Tổng quan luận án

Khu vực Tư Chính - Vũng Mây nằm ở phía Đông Nam thềm lục địa Việt Nam, thuộc vùng biển nước sâu và xa bờ với diện tích khoảng 50.000 km². Địa hình đáy biển tại đây có độ sâu dao động lớn, từ vài chục mét tại các bãi ngầm (Vũng Mây, Huyền Trân, Quế Đường, Phúc Nguyên, Tư Chính) đến khoảng 2.800 m ở các vùng trũng sâu phía Tây Nam. Về mặt địa chất, khu vực nằm trên phần vỏ lục địa bị kéo mỏng, giáp bồn trũng Phú Khánh và phần đuôi đới tách giãn Biển Đông ở phía Bắc, giáp bồn Nam Côn Sơn ở phía Tây, giáp khu vực Trường Sa ở phía Đông và giáp thềm lục địa Sundaland ở phía Nam. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khu vực này có cấu trúc địa chất phức tạp, mức độ phân dị lớn, hoạt động đứt gãy đa pha với biên độ dịch chuyển thẳng đứng cao và có sự xuất hiện của hoạt động núi lửa trẻ làm phân cắt bình đồ cấu trúc, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành và di cư dầu khí.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các công trình trước đây chủ yếu dừng lại ở việc mô tả cấu trúc hiện tại, phân loại đứt gãy theo phương phát triển đơn thuần mà chưa làm rõ đặc điểm động học của các đứt gãy chính, chưa xác định chi tiết các giai đoạn biến dạng, đặc điểm uốn nếp và chưa luận giải đầy đủ cơ chế kiến tạo - địa động lực hình thành từng bồn trũng Đệ Tam cụ thể trong không gian phân dị nước sâu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án:

  1. Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc và biến dạng kiến tạo khu vực Tư Chính - Vũng Mây.
  2. Làm sáng tỏ cơ chế hình thành và lịch sử tiến hóa kiến tạo các bồn trũng Đệ Tam trong khu vực nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, hoạt động đứt gãy, các pha uốn nếp và sự biến thiên bề dày trầm tích trong giai đoạn Oligocen, Miocen sớm, Miocen giữa và Miocen muộn trong các bồn trũng Đệ Tam khu vực Tư Chính - Vũng Mây.
  2. Luận giải cơ chế hình thành và lịch sử phát triển kiến tạo các bồn trầm tích Đệ Tam khu vực Tư Chính - Vũng Mây.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các cấu trúc địa chất, hệ thống đứt gãy, các tập trầm tích Kainozoi và móng trước Kainozoi, cùng cơ chế kiến tạo - địa động lực hình thành các bồn trũng Đệ Tam.
  • Phạm vi không gian: Tọa độ địa lý từ 6°30’ đến 10°00’ Vĩ độ Bắc và từ 109°00’ đến 112°00’ Kinh độ Đông, thuộc vùng nước sâu thềm lục địa Đông Nam Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian địa chất: Thời kỳ Kainozoi (từ Oligocen đến Đệ Tứ) và tương tác với tầng móng trước Kainozoi (Mezozoi).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử nghiên cứu kiến tạo và địa động lực khu vực Tư Chính - Vũng Mây gắn liền chặt chẽ với lịch sử mở Biển Đông trong Kainozoi. Luận án đã tổng quan các mô hình và công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế theo hai giai đoạn:

Các hướng nghiên cứu quốc tế về cơ chế mở Biển Đông

  1. Mô hình thúc trồi (Extrusion Model): Tapponnier và nnk (1982, 1986), Molnar và Tapponnier (1975), Longley (1997) cho rằng va chạm giữa mảng Ấn - Úc vào mảng Âu - Á gây trượt bằng trái dọc theo đới đứt gãy Sông Hồng (với biên độ dịch chuyển ngang khoảng 700 km), đẩy khối Đông Dương xoay theo chiều kim đồng hồ về phía Đông - Đông Nam và kích hoạt tách giãn Biển Đông.
  2. Mô hình kéo tấm và hút chìm (Slab-pull Model): Taylor và Hayes (1980, 1983), Holloway (1982), Hall (1997, 2002), Morley (2002) nhấn mạnh vai trò hút chìm của mảng Biển Đông cổ xuống dưới rìa Tây Bắc Borneo dọc theo đới hút chìm Palawan. Mô hình này xem xét chuyển dịch của đới đứt gãy sườn dốc kinh tuyến 109°E - 110°E (Hall cho là trượt trái, Morley cho là trượt phải).
  3. Mô hình tổng hợp đa cơ chế: Rangin và nnk (1990, 1995), Le Pichon (1995), Roques (1997) kết hợp giai đoạn đầu (Eocen - Oligocen) chịu sự kích hoạt trượt bằng của đứt gãy Sông Hồng, giai đoạn sau (cuối Oligocen - Miocen) chịu sự chi phối của cơ chế hút chìm kéo tấm Palawan.
  4. Dữ liệu cổ từ và khoan sâu đại dương: Briais và nnk (1993) xác lập lịch sử tách mở đáy Biển Đông từ dị thường từ 11 (32 triệu năm trước) đến dị thường 5c/5d (15,5 - 16 triệu năm trước). Chương trình khoan IODP 349 (2014) với các giếng khoan U1431 (tuổi trầm tích trên bazan móng khoảng 16,3 triệu năm) và U1433 (tuổi 18 - 21 triệu năm), cùng phân tích đồng vị $^{39}\text{Ar}/^{40}\text{Ar}$ đá bazan móng (33 - 15 triệu năm) đã cung cấp mốc thời gian tuyệt đối cho đới tách giãn.

Các nghiên cứu địa chất tại Việt Nam và khu vực Tư Chính - Vũng Mây

  • Mô hình quạt giấy: Phan Trường Thị (1996) đề xuất mô hình mở Biển Đông dạng quạt giấy mở rộng từ vĩ độ 18° Bắc trượt dần về 9°30’ Vĩ Bắc và 110°30’ Kinh Đông dưới tác động của lưỡi manti. Chu Văn Ngợi (2015) đề xuất mô hình hai quạt giấy ngược chiều giao thoa qua trục tách giãn.
  • Nghiên cứu cấu trúc và địa động lực: Bùi Công Quế (1995, 1998, 2000) với các đề tài KT3, KHCN 06-04 và KHCN 06-12; Nguyễn Như Trung (2011) xác định bản đồ bề mặt Moho sâu từ 16 - 22 km; Lê Duy Bách (1998); Nguyễn Huy Quý (đề tài KC.09/06); Nguyễn Trọng Tín (đề tài KC.09.25/06-10); Trần Nghi (đề tài hợp tác ĐHQGHN - PVN 2011-2013 chứng minh cơ chế sụt lún nhiệt chu kỳ); Chu Văn Ngợi (đề tài KC.09.25/11-15).
  • Địa tầng Kainozoi: Đỗ Bạt và nnk (2001, 2002) đã chuẩn hóa 5 hệ tầng trầm tích tại khu vực dựa trên giếng khoan PV-94-2X và liên kết vùng.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết

Luận án kế thừa mô hình tổng hợp (kết hợp trượt bằng đứt gãy Sông Hồng giai đoạn đầu và cơ chế kéo tấm Palawan giai đoạn sau). Luận án tập trung giải quyết khoảng trống về đặc điểm hình học, động học của từng hệ thống đứt gãy cụ thể (F7, F8, F9, F13, F17, F18), làm rõ sự biến thiên bề dày trầm tích, phân định 3 phụ tầng cấu trúc và phục hồi lịch sử phát triển địa động lực qua 3 giai đoạn của 3 bồn trũng riêng biệt: Bắc Phúc Nguyên, Tây Vũng Mây và Đông Nam Tư Chính.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Khái niệm bồn trầm tích: Bồn trầm tích là khu vực vỏ Trái Đất bị sụt lún trong thời gian dài, tạo không gian chứa cho trầm tích lấp đầy. Khu vực Tư Chính - Vũng Mây gồm các cấu trúc nâng (dạng khối - địa lũy, trầm tích dày 2,5 - 3,5 km) và các trũng (dạng địa hào, bán địa hào, trầm tích dày 6 - 7 km, có nơi đạt trên 10.000 m).
  • Biến dạng kiến tạo và trường ứng suất: Biến dạng dẻo (nếp uốn) và biến dạng giòn (đứt gãy, khe nứt). Trường ứng suất kiến tạo gồm 3 trục ứng suất chính: $\sigma_1$ (trục nén ép cực đại), $\sigma_2$ (trục trung gian), $\sigma_3$ (trục căng giãn). Các pha biến dạng được phân tách qua các bề mặt bất chỉnh hợp (BCH) khu vực và địa phương.
  • Bối cảnh địa động lực: Khu vực nghiên cứu được định vị trong bối cảnh rìa lục địa thụ động (passive continental margin), chịu sự chi phối đồng thời của tương tác va chạm mảng Ấn - Úc vào Âu - Á, chuyển động trượt bằng của đới đứt gãy lớn và lực hút chìm mảng Biển Đông cổ tại đới Palawan.

Nguồn tư liệu và dữ liệu thực tế

  • Dữ liệu địa chấn 2D: 62 tuyến địa chấn do PVEP thu nổ năm 2006 với lưới tuyến từ $8 \times 8\text{ km}$ đến $32 \times 32\text{ km}$, tổng chiều dài 11.500 km. Các tuyến địa chấn trọng điểm được minh giải chi tiết gồm: MC-10-015, MC-11, MC-12, MC-18, MC-20, MC-26-016, MC-29, MC-32, MC-36, MC-38, MC-40, MC-44, MC-45, MC-46, MC-48, MC-49, MC-52, MC-57, MC-59, MC-60, MC-62, MC-63, MC-64, MC-65, MC-68, MC-82, MC-107-12. Ngoài ra, luận án sử dụng 52 tuyến địa chấn thu nổ các năm 1993 (TC-93) và 2003, trong đó có tuyến MC93-012.
  • Dữ liệu giếng khoan: Giếng khoan thăm dò PV-94-2X (chiều sâu 3.331 m) nằm tại cấu trúc nâng rạn san hô Tư Chính. Dữ liệu đối sánh từ các giếng khoan lân cận thuộc bồn Nam Côn Sơn (04-A-1X, 04-2-NB-1X, 05-1B-TL-1X, 05-2-HT-1X, 05-2-NT-1X, 06-LD-1X, 06-LT-1X, 12E-CS-1X), giếng khoan vùng Trường Sa (Reed Bank B-1, Sampaguita-1) và các giếng khoan quốc tế IODP 349 (U1431, U1433, U1434).
  • Dữ liệu thạch học và cổ sinh: Mẫu lõi thạch học lát mỏng (Nicon +, x125) tại độ sâu 2.320 m và khoảng 2.820 - 3.331 m giếng PV-94-2X; hóa thạch vi cổ sinh Foraminifera (Miogypsina sp., Lepidocyclina sp., Operculina, Amphistegina).
  • Dữ liệu địa vật lý: Bản đồ trọng lực và cấu trúc bề mặt Moho (16 - 22 km).

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp luận: Tiếp cận nhân quả (phân tích mối quan hệ giữa các pha lực kiến tạo và sản phẩm biến dạng) và tiếp cận hệ thống (đặt cấu trúc khu vực trong tổng thể trường ứng suất Biển Đông và Đông Nam Á).
  2. Phương pháp minh giải địa chấn - địa tầng: Phân tích trật tự các pha phản xạ, nhận diện các dạng kết thúc phản xạ (kề áp - onlap, gá đáy - downlap, phủ đáy - toplap, bào mòn - erosional truncation, chống nóc - apparent truncation); xác định thuộc tính sóng địa chấn (biên độ, tần số, độ liên tục) để giải đoán tướng trầm tích và môi trường lắng đọng.
  3. Phương pháp phân tích đứt gãy và biến dạng: Phân loại đứt gãy theo phương, cấp bậc và cơ chế động học (thuận listric, trượt bằng, nghịch chờm); xác định góc dốc, cự ly dịch chuyển tầng; dựng các mặt cắt cân bằng phục hồi biến dạng (tuyến MC-36, MC-40, MC-45).
  4. Phương pháp thành lập bản đồ địa chất: Xây dựng bản đồ đẳng dày các tập trầm tích Oligocen, Miocen dưới, Miocen giữa, Miocen trên; bản đồ hệ thống đứt gãy và bản đồ phân vùng cấu trúc - kiến tạo tỷ lệ 1:250.000.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về cấu trúc địa chất và lịch sử nghiên cứu

Chương 1 tổng hợp điều kiện tự nhiên, đặc điểm cấu trúc vỏ, địa tầng và lịch sử nghiên cứu khu vực:

  • Cấu trúc sâu và bề mặt Moho: Chiều sâu mặt Moho dao động từ 16 đến 22 km. Phía Bắc (đuôi đới tách giãn Biển Đông) có Moho nâng cao nhất (16 - 18 km); khu vực nâng Tư Chính - Phúc Nguyên Moho hạ sâu xuống 20 - 22 km; các bồn trầm tích có Moho phổ biến ở độ sâu 20 km. Bề mặt móng trước Kainozoi nằm ở độ sâu từ 5,5 - 6 km tại các đới nâng và đạt trên 10 km tại trung tâm các bồn trũng phía Tây Nam.
  • Đặc điểm địa tầng:
    1. Đá móng trước Kainozoi (Mezozoi): Phát hiện tại giếng khoan PV-94-2X ở độ sâu 2.820 - 3.331 m, gồm đá phun trào axit riolit, tuf riolit, tuffit và andezit tuổi Creta muộn ($K_2?$), cùng các thể xâm nhập granitoid (granit, granodiorit) tương đồng với móng bồn Nam Côn Sơn.
    2. Hệ tầng Vũng Mây ($E_3^{2-3}\text{ vm}$ - Oligocen): Gặp ở độ sâu 2.430 - 2.820 m tại PV-94-2X; bề dày từ 380 - 1.000 m (ở trũng sâu đạt trên 2.000 m). Phần dưới là cuội kết cơ sở; phần trên là sét bột kết dạng phiến xen cát kết dạng quarzit và sét than; môi trường sông, hồ, đồng bằng châu thổ ven biển; đá bị nén ép phân phiến mạnh ở giai đoạn hậu sinh muộn đến biến chất sớm.
    3. Hệ tầng Phúc Nguyên ($N_1^1\text{ pn}$ - Miocen sớm): Gặp ở độ sâu 2.052 - 2.430 m; bề dày 250 - 600 m; thành phần cát kết (lithic arkose hạt nhỏ - mịn), bột kết, sét kết xen lớp mỏng carbonat/dolomit; môi trường đồng bằng châu thổ ven biển chuyển lên biển nông; biến đổi thứ sinh ở giai đoạn Katagenes sớm, là tầng chứa tốt.
    4. Hệ tầng Tư Chính ($N_1^2\text{ tc}$ - Miocen giữa): Chiều sâu 1.700 - 2.052 m; bề dày 300 - 750 m; tại đới nâng gồm đá vôi rạn san hô dạng khối, đá vôi sinh vật (packstone, wackestone, mudstone); chứa tổ hợp vi cổ sinh Miogypsina sp. và Lepidocyclina sp.; tại trũng sâu phát triển trầm tích lục nguyên xen carbonat dạng thềm.
    5. Hệ tầng Phúc Tần ($N_1^3\text{ pt}$ - Miocen muộn): Chiều sâu 750 - 1.700 m; bề dày 400 - 1.000 m; đá vôi carbonat màu trắng sữa, rắn chắc; vi cổ sinh bám đáy Lepidocyclina sp. (gặp ở 750 m); trường sóng địa chấn song song, biên độ trung bình - cao, ít bị đứt gãy phá hủy.
    6. Hệ tầng Biển Đông ($N_2\text{-}Q\text{ bđ}$ - Pliocen - Đệ Tứ): Chiều sâu 0 - 750 m; bề dày 500 - 1.000 m; đá vôi ám tiêu san hô, đá vôi sinh vật chứa Operculina, Amphistegina, san hô, bryozoa; ở trũng sâu là sét bột biển thềm đến biển sâu.
Hệ / Thống Hệ tầng Ký hiệu Chiều sâu tại PV-94-2X (m) Bề dày (m) Thành phần thạch học chính Môi trường lắng đọng
Pliocen - Đệ Tứ Biển Đông $N_2\text{-}Q\text{ bđ}$ 0 - 750 500 - 1.000 Đá vôi ám tiêu, sinh vật, sét vôi Biển nông ven bờ đến biển sâu
Miocen muộn Phúc Tần $N_1^3\text{ pt}$ 750 - 1.700 400 - 1.000 Đá vôi carbonat khối trắng, packstone Biển nông, thềm lục địa
Miocen giữa Tư Chính $N_1^2\text{ tc}$ 1.700 - 2.052 300 - 750 Đá vôi rạn san hô, cát bột kết Rạn san hô, aluvi, biển nông
Miocen sớm Phúc Nguyên $N_1^1\text{ pn}$ 2.052 - 2.430 250 - 600 Cát kết lithic arkose, bột kết, sét Châu thổ ven biển đến biển nông
Oligocen Vũng Mây $E_3^{2-3}\text{ vm}$ 2.430 - 2.820 380 - 1.000 (>2.000) Cuội kết đáy, sét bột dạng phiến, than Sông, đầm hồ, châu thổ
Trước Kainozoi Móng $Mz$ ($K_2?$) 2.820 - 3.331 Đã khoan >511 Riolit, tuf riolit, andezit, granitoid Phun trào axit và xâm nhập

Chương 2. Cơ sở tài liệu và các phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết mạng lưới tài liệu và quy trình công nghệ xử lý:

  • Xác lập cơ sở tài liệu gồm 11.500 km địa chấn 2D PVEP (2006) và 52 tuyến địa chấn cũ (1993, 2003), kết hợp cột địa tầng chuẩn từ giếng khoan PV-94-2X.
  • Hệ thống hóa phương pháp minh giải địa chấn - địa tầng: định danh các mặt phản xạ chuẩn, phân tách các tập địa chấn dựa trên ranh giới bất chỉnh hợp địa chấn.
  • Xác định quy chuẩn nhận dạng các dạng kết thúc phản xạ (onlap, downlap, toplap, truncation) trên các tuyến địa chấn tiêu biểu (MC-36, MC-38, MC-52).
  • Áp dụng phương pháp phân tích trường ứng suất kiến tạo và cơ chế biến dạng giòn - dẻo để khôi phục các pha kiến tạo.

Chương 3. Đặc điểm cấu trúc và biến dạng kiến tạo

Chương 3 là chương thực nghiệm phân tích cấu trúc, xác lập các yếu tố kiến tạo cơ bản:

  • Các bề mặt bất chỉnh hợp (BCH):

    1. BCH nóc móng (trước Oligocen): Phân cách móng Mezozoi với trầm tích Kainozoi.
    2. BCH cuối Oligocen: Thể hiện sự gián đoạn trầm tích và chuyển dịch chế độ rift.
    3. BCH cuối Miocen sớm: Đánh dấu ranh giới giữa hệ tầng Phúc Nguyên và Tư Chính.
    4. BCH khu vực cuối Miocen giữa (BCH $N_1^2$): Là bề mặt bào mòn, cắt cụt góc rộng quan trọng nhất toàn vùng, phản ánh pha nén ép nghịch đảo kiến tạo mạnh mẽ làm uốn nếp các tầng Oligocen - Miocen giữa trước khi chuyển sang giai đoạn lún chìm nhiệt.
    5. BCH nóc Miocen muộn (đáy Pliocen): Ranh giới chuyển tiếp chế độ kiến tạo Pliocen - Đệ Tứ.

  • Hệ thống đứt gãy:

    • Theo phương: Gồm 4 hệ thống chính: Đông Bắc - Tây Nam (ĐB-TN), Tây Bắc - Đông Nam (TB-ĐN), á kinh tuyến (Bắc - Nam) và á vĩ tuyến (Đông - Tây). Trong đó, hệ thống ĐB-TN và TB-ĐN đóng vai trò khống chế bình đồ cấu trúc.
    • Các đứt gãy tạo bồn chính: Đứt gãy Biển Đông 2 (F7 - thuận listric phương TB-ĐN), đứt gãy Huyền Trân (F8), đứt gãy Đá Lát (F9 - cắm về phía Tây/Tây Bắc), đứt gãy Phúc Nguyên (F13), đứt gãy Vũng Mây (F17), đứt gãy Tư Chính (F18), đứt gãy Đông Bắc Nam Côn Sơn (F3), cùng các đứt gãy á kinh tuyến F20, F21 tại trũng Đông Nam Tư Chính.
    • Đặc điểm động học: Thời kỳ Oligocen - Miocen sớm chủ yếu là đứt gãy thuận dạng listric gây giãn đáy; cuối Miocen giữa xuất hiện các đứt gãy nghịch chờm phương ĐB-TN (thể hiện rõ trên các tuyến MC-11, MC-29, MC-48, MC-71-107); thời kỳ Pliocen - Đệ Tứ các đứt gãy tái hoạt động dạng trượt bằng và thuận.

  • Kiến trúc uốn nếp và nghịch đảo kiến tạo:

    • Nếp uốn thể hiện rõ nhất trong các tập trầm tích Oligocen và Miocen giữa tại phía Bắc cấu trúc nâng Đá Lát (tuyến MC-64), trung tâm bồn Tây Vũng Mây (tuyến MC-49) và trũng Đông Nam Tư Chính (tuyến MC-10-035). Các nếp uốn có phương trục ĐB-TN và TB-ĐN, tạo ra do ứng suất nén ép cuối Miocen giữa.

  • Hoạt động núi lửa trẻ:

    • Hoạt động phun trào núi lửa tuổi Pliocen - Đệ Tứ phát triển mạnh, thể hiện qua các thể xuyên cắt dạng nấm, dạng ống phá hủy các tập trầm tích Đệ Tam trên các mặt cắt địa chấn MC-44, MC-46, MC-68.

  • Phân tầng và phân vùng cấu trúc:

    • Tầng cấu trúc: Gồm Tầng móng trước Kainozoi (Tầng A) và Tầng phủ Kainozoi (Tầng B). Tầng B được chia thành 3 phụ tầng cấu trúc:
      1. Phụ tầng cấu trúc dưới ($B_1$): Trầm tích Oligocen - Miocen giữa, mức độ biến dạng uốn nếp và đứt gãy phân cắt rất mạnh.
      2. Phụ tầng cấu trúc giữa ($B_2$): Trầm tích Miocen muộn, thế nằm thoải, ít bị đứt gãy chia cắt, đặc trưng bởi lún chìm nhiệt.
      3. Phụ tầng cấu trúc trên ($B_3$): Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ, bị biến dạng bởi sụt lún nhanh và núi lửa xuyên cắt.
    • Phân vùng cấu trúc: Xác lập 3 bồn trũng Đệ Tam chính xen kẽ các khối nâng:
      1. Bồn trũng bán địa hào Bắc Phúc Nguyên: Khống chế bởi đứt gãy Phúc Nguyên và Huyền Trân.
      2. Bồn trũng Tây Vũng Mây: Địa hào sâu lấp đầy trầm tích Kainozoi dày 6 - 7 km.
      3. Bồn trũng Đông Nam Tư Chính: Nằm ở phía Nam, trầm tích Kainozoi có nơi dày trên 10 km, khống chế bởi đứt gãy Tư Chính và hệ thống đứt gãy á kinh tuyến.
      4. Các cấu trúc nâng xen kẽ: Đới nâng Tư Chính - Phúc Nguyên, đới nâng Huyền Trân, đới nâng Đá Lát - Đá Tây, đới nâng Vũng Mây.

Chương 4. Cơ chế kiến tạo hình thành và lịch sử phát triển các bồn trũng Đệ Tam

Chương 4 luận giải cơ chế động lực và phục hồi lịch sử tiến hóa theo thời gian:

  • Mô hình địa động lực tổng thể: Luận án lựa chọn mô hình hỗn hợp: Giai đoạn Eocen - Oligocen, sự trượt bằng trái dọc đứt gãy Sông Hồng đóng vai trò mở màn; từ Oligocen muộn đến Miocen, lực kéo tấm do hút chìm mảng Biển Đông cổ tại rãnh Palawan chi phối trực tiếp trường ứng suất căng giãn khu vực Tư Chính - Vũng Mây.
  • Ba giai đoạn phát triển kiến tạo:
    1. Giai đoạn Oligocen - Miocen giữa (Cơ chế tạo Rift và nén ép kết thúc): Căng giãn theo phương á kinh tuyến và Tây Bắc - Đông Nam hình thành hệ thống đứt gãy thuận listric, tạo các địa hào và bán địa hào (Bắc Phúc Nguyên, Tây Vũng Mây, Đông Nam Tư Chính), tích tụ trầm tích lục nguyên, than và chuyển tiếp lên biển nông. Cuối Miocen giữa (khoảng 15,5 - 16 triệu năm trước), va chạm vi lục địa Reed Bank - Palawan đã làm dừng tách giãn Biển Đông, phát sinh trường ứng suất nén ép theo phương TB-ĐN, gây nghịch đảo kiến tạo, uốn nếp trầm tích và tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp khu vực Miocen giữa ($N_1^2$).
    2. Giai đoạn Miocen muộn (Chế độ lún chìm nhiệt): Trường ứng suất kiến tạo chuyển sang yên tĩnh, thạch quyển nguội lạnh gây sụt lún nhiệt đồng đều trên diện rộng; hình thành các tập trầm tích carbonat biển nông dạng thềm và ám tiêu san hô dày đặc thuộc hệ tầng Phúc Tần, ít bị đứt gãy chia cắt.
    3. Giai đoạn Pliocen - Đệ Tứ (Căng giãn, sụt lún và nâng vòm khối tảng): Chế độ sụt lún nhanh kết hợp căng giãn cục bộ và nâng vòm khối tảng, kéo theo hoạt động magma núi lửa phun trào mạnh mẽ xuyên cắt các tầng trầm tích Kainozoi.
  • Lịch sử phát triển chi tiết tại từng bồn trũng: Được luận giải và kiểm chứng qua các mặt cắt phục hồi cân bằng MC-36, MC-40, MC-45, làm rõ sự biến thiên bề dày trầm tích và biên độ chuyển dịch của các khối nâng - sụt qua từng thời kỳ địa chất.
Giai đoạn địa chất Cơ chế kiến tạo - địa động lực Hoạt động đứt gãy & biến dạng Đặc trưng trầm tích & thạch học Hiện tượng địa chất đặc trưng
Oligocen - Miocen giữa Tạo Rift (căng giãn), kết thúc bằng nén ép Đứt gãy thuận listric tạo bồn; nghịch đảo kiến tạo cuối pha Cuội kết, cát kết lithic arkose, sét than, vôi thềm Hình thành 3 bồn địa hào; tạo BCH khu vực cuối $N_1^2$
Miocen muộn Lún chìm nhiệt thụ động Kiến tạo tương đối yên tĩnh, rất ít đứt gãy hoạt động Đá vôi carbonat khối trắng, packstone rạn san hô Trầm tích phủ đồng đều trên diện rộng (Hệ tầng Phúc Tần)
Pliocen - Đệ Tứ Căng giãn, sụt lún, nâng vòm khối tảng Đứt gãy trượt bằng - thuận tái hoạt động Đá vôi sinh vật rạn san hô, bùn sét thềm/biển sâu Núi lửa phun trào xuyên cắt tầng trầm tích Đệ Tam

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

  1. Xác định cụ thể hệ thống đứt gãy chính trực tiếp khống chế sự hình thành và phát triển của các bồn trũng Đệ Tam khu vực Tư Chính - Vũng Mây, bao gồm: đứt gãy Biển Đông 2 (F7), đứt gãy Huyền Trân (F8), đứt gãy Đá Lát (F9), đứt gãy Phúc Nguyên (F13), đứt gãy Vũng Mây (F17) và đứt gãy Tư Chính (F18).
  2. Xác lập cấu trúc địa tầng biến dạng của tầng phủ Kainozoi thành 3 phụ tầng cấu trúc ngăn cách nhau bởi các bề mặt bất chỉnh hợp: Phụ tầng cấu trúc dưới (Oligocen - Miocen giữa), Phụ tầng cấu trúc giữa (Miocen muộn) và Phụ tầng cấu trúc trên (Pliocen - Đệ Tứ).
  3. Luận giải chi tiết cơ chế kiến tạo - địa động lực trải qua 3 giai đoạn tiến hóa: giai đoạn tạo Rift căng giãn (Oligocen - Miocen giữa) kết thúc bằng pha nén ép nghịch đảo kiến tạo; giai đoạn lún chìm nhiệt (Miocen muộn); và giai đoạn căng giãn sụt lún kèm nâng vòm và hoạt động núi lửa trẻ (Pliocen - Đệ Tứ).

Đóng góp về mặt thực tiễn và định hướng ứng dụng

  1. Cung cấp cơ sở khoa học về cấu trúc và địa tầng phục vụ công tác đánh giá hệ thống dầu khí: chỉ ra các tầng chứa tiềm năng (cát kết lithic arkose hệ tầng Phúc Nguyên, nứt nẻ hệ tầng Vũng Mây, rạn san hô hệ tầng Tư Chính và Phúc Tần).
  2. Cảnh báo các yếu tố rủi ro địa chất trong tìm kiếm thăm dò dầu khí tại vùng nước sâu: hiện tượng tái hoạt động đứt gãy và hoạt động núi lửa trẻ Pliocen - Đệ Tứ có thể phá hủy hoặc làm rò rỉ các bẫy chứa dầu khí đã hình thành trước đó.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Trong phạm vi toàn khu vực nghiên cứu nước sâu rộng lớn (khoảng 50.000 km²), mới chỉ có 1 giếng khoan thăm dò trực tiếp là PV-94-2X nằm tại cấu trúc nâng Tư Chính. Do đó, các thông tin địa tầng, thạch học và cổ sinh của các bồn trũng sâu (Bắc Phúc Nguyên, Tây Vũng Mây, Đông Nam Tư Chính) chủ yếu dựa trên liên kết địa chấn với các lô lân cận của bồn Nam Côn Sơn, Trường Sa và giếng khoan đại dương quốc tế.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục cập nhật và xử lý lại tài liệu địa chấn đa kênh phân giải cao (địa chấn 3D); tích hợp thêm các kết quả phân tích địa hóa, mẫu lõi khi có thêm các giếng khoan thăm dò mới tại vùng nước sâu; nghiên cứu định lượng trường nhiệt và mô hình hóa chi tiết quá trình sinh, dịch chuyển và bảo tồn hydrocarbon trong từng phụ trũng.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Địa chất, Địa vật lý, Dầu khí: Luận án là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp minh giải địa chấn - địa tầng trong bối cảnh kiến tạo nước sâu, kỹ thuật phục hồi mặt cắt cân bằng và cơ chế địa động lực vùng rìa lục địa thụ động chịu nghịch đảo kiến tạo.
  • Đối với các cơ quan quản lý và doanh nghiệp dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, PVEP, VPI): Cung cấp tập bản đồ cấu trúc, bản đồ đẳng dày trầm tích Kainozoi tỷ lệ 1:250.000 và các luận cứ khoa học để xây dựng chiến lược mở rộng diện tích tìm kiếm thăm dò dầu khí tại các vùng biển nước sâu, xa bờ của thềm lục địa Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Khu vực Tư Chính - Vũng Mây gồm những bồn trũng Đệ Tam chính nào và được khống chế bởi các đứt gãy nào?

Khu vực gồm 3 bồn trũng chính: Bán địa hào Bắc Phúc Nguyên, Bồn trũng Tây Vũng Mây và Bồn trũng Đông Nam Tư Chính. Các bồn trũng này được khống chế bởi các hệ thống đứt gãy tạo bồn chính gồm: đứt gãy Biển Đông 2 (F7), đứt gãy Huyền Trân (F8), đứt gãy Đá Lát (F9), đứt gãy Phúc Nguyên (F13), đứt gãy Vũng Mây (F17) và đứt gãy Tư Chính (F18).

2. Tầng phủ Kainozoi tại khu vực được phân chia thành các phụ tầng cấu trúc nào?

Tầng phủ Kainozoi được phân chia thành 3 phụ tầng cấu trúc:

  • Phụ tầng cấu trúc dưới: Trầm tích Oligocen - Miocen giữa (gồm hệ tầng Vũng Mây, Phúc Nguyên, Tư Chính), bị biến dạng uốn nếp và đứt gãy phân cắt mạnh mẽ do hoạt động rifting và pha nén ép kết thúc.
  • Phụ tầng cấu trúc giữa: Trầm tích Miocen muộn (hệ tầng Phúc Tần), có cấu trúc phẳng thoải, ít bị đứt gãy phá hủy, đặc trưng cho chế độ lún chìm nhiệt.
  • Phụ tầng cấu trúc trên: Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ (hệ tầng Biển Đông), đặc trưng bởi sự sụt lún, căng giãn và bị hoạt động núi lửa trẻ xuyên cắt.

3. Bề mặt bất chỉnh hợp quan trọng nhất trong khu vực là gì và có ý nghĩa kiến tạo như thế nào?

Bề mặt bất chỉnh hợp quan trọng nhất là BCH khu vực cuối Miocen giữa (BCH $N_1^2$). Bề mặt này đánh dấu sự kết thúc của pha tách giãn tạo Rift Oligocen - Miocen giữa bằng một pha nén ép nghịch đảo kiến tạo mạnh mẽ (liên quan đến sự va chạm giữa mảng Reed Bank và Palawan, làm dừng tách giãn Biển Đông ở mốc khoảng 15,5 - 16 triệu năm trước), làm uốn nếp, bào mòn các tập trầm tích trước đó trước khi bước sang giai đoạn lún chìm nhiệt.

4. Dữ liệu địa tầng giếng khoan PV-94-2X đã phát hiện những thành tạo thạch học nào ở phần móng trước Kainozoi?

Tại giếng khoan PV-94-2X ở khoảng chiều sâu từ 2.820 m đến 3.331 m, các thành tạo móng trước Kainozoi được xác định là đá phun trào axit gồm riolit pocphia xen kẽ ít tuf riolit, tuffit và andezit, được xếp giả định vào tuổi Creta muộn ($K_2?$), gắn kết bởi thủy tinh núi lửa đã bị silic hóa, clorit hóa và serixit hóa mạnh.

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thị Thu Hằng đã làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc, hệ thống đứt gãy tạo bồn và các pha biến dạng kiến tạo tại khu vực nước sâu Tư Chính - Vũng Mây. Công trình đã phân chia tầng phủ Kainozoi thành 3 phụ tầng cấu trúc và chứng minh lịch sử tiến hóa địa động lực khu vực trải qua 3 giai đoạn: tạo Rift căng giãn (Oligocen - Miocen giữa) kết thúc bằng nghịch đảo kiến tạo, lún chìm nhiệt (Miocen muộn) và căng giãn sụt lún kèm magma núi lửa (Pliocen - Đệ Tứ). Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và tài liệu thực tế quan trọng định hướng cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí nước sâu, xa bờ trên thềm lục địa Việt Nam.