Tóm tắt

Kết quảphân tích tài liệu địa chấnphân giải cao 3D thuộc bể trầm tích Kribi-Campo, trên sườn lục địa Cameroon, với diện tích 350km2 và độ sâu đáy biển dao động từ 940 - 1.750m đã cho thấy rất nhiều cấu trúc dạng ống (pipe) được minh giải là dạng dòng chảy tập trung hay cấu trúc dạng ống liên quan đến hiện tượng phụt khí, xuất hiện tập trung tại sườn dốc. Minh giải chi tiết cho thấy chúng có chiều dài ~150 - 1.000m, đường kính 50 - 1.500m, dạng tròn hoặc oval trên bản đồ.

Dòng chảy được phân thành 2 dạng: dòng chảy tập trung đang hoạt động và đã hết hoạt động. Dòng chảy tập trung đang hoạt động khởi dòng từ hệ thống quạt bồi tích tuổi Pliocene, chảy xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định và kết thúc bằng các vết lõm trên đáy biển. Dòng chảy tập trung không hoạt động khởi dòng phía trên nóc hệ thống quạt bồi tích tuổi Miocene giữa và kết thúc dạng vết lõm cổ trong Pleistocene. Dòng chảy tập trung dạng ống có thể trải qua rất nhiều pha hoạt động và tái hoạt động trong suốt quá trình phát triển, do đó, để lại các vết lõm cổ xếp chồng lên nhau bên trong cấu trúc dạng ống. Sự xuất hiện của các dòng chảy tập trung và vết lõm đáy biển là bằng chứng cho một hệ thống dầu khí hoạt động tại khu vực nghiên cứu.

Từ khóa: Cấu trúc dạng ống, dòng chảy tập trung dạng ống, vết lõm đáy biển, bể trầm tích Kribi-Campo.

1. Mở đầu

Cấu trúc dạng ống thẳng đứng, xuyên cắt qua các hệ tầng chủ yếu là trầm tích sét dày, có độ thấm nhỏ [1] (Hình 1). Cường độ và tần suất xuất hiện của cấu trúc này đóng vai trò quan trọng trong tìm kiếm thăm dò dầu khí vì giống như đứt gãy, làm gia tăng độ thấm theo phương thẳng đứng [2], do vậy được xem là một dạng dịch chuyển thứ sinh. Việc đánh giá vai trò của dịch chuyển thứ sinh là yếu tố quan trọng để phân tích tiềm năng chứa của bẫy. Sự xuất hiện của dịch chuyển thứ sinh sẽ ảnh hưởng đến mức độ toàn vẹn của đá chắn dầu khí, tạo đường dẫn cho hydrocarbon dịch chuyển qua [2].

Joe Cartwright và các cộng sự [2] định nghĩa các dạng dịch chuyển xuyên cắt qua hệ tầng chắn là dịch chuyển đặc trưng có cấu trúc dạng ống, tạo bởi các cơ chế khác nhau và xuất hiện với các đặc trưng về địa chất khác nhau. Khái niệm về các ống phun chất lưu được đưa ra đầu tiên bởi Helge Løseth và các cộng sự [3]. Nhóm tác giả đã quan sát trên tài liệu địa chấn thấy các cấu trúc dạng ống từ tròn đến oval, tương đối thẳng đứng, có chiều dài lên đến 1.000m tính từ đáy biển và tạo ra các vết sẹo lõm trên đáy biển (pockmarks). Bên trong các ống đặc trưng bởi các phản xạ hỗn độn. Cấu trúc đặc biệt này được gọi với thuật ngữ ống phun chất lưu (blowout pipes).

Cấu trúc dạng ống này rất dễ bị bỏ qua khi minh giải tài liệu địa chấn 2D bởi sự xuất hiện các hình thái của ống thẳng đứng đến bán thẳng đứng thường bị xem là dấu hiệu giả trên địa chấn giống như các phản xạ giả gây ra bởi quá trình nhiễu xạ nông. Địa chấn phân giải cao 3D với kết quả minh giải cụ thể, chi tiết đã làm sáng tỏ và khẳng định sự tồn tại của cấu trúc đặc biệt này. Cấu trúc dạng ống đã được phát hiện và nghiên cứu ở rất nhiều nơi trên thế giới như ngoài khơi Na Uy [4 - 6], Biển Bắc [7, 8], ngoài khơi Ireland [9], ngoài khơi Tây Phi [10], rìa Atlantic của Mỹ [11]. Cấu trúc đặc biệt này còn được đề cập bằng các thuật ngữ như ống khí (gas chimneys), ống địa chấn (seismic chimneys), ống phun khí, dòng chảy tập trung (focused fluid flows) và đều có chung đặc điểm về thay đổi phản xạ địa chấn bên trong ống (Hình 1) từ đứt đoạn, biên độ yếu đến hỗn độn.

Bài báo giới thiệu các loại cấu trúc dạng ống phát hiện được trên tài liệu địa chấn và cơ chế hình thành. Ngoài những phát hiện về phun khí ngoài khơi Tây Phi như Nigeria, Angola, Congo, Namibia đã được đề cập bởi nhiều tác giả, bài báo giới thiệu dòng chảy tập trung dạng ống lần đầu tiên được phát hiện ở ngoài khơi Cameroon.

2. Đặc điểm của cột khí trên tài liệu địa chấn và cơ chế hình thành

Cấu trúc dạng ống gần đây được quan tâm nghiên cứu chi tiết dựa trên sự phát triển của địa chấn 3D [1, 3, 5 - 7], thường có dạng tròn hoặc oval với chiều dài lên đến 1.000m, được xác định trên tài liệu địa chấn như là ống có phản xạ địa chấn nhiễu loạn [2]. Cấu trúc dạng ống được chia làm 4 loại chủ yếu dựa vào đặc điểm địa chất nơi chúng xuất hiện: (i) cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng hòa tan, (ii) cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng thủy nhiệt, (iii) cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng phụt khí, (iv) cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng rò rỉ (Bảng 1).

2.1. Cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng hòa tan

Được hình thành do sự hòa tan của đá ở dưới sâu, có thể tạo hang hốc dẫn đến sự bất ổn định của trầm tích gây sụt lún (Hình 2). Đá trải qua quá trình hòa tan thường là đá muối hoặc đá vôi, vì vậy cấu trúc dạng ống tạo ra do hiện tượng hòa tan thường chỉ xảy ra ở những khu vực có các loại đá trên và có thể dự đoán được. Cấu trúc dạng ống có thể dần dần được hình thành hoặc hình thành nhanh chóng. Tốc độ hình thành cấu trúc dạng ống liên quan đến tốc độ hòa tan của đá. Bên cạnh đó, mức độ biến dạng, sụp lở của trầm tích sẽ quyết định độ nứt nẻ và độ thấm của cấu trúc dạng ống. Độ thấm đạt giá trị lớn nhất vào thời điểm biến dạng của cấu trúc dạng ống và chất lưu có thể được giải phóng. Khi cấu trúc dạng ống đã hình thành, hệ thống nứt nẻ có thể vẫn còn tồn tại và trở thành đường dẫn cho chất lưu dịch chuyển một thời gian dài tiếp theo. Đường dẫn này sẽ bị đóng lại làm giảm khả năng dẫn chất lưu nếu xảy ra hiện tượng xi măng hóa trong cấu trúc dạng ống [12].

2.2. Cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng thủy nhiệt

Cấu trúc dạng ống được hình thành khi một lượng lớn chất lưu có nhiệt lượng cao được giải phóng. Điều này tương tự như sự xâm nhập của núi lửa [14] (Hình 3) và có thể làm ảnh hưởng đến sự toàn vẹn của các tầng chắn. Dòng nhiệt có thể được tạo ra từ khối magma nóng chảy, bởi trầm tích nóng lên cục bộ tạo đá biến chất, hay chỉ đơn giản là chất lưu trong lỗ hổng được gia tăng nhiệt. Thể tích của chất lưu được giải phóng về cơ bản liên quan đến thành phần của magma, nhiệt độ và lượng thể tích xâm nhập [15]. Cấu trúc dạng ống tạo ra do hiện tượng thủy nhiệt có thể dự báo được sự xuất hiện của chúng ở các bể trầm tích, nơi xảy ra các pha xâm nhập dẫn đến hình thành các thể mạch (dikes) và thể vỉa (sills). Chúng xuất hiện ở khu vực có hệ thống dầu khí đang hoạt động như ngoài khơi Brazil, toàn bộ thềm Đông Bắc Atlantic và ngoài khơi Ấn Độ, là những khu vực có hoạt động tìm kiếm thăm dò rất chi tiết tại khu vực nước sâu [15].

Cấu trúc dạng ống có thể nhận dạng dựa trên tài liệu địa chấn chủ yếu dựa vào 2 đặc trưng chính:

(1) đặc trưng về hình dạng, có dạng ống, dốc thẳng đứng, các phản xạ uốn cong xuống dạng nón bị đứt đoạn hoặc thậm chí bị sụp xuống; (2) do có liên quan trực tiếp đến các thể vỉa xâm nhập nên có thể quan sát thấy chúng xuất phát từ các ranh giới nghiêng của xâm nhập thể vỉa hoặc xuất phát từ đỉnh tạo bởi sự giao nhau giữa các thể xâm nhập dạng vỉa (Hình 3).

2.3. Cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng phụt khí

Cấu trúc dạng ống hình thành do sự phụt khí có kích thước ngang và dọc tương đối giống các loại cấu trúc dạng ống khác quan sát được trên tài liệu địa chấn và có các đặc trưng tương tự như là đới hình trụ với các phản xạ đứt quãng hoặc các tập dị thường biên độ phản xạ cao (Hình 4). Cấu trúc này có thể được phân biệt bởi thường xuất hiện cùng với các vết lõm trên đáy biển (surface pockmarks) hoặc các vết lõm cổ (paleo-pockmarks) [3]. Sự biến dạng phản xạ cục bộ chỉ xảy ra bên trong các cấu trúc dạng ống có dạng đứt gãy và uốn nếp với kích thước nhỏ.

Phân biệt cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng phụt khí với cấu trúc dạng ống tạo bởi quá trình hòa tan và thủy nhiệt có thể dựa trên các tiêu chí là chúng không có mối liên quan đặc biệt đến các đá xâm nhập núi lửa hoặc các tầng đá vôi bên dưới. Thay vào đó, cấu trúc này thường xuất hiện tại các điểm rò rỉ tự nhiên do dị thường áp suất cao như: ở đỉnh cấu tạo, phía trên vỉa chứa khí, hoặc tại điểm kết thúc của vát nhọn địa tầng. Tên của loại cấu trúc dạng ống này được đặt theo đặc điểm xuất hiện và cơ chế hình thành. Chúng xuất hiện tại những vị trí tập trung dị thường áp suất cao và áp suất cao sẽ tạo áp lực lên tầng chắn, phá vỡ, tạo đường dịch chuyển của chất lưu lên trên dưới dạng ống.

Cấu trúc dạng ống được hình thành do hiện tượng phụt khí được mô tả và đặt tên đầu tiên bởi Helge Løseth và các cộng sự [3]. Nhóm tác giả này cho rằng cấu trúc dạng ống hình thành khi tầng chắn của các vỉa chứa khí bị phá vỡ và khí phun lên trên bề mặt (thường là khí nông). Mối liên quan giữa các vết lõm và cấu trúc dạng ống minh chứng có hiện tượng phụt khí xảy ra trong một thời gian ngắn, ngắt quãng chứ không liên tục trong thời gian dài hay rò rỉ. Độ rộng của vết lõm phụ thuộc vào lượng chất lưu tham gia dịch chuyển cũng như khả năng thấm truyền chất lưu dọc theo ống [3].

Cấu trúc dạng ống được hình thành do quá trình động lực ở mức độ cao, gồm nứt thủy lực gây ra do dị thường áp suất cao và sự đan xen giữa các pha dẫn và không dẫn chất lưu (Hình 5). Thực tế đã phát hiện các ống dẫn chất lưu có chiều dài lên đến 1.000m, chứng tỏ cơ chế tạo sự dịch chuyển chất lưu cũng như sự hình thành của cấu trúc dạng ống rất mạnh và có thể tương tự như cơ chế tạo núi lửa. Ở đây, khi khí dịch chuyển lên trên nơi có áp suất nhỏ hơn sẽ bị giãn nở và là yếu tố chính mở rộng khe nứt phía trên đỉnh của các cấu trúc dạng ống [2].

2.4. Cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng rò rỉ (seepage pipes)

Trên tài liệu địa chấn, cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng rò rỉ có kích thước và đặc điểm tương tự cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng phụt khí. Tuy nhiên dạng cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng rò rỉ không gây ra các vết lõm do phụt khí trên bề mặt tại điểm kết thúc của cấu trúc khi năng lượng ở mức cao được giải phóng (Hình 6). Loại cấu trúc này thường xuất hiện tại nơi có điều kiện địa chất tương đồng như: xuất hiện phía trên vỉa chứa khí, tại các đỉnh cấu tạo, dọc theo các phần bị nâng cao của vỉa chứa. Điểm chính để phân biệt giữa 2 loại cấu trúc dạng ống này là sự khác biệt về tính chất cơ lý của đá mà nó xuyên cắt qua. Cấu trúc dạng ống được tạo ra do hiện tượng phụt khí xảy ra trong các địa tầng trầm tích hạt mịn, có khả năng chắn tốt; trong khi cấu trúc dạng ống được tạo do hiện tượng rò rỉ chỉ xảy ra trong các trầm tích cát kết hoặc bột kết. Độ thấm cao của trầm tích cát kết hoặc bột kết này tạo điều kiện thuận lợi cho sự rò rỉ chất lưu theo phương thẳng đứng, xuyên qua mạng lỗ rỗng, vì vậy ngăn ngừa được sự gia tăng áp suất để không đạt đến áp suất phá vỡ tầng phủ phía trên.

3. Cơ sở dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

3.1. Cơ sở dữ liệu

Khu vực nghiên cứu thuộc bể trầm tích Kribi-Campo, ngoài khơi Cameroon, với diện tích 1.500km2, nằm trong khoảng tọa độ giữa 2o20’- 3o00’ vĩ độ Bắc, 9o00 - 9o50’ kinh độ Đông (Hình 7). Độ sâu mực nước biển dao động từ 940 - 1.750m. Bể Kribi-Campo là bể trầm tích cuối cùng nằm về phía Bắc trong chuỗi các bể trầm tích có xuất hiện trầm tích muối ở Tây Phi. Tuy nhiên, tại khu vực nghiên cứu không có dấu hiệu tồn tại trầm tích muối. Cấu trúc của bể bị chi phối chủ yếu bởi khối nâng Kribi nằm ở phía Đông Nam, cũng là dải phân cách bể trầm tích Kribi-Campo với bể trầm tích Equatorial Guinea Rio-Muni về phía Nam.

Bể trầm tích được hình thành trong quá trình tách giãn lục địa giữa Bắc Phi và Nam Mỹ, lấp đầy bởi các trầm tích tuổi Cretaceous và Đệ Tam. Dựa vào đặc điểm về hình thái và sự khác biệt về đặc điểm địa chấn, đáy biển được chia thành sườn dốc 1 và sườn dốc 2. Sườn dốc 1 có góc dốc 3,4o nghiêng về phía Tây, chủ yếu là các phản xạ song song với biên độ yếu. Sườn dốc 2 có góc dốc 0,7o nghiêng về phía Tây Nam, phát triển hệ thống các dòng sông cổ dày đặc, biên độ phản xạ cao [16].

Tài liệu sử dụng cho nghiên cứu là 1.500km2 tài liệu địa chấn 3D, ngoài khơi Cameroon, gồm 1.581 tuyến dọc (inline) và 2.051 tuyến ngang (crossline), với độ sâu mực nước biển từ 940 - 1.750m. Chiều sâu nghiên cứu (theo thời gian) là 6,6s TWT.

3.2. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp minh giải tài liệu địa chấn kết hợp với so sánh và đối chiếu với những nghiên cứu đã được công bố về cấu trúc dạng ống trên thế giới. Ngoài ra, để giúp minh họa rõ ràng hình thái của các cấu trúc dạng ống, các bản đồ về góc phương vị và góc dốc đã được xây dựng.

4. Kết quả nghiên cứu

Cấu trúc dạng ống được phát hiện trên toàn bộ khu vực nghiên cứu, thường kết thúc bằng các vết lõm trên đáy biển, rất ít ở dạng vết lõm cổ bị chôn vùi (Hình 8). Vết lõm đáy biển xuất hiện rất nhiều trên bản đồ góc dốc (dip map) và được chia thành 3 nhóm chính dựa vào đặc điểm phân bố:

- Các vết lõm đơn lẻ: là vết lõm hình tròn xuất hiện đơn lẻ, là điểm kết thúc của các cột khí với kích thước tương đối đồng đều, đường kính khoảng 300 - 400m.

- Các vết lõm xuất hiện theo nhóm: là các vết lõm dạng oval, thường xuất hiện bên cạnh các khe rãnh của sườn dốc 1, kích thước nhỏ, đường kính từ 50 - 250m.

- Các vết lõm xếp toa: các vết lõm hình oval nối với nhau liên tục dạng xếp toa, chỉ xuất hiện bên trong các khe rãnh trên sườn dốc 1, có kích thước lớn nhất, với đường kính dài từ 1 - 1,5km và đường kính ngắn từ 300 - 400m.

Ngoài các vết lõm xuất lộ trên bề mặt đáy biển, tại khu vực nghiên cứu còn phát hiện được dạng vết lõm cổ (Hình 8 và 10). Vết lõm này là kết thúc của cấu trúc dạng ống có chiều dài lớn nhất, lên đến 1s.

Các vết lõm đơn lẻ trên bề mặt đáy biển chủ yếu phát hiện trên sườn dốc 2. Trong khi vết lõm xếp toa và vết lõm theo nhóm chỉ xuất hiện trên sườn dốc 1. Hai loại vết lõm này có mối liên quan về cơ chế hình thành khi xuất hiện gần kề với nhau (Hình 8). Tất cả các vết lõm đều xuất hiện tại những vị trí có góc dốc lớn, phần phía trên của sườn dốc (Hình 8).

4.1. Đặc điểm chung của cấu trúc dạng ống trên tài liệu địa chấn

Trên tài liệu địa chấn 3D đã chỉ ra sự xuất hiện của các cấu trúc dạng ống kết thúc bằng các vết lõm đơn lẻ hình tròn trên đáy biển hoặc vết lõm cổ đã bị chôn vùi (Hình 10 và 11). Cấu trúc dạng ống này có dạng thẳng đứng đến bán thẳng đứng với đặc trưng gián đoạn phản xạ, đôi chỗ phản xạ hỗn độn hoặc bị uốn cong xuống; biên độ phản xạ thấp, đôi chỗ có dị thường biên độ cao; chiều dài các ống từ 200 - 1.200m với đường kính khoảng 300 - 400m.

Cấu trúc dạng ống không quan sát được rõ ràng bên dưới các vết lõm xếp toa hoặc vết lõm theo nhóm. Ngay bên dưới các vết lõm này, biên độ phản xạ địa chấn mờ nhưng vẫn nhận thấy có xu hướng dạng cột.

Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm của các vết lõm xếp toa cho thấy cấu trúc liên quan đến cấu trúc gợn sóng (sediment wave) phát triển bên trong các khe rãnh (Hình 9). Trầm tích gợn sóng này được hình thành theo hướng dòng chảy từ Đông sang Tây, trên sườn dốc 1, cùng với quá trình phát triển của khe rãnh. Trên tài liệu địa chấn, dọc theo khe rãnh, các phản xạ tạo bởi trầm tích gợn sóng có dạng sóng, bậc thang với chiều dài bước sóng đồng nhất tại đáy biển và bên dưới đáy biển (~0,5 - 1km) (Hình 9). Tuy nhiên, biên độ của sóng thay đổi từ 30 - 40m tại mặt phản xạ đáy biển còn khoảng 10 - 20m bên dưới phản xạ đáy biển. Sự khác biệt về biên độ này có thể do ảnh hưởng của quá trình nén ép trầm tích.

Ranh giới của các sóng trầm tích cắm xuôi theo sườn dốc với góc dốc trung bình 10o và rất dễ nhầm lẫn với đứt gãy thuận. Tuy nhiên, nếu là đứt gãy thuận thì góc dốc lại quá nhỏ (cần khoảng 60o để có thể gây dịch chuyển trầm tích). Ngoài ra, nếu là đứt gãy thuận hình thành do tách giãn thì phía dưới sườn dốc sẽ thường bắt gặp các cấu trúc dạng nén ép. Nhưng ở đây không có dấu hiệu của nén ép phía chân sườn dốc. Tại ranh giới của các sóng trầm tích bắt gặp các kết thúc phản xạ chống nóc minh chứng cho sự phát triển của các trầm tích gợn sóng. Cấu trúc gợn sóng có xu hướng giảm chiều dài và biên độ theo hướng ra phía biển, chỉ phát triển trong các khe rãnh và bị bào mòn theo thời gian cùng với sự phát triển của khe rãnh trong Pleistocene. Những điều này càng khẳng định sự tồn tại của các cấu trúc dạng gợn sóng, không liên quan đến đứt gãy.

Nghiên cứu của W.S.Holbrook [17] đã chỉ ra ranh giới giữa các nhịp sóng trầm tích có thể là đường dịch chuyển chất lưu. Sự tồn tại của vết lõm dạng xếp toa bên trong các khe rãnh có thể do sự dịch chuyển của chất lưu từ các thân cát cổ bị chôn vùi bên dưới đới gas hydrate ổn định, theo bề mặt ranh giới giữa các nhịp sóng trầm tích thoát ra ngoài. Đây là đường dịch chuyển chính của chất lưu tạo các vết lõm dạng xếp toa có kích thước lớn, không có dấu hiệu của cột khí một cách rõ ràng.

Tại khu vực nghiên cứu, các cấu trúc dạng ống quan sát được đều có điểm chung là bắt nguồn từ các hệ thống kênh dẫn cổ bị chôn vùi tại các độ sâu khác nhau; chủ yếu có 2 khoảng độ sâu ứng với hệ thống quạt bồi tích trong Miocene giữa và Pliocene. Cấu trúc dạng ống liên quan đến hệ thống quạt bồi tích Pliocene có chiều dài nhỏ, xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định. Cấu trúc dạng ống liên quan đến hệ thống quạt bồi tích Miocene giữa có chiều dài lớn hơn, kết thúc bằng vết lõm cổ trong Pleistocene.

4.2. Cấu trúc dạng ống xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định

Trong khoảng địa tầng Pliocene - Pleistocene đã phát hiện được rất nhiều cấu trúc dạng ống xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định (Hình 10a). Các cấu trúc này chủ yếu bắt nguồn từ hệ thống quạt bồi tích (hướng Đông Bắc - Tây Nam trên sườn dốc 2) và kênh dẫn cổ (hướng Đông - Tây trên sườn dốc 1) tuổi Pliocene [16]. Các cấu trúc dạng ống kết thúc bằng các vết lõm đơn lẻ trên bề mặt đáy biển, tại sườn dốc 2 nơi có góc dốc ~ 0,7o (Hình 8). Dị thường biên độ cao được phát hiện dọc theo ống (Hình 10a) có xu hướng vòm. Nhiều nghiên cứu cho rằng có khả năng do hiệu ứng vận tốc (velocity effects) gây ra bởi sự tồn tại cục bộ của gas hydrate/carbonate [2, 10].

Trong khi các vết lõm đơn lẻ thường xuất hiện cùng với cấu trúc dạng ống thì các vết lõm xếp toa và vết lõm theo nhóm lại không thể hiện rõ cấu trúc dạng ống bên dưới (Hình 10b). Hai dạng vết lõm này xuất hiện dày đặc và tập trung trong các khe rãnh và bên cạnh khe rãnh phía dốc lên của sườn dốc 1. Đây là khe rãnh phát triển từ Pliocene đến nay, có hướng Đông - Tây. Tất cả các vết lõm đều xuất hiện tại các khu vực phát hiện sự tồn tại của mặt mô phỏng đáy biển (BSR, Bottom-Simulating Reflector), nơi có khả năng tồn tại đới gas hydate ổn định.

Sự xuất hiện của cấu trúc dạng ống cũng như các vết lõm đáy biển được minh giải là liên quan đến dị thường áp suất cao trong hệ thống quạt bồi tích (hướng Đông Bắc - Tây Nam) và các thân cát cổ (hướng Đông - Tây). Dị thường áp suất cao của các trầm tích tương đối nông (tuổi Pliocene) liên quan đến tập gas hydrate bao phủ trên diện rộng, phủ tập trung ở phần dốc lên của sườn dốc. Khả năng chắn tốt của gas hydrate có thể là một trong những nguyên nhân chính gây ra dị thường áp suất cao và phụt khí trên diện rộng với mức độ khác nhau. Điều này tạo nên các cấu trúc dạng ống hoặc ở dạng gây rò rỉ theo các kênh dẫn cổ phát tán lên trên tạo các vết lõm trên đáy biển.

4.3. Cấu trúc dạng ống liên quan đến vết lõm cổ bị chôn vùi và hệ thống quạt bồi tích Miocene giữa

Tại khu vực nghiên cứu còn xuất hiện cấu trúc dạng ống bắt nguồn từ hệ thống quạt bồi tích Miocene giữa có phương Đông Bắc - Tây Nam. Đây là ống có chiều dài lớn nhất phát hiện được ở khu vực nghiên cứu, lên đến 1s và kết thúc bằng vết lõm cổ trong Pleistocene trên sườn dốc 2 (Hình 11). Bên trong ống xuất hiện các vết lõm cổ chồng lên nhau minh chứng cho nhiều thời kỳ hoạt động và tái hoạt động của cấu trúc dạng ống. Hệ thống quạt bồi tích Miocene có thể là đới dị thường áp suất cao từ đó làm tiền đề cho sự hình thành nên cấu trúc dạng ống phụt khí.

Phát hiện cấu trúc dạng ống và các vết lõm cổ được xem là bằng chứng về thời gian hoạt động của cấu trúc dạng ống. Khi các ống này trực tiếp gắn với hệ thống quạt bồi tích chôn vùi sâu thì phát hiện này càng có ý nghĩa trong việc bổ sung thông tin giúp xác định chính xác các thời điểm hoạt động và thời khắc tới hạn của hệ thống dầu khí.

5. Thảo luận về đặc điểm xuất hiện của các cấu trúc dạng ống tại khu vực nghiên cứu

Tại khu vực nghiên cứu đã phát hiện rất nhiều cấu trúc dạng ống và vết lõm đáy biển, xuất hiện phía trên hệ thống quạt bồi tích và các thân cát cổ và các sườn dốc cho thấy khả năng các cấu trúc này được hình thành do dị thường áp suất cao xảy ra tại các thân cát cổ bị chôn vùi sâu hoặc nông hơn bên dưới đới gas hydrate ổn định. Các cấu trúc dạng ống ở khu vực nghiên cứu được xếp vào loại cấu trúc được tạo ra do hiện tượng phụt khí, tùy theo mức độ thoát khí khác nhau mà để lại các cấu trúc dạng ống rõ ràng (Hình 10a và 11) hay không rõ ràng trên địa chấn (Hình 10b). Ở đây, các vết lõm đơn lẻ đi cùng với nhận diện về cấu trúc dạng ống rất rõ ràng. Điều này có thể liên quan đến hiện tượng phụt khí với cường độ mạnh. Trong khi đó, đối với các vết lõm xếp toa hoặc theo nhóm (Hình 10b) không có nhận diện về cấu trúc dạng ống rõ ràng bên dưới. Điều này có thể do sự thoát khí chủ yếu theo bề mặt ranh giới giữa các nhịp sóng trầm tích (Hình 9). Toàn bộ các khe rãnh từ 1 - 6 phát triển xuyên suốt liên tục trong trầm tích tuổi Pleistocene (Hình 8).

Khu vực nghiên cứu đã phát hiện sự trải rộng của mặt mô phỏng đáy biển trên cả 2 sườn dốc, là dấu hiệu cho sự tồn tại của gas hydate trên diện rộng [16]. Gas hydrate có khả năng là tầng chắn tốt cho hệ thống kênh dẫn cổ chứa khí phát hiện được bên dưới. Sự xuất hiện của rất nhiều các cấu trúc dạng ống ngay bên trên các thân cát cổ và xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định chỉ ra sự xuất hiện của dị thường áp suất cao khi lượng khí

tích tụ quá lớn bên dưới làm phá vỡ khả năng chắn của đới gas hydrate ổn định phía trên. Bên cạnh đó, sự tồn tại của gas hydrate trên diện rộng cũng như dị thường áp suất cao của các thân cát cổ ngay bên dưới đòi hỏi phải có một lượng lớn khí cung cấp. Vì vậy, khả năng thành phần của khí không chỉ là khí sinh học mà có sự đóng góp đáng kể của khí trưởng thành nhiệt có nguồn gốc dưới sâu. Tại khu vực nghiên cứu có khả năng tồn tại một hệ thống dầu khí đang hoạt động.

Sự xuất hiện các cấu trúc dạng ống kèm theo vết lõm cổ và vết lõm trên bề mặt đáy biển cho thấy khu vực đã trải qua nhiều pha phụt khí trong Pliocene và còn xảy ra đến tận ngày nay. Các hiện tượng phụt khí ngày nay chủ yếu liên quan đến thân cát cổ bị chôn vùi dưới đới gas hydrate ổn định. Trong khi đó các hiện tượng phụt khí cổ liên quan đến các thân cát cổ bị chôn vùi dưới sâu; và các pha phụt khí hoạt động và tái hoạt động nhiều lần trong cùng một cấu trúc dạng ống để lại dấu vết là các vết lõm cổ chồng lên nhau bên trong ống (Hình 11).

6. Kết luận

Tại bể trầm tích Kribi-Campo, ngoài khơi Cameroon, phát hiện rất nhiều cấu trúc dạng ống có hình tròn đến oval, chiều dài từ 0,2 - 1s (~180 - 1.000m). Đây là cấu trúc dạng ống tạo bởi phụt khí liên quan đến hai hệ thống quạt bồi tích chôn vùi sâu tuổi Miocene giữa và Pliocene. Hiện tượng phụt khí xảy ra gần đây đã tạo ra rất nhiều các vết lõm trên đáy biển. Chúng bắt nguồn từ hệ thống quạt bồi tích Pliocene và xuyên cắt qua đới gas hydrate ổn định, phụt khí trên đáy biển tạo các vết lõm có hình tròn đến oval, đường kính dài nhất lên đến 1,5km. Hiện tượng phụt khí cũng xảy ra trong Pliocene với các cấu trúc dạng ống có chiều dài lên đến 1.000m. Các ống khí này đã trải qua nhiều pha hoạt động và tái hoạt động, để lại các vết lõm cổ chồng lên nhau bên trong cấu trúc dạng ống.

Các ống phun khí phát hiện được trên cả 2 sườn dốc, xuất hiện chủ yếu dọc theo hệ thống quạt bồi tích Pliocene, tại phần dốc lên của sườn dốc. Sự xuất hiện của ống phun khí và vết lõm đáy biển minh chứng cho sự tồn tại một hệ thống dầu khí đang hoạt động tại khu vực này.

Tài liệu tham khảo

1. J.L.Moss, J.Cartwright. The spatial and temporal distribution of pipe formation, offshore Namibia. Marine and Petroleum Geology. 2010; 27 (6): p. 1216 - 1234.

2. Joe Cartwright, Mads Huuse, Andrew Aplin. Seal bypass systems. AAPG Bulletin. 2007. 91(8): p. 1141 - 1166.

3. Helge Løseth, Lars Wensaas, Børge Arntsen Nils- MartinHanken, Christophe Basire, Knut Graue. 1000m long gas blow-out pipes. Marine and Petroleum Geology. 2011; 28(5): p. 1047 - 1060.

4. Martin Hovland, Alan G.Judd. Seabed pockmarks and seepages: Impact on geology, biology and the marine environment. Graham & Trotman. 1988.

5. Christian Berndt. Focused fluid flow in passive continental margins. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2005; 363(1837).

6. Steinar Hustoft, Jürgen Mienert, Stefan Bünz, Hervé Nouzé. High-resolution 3D-seismic data indicate focussed fluid migration pathways above polygonal fault systems of the mid-Norwegian margin. Marine Geology. 2007; 245(1 - 4): p. 89 - 106.

7. Helge Løseth, Lars Wensaas, Børge Arntsen, Martin Hovland. Gas and fluid injection triggering shallow mud mobilization in the Hordaland Group, North Sea. Geological Society, London, Special Publications. 2003; 216: p. 139 - 157.

8. J.H.Ligtenberg. Detection of fluid migration pathways in seismic data: implications for fault seal analysis. Basin Research. 2005; 17(1): p. 141 - 153.

9. P.Van Rensbergen, A.Rabaute, A.Colpaert, T.St. Ghislain, M.Mathijs, A.Bruggeman. Fluidmigrationandfluid seepage in the Connemara field, Porcupine basin interpreted from industrial 3D seismic and well data combined with high-resolution site survey data. International Journal of Earth Sciences. 2007; 96(1): p. 185 - 197.

10. A.Gay, M.Lopez, C.Berndt, M.Séranne. Geological controls on focused fluid flow associated with seafloor seeps in the Lower Congo basin. Marine Geology. 2007; 244 (1-4): p. 68 - 92.

11. Charles K.Paull, William UsslerIII, W.Steven Holbrook, Tessa M.Hill, Rendy Keaten, Jurgen Mienert, Haflidi Haflidason, Joel E.Johnson, William J.Winters, Thomas D.Lorenson. Origin of pockmarks and chimney structures on the flanks of the Storegga Slide, offshore Norway. Geo-Marine Letters. 2008; 28(1): p. 43 - 51.

12. Atilla Aydin. Fractures, faults, and hydrocarbon entrapment, migration and flow. Marine and Petroleum Geology. 2000; 17(7): p. 797 - 814.

13. C.Bertoni, J.Cartwright. 3D seismic analysis of circular evaporite dissolution structures, Eastern Mediterranean. Journal of the Geological Society. 2005; 162(6): p. 909 - 926.

14. Henrik Svensen, Sverre Planke, Anders Malthe- Sørenssen, Bjørn Jamtveit, Reidun Myklebust, Torfinn Rasmussen Eidem, Sebastian S.Rey. Release of methane from a volcanic basin as a mechanism for initial Eocene global warming. Nature. 2004; 429: p. 542 - 545.

15. P.T.Delaney. Heat transfer during emplacement and cooling of mafic dykes. Mafic dyke swarms. 1987; 34: p. 31 - 46.

16. Le Ngoc Anh, Mads Huuse, Jonathan Redfern, Rob L.Gawthorpe, Duncan Irving. Seismic characterization of a Bottom Simulating Reflection (BSR) and plumbing system of the Cameroon margin, offshore West Africa. Marine and Petroleum Geology. 2015. 68(A): p. 629 - 647.

17. W.S.Holbrook, D.Lizarralde, I.A.Pecher, A.R.Gorman, K.L.Hackwith, M.Hornbach, D.Saffer. Escape of methane gas through sediment waves in a large methane hydrate province. Geology. 2002; 30(5): p. 467 - 470.

3D SEISMIC EXPRESSION OF FOCUSED FLUID FLOWS FROM KRIBI-CAMPO SEDIMENTARY BASIN, CAMEROON

Le Ngoc Anh
University of Mining and Geology 
Email: lengocanh@humg.edu.vn

Summary

Analysis of a high-resolution 3D seismic data over an area of 350km2 covering part of the Kribi-Campo Sedimentary Basin on the Camerooncontinental margin, in thewater depth ranging from 940 - 1750m, reveals a large numberoffeatures (pipes) interpreted to be associated with focused fluid flow in the updip part of both slopes. Detailed mapping shows that they have vertical dimensions ranging from ca. 150mto 1000manddiametersfrom 50mupto 1500m. The focused fluid flows have circle or oval shape in the plan view. They are classified into active and passive fluid lows. The active fluid flows are associated with the abundant pockmarks on the seafloor, rooting from the Pliocene channel - fan complex system and cross cutting the gas hydrate stable zone. Passive fluid flows observed derived from the deeper fan lobe system of the middle Miocene. They terminated in Pleistocene and have many active and inactive phases during the pipe development resulting in the stack of paleo-pockmarks. The presence of focused fluid flows and pockmarks is the direct evidence for an active petroleum system in the study area.

Key words: Pipes, focused fluid flows, pockmarks, Kribi-Campo sedimentary basin.