắn tốt cho móng trước - Mesozoi. Như đã nêu trên, mặc dù công tác điều tra, khảo sát địa chất và khoáng sản đã tiến hành tương đối đồng bộ và bài bản ở các tỷ lệ lớn (1/200.000 và 1/50.000). Tuy nhiên, trong khu vực nghiên cứu công tác này chủ yếu tập trung vào nghiên cứu cấu trúc - kiến tạo; phân chia địa tầng, tìm kiếm khoáng sản mà chưa đi sâu nghiên cứu thạch học cũng như môi trường trầm tích các thành tạo địa chất, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc đánh giá triển vọng dầu khí khu vực nghiên cứu. Mặt khác, các công trình nghiên cứu này đa số dừng lại ở phần trên mặt nhờ các lộ trình địa chất và các công trình khai đào. Các giếng khoan, đặc biệt là trên các thành tạo Mesozoi ít được thực hiện, có thể do công nghệ và kinh phí eo hẹp. Điều đó cho thấy các thành tạo dưới sâu được thể hiện trên các mặt cắt địa chất phần nhiều là ngoại suy, mức độ chính xác thấp. Đây cũng là điểm hạn chế cho việc nghiên cứu thạch học trầm tích. Điều quan trọng hơn nữa là các công trình nghiên cứu này hầu như không quan tâm đến các tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm dầu khí vì vậy việc nghiên cứu đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích đương nhiên cũng ít được chú ý. 1.2. ĐỊA TẦNG Trên cơ sở các nguồn tài liệu điều tra, khảo sát trong công tác đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau của các cơ quan thuộc Tổng cục địa chất Viêt Nam, học viên đã xây dựng cột địa tầng tổng hợp cho khu vực nghiên cứu nhằm phục vụ công việc nghiên cứu đặc điểm thạch học và môi trường trầm tích của khu vực trung tâm trũng An Châu. Theo đó, các thành tạo Mesozoi trong khu vực nghiên cứu bao gồm: 1) Hệ tầng Lạng Sơn (T1i ls); 2) Hệ tầng Khôn Làng (T2a kl); 3) Hệ tầng Nà Khuất (T2 nk); 4) Hệ tầng Mẫu Sơn (T3c ms); 5) Hệ tầng Văn Lãng (T3n-r vl); 6) Hệ tầng Hà Cối (J1-2 hc); 7) Hệ tầng Bản Hang (K bh). 7
Hình 1.2. Cột địa tầng khu vực An Châu Hệ tầng Lạng Sơn (T1i ls) Các trầm tích lục nguyên dạng flysh, được phân ra là hệ tầng Lạng Sơn (Đovjikov A. và nnk, 1965), lộ ra thành hai dải rộng: một từ Tam Lung qua thành phố Lạng Sơn theo hướng đông nam qua Đồng Mỏ và kéo xuống Hữu Lũng, một từ thành phố Lạng Sơn vòng qua vùng Ba Xã đến Chợ Bãi.[2] 8
Hệ tầng này đã được Đặng Trần Huyên và Nguyễn Kinh Quốc khảo sát và mô tả mặt cắt với sự giới hạn chi tiết từ bản Bắc Ca đến bàn Còn Sáng. Tại mặt cắt này, gần Bắc Ca, các lớp đá phiến sét, sét silic thuộc tập cơ sở của hệ tầng Lạng Sơn nằm không chỉnh hợp trên mặt bào mòn của đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Đăng chứa hóa thạch Permi muộn Reichelina pulchra và Paraorbuloides sp.. Mặt cắt có trật tự địa tầng như mô tả dưới đây[2]: 1. Đá phiến sét, đá phiến sét silic, silic phân lớp mỏng xen với ít lớp kẹp bột kết, dày 20- 25m. Đá có màu sắc thay đổi, tạo thành dải sặc sỡ, chứa hóa thạch Cúc đá Lytophiceras sp. và Chân rìu Claraia kiparisovae, C. vietnamica, C. aurita tuổi Indi. 2. Đá phiến sét xen với ít đá phiến sét vôi xám lục nhạt ở phần dưới và với đá phiến sét- bột kết, bột kết ở phần trên, dày 45- 50m. Các đá kể trên phân lớp mỏng tới vừa. 3. Chủ yếu là cát kết phân lớp dày (30- 50m), bột kết phân lớp mỏng xen kẽ đều đặn dạng flysh với đá phiến sét, dày 130m ; chứa Cúc đá Lytophiceras sp. và Chân rìu Claraia aurita, C. cf. gervilliaeformis, C. kiparisovae, C. stachei thuộc cùng phức hệ với hóa thạch thu thập ở tập 1. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này đạt khoảng 200m. Tại mặt cắt theo đường ô tô liên huyện từ Đồng Mỏ đi Tu Đồn kể từ cầu Bóng qua đèo Lăn đến Khum Khẩu, Nguyễn Kinh Quốc đã quan sát được lớp cơ sở của hệ tầng Lạng Sơn nằm không chỉnh hợp trên đá vôi xám chứa Trùng lỗ thuộc các giống Palaeofusulina, Colaniella, Reichelina và Pachyphloia tuổi Permi muộn. Mặt cắt này gồm 4 tập : 1. Đá phiến sét, sét silic, silic- vôi, bột kết và ít cát kết phân lớp mỏng, dày 58m. Các đá kể trên xen kẽ nhau rất đều đặn, tạo thành dải với những sắc màu khác nhau. Chứa hóa thạch Koninckites cf. vidarbha và Claraia sp.. 2. Chủ yếu là phiến sét, bột kết xen ít cát kết, phân lớp mỏng đến trung bình ; dày 100m. Chứa các hóa thạch Koninckites cf. vidarbha, Claraia stachei. 3. Chủ yếu là đá phiến sét chứa vôi, sét vôi và đá phiến sét, màu xám, xám lục nhạt, phân lớp trung bình ; dày 28m. Chứa dấu vết bảo tồn kém của Claraia sp. 4. Đá phiến sét xen ít bột kết chuyển lên bột kết phân lớp mỏng. Chứa Lytophiceras sp., Claraia desquamata, C. cf. stachei tuổi Indi. Dày 85m. 9
Phủ không chỉnh hợp trên trầm tích Trias hạ trong mặt cắt này là ryolit porphyr thuộc hệ tầng Khôn Làng (T2a kl).[3] Tuy nhiên, ở mặt cắt gần động Tam Thanh (tây Kỳ Lừa), các lớp lục nguyên của hệ tầng Lạng Sơn chuyển tiếp lên tập carbonat của hệ tầng Bắc Thủy chứa hóa thạch Cúc đá Olenek muộn ; điều này cho thấy, có nơi, hệ tầng Lạng Sơn bao gồm cả một số lớp Olenel, và ranh giới trên của hệ tầng có tính xuyên thời.[2] Hệ tầng Khôn Làng (T2a kl) Thành tạo trầm tích- nguồn núi lửa thành phần felsic hơi ngả sang trung tính chứa Cúc đá Anisi ở tập cở sở đã được phân ra là hệ tầng Khôn Làng [Nguyễn Kinh Quốc et al., 1991]. Hệ tầng lộ ra rộng rãi ở các vùng Chợ Bãi, Khôn Làng, Đình Lập (Lạng Sơn), Bình Liêu và Tiên Yên (Quảng Ninh) và tạo nên dãy Tam Đảo ở tây bắc Hà Nội.[2] Mặt cắt chuẩn của hệ tầng bắt đầu từ đông bắc bản Lũng Khoang 1km theo hướng đông nam qua bản Khôn Làng đến bản Cườm Dưới. Mặt cắt Lũng Khoang- Cườm Dưới gồm 3 tập : 1. Cuội kết, sạn kết, cát kết hạt vừa xen các thấu kính sét vôi xám và lớp kẹp đá phiến sét phân lớp mỏng bị ép mạnh. Thành phần hạt của cuột kết gồm đá vôi, thạch anh, đá phiến sét, hạt có độ mài tròn vừa phải. Trong thấu kính sét vôi đã tìm được Cúc đá Gymnites cf. incultus tuổi Anisi và Ceratites af. Nodosus. Dày 3- 5m. Tập này nằm không chỉnh hợp trên bề mặt bào mòn gồ gề của đá vôi Permi thượng hệ tầng Đồng Đăng. 2. Ryolit porphyr, ryodacit, dacit xám nhạt, phân lớp dày xen các thấu kính tuf, vụn kết núi lửa, dày 250- 300m. 3. Cát bột kết tuf xám sẫm xen bột kết và đá phiến sét xám đen, xám vàng, phân lớp mỏng (4- 9cm). Ở Nà Lò và gần Hồ Mơ, bột kết và đá phiến sét thuộc tập này chứa phong phú hóa thạch Chân rìu Neoschizodus laevigatus, Costatoria praenapengensis, C. sp., Hoernesia chobaiensis, Unionites sp.. Tập này chỉnh hợp dưới đá vôi đen phân lớp mỏng của hệ tầng Điềm He (T2a dh). Dày 25- 30m. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này đạt khoảng 280- 335m.[7] Ở khu vực Bình Liêu nằm ở rìa nam trung tâm trũng An Châu, dù rằng hệ tầng vẫn gồm trầm tích lục nguyên chứa những tập trầm tích nguồn núi lửa felsic, nhưng hóa thạch thu thập được thuộc loại nước ngọt- nước lợ. Mặt cắt Pó Hèn- Bảo Lâm ở nam Bình Liêu, theo Trần Thanh Tuyền (2001), gồm 5 tập: 10