Đề tài Quá trình phát triển và thoái hóa của Đá Cacbonat tuổi Miocen trên đới nâng tri tôn phần Nam Bể Trầm tích Sông Hồng

NGHIÊN C ỨU KHOA H ỌC ĐỀ TÀI: “ Quá trình phát tri ển và thoái hóa của Đá Cacbonat tu ổi Miocen trên đới nâng tri tôn ph ần Nam B ể Tr ầm tích Sông H ồng ” NGHIÊN C U KHOA H C Th m dò, Khai thác Quá trình phát tri ển và thoái hóa c ủa Đá Cacbonat tu ổi Miocen trên đới nâng tri tôn ph ần Nam B ể Tr ầm tích Sông H ồng Da trên k t qu minh gi i tài li u a ch n và tài li u gi ng khoan, có th chia thành h cacbonat th m khu v c lô 117-120 ra thành ba t p. Vi các c tr ưng khác bi t v c im t ưng a ch n, th ch h c và k t h p v i b i cnh c u trúc ki n t o khu v c, các tác gi xây d ng quá trình phát tri n c a cacbonat bao gm: giai on ban u (start up); phát tri n ch ng l n, m r ng (progradation); phát tri n ki u gi t lùi (backstepping) thu h p di n tích và giai on cu i cùng b thoái hóa (drowning). S thay i c a m c n ưc bi n t ươ ng i vào th i k Miocen gi a - mu n ã t o ra c im phát tri n gi t lùi ph bi n không ch Nam b tr m tích Sông H ng mà còn khu vc khác ông Nam Á (nh ư Tây Natuna). So sánh các b n ng dày th i k Miocen sm và gi a nh n bi t ưc s thu h p v di n tích c a n n cacbonat này (~7.500km 2) trong kho ng th i gian t 24 - 16 tri u n m tr ưc (trntr), t ươ ng ng v i th i k thành to ph n d ưi tr m tích Miocen gi a trong kho ng 16-13 trntr (~6.000 km 2) và cu i cùng còn li kho ng 1.000 km 2 vào th i k 12 - 10 trntr. Quá trình s t lún khu v c x y ra trong kho ng 10-6 trntr an xen v i s nâng lên c c b mnh m c ng trong giai on Miocen gi a - mu n ã ch m d t s phát tri n c a thành h carbonat Tri Tôn và cu i cùng chúng b chôn vùi b i các thành h tr m tích Qu ng Ngãi, bi n ông tr h ơn có thành ph n cát k t, b t k t và sét k t xen k p tu i Miocen mu n t i Pliocen, t . GI ỚI THI ỆU CHUNG Trong su t th i k Miocen và Pliocen - t , m t s b tr m tích Kainozoi t i khu v c ông Nam Á xu t hi n ph bi n các lo i tr m tích carbonat bi n nông. S phát tri n c a chúng b nh h ưng chi ph i m nh m c a hình thái c u trúc c u t o riêng bi t liên quan ti quá trình phát tri n ki n t o và bi n i môi tr ưng m c ph c t p khác nhau (Fulthorpe và Schlenger, 1989). c bi t, carbonat th m phát tri n r ng kh p t i ph n Nam b Sông H ng, Tây b Phú Khánh và ông b Nam Côn S ơn hay trong các c m b khác trên th m l c a Vi t Nam. Trên c ơ s tài li u a ch n 2D c a BP (lô 117, 118, 119) thu n n m 1989-1991 c ng nh ư BHP (lô 120, 121) n m 1991-1993 khu v c Nam b Sông H ng, b n các t ng c u trúc t m t móng t i nóc Oligocen, Miocen và Pliocen- t ã ưc xây d ng. D a theo k t qu minh gi i này, BP và BHP ã khoan 6 gi ng khoan TKTD trên i nâng Tri Tôn v i m c ích TKTD d u khí trong các i tưng khác nhau. 4 gi ng khoan trong s ó ã g p các thành t o carbonat ch a khí nh ư 117-STB, 118-CVX, 119-CH và 120-CS. T ng h p các tài li u a ch t, a v t lý theo các tính ch t v t lý, th ch h c c ng nh ư phân tích t ưng a ch n, hình thái c u trúc c a toàn b chu k thành t o xác nh n n cacbonat (cacbonate platform) thu c h t ng Sông Hươ ng, Tri Tôn có tu i Miocen (Hình 1, 2 và 6). Bài vi t t p trung nghiên c u n n cacbonat phân b ch y u trên i nâng Tri Tôn có di n tích kho ng 7.500 km 2, ch a ph c h á vôi sinh v t dày nh t t i 800 - 1000m phát tri n trong th i k Miocen s m - gi a. Liên quan t i chúng xác nh ưc các th á vôi dng kh i xây cacbonat (build up), ám tiêu (reef), rìa ám tiêu (back reef)… Các thành t o này phát tri n trong iu ki n môi tr ưng bi n t n ưc nông t i d c s ưn th m trong ph n Nam b tr m tích Kainozoi Sông H ng (BSH). I. C ẢNH QUAN ĐỊ A CH ẤT 1. V ị trí ki ến t ạo Nh ư ã ưc c p trong nhi u v n li u, ph n Nam b tr m tích Sông H ng bao g m các ơ n v c u ki n t o b c 2 nh ư i nâng Tri Tôn, a hào Qu ng Ngãi, tr ng ông Tri Tôn (Hình 2)… và ch u nh h ưng c a các y u t ki n t o chung c a b liên quan các t gãy l n nh ư Sông H ng, Sông Mã, Rào N y. H ơn n a, khu v c còn b chi ph i b i các ho t ng a ph ươ ng khác mang tính c c b t o nên các thành t o carbonat l n và duy nh t trong b tr m tích SH. i nâng Tri Tôn (t ph n móng) v m t b n ch t a ch t là m t a l y n m xen k p gi a a hào và tr ng l n có ph ươ ng á Tây B c - ông Nam. L ch s phát tri n c a Nam b Sông H ng có các c thù riêng ưc xác nh qua các tài li u th c t và còn nhi u quan ni m khác nhau. Nh ưng theo phân tích c a nhi u tác gi cho r ng i nâng này b tách ra m t ph n t kh i B c Trung B vào th i k Eocen - Oligocen (kho ng 35 - 26 tri u n m tr ưc- trntr). Hình 2. Sơ đồ phân vùng c ấu trúc (trái) và c ột đị a tầng t ổng h ợp Nam b ể Sông H ồng (ph ải) 2. Thành ph ần th ạch h ọc Cacbonat phân b trên nâng Tri Tôn ưc thành t o t các t p n n cacbonat tu i Miocen sm, gi a thu c h t ng t ươ ng ng Sông H ươ ng và Tri Tôn. B dày c a c hai h t ng này thay i t 0 n 800 - 1000m và s ơ b phân chia thành ph t ng á vôi bên trên và dolomit d ưi theo tài li u a ch n và khoan th m dò. Trên c ơ s t ng h p các k t qu phân tích m u c sinh, th ch h c, a v t lý gi ng khoan có th nh n bi t ưc thành ph n th ch h c c a hai h t ng trên g m nh ng sinh v t t o vôi liên quan t i các á có c im sau: + San hô, trùng l bám áy, rhodolit - boundstone. + T o , skeletal, equinoderm packstone - grainstone. + T o , mollusk, bryozoa grainstone - packstone. + Trùng l trôi n i, t o , ostracode trôi n i grainstone - wackestone. Toàn b t ưng th ch h c k trên ưc c tr ưng cho c môi tr ưng bi n nông (reef, flood margin, inner platform) t i s ưn d c th m b tr m tích (slope to shelf basin) và do ó có th nh n bi t ưc á vôi trên i nâng Tri Tôn có ngu n g c t các ng th c v t t o vôi k trên, ưc thành t o trong th i k Miocen s m, gi a. r ng trung bình c a h t ng này ưc xác nh theo tài li u log t 25 - 28% (theo tài li u GK lô 118 và 119) và 24 - 26% t i GK 120-CS. Các lo i r ng xác nh theo tài li u th ch h c bao g m ch y u d ng th sinh (moldic) ưc thành t o do quá trình hòa tan r a trôi các h p ph n khung x ươ ng aragonite có trong san hô và t o . Các k t qu nghiên c u sinh a t ng ây ã ưc s d ng r t hi u qu trong vi c liên k t các m t ranh gi i gi a các h t ng Sông H ươ ng, Tri Tôn và Qu ng Ngãi. II. XÁC ĐỊNH CÁC T ẬP TR ẦM TÍCH VÀ MÔ T Ả T ƯỚNG ĐỊ A CH ẤN Thành t o cacbonat Tri Tôn ưc chia thành ba t p chính trên c ơ s minh gi i các c tr ưng ch y u v t ưng a ch n có liên k t s d ng v i k t qu phân tích khác. Ranh gi i t p tr m tích ưc liên k t theo ph ươ ng pháp a ch n a t ng. Trên c ơ s k t qu phân tích t ưng a ch n có liên k t s d ng v i k t qu phân tích các tài li u khác có th phân chia thành t o cacbonat Tri Tôn thành ba t p chính. Ranh gi i các t p ưc xác nh da trên các tiêu chí a ch n a t ng: nh n d ng và liên k t các d u hi u k t thúc ph n x nh ư downlap, onlap, toplap... Các c tr ưng này ưc ánh giá xem xét xác nh các ranh gi i t p tr m tích và các mút ph n x bên trong t ng t p. Các u mút ph n x trong m i t p nh ư v y v i ranh gi i bên trên và d ưi m i t p có các c im riêng ã ưc mô t chi ti t k t h p v i vi c nh n bi t hình thái ph n x trong m i t p tr m tích (Hình 3). Hình 3. Mặt c ắt đị a ch ấn ngang qua lô 119 (BP89-2990b) theo h ướng Tây - Đông Vi cách ti m c n nh ư v y, 05 i t ưng a ch n h t ng cacbonat Sông H ươ ng và Tri Tôn ã ưc xác nh d ưi ây theo th t s p x p gi m d n v i d báo thay i r ng th p d n: d ng gò i (mounded); ch ng l n bi n ti n (progradation); h n n (chaotic); dng song song (t i nhi u v trí khác bi t t i n n cacbonat); d ng nghiêng, d c (incline và slope) nh ư Hình 4 và 5. i v i các t ưng song song trong th m cacbonat có th chia ph i t ưng chi ti t nh h ơn ph thu c a hình t i v trí thành t o v trí cao, th p hay phân d t ươ ng i (tuy n BP89-2990b). Hình 4. Sơ đồ minh h ọa các lo ại t ướng đị a ch ấn trong đá cacbonat tu ổi Mioxen 1. T ướng đị a ch ấn d ạng gò đồi (mounded) Tưng a ch n này có c tr ưng hai u mút ph n x có d ng downlap. Các ph n x nhìn chung có th song song v i ranh gi i t p tr m tích bên trên trong khi ó các hình dng ph n x bên trong nh ư bát úp (convex-up) l i lên trên và in hình nh ư d ng gò, nâng kích th ưc nh . S t ng dày th c t trong m i t p tr m tích này phù h p v i các v trí xu t hi n t ưng a ch n k trên. Tuy nhiên c ng có tài li u gi i thích d ng t ưng a ch n d ng gò i liên quan t i s chuy n ti p sang t ưng a ch n d ng h n n. Trên m t c t a ch n t ưng này c tr ưng cho s xu t hi n c a cacbonat th m, ám tiêu ni th m. c tr ưng cho t ưng a ch n này là giá tr r ng, th m khá l n do thành ph n c a chúng là grainstone, boundstone thành t o t t o và san hô. r ng th sinh ây ưc thành t o cho thành ph n khung x ươ ng aragonite c a sinh v t b hòa tan ho c do quá trình dolomit hóa t i v trí rìa th m (Hình 4a). 2. T ướng đị a ch ấn d ạng ch ồng lấn (progradation) Lo i t ưng này ưc xác nh b ng các mút ph n x toplap ph n nóc ranh gi i t p và downlap lên trên b m t ng p l t c c i ho c liên quan t i áy ranh gi i t p. Ph n phía trong d ng t ưng này các ưng ph n x có hình d ng xigma hay xiên chéo d ng b c. c im c a t ưng ch ng l n có th ưc suy lu n in hình cho chi u v n chuy n v t li u tr m tích. Quan sát trên m t c t a ch n ch ng minh t ưng này c tr ưng cho cacbonat d ng boundstone i kèm v i t ưng rìa n n, ám tiêu d ng t m hay cacbonat n n phát tri n t rìa th m hay ưng b c c b . Hình d ng ch ng l n có th phân bi t theo nhi u d ng khác nhau nh ưng th c ch t t ưng a ch n ch ng l n ưc xác nh khi chúng có hình d ng l n quan sát ưc (vài tr m mét tr lên) l n v phía trung tâm b tr m tích t rìa th m có hình d ng ch ng l n m và nh trong thành t o n n có th xác nh ưc khi các thành t o l n ra ngoài th bên trong thành t o n n ho c trong t ng ám tiêu. iu ch y u là hình d ng ch ng l n c tr ưng cho cacbonat phát tri n trong giai on mc n ưc bi n m c cao (relative highstand sea level). c bi t c ơ b n c a t ưng này ưc d báo là r ng r t cao (t i 30%) do r ng d ng khuôn (moldic) trong á grainstone t o thành do các kho ng khung x ươ ng sinh v t aragonite b hòa tan (Hình 4b). 3. T ướng đị a ch ấn d ạng h ỗn độ n (chaotic) Tưng a ch n d ng h n n ưc xác nh theo hình thái các ph n x s p x p không theo quy lu t và theo các ph ươ ng chi u khác nhau v i m c c thù r t h n t p, l n xn. Trên m t c t a ch n dng t ưng này xu t hi n t i các v trí các th c bi t có d ng tuy n t i rìa th m cacbonat nh ưng c ng có khi chúng có d ng hình elip n i b t bên trong th m cacbonat. ôi khi c tr ưng khác c a t ưng a ch n này làm trung gian chuy n ti p t i t ưng a chn d ng gò i. Quá trình minh gi i lo i t ưng này ôi khi g p khó kh n b i m t s quá trình a ch t khác nhau l i c tr ưng b i t ưng a ch n h n n. Tr ưc h t, t ưng a ch n này có th c thù cho các c im rìa th m hay suy lu n cho r ng ó là các ám tiêu bên trong th m vì chúng c ng chung tính ch t ph n x r i lo n và các mút ph n x k t thúc m t cách không có quy lu t. Th hai, có th gi i thích m t s n ơi có ph n x h n n do c thù không t o các m t ph n x rõ r t trong các b m t cact ơ rõ ràng hay trong ph m vi b nh hưng m nh m c a t gãy. Tính ch t ch a c a thành t o cacbonat này d báo thay i trong ph m vi khá r ng do nguyên nhân xu t phát im c a chúng có th là ngu n g c gây ph n x l p hay liên quan t i t ưng a ch n d ng gò i mà có th xu t hi n kh nng t ng th m c a i t ưng c th do quá trình cact ơ hóa hay n t n th sinh. Ngoài ra, k t qu minh gi i l i m t s n ơi cho th y lo i ph n x này c tr ưng cho vùng tr ng (không có s li u) hay n ơi có ho t ng t gãy t ươ ng i m nh m (Hình 4c). 4. T ướng đị a ch ấn d ạng song song t ại các v ị trí khác nhau trong n ền cacbonat (paralell) - Lo i t ưng a ch n song song c tr ưng cho các quan h hình thái ph n x song song và g n song song t ươ ng i (concordant) v i các m t ph n x gi a các t p nh . Các ph n x này có c tính liên t c, bán liên t c, chúng song song v i ranh gi i t p hay t o hình sin v i ranh gi i t p. T ưng a ch n d ng này th ưng ưc chia nh h ơn theo c im các ph t ưng các hình thái a hình b m t ph n x chính nh ư trong d ng a hình ch ranh gi i t p cacbonat nâng cao, không b phân d hay h th p xu ng t i Hình 5. Trong m t c t a ch n, t ưng a ch n có d ng song song th ưng xu t hi n bên trong n i nn và c tr ưng cho s bi n thiên r ng rãi c a các á cacbonat có thành ph n h t t dng thô n m n. T p a ch n d ng song song t i v trí nâng cao k trên có tính ch t ch a khá t t do s hòa tan r a trôi các thành ph n d hòa tan trong iu ki n m c n ưc bi n t ươ ng i v trí th p. Ng ưc l i, t i các v trí h th p ranh gi i m t a hình phân d b nh h ưng l p y b i các v t li u cacbonat v n hay ưu th h t m n làm cho kh n ng ch a b gi m i áng k . Còn trong các v trí không phân d thì ho c ưu th dòng ch y khá m nh hay kém h ơn còn tùy thu c iu ki n m c n ưc bi n t ươ ng i v trí th p hay v trí cao h ơn a hình xung quanh. Ngoài ra, khi minh gi i t ưng a ch n song song n i th m còn th y quy lu t trong tr ưng h p các m t ph n x song song v i biên cao có th t n t i các l p có thành phn th ch h c mang quan h tuy n tính v i r ng trong ni th m cacbonat (Hình 4d). Hình 5. Sơ đồ minh h ọa phân vùng t ướng đị a ch ấn trên đới nâng Tri Tôn c tr ưng t ưng a ch n này h ưng v phía trung tâm th p h ơn hay tr ng a ph ươ ng ngoài s ưn d c nghiêng và c tr ưng t ưng theo tính ch t có m t ph n x song song, có biên cao. im l ưu ý khi minh gi i các tuy n a ch n khu v c lô 119-120, t ưng a ch n song song i di n cho á ch a có r ng th p do s phong phú các thành ph n h t mn hay khung x ươ ng sinh v t b v v n. T i m t s m t c t nh n bi t ưc m t s dòng tr m tích t o thành do tr ưt tr ng l c t phía s ưn th m cacbonat, tuy nhiên k t qu v n là các v t li u h t m n, ch t xít và xen k p m ng h ơn so v i v t li u trong kh i n n cacbonat (Hình 4f). 5. T ướng đị a ch ấn nghiêng/d ốc (incline/slope) Các m t ph n x lo i t ưng a ch n có hình thái nghiêng/d c v lý thuy t th ưng c tr ưng cho các v trí mà th m h ưng vào trung tâm b n tr ng hay h ưng v phía ưng b (l c a) t i m i s ưn d c. c thù t ưng này khá in hình khi các m t ph n x nghiêng u nh ưng gi m m c v phía m i s ưn d c nh ưng v n duy trì ưc các m t ph n x khá song song v i ranh gi i t p. Trong khi nghiên c u c tr ưng t ưng a ch n nghiêng/d c không quan sát th y các u mút ph n x , downlap hay toplap phân bi t chúng v i t ưng a ch n ch ng l n nh ư ph n trên. Tuy nhiên t i m t vài v trí có tính ch t a ph ươ ng trên s ưn th m cacbonat, m t vài d u hi u quan sát ưc có hình d ng downlap, toplap có th ch ng minh ưc ây là s có m t c a các quá trình l n bi n (progradation seismic facies). Khi minh gi i m t c t th c t trên rìa Tây nâng Tri Tôn, c tr ưng ch a trong t ưng a ch n b nghiêng/d c cho th y á ch a có r ng gi m d n t v trí rìa th m t i m i dc nghiêng. K t qu này c ng t ươ ng ng v i s suy gi m r ng trong i h t thô khi chuy n sang m n h ơn v phía b tr m tích c ng nh ư thành ph n khung x ươ ng b hòa tan nh ư b l p y h ơn b ng tr m tích h t m n t c là v phía b tr m tích thành ph n khung xươ ng c a sinh v t b gi m i cùng v i s t ng thêm thành ph n h t m n không t o iu ki n thu n l i cho á ch a có r ng l n h ơn (Hình 4e). III. QÚA TRÌNH PHÁT TRI ỂN VÀ THOÁI HÓA CACBONAT TRÊN ĐỚI NÂNG TRI TÔN Da vào các ti n trình phát tri n a cht khu v c, c im a t ng c ng nh ư phân tích mt c t a ch t a v t lý có th xác nh ưc cacbonat thu c h t ng Sông H ươ ng, Tri Tôn ã phát tri n qua các giai on sau ây (Hình 6): + Giai on kh i u (start up) thành t o cacbonat, gi a Miocen sm. + Giai on phát tri n (build up) và m r ng (build out), Miocen s m - gi a. + Giai on phát tri n ki u gi t lùi (back stepping) làm gi m ph m vi thành t o, cu i Miocen gi a. + Cacbonat n n chuy n sang b thoái hóa (drowning) nóc Miocen gi a và b ph b i các tr m tích tr h ơn, Miocen mu n t i hi n t i. 1. Giai đoạn 1 Ph n móng c a i nâng Tri Tôn ban u (tr ưc Miocen s m) ưc tách ra m t ph n t kh i Nam Trung B g m các kh i nâng nh riêng bi t do s phân d áy b m nh m trong th i gian 35 - 26 trntr k t h p l i. Hình thái b m t nâng Tri Tôn xác nh theo các ranh gi i a ch n t ng móng và nóc t ng c u trúc Oligocen. K t qu t ng h p a t ng khu v c ch ng minh ưc h t ng B ch Tr l ng ng trong môi tr ưng ng b ng ven bi n, m h v i ưu th tr m tích sét, b t k t d ng h t m n có ch a than. Hình 6. Mặt c ắt bi ểu di ễn s ự phát tri ển và thoái hóa cacbonat tu ổi Miocen s ớm - gi ữa được mô ph ỏng theo m ặt c ắt đị a ch ấn BP89 2990b Thành t ạo cacbonat n ền h ệ t ầng Sông H ươ ng th ời k ỳ Miocen s ớm (~24-16 trntr) đã b ắt đầu phát tri ển (start up) m ạnh nh ất vào th ời điểm 20 trntr trên nâng Tri Tôn k ế th ừa t ừ các kh ối móng cao độ c l ập khác nhau hay được ng ăn cách nhau b ằng các rãnh bi ển có chi ều sâu thay đổ i t ừ vài ch ục đế n hàng tr ăm mét. Điểm đặ c tr ưng nh ất trong giai đoạn này là xu th ế phát tri ển th ẳng đứ ng (theo chi ều d ọc) chi ếm ưu th ế. Ph ần rìa Tây và Đông đới nâng, phát tri ển các thành t ạo t ướng đị a ch ấn d ạng gò đồi, h ỗn độ n v ới k ết qu ả minh gi ải nh ư các rìa ám tiêu d ốc tho ải trên vùng th ềm có mép th ềm (rimmed). Nhìn chung, tướng đị a ch ấn các t ập tr ầm tích h ệ t ầng Sông H ươ ng ph ổ bi ến d ạng h ỗn độ n, không liên tục v ới biên độ cao (118-CVX) nh ưng t ổng b ề dày có xu th ế m ỏng d ần t ừ rìa v ề phía các ph ần, khu v ực n ổi cao h ơn. Nh ưng ng ược l ại, các d ạng t ướng đị a ch ấn h ỗn độ n, biên độ th ấp (119-CH) nh ưng trong các khu v ực th ấp t ươ ng đối có chi ều dày l ớn h ơn thu ộc bên ngoài ph ạm vi đớ i nâng Tri Tôn có th ể l