TÌM KIẾM THĂM DÒ DẦU KHÍ TRONG CARBONATE

LỜI CẢM ƠN
Thay mặt nhóm, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Trần Văn
Xuân và các thầy cô trong bộ môn Địa chất Dầu khí với sự chỉ dạy, giúp đỡ tận tình, tạo điều
kiện cho chúng em thu thập tài liệu và dành thời gian gian quý báu của mình để hướng dẫn
chúng em, giúp chúng em có thể thực hiện được đề tài đồ án này, đồ án không chỉ đơn giản là
một môn học như bao môn khác, mà đây còn là nền tảng cho chúng em hỏi hỏi, vừa tìm hiểu
nghiên cứu kiến thức vừa đúc kết được nhiều kinh nghiệm để chuẩn bị cho kỳ làm luận văn
sắp tới. Vì vậy sự giúp đỡ, chỉ dạy tận tình của các quý thầy cô là niềm vinh dự cho chúng
em. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã chỉ dạy tận tình, truyền
đạt những kiến thức quý báu và kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập để chúng em hoàn
thành được đồ án này.

1


LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp mũi nhọn của quốc gia. Công tác
tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí có nhiệm vụ quan trọng không những đóng góp cho sự
phát triển kinh tế đất nước mà còn giải quyết vấn đề tiêu thụ của nhu cầu sử dụng ngày càng
tăng trong hiện tại và tương lai trong khi trữ lượng tài nguyên dầu khí là hữu hạn. Vì vậy, để
khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên dầu khí cần áp dụng công nghệ và phương pháp khai
thác cũng như chiến lược khai thác hợp lý.
Tuy nhiên ở Việt Nam, thăm dò khai thác dầu khí chủ yếu là trong đá móng nứt nẻ,
còn trong clastic hay carbonate thì chưa nhiều. Vấn đề được chú ý ở đây là trong khi thăm dò
dầu khí trong đá carbonate cũng cho nhiều kết quả tốt nhưng việc khai thác dầu khí trong đá
carbonate chưa thực sự xứng đáng với kết quả thăm dò. Thăm dò khai thác dầu khí trong đá
carbonate đang là cơ hội và thách thức lớn đối với các nhà địa chất bởi những trở ngại do đặc
điểm khá phức tạp của hệ tầng carbonate trong quá trình thăm dò và khai thác. Vì vậy, đề tài
"Tìm kiếm thăm dò dầu khí trong đá carbonate" sẽ tập trung làm rõ hơn đặc tính của đá
carbonate để góp phần giải thích những khó khăn trong công tác thăm dò cũng như khai thác

dầu khí trong đá carbonate.
2. Nhiệm vụ và mục tiêu
Trên cơ sở các tài liệu hiện có, nghiên cứu tìm hiểu kiến trúc cấu tạo cũng như các
đặc tính thành phần thạch học của đá carbonate. Từ những đặc điểm vật lý và hoá học để hiểu
hơn về những vấn đề thường hay xảy ra trong quá trình tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu
khí trong đá carbonate.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đồ án nghiên cứu đặc điểm hệ tầng Carbonate ở khu vực phía Nam bể trầm tích Sông
Hồng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Thu thập, hệ thống hóa tài liệu.
Phân tích, giải thích.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Làm sáng tỏ đặc tính đá carbonate để giải thích rõ hơn những vẫn đề thường gặp
trong quá trình thăm dò và khai thác, góp phần đánh giá trữ lượng với độ chính xác cao và
giảm thiểu rủi ro phát sinh trong những quyết định mang tính kỹ thuật và kinh tế.
Nghiên cứu đặc tính địa chất của khu vực này để suy ra, chứng tỏ mối tương quan địa
chất giữa các khu vực lân cận, nhằm mở rộng khu vực tìm kiếm có tính chất đặc điểm tương
tự.

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………………..1
LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………..2
1. Tính cấp thiết của đề tài…………………………………………………………………..2
2. Mục tiêu và nhiệm vụ……………………………………………………………………. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……………………………………………………….. 2
4. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………………… 2

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn…………………………………………………... 2
MỤC LỤC……………………………………………………………………………………3
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE……………………………………... 4
1. Giới thiệu chung………………………………………………………………………….4
2. Nguồn gốc đá carbonate………………………………………………………………….4
3. Cấu tạo đá carbonate……………………………………………………………………..7
4. Phân loại đá carbonate…………………………………………………………………... 8
4.1. Hệ thống phân loại theo Folk ……………………………………………………….8
4.2. Hệ thống phân loại theo Dunham…………………………………………………. 10
5. Các quá trình thành đá và sự biến đổi chính…………………………………………… 11
5.1. Sự thay đổi do sinh vật……………………………………………………………. 11
5.2. Quá trình xi măng hóa ……………………………………………………………. 12
5.3. Quá trình hòa tan …………………………………………………………………. 13
5.4. Sự tạo hình thể mới………………………………………………………………... 13
5.5 Quá trình thay thế…………………………………………………………………..14
5.6. Quá trình ép chặt vật lý và hóa học……………………………………………….. 14
CHƢƠNG II: THÀNH TẠO CARBONATE PHẦN NAM BỂ SÔNG HỒNG……….. 15
1. Giới thiệu chung……………………………………………………………………….. 15
1.1. Bể Sông Hồng……………………………………………………………………...15
1.2. Phần Nam bể Sông Hồng…………………………………………………………..17
2. Đặc điểm địa chất……………………………………………………………………… 18
2.1 Đặc điểm kiến tạo …………………………………………………………………. 18
2.2 Đặc điểm cấu tạo……………………………………………………………………18
2.3 Đặc điểm địa tầng………………………………………………………………….. 20
3. Đặc điểm thành tạo Carbonate…………………………………………………………. 21
3.1 Sự phân bố thành tạo carbonate……………………………………………………. 21
3.2 Mối liên quan của trầm tích Carbonate với hệ thống dầu khí………………………21
4. Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng và bể Phú Khánh……………... 22
4.1 Bể Phú Khánh……………………………………………………………………… 22
4.1.1. Lịch sử kiến tạo…………………………………………………………………. 22

4.1.2. Đặc điểm địa tầng………………………………………………………………. 23
4.2 Mối tương quan địa chất khu vực Nam bể Sông Hồng và bể Phú Khánh…………. 26
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………….. 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 28

3


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONATE
1. Giới thiệu chung
Đá carbonate là một nhóm đá phổ biến trong các loại đá trầm tích, nhóm đá hoá học
và sinh khoáng nói riêng, được hình thành từ sự kết tủa của các khoáng vật từ nước trong
suốt quá trình biến đổi về sinh học và hóa học của môi trường. Đá carbonate được phân
biệt với các đá trầm tích hạt vụn bởi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật và kiến
trúc.
Đá carbonate có thể được phân chia dựa trên thành phần cơ bản của khoáng vật thành
hai nhóm chính là limestone (đá vôi) và dolomite (đá dolomite). Limestone có thành phần
chính là khoáng vật calcite, dolomite có thành phần chính là khoáng vật dolomite. Ngoài
ra đá carbonate còn có sự pha tạp giữa carbonate và thành phần phi carbonate như sét,
silit, vụn cơ học v.v. Khi đó tên gọi của đá carbonate cũng thay đổi theo.
Các đá carbonate chiếm khoảng 20 -25% nhóm đá trầm tích được ghi nhận trong suốt
thời gian địa chất, Tuy nhiên tính chất của carbonate cũng biến đổi theo thời gian gắn
chặt với chế độ kiến tạo và kiểu bồn tạo carbonat. Ví dụ trong Cambri, Ocdovic,
Silua, carbonate thường có dạng phân lớp mỏng, phân dải giàu bitum đặc trưng cho bồn
dạng tuyến sâu. Song đến Devon đá vôi vừa có dạng dải, phân lớp mỏng máng sâu lại vừa
có dạng khối thành tạo ở thềm nông (platform). Đến Carbon - Pecmi và Trias đá vôi đồng
nhất dạng khối điển hình đặc trưng cho bồn trầm tích đẳng thước nông.
Nghiên cứu đá carbonate có ý nghĩa quan trọng. Đá vôi rất đa dạng về cấu tạo, kiến
trúc và hóa thạch, nó mang lại những thông tin quan trọng về môi trường biển cổ, điều
kiện cổ địa chất, hóa lý và sự tiến hóa của giới sinh vật, đặc biệt là sinh vật biển. Đá

carbonate cũng có ý nghĩa quan trọng về kinh tế bởi vì limestone và dolomite được sử
dụng phổ biến trong các mục đích công nghiệp và nông nghiệp. Trong hệ thống dầu khí,
nó đóng vai trò là tầng chứa vừa là tầng sinh và cũng là tầng chắn.
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi chỉ tập trung vào ba loại loại đá
chính trong nhóm đá carbonate, đó là: đá vôi (limestone), đá dolomite (dolomite) và đá
mac-nơ.
2. Nguồn gốc đá carbonate
Các quá trình phong hóa hóa học các đá có trước giải phóng các ion, chúng được hòa
tan trong nước dưới đất hoặc nước mặt và được chuyển đến hồ hay đại dương. Ion
bicarbonate (
) có lẽ được thêm vào bởi sự tương tác giữa nước với khí quyển và khí
. Đa số những ion hòa tan được vận chuyển đến đại dương và vẫn giữ nguyên trạng
thái hòa tan từ hàng trăm đến hàng triệu năm. Khoảng thời gian từ khi những nguyên tố
hóa học vẫn còn ở trạng thái hòa tan đến khi kết tủa thì được gọi là thời gian trú ngụ
(residence time). Ion calcium
có thời gian trú ngụ ngắn khoảng một triệu năm,
carbonate ion
có thời gian trú ngụ ngắn hơn (110,000 năm).

4


Tầm quan trọng của thời gian trú ngụ được chỉ ra bởi đối chiếu sự dồi dào của
và
trong nước sông và nước biển. Ion
và
chiếm khoản 49% trong
nước sông nhưng nhỏ hơn 1% trong nước biển (Livingston, 1963; Mason, 1966). Ion
chiếm khoảng 12% trong nước sông nhưng chỉ chiếm 1% trong nước biển.
Nguồn gốc đá vôi (Limestone)

Hóa học về sự lắng đọng của
Sự hòa tan và kết tủa của kháng vật calcite (
) và aragonite được điều khiển
trước nhất bởi pH, được gây ra bởi sự hòa tan của khí
trong nước. Khi đó, chuỗi
phản ứng sau sẽ xảy ra:
(axit carbonic)
(ion bicarbonate)
(ion carbonate)
Nếu tinh thể calcite hay aragonite tác dụng với dung dịch axit carbonic thì nó sẽ bị
hòa tan theo phản ứng sau:

Mũi tên hai chiều cho thấy rằng tùy theo điều kiện môi trường mà phản ứng có thể
xảy ra theo 2 chiều nhược nhau. Trong điều kiện thiếu khí
thì sẽ tăng pH, phản ứng
có xu hướng chuyển dịch sang trái kết sẽ làm kết tủa
. Do đó áp suất riêng phần
của
là nhân tố chính điều khiển sự kết tủa của
. Bảng dưới đây là những nhân
tố gây nên sự kết tủa.
Điêu
nước
Nhiệt độ
Áp suất
Độ muối

kiện Hướng
thay dổi
Tăng

Giảm
Giảm

Ảnh hưởng trực tiếp

Ảnh hưởng độ Loại
hòa tan
tủa

Mất
, tăng pH
Mất
, tăng pH
Giảm
Giảm hoạt động của
Giảm
các ion bên ngoài (
Giảm
foreign ion)

kết

Micrite or ooids
Micrite or ooids
Micrite or ooids

Sự hình thành của trứng cá là minh chứng cho thấy khoáng vật carbonate được kết tủa
thông qua phương trình:

Trứng cá được hình thành trong điệu kiện năng lượng cao, nước luôn dao động dưới

tác dụng của sóng và dòng chảy, nước biển ấm. Từ đó gây nên thoát khí carbonic ra khỏi

5


nước biển, làm cho dung dịch bicarbonate chuyển thành carbonate mà kết tủa lại xung
quanh một nhân (xương sinh vật, vỏ của loài giáp sát, vụn cơ học…..).
Tầm quan trọng của sự kết tủa vô cơ
Sự thất thoát của khí carbonic thông qua một số cơ chế nêu trên dẫn đến sự kết tủa
của khoáng vật carbonate. Các dữ liệu thu thập được cho thấy rằng nước biển gần bề mặt
trong đại dương hiện đại thì quá bão hòa calcite (gấp 6 lần) và aragonite (gấp 4 lần). Do
quá bão hòa cho nên nó sẽ miễn cưỡng kết tủa. Trong đại dương hiện đại, khoáng vật
carbonate có lẽ sẽ không kết tủa theo phương trình sau:

vì tồn tại ít nhất hai lý do sau đây:
 Thứ nhất, cường độ thay đổi pH trong đại dương mở có được là nhờ vào sự
thất thoát của khí carbonic thì rất nhỏ và giá trị pH đó hiếm khi nằm ngoài giá trị từ 7.88.3 (Bathurst, 1975).
 Thứ hai, sự hiện diện của ion
trong nước biển ngăn cản sự kết tủa của
calcite. Thí nghiệm bởi Berner (1975) chỉ ra rằng
được hấp thụ trên bề mặt của
khoáng vật calcite và được tích hợp vào bên trong kiến trúc tinh thể. Sự tích hợp không
cân bằng của
vào bên trong tinh thể calcite đang lớn dần lên gây nên giảm sự vững
chắc, kết quả là làm tăng độ hòa tan của calcite và calcite không thể kết tủa trong điều kiện
nước biển có sự tập trung cao của ion
. Aragonite cũng có thành phần là
,
nhưng có kiến trúc tinh thể khác hoàn toàn so với calcite nên nó không bị ảnh hưởng bởi
ion

. Do đó trong điều kiện nước biển chứa nhiều ion
ưu thế sẽ kết tủa
aragonite.
Mặc dù calcite không kết tủa trong đại dương hiện đại bởi vì sự có mặt dồi dào của
ion
, nhưng trong quá khứ có những thời kỳ mà nước biển chứa hàm lượng thấp ion
thì calcite lại được hình thành. Khi sàn đại dương được mở rộng với tốc độ cao thì
ion
sẽ bị hấp thụ bởi lớp basalt nóng mới được hình thành ở đáy biển, do đó sẽ có
lợi cho sự kết tủa của calcite. Bảng dưới đây minh họa cho loại khoáng vật carbonate được
lắng đọng trong những khoảng thời gian địa chất khác nhau:

Era

Period

Khoáng vật ưu thế

Cenozoic

Neogene-Quat
Paleogene

Aragonite và Calcite cao Mg
Calcite thấp Mg

Mesozoic

Cretaceous
Jurassic

Triassic

6


Paleozoic

Permian
Pennsylvanian
Mississippian
Devonian
Ordovician
Cambrian

Aragonite và Calcite cao Mg

Calcite thấp Mg

Vai trò của sinh vật trong sự kết tủa khoáng vật carbonate
Lấy
từ nước biển để tạo nên khung xương. Vai trò quan trọng nhất của sinh
vật trong hình thành trầm tích carboante là hấp thụ trực tiếp
từ nước biển để xây dựng
nên kiến trúc khung xương. Những loài không xương sống dùng
để xây dựng nên lớp
vỏ bảo vệ bên ngoài có thành phần là carbonate. Và khi nó chết đi, lớp vỏ đó không bị phân
hủy sẽ tham giam vào trầm tích carbonate. Trong nhiều loại đá vôi Phanerozoic thì chỉ bao
gồm hóa thạch (vỏ của các loài sinh vật) của các loài sinh vật, người ta gọi đó là đá vôi hóa
thạch. Trong đại dương hiện đại, có những loại bùn vôi mà thành phần chính là vỏ của các
loài như foraminifers, coccolithophores và petropods.

Lấy
từ nước biển thông qua quá trình quang hợp. Một loại quan trọng khác của
các hoạt động hữu cơ góp phần hình thành nên đá carbonate là lấy
từ nước biển thông
qua quá trình quang hợp của thực vật, được biểu diễn qua phương trình sau:

Như đã đề cập ở trên, sự thất thoát của
sẽ làm kết tủa các khoáng vật carbonate.
Các loài tảo (blue-green alge), diatoms, dinoflagellates, coccoliths là những loài chủ yếu sử
dung
Sự phân hủy của xác vi sinh vật. Sự phân hủy của xác vi sinh vật tác động đến pH của
môi trường. Quá trình phân hủy có thể giải phóng nhiều axit hữu cơ và khí
vào trong
nước, làm tăng tính axit của nước (giảm pH), cản trở carbonate kết tủa. Trong trường hợp
khác, một vài sản phẩm phân hủy lại tạo môi trường kiềm (pH tăng), thuận lợi cho carbonate
kết tủa.
Hình thành viên phân. Như đã được đề cập, những loài sinh vật như cucumbers,
mollusks và worms tiêu hóa bùn carbonate và thải ra những chất cặn cũng có thành phần là
carbonate.
Các tiến trình vật lý trong việc lắng đọng carbonate
Những hóa thạch carbonate, mảnh khung xương, trứng cá và những loại hạt carbonate
khác cũng có thể trải qua quá trình vận chuyển cơ học trước khi lắng đọng cũng giống như là
các hạt trầm tích cơ học. Các loại đá vôi đươc lắng đọng do dòng chảy và trọng lực sẽ biểu
thị cấu tạo phân lớp như là các đá trầm tích có nguồn gốc lục địa.
3. Cấu tạo đá carbonate

7


Cấu tạo đường khâu: hình thành dưới tác dụng của nén ép và hòa tan trong đá vôi. Người

ta chú ý rất nhiều đến cấu tạo đường khâu khi nghiên cứu đá carbonat, vì cấu tạo này được sử
dụng khi phân chia và liên kết địa tầng và có vai trò trong quá trình di chuyển và tích tụ dầu
khí. Vì thế, khi gặp cấu tạo đường khâu cần mô tả các đặc điểm riêng như: hình dạng, kích
thước đường khâu, vật liệu lấp đầy đường khâu, quan hệ giữa các thế hệ đường khâu, giữa
đường khâu với mạch canxit, với kết hạch silit, vị trí đường khâu và mặt phân lớp của đá.
Cần chú ý xác định thời gian thành tạo đường khâu để có số liệu khi xác định sự hình thành,
tích tụ, phá huỷ mỏ dầu khí.
Cấu tạo khối đặc trưng cho đá vôi thềm lục địa.
Cấu tạo phân lớp ngang song song .
Cấu tạo dạng ổ (ổ silit trong đá vôi silit) do dòng chảy đáy bào mòn và tái phân bố.
Cấu tạo vết hằn (chữ cổ hiaroglif) trên mặt lớp do dòng chảy đáy bào mòn.
Cấu tạo dải, thường gặp trong đá vôi silit biển sâu.
Cấu tạo stilolit có dạng zích zắc như đường cong giản đồ rơnghen, thành tạo trong giai
đoạn hậu sinh do nén ép tạo khe nứt và lấp đầy Fe2O3 và vật liệu sét.
Cấu tạo turbidit gặp trong đá vôi cổ cấu tạo rối loạn, thành phần phức tạp do dòng chảy
rối đáy biển dốc của sườn lục địa bồn trũng dạng tuyến rất sâu.
Cấu tạo nón chồng nón: gồm những lớp khoáng vật hình kim chồng lên nhau theo hình
nón.
Cấu tạo trứng cá, pizolit gặp ở đá vôi dạng khối biển nông.
4. Phân loại đá carbonate
Khoáng vật học đóng vai trò nhỏ trong việc phân loại đá carbonate bởi vì hầu hết đá
carbonate về bản chất là đơn khoáng. Khoáng vật học chỉ sử dụng cho bước ban đầu để phân
biệt limestone và dololimite hoặc đá carbonate với các loại đá không phải nó. Thành phần
hay thông số cơ bản được sử dụng trong phân loại đá carbonate là loại hạt carbonate hay các
mảnh vụn tha hóa (allochems) và tỷ số giữa hạt và bùn (grain/micrite).
4.1 Hệ thống phân loại theo Folk
Hệ thống phân loại của Folk (1959, 1962) được sử dụng rộng rãi nhất để phân loại
limestone. Hệ thống đó dựa trên mối liên hệ giữa: (1) carbonate grains or allochems, (2)
micrite và (3) sparry calcite cement. Giản đồ dưới đây đại diện cho các thành phần hình thành
nên hệ thống phân loại của Folk. Tên gọi của đá dựa trên loại hạt, và mối tương quan với

micrite hay là sparry. Chẳng hạn như đá vôi có thành phần là trứng cá được gắn kết bởi
micrite thì gọi là oomicrite, và được gắn kết bởi sparrry thì gọi là oosparite. Tương tự như các
loại hạt khác.

8


Bảng phân loại theo Folk
Nếu trong đá không chỉ có một loại hạt mà là tổ hợp của nhiều loại hạt (carbonate grains)
thì được phân loại dựa theo bảng sau:

9


4.2 Hệ thống phân loại theo Dunham
Hệ thống phân loại của Dunham (1962) không dựa vào việc xác định là loại hạt nào mà
dựa trên kiến trúc lắng đọng đồng thời xem xét hai khía cạnh: (1) sự chặc sít của hạt và mối
liên hệ giữa hạt và micrite, (2) và sự trói buộc giữa các hạt.

10


Bảng phân loại theo Dunham
5. Các quá trình thành đá và sự biến đổi chính
Sau khi trầm tích carbonate được lắng đọng, nó sẽ trải qua quá trình chôn vùi trong
điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và thay đổi chất lưu trong lỗ rỗng. Với điều kiện đó,
trầm tích carbonate trải qua các tiến trình ép chặc vật lý, hóa học, sự thay đổi thành phần
hóa học và khoáng vật, sự hòa tan, xi măng hóa, aragonite chuyển thành calcite và sự thay
thế calcite bởi các khóng vật khác như là dolomite.
5.1 Sự thay đổi do sinh vật

Sinh vật trong môi trường lắng đọng carbonate tác động bởi khoan, đào bới vào tiêu
hóa trầm tích. Những hoạt động đó có lẽ làm phá hủy kiến trúc trầm tích ban đầu và để lại
những vết đốm và vất hằn sinh vật. Thêm vào đó, các loài sinh vật nhỏ hơn như là fungi,
vi khuẩn và tảo, tạo nên những vi lổ rỗng trong các hạt carbonate và sau đó được lấp đầy
bởi micrite có thành phần là aragonite hay là calcite cao Mg. Nếu như chúng đào bới diễn
ra mạnh mẽ hơn và sau đó cũng được lấp đầy bởi micrite thì lượng hạt carbonate ngày
càng giảm dần và lượng micrite trong đá ngày càng tăng thì ta gọi đó là quá trình micrite
hóa. Nếu quá trình đó diễn ra kém mạnh mẽ thì nó chỉ tạo ra những viền micrite hoặc là vỏ
bọc micrite xung quanh hạt.

11


Hình ảnh minh họa cho lớp micrite bao bọc bên ngoài mảnh vụn sinh học
Một số sinh vật lớn hơn như là sponges, mollusks tạo nên những lổ rỗng lớn hơn trọng hạt
và lớp nền, những sinh vật khác như cá, sea cucumbers, gastropods có thể làm vỡ những hạt
carbonate thành những mảnh nhỏ hơn.
5.2 Quá trình xi măng hóa
Xi măng hóa là tiến trình quan trọng trong tất cả các giai đoạn của quá trình tạo đá. Trên
nền đại dương, quá trình xi măng hóa xảy ra chủ yếu ở nước biển ấm trong khoảng không
giữa các hạt hay các hổng hốc, các kết tủa carbonate tạo nên những tinh thể lớn liên kết các
hạt hoặc lấp đầy lổ rỗng. Xi măng ở đáy biển phổ biến nhất là aragonite, ít phổ biến hơn là
calcite cao Mg, kiến trúc của xi măng cũng đa dạng được thể hiện trong hình sau.

12


Kiến trúc xi măng
Xi măng calcite cũng có thể được hình thành trong chôn vùi sâu, mặc dù các điều kiện
điều khiển quá trình xi măng hóa theo độ sâu chưa được làm rõ. Các yếu tố tác động làm cho

quá trình xi măng hóa xảy ra thuận lợi hơn đó là: sự có mặt của các khoáng vật không bền
(chẳng hạn như aragonite và calcite cao Mg bị tan ra và tái kết tủa lại thành xi măng calcite),
trong lổ rỗng quá bão hòa calcium carbonate, độ rỗng và độ thấm cao (cho phép dòng chất
lỏng chảy qua với tốc độ cao), tăng nhiệt độ và giảm áp suất riêng phần của khí carbonic.
5.3 Quá trình hòa tan
Quá trình hòa tan của khoáng vật carbonate yêu cầu điều kiện trái ngược hoàn toàn với
quá trình xi măng hóa. Quá trình hòa tan xảy ra thuận lợi là nhờ vào: sự có mặt của khoáng
vật không bền vững (aragonite và calcite cao Mg), nhiệt độ thấp, nước trong lổ rỗng có môi
trường axit chưa bão hòa carbonate.
5.4 Sự tạo hình thể mới
Neomorphism là thuật ngữ được Folk (1956) sử dụng ám chỉ những quá trình đảo ngược
(từ aragonite chuyển thành calcite) và sự tái kết tinh. Về cơ bản, quá trình đảo ngược chỉ xảy
ra ở trạng thái rắn. Khi sự chuyển hóa aragonite thành calcite xảy ra với sự có mặt của nước,
thì lúc đó những phần aragonite không bền vững bị hòa tan đồng thời với sự kết tủa của
calcite bền vững. Nhiều nhà địa chất cho rằng quá trình đó như là quá trình calcite hóa. Trong
suốt quá trình tạo đá, hầu hết aragonite bị chuyển hóa thành calcite. Sự tái kết tinh chỉ ra sự
thay đổi về kích thước hoặc hình dáng tinh thể, với sự thay đổi nhỏ hay không có thay đổi về
thành phần hóa học và khoáng vật. Calcite hóa và tái kết tinh là hai quá trình thường đi chung
với nhau.

13


5.5 Quá trình thay thế
Quá trình thay thế bao gồm sự hòa tan của một khoáng vật và ngay lúc đó có sự kết
tủa của khoáng vật khác ngay tại vị trí đó. Sự thay thế của khoáng vật calcite bởi khoáng vật
khác là một quá trình tạo đá phổ biến. Dolomite hóa là một dạng của quá trình thay thế. Thêm
vào đó, nhiều khoáng vật phi carbonate khác cũng có thể thay thế khoáng vật carbonate trong
suốt quá trình tạo đá như: thạch anh, prrite, hematite, apatite, anhydrite.
5.6 Quá trình ép chặt vật lý và hóa học

Ngay mới khi được lắng đọng, trầm tích carbonate có độ rỗng ban đầu nằm trong
khoảng 40-80%. Sau khi được chôn vùi, do áp lực của các lớp nằm trên tác dụng xuống gây
nên tái định hướng các hạt và sự sắp xếp chặc sít hơn. Kết quả làm giảm lổ rỗng và vát mỏng
các lớp tại độ sâu nông. Với độ sâu chôn vùi khoảng 1000ft (305m) với áp suất địa tĩnh cao
thì sẽ làm méo mó các hạt với các nứt nẻ, gãy vỡ đôi khi chuyển sang trạng thái dẻo hay chảy
dẻo. Theo nghiên cứu của Shinn và Robbin (1983), trầm tích carbonate có thể giảm một nữa
chiều dày và mất đi khoảng 50-60% độ rỗng ban đầu.
Khi độ sâu chôn vùi khoảng từ 200-1500m, sự ép chặt hóa học của trầm tích
carbonate được bắt đẩu. Áp lực hòa tan xuất hiện tại ranh giới tiếp xúc giữa hạt với hạt làm
cho khu vực đó bị hòa tan và sau đó được lấp đầy bởi các khoáng vật hạt mịn phi carbonate
khác. Quá trình này tạo nên cấu tạo đường khâu (Stylolite) trong đá carbonate.

14


CHƢƠNG II: THÀNH TẠO CARBONATE Ở PHẦN NAM BỂ SÔNG HỒNG
1. Giới thiệu chung
1.1 Bể Sông Hồng
Bồn trũng Sông Hồng nằm trong khoảng 105o – 110o kinh độ Đông, 14o30 – 21o vĩ độ
Bắc. Về địa lý, bồn trũng Sông Hồng có một phần nhỏ diện tích nằm trên đất liền thuộc đồng
bằng Sông Hồng, còn phần lớn diện tích thuộc vùng biển vịnh Bắc Bộ và biển Miền Trung
thuộc các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Định. Đây là một bể có lớp phủ trầm tích Đệ Tam
dày hơn 14km, có dạng hình thoi kéo dài từ miền võng Hà Nội ra vịnh Bắc Bộ và biển miền
Trung (hình 1.1). Dọc rìa phía Tây bể trồi lộ các đá móng Paleozoi - Mesozoi. Phía Đông Bắc
tiếp giáp bể Tây Lôi Châu (Weizou Basin), phía Đông lộ móng Paleozoi - Mesozoi đảo Hải
Nam, Đông Nam là bể Đông Nam Hải Nam và bể Hoàng Sa, phía Nam giáp bể trầm tích Phú
Khánh.
Trong tổng diện tích cả bể khoảng 220.000 km2, bể sông Hồng về phía Việt Nam chiếm
khoảng 126.000 km2, trong đó phần đất liền miền võng Hà Nội và vùng biển nông ven bờ
chiếm khoảng hơn 4000 km2, còn lại là diện tích ngoài khơi vịnh Bắc Bộ và một phần ở biển

miền Trung Việt Nam.

Bồn trũng Sông Hồng (theo VPI)

15


Bể Sông Hồng rộng lớn, có cấu tạo địa chất phức tạp thay đổi từ đất liền ra biển theo
hướng Đông Bắc – Tây Nam và Nam, bao gồm các vùng địa chất khác nhau, đối tượng tìm
kiếm thăm dò cũng vì thế mà khác nhau. Có thể phân thành 3 vùng địa chất: vùng Tây Bắc,
vùng trung tâm và vùng phía Nam.
Vùng Tây Bắc bao gồm miền võng Hà Nội và một số lô phía Tây Bắc của vịnh Bắc
Bộ. Đặc điểm cấu tạo nổi bật của vùng này là cấu tạo uốn nếp phức tạp kèm theo nghịch đảo
kiến tạo trong Miocene.
Vùng trung tâm có cấu tạo đa dạng, phức tạp, nhìn chung có móng nghiêng thoải dần
vào trung tâm với độ dày trầm tích hơn 14.000 m.
Vùng phía Nam có móng nhô cao trên địa lũy Tri Tôn tạo thềm carbonate và ám tiêu
san hô, bên cạnh phía Tây là địa hào Quảng Ngãi và phía Đông là các bán địa hào Lý Sơn có
tuổi Oligocene.

Vị trí và phân vùng cấu trúc địa chất bể Sông Hồng
(1) vùng Tây Bắc.
(2) vùng trung tâm.
(3) vùng phía Nam.

16


1.2 Vùng phía Nam bể Sông Hồng
Như đã giới thiệu một phần ở trên, vùng phía Nam bể Sông Hồng từ lô 115 - 121, với

mực nước thay đổi từ 30- 800 mét nước, có cấu trúc khác hẳn so với vùng Tây Bắc và vùng
trung tâm của bể vì có móng nhô cao trên địa lũy Tri Tôn tạo thềm carbonate và ám tiêu san
hô, bên cạnh phía Tây là địa hào Quảng Ngãi và phía Đông là cấc bán địa hào Lý Sơn có tuổi
Oligocen.
Trong suốt thời kỳ Miocen và Pliocen - Đệ Tứ, một số bể trầm tích Kainozoi tại khu vực
Đông Nam Á xuất hiện phổ biến các loại trầm tích Carbonate biển nông có nguồn gốc sinh hóa. Sự phát triển của chúng bị chi phối, ảnh hưởng mạnh bởi hình thái cấu trúc riêng biệt,
liên quan đến quá trình phát triển kiến tạo và biến đổi môi trường ở mức độ khác nhau. Sự
lắng đọng trầm tích, quá trình biến đổi thứ sinh của đá chịu chi phối bởi điều kiện cổ khí hậu
và chế độ kiến tạo khu vực, có ảnh hưởng đến quyết định chất lượng đá chứa carbonate. Khu
vực Đông Nam Á, nằm trong vùng nhiệt đới ẩm, với xu hướng khí hậu ấm lên là điều kiện
thuận lợi phát triển thềm san hô hay các sinh vật tạo vôi khác đã hình thành các đới trầm tích
carbonate trong thời kỳ Miocen đến nay. Đặc biệt, carbonate thềm phát triển rộng tại khu vực
phía Nam bể Sông Hồng, phía Tây bể Phú Khánh và phía Đông bể Nam Côn Sơn hay trong
các cụm bể khác trên thềm lục địa Việt Nam. Thành tạo carbonate tuổi Miocen được hình
thành và phát triển trong các chế độ kiến tạo, điều kiện cổ địa lý khác nhau và trở thành đối
tượng chứa dầu khí quan trọng ở nhiều khu vực trên thế giới.

Khái quát phân bố cấu tạo triển vọng ngoài khơi bể Sông Hồng (theo PIDC)

17


2. Đặc điểm địa chất phần Nam bể Sông Hồng
2.1 Đặc điểm kiến tạo
Vào Paleocen - đầu Eocen, do va chạm giữa mảng Ấn Độ và mảng Âu- Á đến ngày nay
và ngày càng chuyển động về hướng Bắc, nên các chuyển động thúc trồi của các địa khối này
cũng có sự thay đổi hướng theo thời gian. Sông Hồng bị thúc trồi trong Oligocen đến Miocen
sớm, phần phía Nam bị đẩy sớm hơn vào đầu hoặc giữa Oligocen. Sự hình thành và tách giãn
đáy biển Đông vào giữa Eocen mà rõ nhất vào Oligocen dẫn đến sự hình thành địa lũy, địa
hào ở Nam bể Sông Hồng đó là đới nâng Tri Tôn, địa hào Quãng Ngãi, địa hào Lý Sơn (đới

nghiêng đông Tri Tôn), đây cũng là giai đoạn syn-rift ở Nam bể Sông Hồng kết thúc vào cuối
Miocen sớm.
2.2 Đặc điểm cấu tạo
Phần Nam bể Sông Hồng là một khu vực có lịch sử phát triển địa chất phức tạp từ
Paleogen đến nay, hình thành nên nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, ẩn chứa tiềm năng dầu khí
khác nhau:
 Đới nâng Tri Tôn
Đới nâng Tri Tôn là đới nhô cao của móng ở phía Nam bể Sông Hồng, mà trên đó có
lớp phủ là trầm tích vụn Oligocen, đá vôi nền (platform carbonate) và khối xây carbonate ám tiêu san hô (carbonate buildups/reefal carbonate) tuổi Miocen giữa - muộn.
 Địa hào Quảng Ngãi
Địa hào Quảng Ngãi là một địa hào hẹp, là phần đuôi phía Nam bể Sông Hồng, nằm
kẹp giữa thềm Đà Nẵng và đới nâng Tri Tôn và thông với bể nước sâu Phú Khánh ở phía
Nam. Trầm tích trong địa hào có thể dày đến 8-9km, bao gồm trầm tích từ Eocen đến hiện
đại, là một trong những khu vực sinh chính của phần phía Nam bể Sông Hồng.
 Địa Hào Lý Sơn
Địa hào Lý Sơn nằm ở phía đông đới nâng Tri Tôn, chủ yếu trong phạm vi phía Đông
các lô 117 – 118 và phía Tây các lô 141 – 142, phía Nam và Đông Nam tiếp giáp với đới
nâng Hoàng Sa. Trầm tích là các mảnh vụn lấp đầy các địa hào và bán địa hào hình thành
trong thời kỳ tạo rift Eocen - Oligocen.

18


Bản đồ cấu tạo móng và các đới cấu tạo chính bể Sông Hồng (Theo N.M. Huyền)

19


2.3 Đặc điểm địa tầng
 Móng trƣớc Đệ Tam

Phía Nam bể Sông Hồng, ngoại trừ giếng khoan 115-A-1X đã bắt gặp móng biến chất
Mesozoi, còn tất cả các giếng khoan còn lại đều chưa gặp móng trước Đệ Tam. Tuy vậy, qua
các tài liệu hiện có, có thể dự đoán móng khu vực này cũng là các đá carbonate Mesozoi, đá
biến chất và ít hơn là magma xâm nhập.
 Trầm tích Oligocen
Trầm tích Oligocen (hệ tầng Bạch Trĩ), chủ yếu được thành tạo trong các trũng sâu
của khu vực. Thành phần chủ yếu bột kết xen các lớp sét kết và cát kết hạt nhỏ đến vừa phát
triển xuống phía Nam.
 Trầm tích Miocen
Trầm tích Miocen sớm (hệ tầng Sông Hương) có thành phần thạch học chủ yếu là
trầm tích hạt mịn lắng đọng trong môi trường biển, còn trên đới nâng Tri ôn đã bắt gặp đá vôi
dolomit ở phần trên của địa tầng (lô 120 - 121), và còn có mặt các đá xâm nhập núi lửa trong
và ngay cạnh địa hào Quảng Ngãi như ở giếng khoan 121-CM-1X.
Trầm tích Miocen giữa (hệ tầng Tri Tôn), trầm tích hệ tầng này có mặt ở các địa hào
nằm hai bên địa lũy Tri Tôn: địa hào Quãng Ngãi và địa hào Lý Sơn là các trầm tích hạt mịn
thành tạo trong môi trường biển sâu, còn trên địa lũy Tri Tôn được phủ một lớp đá carbonate
dày đến vài trăm mét, ở phía dưới là dolomite, trong khi phần trên là đá vôi. Trên thềm đá vôi
này phat triển khá rộng rãi các ám tiêu sinh vật, là đối tượng chứa có chất lượng rất tốt đã gặp
ở nhiều giếng khoan trong vùng.
Trầm tích Miocen muộn (hệ tầng Quãng Ngãi) chủ yếu là sét, sét kết biển và chứa
một số lớp đá vôi mỏng môi trường chủ yếu là biển sâu. Càng về phía Tây (thềm Đà Nẵng)
trầm tích có hạt thô dần và xen kẽ nhiều thể phun trào.
 Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ
Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ (hệ tầng Biển Đông) chủ yếu là sét, sét kết xen kẽ những
lớp mỏng bột và cát. Càng gần bờ, trầm tích thô dần và có mặt các đá phun trào. Môi trường
trầm tích là biển từ nông đến sâu.

20

Cột địa tầng tổng hợp phía Nam bể trầm tích Sông Hồng
3. Đặc điểm thành tạo carbonate
3.1 Sự phân bố thành tạo Carbonate
Các thành tạo carbonate phân bố chủ yếu trên đới nâng Tri Tôn. Carbonate phân bố
trên đới nâng tri Tôn là các tập nền carbonate được hình thành trong thời kỳ Miocen sớm giữa thuộc hệ tầng Sông Hương và hệ tầng Tri Tôn tương ứng. Bề dày của cả hai hệ tầng này
thay đổi từ 0 - 1000m, sơ bộ phân chia thành phụ tầng đá vôi ở bên trên và dolomite ở dưới.
3.2 Mối liên quan của trầm tích Carbonate với hệ thống dầu khí
 Khả năng sinh
Theo nguồn gốc phân loại, các đá Carbonate thuộc hệ tầng Sông Hương, Tri Tôn có
thể là đá mẹ nếu chúng đủ giàu vật chất hữu cơ, với tổng khối lượng đủ lớn và nằm trong
ngưởng trưởng thành.
- Đá vôi dolomite hệ tầng sông Hương tuổi Miocen sớm.
- Đá vôi hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen giữa.
 Khả năng chứa/bẫy
Đá chứa trong khu vực Nam bể Sông Hồng được nghiên cứu với mức độ còn rất
khiêm tốn. Đối tượng chứa Carbonate cũng chưa có nhiều nghiên cứu chi tiết cụ thể, rõ ràng
và khó khăn vì còn phụ thuộc vào quy luật biến đổi độ rỗng chung của các thành tạo
Carbonate. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy đá chứa Carbonate ở khu vực này có tính
chất chứa rất tốt.

21


- Đá vôi dolomite hệ tầng Sông Hương tuổi Miocen sớm
- Đá vôi hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen giữa
Các đá chứa này là đá vôi thềm, bị nứt nẻ và khối xây ám tiêu sinh vật, độ rỗng
thường đạt từ 25-30%, thậm chí lên đến 35-40% như tại giếng khoan 118-CVX-1X, độ thấm
từ hàng trăm đến hàng nghìn mD. Có khả năng các đá vôi bị dolomite hóa làm giảm thể tích
chung, tạo độ rỗng thứ sinh tốt hơn, tiềm năng chứa rất tốt. Đá vôi bị nứt nẻ, phong hóa
(Karst) tạo thành các hang hốc, lỗ hổng và là đối tượng chứa chính là khí. Độ rỗng nứt nẻ và

hang hốc của tầng carbonate khá phong phú, song phân bố phức tạp.
Bẫy chứa quan trọng nhất trong khu vực Nam bể Sông Hồng là các khối đá carbonate
có độ rỗng lớn liên quan đến nứt nẻ, hang hốc thuộc hệ tầng Tri Tôn tuổi Miocen giữa bao
gồm các cấu tạo khối xây Carbonate có kích thước cấu tạo rất lớn, chiều dày khoảng đá vôi
chứa khí lên đến hàng trăm mét, độ rỗng và độ thấm rất cao.
 Khả năng chắn
Trên thế giới, tầng chắn địa phương hay khu vực có thành phần là carbonate không
hiếm. Nhưng ở khu vực phía Nam bể trầm tích Sông Hồng, đá chắn trong vùng phủ lên
carbonate Tri Tôn là các tầng sét kết hình thành trong giai đoạn ngập lụt cực đại, dày vài trăm
mét, đóng vai trò tầng chắn khu vực. Đá carbonate pử khu vực Nam sông Hồng không có tính
chất chắn.
4. Mối tƣơng quan địa chất giữa Nam bể Sông Hồng và bể Phú Khánh
4.1 Bể Phú Khánh
4.1.1 Lịch sử kiến tạo
Bể Phú Khánh là một bể tách giãn rìa thụ động, nằm ở phía Nam bể Sông Hồng bao
gồm các yếu tố cấu trúc chính: thềm Đà Nẵng, thềm Phan Rang, đới nâng Tri Tôn, trũng sâu
Phú Khánh và đới cắt trượt Tuy Hòa. Lịch sử kiến tạo khu vực bể Phú Khánh phát triển nhiều
pha, trải qua 3 giai đoạn như sau:
 Giai đoạn tiền Rift (Creta muộn - Eocen)
Trong giai đoạn Creta muộn, quá trình thúc trồi của phần Tây Nam Biển Đông được
chi phối chủ yếu bởi các hoạt động trượt bằng ngang ở các hệ thống đứt gãy Sông Hồng, Tuy
Hòa và Three Pagoda. Trong giai đoạn Creta muộn - Paleocen hoạt động phun trào axit xảy
ra trên diện rộng, hoạt động bào mòn mạnh mẽ tiếp nối sau hoạt động nâng trồi. Trong Eocen
muộn do tác dộng của chuyển dịch, va mảng Ấn Độ vơiá mảng Âu Á, phát triển khu vực hút
chìm theo hướng Đông Bắc Tây Nam. Hoạt động căng giãn khởi đầu trong thời gian này làm
giập vỡ móng trước Đệ Tam tạo tiền đề cho bể Phú Khánh được hình thành.
 Giai đoạn đồng Rift (Eocen muộn - Oligocen)
Quá trình hút chìm của Biển Đông cổ dọc theo máng Bắc Borneo tiếp diễn và đỉnh
cao nhất của hoạt động này là tạo ra sự giãn đáy biển ở vùng nước sâu của Biển Đông vào

22


giữa Oligocen. Ở bể Phú Khánh trong pha này khởi đầu cho sự hình thành và phát triển các
địa hào song song với hướng phát triển của Biển Đông. Giai đoạn synrift còn có thể phát triển
trong Miocen sớm.
 Giai đoạn sau Rift
Vào Miocen sớm bắt đầu hoạt động lún chìm nhiệt, bắt đầu của hoạt động sau rift.
Vào giai đoạn giữa và cuối của Miocen giữa có 2 biến cố kiến tạo đáng chú ý đã xảy ra đánh
dấu bằng hiện tượng đảo ngược nội bể mà nguyên nhân chính có lẽ là liên quan đến sự va
chạm mảng Á - Úc. Trong Miocen muộn toàn bộ khu vực biển Đông chủ yếu là lực nén ép,
tạo ra sự nâng lên tạm thời cũng như sự đảo ngược từng phần của bể Phú Khánh vào cuối
Miocen muộn.

Các yếu tố cấu trúc bể Phú Khánh và lân cận
4.1.2 Đặc điểm địa tầng
Móng trước Đệ Tam ở bể Phú Khánh là các thành tạo magma, biến chất có tuổi và
thành phần khác nhau, trong đó có thành tạo Granit tuổi Creta bị phong hóa, nứt nẻ.

23


Trầm tích Paleocen - Eocen được thành tạo trong các graben, bán graben với thành phần
chính là các trầm tích hạt thô, sạn cuội kết ở phần đáy.
Trầm tích Oligocen phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích Eocen gồm các thành phần
mịn hơn như cát, sét, đôi khi xen ít lớp than.
Trầm tích Miocen chủ yếu là các trầm tích lục nguyên, châu thổ, xen các pha biển và
biển nông. Phần phía Đông thềm Phan Rang, Đà Nẵng phát triển đá vôi dạng thềm, đá vôi ám
tiêu.
Trầm tích Miocen dưới phủ bất chỉnh hợp trên các trầm tích Oligocen, là các thành

tạo Carbonate thềm.
Trầm tích Miocen giữa Tây Bắc bể chủ yếu là lục nguyên do ở gần nguồn cung cấp
vật liệu từ đất liền. Phía Nam bể, trầm tích vũng vịnh Oligocen và Miocen dưới bị chôn vùi
dưới các tập sét, cát, carbonate trầm đọng trong Miocen giữa. Dọc theo rìa thềm phía Đông
còn phát triển Carbonate thềm, các khối nâng Carbonate.
Trầm tích Miocen trên trầm trọng trong môi trường châu thổ
Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ là các trầm tích cát, bột, sét thềm và biển sâu liên quan đến
quá trình hình thành toàn bộ thềm lục địa Biển Đông.

24


Cột địa tầng tổng hợp bể Phú Khánh

25