Tóm tắt

Kết quả nghiên cứu về đặc điểm địa tầng phân tập cho thấy trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ gồm 7 tập trầm tích được phân tách bởi ranh giới là các mặt bào mòn, bất chỉnh hợp và chỉnh hợp. Bên trong các tập trầm tích Miocene, 15 hệ thống trầm tích chi tiết được phân chia theo quan điểmmô hình tập tích tụ của địa tầng phân tập trầm tích vụn. Trong đó, 3 hệ thống trầm tích biển thấp được hình thành trong điều kiện mực nước biển hạ thấp, gồm tập trên của Miocene giữa, tập dưới và giữa của Miocene trên. Các hệ thống trầm tích biển thấp này đặc trưng bởi xu hướng trầm tích hạt thô hướng lên trên, tỷ lệ cát sét cao, chất lượng chứa tốt và phân bố chủ yếu ở vùng mép sườn và đáy thềm thuộc khu vực Lô 107 là các đối tượng tiềm năng chứa dầu khí quan trọng. Trong khi đó, các tập sét dày, đồng nhất, phân bố rộng, đặc trưng bởi sự phong phú, giàu đới foram, palyno thuộc hệ thống trầm tích biển cao, thành tạo trong giai đoạn mực nước biển dâng cực đại của từng tập trầm tích đóng vai trò là các tầng chắn dầu khí tốt trong khu vực nghiên cứu.

Từ khóa: Địa tầng phân tập, Bạch Long Vĩ.

1. Giới thiệu

Địa tầng phân tập là phương pháp nghiên cứu địa tầng và trầm tích trong mối quan hệ với sự nâng, hạ mang tính chu kỳ của mực nước biển trong không gian tích tụ trầm tích, nhằm làm sáng tỏ quy luật phân bố trầm tích và hệ thống dầu khí theo không gian và thời gian thông qua phân tích các tài liệu địa chấn địa tầng, địa vật lý giếng khoan, thạch học và cổ sinh địa tầng. Nghiên cứu địa tầng phân tập đóng vai trò rất quan trọng trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí trong trầm tích vụn và xây dựng mô hình địa chất mỏ.

Quá trình trầm tích xảy ra liên tục và mang tính chu kỳ [1], một tập trầm tích được thành tạo trong một chu kỳ trầm tích bao gồm đầy đủ một quá trình biển tiến và biển lùi, do vậy việc chọn điểm bắt đầu một chu kỳ trầm tích khác nhau dẫn tới các mô hình phân tập trầm tích khác nhau. Theo lịch sử phát triển của địa tầng phân tập, đến nay trên thế giới có 3 loại mô hình tập trầm tích khác nhau [1, 2], bao gồm: (i) mô hình “tập tích tụ” có ranh giới tập là mặt bất chỉnh hợp, bào mòn trong quá trình biển lùi và mặt chỉnh hợp liên kết từ mặt bất chỉnh hợp này; (ii) mô hình “tập cùng nguồn gốc” có ranh giới tập là mặt ngập lụt cực đại; (iii) mô hình “tập biển tiến - biển lùi” có ranh giới tập là “mặt biển lùi cực đại trùng với mặt biển tiến trong mô hình tập tích tụ” (Hình 1).

Khu vực Bạch Long Vĩ nằm ở phía Đông Bắc bể trầm tích Sông Hồng (Hình 2), là khu vực nước nông thuộc đới thềm cao, nằm sát đường bờ biển và có các hệ thống sông, ngòi hoạt động mạnh trong thời gian dài. Dấu vết về hoạt động của các lòng sông cổ dễ nhận biết được trên tài liệu địa chấn, bên cạnh đó các dấu hiệu về chống nóc và gá đáy tương ứng với các hoạt động bóc mòn, gián đoạn trầm tích do bị phơi lộ đã xác định trên các tài liệu địa chấn ở khu vực Lô 106. Từ các đặc điểm trên, việc lựa chọn mô hình tập tích tụ của địa tầng phân tập trầm tích vụn ứng dụng để nghiên cứu đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ cho kết quả tin cậy hơn so với các mô hình khác.

Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ theo quan điểm mô hình tập tích tụ của địa tầng phân tập trầm tích vụn dựa trên cơ sở các kết quả nghiên cứu địa chấn địa tầng, địa vật lý giếng khoan và kết hợp với các phân tích sinh địa tầng phân giải cao của một số giếng khoan chính trong khu vực nghiên cứu. Qua đó làm sáng tỏ hơn bức tranh về đặc điểm địa tầng phân tập và hệ thống trầm tích Miocene trong mối liên quan tới các đối tượng chứa và chắn dầu khí trong khu vực nghiên cứu.

2. Cơ sở tài liệu

Để nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ, khoảng 52.107km địa chấn 2D, 5.868km2 địa chấn 3D đã được  sử dụng để xem xét, lựa chọn và minh giải bằng phần mềm Kingdom Suite. Tài liệu các đường cong địa vật lý giếng khoan của 10 giếng khoan trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận được sử dụng để xem xét, lựa chọn và phân tích bằng phần mềm Interative Petrophysics.

Tuyến địa chấn 2D3D dọc theo khu vực nghiên cứu, đồng thời cũng là phương cung cấp chủ yếu nguồn vật liệu trầm tích vụn cắt ngang đường bờ (tuyến dọc), đi qua các giếng khoan HR-1X, HRD-1X và KL-1X.

Tài liệu địa vật lý giếng khoan gồm tài liệu các đường cong gamma ray, điện trở, siêu âm thông dụng và đường cong gamma ray đo trong khi khoan, băng tổng hợp, báo cáo địa chất giếng khoan mô tả thành phần thạch học mẫu vụn của các giếng khoan HR-1X, HRD-1X, KL-1X nằm trên tuyến địa chấn dọc. Tài liệu sinh địa tầng phân giải cao gồm các báo cáo và phụ lục kèm theo của các giếng khoan HR-1X, HRD-1X, PL-1X và KL-1X. Nhìn chung các tài liệu ở dạng số có chất lượng tốt, bảo đảm yêu cầu nghiên cứu.

3. Đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ

Áp dụng các phương pháp luận hiện đại của mô hình tập tích tụ trong địa tầng phân tập trầm tích vụn và sử dụng tổng hợp kết quả phân tích địa chấn địa tầng, địa vật lý giếng khoan, sinh địa tầng phân giải cao và mô tả thạch học mẫu vụn tại các giếng khoan, đặc điểm địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ đã được sáng tỏ thông qua phân tích chi tiết đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng, các hệ thống trầm tích và địa tầng phân tập tổng hợp của trầm tích Miocene.

3.1. Đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng của trầm tích Miocene

Hình 3 trình bày đặc điểm của các mặt ranh giới RG-4, RG-5 tương ứng đáy, nóc Tập-4 được đặc trưng bởi các dấu  hiệu  gồm sự thay đổi dạng đường GR từ thô dần hướng lên sang mịn dần hướng lên. Các dấu hiệu gá đáy xâm thực bào mòn liên quan tới hoạt động của các dòng sông cổ bên trên các mặt ranh giới RG-4, RG-5 và chống nóc cắt cụt bên dưới mặt RG-4 trên mặt cắt địa chấn xung quanh giếng HRD-1X. Trong khi mặt ngập lụt cực đại NLCĐ-3 đặc trưng bởi tập trung đới palyno, phân chia các nhóm phân tập có xu thế mịn dần hướng lên ở bên dưới với các nhóm phân tập có xu thế thô dần hướng lên ở bên trên tại giếng HR- 1X và dấu hiệu phủ đáy nhẹ trên mặt cắt địa chấn xung quanh giếng HRD-1X.

Hình 4 mô tả đặc điểm mặt ranh giới RG-5 là nóc của Tập-4 được xác định đáy tập cát thô hướng lên tướng biển trong và ranh giới phân chia nhóm phân tập cát, sét tướng biển ngoài thô dần hướng lên, có tỷ lệ cát/ sét thấp ở bên dưới so với nhóm phân tập bên trên, xuất hiện sự suy giảm đến nghèo đới foram qua mặt RG-5 tại giếng KL-1X. Các dấu hiệu gá đáy xuất hiện bên trên các ranh giới RG-4 đáy Tập-4 và RG-5 nóc Tập- 4 chứng tỏ các mặt ranh giới này tiếp tục bị gián đoạn trầm tích ở các khu vực nhô cao ở khu vực Lô 107, tuy nhiên mức độ và quy mô hạn chế, nhỏ hẹp hơn so với khu vực Lô 106. Mặt ngập lụt cực đại NLCĐ-3 được đặc trưng bởi mặt phân chia nhóm phân tập thô dần hướng lên ở bên trên với nhóm phân tập mịn dần hướng lên ở bên dưới, tâm của tập sét dày, giàu và đa dạng đới foram, palyno tại giếng KL-1X.

Trong khi đó, mặt biển tiến BT-1 đặc trưng bởi mặt phân chia nhóm phân tập mịn dần hướng lên ở bên trên với nhóm phân tập thô dần hướng lên, tỷ lệ cát/sét cao, các tập cát dày chất lượng tốt ở bên dưới, suy giảm sự xuất hiện của các đới foram, palyno tại giếng KL-1X. Đặc điểm địa chấn địa tầng cho thấy có xuất hiện dấu hiệu chống nóc cắt cụt bên dưới và gá đáy bên trên mặt BT-1 (Hình 4) trên mặt cắt địa chấn xung quanh giếng KL-1X, chứng tỏ các hoạt động xâm thực, bóc mòn của sóng biển ở giai đoạn đầu của quá trình biển tiến.

Hình 5 trình bày tổng hợp các kết quả phân tích dạng đường cong GR, sinh địa tầng phân giải cao và địa chấn địa tầng tại giếng HR-1X cho thấy đặc điểm các mặt ranh giới RG-3, RG-2 tương ứng nóc và đáy của Tập-2 được đặc trưng bởi sự suy giảm, thậm chí nghèo các đới cổ sinh, đáy các tập cát biển tiến có xu thế mịn dần hướng lên. Phân tích địa chấn địa tầng theo tuyến dọc từ Bắc xuống Nam cho thấy các dấu hiệu gá đáy ở khu vực Lô 107 (Hình 7). Trong khi mặt NLCĐ-2 đặc trưng bởi giàu đới foram, phân chia các nhóm phân tập có xu thế thô dần hướng lên ở bên trên với các nhóm phân tập có xu thế mịn dần hướng lên ở bên dưới tại giếng HR-1X và bề mặt phủ đáy trên mặt cắt địa chấn xung quanh giếng HR-1X.

Trên cơ sở xác định các mặt ranh giới tập trầm tích, các mặt ngập lụt cực đại, các mặt biển tiến, việc liên kết các mặt ranh giới đã được thực hiện theo các giếng khoan trong khu vực nghiên cứu (Hình 6) và theo mặt cắt địa chấn (Hình 7) cho thấy hình ảnh về đặc điểm và quy mô phân bố các mặt ranh giới tập trầm tích và các ranh giới hệ thống trầm tích của toàn bộ lát cắt trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ. Nhìn chung, các dấu hiệu gá đáy bào mòn, gá đáy và chống nóc xuất hiện trên tất cả các mặt ranh giới tập trầm tích, trong đó mặt ranh giới RG-1 là mặt bất chỉnh hợp khu vực tương ứng với mặt bất chỉnh hợp nóc Oligocene. Tuy vậy, các dấu hiệu chống nóc, gá đáy liên quan tới các hoạt động bào mòn xuất hiện ở khu vực đới cao thuộc khu vực Lô 106 ở mức độ nhiều hơn, phân bố rộng hơn so với khu vực đới thấp ở khu vực Lô 107, đồng thời phủ bên trên các mặt ranh giới tập thường là tập cát thành tạo trong điều kiện mực nước biển hạ thấp trong mỗi chu kỳ tương ứng với việc thành tạo nên tập trầm tích đó. Trong khi đó, các dấu hiệu phủ đáy, chỉ dấu xác định mặt ngập lụt cực đại trên tài liệu địa chấn, chỉ xuất hiện rải rác ở khu vực ngay dưới sườn dốc và bên trong khu vực Lô 107. Các dấu hiệu xác định mặt biển tiến chủ yếu dựa vào tài liệu địa vật lý giếng khoan (Hình 6) là mặt phân chia nhóm phân tập có tỷ lệ cát/sét cao, có xu hướng thô dần hướng lên so với nhóm phân tập có tỷ lệ cát/sét thấp, đôi khi gặp các dấu hiệu chống nóc, gá đáy và tập giật lùi (backsteping) phân lớp song song bên trên mặt biển tiến trên lát cắt địa chấn.

3.2. Đặc điểm tập và hệ thống trầm tích Miocene

Dựa trên 8 mặt ranh giới tập trầm tích xác định, theo thứ tự từ dưới lên gồm từ RG-1 đến RG-8. Theo quan điểm mô hình tập tích tụ, xác định được 7 tập trầm tích lần lượt từ Tập-1 đến Tập-7. Trong đó đáy của Tập-1 là mặt ranh giới RG-1 và nóc của Tập-7 là mặt ranh giới RG-8. Còn lại các mặt ranh giới là nóc của tập dưới đồng thời cũng là đáy của tập trên, ví dụ mặt ranh giới RG-2   là nóc của Tập-1 đồng thời cũng là đáy của Tập-2… (Hình 8 và 9).

Dựa vào các mặt ngập lụt cực đại và mặt biển tiến ở trên, các hệ thống trầm tích trong mỗi tập trầm tích đã được xác định chi tiết như sau:

Các mặt ngập lụt cực đại NLCĐ-1 đến NLCĐ-6 phân chia các tập tương ứng từ Tập-2 đến Tập-7 thành các hệ thống trầm tích biển cao ở bên trên và hệ thống trầm tích biển tiến ở bên dưới. Quy luật chung nhất của các hệ thống trầm tích biển cao đặc trưng bởi các phân tập, nhóm phân tập có xu hướng thô dần hướng lên, tỷ lệ cát/ sét thay đổi từ cao ở khu vực ven bờ, sườn dốc thuộc Lô 106 và giảm dần ở khu vực rìa thềm dọc theo các đới nâng cổ tới thấp ở vùng thềm, biển ngoài khu vực giếng KL-1X thuộc Lô 107 (Hình 8). Tài liệu địa chấn theo tuyến dọc từ Bắc xuống Nam cho thấy hệ thống trầm tích biển cao, đặc trưng bởi các phản xạ có biên độ thay đổi từ cao giảm dần tới trung bình, độ liên tục khá tốt, phân lớp á song song tới song song và tần số cao giảm xuống tần số thấp. Các hệ thống trầm tích biển tiến bao gồm các nhóm phân tập mịn dần hướng lên, tỷ lệ cát/sét thấp hơn nhóm phân tập biển cao, các lớp cát, bột, sét xen kẹp, trầm tích carbonate, xi măng carbonate phổ biến hơn so với các hệ thống trầm tích khác. Tài liệu địa chấn theo tuyến dọc thay đổi từ Bắc xuống Nam cho thấy hệ thống trầm tích biển tiến đặc trưng bởi các phản xạ có biên độ, tần số thay đổi khá cao, độ liên tục tốt, phân lớp chủ yếu song song. So với hệ thống trầm tích biển cao, hệ thống trầm tích biển tiến phân bố hẹp hơn và chủ yếu ở khu vực ven bờ, sườn dốc (Hình 9).

Các mặt biển tiến BT-1, BT-2 và BT-3 xác định được bên trong các Tập-4, Tập-5 và Tập- 6 đã xác định và phân chia hệ thống trầm tích biển thấp tương ứng, có đặc điểm gồm các nhóm phân tập thô dần hướng lên, tỷ lệ cát/sét cao hơn so với nhóm phân tập biển tiến và biển cao bên trên (Hình 8). Kết quả phân tích địa chấn địa tầng theo tuyến dọc từ Bắc xuống Nam cho thấy hệ thống trầm tích biển thấp đặc trưng bởi các phản xạ có biên độ thấp, tần số thấp, độ liên tục khá tốt, phân lớp song song, đôi khi dạng gò đồi và phân bố hạn chế ở khu vực mép sườn và đáy thềm xung quanh khu vực giếng KL-1X thuộc Lô 107 (Hình 9).

3.3. Phân tập địa tầng tổng hợp trầm tích Miocene

Trên cơ sở tổng hợp các công trình nghiên cứu trước đây, đối sánh đặc điểm các mặt ranh giới địa tầng, hệ thống trầm tích của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ từ kết quả nghiên cứu với quy luật và chu kỳ trầm tích toàn cầu [4], địa tầng phân tập tổng hợp của trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ (Hình 10) đã được xây dựng nhằm nghiên cứu địa tầng trầm tích và hệ thống dầu khí trong khu vực.

Hình 10 trình bày kết quả phân tập địa tầng trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ, các mặt ranh giới tập từ RG-1 đến RG-8 lần lượt được xác định dựa trên đặc điểm kiến tạo, trầm tích của khu vực Bạch Long Vĩ với quy luật nâng, hạ mực nước biển toàn cầu theo chu kỳ bậc 3, tương ứng với thời gian hình thành < 3,0Ma.

Nếu toàn bộ thời kỳ Miocene là một chu kỳ trầm tích lớn, chu kỳ trầm tích bậc 2 [4], thì giai đoạn Miocene sớm đến giữa Miocene trung mực nước biển ở trạng thái cao sau đó hạ dần và đến giai đoạn đầu của Miocene muộn đạt mức thấp nhất và sau đó bắt đầu nâng dần đến giai đoạn đầu của Pliocene đạt mức cao nhất. Như vậy, tương ứng với sự nâng, hạ ở chu kỳ lớn, trong thời kỳ Miocene các thành tạo trầm tích vụn hình thành ở giai đoạn giữa Miocene trung đến giữa Miocene muộn, tương ứng với mực nước biển thấp sẽ xuất hiện các hệ thống trầm tích biển thấp mang tính khu vực. Nhận định và đánh giá này phù hợp với kết quả nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Miocene khu vực Bạch Long Vĩ, các hệ thống trầm tích biển thấp, tỷ lệ cát/sét cao, độ rỗng, độ thấm tốt đã được xác định bên trong các tập gồm: Tập-4 là tập trên Miocene giữa; Tập-5 là tập dưới Miocene trên; Tập-6 là tập giữa Miocene trên.

4. Kết luận

Trầm tích vụn Miocene khu vực Bạch Long Vĩ được phân chia ra thành 7 tập trầm tích theo mô hình tập tích tụ, từ dưới lên là Tập-1 tương ứng với tập Miocene dưới; Tập-2 - tập dưới Miocene giữa; Tập-3 - tập giữa Miocene giữa; Tập-4 - tập trên Miocene giữa; Tập-5 - tập dưới Miocene trên; Tập-6 - tập giữa Miocene trên; Tập-7 - tập trên Miocene trên. Ranh giới các tập trầm tích này là các mặt bào mòn, bất chỉnh hợp được đánh số từ dưới lên lần lượt từ RG-1 đến RG-8.

Tập-1 tương ứng với tập trầm tích Miocene dưới không phân chia được chi tiết hơn do hạn chế độ phân giải về tài liệu, từ Tập-2 đến Tập-7 đã xác định được các hệ thống trầm tích trong mỗi tập với các mặt biển tiến và mặt ngập lụt cực đại. Hệ thống trầm tích biển thấp chỉ xác định được trong Tập-4, Tập-5 và Tập-6 tương ứng với giai đoạn mực nước biển hạ thấp nhất trong thời kỳ Miocene, còn Tập-2, Tập-3 và Tập-7 chỉ tồn tại 2 hệ thống trầm tích là biển cao và biển tiến.

Các tập cát, nhóm phân tập cát kết thuộc hệ thống trầm tích biển thấp của các tập 4, 5 và 6 là các đối tượng chứa dầu khí tiềm năng quan trọng trong khu vực Bạch Long Vĩ. Trong khi đó, các tập sét dày, đồng nhất, phân bố rộng thuộc hệ thống trầm tích biển cao được thành tạo khi biển tiến cực đại là các tầng chắn dầu khí tốt trong khu vực nghiên cứu.

Vào giai đoạn Miocene sớm, khu vực Bạch Long Vĩ chủ yếu nằm tương đối cao nên hoạt động bào mòn, vắng mặt  trầm  tích chiếm ưu thế, chỉ một phần diện tích nhỏ hẹp ở phía Tây và Tây Nam tương đối thấp xuất hiện các trầm tích. Quá  trình  thiếu hụt trầm tích tiếp tục ở giai đoạn đầu thời kỳ Miocene trung tương ứng với giai đoạn thành tạo Tập-2. Từ giai đoạn thành tạo Tập-3 về sau, các tập trầm tích trẻ hơn   ở trên phủ bất chỉnh hợp chồng lên các  trầm tích cổ hơn ở bên dưới và phát triển lan rộng về hướng Đông, Đông Bắc khu vực nghiên cứu.

Tài liệu tham khảo

1. Octavian Catuneanu. Principles of sequence stratigraphy. Elsevier. 2006.

2. Henry W.Posarnentier, George P.Allen. Siliciclastic sequence stratigraphy - concepts and applications. SEPM (Society for Sedimentary Geology). 1999.

3. Mai Thanh Tân. Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội. 2006.

4. B.U.Haq, J.Hardenbol, P.R.Vail. Chronology of fluctuating sea levels since the Triassic. Science. 1987; 235(4793): p. 1156 - 1167.

5. Nguyễn Thị Dậu và nnk. Đánh giá tiềm năng dầu khí bể Sông Hồng. Dự án “Đánh giá tiềm năng dầu khí trên vùng biển và thềm lục địa Việt Nam”. Viện Dầu khí Việt Nam. 2014.

6. Nguyễn Trọng Tín và nnk. Địa tầng, cấu tạo kiến trúc, lịch sử phát triển địa chất và phânvùngtriển vọngdầukhíthềm lục địa Việt Nam, thành lập bản đồ địa chất Biển Đông và các vùng kế cận tỷ lệ 1:1.000.000. Chương trình KC.09. Viện Dầu khí Việt Nam. 2006.

7. Analysis Laboratory Center (VPI-Labs). High resolution biostratigraphy report of the 106 HR-1X well. Vietnam Petroleum Institute. 2009.

8. Analysis Laboratory Center (VPI-Labs). High resolution biostratigraphy report of the 107 KL-1X well. Vietnam Petroleum Institute. 2016.

9. Institute of Geological Science (VAST). Biostratigraphic report on 102/10 & 106/10-HRD-1X. PVEP Song Hong. 2014.

Sequence stratigraphic characteristics of Miocene succession in Bach Long Vi area based on depositional sequence model of clastic sequence stratigraphy

Phan Giang Long - Vietnam Oil and Gas Group; 
Mai Thanh Tan - Hanoi University of Mining and Geology;
Hoang Ngoc Dang - Vietnam Oil and Gas Group.
Email: longpg@pvn.vn

Summary

The study results of sequence stratigraphy show that the Miocene succession in Bach Long Vi area is composed of 7 sequences and separated by boundaries of erosion, unconformity and conformity. Within the Miocene sequences, 15 detailed system tracts are divided based on depositional sequence model of current clastic sequence stratigraphy. Of these, 3 lowstand systems tracts were formed during sea level fall, including the upper sequence of Middle Miocene, the lower and middle sequences of Upper Miocene respectively. These lowstand system tracts are characterised by coarsening upward parasequence/parasequence set, high sand/shale ratio, good reservoir quality and distributed mainly in slope and shelf floor areas in Block 107. They are considered important potential oil and gas reservoirs. Meanwhile, the thick, homogeneous and widespread shale layers are characterised by abundance, richness and diversity of the foraminifera, palynology assemblages of the highstand system tract, formed during the maximum sea level rise of each sequence and play the role of good oil and gas seal layers in the study area.

Key words: Sequence stratigraphy, Bach Long Vi.