BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HOÀNG ANH TUẤN ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH TẦNG CHỨA HYDROCACBON MIOCEN GIỮA PHÍA BẮC BỂ SÔNG HỒNG Ngành: Khoáng vật học và Địa hóa học Mã số: 62.44.02.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2015 Công trình được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng Thạch, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Người hướng dẫn khoa học: 1) TS. Đỗ Văn Nhuận Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2) TSKH. Phan Trung Điền Hội Dầu khí Việt Nam Phản biện 1: PGS.TS Đỗ Đình Toát Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Trọng Tín Phản biện 3: TS Trần Đăng Hùng Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất (P. Đức Thắng - Q. Bắc Từ Liêm - Hà Nội) vào…… giờ, ngày…….., tháng…… năm 2015. Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Việt Nam hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Bể Sông Hồng là một trong những bể trầm tích có tiềm năng dầu khí lớn của Việt Nam. Lịch sử phát triển địa chất của bể khá phức tạp, đặc trưng bởi các hoạt động kiến tạo căng giãn-nén ép, nghịch đảo kiến tạo, lún chìm nhiệt, kèm theo sự thăng giáng của mực nước biển. Hệ quả của các hoạt động kiến tạo nhiều pha là sự hình thành một loạt các tích tụ dầu khí, với mức độ và quy mô phân bố khác nhau. Kết quả tìm kiếm thăm dò từ trước đến nay đã chứng minh tiềm năng dầu khí của các thành tạo địa chất tuổi trước Kainozoi cho đến Miocen ở khu vưc phía Bắc bể Sông Hồng. Gần đây, một số giếng khoan thăm dò tại các lô 102-106 và 103-107 đã phát hiện dầu khí trong trầm tích Miocen giữa, với tỷ lệ dầu (nhẹ)/khí tương đối cao. Vì vậy, việc nghiên cứu và đánh giá triển vọng dầu khí cho đối tượng thăm dò này là yêu cầu khách quan và cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Xuất phát từ tính cấp thiết nêu trên, tác giả đã lựa chọn đề tài “Đặc điểm trầm tích các tầng chứa hydrocacbon Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng” cho Luận án nghiên cứu của mình. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu, làm sáng tỏ các đặc điểm thạch học - trầm tích, đánh giá những yếu tố ảnh hưởng đến tính rỗng - thấm và dự báo diện phân bố của đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng (phạm vi các lô 102-106 và 103-107). 3. Nhiệm vụ của luận án - Thu thập, tổng hợp các tài liệu liên quan, làm rõ hơn bức tranh về lịch sử tìm kiếm thăm dò và đặc điểm địa chất khu vực phía Bắc bể Sông Hồng (phạm vi các lô 102-106 và 103-107); - Lựa chọn tổ hợp phương pháp địa chất - địa vật lý và đề xuất quy trình nghiên cứu với đối tượng cát kết chứa hydrocacbon tuổi Miocen giữa; - Tổng hợp các kết quả phân tích lát mỏng thạch học (thin section), hiển vi điện tử quét (SEM) và nhiễu xạ rơnghen (XRD) để xác định các đặc điểm thạch học trầm tích, như: thành phần hạt vụn, kích thước hạt, độ lựa chọn, độ mài tròn, xi măng, khoáng vật thứ sinh, độ rỗng, quá trình biến đổi thứ sinh... của trầm tích Miocen giữa; - Xây dựng các sơ đồ, bản đồ môi trường tướng đá cổ địa lý và các biểu đồ, biểu bảng, hình vẽ minh họa nhằm phản ánh rõ các đặc trưng về thành phần vật chất, kiến trúc, nguồn gốc, hướng vận chuyển vật liệu… của các thành tạo trầm tích tuổi Miocen giữa; 2 - Thành lập các biểu đồ và mô hình quan hệ độ rỗng theo chiều sâu, nhằm đánh giá chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến tính rỗng - thấm của đá chứa; - Tổng hợp tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan, kết hợp với bản đồ môi trường để phân tích, suy đoán và khoanh định sơ bộ diện phân bố của đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa khu vực nghiên cứu. 4. Nội dung của luận án - Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực phía Bắc bể Sông Hồng. - Nghiên cứu đặc điểm thành phần vật chất và môi trường thành tạo của trầm tích Miocen giữa. - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến tính rỗng-thấm của đá chứa cát kết. - Dự báo diện phân bố của đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa khu vực nghiên cứu. 5. Phương pháp nghiên cứu Để khai thác, sử dụng có hiệu quả nguồn tài liệu thu thập, tổng hợp được, kết hợp với phân tích mới, NCS đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu, gồm: tổng hợp địa chất, địa vật lý, thạch địa tầng, sinh địa tầng và phân tích thành phần vật chất. Trong tổ hợp này, phân tích thành phần vật chất là phương pháp đóng vai trò chủ đạo, với các phân tích chuyên sâu về thạch học lát mỏng, hiển vi điện tử quét và nhiễu xạ rơnghen. 6. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu và cơ sở tài liệu - Phạm vi: Khu vực phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng, bao gồm phần diện tích các lô 102-106 và 103-107, ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ. - Đối tượng: Đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa, một trong những đối tượng chứa hydrocacbon quan trọng tại khu vực phía Bắc bể Sông Hồng. - Cơ sở tài liệu: Luận án được thực hiện trên cơ sở nguồn tài liệu tổng hợp về địa chất - địa vật lý, bao gồm tài liệu địa chất khu vực, tài liệu địa chấn 2D/3D, tài liệu địa vật lý giếng khoan các lô nghiên cứu, tài liệu phân tích thạch học lát mỏng, SEM, XRD… của trên 150 mẫu các loại (mẫu lõi, mẫu vụn, mẫu sườn) lấy từ 17 giếng khoan trong phạm vi các lô 102-106 và 103-107, phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng. 7. Các luận điểm bảo vệ - Luận điểm 1: Cát kết Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng chủ yếu là loại acko litic, felspat litic (Li 15%); ít hơn là acko, dạng acko (Li 15%). 3 Cát loại hạt nhỏ và hạt trung chiếm ưu thế, với thành phần xi măng gắn kết chủ yếu là sét và cacbonat. Quá trình xi măng hóa và nén ép của đá xảy ra ở mức trung bình, đặc trưng bởi tiếp xúc hạt chủ yếu dạng điểm và đường thẳng. - Luận điểm 2: Cát kết Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng được hình thành và lắng đọng trong các môi trường trầm tích khác nhau, từ đồng bằng châu thổ cho tới biển nông. Đá có chất lượng chứa từ khá đến tốt phân bố chủ yếu ở phần Đông Nam khu vực nghiên cứu, đặc trưng bởi tướng cát ven bờ, với độ chọn lọc, mài tròn và liên thông giữa các lỗ hổng tương đối tốt. Quá trình biến đổi của xi măng và khoáng vật tại sinh (bao gồm thạch anh, cacbonat và khoáng vật sét chlorit, kaolinit, illit, smectit, hỗn hợp lớp illit-smectit) là nguyên nhân chính gây nên sự suy giảm tính chất thấm - chứa của tầng chứa cát kết tuổi Miocen giữa. 8. Những điểm mới của luận án - Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất và môi trường thành tạo tập trầm tích Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng thông qua các nghiên cứu, tổng hợp tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan và phân tích thực tế trên 150 mẫu thạch học lát mỏng, SEM, XRD... từ các giếng khoan trong khu vực. - Xây dựng bộ sơ đồ, bản đồ tướng đá cổ địa lý cho từng phụ tập nhỏ trong Miocen giữa trên cơ sở kết hợp tài liệu địa chấn và tài liệu giếng khoan, từ đó dự báo và khoanh định diện phân bố đá chứa tiềm năng nằm chủ yếu ở phần Đông Nam khu vực nghiên cứu. - Đánh giá chi tiết mức độ biến đổi thứ sinh và xây dựng mô hình biến đổi độ rỗng theo chiều sâu của tầng cát kết Miocen giữa trên cơ sở khoa học về trầm tích luận, góp phần quan trọng vào việc xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất rỗng - thấm của tầng chứa. 9. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: Kết quả đạt được của luận án đã góp phần hoàn thiện hơn quy trình nghiên cứu đá chứa nói chung và đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng nói riêng, trên cơ sở khoa học về trầm tích luận. - Ý nghĩa thực tiễn: Thông qua công tác tổng hợp tài liệu khu vực và phân tích mẫu thực tế các giếng khoan, kết hợp với luận giải địa chất, bức tranh về thành phần thạch học, kiến trúc tạo đá, các yếu tố ảnh hưởng đến tính rỗng - thấm và diện phân bố tiềm năng của đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa đã phần nào được làm sáng tỏ. Kết quả nghiên cứu đã góp phần chính xác hóa hệ thống dầu khí trong trầm tích Kainozoi khu vực phía Bắc bể Sông Hồng, đồng thời tạo ra nguồn tài liệu tham khảo có giá 4 trị, hỗ trợ nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm thăm dò khu vực các lô 102106, 103-107 và lân cận trong giai đoạn tiếp theo. 10. Bố cục của luận án Luận án được bố cục thành 04 chương chính, không kể phần mở đầu và kết luận, cùng các phụ lục, tài liệu tham khảo và danh mục các công trình khoa học. Toàn bộ nội dung của luận án được trình bày trong 116 trang A4 (gồm 62 hình vẽ, 05 biểu bảng), 28 trang phụ lục, 02 trang danh mục các công trình khoa học đã công bố của NCS và 03 trang đầu mục tài liệu tham khảo. Chương 1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC PHÍA BẮC BỂ SÔNG HỒNG 1.1. Khái quát khu vực nghiên cứu 1.1.1. Vị trí khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu bao gồm diện tích các lô 102-106 & 103-107, nằm về phía Bắc bể Sông Hồng, ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ (Hình A). 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu tìm kiếm thăm dò - Giai đoạn trước năm 1975: chủ yếu gồm các hoạt động khảo sát từ hàng không và trọng lực, dưới sự giúp đỡ của chuyên gia Liên Xô. Bước đầu mới sơ bộ xác định cấu trúc địa chất khu vực và một vài cấu tạo nhỏ. Đáng kể nhất là phát hiện mỏ khí Tiền Hải C, trữ lượng khoảng 1,1 tỷ mét khối khí. - Giai đoạn 1975 đến năm 2000: khảo sát gần 100.000km tuyến địa chấn 2D; đan dày, chi tiết hóa mạng lưới đã có và thăm dò các cấu tạo triển vọng. Đã phát hiện HC cả trong móng cacbonat trước Đệ Tam và trầm tích Oligocen, Miocen tại cấu Hình A - Vị trí bể Sông Hồng và khu vực nghiên cứu tạo B10, Hàm Rồng, Yên Tử… - Giai đoạn từ năm 2000 đến nay: ngoài 100.000km tuyến địa chấn 2D, đã khảo sát thêm 2.000km2 tuyến 3D trên một số cấu tạo triển vọng. Đã phát hiện dầu khí trong móng cacbonat tuổi C-P và trầm tích Miocen tại các giếng khoan Hàm Rồng Nam, Phả Lại… 5 Kết quả nghiên cứu TKTD từ trước đến nay đã từng bước chính xác hóa cấu trúc địa chất và hệ thống dầu khí của bể, trong đó trầm tích Miocen được xác định là một trong những đối tượng có tiềm năng tại khu vực. 1.2. Đặc điểm kiến tạo, hệ thống đứt gãy, phân vùng cấu trúc 1.2.1. Đặc điểm kiến tạo Lịch sử phát triển kiến tạo thể hiện bởi 2 đặc trưng cơ bản: - Pha tách giãn và sụt lún xảy ra vào đầu Eocen (50 triệu năm trước đây), với hoạt động tách giãn (rifting) xảy ra mạnh mẽ. Các địa hào, bán địa hào trong Eocen-Oligocen được hình thành, lấp đầy bởi trầm tích trẻ hơn. Giai đoạn Miocen giữa xảy vào khoảng 15,5 trnt và Miocen muộn khoảng 5,5 trnt, đánh dấu bởi các bề mặt bất chỉnh hợp trên mặt cắt địa chấn. - Xuất hiện các pha nghịch đảo kiến tạo, tập trung vào Miocen giữa muộn, tạo ra nhiều cấu tạo hình hoa, hình thành nên các bẫy chứa dầu khí. 1.2.2. Hệ thống đứt gãy Trong khu vực tồn tại 4 hệ thống đứt gãy chính (Hình 1.2): - Hệ TB-ĐN: phát triển mạnh nhất cả về chiều dài lẫn biên độ, gồm các đứt gãy cổ, tập trung ở phần TB bể. - Hệ ĐB-TN: gồm các đứt gãy cổ tái hoạt động, ngoại trừ đứt gãy nghịch hình thành cuối Oligocen, tập trung chủ yếu ở phần ĐB bể. - Hệ á kinh tuyến: gồm các đứt gãy trẻ, hình thành vào thời kỳ tạo rift. - Hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến: là những đứt gãy thuận, không đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc tại khu vực. Hình 1.2 - Sơ đồ hệ thống đứt gãy chính khu vực nghiên cứu 6 1.2.3. Phân vùng cấu trúc Khu vực phía Bắc bể Sông Hồng có thể chia thành 3 đới cấu trúc chính: đới rìa Tây Nam, đới rìa Đông Bắc và Trũng Trung tâm. Trong đó, đới nghịch đảo Miocen nằm ở Trũng Trung tâm, giới hạn bởi đứt gãy Sông Chảy ở phía TN và đứt gãy Vĩnh Ninh ở phía ĐB, có các hoạt động nghịch đảo mạnh vào cuối Miocen, khiến cho các cấu tạo hình thành trước đó bị nâng lên, bào mòn, cắt cụt, hình thành nhiều cấu tạo hình hoa liên quan đến các bẫy dầu khí như: Cây Quất, Hoa Đào, Bạch Long, Địa Long… 1.3. Địa tầng - trầm tích Cột địa tầng tổng hợp khu vực nghiên cứu được mô tả tại Hình B. 1.3.1. Móng trước Kainozoi Bao gồm các đá cacbonat Mesozoi, biến chất và magma xâm nhập. 1.3.2. Trầm tích Paleogen - Trầm tích Eocen hệ tầng Phù Tiên Phủ trực tiếp trên móng trước Kainozoi, thành tạo trong môi trường sườn tích, đầm hồ và đồng bằng châu thổ; thành phần gồm chủ yếu là đá cát kết, sét bột kết màu nâu tím xen kẽ các lớp cuội kết độ hạt khác nhau. - Trầm tích Oligocen Hệ tầng Đình Cao Chủ yếu gồm cát kết màu xám sáng, xám sẫm, xen kẹp các lớp cuội kết, sạn kết, chuyển lên trên là bột kết, sét kết màu xám, xám đen. Môi trường thành tạo chủ yếu đầm hồ - aluvi, với bề dày thay đổi 300-1.150m. 1.3.3. Trầm tích Neogen - Trầm tích Miocen dưới hệ tầng Phong Châu Đặc trưng xen kẽ giữa các lớp cát kết hạt vừa, hạt nhỏ màu xám trắng, xám lục với các lớp bột kết phân lớp mỏng. Bề dày hệ tầng 4001.400m, thành tạo trong môi trường đồng bằng châu thổ, xen yếu tố biển. - Trầm tích Miocen giữa hệ tầng Phù Cừ Gồm các lớp cát kết hạt vừa, cát bột kết phân lớp mỏng dạng thấu kính, phân lớp xiên xen kẽ bột kết, sét kết cấu tạo khối. Cát kết có độ lựa chọn và mài tròn tốt, đôi chỗ gặp glauconit; xi măng gắn kết nhiều cacbonat, ít sét. Bề dày hệ tầng thay đổi 1.500-2.000m, hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ, chuyển dần sang tiền châu thổ. - Trầm tích Miocen trên hệ tầng Tiên Hưng Có tính phân nhịp rõ ràng, bắt đầu bằng sạn kết, cát kết chuyển lên bột kết, sét kết. Bề dày hệ tầng 760-3.000m, hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ xen biển ven bờ. 7 1.3.4. Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ Nằm bất chỉnh hợp trên trầm tích Miocen, được xếp vào hệ tầng Vĩnh Bảo. Chiều dày hệ tầng thay đổi trong khoảng 200-500m, tăng dần ra phía biển. Trầm tích hình thành chủ yếu trong môi trường thềm biển, một số nơi là đồng bằng châu thổ có ảnh hưởng của yếu tố biển. Hình B - Cột địa tầng tổng hợp phía Bắc bể Sông Hồng Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý thuyết 2.1.1. Những vấn đề chung về đá trầm tích Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh trên bề mặt trái đất, thành tạo do sản phẩm phá hủy, phong hóa các đá có từ trước hoặc do hoạt động của sinh vật. Quá trình thành tạo đá trầm tích là một quá trình lâu dài và phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nội, ngoại lực. 2.1.2. Các giai đoạn thành tạo đá trầm tích - Quá trình phong hóa; - Quá trình vận chuyển và lắng đọng vật liệu trầm tích; - Quá trình phân dị trầm tích; - Quá trình thành đá: biến đổi vật liệu trầm tích thành đá trầm tích. 2.1.3. Các giai đoạn biến đổi thứ sinh của đá trầm tích a. Giai đoạn hậu sinh (katagenes): Làm biến đổi đá trầm tích, xảy ra trong vỏ trái đất, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất tăng cao. b. Giai đoạn biến sinh (metagenes): Đá bị biến đổi mạnh mẽ về thành phần, kiến trúc, cấu tạo. Các tác dụng xảy ra chủ yếu là: tái kết tinh, hòa tan, thay thế, trao đổi giữa các khoáng vật và dung dịch lỗ hổng. 8 2.1.4. Thành phần và phân loại đá trầm tích a. Thành phần khoáng vật: gồm thành phần vô cơ và thành phần hữu cơ. b. Phân loại đá trầm tích: gồm nhóm trầm tích vụn cơ học, nhóm trầm tích sét và nhóm trầm tích hóa học, sinh hóa. c. Phân loại đá cát kết - Dựa trên 4 tiêu chí cơ bản: + Kích thước độ hạt; + Thành phần khoáng vật của hạt vụn; + Thành phần khoáng vật nền và xi măng; + Mức độ biến đổi thứ sinh. - Phân loại của Folk, 1974 (Hình 2.2): Q+ F+ R= 100% - Phân loại của Pettijohn, 1973 (Hình 2.3): Q+ F+ R= 100%. Ghi chú: Q là tổng hàm lượng thạch anh đơn tinh và thạch anh đa tinh (quaczit, microquaczit); F là tổng hàm lượng plagiocla, felspat kali, granitoid, gneis; R: tổng hàm lượng mảnh đá còn lại và khoáng vật màu. 2.1.5. Các thuật ngữ và khái niệm về biến đổi sau trầm tích a. Giai đoạn hậu sinh (katagenes) sớm: xuất hiện ở ngay hoặc dưới mặt đất, hoặc dưới nước, có thể xuất hiện quá trình xi măng hóa sớm. Độ rỗng thay đổi trong khoảng 25-40%, độ thấm 100-1.000mD, độ sâu chôn vùi 1.500-2.000m. b. Giai đoạn hậu sinh (katagenes) giữa: liên quan chủ yếu tới chiều sâu chôn vùi, trong đó nén ép và xi măng hóa đóng vai trò quan trọng. Độ rỗng thay đổi trong khoảng 10-25%, độ thấm 5-100mD. Hình 2.2 - Phân loại cát kết theo Folk (1974) 9 Hình 2.3 - Phân loại cát kết theo Pettijohn (1973) c. Giai đoạn hậu sinh (katagenes) muộn: cũng liên quan tới chiều sâu chôn vùi, nhưng có sự chuyển hóa khoáng vật rất mạnh mẽ. Độ rỗng khoảng 10%, độ thấm 0.1-5mD. 2.1.6. Chỉ tiêu nghiên cứu và đánh giá mức độ biến đổi thứ sinh - Tổ hợp các khoáng vật xi măng và khoáng vật tại sinh, thứ tự sinh thành của chúng trong tiến trình thành đá và biến đổi. - Mức độ nén ép cơ học, mức độ hoà tan, thay thế của các khoáng vật vụn và sự suy giảm độ rỗng theo chiều sâu. 2.2. Phương pháp luận 2.2.1. Tiếp cận hệ thống Các hệ thống liên kết với nhau, hệ thống bậc cao được cấu thành bởi hệ thống bậc thấp (Hình 2.4). 2.2.2. Tiếp cận tiến hóa Lịch sử phát triển các bể Kainozoi thềm lục địa Việt Nam tiến hóa từ bậc thấp đến bậc cao, có sự biến thiên liên tục hệ thống tướng trầm tích theo không gian và thời gian (Hình 2.5). 2.2.3. Tướng đá - cổ địa lý - Tướng: tổng hợp về điều kiện sinh thành và đặc trưng các vật trầm tích. - Cổ địa lý: khôi phục lại các điều kiện lắng đọng trầm tích, biểu diễn bức tranh phân bố của lục địa và biển, miền xâm thực, phương thức vận chuyển vật liệu, đặc điểm khí hậu của giai đoạn địa chất theo từng thời kỳ. 10 Hình 2.4 - Sơ đồ tiếp cận hệ thống địa tầng phân tập Hình 2.5 - Sơ đồ tiến hóa các bể trầm tích Kainozoi 2.3. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng tổ hợp các phương pháp: tổng hợp địa chất, địa vật lý, thạch địa tầng, sinh địa tầng và nghiên cứu thành phần vật chất. Chu trình nghiên cứu của luận án được khái quát tại Hình C. Hình C - Sơ đồ chu trình nghiên cứu 11 Chương 3. THÀNH PHẦN THẠCH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOCEN GIỮA 3.1. Thành phần thạch học 3.1.1. Thành phần khoáng vật a. Thành phần hạt vụn - Thạch anh: chiếm hàm lượng chủ yếu trong đá (30-62,5%). Thạch anh đơn tinh thể chiếm đa số, thể hiện ở đặc điểm tắt sáng đồng nhất trong lát mỏng thạch học. Một số mẫu tồn tại mảnh thạch anh trong cát kết xi măng cacbonat bị gặm mòn và thay thế bởi calcit. - Felspat: chủ yếu là loại giàu kali, với hàm lượng felspat kali từ 16% đến 20%. Plagiocla chiếm tỷ lệ nhỏ, chủ yếu là loại axit. - Mảnh đá: chủ yếu gặp mảnh đá granit, mảnh đá vụn núi lửa, ít mảnh đá biến chất. Mảnh đá granit có hàm lượng 3% đến 6%; mảnh đá vụn núi lửa chiếm 1% đến 4%; các mảnh đá khác chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. - Mica: chủ yếu là biotit bị chlorit hoá nhẹ, ít hơn là muscovit còn tươi. - Khoáng vật phụ: chủ yếu là các hạt epidot, sphen với hàm lượng rất nhỏ (0.2-1%). b. Thành phần nền (matrix): Chủ yếu là các khoáng vật sét và lượng nhỏ vật chất hữu cơ. Khoáng vật sét chiếm tỷ lệ thay đổi từ vết cho tới trên 20%, gồm chủ yếu kaolinit, illit, chlorit và các loại sét hỗn hợp lớp khác. Vật chất hữu cơ thường gặp ở dạng dải nhỏ, phân bố không đều, hàm lượng thay đổi từ vết cho đến 5%. c. Xi măng và khoáng vật tại sinh Bao gồm chủ yếu các khoáng vật sét (3-7%), calcit (0.8-6.6%) và thạch anh (0-4%); ngoài ra còn bắt gặp pyrite, siderite và glauconit ở một số mẫu với tỷ lệ nhỏ. Kết quả phân tích XRD cho thấy: trong thành phần sét thì kaolinit chiếm 24-77%, chlorit: 12-55%, illit: 4-38% và sét hỗn hợp lớp loại illit-smectit: 0-24%. Độ rỗng nhìn thấy ít khi đạt trên 15%. 3.1.2. Phân loại và gọi tên đá Đá chứa cát kết tuổi Miocen giữa khu vực nghiên cứu chủ yếu là lithic acko và felspat litic, ít hơn là acko và á acko (Li15%) (Hình 3.2). 12 Hình 3.1 - Biểu đồ phân loại cát kết Hình 3.2 - Biểu đồ phân loại cát kết Miocen giữa (Li15%) 3.1.3. Đặc điểm kiến trúc - Cát kết felspat litic chủ yếu là loại hạt nhỏ đến trung, chọn lọc trung bình đến tốt (δ1=0.460.57). Cát kết hạt nhỏ có độ chọn lọc tốt hơn. - Cát kết lithic acko và acko chủ yếu là loại hạt trung (Md=0.180.5mm) và loại hạt thô (Md=0.650.77mm). Cát kết hạt trung có độ chọn lọc từ trung bình đến tốt, với giá trị σ1=0.320.77. - Cát kết hạt thô có độ chọn lọc kém (δ1=1.231.40). Nhìn chung, các hạt vụn của cát kết có độ bào tròn kém, hạt vụn có dạng góc cạnh, bán góc cạnh, ít hơn là bán tròn cạnh. Tiếp xúc hạt thường là loại điểm, đường thẳng, hiếm tiếp xúc dạng đường cong. 3.2. Tướng và môi trường thành tạo trầm tích Miocen giữa 3.2.1. Đặc trưng tướng và môi trường theo tài liệu giếng khoan a. Phụ tập U240-U220 Trầm tích phụ tập U240-U220 hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ (delta plain) và tiền châu thổ (delta front), đặc trưng bởi kiểu trầm tích phủ thẳng đứng (aggradation). Ảnh hưởng của môi trường biển giai đoạn này là không đáng kể. b. Phụ tập U220-U210 Đặc trưng log thể hiện hệ thống trầm tích phủ thẳng đứng (aggradation) và một phần trầm tích phủ chồng tiến (progradation). Môi 13 trường đồng bằng châu thổ chiếm ưu thế trong toàn khu vực nghiên cứu. Bắt gặp các dạng tướng dải cát cửa sông, dải cát ven sông, đồng bằng ngập lụt và kênh rạch ở nhiều giếng khoan (Hình 3.7). Hình 3.7 - Trích đoạn mặt cắt liên kết U220-210 với các lớp trầm tích phủ thẳng đứng tới phủ chồng tiến c. Phụ tập U210-U200 Môi trường đồng bằng châu thổ bắt gặp ở tất cả các giếng khoan. Tướng kênh rạch gặp ở phần trên nhiều hơn phần dưới của phụ tập. Ít gặp dạng dải cát cửa sông, trong khi tướng đồng bằng ngập lụt khá phổ biến, chứng tỏ chúng nằm ở rìa các kênh rạch (channel). Đặc biệt, bắt gặp dải cát lòng sông (longshore bar) tại giếng khoan GK-T (Hình 3.9). GK-T Hình 3.9 - Đặc trưng log thể hiện tướng dải cát lòng sông (longshore bar) trong giếng khoan GK-T 14 3.2.2. Đặc trưng tướng và môi trường theo tài liệu địa chấn a. Phụ tập U240-U220 Môi trường trầm tích giai đoạn này thuận lợi cho hình thành các tích tụ dầu khí, do có sự mở rộng đồng bằng châu thổ Sông Hồng cổ về phía Tây Nam. Trầm tích phụ tập U240-U220 bị vát mỏng về phía Đông Nam, với nguồn vật liệu trầm tích vận chuyển đến từ hướng Tây Bắc (Hình 3.11). b. Phụ tập U220-U210 Môi trường đồng bằng châu thổ và biển nông chiếm ưu thế. Các trầm tích ở khu vực sườn châu thổ (delta front slope) quan sát rõ nhờ các phản xạ địa chấn dạng phủ chồng tiến (progradation) và dạng gá đáy (downlap), với hướng cung cấp vật liệu trầm tích đến từ phần Tây Bắc (Hình 3.14). c. Phụ tập U210-U200 Môi trường đồng bằng châu thổ chiếm ưu thế ở phía Bắc, trong khi phía Nam phát triển môi trường biển nông. Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích phát triển theo hệ thống các kênh rạch hướng ĐB-TN (Hình 3.16). Hình 3.11 - Mặt cắt chỉ ra sự vát mỏng trầm tích theo hướng TB-ĐN 15 Hình 3.14 - Đặc trưng phản xạ địa chấn dạng phủ chồng tiến và gá đáy trong U220-U210 chỉ ra môi trường trầm tích hình thành ở sườn châu thổ (delta-front slope) với nguồn cung cấp vật liệu đến từ hướng TB. Hình 3.16 - Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích theo hướng ĐBTN trong phụ tập U210-U200, khu vực lô 103-107 16 3.2.3. Đặc trưng tướng và môi trường theo tài liệu thạch học Cát kết Miocene giữa phần lớn thuộc loại lithic acko, felspat litic và felspat grauvac, ít hơn là acko và grauvac lithic, thành phần giàu felspat và lượng ít hơn các mảnh đá. Vật liệu trầm tích hầu hết được vận chuyển đến từ những khối đá phun trào, biến chất và cacbonat cổ. Xi măng gắn kết chủ yếu là sét, cacbonat và thạch anh (Hình 3.4). Hàm lượng felspat cao chỉ ra sự trưởng thành thấp về mặt hóa học. Vật liệu tạo đá được vận chuyển không quá xa nguồn và lắng đọng trong những môi trường hóa-lý có năng lượng biến đổi khác nhau. GK G GK F GK H GK E GK - K GK C GK Q GK Z GK N Hình 3.4 - Biểu đồ thành phần xi măng cát kết Miocen giữa Chương 4. ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỔI THỨ SINH, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH RỖNG - THẤM VÀ PHÂN BỐ TẦNG CHỨA CÁT KẾT MIOCEN GIỮA 4.1. Đặc điểm biến đổi thứ sinh Nghiên cứu biến đổi thứ sinh dựa trên các yếu tố sau: - Sự thẩm thấu, xâm nhiễm của các khoáng vật sét tha sinh, sự thay đổi cấu tạo trầm tích, xi măng hoá sớm, kết tủa hoặc biến đổi sớm của các khoáng vật liên quan với môi trường trầm tích. - Tổ hợp các khoáng vật xi măng - khoáng vật tại sinh, thứ tự sinh thành của chúng trong tiến trình thành đá và sự chuyển hoá của các khoáng vật. - Hình thái tiếp xúc hạt phản ánh mức độ nén ép cơ học. - Mức độ hoà tan, thay thế của các khoáng vật vụn. - Sự suy giảm độ rỗng theo chiều sâu. 17 4.2. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến tính rỗng - thấm 4.2.1. Sự xuất hiện của xi măng và khoáng vật tại sinh Tổ hợp khoáng vật xi măng và khoáng vật tại sinh là yếu tố ảnh hưởng phức tạp nhất đến tính rỗng - thấm. Có thể đánh giá ảnh hưởng thông qua đặc điểm thành phần khoáng vật, hình thái kiến trúc, cũng như sự sắp xếp, mối quan hệ của chúng với nhau, với các hạt khung đá và không gian lỗ hổng. Nhận biết rõ qua phân tích SEM (Hình 4.5, 4.7). Hình 4.7. Mẫu sườn GK - N, độ sâu Hình 4.5. Mẫu sườn GK-E, độ sâu 1963m, độ phóng đại 1.300 lần. 2628m, độ phóng đại 2.000 lần. Mô tả: thạch anh thứ sinh (q) có kiến Mô tả: khoáng vật kaolinit (K) phủ trúc tự hình, kích thước >10m. một phần lên bề mặt các hạt vụn, Thạch anh và sét (Il) lấp nhét vào lỗ đồng thời lấp nhét vào lổ hổng giữa hổng giữa các hạt, làm giảm độ rỗng các hạt, làm giảm mạnh độ rỗng - thấm của đá. thấm của đá. 4.2.2. Quá trình nén ép và tiếp xúc hạt Quá trình nén ép cơ học trong cát kết Miocen giữa nhìn chung xảy ra ở mức độ yếu, thể hiện ở hình thái tiếp xúc hạt hầu hết thuộc loại điểm hoặc đường; độ rỗng của đá được bảo tồn khá tốt. Quan sát rõ qua phân tích lát mỏng thạch học (Hình 4.8, 4.9). 4.2.3. Quá trình hòa tan và biến đổi của khoáng vật Xuất hiện ở mức độ nhẹ, điển hình như một vài hạt khoáng vật felspat bị hoà tan tạo thành các lỗ hổng thứ sinh, làm tăng độ rỗng của đá. Quan sát rõ cả trên lát mỏng thạch học và SEM (Hình 4.12, 4.13). 18 Hình 4.8. Mẫu vụn GK-K, độ sâu 2000-2010m, chụp dưới 2 nicol vuông góc (Q: thạch anh, O: orthoclase, P: plagioclase, M: mica, v: vụn núi lửa, S: phiến sét, mũi tên: sét nền). Hình 4.9. Mẫu vụn GK-K, độ sâu 20002010m, chụp dưới 1 nicol. Mô tả: mẫu có độ rỗng liên thông (màu xanh) tương đối tốt, kích thước đo được khoảng 0,1mm, cho thấy đá chứa có Mô tả: cát kết felspat litic hạt rất nhỏ chất lượng từ khá đến tốt. đến nhỏ, kích thước trung bình (Md=0,063-0,125mm), chọn lọc tốt, mài tròn bán góc cạnh đến bán tròn cạnh, gắn kết trung bình, tiếp xúc hạt chủ yếu là dạng điểm. Hình 4.12. Mẫu sườn GK-C, độ sâu 1994m, chụp dưới 1 nicol. Mô tả: cát kết ackos hạt trung (Md = 0,2-0,4mm), chọn lọc kém, nén ép trung bình, tiếp xúc điểm và đường thẳng. Felspat hòa tan (mũi tên hồng) làm tăng độ rỗng của đá. Hình 4.13. Mẫu sườn GK-C, độ sâu 1994m, chụp dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM), độ phóng đại 800 lần. Mô tả: Hạt felspat bị hòa tan, làm tăng độ rỗng của đá (hình mũi tên). 19 4.2.4. Ảnh hưởng của môi trường Cát kết Miocen giữa khu vực nghiên cứu chủ yếu hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ cho tới biển nông. Một số lớp cát kết được thành tạo trong các doi cát kênh rạch, sông, cửa sông, cồn cát ven biển (tướng dải cát cửa sông, dải cát ven sông..) có chất lượng chứa thay đổi từ tốt (chọn lọc, mài tròn tốt) đến trung bình; một số mẫu có chất lượng chứa kém. Độ rỗng và độ thấm của chúng thường bị giảm đi do độ chọn lọc của cát kém đi hoặc có sự trộn lẫn của các vật liệu hạt mịn, đặc biệt là khoáng vật sét tha sinh. Một số mẫu có độ chọn lọc hạt vụn trung bình đến tốt nhưng có hàm lượng nền cao, do sự thẩm thấu của sét vào cát sạch khi năng lượng môi trường giảm hoặc do sét được vận chuyển bởi nước ngầm, dẫn đến giảm độ rỗng-thấm, tức giảm tính chất chứa của đá 4.2.5. Ảnh hưởng của thành phần và kiến trúc tạo đá Cát kết khu vực nghiên cứu phần lớn có thành phần đa khoáng cao, có mặt nhiều mảnh vụn kém bền vững (đặc biệt là felspat) và các mảnh đá vụn khác như phun trào, phiến sét, cacbonat… Chính sự phong phú của các mảnh vụn kém bền vững là một trong những nguyên nhân làm giảm độ rỗng-thấm, tức giảm chất lượng chứa của đá, khi chúng chịu ảnh hưởng của các quá trình biến đổi địa chất khác nhau. Hàm lượng xi măng và nền cũng có ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính rỗng-thấm của đá. Cát kết khu vực nghiên cứu có hàm lượng xi măng và nền dao động trong khoảng 5-25%, cá biệt có chỗ trên 40%, lúc này cát kết trở thành cát kết chứa sét. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hàm lượng xi măng dao động trong khoảng 15-20% thì độ rỗng của đá thường [...]... chứa trên toàn bộ khu vực phía Bắc bể Sông Hồng 2.2 Nghiên cứu, đề xuất phương án xử lý hoá học hiệu quả đối với vỉa chứa cát kết Miocen giữa khu vực phía Bắc bể Sông Hồng trên cơ sở đặc điểm thành phần thạch học đá chứa Bởi vì thành phần xi măng và khoáng vật thứ sinh của đá chứa có hàm lượng đáng kể khoáng vật sét smectit và hỗn hợp lớp illit-smectit, là những khoáng vật mang đặc tính trương nở mạnh,... tại khu vực phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng, NCS kiến nghị cần tiếp tục triển khai một số nhiệm vụ cụ thể trong thời gian tiếp theo như sau: 2.1 Nghiên cứu, đánh giá chi tiết hơn về tướng đá cổ địa lý, kết hợp với phân tích bổ sung mẫu thạch học tại các giếng khoan, nhằm xác định chính xác diện phân bố và chất lượng đá chứa cát kết Miocen giữa, làm cơ sở cho việc đánh giá tầng chứa trên toàn bộ khu vực. .. (Hình 4.23) cho phép suy đoán về khả năng chứa của các thân cát này Khu vực phát triển các thân cát có chất lượng chứa tốt Khu vực phát triển các thân cát có chất lượng chứa trung bình đến tốt Hình 4.18 Sơ đồ phân bố đá chứa trong phụ tập U220-U2210 Theo đó, đá chứa Miocen giữa có chất lượng chứa từ khá đến tốt chủ yếu phân bố ở phía Đông Nam khu vực nghiên cứu, với đặc trưng tướng cát ven bờ (Hình 4.18)... kết Miocen giữa Chương 4 ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỔI THỨ SINH, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH RỖNG - THẤM VÀ PHÂN BỐ TẦNG CHỨA CÁT KẾT MIOCEN GIỮA 4.1 Đặc điểm biến đổi thứ sinh Nghiên cứu biến đổi thứ sinh dựa trên các yếu tố sau: - Sự thẩm thấu, xâm nhiễm của các khoáng vật sét tha sinh, sự thay đổi cấu tạo trầm tích, xi măng hoá sớm, kết tủa hoặc biến đổi sớm của các khoáng vật liên quan với môi trường trầm tích. .. cát lòng sông (longshore bar) trong giếng khoan GK-T 14 3.2.2 Đặc trưng tướng và môi trường theo tài liệu địa chấn a Phụ tập U240-U220 Môi trường trầm tích giai đoạn này thuận lợi cho hình thành các tích tụ dầu khí, do có sự mở rộng đồng bằng châu thổ Sông Hồng cổ về phía Tây Nam Trầm tích phụ tập U240-U220 bị vát mỏng về phía Đông Nam, với nguồn vật liệu trầm tích vận chuyển đến từ hướng Tây Bắc (Hình... carbonate tuổi Miocen, phần Nam bể trầm tích Sông Hồng và mối liên quan tới hệ thống dầu khí”, Tạp chí Dầu khí, (1), tr 24- 32, Hà Nội, Việt Nam 6 Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Hữu Nam, Ngô Kiều Oanh, Hoàng Hữu Hiệp, Bùi Việt Dũng, Nguyễn Mạnh Linh, Ngô Xuân Vinh (2014), Đặc điểm thạch học trầm tích và khả năng chứa của các thành tạo địa chất tuổi Paleozoi-Mesozoi khu vực trũng An Châu, Đông Bắc Việt Nam”,... Môi trường thành tạo đá chứa Miocen giữa phát triển từ đồng bằng châu thổ cho đến biển nông Nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu đến từ các khối đá cổ có nguồn gốc lục địa Các đá chứa chất lượng từ khá cho đến tốt phân bố chủ yếu ở phía Đông Nam khu vực nghiên cứu, đặc trưng bởi tướng cát ven bờ Đá chứa cát kết Miocen giữa bị biến đổi từ giai đoạn hậu sinh sớm đến hậu sinh giữa, đặc trưng bởi quá trình... chiếm ưu thế Các trầm tích ở khu vực sườn châu thổ (delta front slope) quan sát rõ nhờ các phản xạ địa chấn dạng phủ chồng tiến (progradation) và dạng gá đáy (downlap), với hướng cung cấp vật liệu trầm tích đến từ phần Tây Bắc (Hình 3.14) c Phụ tập U210-U200 Môi trường đồng bằng châu thổ chiếm ưu thế ở phía Bắc, trong khi phía Nam phát triển môi trường biển nông Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích phát triển... U220-U210 Đặc trưng log thể hiện hệ thống trầm tích phủ thẳng đứng (aggradation) và một phần trầm tích phủ chồng tiến (progradation) Môi 13 trường đồng bằng châu thổ chiếm ưu thế trong toàn khu vực nghiên cứu Bắt gặp các dạng tướng dải cát cửa sông, dải cát ven sông, đồng bằng ngập lụt và kênh rạch ở nhiều giếng khoan (Hình 3.7) Hình 3.7 - Trích đoạn mặt cắt liên kết U220-210 với các lớp trầm tích phủ... tròn cạnh Tiếp xúc hạt thường là loại điểm, đường thẳng, hiếm tiếp xúc dạng đường cong 3.2 Tướng và môi trường thành tạo trầm tích Miocen giữa 3.2.1 Đặc trưng tướng và môi trường theo tài liệu giếng khoan a Phụ tập U240-U220 Trầm tích phụ tập U240-U220 hình thành trong môi trường đồng bằng châu thổ (delta plain) và tiền châu thổ (delta front), đặc trưng bởi kiểu trầm tích phủ thẳng đứng (aggradation) Ảnh ... tài Đặc điểm trầm tích tầng chứa hydrocacbon Miocen khu vực phía Bắc bể Sông Hồng cho Luận án nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận án Nghiên cứu, làm sáng tỏ đặc điểm thạch học - trầm tích, ... chứa cát kết Miocen giữa, làm sở cho việc đánh giá tầng chứa toàn khu vực phía Bắc bể Sông Hồng 2.2 Nghiên cứu, đề xuất phương án xử lý hoá học hiệu vỉa chứa cát kết Miocen khu vực phía Bắc bể. .. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC PHÍA BẮC BỂ SÔNG HỒNG 1.1 Khái quát khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu bao gồm diện tích lô 102-106 & 103-107, nằm phía Bắc