Nhận dạng và liên kết các mặt ranh giới

Việc nhận dạng và liên kết các mặt ranh giới phản xạ cơ bản trên lát cắt địa chấn cho phép xác định các ranh giới địa chất, phân chia các phân vị địa tầng dựa trên các nguyên tắc của địa chấn địa tầng. Mục tiêu của việc xác định các mặt ranh giới địa chấn địa tầng là để phân chia các đơn vị địa chấn địa tầng có cùng đặc điểm về nguồn gốc thành tạo. Các ranh giới này được xác định dọc theo các bề mặt mà ở đó tồn tại các gián đoạn phản xạ địa chấn đại diện cho các bất chỉnh hợp địa chất. Các bất chỉnh hợp này là các bề mặt bào mòn (erosion) hoặc các bề mặt gián đoạn trầm tích (non-deposition) mà chúng tạo ra các mặt phản xạ phân cách các đơn vị địa chất có tính chất vật lý, thạch học khác nhau. Kết quả là một phân vị địa tầng được giới hạn bởi hai bất chỉnh hợp tạo thành một đơn vị thời địa tầng. Mặt phản xạ do bề mặt bất chỉnh hợp tạo lên đánh dấu một giai đoạn gián đoạn trầm tích nên thường là không đồng nhất về tuổi.

Trong phần lớn các trường hợp, một bất chỉnh hợp thường nằm trùng với bề mặt có sự thay đổi về góc dốc của các cấu tạo địa chất nằm bên trên và bên dưới nó, tạo ra một bất chỉnh hợp góc giữa địa tầng nằm trên và địa tầng nằm dưới nó. Mối quan hệ về góc giữa hai đơn vị địa tầng phản ánh mức độ biến dạng kiến tạo của địa tầng nằm dưới trước khi bị phủ bởi trầm tích trẻ hơn nằm bên trên. Bề mặt bào mòn làm cắt cụt một phần hoặc toàn bộ các phân vị địa tầng cổ hơn nằm dưới. Ngược lại, nếu các phân vị địa tầng bên trên và bên dưới các bề mặt gián đoạn trầm tích song song với nhau, hoặc có trở kháng âm học giống nhau và như vậy không tạo ra được mặt phản xạ địa chấn sẽ rất khó để nhận biết các bề mặt ranh giới này nếu không có tài liệu cổ sinh và phân tích địa hóa đồng vị.

+ Các dấu hiệu nhận biết bất chỉnh hợp

Các dấu hiệu nhận biết bất chỉnh hợp trên mặt cắt địa chấn liên quan đến đặc điểm tiếp xúc của các pha phản xạ như bất chỉnh hợp đáy (gá đáy, phủ đáy, bao bọc), bất chỉnh hợp nóc (bào mòn cắt xén, chống nóc, đào khoét...) và bất chỉnh hợp ngang (bờ dốc, hẽm ngầm...).

Một số dấu hiệu nhận biết bất chỉnh hợp được minh họa trên các hình 9.2 và mô hình tổng hợp được thể hiện trên hình 9.3.

Hình 9.2 - Các dạng bất chính hợp nóc và đáy

Hình 9.3 - Mô hình tổng hợp các kiểu bất chỉnh hợp địa chấn

Bất chỉnh hợp đáy (Base unconformity):

Các kiểu bất chỉnh hợp đáy bao gồm dạng gá đáy, phủ đáy và bao bọc. Thường khi nguồn vật liệu có năng lượng lớn và đáy lún chìm từ từ thì bề dày của lớp trong hệ thống ga đáy lớn dần về cuối nguồn vật liệu, nếu nguồn vật liệu mỏng hoặc đáy lún chìm nhanh thì có kết quả ngược lại. Trong điều kiện trầm tích có mức độ thủy động lực không lớn, trầm tích trên đáy mỏng có bất chỉnh hợp dạng bao bọc.

- Phủ đáy (downlap): Độ nghiêng các yếu tố phản xạ lớn hơn so với mặt ranh giới bất chỉnh hợp. Loại này thường xảy ra ở cuối nguồn vật liệu (trừ nghịch đảo kiến tạo). Trầm tích chủ yếu nằm trong môi trường biển. Khi nguồn vật liệu có năng lượng thấp hoặc đáy lún chìm nhanh thì độ dày trầm tích giảm dần và khi nguồn vật liệu có năng lượng lớn, đáy lún chìm từ từ thì bề dày trầm tích lớn dần về cuối nguồn vật liệu.

- Gá đáy (onlap): Các yếu tố phản xạ phía trên ít nghiêng hơn so với mặt bất chỉnh hợp. Các bất chỉnh hợp này thường xảy ra ở đầu nguồn vật liệu, cũng có thể ở những vị trí vuông góc với hướng vận chuyển vật liệu. Thường có ở trầm tích gần bờ. Ở những vùng có cấu trúc địa chất phức tạp, việc phân biệt phủ đáy và gá đáy thường không rõ và hai loại bất chỉnh hợp này được gọi chung là bất chỉnh hợp đáy.

- Bao bọc (concodance): Pha phản xạ phía trên mặt ranh giới uốn lượn theo hình - dạng của ranh giới. Hướng vận chuyển của vật liệu thường vuông góc, có khi song song, thường có trong trầm tích lục địa lót đáy hoặc trầm tích biển nhưng với mức độ thủy động lực không lớn và thường liên quan đến các ám tiêu san hô.

Bất chỉnh hợp nóc (Top unconformity):

Bất chỉnh hợp nóc phụ thuộc nhiều vào lịch sử và quá trình bóc mòn sau trầm tích. Các lớp nằm dưới có thể có dạng á song song hoặc có độ nghiêng lớn. Trong nhiều trường hợp phát hiện được một số kênh ngầm dưới đáy biển, vị trí này thường nằm ở rìa thềm lục địa, tiếp giáp giữa tập biển tiến và tập biển lùi. Các kiểu bất chỉnh hợp ngang liên quan quan đến bờ dốc và hẽm ngầm. Loại bờ dốc đứng có nguồn gốc trầm tích. Loại liên đến hẽm ngầm là bất chính hợp sau trầm tích, vị trí của đào khoét nằm ngay trong bản thân tập địa chấn.

- Bào mòn cắt xén (Erosional truncation): Xảy ra ở ranh giới trên của tập trầm tích do bào mòn hoặc do hoạt động kiến tạo tác động sau trầm tích. Có thể phân chia ra loại cắt xén biểu kiến và cắt xén do đứt gãy. Cắt xén biểu kiến được thể hiện khi các yếu tố phản xạ nằm dưới có góc nghiêng nhỏ hơn góc nghiêng của mặt phản xạ nằm trên do các lớp trầm tích phía trên mỏng đi đột ngột về phía thềm. Cắt xén bới đứt gãy khi các yếu tố phản xạ nằm phía dưới mặt đứt gãy hoặc dưới các khối đá xâm nhập, núi lửa.

- Chống nóc (Toplap): Các yếu tố phản xạ phía dưới có góc nghiêng lớn hơn độ nghiêng của mặt ranh giới phía trên. Thường xảy ra ở đầu nguồn vật liệu. Trầm tích thô, tích tụ gần bờ, tướng châu thổ, thềm lục địa.

- Đào khoét kiểu kênh: Xảy ra ở rìa thềm lục địa, khi mực nước biển lùi, các con sông tăng cường đào khoét và khi biển tiến các trầm tích lấp đầy các đào khoét đó.

Bất chỉnh hợp ngang:

Kiểu bờ dốc: Nguồn gốc trầm tích đặc trưng cho bồn trũng dốc đứng, nằm xa nguồn vật liệu, không bị khống chế bởi yếu tố thủy động lực. Trầm tích ở đáy bồn trũng có bờ dốc đứng hoặc đáy đại dương, bị phức tạp thêm bởi các kiến trúc núi lửa.

- Hẽm ngầm: Là loại bất chỉnh hợp sau trầm tích, vị trí đào khoét ngay trong tập trầm tích.

Một số hình ảnh các dấu hiệu nhận biết bất chỉnh hợp trên lát cắt địa chấn được thể hiện trên hình 9.4.

Hình 9.4 - Một số hình ảnh các dấu hiệu bất chỉnh hợp trên lát cắt địa chấn - a. Gá đáy; b. Phủ đáy; c. Chống nóc; d. Bào mòn cắt xén

+ Xác định các mặt ranh giới bất chỉnh hợp địa chấn

Việc xác định các mặt ranh giới địa tầng trên lát cắt địa chấn là một bước quan trọng trong phân tích địa chấn địa tầng.

Để xác định các ranh giới bất chỉnh hợp cần phân tích các điểm kết thúc của các yếu tố phản xạ và liên kết các xung địa chấn cùng liên hệ với một mặt ranh giới trên lát cắt theo tuyến quan sát. Nguyên tắc liên kết là phải bảo đảm các xung cạnh nhau có thời gian xuất hiện, hình dạng, biên độ thay đổi từ từ. Sự chênh lệch thời gian giữa các xung cạnh nhau cùng liên hệ với một mặt ranh giới cần nhỏ hơn nửa chu kỳ. Trên cơ sở liên kết xung địa chấn ở các vùng có bất chỉnh hợp, có thể mở rộng ra các vùng chỉ có các chỉnh hợp liên kết được với bất chỉnh hợp.

Để xác định ranh giới bất chỉnh hợp trên diện tích cần liên kết trên các tuyến khác nhau. Trên các điểm giao nhau của các tuyến, các xung địa chấn liên hệ với cùng một mặt ranh giới phải trùng nhau và các ranh giới trên và dưới chúng cũng phải khớp nhau. Trong các vùng có cấu trúc địa chất phức tạp và các mặt ranh giới có độ nghiêng lớn, việc liên kết mặt ranh giới tại các điểm giao nhau của các tuyến có phương vị khác nhau chỉ đúng sau khi đã xử lý dịch chuyển địa chấn.

Trong trường hợp ở vùng khảo sát không phát hiện được các dấu hiệu của bất chỉnh hợp thì cần phải liên kết các bất chỉnh hợp đã phát hiện được từ các khu vực xung quanh. Nếu trong vùng có giếng khoan thì cần tính các băng địa chấn tổng hợp từ số liệu địa vật lý giếng khoan và liên kết các ranh giới địa tầng từ tài liệu giếng khoan với tài liệu địa chấn.

Trên lát cắt địa chấn, cần nhận dạng các xung sóng địa chấn như hình dạng, biên độ, tần số liên quan đến mặt ranh giới. Do các mạch địa chấn được sắp xếp sát nhau nên có thể liên kết các xung sóng phản xạ có dạng tương tự từ mạch này qua mạch khác theo hướng tuyến. Thông thường, việc liên kết ranh giới được tiến hành trước tiên theo các tuyến theo đường hướng dốc, ở đó các dấu hiệu nhận dạng rõ hơn. Các mặt ranh giới được liên kết một cách liên tục và trong một phạm vi rộng được coi là một tầng đánh dấu. Việc nhận ra các bất chỉnh hợp là nhờ các gián đoạn pha phản xạ, thay đổi biên độ, tần số, mức độ liên tục...

Hình 9.5 là một thí dụ xác định các mặt ranh giới bất chỉnh hợp trên lát cắt địa chấn. Hình 9.6 là một lát cắt địa chấn thể hiện phân tầng cấu trúc phần Bắc bể Sông Hồng.

Hình 9.5 - Thí dụ xác định các mặt bất chỉnh hợp trên lát cắt địa chấn - a. Lát cắt địa chấn; b. Xác định các mặt bất chỉnh hợp

Hình 9.6 - Lát cắt địa chấn thể hiện tầng cấu trúc khu vực Bắc bể Sông Hồng

Theo Minh giải địa chấn trong thăm dò và khai thác dầu khí