Tổng quan luận án

Công trình “Nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất trong Miocen bể Phú Khánh và ý nghĩa dầu khí” do Nghiên cứu sinh Trần Thị Dung thực hiện năm 2020 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Trần Nghi và TS. Nguyễn Thế Hùng, thuộc chuyên ngành Địa chất học (mã số: 9440201.01).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bể Phú Khánh là bể trầm tích nước sâu thuộc thềm lục địa miền Trung Việt Nam, có cấu trúc địa chất phân dị phức tạp do lịch sử hình thành, phát triển và biến dạng qua các pha kiến tạo từ Paleogen (Oligocen) đến Đệ Tứ. Dù công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã thu thập khối lượng tài liệu địa chấn và giếng khoan nhất định, cơ chế hình thành, lịch sử phát triển và quá trình biến dạng phá hủy cấu trúc địa chất nguyên thủy của các bể trầm tích trong Miocen vẫn chưa được làm sáng tỏ đồng bộ. Các hiện tượng địa chất đặc thù như đới đứt gãy sụt bậc 109°–110°E, đới sụt lún trung tâm, đới xiết trượt Tuy Hòa và đới nâng ngoài thể hiện trên các mặt cắt địa chấn nhưng chưa được xác lập đầy đủ về bản chất cơ chế kiến tạo, tuổi hình thành và mối liên hệ với hệ thống dầu khí.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất trầm tích bể Phú Khánh theo chu kỳ các bể thứ cấp trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và chuyển động kiến tạo trong Miocen, từ đó đánh giá ý nghĩa dầu khí liên quan.

Câu hỏi và vấn đề nghiên cứu

Văn bản luận án đặt ra 4 vấn đề nghiên cứu cần giải quyết:

  1. Nguyên nhân hình thành và lịch sử phát triển của bể Phú Khánh do địa động lực manti hay do kiến tạo của vỏ lục địa hay do cả hai để kiến lập nên bình đồ kiến trúc hiện tại và vị trí độ sâu trong mối quan hệ với toàn bộ Biển Đông?
  2. Cấu trúc địa chất theo phương nằm ngang của bể Phú Khánh được phân định dựa trên các đứt gãy có tính khu vực kéo dài liên tục theo không gian trong giai đoạn Pliocen – Đệ Tứ, nhưng tuổi và cơ chế thành tạo theo từng giai đoạn được xác định như thế nào?
  3. Tại sao trầm tích lục nguyên tướng biển nông tuổi Pliocen ở đới trung tâm hiện tại lại nằm ở vùng biển sâu?
  4. Ý kiến cho rằng trầm tích Miocen được thành tạo ở môi trường biển sâu là đúng hay sai?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích Miocen dưới ($N_1^1$), Miocen giữa ($N_1^2$) và Miocen trên ($N_1^3$) trong phạm vi bể trầm tích Kainozoi Phú Khánh.
  • Phạm vi không gian: Tọa độ địa lý từ $10^\circ 30'$ đến $15^\circ 00'$ vĩ độ Bắc và từ $108^\circ 30'$ đến $112^\circ 00'$ kinh độ Đông, trải dài từ vùng biển Quảng Ngãi đến Phan Thiết, thuộc địa phận biển hai tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa, với diện tích khoảng 80.000 km², bao gồm các lô dầu khí: 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 147, 148, 149, 150, 151, 152.
  • Phạm vi thời gian: Tập trung vào thế Miocen ($N_1$), đặt trong khung tiến hóa địa chất Kainozoi từ Paleogen (Eocen – Oligocen) đến Pliocen – Đệ Tứ ($N_2–Q$).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí

Hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí tại bể Phú Khánh trải qua hai giai đoạn chính:

  • Giai đoạn trước năm 1988: Các khảo sát địa vật lý khu vực được thực hiện bởi GSI (1974, mạng lưới $30 \times 30\text{ km}$ đến $50 \times 80\text{ km}$, 6.523 km tuyến 2D), Western Geophysical (1973–1974, 7.145 km tuyến 2D), và Hợp đồng giữa Tổng công ty Dầu khí Việt Nam với Technoexport/VSP (1985, tàu Malygin, thu nổ địa chấn 2D, từ và trọng lực).
  • Giai đoạn từ 1988 đến nay: Sau khi Luật Đầu tư nước ngoài ban hành (1987), BHP trúng thầu lô 120–121 (1989) và khoan 2 giếng khoan; NOPEC thu nổ 3.317 km địa chấn 2D không độc quyền (1993); PVEP thu nổ 7.268 km địa chấn 2D (2003); PGS và TGS thu nổ khoảng 10.000 km địa chấn 2D; Chevron (2008–2009) thu nổ trên 3.000 km 2D tại lô 120–122; Santos thu nổ 2.000 km 2D tại lô 123; Plain khoan 2 giếng 124-CMT-1X (phát hiện có dầu) và 124-HT-1X; ONGC thu nổ 3.000 km² địa chấn 3D và khoan giếng 127-NT-1X.

Các công trình nghiên cứu địa chất và địa động lực

  • Nghiên cứu vết lộ và địa hóa: Saurin (1944–1964) phát hiện các lớp sapropel giàu tảo tại đầm Thị Nại. Sladen, Nguyễn Quang Bô (1991), Trần Tĩnh (1988–1997), Lê Thành (1998), Phạm Quang Trung và cộng sự (2002–2003) phân tích mẫu đầm Thị Nại và đối sánh với dầu trong cacbonat Miocen ở giếng khoan 119-CH-1X.
  • Nghiên cứu cấu trúc sâu và địa mạo: Nguyễn Như Trung (2003) xây dựng bản đồ ranh giới Moho Biển Đông, xác định chiều dày vỏ Trái Đất khu vực bể Phú Khánh dao động từ 25 km đến 10 km. Savva và cộng sự (2013) chứng minh hiện tượng nóng chảy vát mỏng vỏ lục địa do manti trên và Moho nâng cao, hình thành hệ thống đứt gãy listric. Xuelin Qiu và cộng sự (2001), Yan Pin và cộng sự (2001) công bố cấu trúc sâu dạng thắt cổ chày đối xứng tại bể Xisha (Bắc Biển Đông).
  • Nghiên cứu kiến tạo khu vực: L. Lee (1998) chia lịch sử kiến tạo Biển Đông thành 3 giai đoạn: tiền rift ($>50\text{ Ma}$), đồng rift ($50–17\text{ Ma}$), và sau rift ($16\text{ Ma}$ đến nay). Tapponnier (1982, 1986) phân tích sự thúc trồi mảng Đông Dương và sự trượt bằng của đứt gãy Sông Hồng. Nhóm tác giả Đan Mạch (2009) nghiên cứu hoạt động đứt gãy Ailaoshan – Sông Hồng và đứt gãy trượt bằng á kinh tuyến qua bể Phú Khánh. Trần Văn Trị (2009) và Nguyễn Trọng Tín (2010) xác định đới cắt trượt Tuy Hòa cắt dịch trượt bằng trái đứt gãy kinh tuyến 110°E ("Sườn dốc đông Việt Nam").
  • Nghiên cứu địa tầng phân tập và tướng đá: Watkins và cộng sự (1998) chia bể Phú Khánh thành 5 tập địa chấn – địa tầng nhưng chưa gắn với phân tích tướng trường sóng. Fyhn và cộng sự (2009, 2013) phân chia các tướng aluvi, quạt ngầm châu thổ, cacbonat khối xây, cacbonat dạng nền, trầm tích vụn biển sâu và châu thổ bazan trên địa chấn nhưng chưa kiểm chứng bằng lát mỏng thạch học. Trần Nghi và cộng sự (2010, 2013, 2014, 2017, 2019) xác lập mô hình sụt lún nhiệt không tách giãn, chia Kainozoi bể Phú Khánh thành 6 phức tập (sequence) và 3 tổ hợp thạch kiến tạo. Đỗ Bạt và cộng sự (2015, 2018) định danh các hệ tầng địa tầng Kainozoi khu vực.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Luận án giải quyết việc tích hợp phân tích tướng trầm tích với các miền hệ thống địa tầng phân tập (LST, TST, HST); phục hồi hình học biến dạng kiến tạo của các bể thứ cấp Miocen qua từng thời kỳ; sử dụng lát mỏng thạch học để kiểm chứng bản chất tướng đá (đặc biệt là tầng phản xạ trắng Miocen muộn) nhằm bác bỏ các nhận định chưa chuẩn xác về trầm tích biển sâu trong Miocen; và xác lập quy luật phát triển bẫy dầu khí theo tiến hóa cấu trúc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

  • Nguyên lý Địa tầng phân tập (Sequence Stratigraphy): Kế thừa lý thuyết của Vail và cộng sự (1977), Posamentier và cộng sự (1988), Van Wagoner (1995) và định nghĩa của Trần Nghi (2010): địa tầng phân tập là sự sắp xếp có quy luật của các tướng và nhóm tướng trầm tích trong khung địa tầng theo không gian và thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển chân tĩnh và chuyển động kiến tạo. Mỗi phức tập (sequence) tương ứng một chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu gồm 3 miền hệ thống:
    • Miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST): hình thành khi mực nước biển hạ thấp, bao gồm phức hợp trầm tích aluvi ($ar$), đồng bằng châu thổ ($amr$), và quạt sườn trầm tích trọng lực.
    • Miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST): tích tụ khi mực nước biển dâng cao, đặc trưng bởi kiến trúc phủ chồng tiến (onlap), trầm tích biến thiên từ thô lên mịn theo phương thẳng đứng.
    • Miền hệ thống trầm tích biển cao (HST): hình thành khi mực nước biển từ mức cao nhất hạ dần, tốc độ lắng đọng vượt quá tốc độ dâng nước, tạo cấu tạo nêm lấn và phân dị dới mịn trên thô.
  • Khái niệm tướng trầm tích: Áp dụng định nghĩa của Rukhin: tướng là những trầm tích được thành tạo trong một vị trí nhất định có cùng những điều kiện khác với những vùng lân cận. Luận án phân biệt nhóm tướng đơn ($ar, at, amr, amt, mt$) và nhóm tướng kép ($mt/amr, amr/mt$).
  • Định luật phân dị Walther: Quy luật phân dị tướng trầm tích theo phương nằm ngang (không gian) phản ánh tương ứng trong sự sắp xếp các tập trầm tích theo phương thẳng đứng (thời gian).
  • Quan hệ nhân quả và Tổ hợp thạch kiến tạo: Kiến tạo và dao động mực nước biển đóng vai trò nguyên nhân, còn cấu trúc hình học và thành phần thạch học trầm tích là kết quả.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  1. Phương pháp địa chấn – địa tầng: Minh giải các mặt cắt địa chấn qua 4 bước: (1) Xác định hệ thống đứt gãy kiến tạo và tính chất dịch chuyển qua dấu hiệu dịch chuyển trục đồng pha, mất sóng, sóng tán xạ; (2) Phân chia các tập địa chấn dựa trên các kiểu kết thúc phản xạ (onlap, downlap, toplap, offlap, bào mòn cắt xén truncation); (3) Phân tích tướng địa chấn qua hình dạng bên ngoài (dạng gò đồi, lấp đầy, đê/thấu kính, tấm) và thông số bên trong (dạng phản xạ song song, phân kỳ/hội tụ, nêm lấn xích ma/chữ S, biên độ, tần số, độ liên tục, vận tốc lớp); (4) Luận giải môi trường trầm tích và thạch học.
  2. Phương pháp phân tích địa vật lý giếng khoan: Phân tích hình dạng đường cong tia Gamma (GR), đường cong điện trở suất và mật độ để nhận diện môi trường lắng đọng và tướng đá tại các giếng khoan.
  3. Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực: Định lượng thành phần khoáng vật thạch anh ($Q$), felspat ($F$), mảnh đá ($R$), độ mài tròn ($Ro$), hệ số chọn lọc ($So$), kích thước hạt trung bình ($Md$), hệ số biến đổi thứ sinh ($I$), cùng thành phần sinh vật (foram, bryozoa, san hô) và chất hữu cơ/bitum.
  4. Phương pháp phân tích biến dạng và phục hồi bể trầm tích: Xử lý loại bỏ biến dạng dòn (đứt gãy thuận, nghịch, trượt bằng) và biến dạng dẻo (uốn nếp, sụt lún oằn võng, nâng trồi magma) trên các tuyến địa chấn để khôi phục cấu trúc hình học nguyên thủy của từng bể thứ cấp Miocen sớm, giữa và muộn.
  5. Phương pháp xây dựng bản đồ tướng đá – cổ địa lý: Tổng hợp ranh giới các miền hệ thống trầm tích (LST, TST, HST) để thành lập bản đồ phân bố tướng đá theo từng thời kỳ.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Tài liệu địa chấn: Hàng chục nghìn km tuyến địa chấn 2D và 3D khu vực (các tuyến L01, L02, L03, L04, L05, L06, L07, L08, L12, L18, L19, PKG_09_03...).
  • Tài liệu giếng khoan: Dữ liệu địa vật lý và mẫu cắt từ các giếng khoan GK2, GK3, GK4, 124-HT-1X, 124-CMT-1X, 127-NT-1X, 119-CH-1X, cùng tài liệu đối sánh liên vùng tại giếng GK-2X (bể Nam Côn Sơn) và PV-2X (bể Tư Chính – Vũng Mây).
  • Tài liệu địa vật lý khác: Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer và bản đồ dị thường từ $\Delta Ta$.
  • Tài liệu thạch học: Hàng trăm mẫu lát mỏng thạch học thạch học định danh khoáng vật và vi cổ sinh ở các độ sâu đại diện.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu

Chương 1 trình bày khái quát vị trí địa lý, địa hình đáy biển, lịch sử nghiên cứu và đặc điểm địa tầng Kainozoi khu vực bể Phú Khánh.

Đặc điểm địa hình đáy biển: Đáy biển phân dị phức tạp từ bờ ra ngoài khơi với độ sâu từ 0 m đến trên 4.000 m, có tính chất đối xứng (mở rộng ở hai đầu Bắc – Nam, thắt hẹp ở trung tâm):

  • Đới nước nông ($0–200\text{ m}$): Thềm lục địa hẹp, dạng bậc thang do các đứt gãy á vĩ tuyến khống chế làm móng trượt khối về phía trung tâm.
  • Đới sườn lục địa ($200–1.000\text{ m}$): Địa hình dốc lớn từ vài độ đến vài chục độ, phân cắt mạnh bởi các núi ngầm granit, núi lửa trẻ và hẻm vực ngầm (canyon).
  • Đới chân lục địa và trũng sâu ($>1.000\text{ m}$ đến trên $3.500\text{ m}$): Trũng Phú Yên có độ sâu đáy biển trên 3.000 m, cấu trúc đáy vẫn mang bản chất vỏ lục địa bị nhấn chìm chứ không phải vỏ đại dương tách giãn Biển Đông.

Phân chia địa tầng Kainozoi bể Phú Khánh:

Phân vị địa tầng Chiều dày Thành phần thạch học chủ yếu Hóa thạch tiêu biểu Môi trường trầm tích
Thống Oligocen – Eocen (?) Hàng chục – hàng trăm mét Cát bột kết xen cuội sạn, chuyển lên cát bột xen sét than Bào tử phấn hoa Đầm hồ, vũng vịnh ven biển
Hệ tầng Phú Yên ($N_1^1\text{ py}$) (Miocen dưới) 100 – 1.000 m Sét bột kết, cát kết hạt nhỏ xen sét vôi, cacbonat, ám tiêu và đá phun trào Foram lớn: Miogypsinoides, Miogypsina (Tf1), Lepidocyclina, Eulepidina (Te5) Thềm biển, biển nông, đồng bằng ven biển
Hệ tầng Phú Khánh ($N_1^2\text{ pk}$) (Miocen giữa) 50 – 500 m Cát kết hạt nhỏ – trung, bột kết, sét kết chứa vôi, đá vôi sinh vật – ám tiêu, đôlômit Foram trôi nổi: Orbulina (N9), Globorotalia fohsi (N11–N15); Nanno: Helicosphaera phillipinecsis, Discoaster kugleri, D. hamatus (NN6–NN9) Thềm – biển nông, biển mở
Hệ tầng Khánh Hòa ($N_1^3\text{ kh}$) (Miocen trên) 100 – 1.000 m Cát kết, bột kết, sét kết xen các tập đá vôi; phía Đông phát triển sét, sét vôi Plankton foram: Neogloborotalia acostaensis, Globorotalia tumida, G. margaritae (N16–N18); Nanno: Discoaster bellus, D. quinqueramus (NN10–NN11) Thềm biển, biển nông, biển mở
Hệ tầng Biển Đông ($N_2–Q\text{ bđ}$) (Pliocen – Đệ Tứ) 500 – 2.000 m Sét bột cát bở rời chứa glauconit, đá vôi ám tiêu san hô, bryozoa Foram: Sphaeroidinella dehiscens, Globorotalia tosaensis, G. truncatulinoides (N19–N22); Nanno: Discoaster broweri, Ceratolithus rugosus (NN12–NN19) Biển tiến thềm rộng lớn

Chương 2: Phương pháp luận, các phương pháp nghiên cứu và cơ sở tài liệu

Chương 2 thiết lập cơ sở lý luận và quy trình thực hiện:

  • Xây dựng mô hình địa tầng phân tập đặc thù áp dụng cho bể trầm tích Kainozoi thềm lục địa Việt Nam: mỗi phức tập trầm tích tương ứng một chu kỳ thay đổi mực nước biển toàn cầu, được giới hạn bởi bề mặt gián đoạn trầm tích chạy xuyên không gian và thời gian.
  • Chi tiết hóa các quan hệ tổ hợp tướng trong từng miền hệ thống:
    • $LST = arLST + amrLST + amr/mtLST$
    • $TST = atTST + amtTST + mt/amrTST$
    • $HST = arHST + amrHST + amr/mtHST$
  • Thiết lập quy trình 4 bước phân tích địa chấn – địa tầng gắn với việc nhận diện kiểu cấu tạo phản xạ (song song, phân kỳ, nêm lấn xích ma, gò đồi, dạng tấm) và tính chất động học sóng (biên độ, tần số, độ liên tục).
  • Quy định tiêu chuẩn xử lý và khôi phục biến dạng kiến tạo: phân tách các biến dạng kiến tạo sau trầm tích ra khỏi cấu tạo trầm tích nguyên thủy (tránh nhầm lẫn cấu trúc nén ép, oằn võng với nêm lấn trầm tích).

Chương 3: Đặc điểm biến dạng và lịch sử biến đổi cấu trúc địa chất các bể thứ cấp trong Miocen

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích cấu trúc, cơ chế biến dạng và phục hồi hình học bể theo Luận điểm 1:

Các dạng biến dạng kiến tạo chủ yếu:

  • Biến dạng đứt gãy: Phát triển hệ thống đứt gãy thuận dạng thìa (listric) liên quan đến sụt lún nhiệt và vát mỏng vỏ lục địa; đới đứt gãy xiết trượt Tuy Hòa với hệ thống đứt gãy trượt bằng $F_1$ đến $F_7$ (trong đó $F_3$ là đứt gãy kép trượt bằng và thuận sụt bậc trong $N_1^3$, làm bề dày cánh phải lớn gấp 3 lần cánh trái); hệ thống đứt gãy cấp III dạng cành cây.
  • Biến dạng do sụt lún, nén ép và nâng trồi: Đới sụt lún trung tâm bị oằn võng nén ép; đới nâng ngoài bị nén ép trong bối cảnh sụt lún; cấu tạo domino do nén ép cục bộ.
  • Biến dạng do hoạt động núi lửa: Xuất hiện các khối nâng trồi và thể phun trào magma trẻ giai đoạn Pliocen – Đệ Tứ ($N_2–Q$).

Lịch sử biến đổi cấu trúc qua các thời kỳ phục hồi:

  • Miocen sớm ($N_1^1$): Bể có cấu trúc phân dị tương đối đơn giản gồm 3 đới cấu trúc:
    1. Đới thềm trong (thềm nông ven rìa);
    2. Đới trũng sụt lún trung tâm (các địa hào hẹp sụt lún đồng rift);
    3. Đới nâng ngoài.
  • Miocen giữa ($N_1^2$): Quá trình sụt lún nhiệt lan tỏa làm mở rộng không gian bể, cấu trúc phát triển thành 4 đới cấu trúc:
    1. Đới thềm trong;
    2. Đới đứt gãy chuyển tiếp;
    3. Đới trũng sụt lún trung tâm (mở rộng dạng ô van);
    4. Đới nâng ngoài (phát triển các khối gờ nâng cacbonat).
  • Miocen muộn ($N_1^3$): Biến dạng kiến tạo và nghịch đảo pha muộn làm cấu trúc địa chất phân hóa cao nhất thành 5 đới cấu trúc:
    1. Đới thềm trong (thềm Đà Nẵng);
    2. Đới đứt gãy kép xiết trượt Tuy Hòa (trượt bằng và thuận sụt bậc);
    3. Đới trũng sụt lún trung tâm;
    4. Đới nâng ngoài;
    5. Đới rìa tách giãn Biển Đông.

Cơ chế địa động lực sâu: Mô hình cấu trúc sâu Line PKG_09_03 xác nhận vỏ lục địa trước Kainozoi bị nóng chảy vát mỏng đối xứng dạng "thắt cổ chày", bề mặt ranh giới Moho dâng cao tương ứng với vị trí trầm tích Kainozoi sụt lún sâu nhất, tạo ra cơ chế sụt lún nhiệt không tách giãn.

Chương 4: Tiến hóa trầm tích các bể thứ cấp Miocen trong mối quan hệ với lịch sử kiến tạo và ý nghĩa dầu khí liên quan

Chương 4 tập trung vào sự tiến hóa môi trường trầm tích và đánh giá hệ thống dầu khí theo Luận điểm 2:

Tiến hóa tướng đá – cổ địa lý theo các chu kỳ địa tầng phân tập:

  • Pha biển thấp Miocen sớm (LST $N_1^1$): Trầm tích chủ yếu là nhóm tướng lục nguyên thô đa khoáng aluvi ($ar$) lấp đầy các địa hào nội lục hẹp và tướng châu thổ ven bờ ($amr$). Mẫu thạch học giếng GK2 (độ sâu 2.546 m) xác định cát kết thạch anh – litic môi trường bãi triều ven biển.
  • Pha biển tiến Miocen giữa (TST $N_1^2$): Sụt lún nhiệt mở rộng diện tích thủy vực tạo các vũng vịnh dạng ô van đan xen quần đảo ngầm. Xuất hiện nhóm tướng lục nguyên ven biển ít khoáng, nhóm tướng sét vôi vũng vịnh, và nhóm tướng ám tiêu san hô. Mẫu thạch học giếng GK2 xác định đá vôi sinh vật chứa Foraminifera (2.255,5 m), Bryozoa và Foram (2.283 m), đá vôi ám tiêu có độ rỗng hiệu dụng cao (2.453 m), và cát kết ackô hạt trung môi trường vũng vịnh (2.485,5 m).
  • Pha biển thấp Miocen muộn (LST $N_1^3$): Trầm tích lục nguyên ít khoáng – đơn khoáng ven biển và biển nông, phát triển tướng cát châu thổ ngầm. Tầng phản xạ trắng trên địa chấn được chứng minh bằng lát mỏng thạch học là đá vôi vụn sinh vật giàu mảnh vỏ Foraminifera, Mollusca, San hô mài tròn cùng bitum và thạch anh tha sinh (mẫu giếng PV-2X độ sâu 1.160 m), là sản phẩm bào mòn cơ học từ các khối nâng ám tiêu san hô Miocen giữa kế cận.

Đánh giá ý nghĩa hệ thống dầu khí:

  • Tầng sinh: Đá sét than Oligocen; sét vôi giàu vật chất hữu cơ lắng đọng trong môi trường vũng vịnh tù hãm pha TST Miocen giữa; các tập sapropel giàu tảo.
  • Tầng chứa: Cát kết châu thổ ngầm pha HST/LST Miocen muộn; đá vôi ám tiêu san hô pha TST Miocen giữa có độ rỗng và độ thấm cao; đới đá móng nứt nẻ trước Kainozoi tại các khối nhô.
  • Tầng chắn: Các tập sét biển tiến diện rộng thuộc pha TST Miocen giữa và Miocen muộn, cùng các tập sét bột kết biển phủ Pliocen – Đệ Tứ.
  • Hệ thống bẫy dầu khí theo thời gian kiến tạo:
Giai đoạn địa chất Kiểu bẫy dầu khí đặc trưng Cơ chế và điều kiện thành tạo
Miocen sớm ($N_1^1$) Bẫy cấu trúc – kiến tạo (bẫy móng nứt nẻ, khối tảng trượt) Hoạt động nghịch đảo kiến tạo cuối Oligocen – đầu Miocen sớm tạo đứt gãy nứt nẻ khối móng nhô
Miocen giữa ($N_1^2$) Bẫy ám tiêu san hô (bẫy địa tầng carbonat) Sự phát triển các khối xây sinh vật trên gờ nâng ngầm trong pha biển tiến kết hợp nghịch đảo cuối $N_1^2$
Miocen muộn ($N_1^3$) Bẫy trầm tích – địa tầng Tướng cát nêm lấn châu thổ ngầm thuộc miền hệ thống biển cao (HST $N_1^3$)
Cuối Miocen muộn ($N_1^3$) Bẫy hỗn hợp (cấu tạo vòm, hoa, đứt gãy) Hoạt động nghịch đảo kiến tạo mạnh mẽ cuối $N_1^3$ tái biến dạng các tập tích tụ trầm tích

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về lý luận khoa học

  1. Phục hồi cấu trúc biến dạng: Khôi phục thành công các hiện tượng biến dạng của đới đứt gãy kinh tuyến 109°–110°E và đới cắt trượt Tuy Hòa, làm sáng tỏ bản chất tiến hóa từ 3 đới cấu trúc trong Miocen sớm, phát triển thành 4 đới trong Miocen giữa và đạt 5 đới cấu trúc trong Miocen muộn.
  2. Thành lập hệ thống bản đồ tướng đá – cổ địa lý: Xây dựng 3 sơ đồ tướng đá – cổ địa lý theo các miền hệ thống của địa tầng phân tập:
    • Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) Miocen sớm;
    • Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST) Miocen giữa;
    • Giai đoạn miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST) Miocen muộn.
  3. Làm rõ bản chất thạch học tầng phản xạ trắng: Sử dụng phân tích lát mỏng thạch học chứng minh tầng phản xạ trắng Miocen muộn trên mặt cắt địa chấn bản chất là đá vôi vụn sinh vật (mảnh vụn san hô, foram, mollusc) do quá trình xâm thực bào mòn các khối nâng ám tiêu san hô Miocen giữa, bác bỏ quan điểm cho rằng đây là trầm tích biển sâu nguyên thủy.
  4. Xác lập mối quan hệ thạch kiến tạo: Xác định các tổ hợp thạch kiến tạo và cơ chế sụt lún nhiệt không tách giãn với mô hình vỏ lục địa mỏng dần dạng "thắt cổ chày" đối xứng và Moho nâng cao.

Đóng góp mới về thực tiễn

  1. Xác định tuổi và quy luật phân bố các bẫy dầu khí:
    • Miocen sớm: bẫy cấu trúc móng nứt nẻ liên quan nghịch đảo kiến tạo cuối Oligocen – đầu Miocen sớm;
    • Miocen giữa: bẫy ám tiêu san hô liên quan nghịch đảo kiến tạo cuối Miocen giữa;
    • Miocen muộn: bẫy địa tầng cát châu thổ ngầm (HST $N_1^3$) và bẫy hỗn hợp liên quan nghịch đảo cuối $N_1^3$.
  2. Định hướng công tác tìm kiếm thăm dò: Cung cấp cơ sở khoa học để dự báo không gian phân bố của các thể địa chất chứa dầu khí (cát kết châu thổ ngầm, đá vôi ám tiêu) và các tầng chắn sét vôi vũng vịnh tại các lô mở ở vùng nước sâu bể Phú Khánh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Số lượng giếng khoan thăm dò tại bể Phú Khánh còn rất hạn chế (toàn bể mới có 5 giếng khoan, chủ yếu đặt trên các cấu tạo nâng của móng và chỉ có 2 giếng khoan chạm móng kết tinh); các tài liệu địa vật lý giếng khoan và mẫu lõi ở đới trũng sâu trung tâm chưa phong phú; tài liệu trọng lực và từ đo thành tàu trước đây bị thất lạc một phần và chưa bao quát hoàn toàn diện tích nghiên cứu.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục bổ sung số liệu phân tích thạch học, địa hóa chi tiết từ các giếng khoan thăm dò mới khi được triển khai ở vùng nước sâu ($>1.000\text{ m}$); đan dày mạng lưới địa chấn 3D tại các khu vực bẫy hỗn hợp và ám tiêu san hô phát hiện mới nhằm chuẩn xác hóa mô hình mô phỏng vỉa.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Địa chất dầu khí, Trầm tích luận, Địa tầng phân tập và Địa vật lý biển.
    • Các chuyên gia tìm kiếm, thăm dò, minh giải địa chấn tại Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petrovietnam), Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) và các công ty điều hành dầu khí quốc tế.
  • Nội dung giá trị:
    • Phương pháp luận phục hồi biến dạng cấu trúc bể trầm tích bị phá hủy qua nhiều chu kỳ kiến tạo.
    • Bộ dữ liệu thạch học lát mỏng đối sánh với đường cong carota giếng khoan và tướng trường sóng địa chấn.
    • Tiêu chuẩn nhận diện và phân loại bẫy địa tầng – cấu tạo phục vụ đánh giá triển vọng dầu khí vùng nước sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Cơ chế kiến tạo – địa động lực chủ đạo hình thành nên bể Phú Khánh là gì?
Bể Phú Khánh hình thành chủ yếu theo cơ chế sụt lún nhiệt không tách giãn. Hiện tượng chùm lưỡi manti nâng cao làm bề mặt Moho dâng lên (chiều dày vỏ giảm còn 10–25 km), làm vỏ lục địa trước Kainozoi bị nóng chảy vát mỏng tạo dạng đối xứng thắt cổ chày, kéo theo sự xuất hiện của hệ thống đứt gãy listric và các bể thứ cấp sụt lún mở rộng theo chu kỳ.

2. Cấu trúc địa chất bể Phú Khánh biến đổi theo số lượng đới như thế nào qua các thời kỳ của thế Miocen?
Cấu trúc bể có xu hướng phức tạp hóa dần theo không gian và thời gian: từ 3 đới cấu trúc trong Miocen sớm (thềm trong, trũng sụt lún trung tâm, đới nâng ngoài), mở rộng thành 4 đới cấu trúc trong Miocen giữa (thềm trong, đới chuyển tiếp, trũng sụt lún trung tâm, đới nâng ngoài), và đạt 5 đới cấu trúc trong Miocen muộn (thềm trong Đà Nẵng, đới đứt gãy kép xiết trượt Tuy Hòa, đới sụt lún trung tâm, đới nâng ngoài, đới rìa tách giãn Biển Đông).

3. Bản chất của "tầng phản xạ trắng" Miocen muộn trên mặt cắt địa chấn được chứng minh là gì?
Bằng phương pháp phân tích lát mỏng thạch học (mẫu giếng khoan PV-2X ở độ sâu 1.160 m), luận án chứng minh tầng phản xạ trắng là đá vôi vụn sinh vật chứa phong phú vỏ foram, san hô, mollusc mài tròn cạnh xen thạch anh tha sinh và bitum. Đây là vật liệu tái trầm tích do quá trình bào mòn phá hủy từ các khối nâng ám tiêu san hô Miocen giữa, không phải là trầm tích biển sâu nguyên sinh.

4. Các kiểu bẫy dầu khí chính trong trầm tích Miocen được phân loại theo tuổi như thế nào?

  • Miocen sớm ($N_1^1$): Bẫy cấu trúc – kiến tạo (bẫy móng nứt nẻ) hình thành do nghịch đảo kiến tạo cuối Oligocen – đầu Miocen sớm.
  • Miocen giữa ($N_1^2$): Bẫy ám tiêu san hô sinh vật phát triển trên các khối nâng gờ ngầm kết hợp nghịch đảo cuối Miocen giữa.
  • Miocen muộn ($N_1^3$): Bẫy trầm tích – địa tầng cát châu thổ ngầm (HST $N_1^3$) và bẫy hỗn hợp do nghịch đảo kiến tạo cuối $N_1^3$.

5. Địa tầng Kainozoi bể Phú Khánh được chia thành những hệ tầng nào và trầm tích Miocen gồm các đơn vị nào?
Địa tầng Kainozoi bể Phú Khánh gồm 5 phân vị: Thống Oligocen – Eocen (?); Hệ tầng Phú Yên ($N_1^1\text{ py}$, Miocen dưới); Hệ tầng Phú Khánh ($N_1^2\text{ pk}$, Miocen giữa); Hệ tầng Khánh Hòa ($N_1^3\text{ kh}$, Miocen trên); và Hệ tầng Biển Đông ($N_2–Q\text{ bđ}$, Pliocen – Đệ Tứ).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thị Dung đã làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa địa chất – trầm tích bể Phú Khánh trong thế Miocen thông qua việc tích hợp phương pháp địa tầng phân tập, minh giải địa chấn và phân tích thạch học lát mỏng giếng khoan. Công trình chứng minh quy luật biến đổi cấu trúc từ 3 đới trong Miocen sớm lên 5 đới trong Miocen muộn dưới cơ chế sụt lún nhiệt không tách giãn và hoạt động của đới xiết trượt Tuy Hòa cùng đứt gãy 109°–110°E. Các sơ đồ tướng đá – cổ địa lý được xác lập là cơ sở khoa học tin cậy để nhận diện bản chất thạch học các tập phản xạ địa chấn và xác định tiềm năng của các hệ thống bẫy dầu khí móng nứt nẻ, ám tiêu san hô và cát châu thổ ngầm phục vụ công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí tại thềm lục địa miền Trung Việt Nam.