ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨA ĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (17.19 MB, 179 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

NGUYỄN VĂN THẮNG

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨAĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC

TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT

Hà Nội – 2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

NGUYỄN VĂN THẮNG

ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ Ý NGHĨAĐỐI VỚI DẦU KHÍ CỦA KHU VỰC

TRUNG TÂM BỒN AN CHÂU

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác./.

Tác giả luậnán

Nguyễn Văn Thắng

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

1.Tính cấp thiết của nghiên cứu ... 1

2.Mục tiêu nghiên cứu ... 2

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án ... 2

4.Nhiệm vụ của luận án ... 2

5.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án ... 2

6.Các luận điểm bảo vệ ... 3

7.Các điểm mới trong luận án ... 3

8.Kết cấu của luận án ... 4

9.Cơ sở tài liệu của luận án ... 4

10.Nơi thực hiện đề tài ... 5

11.Lời cảm ơn ... 5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ... 6

1.1.Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu ... 6

1.2.Lịch sử nghiên cứu địa chất và dầu khí Bồn An Châu ... 9

1.2.1Giai đoạn trước năm 1954 ... 9

1.2.2Giai đoạn từ 1954 đến nay ... 10

1.3 Những vấn đề tồn tại liên quan đến công tác nghiên cứu địa chất và dầu khí 14

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

2.3.1Nhóm phương pháp địa chất ... 30

2.3.2Nhóm phương pháp phân tích tài liệu địa chấn ... 32

2.3.4 Nhóm phương pháp phân tích hệ thống dầu khí ... 33

... C

HƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ LỊCH SỬ TIẾN HÓAKIẾN TẠO ... 35

3.1.Khái quát chung ... 35

3.2.Giới hạn của bồn An Châu ... 36

3.4.3.Cơ chế biến dạng và giao thoa cấu trúc khu vực ... 106

3.5.Lịch sử tiến hóa địa chất khu vực ... 119

3.5.1.Những vấn đề chung ... 119

3.5.2.Khôi phục bối cảnh kiến tạo trước Kainozoi ... 121

3.5.3.Tóm tắt lịch sử kiến tạo khu vực nghiên cứu ... 127

... CH

ƯƠNG 4. VAI TRÒ CỦA YẾU TỐ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT ĐỐI VỚI HỆTHỐNG DẦU KHÍ CỦA TRUNG TÂM BỒN TRŨNG AN CHÂU ... 137

4.1.Khái quát chung ... 137

4.2.Khái quát về hệ thống dầu khí trong khu vực nghiên cứu ... 138

4.2.1Tầng sinh ... 139

4.2.2Tầng chứa ... 146

4.2.3Tầng chắn ... 146

4.2.4Bẫy và Quá trình trưởng thành, di dịch dầu khí ... 146

4.3.Vai trò của cấu trúc đối với hệ thống dầu khí khu vực nghiên cứu ... 147

4.3.1Thiết lập các cấu trúc thuận lợi ... 147

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Tây bắc – Đông nam Đông bắc – Tây nam Nếp uốn thứ n

Cấu tạo thứ n Đứt gãy thứ n Hydrocacbon

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ PHỤ LỤC

Bảng 1.1: Toạ độ những điểm khép góc khu vực nghiên cứu (Trung tâm bồn trũng

An Châu)

Bảng 3.1. Kết quả phân tích tuổi đồng vị K-Ar cho các đá bazan thu thập từ các

thành tạo phun trào ở rìa tây bắc Bồn trầm tích An Châu. Vị trí lấy mẫu và số hiệu mẫu như trong Hình 3. Mẫu được gia cơng và phân tích tại Phịng thí nghiệm Địa hóa và Hóa học vũ trụ Pheasant Memorial, Viện Các vật liệu hành tinh, Đại học Okayama, Nhật Bản.

Bảng 3.2: Tổng hợp đặc điểm biến dạng khu vực nghiên cứu

Bảng 4.1: Các cơng trình khoan, hào lấy mẫu, Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng, 2019 Bảng 4.1A: Phân loại đá mẹ theo độ giàu vật chất hữu cơ, Geochem Group Limited Bảng 4.2: Độ giàu VCHC của hệ tầng Lạng Sơn, Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng, 2019 Bảng 4.3: Môi trường lắng đọng VCHC theo theo tỷ số Pris./Phy (John Hunt, 1980)Bảng 4.4: Các ngưỡng trưởng thành của VCHC theo độ phản xạ Vitrinite và Tmax

(theo Geochem Group Limited).

Bảng 4.5: Kết quả phân tích tầng sinh hệ tầng Văn Lãng (Cơng ty Dầu khí Sơng

Hồng, 2014)

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC CÁC HÌNH:

Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực Bồn trầm tích An Châu (phần diện tích nghiên cứu

của nghiên cứu này giới hạn trong khung màu đen).

Hình 1.2: Vị trí kiến tạo khu vực nghiên cứu trên sơ đồ cấu trúc khu vực.

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc kiến tạo khái quát vùng Đông Bắc Việt Nam cho thấy

diện tich của Bồn An Châu và mối quan hệ với các yếu tố cấu trúc kiến tạo khu vực vây quanh bồn trũng (thành lập trên cơ sở Đặng Văn Bát, 2008 và nhiều nguồn tài liêu địa chất khác nhau).

Hình 2.1: Mơ phỏng cấu hình của hệ thống trước núi (foreland systems) hình thành

do sự va chạm địa mảng (kiểu cung đảo - lục địa hoặc lục địa - lục địa).

Hình 2.2: Các kiểu bề mặt gián đoạn phản xạ địa chấn.Hình 2.3: Mơ hình Hệ thống dầu khí trong bồn trầm tích.

Hình 2.4: Qui trình xác định hệ thống và đánh giá triển vọng dầu khí

Hình 3.1: Bản đồ địa chất bồn An Châu và vùng kế cận (Thành lập từ nhiều nguồn

tài liệu và các tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 50 000 và 1: 200 000 trong khu

Hình 3.3: Sơ đồ mơ phỏng trật tự các tổ hợp thạch kiến tạo ở Đông Bắc Việt Nam

trong giai đoạn từ cuối Paleozoi tới Kainozoi.

Hình 3.3A: Bản đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực bồn An Châu và vùng lân cận. Thành

lập trên cơ sở tài liệu hiện có và kết quả nghiên cứu mới của NCS.

Hình 3.3B: Chỉ dẫn bản đồ cấu trúc - kiến tạo và Mặt cắt thạch học - cấu trúc

Hình 3.4: Sơ đồ địa chất - cấu trúc khu vực n Tử - ng Bí, cho thấy mối quan hệ

giữa các thành tạo địa chất trong khu vực bị khống chế bởi sự giao thoa

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

cấu tạo giữa các đới trượt chờm nghịch và nếp uốn của các pha biến dạng khác nhau, tạo nên sự phức tạp của bình đồ cấu trúc khu vực.

Hình 3.5: Sơ đồ địa chất - cấu trúc khái quát cho thấy sự tồn tại của các nếp uốn thế

hệ 3 và 5 trong khu vực đông bắc trung tâm bồn An Châu. Sự giao thoa giữa 2 thế hệ nếp uốn tạo nên bình đồ cấu trúc phức tạp của khu vực này cũng như trong tồn bồn An Châu.

Hình 3.6. Sơ đồ phân khối cấu trúc đồng nhất tương đối phục vụ việc thống kê số

liệu cấu tạo cho vùng trung tâm bồn trũng An Châu dựa vào việc phân tích cấu trúc và nhận dạng các hệ thống mặt trục của các thế hệ nếp uốn 2,3 và 5 trong khu vực nghiên cứu, theo nguyên tắc của Marshak and Mitra (1988).

Hình 3.6A: Kết quả thống kê và xử lý số liệu cấu tạo cho các phụ khối cấu trúc

đồng nhất tương đối trong Hình 3.6A. Hình a-h là kết quả thống kê thế nằm của cấu tạo lớp hoặc phiến S1 cho 8 phụ khối cấu trúc biểu diễn bằng cực P, chiếu xuống bán cầu dưới, mạng chiếu đẳng diện tích Schmidt.

Hình 3.6B. a. Mơ hình 3 chiều thể hiện mối quan hệ giao thoa cấu trúc trong không

gian giữa 3 thế hệ nếp uốn U2, U3 và U5 trong vùng nghiên cứu trên cơ sở các số liệu khảo sát thực địa và xử lý thống kê mô tả ở phần trên. Trong hình, các thế hệ nếp uốn được thể hiện bằng giá trị trung bình của mặt trục.

b. Hình thái của sự giao thoa nếp uốn giữa hai thế hệ nếp uốn thứ 2 (U2) và 3 (U3) thể hiện bởi sự giao thoa mặt trục của 2 thế hệ nếp uốn.

Hình 3.6C: A. Mơ hình mơ phỏng giao thoa cấu trúc giữa pha biến dạng 5 lên pha 3

và 2 trong vùng trung tâm Bồn trũng An Châu, trong đó phần trung tâm là 1 nếp lõm lớn U3, với mặt trục bị uốn cong bởi nếp uốn U5; dọc rìa bồn trũng, các cấu tạo của pha 2 cũng bị uốn nếp tạo 2 cánh của nếp uốn này.

B. Mơ phỏng cấu hình giao thoa nếp uốn giữa pha 5 và pha 3 trong vùng nghiên cứu.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Hình 3.6D: A. Cấu hình Bồn trũng An Châu sau khi loại bỏ tác động cúa nếp uốn

U5, mặt trục nếp uốn U3 được duỗi thẳng và nếp uốn U3 là 1 cấu trúc nếp lõm dạng chữ V, mặt trục kéo dài phương đông bắc tây nam. B. Mô phỏng giao thoa biến dạng các thế hệ nếp uốn.

Hình 3.7: a. Sơ đồ khơi phục thế nằm nguyên thủy của mặt trục nếp uốn thế hệ 2

sau khi khử uốn nếp bởi nếp uốn thế hệ 3 dựa trên kết quả thống kê cấu trúc thể hiện ở Hình 3.6B và theo phương pháp của Marshak and Mitra (1988).

b. Mơ hình 3 chiều thể hiện mối quan hệ giữa các nếp uốn thế hệ 2 và đới trượt thế hệ 2 trên cơ sở phân tích mối quan hệ cấu trúc và khôi phục biến dạng tại pha 2 sau khi khử tác động uốn nếp của pha 3.

Hình 3.8: Mơ phỏng giao thoa biến dạng sau khi giải uốn pha 3.

Hình 3.9: Mơ phỏng biến dạng kiểu tạo núi và sự hình thành các cấu tạo thuộc pha

biến dạng 2 trong vùng nghiên cứu vào giai đoạn Trias. A. Mơ hình lý thuyết dạng Colomb thể hiện quá trình hình thành các đới trượt chờm nghịch do sự ép nén ngang. B. Mơ hình phân bố ứng suất và sự hình thành các cấu trúc chờm nghịch. C. Mơ hình hình thành các cấu trúc biến dạng tiến triển dọc rìa của bồn An Châu, trong đó có sự thành tạo các trũng trước núi dọc đới uốn nếp chờm nghịch như quan sát được tại khối cấu trúc Quảng Ninh.

Hình 3.10: Mơ hình khái qt khơi phục lại bình đồ cấu trúc Đông Bắc Việt Nam

và Đông Dương trong và trước Kainozoi. A. Mơ hình khơi phục trước khi có sự dịch chuyển dọc theo các đới đứt gãy lớn trong Kainoizoi; B. Mơ hình khơi phục trước khi có sự uốn nếp và sự xoay trong đầu Kainozoi.

Hình 3.11: A. Mơ hình mơ phỏng cấu hình kiến tạo rìa lục địa Nam Trung Hoa và

Đơng Dương trong giai đoạn cuối Permi đến Trias sau khi khôi phục cấu hình trước biến dạng của pha 3, 4, 5 trong vùng nghiên cứu và dựa vào các số liệu khác. B. Mặt cắt cấu trúc theo đường AB trên Hình A, cho thấy mối quan hệ giữa các thành tạo địa chất và vị trí kiến tạo Mảng của chúng cũng vị trí của Bồn An Châu trong bình đồ cấu trúc khu vực.

Hình 3.12: Mơ hình khơi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn trước Permi muộn.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 3.13: Mơ hình khơi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn trước Jura cho thấy tương quan giữa các đơn vị cấu trúc hình thành do sự hội nhập địa mảng giữa Nam Trung Hoa và Đông Dương. Mơ phỏng dựa vào sự khơi phục cấu hình địa chất trước biến dạng mô tả ở phần trên và dựa vào các mơ hình A, B.

Hình 3.14: Mơ hình khôi phục bối cảnh kiến tạo khu vực An Châu và vùng kế cận

trong giai đoạn cuối Mz muộn.

Hình 3.15: Mơ hình kiến tạo khu vực trong giai đoạn Kanozoi sớm khi tồn vùng

Đơng bắc bộ trải qua chế độ nội lục, hoạt động kiến tạo diễn ra dọc các đới trượt bằng bắt đầu hình thành trong Kanozoi, trong đó đứt gãy Sơng Hồng, Sơng Chảy, Cao Bằng - Tiên n bắt đầu hoạt động.

Hình 3.16: Mơ hình mơ phỏng cấu hình khu vực trong Mioxen khi trường ứng suất

khu vực thay đổi dẫn tới sự ép nén và dịch chuyển từ trượt bằng trái sang trượt bằng phải và sự biến dạng của vùng đông bắc bộ trong pha biến dạng thứ 5.

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí các lỗ khoan và hào khu vực nghiên cứu.

Hình 4.2: Mối quan hệ giữa nhiệt độ, sự hình thành hydrocarbon, quá trình thành

đá, sự trưởng thành của đá mẹ (chỉ số phản xạ vitrinit), và sự thay đổi chỉ

Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ C27-C28-C29 sterane các mẫu chất chiết.

Hình 4.6: Sự biến đổi độ phản xạ vitrinite theo chiều sâu tại các lỗ Khoan hệ tầng

Lạng Sơn.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hình 4.7: Mặt cắt minh giải địa chất, địa vật lý tuyến 11. Hình 4.8: Hình ảnh địa chấn tuyến 07 khu vực nghiên cứu. Hình 4.9: Mặt cắt minh giải địa chất, địa vật lý tuyến 13.

Hình 4.10: Sơ đồ phân vùng cấu trúc kiến tạo khu vực có khả năng tồn tại dầu khí. Hình 4.11: Sơ đồ phân vùng địa chất cấu tạo khu vực có khả năng tồn tại dầu khí. Hình 4.12: Sơ đồ 3 chiều kết quả Minh giải địa chất - địa vật lý khu vực nghiên cứu

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

DANH MỤC CÁC ẢNHẢnh 3.1. Ảnh chụp khu vực tây - tây bắc Bồn An Châu.

Ảnh 3.2: A. Một vết lộ đá granit Phức hệ Bình Liêu bị biến dạng mạnh do sự dịch

trượt tạo phiến và các mặt trượt (S1) đổ về đông nam quan sát tại Phong Dụ, Tiên Yên, Quảng Ninh. Cấu tạo này lại bị cắt qua bởi các đới trượt giòn của pha muộn hơn (S2). B. Ảnh chụp chi tiết cho thấy cấu tạo phiến phát triển trong đá granit tại A.

Ảnh 3.3: A. Một phần của 1 bao thể kiến tạo (melange) đá hoa bị silic hóa nằm

trong đới biến dạng phân chia Phụ khối cấu trúc Chí Linh-Bình Liêu với phụ khối n Tử - Móng Cái tại Quang Sơn, Quảng Hà, Quảng Ninh. B. Ảnh chụp chi tiết của A cho thấy cấu tạo phân dải do biến dạng của đá.

Ảnh 3.4: A Một đới trượt chờm nghịch lớn phát triển trong Hệ tầng Hòn Gai, làm

biến dạng các đá và các vỉa than trong khu vực này quan sát được tại điểm Đại n, Hạ Long. B. Hình phóng to của A cho thấy mối quan hệ các đới trượt với đá vây quanh. Đường đứt nét màu đỏ chỉ vết đới trượt, mũi tên chỉ hướng dịch trượt; đường màu vàng là vết mặt trục nếp uốn đi cùng đới trượt.

Ảnh 3.5: Một đới trượt chờm nghịch trong đá vôi C-P2 Hệ tầng Bắc Sơn cắm về

phía nam quan sát được tại khu vực Yên Hưng, Quảng Ninh (Cao tốc Hải Phòng

- Hạ Long), trong Khối cấu trúc Quảng Ninh phía nam bồn An Châu cho thấy hướng vận chuyển kiến tạo về phía bắc.

Ảnh 3.6: Trầm tích hệ tầng Thần Sa tại Mỏ Trạng, Bắc Giang.

Ảnh 3.7: Đá phiến thạch anh sericite - muscovit bị thuộc hệ tầng Tấn Mài quan sát

được tại Quảng Sơn, Hải Hà, Quảng Ninh.

Ảnh 3.8: Hóa thạch Hawittia wangi trong hệ tầng Sơng Cầu chụp tại Hữu Lũng (Báo

cáo nghiên cứu môi trường trầm tích Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng, 2014).

Ảnh 3.9: Mẫu lõi trầm tích sét bột màu xám đen hệ tầng Mia Lé (Báo cáo nghiên

cứu mơi trường trầm tích Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng, 2019).

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Ảnh 3.10: Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn tại Đồng Mỏ, Lạng Sơn.

Ảnh 3.11: Sét silic phân lớp mỏng, môi trường biển sâu đường Bãi Cháy, Hạ Long

(Vũ Trụ, 2013).

Ảnh 3.12: Trầm tích hệ tầng Lạng Sơn tại thành phố Lạng Sơn.

Ảnh 3.13: Cát bột kết tuf chứa cuội ryolit hệ tầng Khôn Làng, Báo cáo Công ty Dầu

khí Sơng Hồng, 2019.

Ảnh 3.14: Ryolit hệ tầng Bình Liêu trên đỉnh núi khu vực Quảng Sơn, Hải Hà,

Quảng Ninh.

Ảnh 3.15: Hệ tầng Nà Khuất tại Kép - Bắc Giang (Vũ Trụ, 2013).

Ảnh 3.16: Hệ tầng Mẫu Sơn dưới tại Phương Sơn, Lục Nam, Bắc Giang.

Ảnh 3.16A: Quan hệ bất chỉnh hợp của Hệ tầng Mẫu Sơn trên hệ tầng Nà Khuất tại

Đạp Thanh, Ba Chẽ, Quảng Ninh (chú ý lớp màu vàng là đới Phong hóa cổ trên hệ tầng Nà Khuất, trên đó hệ tầng Mẫu Sơn phủ trên).

Ảnh 3.17: Sét kết màu xám đen xen cát kết hệ tầng Văn Lãng khu vực An Bá, Sơn

Đông, Bắc Giang.

Ảnh 3.18: Vết lộ của Hệ tầng Hòn Gai tại Vũ Oai - Hoành Bồ - Quảng Ninh. Ảnh 3.19: Cuội kết Jura hệ tầng Hà Cối dọc đường 279 (Đồng Mỏ - An Châu).Ảnh 3.20: Hệ tầng Hà Cối tại Quảng Điền, Hải Hà, Quảng Ninh.

Ảnh 3.21: Granodiorit được xếp vào Phức hệ Núi Điệng tại đỉnh Quảng Sơn, Hải

Hà, Quảng Ninh.

Ảnh 3.21.A: Ví dụ về cấu trúc xuyên giao giữa các đứt gãy hình thành trong các pha

biến dạng khác nhau rất phổ biến trong vùng nghiên cứu.

Ảnh 3.22: Một phần của cấu trúc phủ chờm phát triển trong đá phiến mylonit của Hệ

tầng Tấn Mài quan sát được tại khu vực Quảng La.

Ảnh 3.23: Các vết lộ đá biến dạng và biến chất.Ảnh 3.24: Nếp uốn U2.

Ảnh 3.25: Một số ví dụ về các đới trượt chờm nghịch thế hệ 2 thuộc pha biến dạng

2 phát triển rộng rãi trong vùng nghiên cứu.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Ảnh 3.26: Các cấu tạo phân phiến mylonit, dạng khúc dồi (boudin) hoặc melange có

kích thước khác nhau trong các đới trượt thế hệ 2 trong vùng nghiên cứu.

Ảnh 3.27: Các dấu hiệu động lực trong đới trượt cho thấy sự biến dạng dẻo và quan

hệ giữa các yếu tố động học trong đới trượt thuộc Pha biến dạng 2.

Ảnh 3.28: Một số ví dụ về sự tồn tại phổ biến của các nếp uốn thế hệ 3 trong khu

Ảnh 3.31: Một số ví dụ về sản phẩm trong các đới trượt thế hệ 3.

Ảnh 3.32: Một số ví dụ về các đới đứt gãy thuộc Pha biến dạng 4 quan sát được

trong vùng nghiên cứu.

Ảnh 3.33: Nếp uốn U5 quan sát tại điểm lộ tại thị trấn Đồng Mỏ, Lạng Sơn.Ảnh 3.34: Ví dụ về các đứt gãy thuộc pha biến dạng 5.

Ảnh 3.35: Các đứt gãy thuận phương đông tây cắt qua và làm dịch chuyển các lớp

trầm tích hệ tầng Tiêu Giao (khu vực Giếng Đáy, Hạ Long) được xem là cấu tạo trẻ nhất trong khu vực nghiên cứu.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Bồn An Châu thuộc đới Đơng Bắc Việt Nam, nó là phần kéo dài về phía Tây Nam của Bồn trầm tích Mesozoi lớn hơn ở phía Đông Bắc thuộc lãnh thổ Trung Quốc (Bồn Thập Vạn Đại Sơn). Các cơng trình tìm kiếm và thăm dị dầu khí trên địa phận Trung Quốc đã xác nhận sự tồn tại của các mỏ khí thương mại nằm trong đới cấu trúc này. Các cơng trình nghiên cứu trước đây đã xác định được 6 Bồn trầm tích Mesozoi tồn tại trên phần đất liền thuộc lãnh thổ Việt Nam, trong đó Bồn An Châu được cho là Bồn có quy mơ lớn và có tiềm năng dầu khí (Ngơ Thường San, 1975; Nguyễn Quang Hạp, 1975) [34; 13]. Bên cạnh đó, một số mỏ khí có giá trị thương phẩm nằm gần đới cấu trúc An Châu thuộc lãnh thổ Trung Quốc (mảng Hoa Nam) đã được phát hiện và đưa vào khai thác. Thực tế này cho thấy nhiều khả năng sẽ phát hiện được các tích tụ dầu khí trong bồn An Châu thuộc địa phận của Việt Nam. Mặc dù tiềm năng dầu khí của Bồn này được nhận định từ rất sớm nhưng vì nhiều lý do mà cho đến nay công tác điều tra khảo sát địa chất và thăm dò ở khu vực Bồn An Châu còn rất sơ sài, chưa đáp ứng được các u cầu của cơng tác tìm kiếm - thăm dị dầu khí. Xuất phát từ những địi hỏi về nguồn cung cấp năng lượng ngày càng tăng và từ thực tế điều kiện địa chất của Bồn An Châu, việc nghiên cứu chi tiết các đặc điểm địa chất để làm sáng tỏ các vấn đề liên quan đến khả năng hình thành, di chuyển và tàng trữ dầu khí trong các thành tạo địa chất của Bồn trở thành một nhiệm vụ cấp bách và cần phải tiến hành trong thời gian sớm nhất có thể.

Hiện nay, Nhà nước có chủ trương tiếp tục tiến hành tìm kiếm thăm dị dầu khí Bồn An Châu. Tuy nhiên, hệ thống dầu khí của vùng trung tâm nói riêng và cả Bồn An Châu nói chung chưa được làm sáng tỏ. Sở dĩ như vậy là vì cấu trúc địa chất có nhiều vấn đề tồn tại chưa được giải quyết.

Được sự đồng ý của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ môn Địa chất và cán bộ hướng dẫn, nghiên cứu sinh (NCS) thực hiện đề tài nghiên cứu dể xây dựng luận

án tiến sỹ với tên gọi: “Đặc điểm cấu trúc địa chất và ý nghĩa đối

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

với dầu khí của khu vực trung tâm bồn An Châu” nhằm giải quyết những yêu

cầu cấp bách của thực tiễn nêu trên.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất và vai trò của chúng đối với hệ thống dầu khí khu vực trung tâm bồn An Châu.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là các thành tạo địa chất tuổi Paleozoi - Kainozoi, cấu trúc của chúng, ý nghĩa của chúng đối với lịch sử tiến hóa khu vực và ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc địa chất đối với hệ thống dầu khí có liên quan.

Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là phần trung tâm của bồn cấu trúc An Châu, hình thành bởi sự tiến hóa kiến tạo trong giai đoạn Mesozoi và Kainozoi.

4. Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được mục tiêu đề ra, NCS tiến hành các nội dung nghiên cứu sau đây:  Làm sáng tỏ về thành phần vật chất, trật tự địa tầng, quan hệ và tuổi

của các thành tạo địa chất cũng như nguồn gốc và điều kiện hình thành của chúng;

 Làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, đặc điểm biến dạng và khơi phục lịch sử tiến hóa kiến tạocủa khu vực nghiên cứu;

 Phân tích, đánh giá ý nghĩa của cấu trúc địa chất và biến dạng kiến tạo đối với tiềm năng dầu khí của khu vực trung tâm Bồn An Châu.

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án5.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài luận án đã đưa ra được mơ hình cấu trúc địa chất mới cho sự tiến hóa Bồn An Châu phù hợp với bối cảnh địa chất - kiến tạo khu vực trong Mesozoi và

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Kainozoi và kết nối được lịch sử của bồn này với bồn Thập vạn đại sơn (Shiwandashan) ở phía Đơng Nam Trung Quốc.

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Những kết quả nghiên cứu mới đã góp phần làm sáng tỏ đặc điểm hệ thống, triển vọng dầu khí của khu vực nghiên cứu, là cơ sở định hướng cho công tác đánh giá và thăm dị dầu khí trong khu vực trung tâm Bồn An Châu.

6. Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Bồn trầm tích An Châu (Bồn An Châu) là phần sót lại của một

bồn ngoại vi được được hình thành phía sau một đới nâng ngoại vi liên quan tới sự tiến hóa của một đai uốn nếp chờm nghịch do va chạm giữa 2 địa mảng Đông Dương với Nam Trung Hoa từ cuối Paleozoi đến Mesozoi . Hình thái cấu trúc hiện tại của bồn là kết quả sự giao thoa liên tục của 6 pha biến dạng, gây ra bởi sự tương tác của quá trình hội nhập liên tục các địa mảng vào rìa Đơng Nam mảng Nam Trung Hoa trong Mesozoi và Kainozoi.

Luận điểm 2: Sự biến dạng mạnh mẽ và giao thoa cấu trúc do các pha biến

dạng khu vực diễn ra liên tục trong Mesozoi đến Kanozoi đã tạo nên nhiều cấu tạo dạng vòm trong các thành tạo địa chất Mesozoi ở khu vực trung tâm bồn An Châu, thuận lợi cho sự tích tụ dầu khí. Tuy nhiên sự biến dạng mạnh mẽ của pha biến dạng giòn và muộn trong Kainozoi đã dẫn tới sự phá hủy các cấu trúc này và tác động tiêu cực tới khả năng tích tụ dầu khí trong khu vực.

7. Các điểm mới trong luận án

Nghiên cứu này đã nhận dạng một cách có hệ thống đặc điểm cấu trúc địa chất, phân chia được các pha biến dạng kiến tạo trong các thành tạo địa chất khu vực bồn An Châu và kế cận. Trên cơ sở đó, đã xác lập một cách có hệ thống các sự kiện biến dạng khu vực, trong đó xác định được sự tồn tại có hệ thống của các cấu trúc chờm nghịch và uốn nếp khu vực có tuổi khác nhau mà sự giao thoa của chúng đã tạo nên bình đồ cấu trúc khu vực hiện nay.

Bằng việc xác lập đặc điểm và sự giao thoa biến dạng một cách có hệ thống, luận án đã khơi phục bình đồ cấu trúc trước biến dạng của Bồn An Châu, từ đó đối sánh với lịch sử kiến tạo khu vực đã được xác lập để xây dựng mơ hình tiến hóa kiến tạo của bồn trũng và vùng lân cận theo quan điểm kiến tạo Mảng trong gian đoạn từ Paleozoi đến Kainozoi. Theo đó Bồn trũng An Châu là một bồn trầm tích đồng tạo

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

núi phát triển sau một đới nâng ngoại vi (peripheral bouldge) của một hệ thống bồn trước núi (Forebouldge basin), được hình thành trong q trình tiến hóa của một đai uốn nếp chờm nghịch va chạm địa mảng.

Kết quả nghiên cứu tổng hợp về cấu trúc - kiến tạo, địa tầng - trầm tích, đặc điểm địa hóa hữu cơ đã đưa ra được những đánh giá tổng hợp, làm sáng tỏ hơn về hệ thống dầu khí cũng như triển vọng dầu khí của phần trung tâm Bồn trũng An Châu.

8. Kết cấu của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý luận và hệ phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Đặc điểm cấu trúc địa chất và lịch sử tiến hóa kiến tạo

Chương 4: Vai trò của yếu tố cấu trúc địa chất đối với hệ thống dầu khí phần trung tâm Bồn An Châu.

9. Cơ sở tài liệu của luận án

Để phục vụ cho việc hoàn thành chuyên đề này và xa hơn nữa là hoàn thành đề tài luận án, NCS đã tiến hành thu thập, tổng hợp các tài liệu địa chất từ các cơng trình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ nhỏ (1:500.000), trung bình (1:200.000) đến lớn (1:50.000) cho khu vực nghiên cứu và vùng lân cận. Bên cạnh những kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khống sản, NCS còn thu thập các báo cáo chuyên đề về địa tầng, cấu trúc - kiến tạo, mơi trường trầm tích, dầu khí từ các đề tài, dự án nghiên cứu và các bài báo khoa học đã được công bố trên các tạp chí khoa học ở trong và ngồi nước.

NCS đã tiến hành khảo sát thực địa dọc theo các tuyến lộ trình cắt qua tồn bộ khu vực nghiên cứu; đã tiến hành thu thập các mẫu tại thực địa và từ các mẫu lõi khoan và gửi phân tích các mẫu thạch học vi cấu tạo. Đã tiến hành xử lý 200 mẫu các loại có được từ báo cáo “Điều tra, khảo sát tài nguyên dầu khí khu vực trũng An Châu” của cơng ty Dầu khí Sơng Hồng theo chun đề về thạch học, trưởng thành nhiệt, cổ sinh, đặc điểm rỗng thấm và địa hóa hữu cơ... Đặc biệt, NCS đã gửi 6 mẫu phân tích tuổi đồng vị K-Ar cho các đá bazan thu thập từ các thành phun trào ở rìa Tây Bắc Bồn An Châu tại Phịng thí nghiệm Địa hóa và Hóa học vũ trụ Pheasant Memorial, Viện Các vật liệu hành tinh, Đại học Okayama, Nhật Bản.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

NCS cũng đã tham khảo kết quả minh giải tài liệu từ - trọng lực hàng không (do Viện Địa vật lý ứng dụng thực hiện) ở khu vực trũng An Châu được tiến hành đo năm 2013 trên 9118 km2, với độ phân giải cao (khoảng cách tuyến dọc, tuyến ngang là 1,5x5km. Đã tổng hợp phân tích tài liệu địa chấn cho 1000 km tuyến địa chấn 2D trên tổng số 14 tuyến (06 tuyến dọc và 08 tuyến ngang) bao phủ trên tồn bộ diện tích đới trung tâm bồn trũng An Châu. Đây là những tài liệu mới được Cơng ty dầu khí Sơng Hồng (PVEP SH) khảo sát trong năm 2017 và được coi là nguồn số liệu đóng vai trị quan trọng nhất trong nghiên cứu cấu trúc địa chất phần sâu của khu vực nghiên cứu.

10. Nơi thực hiện đề tài

Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội và Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng thuộc Tổng cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí.

11. Lời cảm ơn

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS. TS Trần Thanh Hải và TS Cù Minh Hoàng đã tận tình hướng dẫn NCS trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các giảng viên Bộ môn Địa chất, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã tận tình giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án này. Để hoàn thành luận án này, NCS còn nhận được trợ giúp kỹ thuật của Đề án điều tra, khảo sát tài nguyên dầu khí khu vực trũng An Châu của Tập đồn dầu khí Việt Nam.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học thuộc Cục Địa chất và Cục Khoáng sản Việt Nam, Tổng hội Địa chất Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất và Khống sản, Viện Địa vật lý ứng dụng, Phịng thí nghiệm Địa hóa và Hóa học vũ trụ Pheasant Memorial - Viện Các vật liệu hành tinh, Đại học Okayama, Nhật Bản, Liên đoàn bản đồ địa chất Miền Nam, Trường đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Trung tâm phân tích thí nghiệm, Trung tâm Nghiên cứu Tìm kiếm Thăm dị và khai thác dầu khí - Viện Dầu Khí Việt Nam, Trung tâm Phân tích chất lượng cao - Trường địa học mỏ Địa chất, Tổng công ty thăm dị khai thác dầu khí, Tập đồn dầu khí Việt Nam,…và các đồng nghiệp tại Cơng ty Dầu khí Sông Hồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong việc thực hiện luận án.

Cuối cùng, NCS xin bày tỏ tình cảm và lịng biết ơn đối với người thân, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã tận tình giúp đỡ trong việc khích lệ, chia sẻ và động viên NCS hoàn thành luận án.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1. Khái quát về vị trí và đặc điểm vùng nghiên cứu

Bồn An Châu nằm ở khu vực Đông Bắc Bộ. Về mặt cấu trúc khu vực, đây là phần cịn sót lại của rìa Tây Nam của Bồn Thập Vạn Đại Sơn thuộc rìa đơng nam mảng Hoa Nam (hay Nam Trung Hoa) với phần lớn diện tích thuộc lãnh thổ Trung Quốc. Về địa lý, diện tích của bồn được giới hạn về phía Đơng Bắc bởi đường biên giới Việt - Trung, phía Đơng Nam tiếp giáp với đới duyên hải Quảng Ninh, phía nam giới hạn bởi dãy núi Tam Đảo và vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng (Hình 1.1). Vị trí khu vực nghiên cứu của luận án được thể hiện tại Hình 1.1 và Bảng 1.1.

Hình 1.1: Sơ đồ vị trí khu vực Bồn trầm tích An Châu (diện tích nghiên cứu củaluận án giới hạn trong khung màu đen và biên giới Việt-Trung ở phía Đơng Bắc).

Theo Dovjikov và nnk. (1965) [50], Trần Văn Trị và nnk. (1977) [45], vùng nghiên cứu được xếp vào đới cấu trúc An Châu, thuộc “miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam”. Trên quan điểm của kiến tạo Mảng, các nghiên cứu đã xem phần Bắc và Đơng Bắc Việt Nam (trong đó có vùng nghiên cứu) là phần rìa phía nam của mảng lục địa cổ Nam Trung Hoa.Trong Mesozoi sớm khu vực nghiên cứu thuộc đai tạo núi

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

do sự va chạm của mảng này với mảng Đông Dương và Nam Trung Hoa (Hutchison C.S., 1989 [56]; Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị., 1992). Trần Văn Trị và nnk. (1977) [45]cho rằng vùng nghiên cứu thuộc một phần của trũng nội lục Peleozoi muộn - Kainozoi phát triển chồng lên một đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm (Hình 1.2).

Bảng 1.1: Toạ độ những điểm khép góc khu vực nghiên cứu(Trung tâm bồn trũng An Châu)

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Về kiến tạo, Bồn An Châu là 1 cấu trúc được lấp đầy bởi các trầm tích và phun trào có tuổi Mesozoi và ít trầm tích Kainozoi (Hình 1.3) phủ trên các thành tạo móng Paleozoi. Trước đây, Bồn An Châu được xem là một cấu trúc võng chồng phát triển trên nền cổ thuộc rìa nam của địa khối Hoa Nam (Dovjicov, 1965; Trần Văn Trị, 1977; Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao, 1982 [26]). Theo các tài liệu gần đây (Đặng Văn Bát và nnk, 2008; Metcalfe, 2013) [2] [92] thì bồn này là phần sót của một cấu trúc hình thành do sự va chạm và tương tác giữa các địa mảng dọc theo rìa của địa mảng Nam Trung Hoa.

Tuy nhiên, mặc dù nhiều mơ hình địa chất được đưa ra nhưng giữa các mơ hình khơng thống nhất về vị trí kiến tạo nguyên thủy của bồn, đặc biệt là các luận giải về cấu trúc và biến dạng của bồn trũng này.

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc kiến tạo khái quát vùng Đông Bắc Việt Nam cho thấy diệntích của Bồn An Châu và mối quan hệ với các yếu tố cấu trúc kiến tạo khu vực vâyquanh bồn trũng (thành lập trên cơ sở Đặng Văn Bát, 2008 và nhiều nguồn tài liệu

địa chất khác).

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

1.2. Lịch sử nghiên cứu địa chất và dầu khí Bồn An Châu1.2.1 Giai đoạn trước năm 1954

Công tác nghiên cứu địa chất và đo vẽ bản đồ khu vực phía Đơng Bắc Việt Nam (khu vực bồn trũng An Châu và vùng kế cận) do các nhà địa chất Pháp (Deprat 1916, Bourret, 1922 và Patte) [51] bao gồm các bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 300.000 (do Bourret tổng hợp từ các công trình của Deprat và Dusault), bản đồ tỉ lệ 1: 200.000 (do Patte thành lập năm 1927) . Tất cả các cơng tác nghiên cứu và đo vẽ đó được tổng hợp trên bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 2.000.000 cho tồn lãnh thổ Đơng Dương do Fromaget và Saurin thành lập năm 1952 tái bản lần 3 năm 1971 [85].

Nhìn chung, các cơng trình này đã phác thảo được các nét cơ bản về cấu trúc khu vực, nhận dạng các thành tạo địa chất và phân chia các thang địa tầng theo chuẩn quốc tế, thiết lập nên các thang địa tầng địa phương. Cơng trình sớm nhất của các nhà địa chất Pháp (Deprat, 1915, 1916) đã cho rằng vùng Đơng Bắc Bộ nói chung được cấu tạo bởi các đới uốn nếp trung gian nằm giữa các lớp phủ tiền Vân Nam và các địa di tiền Urali ở Bắc Bắc Bộ. Bourret (1922) [52] đã phân chia các yếu tố địa chất trong khu vực nghiên cứu làm 2 loại: nguyên địa và ngoại lai trong đó ông đó nhận dạng hàng loạt cấu tạo địa di cấu tạo bởi đá vôi Paleozoi thượng và đá phiến Trias và cửa sổ tại chỗ thuộc vòng cung Cốc Xô, Cao Bằng, Lạng Sơn... trong phạm vi Đông Bắc Bộ. Fromaget và Saurin (1952) [53] cho rằng miền Bắc Đơng Dương nói chung được cấu thành bởi những khối tại chỗ gồm các đá kết tinh và các thành tạo Paleozoi, được phủ lên bởi những lớp phủ địa di Antrocolitic và Trias khác nhau được di chuyển đến vị trí hiện tại trên một đoạn đường dài, trong đó có một số lớp bắt nguồn từ cao nguyên Vân Nam. Saurin (1953, 1956) phủ nhận quan điểm này và cho rằng đó là những uốn nếp phức tạp của móng kèm theo cấu tạo vảy và phủ chờm. Như vậy, có thể nói các nhà địa chất Pháp đã đứng trên quan điểm kiến tạo địa di để nghiên cứu kiến tạo Việt Nam nói chung và khu vực Đơng Bắc nói riêng. Những vấn đề điển hình nhất của trũng An Châu như các hệ thống đứt gãy phát triển ra sao và triển vọng dầu khí như thế nào thì hồn tồn chưa được nghiên cứu và đề cập đến.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

1.2.2 Giai đoạn từ 1954 đến nay

a. Về nghiên cứu địa chất, cấu trúc và kiến tạo:

Sau 1954 , công tác đo vẽ bản đồ địa chất tiến hành ở Việt Nam nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng được tiến hành ở các tỉ lệ 1:500.000 kèm theo chuyên khảo “Địa chất miền Bắc Việt Nam” (1960 - 1965) của tập thể tác giả Liên Xô và Việt Nam do Dovjikov (1965) làm chủ biên [50]; các tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1: 200.000 đã được hoàn thành gồm: tờ Tuyên Quang (Phạm Đình Long, 1968)[24], tờ Hà Nội, Hải Phịng (Hồng Ngọc Kỷ, 1974, 1978) [20], tờ Lạng Sơn (Đồn Kỳ Thụy, 1976)

[36] và tờ Hịn Gai – Móng Cái (Nguyễn Cơng Lượng, 1980) [23] và một phần các nhóm tờ bản đồ địa chất tỉ lệ 1:50 000 như nhóm tờ Bình Gia (Nguyễn Kinh Quốc, 1992).

Trong các cơng trình nghiên cứu của những năm 1960-1970, các tác giả đứng trên quan điểm địa máng thường chia vùng nghiên cứu thành các đới tướng cấu trúc có lịch sử kiến tạo khác nhau. Dovjikov (1965) đã coi Đông Bắc Việt Nam là miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam, ghi nhận vai trị hoạt động tích cực của các chuyển động kiến tạo nền Hoa Nam Trung Quốc. Tiếp theo, Trần Văn Trị và nnk (1977) [45], đã coi Đông Bắc Việt Nam thuộc một phần của miền uốn nếp Bắc Bộ -là một bộ phận nối liền với Caledonit Hoa Nam thuộc rìa nam của chuẩn nền Dương Tử. Miền uốn nếp Bắc Bộ ở đây bao gồm hệ uốn nếp Việt Bắc bị phủ trên bởi các sụt võng kiến tạo kiểu địa máng (ở Tây Bắc) hoặc các võng chồng Mezozoi (các đới sông Hiến, An Châu) hoặc các võng địa hào Kainozoi. Trong cơng trình Bản đồ địa chất Việt Nam 1:500.000, Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao (1985) [25] cho rằng vùng nghiên cứu gồm các đới Đông Bắc và Việt Bắc thuộc miền nền Trung -Việt.

Trong những năm 1980, một số nghiên cứu theo quan điểm của Kiến tạo Mảng cho rằng phần Bắc và Đơng Bắc Việt Nam trong đó có vùng nghiên cứu là phần rìa phía nam của một mảng lục địa cổ (mảng Nam Trung Hoa) đã trở thành một phần của một đai tạo núi do sự va chạm của mảng này với mảng Indosinia trong Mezozoi (e.g., Hutchison, 1989; Sengor, 1988 ; Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị, 1992)

[56] [94] [97] dọc theo đới khâu Sông Mã. Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

(1992) cũng đã đưa ra một giả thuyết rằng trong phạm vi vùng Đông Bắc có các bằng chứng chứng minh sự tồn tại của một đới khâu cổ kéo dài từ Hà Giang đến Bắc Kạn). Đây có thể là phần nối dài của một đới khâu cổ từ Vân Nam Trung Quốc ([83]. Một số nhà địa chất khác cho rằng đới khâu này có thể là phần tàn dư của một nhánh của Paleotethys!.

Trong những năm 1990 đến nay, việc áp dụng thuyết kiến tạo Mảng vào giải đoán địa chất khu vực đã có nhiều tiến bộ trong đó có một số cơng trình trực tiếp liên quan đến khung cấu trúc kiến tạo Đông Bắc Bộ và khu vực nghiên cứu.

Một số cơng trình đo vẽ địa chất 1:50.000 và hiệu đính bản đồ 1:200.000 được thực hiện, đem lại những hiểu biết mới và chi tiết cũng như chính xác hơn về đặc điểm địa chất khu vực. Gần đây, trên cơ sở nhiều số liệu nghiên cứu mới một số mơ hình kiến tạo mới khác lại cho rằng lãnh thổ Việt Nam và Đơng Nam Á nói chung được hình thành bởi sự ghép nối của hàng loạt địa mảng nhỏ từ Paleozoi đến Kainozoi, liên quan ít nhất tới 3 giai đoạn hình thành và phá huỷ của Paleotethys, Tethys, và Neotethys, trong đó lãnh thổ Việt Nam ngày nay có thể là một bộ phận của các mảng Nam Trung Hoa, Đông Dương và Simao (xem Mecalfe, 2005 [64]) và phần Đơng bắc lãnh thổ có thể thuộc phần rìa phía nam của địa mảng Nam Trung Hoa) và đã trải qua chế độ biến dạng tích cực trong Mezozoi do sự hội nhập của các địa mảng này. Hàng loạt nghiên cứu chuyên đề của các nhà địa chất trong nước và quốc tế gần đây còn chỉ ra các sự kiện địa chất trong Kainozoi dấn đến sự dịch trượt (terrane extrusion) của các địa khối trong lãnh thổ Đông Bắc Việt Nam và lân cận, làm cho vị trí khơng gian của chúng bị thay đổi mạnh mẽ so với các địa khối bên cạnh. Theo Tappoinier và Leloup et al., 1990 [69] thì các địa khối ở phía nam đới đứt gãy Sơng Hồng đã bị dịch chuyển tương đối so với các địa khối ở Đơng Bắc của đứt gãy này về phía đơng nam một khoảng cách ít nhất 500 km và bị xoay tương đối theo chiều kim đồng hồ tới 45 độ trong giai đoạn Đệ Tam, dưới tác động của sự va chạm giữa mảng Ấn - Úc và Âu - Á. Metcalfe (1994) [93] đã có những nghiên cứu chi tiết hơn và cho rằng phần lãnh thổ phía nam đứt gãy Sông Hồng đã xoay theo chiều kim đồng hồ khoảng 38 độ. Các tác giả này cũng cho rằng chính sự xoay này

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

đã dẫn tới sự hình thành của Biển Đơng. Như vậy, nếu cho rằng giả thuyết của Tapponier và nnk là đúng thì để có thể luận giải được bối cảnh kiến tạo lãnh thổ Đông Bắc Việt Nam trong Mezozoi, khôi phục lại vị trí và bình đồ kiến tạo khu vực trước Kainozoi bằng phương pháp khử các tác động biến dạng Kainozoi mà chủ yếu là các đới đứt gãy dịch bằng và các cấu trúc khác được hình thành trong Kainozoi.

Một số nhà địa chất đã vận dụng nguyên lý này để khôi phục lại bối cảnh kiến tạo của Việt Nam và vùng lân cận trong các giai đoạn tiến hoá khác nhau (Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị, 1992; Longley, 1997 [62]; Lee and Lawver, 1994 [59]; Metcalfe, 2005; Ngô Thường San và nnk., 2007 [33]) .

Năm 2008, Đặng Văn Bát và nnk [2], lần đầu tiên đã nhận dạng được đặc điểm biến dạng khu vực Đơng Bắc Bộ, trong đó có Bồn An Châu. Các tác giả này đã nhận dạng được một số pha biến dạng kiến tạo và khẳng định cấu trúc khu vực hiện nay là sự giao thoa cấu trúc của nhiều pha biến dạng khác nhau. Các tác giả này cũng đã đưa ra mơ hình tiến hóa địa chất khu vực trong giai đoạn Mesozoi với sự tương tác của hàng loạt sự kiện va chạm tạo núi và hút chìm dọc rìa địa mảng Nam Trung Hoa.

Trong thời gian gần đây, một số nghiên cứu của các nhà địa chất Trung Quốc

cho bồn trũng Thập Vạn Đại Sơn là phần kéo dài về phía bắc của trũng An Châu (Li

et al. 2017) [61] đã đưa ra mơ hình về sự hình thành bồn trũng này do sự tương tác

của 2 đới hút chìm ở cả phía Tây Nam và Đơng Nam của rìa nam Mảng Nam Trung Hoa. Tuy nhiên, trong các cơng trình này, các tác giả đã khơng phân tích được đặc điểm biến dạng cũng như khơng giải thích được cơ chế tương tác của 2 đới hút chìm đối với sự thành tạo của bồn Thập Vạn Đại Sơn cũng như Bồn An Châu.

Về đo vẽ địa chất chi tiết, từ năm 1994 đến nay, việc đo vẽ địa chất tỉ lệ 1: 50.000 được thực hiện cho 1 số nhóm tờ như: nhóm tờ Bình Liêu - Móng Cái (Trần Thanh Tuyền, 1995) [42], Cẩm Phả (Lê Hùng, 1996) [10] , Thanh Mọi (Nguyễn Trí Vát, 1997) [47], Võ Nhai (Đặng Trần Quân, 2000) [30] cùng các nhóm tờ Bắc Giang, Bình Gia, Lạng Sơn đã làm trước năm 1994.

Các cơng trình nghiên cứu về cấu trúc, kiến tạo của Bồn An Châu đã được nhiều nhà địa chất nghiên cứu và có quan niệm về tên gọi khác nhau: Võng chồng An

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Châu, Phức nếp lõm An Châu, rift nội lục An Châu… Trong đó kể đến Dovjikov và nnk (1965), Trần Văn Trị và nnk (1977) [45], Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao (1985) [25], Nguyễn Xuân Tùng và Trần Văn Trị (1992) [97] cùng các cơng trình nghiên cứu gần đây do các nhà địa chất trong nước như Đặng Văn Bát, Trần Thanh Hải (2008) [2] cũng như các nghiên cúu quốc tế về chế độ địa động lực và cơ chế hoạt động kiến tạo. Các nghiên cứu mới đã đề xuất nhiều mơ hình kiến tạo theo quan điểm kiến tạo Mảng, cho rằng Bồn An Châu là phần kéo dài về phía Tây Nam của Bồn Thập Vạn Đại Sơn (Shiwandashan, Trung Quốc), là kiểu Bồn trước núi (foreland basin) được hình thành và phát triển từ Paleozoi đến Mesozoi muộn (Metcalfe (2006, 2013; [91] [92] , Zhang và nnk.,2006) [99]).

Về cơng tác nghiên cứu dầu khí:

Cơng tác nghiên cứu địa chất dầu khí trong khu vực Bồn An Châu và vùng phụ cận đã được quan tâm từ những năm đầu thế kỷ 20 đến hiện tại bởi nhiều nhà địa chất trong và ngồi nước, trong đó có nhiều cơng trình, nghiên cứu được thực hiện từ những năm 1950 đến nay (Ngô Thường San, 1970 [32]; Nguyễn Quang Hạp, 1971[12]; Nguyễn Hiệp, 1970 [11]; Phương Văn Hạc, 1973 [14]; Hsü et al., 1988

[87]; Đỗ Bạt và nnk., 2007 [1]; Phạm Đình Trưởng, 2009 [40]; Li et al., 2006; Đặng Trần Huyên, 2000 [7]; Hall, 2012; Hồng Văn Long, 2015 [21]; Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng, 2014, 2019 [3] [4];; Li et al., 2017 [61]). Nhiều cơng trình nghiên cứu đã đưa ra những nhận định bước đầu về triển vọng dầu khí của bồn trầm tích này (Các chuyên gia Liên Xơ, 1959-1961; Đồn Thiện Tích, 1971, 1973 [37; 38]; Nguyễn

Hiệp, 1970[11]; Trần Ngọc Toản, 1974 ; Ngô Thường San, 1970, 1975 [34]; Nguyễn Quang Hạp, 1975 - 1976 [13]; Đỗ Văn Hãn, 1977; Lê Trọng Cán, 1996 [5; 6]; Phan Trung Điền, 2007 [6]; Vũ Trụ, 2012) [46].

Từ 2012, nhiều hoạt động tìm kiếm thăm dị dầu khí mới với những phương pháp mang tính định lượng hơn như phân tích mẫu địa hóa, thạch học, cơ lý, khảo sát địa hóa khí bề mặt, khảo sát từ - trọng lực hàng không độ phân giải cao đã được triển khai (Cơng ty Dầu khí Sông Hồng, 2014) [3] nhằm nghiên cứu và đánh giá chi tiết

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

hơn về cấu trúc địa chất và xác định các yếu tố thuận lợi của hệ thống dầu khí, từ đó nhận định về tiềm năng dầu khí của Bồn trũng An Châu.

1.3 Những vấn đề tồn tại liên quan đến công tác nghiên cứu địa chất và dầu khía. Địa tầng

Việc phân chia địa tầng trong thời kỳ Pháp thuộc chủ yếu do các nhà địa chất Pháp tiến hành dựa trên các đặc điểm thạch học với một lượng thông tin về cổ sinh và liên kết địa tầng khu vực rất hạn chế. Các đơn vị địa tầng được xác lập theo thang địa tầng tự do mà thiếu các cơ sở khoa học chắc chắn.

Trong giai đoạn đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:1.000.000 và 1:200.000 được tiến hành bởi các nhà địa chất Việt Nam và Liên Xô trước đây chủ yếu dựa trên thuyết Địa Máng, cùng với sự thiếu các thông tin về cổ sinh và định tuổi địa tầng, đặc biệt là quan điểm “đá biến chất càng cao thì tuổi càng cổ” đã làm cho việc luận giải, phân chia và liên kết địa tầng có nhiều điểm bất hợp lý.

Mặc dù từ năm 1994 trở lại đây đã có một số diện tích ở khu vực trũng An Châu được đo vẽ bản đồ địa chất ở tỷ lệ chi tiết 1:50.000 song chưa phủ kín hồn tồn, quan điểm phân chia địa tầng và hiệu đính ranh giới giữa các mảnh chưa thực hiện nên cịn nhiều khác biệt. Vì vậy, để nghiên cứu địa chất khu vực, NCS dựa vào thang địa tầng của bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50 000 và 1:200.000.

b. Thành tạo magma

Các thành tạo magma có mặt trong khu vực chưa được nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất, đặc điểm địa hóa. Do vậy mà luận giải nguồn gốc magma và bối cảnh kiến tạo khống chế sự hình thành và phân bố magma trong vùng còn chưa được làm sáng tỏ. Đặc biệt là số liệu phân tích các chỉ số đồng vị các nguyên tố vết, nguyên tố phóng xạ và định tuổi tuyệt đối còn rất nghèo nàn, dẫn đến xác định thời gian thành tạo và nguồn gốc của chúng có nhiều vấn đề cịn đang bỏ ngỏ.

c. Cấu trúc - kiến tạo

Hầu hết các cơng trình đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 và nhỏ hơn trước đây đều dựa trên nền tảng thuyết Địa Máng nên việc xác lập các mơ hình kiến tạo khống chế sự hình thành và tiến hóa bồn An Châu chưa thể giải thích được một cách đúng đắn. Nhận diện các thành tạo đá móng trước Mesozoi và đặc biệt là các thành

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

tạo carbonat ở dưới sâu chưa có cơ sở. Bên cạnh đó, các hệ thống đứt gãy chính cũng như các đứt gãy địa phương và các cấu tạo nếp uốn khống chế sự hình thành các cấu tạo triển vọng dầu khí chưa được nghiên cứu đầy đủ về tính chất và thời gian thành tạo chúng.

Đối với cơng trình nghiên cứu của Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng (2014), mặc dù đã có tài liệu trọng lực, từ hàng không độ phân giải cao nhưng cịn một phần lớn diện tích ở Đơng Bắc của trũng An Châu chưa được nghiên cứu và do khơng có tài liệu địa chấn nên mơ hình đặc điểm cấu trúc địa chất các thành tạo PZ và MZ dự báo theo tài liệu trọng lực còn nhiều vấn đề chưa sáng tỏ như chưa xác định được cấu trúc sâu của các thành tạo PZ, MZ (trừ các cấu trúc đã lộ trên mặt), đặc biệt là cấu trúc của các thành tạo Pz và quan hệ của nó với bình đồ cấu trúc MZ như thế nào còn chưa rõ. Sự hoạt động của các đứt gẫy và ảnh hưởng của chúng tới các cấu trúc được hình thành trước đó và mức độ ảnh hưởng biến đổi của các thành tạo trầm tích, đặc biệt là sự bảo tồn các tích tụ dầu khí đã hình thành trước đó (nếu có) đang cịn là vấn đề chưa được nghiên cứu làm rõ.

Khu vực nghiên cứu có đặc điểm cấu trúc địa chất rất phức tạp nên chất lượng thu nổ địa chấn ở các tuyến còn thấp, điều này cũng ảnh hưởng đến việc minh giải và liên kết địa chất, cấu trúc cũng như dự báo phân bố tầng móng ở dưới sâu.

d. Tài ngun dầu khí

Mặc dù đã có một số cơng trình nghiên cứu ban đầu về triển vọng dầu khí bồn trũng An Châu song mới chủ yếu dựa trên các thành tạo tầng nông và/hoặc trên mặt. Lỗ khoan sâu nhất chưa khoan qua được hết tầng trầm tích tuổi Trias Muộn. Cùng với đó, chưa có nhiều thơng tin nghiên cứu về hệ thống dầu khí đầy đủ và cả triển vọng các tầng sinh, chứa và chắn của các thành tạo trầm tích dưới sâu. Đến thời điểm NCS thực hiện luận án, kết quả nghiên cứu của Cơng ty Dầu khí Sơng Hồng (2014) mới chỉ tập trung đánh giá tầng sinh thuộc hệ tầng T3n-r Văn Lãng, hầu như chưa chú ý tới tầng sinh hệ tầng T1 Lạng Sơn và D1 Mia Lé và các dạng bấy cấu trúc sâu trong Mz. Do đó các thơng tin để đánh giá hệ thống dầu khí trong Mz chưa đầy đủ để có thể đưa ra kết luận, cần tiếp tục nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ hơn, đặc biệt ưu tiên nghiên cứu tầng sinh, tầng chứa và các dạng bẫy dưới sâu.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Cơ sở lý luận

2.1.1. Các khối cấu trúc

Khối cấu trúc là một đơn vị kiến tạo độc lập trong một khu vực nghiên cứu được phân chia để phân biệt với các đơn vị cấu trúc khác và thuận lợi cho việc mô tả cấu trúc. Một khối cấu trúc có ranh giới là các đứt gãy hoặc đới trượt có quy mơ khu vực và có sự dịch chuyển tương đối so với khối nằm bên cạnh do các biến dạng kiến tạo. Một khối cấu trúc được cấu tạo bởi một hoặc các tổ hợp thạch kiến tạo có nguồn gốc khác nhau, nhưng được kết cấu trong cùng một không gian kiến tạo.

Một khối cấu trúc có thể được phân ra thành các đơn vị cấu trúc nhỏ hơn gọi là “phụ khối cấu trúc”. Một phụ khối cấu trúc được đặc trưng bởi sự có mặt những tổ hợp thạch học và đặc điểm biến dạng kiến tạo của chúng là tương đối đồng nhất, ranh giới giữa các phụ khối cấu trúc là các đứt gãy hoặc đới trượt.

2.1.2. Tổ hợp thạch kiến tạo

Theo Kondie (1989) “Tổ hợp thạch kiến tạo” bao gồm các tổ hợp đá có quan hệ khơng gian gần gũi nhau, được thành tạo trong những khoảng thời gian kề cận nhau và trong những môi trường được đặc trưng bởi bối cảnh kiến tạo nhất định và đại diện cho một giai đoạn tiến hoá địa chất nhất định. Như vậy, mỗi tổ hợp thạch kiến tạo này sẽ bao gồm một hoặc một số tổ hợp đá nhất định có đặc điểm thạch học, tướng đá, tuổi, nguồn gốc hoặc môi trường thành tạo riêng biệt.

2.1.3. Khái niện về biến dạng của đá

Biến dạng của đá là sự biến đổi vị trí tương quan giữa các phần tử tạo nên vật thể do đó làm biến đổi hình dạng, vị trí khơng gian (Trần Thanh Hải, 2017) [19]. Hiện tượng biến dạng của các đá có thể gây nên do các lực cơ học bên ngoài (lực kiến tạo) và cũng có thể do những nguyên nhân khác như sự thay đổi của nhiệt độ, sự biến đổi về tướng khoáng vật liên quan với sự thay đổi thể tích. Trong nghiên cứu này, biến dạng của đá được hiểu là sự thay đổi hình dạng, kích thước, vị trí khơng gian của các thành tạo địa chất do các vận động kiến tạo Mảng gây ra.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

2.1.4. Khái niệm về đới trượt

Đới trượt là khái niệm gần đây được mô tả trong các văn liệu tiêu chuẩn như Ramsay and Huber (1987) [68], Marshak anh Mitra (1998), Barker [63], Hanmer and Passchier (1990) và Passchier and Trouw (1995) để mô tả một dạng cấu tạo biến dạng tấm, hình thành trong vỏ Trái đất ở những độ sâu khác nhau hình thành trong quá trình biến dạng của một thành tạo địa chất hoặc dọc ranh giới của 2 thể địa chất dưới tác động của sự dịch trượt tương đối giữa chúng (Trần Thanh Hải, 2006, 2017) [19]. Chế độ biến dạng ưu thế tạo nên các đới này là biến dạng trượt (shear strain) làm cho đá ở cánh của đới bị dịch chuyển tương đối với nhau theo 2 chiều ngược nhau theo phương song song với ranh giới của đới. Nhìn chung, các đới trượt thường là các đới tương đối hẹp, có ranh giới gần song song với nhau, nằm giữa các thân đá bị biến dạng kém hơn và có cấu trúc bên trong khơng đồng nhất. Các đới hoặc mặt trượt khơng liên tục có thể kết nối với nhau tạo ra các đới biến dạng cao vây quanh các khối đá có mức độ biến dạng thấp hơn. Mặc dù biến dạng trượt thuần túy (pure shear; biến dạng khơng xoay) có thể đóng vai trị quan trọng trong đới trượt nhưng cơ chế biến dạng chủ đạo trong các đới trượt là kiểu trượt thường (simple shear): tức là yếu tố trượt và sự dịch chuyển song song với ranh giới của trượt đóng vai trị chủ đạo. Sự dịch chuyển trong đới trượt có quy mô hết sức khác nhau, từ vi mô tới hàng chục, thậm chí hàng trăm km. Ở quy mơ khu vực, các đới trượt thường có dạng tấm hoặc dạng mặt và thường có tỷ lệ chiều dài/chiều dày trên bình đồ lớn hơn 5/1, mặc dù có sự biến đổi cục bộ theo đường phương. Biểu hiện hình thái và quy mơ của đới trượt tại thực địa phụ thuộc vào mức độ xuất lộ của đá ở các độ sâu khác nhau. Các đới trượt được thành tạo ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái đất, nơi đá có mức độ biến chất cao hơn, thường có quy mơ lớn hơn nhiều so với các đới trượt hình thành trong chế độ biến chất thấp ở gần mặt đất. Các đới trượt gần mặt đất thường đi cùng sự dập vỡ của đá và sự dịch trượt thường diễn ra dọc các mặt riêng biệt, được gọi là đứt gãy. Trong các đới trượt, cơ chế biến dạng tích cực phụ thuộc vào nhiều yếu tố hóa - lý khác nhau, bao gồm điều kiện nhiệt độ, áp suất thạch tĩnh (lithostatic pressure) và áp suất cục bộ tại vị trí biến dạng, thành phần và đặc tính chảy dẻo của

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

đá (flow), thành phần và nhiệt độ của dung dịch biến chất, tốc độ của biến dạng tổng tác động lên đá, hướng dịch chuyển và lịch sử biến dạng của đới trượt. Tất cả những yếu tố đó thường thay đổi một cách có quy luật theo độ sâu của vỏ Trái Đất. Sự biến dạng tích cực trong các đới trượt trong những điều kiện khác nhau sẽ tạo nên sự phát triển của các sản phẩm có đặc điểm và hình thái khác nhau, thể hiện bởi sự tồn tại các cấu tạo điển hình và các tổ hợp đá hoặc khoáng vật đặc trưng. Đặc điểm hình thái của các cấu tạo trong đới trượt, hình thái của các hệ thống đới trượt, và sản phẩm biến dạng của chúng thường có biểu hiện giống nhau ở bất kỳ khu vực nào của vỏ Trái Đất có điều kiện biến dạng tương tự. Ở tất cả các quy mô, đặc điểm dễ nhận thấy nhất là các đới kế tiếp nhau có trình độ biến dạng rất cao phân chia các đới dạng thoi hoặc thấu kính có mức độ biến dạng thấp hơn nhiều.

Dựa trên nghiên cứu một cách có hệ thống cấu tạo đặc trưng và các sản phẩm có mặt trong các đới trượt, các quy luật về sự hình thành của các đới trượt, các yếu tố động lực liên quan tới chúng, các sản phẩm điển hình cũng như các dấu hiệu bản chất và hướng dịch chuyển của đới trượt đã được thiết lập. Dựa vào đặc tính biến dạng của đá dọc theo chiều sâu của các đới trượt mà chúng có thể được phân thành các loại gồm: (Đới trượt giòn (thường được gọi là đứt gãy hoặc đới đứt gãy), đới trượt dẻo, và trung gian giữa chúng là một đới chuyển tiếp, được gọi là đới trượt giòn - dẻo (Trần Thanh Hải, 2006, 2017)).

Đới trượt dẻo (ductile shear zone)

Đây là loại đới trượt trong đó sự biến dạng là liên tục và cường độ biến dạng trượt biến đổi một cách có hệ thống khi đi qua chiều rộng của đới. Những kết quả quan trọng trong nghiên cứu đới trượt gần đây dẫn tới sự thừa nhận cơ chế biến dạng dẻo trong sự thành tạo các đới trượt ở những độ sâu lớn trong vỏ Trái Đất, khác với những quan niệm ra đời sớm hơn chỉ chú trọng tới việc phân tích các cấu tạo khe nứt phát sinh trong các biến dạng giòn gần mặt đất (và do đó chỉ chú ý khía cạnh giịn của đới trượt). Biến dạng trong các đới này là biến dạng dẻo chứ khơng phải là các dập vỡ dạng giịn. Các đới trượt dẻo thường thành tạo ở những độ sâu có

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

mức độ biến chất cao hơn hẳn (thường là lớn hơn 15km đối với các loại đá có đặc tính cơ lý rắn chắc) so với các đới trượt giòn hoặc giòn - dẻo và đi cùng là quá trình biến chất trong điều kiện nhiệt độ biến chất cao.

Các đới trượt dẻo hình thành trong môi trường biến dạng ổn định và liên tục, đi kèm là sự biến chất tương đối cao trong đó tính liên tục của thể địa chất ln được duy trì. Trong những điều kiện nhất định, sự biến dạng của đá trong các đới trượt dẻo thường dẫn tới sự giảm thể tích đáng kể (ép dẹt) theo phương vng góc với ranh giới cịn hướng dịch chuyển chung của các cánh có thể khơng song song mà tạo thành một góc nhỏ với ranh giới của đới trượt. Đi cùng với sự biến dạng là sự thay đổi cấu trúc bên trong của thân đá: các khoáng vật tạo đá bị biến dạng mạnh mẽ bởi sự chảy dẻo của tinh thể khoáng vật (Crystal plastic flow), trong đó các giịng chảy có xu hướng đồng nhất ở phạm vi nhỏ, dẫn tới sự thành tạo các sản phẩm điển hình của loạt mylonit và tạo thành những đới có chiều dày lớn trong vỏ Trái Đất. Các sản phẩm thuộc loạt mylonit nói chung có độ hạt nhỏ phân phiến mạnh mẽ và bao gồm cả các cấu tạo tuyến kéo dài (stretching lineation).

Đới trượt giòn - dẻo (brittle - ductile shear zone)

Những đới trượt trong đó có xảy ra sự dập vỡ hoặc dịch chuyển làm mất đi tính liên tục của các thân đá bị biến dạng dẻo một phần được gọi là đới trượt giòn -dẻo. Sự khơng liên tục này có thể là các đới khe nứt riêng rẽ dọc theo đó sự dịch chuyển xảy ra, hoặc có thể là một dãy của các khe nứt dạng cánh gà (en-echelon) do căng giãn (tension gashes). Đới trượt giòn - dẻo thường phát triển trong đá ở những độ sâu nhất định trong vỏ Trái Đất, bên dưới các đới trượt giòn, nơi nhiệt độ biến dạng của đá có thể lên tới hơn 300oC và tương ứng với độ sâu tới 15km tùy thuộc lồi đá và các yếu tố hóa lý khác.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng biến dạng trong các đới giịn – dẻo hình thành dưới mức độ biến dạng ổn định từ vài mm tới vài cm/năm trong môi trường biến dạng không tạo ra sự dập vỡ đáng kể, hay mất đi tính liên tục của thân đá. Trên thực tế, các sản phẩm đá cà nát và mylonit đều có thể thành tạo trong cùng một đới trượt giịn - dẻo ở quy mơ lớn khi đới này cắt qua nhiều phần có độ sâu

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

khác nhau của vỏ Trái Đất, hoặc có sự thay đổi chế độ nhiệt động trong quá trình biến dạng của đá.

Các loại sản phẩm cơ bản có thể được thành tạo trong mơi trường của các đới trượt giòn dẻo là đá cà nát và giả tachylit (pseudotachylite), và đôi nơi là các thể mylonit bán dẻo. Đá giả tachylit hình thành từ sự nóng chảy cục bộ của đá dọc theo mặt đứt gãy dưới tác dụng của nhiệt độ cao hình thành bởi ma sát trượt hoặc trong một số trường hợp, bởi quá trình nghiền nát mạnh mẽ các vật liệu với sự tăng cao của nhiệt độ có thể vượt quá 1000 độ C trong những đới dày khoảng vài mm. Đá giả tachylit thường không đi cùng các mạch thạch anh, nhưng lại tương đối phổ biến trong các đá có độ lỗ hổng thấp như gabro, gneis hoặc amphibolit… Các đá trầm tích có độ rỗng cao thường chứa nhiều dung dịch hơn và làm giảm đáng kể ứng suất nén (normal stress) lên các mặt bị cọ sát và do đó khơng tạo ra lượng nhiệt ma sát cần thiết để tạo ra sự nóng chảy cục bộ để hình thành giả tachylit.

Đới trượt giịn (brittle shear zone)

Đới trượt giòn, hay còn gọi là đứt gãy, là những đới dạng tấm gồm nhiều mặt vỡ không liên tục thành tạo ở bất cứ nơi nào mà đá bị biến dạng giịn, đi cùng là sự hình thành của các mặt vỡ hoặc khe nứt mà dọc theo chúng, đá ở một cánh bị dịch chuyển tương đối theo hướng ngược với cánh kia. Sự hình thành các đới trượt giòn thường đi cùng với sự dập vỡ và mất đi tính liên tục của đá tại vị trí biến dạng. Tuy nhiên các đá ở hai bên cánh của các đới trượt này thường khơng có sự thay đổi đáng kể nào về hình thái và hướng, hay nói cách khác, phục hồi được trạng thái trước biến dạng. Các đới trượt giòn thường xuất hiện ở phần trên cùng của vỏ Trái Đất ở độ sâu thường nhỏ hơn 10 km, nơi mà nhiệt độ và áp suất thạch tĩnh tương đối nhỏ. Trong môi trường biến chất thấp hoặc không đáng kể, sự biến dạng của đá chủ yếu diễn ra dưới hình thức dập vỡ giịn ở nhiều quy mô khác nhau. Đây là đới biến dạng khơng ổn định, trượt dính sinh chấn, trong đó sự dịch chuyển diễn ra dọc theo các mặt đứt gãy hoặc dập vỡ không liên tục với tốc độ biến dạng địa chấn tới vài milimét hoặc mét trên giây, xen kẽ là các giai đoạn ngưng nghỉ dài với sự tích lũy

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

ứng suất chậm chạp. Điều kiện biến dạng thường ở gần mặt đất trong điều kiện không biến chất hoặc biến chất ở mức độ rất thấp.

Trong đới trượt giòn, hàng loạt sản phẩm khác nhau có thể được thành tạo, trong đó có thể bao gồm 2 loại chính thuộc loạt dăm và loạt đá cà nát (cattaclasite). Sản phẩm thuộc loạt dăm bao gồm dăm và mùn: những sản phẩm nghiền vụn khơng gắn kết, trong khi đó các sản phẩm thuộc loạt đá cà nát bao gồm các sản phẩm dăm hoặc mùn sắp xếp hỗn độn, nhưng được gắn kết chặt chẽ. Đá cà nát được thành tạo ở độ sâu lớn hơn nơi sự dập vỡ thường đi cùng với sự tiêm nhập của nhiều loại dung dịch, dẫn đến sự gắn kết của các mảnh dăm bởi các hệ thống mạch hoặc đám vật chất thứ sinh phân dị từ các dung dịch này (phổ biến là thạch anh và calcit).

2.1.5.Nếp uốn

Một nếp uốn là một cấu tạo mặt địa chất hoặc một thể địa chất không phẳng, được hình thành bởi sự biến dạng của một mặt hoặc một tập hợp lớp có nhiều mặt tiếp giáp nhau ban đầu. Các nếp uốn có quy mơ hết sức khác nhau, từ các nếp uốn khu vực rộng lớn đến các vi nếp uốn. Do các nếp uốn có nhiều hình thái khác nhau nên hàng loạt thuật ngữ đã được sử dụng để mô tả một cách định lượng các nếp uốn. Để thuận lợi, ở đây sẽ mô tả nếp uốn theo một bề mặt bị uốn nếp quan sát trên mặt cắt vng góc với sự kéo dài của nếp uốn và trong không gian ba chiều.

2.1.6.Sự giao thoa cấu trúc

Theo Ramsay (1967; Ramsay and Huber (1987), sự giao thoa cấu trúc là sự chồng lấn biến dạng của nhiều sự kiện biến dạng khác nhau trong một khu vực nhất định của vỏ Trái đất, dẫn tới sự hình thành một hình thái cấu trúc khu vực phức tạp. Nếu một khu vực chỉ chịu tác động của 1 sự kiện biến dạng trong một thời gian và do một trường lực, thì sẽ tạo nên một tổ hợp cấu tạo đặc trưng. Tuy nhiên, nếu khu vực đó trải qua nhiều sự kiện biến dạng khác nhau với đặc tính và trường lực khác nhau thì sẽ tạo ra nhiều thế hệ cấu tạo khác nhau, trong đó các cấu tạo muộn hơn phát triển chồng lấn, cắt qua hoặc làm dịch chuyển cấu tạo cũ tạo nên sự phức tạp của cấu trúc khu vực. Trong trường hợp này, một sự kiện biến dạng được gọi là 1 pha, và các cấu tao hình thành trong pha đó gọi là thế hệ cấu tạo.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Trên thực tế, một khu vực thường trải qua nhiều sự kiện (hay pha biến dạng) đặc trưng về hình thái khơng gian là các bất chỉnh hợp góc và các cấu trúc đặc trưng như nếp uốn hoặc đứt gãy phát triển chồng lên nhau, trong đó pha sau gây biến dạng cấu tạo của pha trước.

Trong biến dạng nhiều pha, ngoài sự giao thoa do các đới trượt và đứt gãy tạo ra sự dịch chuyển và mất đi tính liên tục của các thành tạo địa chất thì sự uốn nếp chồng của các thế hệ nếp uốn khác nhau tạo nên sự phân bố hết sức phức tạp của các thể địa chất. Tùy thuộc vào sự định hướng và góc dốc của mặt trục cũng như hướng và góc cắm của trục của các thế hệ nếp uốn khác nhau mà sự giao thoa dẫn đến hình thái không gian của đá sau khi trải qua pha biến dạng cuối cùng hết sức khác nhau (Ramsay, 1967 [66]; Ramsay and Huber, 1987; [67] Thiessen, 1986 [71]). Ramsay (1967); Ramsay và Huber (1987) đã mơ hình hóa ba kiểu giao thoa cơ bản của một chuỗi liên tục các yếu tố giao thoa cho hai pha uốn nếp chồng nhau và phân ra một số kiểu giao thoa khác nhau.

2.1.7. Nhận dạng các cấu tạo do biến dạng kiến tạo

Các cấu tạo biến dạng được hình thành do các q trình biến dạng tạo ra và có những đặc điểm khác biệt với các cấu tạo nguyên thủy. Để phân biệt được giữa cấu tạo do biến dạng tạo ra và các cấu tạo nguyên thủy cần phải nhận biết và phân biệt được các tiêu chí nhận dạng cơ bản sau:

+ Các cấu tạo nguyên thủy là những cấu tạo được hình thành trong quá trình lắng đọng vật liệu để tạo đá hoặc trong quá trình thành đá gồm cả các cấu tạo trầm tích, phun trào và xâm nhập (cấu tạo phân lớp, cấu tạo đồng trầm tích, bất chỉnh hợp, thớ chẻ đồng trầm tích, nếp uốn đồng trầm tích, đứt gãy đồng trầm tích, cấu tạo dịng chảy của đá phun trào, ranh giới xâm nhập, ….)

+ Các cấu tạo do biến dạng tạo nên gồm: các nếp uốn, đứt gãy, các cấu tạo mặt (cấu tạo phiến, các khe nứt, mặt trượt…), cấu tạo đường (đường thớ nhíu, đường căng kéo khống vật và kéo dài…).

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

2.1.7. Phân chia các pha biến dạng

Để phân chia được các pha biến dạng ta phải biết được mỗi một pha biến dạng tạo ra một thế hệ cấu tạo được hình thành có các đặc điểm đặc trưng, một thế hệ được thành tạo là tập hợp các cấu tạo được thành tạo trong cùng một khoảng thời gian, dưới tác dụng của cùng một trường ứng suất. Trong một pha biến dạng tiến triển, một số thế hệ cấu tạo có thể được thành tạo. Một sự kiện biến dạng bao gồm một hay một số pha biến dạng có nguồn gốc và thời gian liên quan với nhau. Các thế hệ cấu tạo xác định một sự kiện biến dạng thường được thành tạo theo một trình tự thời gian nhất định. Một sự kiện tạo núi bao gồm một hoặc nhiều sự kiện biến dạng liên quan tới một giai đoạn kiến tạo hoặc tạo núi chính. Như vậy, một khu vực biến dạng nhiều lần có thể là hậu quả của một pha biến dạng tiến triển, một sự kiện biến dạng nhiều pha, hai sự kiện biến dạng hoặc nhiều hơn, có thể nhưng khơng nhất thiết có thời gian tách biệt nhau, hoặc hai sự kiện tạo núi hoặc hơn.

2.1.8. Xác định tuổi của các sự kiện biến dạng

Tuổi của các sự kiện biến dạng gồm có tuổi tương đối và tuổi tuyệt đối.

Tuổi tương đối: là tuổi xác định các cấu tạo được thành tạo trước hoặc sau.

Các thế hệ cấu tạo xác định một sự kiện biến dạng thường được thành tạo theo một trình tự thời gian nhất định, các thế hệ cấu tạo được thành tạo sau sẽ tác động lên các thế hệ cấu tạo được thành tạo trước và làm biến dạng chúng đó tạo nên các cấu tạo giao thoa chồng lấn.

Tuổi tuyệt đối: là tuổi xác định thời gian cụ thể mà pha biến dạng đó xảy ra.

Để xác định tuổi tuyệt đối thường sử dụng phương pháp định tuổi U-Pb cho zircon và monazit trong các đá biến chất và các thể pegmatit.

2.1.9. Sự biến chất của đá

Hoạt động biến chất các đá là sự biến đổi ở trạng thái cứng thành phần khoáng vật cũng như kiến trúc và cấu tạo của đá, dưới tác dụng của các quá trình nội sinh xảy ra ở những độ sâu khác nhau trong vỏ trái đất. Hoạt động biến chất chủ yếu xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 300 độ C đến 1000 độ C và áp suất từ vài trăm

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

bar đến 15-20kbar. Trong những điều kiện đặc biệt, hoạt động biến chất kèm theo sự nóng chảy từng phần các đá, đơi khi nóng chảy với quy mơ lớn. Đó là hoạt động siêu biến chất, có thể dẫn đến sự thành tạo magma axit. Hoạt động biến chất có kèm theo sự biến đổi thành phần hóa học của các đá nguyên thủy, được gọi là hoạt động biến chất trao đổi. Các đá biến chất là sản phẩm của quá trình lý hóa phức tạp đạt đến đến một trạng thái cân bằng trong những điều kiện vật lý nhất định như nhiệt độ, áp suất và tác dụng của dung dịch tuần hoàn trong đá.

2.1.10. Khái niệm về ngoại lai (allochthonous)

Một khối địa chất ngoại lai là một khối có quan hệ kiến tạo với đá vây quanh (thường là các đá nằm dưới nó), khơng có quan hệ về địa tầng, magma, nguồn gốc, tuổi hoặc tất cả các yếu tố trên với các đá nằm dưới nó. Các khối này thường được vận chuyển từ những khoảng cách lớn và phủ chờm lên các đá nằm dưới. Các đá nằm dưới được xem là các thể bản địa (autochthonous) hay không bị dịch chuyển ra khỏi vị trí nguyên thủy của chúng tương đối so với khối ngoại lai.

2.1.11. Khái niệm hệ thống trước núi (foreland Basin)

Theo DeCelles (2012), DeCelles and Giles (1996) [100], Critelli et al (2011), Catuneanu (2004, 2014, 2019) [80], các hệ thống trước núi (foreland systems) nằm trên rìa địa mảng hút chìm được hình thành bởi sự kết hợp giữa kiến tạo uốn cong, chất tải động lực và lắng đọng trầm tích, hình thành bởi sự sụt võng của thạch quyển dưới tác động tổng hợp của sự chất tải bên trên và bên dưới thạch quyển. Sự chất tải trên thạch quyển do sự tạo núi dẫn dến sự phân dị của hệ thống trước núi thành các đơn vị gồm đai tạo núi và bồn trước núi, trong đó có thể bao gồm các đới: bồn sâu trước núi (foredeep basin), đới nâng trước núi (forebulge) hoặc khối nâng ngoại vi (peripherial bulge) và trũng sụt sau đới nâng (back-bulge basin). Mơ hình về cấu hình kiến tạo của hệ thống trước núi được mơ tả tóm tắt ở Hình 2.1.

</div>