Địa động lực bể trầm tích kainozoi sông hồng và triển vọng dầu khí liên quan
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (26.7 MB, 167 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
Hoàng Hữu Hiệp
ĐỊA ĐỘNG LỰC BỂ TRẦM TÍCH KAINOZOI SÔNG HỒNG
VÀ TRIỂN VỌNG DẦU KHÍ LIÊN QUAN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Hà Nội – 2018
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
Hoàng Hữu Hiệp
ĐỊA ĐỘNG LỰC BỂ TRẦM TÍCH KAINOZOI SÔNG HỒNG
VÀ TRIỂN VỌNG DẦU KHÍ LIÊN QUAN
Chuyên ngành: Địa chất
Mã số: 62440201
LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TSKH PHAN VĂN QUÝNH
2. PGS. TS TẠ TRỌNG THẮNG
Hà Nội – 2018
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong nội dung luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Tác giả
Hoàng Hữu Hiệp
Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận án, Nghiên cứu sinh đã nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ
tận tình của các thầy hướng dẫn khoa học PGS.TSKH Phan Văn Quýnh và PGS.TS
Tạ Trọng Thắng, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc về sự giúp đỡ này.
Trong quá trình làm luận án, tác giả cũng nhận được sự giúp đỡ đóng góp ý
kiến quý báu của các thầy cô và các đồng nghiệp: PGS.TS Nguyễn Văn Vượng,
GS.TS Trần Nghi, PGS.TS Nguyễn Trọng Tín, PGS.TS Cao Đình Triều. Nghiên
cứu sinh xin chân thành cảm ơn.
Quá trình thu thập tài liệu, thực hiện luận án, Nghiên cứu sinh đã nhận được
sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Lãnh đạo Công ty Dầu khí Sông Hồng và các cán bộ,
đồng nghiệp trong Phòng Thăm dò Khai thác. Xin gửi tới Công ty và các đồng
nghiệp lời cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ quý báu đó.
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các thầy, cô Khoa Địa
chất, các thầy, cô thuộc Bộ môn Địa chất Dầu khí, Phòng Đào tạo sau Đại học,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện để nghiên cứu sinh
hoàn thành chương trình đào tạo và luận án này.
MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ẢNH ...................................................................................6
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................13
CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA ĐỘNG LỰC VÀ TÌM KIẾM, THĂM
DÒ DẦU KHÍ BỂ TRẦM TÍCH KZ SÔNG HỒNG ...............................................16
1.1 Bể trầm tích Kz Sông Hồng trong bình đồ cấu trúc khu vực .........................16
1.2 Lịch sử nghiên cứu địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng và lân cận ......17
1.2.1 Các nghiên cứu khu vực ..........................................................................17
1.2.1.1 Các nghiên cứu theo quan điểm mô hình xô húc Ấn Độ-Âu Á ...........18
1.2.1.2 Mô hình va chạm của nhiều mảng-vi mảng .........................................22
1.2.2 Lịch sử nghiên cứu địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng ................25
1.2.2.1 Nhóm công trình nghiên cứu biến dạng ...............................................26
1.2.2.2 Nhóm công trình nghiên cứu trầm tích-địa tầng và hệ thống dầu
khí .............................................................................................................................31
1.3 Lịch sử tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở bể trầm tích Kz Sông Hồng
...................................................................................................................................31
1.3.1 Giai đoạn trước năm 1975 .......................................................................31
1.3.2 Giai đoạn 1975-1988 ...............................................................................34
1.3.3 Giai đoạn 1988-nay .................................................................................35
1.3.3.1 Công tác TKTD ở Miền Võng Hà Nội .................................................35
1.3.3.2 Công tác TKTD ở ngoài khơi (lô 102 đến 121) ...................................37
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN, CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ
CƠ SỞ TÀI LIỆU .....................................................................................................39
2.1 Phương pháp luận nghiên cứu địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng ......39
2.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................43
2.2.1 Phương pháp phân tích tài liệu từ-trọng lực:...........................................44
1
2.2.2 Phương pháp phân tích tài liệu địa chấn .................................................45
2.2.3 Phương pháp phân tích hình thái cấu trúc (kiến tạo hình thái) ...............49
2.2.3.1 Các loại hình thái cấu trúc đi kèm với cơ chế căng giãn: ....................51
2.2.3.2 Các loại hình thái cấu trúc đi kèm với cơ chế hội tụ ............................54
2.2.3.3 Các loại hình thái cấu trúc đi kèm với cơ chế trượt bằng ....................55
2.2.4 Phương pháp xây dựng mặt cắt phục hồi. ...............................................57
2.2.5 Phương pháp nghiên cứu biến dạng, khôi phục trường ứng suất ............58
2.3 Cơ sở tài liệu ...................................................................................................61
2.3.1 Bản đồ địa chất, số liệu thực địa .............................................................61
2.3.2 Tài liệu địa chấn ......................................................................................61
2.3.3 Tài liệu từ-trọng lực.................................................................................62
2.3.4 Tài liệu giếng khoan, địa tầng-trầm tích, magma ....................................62
CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT BỂ TRẦM TÍCH KZ SÔNG
HỒNG .......................................................................................................................65
3.1 Đặc điểm hình thái và động học hệ thống đứt gãy .........................................65
3.1.1 Đứt gãy Sông Hồng .................................................................................66
3.1.2 Đứt gãy Sông Chảy .................................................................................72
3.1.3 Đứt gãy Vĩnh Ninh ..................................................................................79
3.1.4 Đứt gãy Sông Lô .....................................................................................84
3.1.5 Đứt gãy Tiên Lãng...................................................................................86
3.1.6 Đới đứt gãy Sông Cả-Rào Nậy ................................................................87
3.1.7 Đứt Gãy Thái Bình ..................................................................................88
3.1.8 Đứt gãy Kiến Xương, Tiền Hải ...............................................................89
3.2 Cấu trúc đứng bể trầm tích Kz Sông Hồng.....................................................89
3.2.1 Các mặt ranh giới ....................................................................................89
3.2.1.1 Ranh giới S0-Mặt nóc móng ................................................................89
3.2.1.2 Ranh giới S1-Nóc tầng Eoxen(?) .........................................................92
3.2.1.3 Ranh giới S2-Nóc tầng Oligoxen .........................................................92
3.2.1.4 Ranh giới S3 và S4-Nóc tầng Mioxen dưới và Mioxen giữa ...............95
2
3.2.1.5 Ranh giới S5 .......................................................................................100
3.2.2 Các tầng cấu trúc ...................................................................................103
3.2.2.1 Tầng cấu trúc móng trước Kainozoi ...................................................103
3.2.2.2 Tầng cấu trúc Eoxen-Oligoxen...........................................................103
3.2.2.3 Tầng cấu trúc Mioxen.........................................................................107
3.2.2.4 Tầng cấu trúc Plioxen-Đệ tứ ..............................................................115
CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH KIẾN TẠO-ĐỊA ĐỘNG LỰC BỂ TRẦM TÍCH KZ
SÔNG HỒNG VÀ TRIỂN VỌNG DẦU KHÍ LIÊN QUAN.................................116
4.1 Lịch sử hoạt động kiến tạo và mô hình địa động lực khu vực bể trầm tích Kz
Sông Hồng và lân cận .............................................................................................116
4.1.1 Giai đoạn trước căng giãn tạo bể: 50-32 triệu năm ...............................117
4.1.2 Giai đoạn căng giãn tạo bể: 32-23 triệu năm ........................................118
4.1.3 Pha nghịch đảo cuối Oligoxen: 26-23 triệu năm ...................................123
4.1.4 Giai đoạn sụt lún sau căng giãn: 23-16 triệu năm .................................125
4.1.5 Giai đoạn cân bằng chuyển động: 16-11 triệu năm ...............................127
4.1.6 Pha nghịch đảo cuối Mioxen: 11-5.5 triệu năm ....................................127
4.1.7 Giai đoạn bình ổn kiến tạo: 5.5 triệu năm-nay ......................................132
4.2 Các đơn vị cấu trúc địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng .....................132
4.2.1 Địa nâng móng Sông Hồng-Sông Chảy ................................................136
4.2.2 Địa lũy Chí Linh-Yên Tử-Tri Tôn ........................................................136
4.2.3 Đới nâng móng thềm Đà Nẵng..............................................................136
4.2.4 Đới nâng phân dị móng và nghịch đảo Oligoxen ..................................137
4.2.5 Đới phân dị móng Huế-Đà Nẵng...........................................................137
4.2.6 Đới trũng trung tâm bể Sông Hồng .......................................................137
4.2.7 Đới nghịch đảo Mioxen .........................................................................138
4.3 Bối cảnh kiến tạo-địa động lực hình thành các dạng bẫy và triển vọng dầu khí
liên quan ..................................................................................................................141
4.3.1 Dạng bẫy cấu trúc hình thành trong giai đoạn trượt bằng trái làm căng
giãn mở bể ...............................................................................................................141
3
4.3.2 Dạng bẫy nếp lồi hình thành cuối Oligoxen ..........................................143
4.3.3 Dạng bẫy cấu trúc hình thành trong giai đoạn sụt lún Mioxen sớm-giữa
.................................................................................................................................144
4.3.4 Bẫy nếp lồi hình thành trong Mioxen giữa-muộn .................................145
KẾT LUẬN .............................................................................................................146
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN TỚI LUẬN ÁN ...........................................................................................149
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................151
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Kz:
Kainozoi
ĐB:
Đông Bắc
ĐN:
Đông Nam
TB:
Tây Bắc
TN:
Tây Nam
Đg:
Đứt gãy
F:
Đứt gãy
TP:
Three Pagoda (Ba Chùa)
SH:
Sông Hồng
1:
Trục ứng suất nén cực đại
2:
Trục ứng suất trung gian
3:
Trục ứng suất giãn cực đại
5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ẢNH
TT
Tên hình vẽ
Trang
1
Hình 1.1: Vị trí bể Sông Hồng trong bình đồ cấu trúc khu vực
17
2
Hình 1.2: Mô hình thúc trồi và các đứt gãy lớn ở phía Đông mảng
Âu Á (Tapponnier, 1982)
19
3
Hình 1.3a: Sơ đồ trường ứng lực của từng thời kỳ (Huchon, 1994)
20
4
Hình 1.3b: Sơ đồ trường ứng lực và sự rút ngắn vỏ trái đất vào thời
điểm hiện tại (Huchon, 1994)
21
5
Hình 1.4: Mô hình va chạm của nhiều vi mảng (Hall R., 1997)
23
6
Hình 1.5: Mô hình chuyển động ở khu vực Đông Dương và các yếu
tố liên quan (LeLoup P.H et al, 1995, Phan Trọng Trịnh chỉnh sửa,
2000)
27
7
Hình 1.6: Cấu hình của hệ đứt gãy SH đi kèm với quỹ đạo quay của
khối Đông Dương: (a) giữa 30 và 20 triệu năm trước; (b): giữa 20 và
15 triệu năm trước (Nguyễn Văn Vượng, 2002)
28
8
Hình 1.7: Mức độ căng giãn vỏ khu vực bể Sông Hồng trên cơ sở
phân tích tài liệu trọng lực (Mazur et al, 2012)
29
9
Hình 1.8: Phân vùng cấu trúc địa chất bể Sông Hồng: 1: Vùng Tây
Bắc; 2: Vùng trung tâm; 3: Vùng phía Nam (Nguyễn Mạnh Huyền,
2007)
30
10
Hình 1.9: Phân vị địa tầng MVHN theo các tác giả qua từng thời kỳ
34
11
Hình 1.10: Sơ đồ mạng lưới tuyến địa chấn thu nổ tại bể Sông Hồng
tính đến 2015
37
12
Hình 2.1: Các loại bất chỉnh hợp địa chấn thường gặp
47
13
Hình 2.2: Hình thái các mặt phản xạ địa chấn thường gặp
48
14
Hình 2.3: Một số dấu hiệu xác định đứt gãy trên mặt cắt địa chấn
49
6
15
Hình 2.4: Các loại hình thái đứt gãy đi kèm với hoạt động trượt
bằng (Williams and Hathaway, 1997)
50
16
Hình 2.5: Vị trí các trục ứng suất và các loại đứt gãy liên quan
50
17
Hình 2.6: Cơ chế nén ép (a) và căng giãn (b) được sinh ra trong quá
trình trượt bằng (Woodcock and Fisher, 1985)
51
18
Hình 2.7: Các loại đứt gãy sinh ra trong quá trình căng giãn: a) đứt
gãy phẳng không quay; b) đứt gãy listric (Ram: dốc, Flat: thoải)
52
19
Hình 2.8: các kiểu cấu trúc và thế hệ đứt gãy hình thành liên quan
với đứt gãy listric (a: Hamblin, 1965; b: Gibbs, 1984)
52
20
Hình 2.9: đứt gãy listric đồng trầm tích và sự di chuyển của tâm sụt
lún theo thời gian (Higgs, 1988)
53
21
Hình 2.10: loạt đứt gãy domino-một trường hợp của đứt gãy phẳng
quay (Ramsay and Huber, 1987)
53
22
Hình 2.11: Lực căng địa phương ở đỉnh nếp lồi hình thành trong cơ
chế hội tụ
54
23
Hình 2.12: Sự phát triển một cấu trúc chờm trượt (Suppe and
Namson, 1979)
54
24
Hình 2.13: Các kiểu cấu trúc liên quan với chuyển động trượt bằng,
a): trượt bằng trái; b): trượt bằng phải
56
25
Hình 2.14: Trầm tích bị co rút theo chiều ngang do hoạt động nén ép
57
26
Hình 2.15: Biến dạng tịnh tiến (a) và biến dạng quay (b)
58
27
Hình 2.16: biến dạng thể tích (a) và biến dạng trượt (b)
59
28
Hình 2.17: biến dạng dẻo (a) và biến dạng dòn (b)
59
29
Hình 2.18a: Khôi phục trường ứng suất từ thông số biến dạng dòn
60
30
Hình 2.18b: Khôi phục trường ứng suất trên cơ sở phân tích bản đồ
đẳng dày
60
7
31
Hình 2.19: Sơ đồ tuyến địa chấn sử dụng trong luận án
63
32
Hình 2.20: Bản đồ trọng lực khu vực bể trầm tích kz Sông Hồng và
lân cận
64
33
Hình 3.1: Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer khu vực lãnh thổ và
thềm lục địa phía Bắc Việt Nam thể hiện hình dáng, phạm vi và các
yếu tố cấu trúc chính của bể trầm tích Kz Sông Hồng (Nguồn: Liên
đoàn Vật lý địa chất-phần lãnh thổ; trọng lực vệ tinh-phần thềm lục
địa)
67
34
Hình 3.2: Bản đồ trường từ miền Bắc Việt Nam và lân cận (Nguồn:
Liên đoàn Vật lý Địa chất)
68
35
Hình 3.3: Đới đứt gãy Sông Hồng xác định trên nền bản đồ số địa
hình khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận (Nguồn bản đồ: USA
Digital Terrain Model)
69
36
Hình 3.4: Bản đồ địa chất tỉ lệ 1:500.000 khu vực miền Bắc và lân
cận (Nguồn: Tổng cục Địa chất, có chỉnh sửa, bổ sung và giản lược)
71
37
Hình 3.5: Mặt cắt địa chấn G-G phương TN-ĐB thể hiện các yếu tố
cấu trúc chính của bể Sông Hồng: đứt gãy Sông Hồng đóng vai trò
trực tiếp hình thành địa hào nhỏ, bất đối xứng ở cánh TN của mặt
cắt; đứt gãy Sông Chảy khống chế trung tâm sụt lún của bể Sông
Hồng về phía TN; đứt gãy Sông Lô khống chế trung tâm sụt lún của
bể Sông Hồng về phía ĐB; ở khu vực giữa đứt gãy Sông Chảy và
Sông Lô tồn tại một đới nâng làm tách trung tâm sụt lún của bể
Sông Hồng thành 2 phụ đới sụt; Đới nâng Sông Hồng-Sông Chảy
(SH-SC) nằm ở cánh Tây Nam đứt gãy Sông Chảy; Địa lũy Chí
Linh-Yên Tử-Tri Tôn (CL-YT-TT) nằm ở cánh Đông Bắc đứt gãy
Sông Lô; Cấu tạo PA hình thành từ pha nghịch đảo trong Oligoxen
tiếp tục bị phức tạp hóa bởi pha nghịch đảo kiến tạo trẻ sau này.
72
38
Hình 3.6: Mặt cắt địa chấn A-A trong đất liền, phương TN-ĐB cắt
qua trung tâm Miền võng Hà Nội cho thấy: đứt gãy Sông Chảy là
giới hạn về phía TN của trầm tích Oligoxen; móng thuộc phần cánh
TN đứt gãy được nâng cao nhanh, còn phần cánh ĐB của đứt gãy
không quan sát được ranh giới móng; Trầm tích nằm giữa đứt gãy
Sông Chảy và Vĩnh Ninh bị uốn nếp, nâng cao và bào mòn, cắt cụt
mạnh, đặc biệt ở khu vực giữa đứt gãy Xuân Trường 1 và Xuân
Trường 2, toàn bộ lát cắt Mioxen đã bị nâng lên và bào mòn.
75
8
39
Hình 3.7: Mặt cắt địa chấn 93-201 phương TN-ĐB khu vực lô 103106 cắt qua hệ thống đứt gãy chính bể Sông Hồng, thể hiện đứt gãy
Sông Chảy và đứt gãy Vĩnh Ninh là đứt gãy hoạt động đa pha: pha
đầu trong Oligoxen là thuận, pha sau cuối Mioxen là nghịch. Mặt
cắt cũng thể hiện xu thế biến đổi chiều dày trầm tích Oligoxen và
các cấu trúc uốn nếp trong lát cắt trầm tích Mioxen ở khu vực giữa
đứt gãy Vĩnh Ninh và đứt gãy Sông Chảy. Phần sát đứt gãy Sông
Chảy trầm tích bị vò nhàu, cà nát mạnh, đôi chỗ không quan sát
được tính phân lớp của trầm tích
76
40
Hình 3.8: Mặt cắt địa chấn D-D cắt ngang phần Bắc bể Sông Hồng
thể hiện đứt gãy Sông Chảy là giới hạn về phía TN của bể Sông
Hồng và trầm tích Oligoxen phần nằm giữa đứt gãy Sông Lô và
Sông Chảy có chiều dày tăng dần từ ĐB sang TN và dày nhất ở khu
vực sát đứt gãy Sông Chảy. Phần sát đứt gãy Sông Chảy quan sát
thấy hiện tượng uốn nếp và hình thành một loạt các đứt gãy nghịch
nhưng biên độ dịch chuyển không lớn. Đứt gãy Vĩnh Ninh có thế
nằm dốc đứng và các tập trầm tích Oligoxen hai bên cánh có trường
sóng khác biệt và đều vuốt lên ở vị trí sát đứt gãy, hơn nữa ở phía
ĐB có chiều dày lớn hơn chứng tỏ ở khu vực này đứt gãy Vĩnh Ninh
hoạt động trượt bằng trái.
77
41
Hình 3.9: Mặt cắt địa chấn E-E thể hiện trung tâm trầm tích trong
giai đoạn Oligoxen dịch chuyển nằm giữa đứt gãy Sông Chảy và
Sông Lô và hai đứt gãy này khống chế không gian trầm tích. Tập
trầm tích Oligoxen ở hai bên cánh đứt gãy Vĩnh Ninh có trường
sóng khác biệt. Hiện tượng nghịch đảo uốn nếp cuối Mioxen không
rõ ràng. Các mặt S3, S4 đều gá vào mặt S2 thể hiện quá trình mở
rộng bể về phía Đông trong giai đoạn Mioxen.
78
42
Hình 3.10: Mặt cắt địa chấn I-I cắt qua phần Nam của bể Sông
Hồng cho thấy đứt gãy Sông Chảy và đứt gãy Sông Lô vẫn khống
chế không gian trầm tích trong giai đoạn Oligoxen tuy nhiên trung
tâm sụt lún lại nằm sát đứt gãy Sông Lô. Đến giai đoạn Mioxen và
sau đó, không gian trầm tích mở rộng về phía Đông và nối liền với
địa hào Lý Sơn.
78
43
Hình 3.11: Mặt cắt địa chất phương Tây Nam - Đông Bắc khu vực
Hải Lựu - Lập Thạch cắt qua các đứt gãy Sông Chảy, Vĩnh Ninh và
Sông Lô thể hiện các trầm tích Neogene ở giữa đứt gãy Sông Chảy
và Vĩnh Ninh bị nén ép nhô cao. Ngoài ra, quan sát được dấu hiệu
trượt bằng trái dọc theo đứt gãy Vĩnh Ninh trên các thành tạo
81
9
minolite nguồn gốc từ đá granite.
44
Hình 3.12: Mặt cắt địa chấn F-F thể hiện đứt gãy Vĩnh Ninh thay
đổi hướng đổ về phía Đông, Đông Bắc. Hiện tượng uốn nếp trong
Mioxen không còn và khu vực này tồn tại hai trung tâm sụt lún
trong cả giai đoạn Oligoxen và Mioxen.
83
45
Hình 3.13: Mặt cắt địa chấn H-H cắt qua đới đứt gãy Sông Cả-Rào
Nậy thể hiện đới phân dị móng ở phần Tây đứt gãy Sông Chảy
88
46
Hình 3.14a: Bản đồ cấu trúc mặt nóc móng bể trầm tích Kz Sông
Hồng thể hiện vai trò khống chế không gian trầm tích của đứt gãy
Sông Chảy và Sông Lô.
90
47
Hình 3.14b: Bản đồ cấu trúc mặt nóc móng phần phía Bắc bể Sông
Hồng
91
48
Hình 3.15a: Bản đồ cấu trúc nóc tầng Oligoxen bể trầm tích Kz
Sông Hồng
94
49
Hình 3.15b: Bản đồ cấu trúc mặt nóc tầng Oligoxen phần Bắc bể
trầm tích Kz Sông Hồng
95
50
Hình 3.16a: Bản đồ cấu trúc nóc tầng Mioxen dưới bể trầm tích Kz
Sông Hồng
97
51
Hình 3.16b: Bản đồ cấu trúc nóc tầng Mioxen dưới phần bắc bể
trầm tích Kz Sông Hồng
98
52
Hình 3.17a: Bản đồ cấu trúc mặt nóc tầng Mioxen giữa bể trầm tích
Kz Sông Hồng
99
53
Hình 3.17b: Bản đồ cấu trúc mặt nóc tầng Mioxen giữa phần bắc bể
trầm tích Kz Sông Hồng
100
54
Hình 3.18: Bản đồ cấu trúc mặt đáy tầng Plioxen-Đệ tứ
102
55
Hình 3.19a: Bản đồ cấu trúc tầng Eoxen-Oligoxen bể trầm tích Kz
Sông Hồng
106
56
Hình 3.19b: Bản đồ cấu trúc tầng Eoxen-Oligoxen phần Bắc bể trầm
tích Kz Sông Hồng
107
10
57
Hình 3.20a: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen dưới bể trầm tích Kz Sông
Hồng
109
58
Hình 3.20b: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen dưới phần Bắc bể trầm
tích Kz Sông Hồng
110
59
Hình 3.21a: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen giữa bể trầm tích Kz Sông
Hồng
111
60
Hình 3.21b: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen giữa phần Bắc bể trầm
tích Kz Sông Hồng
112
61
Hình 3.22a: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen trên bể trầm tích Kz Sông
Hồng
113
62
Hình 3.22b: Bản đồ cấu trúc tầng Mioxen trên phần Bắc bể trầm tích
Kz Sông Hồng
114
63
Hình 4.1: Mô hình va chạm mảng Ấn Độ-Âu Á vào 50 tr.n trước
117
64
Hình 4.2: Mô hình động lực khu vực Đông Dương vào 32 tr.n trước
119
65
Hình 4.3: Trạng thái ứng suất thời kỳ 32-23 triệu năm được lưu giữ
lại trên các thành tạo địa chất vùng rìa bể trầm tích Kz Sông Hồng
120
66
Hình 4.4: Mặt cắt địa chấn C-C thể hiện các đứt gãy thuận trong pha
căng giãn và các nếp uốn trong lát cắt Oligoxen phần Đông Bắc, nếp
uốn trong lát cắt Mioxen phần Tây Nam đứt gãy Vĩnh Ninh
121
67
Hình 4.5: Sơ đồ cấu trúc-địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng
thời kỳ đầu Oligoxen
122
68
Hình 4. 6: Mô hình địa động lực khu vực Đông Dương vào 23 tr.n
trước
123
69
Hình 4.7: Sơ đồ cấu trúc-địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng
thời kỳ cuối Oligoxen
124
70
Hình 4.8: Mô hình địa động lực khu vực Đông Nam Á vào 11 tr.n
trước
128
71
Hình 4.9: Trạng thái ứng suất có trục nén ép phương á kinh tuyến
129
11
được lưu giữ lại trên các thành tạo địa chất vùng rìa bể Sông Hồng
72
Hình 4.10: Mặt cắt phục hồi vào thời kỳ 11 triệu năm trước thể hiện
sự tồn tại của cấu trúc nếp uốn
130
73
Hình 4.11: Sơ đồ cấu trúc-địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng
thời kỳ cuối Mioxen
131
74
Hình 4.12a: Sơ đồ các đơn vị cấu trúc địa động lực bể trầm tích Kz
Sông Hồng giai đoạn Oligoxen
133
75
Hình 4.12b: Sơ đồ các đơn vị cấu trúc địa động lực bể trầm tích Kz
Sông Hồng thời kỳ cuối Mioxen
135
76
Hình 4.13a: Tổng hợp các đơn vị cấu trúc địa động lực bể trầm tích
Kz Sông Hồng
139
77
Hình 4.13b: Mô hình khối sơ lược cấu trúc địa động lực bể trầm tích
Kz Sông Hồng và các mặt cắt thể hiện sự dịch chuyển tâm sụt lún
theo không gian
140
78
Hình 4.14: Mặt cắt phục hồi tuyến C-C cho thời kỳ cuối Oligoxen
(23-triệu năm) thể hiện sự tồn tại của đới nâng móng nhô cao ở Đới
phân dị móng Đông Bắc bể Sông Hồng
141
79
Hình 4.15: Dạng bẫy khối xây cacbonat hình thành trong Mioxen
sớm-giữa ở khu vực đới nâng Tri Tôn, phần Nam bể Sông Hồng
144
80
Ảnh 3.1: Thành tạo minolite nguồn gốc từ đá granite khu vực núi
Sáng-Lập Thạch thể hiện chuyển động trượt bằng trái của đứt gãy
Vĩnh Ninh
81
81
Ảnh 3.2: Vết xước để lại trên mặt trượt thể hiện quá trình trượt bằng
trái của đứt gãy Vĩnh Ninh ở khu vực Lập Thạch
82
82
Bảng 4.1: Mức độ co rút theo chiều ngang của các bề mặt trầm tích
trên các tuyến địa chấn (tính theo tỉ lệ %)
125
12
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết
Đới đứt gãy Sông Hồng bao gồm đứt gãy Sông Hồng và hệ thống các đứt
gãy nhánh như đứt gãy Sông Chảy, Vĩnh Ninh, Sông Lô, ... được các nhà khoa học
trong và ngoài nước nghiên cứu từ những năm 80 của thế kỷ trước. Tuy nhiên, trong
phạm vi bể Sông Hồng, sự phát triển của các đứt gãy này cũng như đặc điểm, vai
trò của chúng vẫn còn nhiều điều chưa được sáng tỏ và chưa có công trình nào giải
quyết vấn đề quan hệ giữa kiến tao, địa động lực và cấu trúc bậc cao, mối quan hệ
giữa đứt gãy sâu với hệ thống đứt gãy nội bể. Chế độ dynamic (động lực) và kiểu
kinematic (động học) trong phạm vi bể là yếu tố quyết định các dạng bẫy cấu trúc
dầu khí và ảnh hưởng trực tiếp đến tiềm năng dầu khí của khu vực bể Sông Hồng.
Vì vậy luận án ”Địa động lực bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng và triển vọng
dầu khí liên quan” được đặt ra nhằm làm rõ vai trò của hệ thống các đứt gãy, xác
định chế độ địa động lực theo không gian, thời gian và đánh giá triển vọng dầu khí
của các dạng cấu trúc/cấu tạo được hình thành trong từng thời kỳ.
Mục tiêu:
- Làm sáng tỏ cơ chế địa động lực hình thành các kiểu cấu trúc bậc cao
trong phạm vi bể trầm tích Kz Sông Hồng và đánh giá mối liên hệ giữa
chế độ địa động lực với tiềm năng dầu khí của các dạng bẫy cấu trúc được
hình thành trong từng giai đoạn.
Nhiệm vụ:
- Nghiên cứu các pha kiến tạo, phạm vi ảnh hưởng trong khu vực bể Kz
Sông Hồng;
- Nghiên cứu hệ thống phá hủy kiến tạo và đặc điểm động lực, động học
trong phạm vi bể Kz Sông Hồng theo từng thời kỳ;
- Xác định cấu trúc lớn, cấu trúc bậc cao và các yếu tố khống chế theo từng
bối cảnh địa động lực;
13
- Đánh giá tiềm năng dầu khí của các dạng cấu tạo.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Hệ thống phá hủy kiến tạo, hình thái và chế độ động học của chúng trong
phạm vi bể trầm tích Kz Sông Hồng và lân cận;
- Các khối động lực trong phạm vi bể trầm tích Kz Sông Hồng và lân cận;
- Các cấu trúc, dạng cấu tạo bậc cao.
Luận điểm bảo vệ:
Luận điểm 1: Bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng được hình thành kiểu bể kéo
tách trong Oligoxen và bị chi phối chủ yếu bởi 03 đứt gãy Sông Chảy, Sông Lô và
Vĩnh Ninh: trầm tích Oligoxen ở phía Bắc bể được khống chế chủ yếu bởi đứt gãy
Sông Chảy, phần phía Nam được khống chế chủ yếu bởi đứt gãy Sông Lô; Đứt gãy
Vĩnh Ninh đóng vai trò giới hạn phạm vi hoạt động nghịch đảo kiến tạo trong
Oligoxen về phía Tây Nam và giới hạn phạm vi nghịch đảo kiến tạo trong Mioxen
muộn về phía Đông Bắc.
Luận điểm 2: Quá trình chuyển động trượt bằng trái của đới đứt gãy Sông
Hồng trong Oligoxen tạo nên các dạng bẫy cấu trúc có triển vọng về dầu và quá
trình chuyển động trượt bằng phải trong Mioxen giữa- muộn hình thành nên các bẫy
cấu trúc có triển vọng chứa khí. Quá trình nghịch đảo cuối Mioxen muộn dần về
phía Bắc dẫn đến các bẫy nếp lồi ở phần phía Nam được hình thành sớm và có triển
vọng hơn so với các bẫy ở phần phía Bắc.
Những điểm mới của luận án:
- Liên kết tài liệu trên đất liền và thềm lục địa nhằm hệ thống hóa các đứt
gãy lớn trong toàn phạm vi bể trầm tích Kz Sông Hồng;
- Khẳng định vai trò khống chế toàn bộ bể trầm tích của đứt gãy Sông Chảy
và Sông Lô; khẳng định vai trò của đứt gãy Vĩnh Ninh khống chế phạm vi
ảnh hưởng các pha nghịch đảo kiến tạo vào cuối Oligoxen và cuối
Mioxen;
14
- Xác định qui luật phân bố, hình thành theo không gian và thời gian các
dạng bẫy nếp uốn trong Mioxen;
- Xác định mối quan hệ giữa các giai đoạn trượt bằng dọc theo đới đứt gãy
Sông Hồng với việc hình thành nên các dạng bẫy dầu khí có triển vọng về
dầu (giai đoạn đầu) và khí (giai đoạn sau) cũng như sự ảnh hưởng của các
pha, giai đoạn kiến tạo tới các yếu tố chứa, chắn, di dịch và phá hủy;
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Ý nghĩa khoa học:
- Kết quả luận án góp phần làm rõ đặc điểm cấu trúc kiến tạo của bể trầm
tích Kz Sông Hồng và cơ chế hình thành các dạng cấu trúc bậc cao;
- Phân loại các dạng bẫy cấu trúc theo tiêu chí địa động lực trong bể trầm
tích Kz Sông Hồng.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Góp phần đánh giá toàn diện hơn về tiềm năng dầu khí bể trầm tích Kz
Sông Hồng;
- Góp phần định hướng công tác tìm kiếm thăm dò.
Bố cục của luận án:
Mở đầu
Chương 1. Lịch sử nghiên cứu địa động lực và tìm kiếm, thăm dò dầu khí bể
trầm tích Kz Sông Hồng
Chương 2. Phương pháp luận, các phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu
Chương 3. Đặc điểm cấu trúc địa chất bể trầm tích Kz Sông Hồng
Chương 4. Mô hình kiến tạo-Địa động lực bể trầm tích Kz Sông Hồng và
triển vọng dầu khí liên quan
Kết luận
15
CHƯƠNG 1
LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA ĐỘNG LỰC VÀ TÌM KIẾM, THĂM DÒ DẦU
KHÍ BỂ TRẦM TÍCH KZ SÔNG HỒNG
1.1 BỂ TRẦM TÍCH KZ SÔNG HỒNG TRONG BÌNH ĐỒ CẤU TRÚC KHU
VỰC
Bể trầm tích Kz Sông Hồng được giới hạn trong khoảng 105030’ đến 110030’
kinh độ Đông và 14030’ đến 21030’ vĩ độ Bắc. Nhìn một cách tương đối, bể trầm
tích Kz Sông Hồng có dạng một hình bình hành với diện tích khoảng 220.000 km2,
bao gồm diện tích nhỏ trong đất liền (đồng bằng Sông Hồng)-khoảng 10.000 km2và phần lớn diện tích nằm ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ và vùng biển miền Trung Việt
Nam (bao gồm vùng biển các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Định) (hình 1.1). Diện
tích bể trầm tích Kz Sông Hồng được chia thành lô MVHN-01, MVHN-02 trong đất
liền và các lô ngoài biển từ lô từ 101 ở phía Bắc cho đến lô 122 ở phía Nam.
Về mặt không gian phân bố, bể trầm tích Kz Sông Hồng tiếp giáp với bể
Bạch Long Vĩ, đảo Hải Nam về phía Đông Bắc, tiếp giáp với địa hào Lý Sơn và bể
Hoàng Sa về phía Đông Nam, tiếp giáp với bể Phú Khánh về phía Nam và tiếp giáp
với lãnh thổ (lục địa) Việt Nam về phía Tây và Tây Nam (hình 1.1). Trong lãnh thổ
và lãnh hải của Việt Nam thì diện tích bể Sông Hồng vào khoảng 126.000 km2,
phần còn lại thuộc vào lãnh hải của Trung Quốc.
Về cấu mặt cấu trúc khu vực, bể trầm tích Kz Sông Hồng là một đơn vị cấu
trúc nằm ở rìa Đông Bắc của khối lục địa Đông Dương. Khối lục địa Đông Dương
có mối tương tác với các khối động lực trong khu vực như khối lục địa Nam Trung
Hoa ở phía Bắc-Đông Bắc, khối lục địa Borneo ở phía Đông Nam, khối lục địa
Mianma ở phía Tây và khối lục địa Sunda ở phía Nam (hình 1.1). Ngoài ra, trong
khu vực còn một yếu tố cấu trúc lớn đó là cấu trúc tách dãn Biển Đông. Ranh giới
giữa khối lục địa Đông Dương và các khối lục địa còn lại là hệ thống đứt gãy Sông
Hồng, hệ thống đứt gãy Sagaing, hệ thống đứt gãy Ba Chùa (Three Pagoda).
16
Hình 1.1: Vị trí bể Sông Hồng trong bình đồ cấu trúc khu vực
(Theo BP-Statoil [28], có chỉnh sửa)
1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA ĐỘNG LỰC BỂ TRẦM TÍCH KZ SÔNG
HỒNG VÀ LÂN CẬN
1.2.1 Các nghiên cứu khu vực
Trong lịch sử nghiên cứu địa động lực khu vực Đông Nam Á nói chung, khối
Đông Dương, Biển Đông nói riêng, có thể chia ra làm một số nhóm với các quan
điểm khác nhau về mô hình động lực của các mảng tác động vào khu vực Đông
Nam Á:
17
1.2.1.1 Các nghiên cứu theo quan điểm mô hình xô húc Ấn Độ-Âu Á
Người đầu tiên đề xuất mô hình kiến tạo này là Tapponnier et al [95, 96].
Sau đó còn có một số tác giả khác đã phát triển mô hình kiến tạo này với một số
thay đổi nhỏ trong quan điểm của mình như: Briais et al [54]; Huchon et al [69];
Pigott J.D., Ke Ru [75]; Lee T.Y., Lawver L.A. [77]; Leloup P.H et al [79-82].
Theo các tác giả này, vào Eoxen sự va chạm của mảng động Ấn Độ và chuồi
sâu vào mảng châu Á đã làm cho những khối lớn vỏ lục địa bị trồi lên, xoay phải và
trượt về hướng Đông (như khối Hoa Nam, khối Đông Dương hay Sundaland), dọc
theo các đứt gãy trượt bằng chính như: Sông Hồng, tây Malaysia, vịnh Thái Lan
v.v... tạo tách giãn biển Andaman, Biển Đông và vịnh Thái Lan. (Hình 1.2).
Dựa vào tỉ lệ của mô hình thí nghiệm [95], các bằng chứng về cổ từ [54] hay
liên kết các Marker địa chất về các đá biến chất/biến dạng dọc theo đới đứt gãy
Sông Hồng [80], các tác giả này cho rằng biên độ dịch trượt dọc theo đới đứt gãy
Sông Hồng vào khoảng 500km đến 1200km và khối Đông Dương quay một góc
khoảng 120-200 theo chiều kim đồng hồ so với khối Nam Trung Hoa trong suốt
Kainozoi. Quá trình dịch trượt và quay này là động lực gây ra quá trình căng giãn
đáy Biển Đông.
Như vậy các tác giả này cho rằng vai trò của sự va chạm giữa Ấn Độ và
Châu Á đóng vai trò chính, quyết định đối với lịch sử tiến hoá kiến tạo ở khu vực
Đông Nam Á.
18
Hình 1.2: Mô hình thúc trồi và các đứt gãy lớn ở phía Đông mảng Âu Á
(Tapponnier, 1982 [95], có chỉnh sửa)
Công trình của Huchon et al [72] giải thích chi tiết hơn cho quá trình quay
phải của khối lục địa phía Đông (khối Hoa Nam, khối Đông Dương) như sau: khi có
sự hội tụ giữa mảng Ấn Độ và Châu Á sẽ xuất hiện sự căng giãn về phía Đông và
Nam của mảng động Ấn Độ. Với sự dịch chuyển đới hội tụ về phía Bắc, một mảng
vỏ nằm kề phía Đông có xu thế bị thúc trồi trước tiên về phía Đông hoặc Đông-Bắc,
sau đó về phía Nam và làm cho mảng này xoay phải. Phần vỏ nằm xa hơn về phía
Đông sẽ có trường ứng lực tối đa hướng Đông-Tây, sau đó chuyển sang Bắc-Nam
khi đới hội tụ tiếp tục di chuyển lên phía Bắc. Một số lớn các khối nội mảng bên
trong địa khối Indochina (Đông Dương) cũng thay đổi hướng chuyển động theo sự
chuyển hướng của trường ứng lực. Huchon cũng thừa nhận xu thế xoay bằng phải
19
(right lateral) trong mơ hình thúc trồi của Tapponier làm xoay khối Indochina và
tách mở Biển Đơng. Sự thúc trồi xảy ra khơng đồng nhất, có xu thế phân dị theo
thời gian. Ơng đưa ra một số các mốc quan trọng trong lịch sử tiến hố kiến tạo của
khu vực: giữa Eoxen (50 triệu năm) bắt đầu sự va chạm; Oligoxen (32 triệu năm)
tách mở Biển Đơng; Mioxen sớm (23 triệu năm) đổi hướng tách của Biển Đơng;
Mioxen giữa (16 triệu năm) kết thúc sự tách mở Biển Đơng. Ngồi ra tác giả còn
đưa ra mơ hình giải thích cho việc hình thành các bể Sơng Hồng, bể rift Vịnh Thái
Lan và sự giãn đáy biển Andaman là sản phẩm của q trình trượt bằng dọc các đứt
gãy lớn: Sơng Hồng, Three Pagoda và Sagaing (hình 1.3a-b).
0
1100 E
90 E
0
0
110 E
90 E
OLIGOCEN (32 Ma)
Khởi đầu giãn đáy biển Đông
EOCEN GIỮA(50 Ma)
Khởi đầu va chạm
0
30 N
0
30 N
RRF
RR
F
M
PF
Rifting
0
10 N
0
10 N
IN
IN
MIOCEN GIỮA (16 Ma)
Kết thúc giãn đáy Biển Đông
(South China Sea)
MIOCEN SỚM (23 Ma)
Biển Đông (South China Sea)
0
0
30 N
30 N
RR
F
RR
F
IN
IN
TP
F
0
0
10 N
BRS
10 N
0
90 E
0
0
110 E
90 E
0
110 E
Hình 1.3a: Sơ đồ trường ứng lực của từng thời kỳ (Huchon, 1994) [72]
20
1200 E
1100 E
100 0 E
900 E
0
0
40 N
40 N
0
0
30 N
30 N
MBT
SF
Nam Trung Hoa
R
P
F
0
0
20 N
20 N
M
Ấn Độ
PF
F
TP
Biển Đông
100 N
BRS
100 N
BORNEO
0
0
900 E
110 E
100 E
0
120 E
TPF: Đứt gãy Pagodas Fault
SF: Ranh giới Sagaing
BRS: Đới khâu Benlong - Raub
MPF: Ranh giới Mae-Ping
MBT: Ranh giới của đới nghòch chờm
RRF: Đứt gãy Sông Hồng
Hình 1.3b: Sơ đồ trường ứng lực và sự rút ngắn vỏ trái đất vào thời điểm hiện tại
(Huchon, 1994) [72]
Leloup P. H et al [79-82] thừa nhận mơ hình của Tapponnier và đã phát triển,
áp dụng mơ hình này vào việc giải thích một số hiện tượng quan sát thấy dọc đới
biến dạng Ailao Shan-Calimantan. Cụ thể, qua thu thập và phân tích số liệu, tác giả
đưa ra nhận định: dọc theo chiều dài 400km của đới Ailao Shan có hiện tượng nâng
trồi sớm ở phía Đơng Nam và muộn dần về phía Tây Bắc với tốc độ lan truyền
4,8cm/năm. Leloup và các tác giả của cơng trình đã giải thích hiện tượng này như
sau: trước hết, tồn bộ khối Đơng Dương được quay quanh một tâm quay cố định O
21
