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

Với các đặc trưng khác biệt về đặc điểm tướng địa chấn, thạch học và kết hợp với bối cảnh cấu trúc kiến tạo khu vực, các tác giả xây dựng quá trình phát triển của cacbonat bao gồm: giai đoạn ban đầu (start up); phát triển chồng lấn, mở rộng (progradation); phát triển kiểu giật lùi (backstepping) thu hẹp diện tích và giai đoạn cuối cùng bị thoái hóa (drowning).

Sự thay đổi của mực nước biển tương đối vào thời kỳ Miocen giữa - muộn đã tạo ra đặc điểm phát triển giật lùi phổ biến không chỉ ở Nam bể trầm tích Sông Hồng mà còn ở khu vực khác ở Đông Nam Á (như Tây Natuna). So sánh các bản đồ đẳng dày thời kỳ Miocen sớm và giữa nhận biết được sự thu hẹp về diện tích của nền cacbonat này (~7.500km²) trong khoảng thời gian từ 24 - 16 triệu năm trước (trntr), tương ứng với thời kỳ thành tạo phần dưới trầm tích Miocen giữa trong khoảng 16-13 trntr (~6.000 km²) và cuối cùng còn lại khoảng 1.000 km² vào thời kỳ 12 - 10 trntr.

Quá trình sụt lún khu vực xảy ra trong khoảng 10-6 trntr đan xen với sự nâng lên cục bộ mạnh mẽ cũng trong giai đoạn Miocen giữa - muộn đã chấm dứt sự phát triển của thành hệ carbonat Tri Tôn và cuối cùng chúng bị chôn vùi bởi các thành hệ trầm tích Quảng Ngãi, biển Đông trẻ hơn có thành phần cát kết, bột kết và sét kết xen kẹp tuổi Miocen muộn tới Pliocen, Đệ tứ.

Giới thiệu chung

Trong suốt thời kỳ Miocen và Pliocen -  Đệ tứ, một số bể trầm tích Kainozoi tại khu vực Đông Nam Á xuất hiện phổ biến các loại trầm tích carbonat biển nông. Sự phát triển của chúng bị ảnh hưởng chi phối mạnh mẽ của hình thái cấu trúc cấu tạo riêng biệt liên quan tới quá trình phát triển kiến tạo và biến đổi môi trường ở mức độ phức tạp khác nhau (Fulthorpe và Schlenger, 1989). Đặc biệt, carbonat thềm phát triển rộng khắp tại phần Nam bể Sông Hồng, Tây bể Phú Khánh và Đông bể Nam Côn Sơn hay trong các cụm bể khác trên thềm lục địa Việt Nam. Trên cơ sở tài liệu địa chấn 2D của BP (lô 117, 118, 119) thu nổ năm 1989-1991 cũng như BHP (lô 120, 121) năm 1991-1993 khu vực Nam bể Sông Hồng, bản đồ các tầng cấu trúc từ mặt móng tới nóc Oligocen, Miocen và Pliocen- Đệ tứ đã được xây dựng. Dựa theo kết quả minh giải này, BP và BHP đã khoan 6 giếng khoan TKTD trên đới nâng Tri Tôn với mục đích TKTD dầu khí trong các đối tượng khác nhau. 4 giếng khoan trong số đó đã gặp các thành tạo carbonat chứa khí như 117-STB, 118-CVX, 119-CH và 120-CS. Tổng hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý theo các tính chất vật lý, thạch học cũng như phân tích tướng địa chấn, hình thái cấu trúc của toàn bộ chu kỳ thành tạo xác định nền cacbonat (cacbonate platform) thuộc hệ tầng Sông Hương, Tri Tôn có tuổi Miocen (Hình 1, 2 và 6).

Bài viết tập trung nghiên cứu nền cacbonat phân bố chủ yếu trên đới nâng Tri Tôn có diện tích khoảng 7.500 km², chứa phức hệ đá vôi sinh vật dày nhất tới 800 - 1000m phát triển trong thời kỳ Miocen sớm - giữa. Liên quan tới chúng xác định được các thể đá vôi dạng khối xây cacbonat (build up), ám tiêu (reef), rìa ám tiêu (back reef)… Các thành tạo này phát triển trong điều kiện môi trường biển từ nước nông tới dốc sườn thềm trong phần Nam bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng (BSH).

I. Cảnh quan địa chất

1. Vị trí kiến tạo

Như đã được đề cập trong nhiều văn liệu, phần Nam bể trầm tích Sông Hồng bao gồm các đơn vị cấu kiến tạo bậc 2 như đới nâng Tri Tôn, địa hào Quảng Ngãi, trũng Đông Tri Tôn (Hình 2)… và chịu ảnh hưởng của các yếu tố kiến tạo chung của bể liên quan các đứt gãy lớn như Sông Hồng, Sông Mã, Rào Nậy. Hơn nữa, khu vực còn bị chi phối bởi các hoạt động địa phương khác mang tính cục bộ để tạo nên các thành tạo carbonat lớn và duy nhất trong bể trầm tích SH.

Đới nâng Tri Tôn (từ phần móng) về mặt bản chất địa chất là một địa lũy nằm xen kẹp giữa địa hào và trũng lớn có phương á Tây Bắc - Đông Nam. Lịch sử phát triển của Nam bể Sông Hồng có các đặc thù riêng được xác định qua các tài liệu thực tế và còn nhiều quan niệm khác nhau. Nhưng theo phân tích của nhiều tác giả cho rằng đới nâng này bị tách ra một phần từ khối Bắc Trung Bộ vào thời kỳ Eocen -  Oligocen (khoảng 35 - 26 triệu năm trước- trntr).

Hình 2. Sơ đồ phân vùng cấu trúc (trái) và cột địa tầng tổng hợp Nam bể Sông Hồng (phải)

2. Thành phần thạch học

Cacbonat phân bố trên nâng Tri Tôn được thành tạo từ các tập nền cacbonat tuổi Miocen sớm, giữa thuộc hệ tầng tương ứng Sông Hương và Tri Tôn. Bề dày của cả hai hệ tầng này thay đổi từ 0 đến 800 - 1000m và sơ bộ phân chia thành phụ tầng đá vôi ở bên trên và dolomit ở dưới theo tài liệu địa chấn và khoan thăm dò.

Trên cơ sở tổng hợp các kết quả phân tích mẫu cổ sinh, thạch học, địa vật lý giếng khoan có thể nhận biết được thành phần thạch học của hai hệ tầng trên gồm những sinh vật tạo vôi liên quan tới các đá có đặc điểm sau:

+ San hô, trùng lỗ bám đáy, rhodolit - boundstone.

+ Tảo đỏ, skeletal, equinoderm packstone - grainstone.

+ Tảo đỏ, mollusk, bryozoa grainstone - packstone.

+ Trùng lỗ trôi nổi, tảo đỏ, ostracode trôi nổi grainstone - wackestone.

Toàn bộ tướng thạch học kể trên được đặc trưng cho cả môi trường biển nông (reef, flood margin, inner platform) tới sườn dốc thềm bể trầm tích (slope to shelf basin) và do đó có thể nhận biết được đá vôi trên đới nâng Tri Tôn có nguồn gốc từ các động thực vật tạo vôi kể trên, được thành tạo trong thời kỳ Miocen sớm, giữa.

Độ rỗng trung bình của hệ tầng này được xác định theo tài liệu log từ 25 - 28% (theo tài liệu GK lô 118 và 119) và 24 - 26% tại GK 120-CS. Các loại độ rỗng xác định theo tài liệu thạch học bao gồm chủ yếu dạng thứ sinh (moldic) được thành tạo do quá trình hòa tan rửa trôi các hợp phần khung xương aragonite có trong san hô và tảo đỏ. Các kết quả nghiên cứu sinh địa tầng ở đây đã được sử dụng rất hiệu quả trong việc liên kết các mặt ranh giới giữa các hệ tầng Sông Hương, Tri Tôn và Quảng Ngãi.

II. Xác định các tập trầm tích và mô tả tướng địa chấn

Thành tạo cacbonat Tri Tôn được chia thành ba tập chính trên cơ sở minh giải các đặc trưng chủ yếu về tướng địa chấn có liên kết sử dụng với kết quả phân tích khác. Ranh giới tập trầm tích được liên kết theo phương pháp địa chấn địa tầng. Trên cơ sở kết quả phân tích tướng địa chấn có liên kết sử dụng với kết quả phân tích các tài liệu khác có thể phân chia thành tạo cacbonat Tri Tôn thành ba tập chính. Ranh giới các tập được xác định dựa trên các tiêu chí địa chấn địa tầng: nhận dạng và liên kết các dấu hiệu kết thúc phản xạ như downlap, onlap, toplap... Các đặc trưng này được đánh giá xem xét để xác định các ranh giới tập trầm tích và các mút phản xạ bên trong từng tập. Các đầu mút phản xạ trong mỗi tập như vậy với ranh giới bên trên và dưới mỗi tập có các đặc điểm riêng đã được mô tả chi tiết kết hợp với việc nhận biết hình thái phản xạ trong mỗi tập trầm tích (Hình 3).

Hình 3. Mặt cắt địa chấn ngang qua lô 119 (BP89-2990b) theo hướng Tây - Đông

Với cách tiệm cận như vậy, 05 đới tướng địa chấn hệ tầng cacbonat Sông Hương và Tri Tôn đã được xác định dưới đây theo thứ tự sắp xếp giảm dần với dự báo thay đổi độ rỗng thấp dần: dạng gò đồi (mounded); chồng lấn biển tiến (progradation); hỗn độn (chaotic); dạng song song (tại nhiều vị trí khác biệt tại nền cacbonat); dạng nghiêng, dốc (incline và slope) như Hình 4 và 5. Đối với các tướng song song trong thềm cacbonat có thể chia phụ đới tướng chi tiết nhỏ hơn phụ thuộc địa hình tại vị trí thành tạo ở vị trí cao, thấp hay phân dị tương đối (tuyến BP89-2990b).

Hình 4. Sơ đồ minh họa các loại tướng địa chấn trong đá cacbonat tuổi Mioxen

1. Tướng địa chấn dạng gò đồi (mounded)

Tướng địa chấn này có đặc trưng hai đầu mút phản xạ có dạng downlap. Các phản xạ nhìn chung có thể song song với ranh giới tập trầm tích bên trên trong khi đó các hình dạng phản xạ bên trong như bát úp (convex-up) lồi lên trên và điển hình như dạng gò, nâng kích thước nhỏ. Sự tăng độ dày thực tế trong mỗi tập trầm tích này phù hợp với các vị trí xuất hiện tướng địa chấn kể trên. Tuy nhiên cũng có tài liệu giải thích dạng tướng địa chấn dạng gò đồi liên quan tới sự chuyển tiếp sang tướng địa chấn dạng hỗn độn. Trên mặt cắt địa chấn tướng này đặc trưng cho sự xuất hiện của cacbonat thềm, ám tiêu nội thềm. Đặc trưng cho tướng địa chấn này là giá trị độ rỗng, độ thấm khá lớn do thành phần của chúng là grainstone, boundstone thành tạo từ tảo và san hô. Độ rỗng thứ sinh ở đây được thành tạo cho thành phần khung xương aragonite của sinh vật bị hòa tan hoặc do quá trình dolomit hóa tại vị trí rìa thềm (Hình 4a).

2. Tướng địa chấn dạng chồng lấn (progradation)

Loại tướng này được xác định bằng các mút phản xạ toplap ở phần nóc ranh giới tập và downlap lên trên bề mặt ngập lụt cực đại hoặc liên quan tới đáy ranh giới tập. Phần phía trong dạng tướng này các đường phản xạ có hình dạng xigma hay xiên chéo dạng bậc. Đặc điểm của tướng chồng lấn có thể được suy luận điển hình cho chiều vận chuyển vật liệu trầm tích. Quan sát trên mặt cắt địa chấn chứng minh tướng này đặc trưng cho cacbonat dạng boundstone đi kèm với tướng rìa nền, ám tiêu dạng tấm hay cacbonat nền phát triển từ rìa thềm hay đường bờ cục bộ. Hình dạng chồng lấn có thể phân biệt theo nhiều dạng khác nhau nhưng thực chất tướng địa chấn chồng lấn được xác định khi chúng có hình dạng đủ lớn quan sát được (vài trăm mét trở lên) lấn về phía trung tâm bể trầm tích từ rìa thềm có hình dạng chồng lấn mờ và nhỏ trong thành tạo nền có thể xác định được khi các thành tạo lấn ra ngoài thể bên trong thành tạo nền hoặc trong từng ám tiêu. Điều chủ yếu là hình dạng chồng lấn đặc trưng cho cacbonat phát triển trong giai đoạn mực nước biển mức cao (relative highstand sea level). Đặc biệt cơ bản của tướng này được dự báo là độ rỗng rất cao (tới 30%) do độ rỗng dạng khuôn (moldic) trong đá grainstone tạo thành do các khoảng khung xương sinh vật aragonite bị hòa tan (Hình 4b).

3. Tướng địa chấn dạng hỗn độn (chaotic)

Tướng địa chấn dạng hỗn độn được xác định theo hình thái các phản xạ sắp xếp không theo quy luật và theo các phương chiều khác nhau với mức độ đặc thù rất hỗn tạp, lộn xộn. Trên mặt cắt địa chấn dạng tướng này xuất hiện tại các vị trí các thể đặc biệt có dạng tuyến tại rìa thềm cacbonat nhưng cũng có khi chúng có dạng hình elip nổi bật bên trong thềm cacbonat. Đôi khi đặc trưng khác của tướng địa chấn này làm trung gian chuyển tiếp tới tướng địa chấn dạng gò đồi.

Quá trình minh giải loại tướng này đôi khi gặp khó khăn bởi một số quá trình địa chất khác nhau lại đặc trưng bởi tướng địa chấn hỗn độn. Trước hết, tướng địa chấn này có thể đặc thù cho các đặc điểm rìa thềm hay suy luận cho rằng đó là các ám tiêu bên trong thềm vì chúng cũng chung tính chất phản xạ rối loạn và các mút phản xạ kết thúc một cách không có quy luật. Thứ hai, có thể giải thích một số nơi có phản xạ hỗn độn do đặc thù không tạo các mặt phản xạ rõ rệt trong các bề mặt cactơ rõ ràng hay trong phạm vi bị ảnh hưởng mạnh mẽ của đứt gãy. Tính chất chứa của thành tạo cacbonat này dự báo thay đổi trong phạm vi khá rộng do nguyên nhân xuất phát điểm của chúng có thể là nguồn gốc gây phản xạ lặp hay liên quan tới tướng địa chấn dạng gò đồi mà có thể xuất hiện khả năng tăng độ thấm của đới tướng cụ thể do quá trình cactơ hóa hay nứt nẻ thứ sinh. Ngoài ra, kết quả minh giải lại một số nơi cho thấy loại phản xạ này đặc trưng cho vùng trắng (không có số liệu) hay nơi có hoạt động đứt gãy tương đối mạnh mẽ (Hình 4c).

4. Tướng địa chấn dạng song song tại các vị trí khác nhau trong nền cacbonat (paralell)

- Loại tướng địa chấn song song đặc trưng cho các quan hệ hình thái phản xạ song song và gần song song tương đối (concordant) với các mặt phản xạ giữa các tập nhỏ. Các phản xạ này có đặc tính liên tục, bán liên tục, chúng song song với ranh giới tập hay tạo hình sin với ranh giới tập. Tướng địa chấn dạng này thường được chia nhỏ hơn theo đặc điểm các phụ tướng các hình thái địa hình bề mặt phản xạ chính như trong dạng địa hình chỗ ranh giới tập cacbonat nâng cao, không bị phân dị hay hạ thấp xuống tại Hình 5.

Trong mặt cắt địa chấn, tướng địa chấn có dạng song song thường xuất hiện bên trong nội nền và đặc trưng cho sự biến thiên rộng rãi của các đá cacbonat có thành phần độ hạt từ dạng thô đến mịn. Tập địa chấn dạng song song tại vị trí nâng cao kể trên có tính chất chứa khá tốt do sự hòa tan rửa trôi các thành phần dễ hòa tan trong điều kiện mực nước biển tương đối ở vị trí thấp. Ngược lại, tại các vị trí hạ thấp ranh giới mặt địa hình phân dị bị ảnh hưởng lấp đầy bởi các vật liệu cacbonat vụn hay ưu thế hạt mịn làm cho khả năng chứa bị giảm đi đáng kể. Còn trong các vị trí không phân dị thì hoặc ưu thế dòng chảy khá mạnh hay kém hơn còn tùy thuộc điều kiện mực nước biển tương đối ở vị trí thấp hay vị trí cao hơn địa hình xung quanh. Ngoài ra, khi minh giải tướng địa chấn song song nội thềm còn thấy quy luật trong trường hợp các mặt phản xạ song song với biên độ cao có thể tồn tại các lớp có thành phần thạch học mang quan hệ tuyến tính với độ rỗng trong nội thềm cacbonat (Hình 4d).

Hình 5. Sơ đồ minh họa phân vùng tướng địa chấn trên đới nâng Tri Tôn

Đặc trưng tướng địa chấn này hướng về phía trung tâm thấp hơn hay trũng địa phương ngoài sườn dốc nghiêng và đặc trưng tướng theo tính chất có mặt phản xạ song song, có biên độ cao. Điểm lưu ý khi minh giải các tuyến địa chấn khu vực lô 119-120, tướng địa chấn song song đại diện cho đá chứa có độ rỗng thấp do sự phong phú các thành phần hạt mịn hay khung xương sinh vật bị vỡ vụn. Tại một số mặt cắt nhận biết được một số dòng trầm tích tạo thành do trượt trọng lực từ phía sườn thềm cacbonat, tuy nhiên kết quả vẫn là các vật liệu hạt mịn, chặt xít và xen kẹp mỏng hơn so với vật liệu trong khối nền cacbonat (Hình 4f).

5. Tướng địa chấn nghiêng/dốc (incline/slope)

Các mặt phản xạ loại tướng địa chấn có hình thái nghiêng/dốc về lý thuyết thường đặc trưng cho các vị trí mà thềm hướng vào trung tâm bồn trũng hay hướng về phía đường bờ (lục địa) tại mũi sườn dốc. Đặc thù tướng này khá điển hình khi các mặt phản xạ nghiêng đều nhưng giảm mức độ về phía mũi sườn dốc nhưng vẫn duy trì được các mặt phản xạ khá song song với ranh giới tập. Trong khi nghiên cứu đặc trưng tướng địa chấn nghiêng/dốc không quan sát thấy các đầu mút phản xạ, downlap hay toplap để phân biệt chúng với tướng địa chấn chồng lấn như ở phần trên. Tuy nhiên tại một vài vị trí có tính chất địa phương trên sườn thềm cacbonat, một vài dấu hiệu quan sát được có hình dạng downlap, toplap có thể chứng minh được đây là sự có mặt của các quá trình lấn biển (progradation seismic facies).

Khi minh giải mặt cắt thực tế trên rìa Tây nâng Tri Tôn, đặc trưng chứa trong tướng địa chấn bị nghiêng/dốc cho thấy đá chứa có độ rỗng giảm dần từ vị trí rìa thềm tới mũi dốc nghiêng. Kết quả này cũng tương ứng với sự suy giảm độ rỗng trong đới độ hạt thô khi chuyển sang mịn hơn về phía bể trầm tích cũng như thành phần khung xương bị hòa tan như bị lấp đầy hơn bằng trầm tích hạt mịn tức là về phía bể trầm tích thành phần khung xương của sinh vật bị giảm đi cùng với sự tăng thêm thành phần hạt mịn không tạo điều kiện thuận lợi cho đá chứa có độ rỗng lớn hơn (Hình 4e).

III. Quá trình phát triển và thoái hóa Cacbonat trên đới nâng tri tôn

Dựa vào các tiến trình phát triển địa chất khu vực, đặc điểm địa tầng cũng như phân tích mặt cắt địa chất địa vật lý có thể xác định được cacbonat thuộc hệ tầng Sông Hương, Tri Tôn đã phát triển qua các giai đoạn sau đây (Hình 6):

+ Giai đoạn khởi đầu (start up) thành tạo cacbonat, giữa Miocen sớm.

+ Giai đoạn phát triển (build up) và mở rộng (build out), Miocen sớm - giữa.

+ Giai đoạn phát triển kiểu giật lùi (back stepping) làm giảm phạm vi thành tạo, cuối Miocen giữa.

+ Cacbonat nền chuyển sang bị thoái hóa (drowning) nóc Miocen giữa và bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn, Miocen muộn tới hiện tại.

1. Giai đoạn 1

Phần móng của đới nâng Tri Tôn ban đầu (trước Miocen sớm) được tách ra một phần từ khối Nam Trung Bộ gồm các khối nâng nhỏ riêng biệt do sự phân dị đáy bể mạnh mẽ trong thời gian 35 - 26 trntr kết hợp lại. Hình thái bề mặt nâng Tri Tôn xác định theo các ranh giới địa chấn tầng móng và nóc tầng cấu trúc Oligocen. Kết quả tổng hợp địa tầng khu vực chứng minh được hệ tầng Bạch Trĩ lắng đọng trong môi trường đồng bằng ven biển, đầm hồ với ưu thế trầm tích sét, bột kết dạng hạt mịn có chứa than.

Hình 6. Mặt cắt biểu diễn sự phát triển và thoái hóa cacbonat tuổi  Miocen sớm - giữa được
mô phỏng theo mặt cắt địa chấn BP89 2990b

Thành tạo cacbonat nền hệ tầng Sông Hương thời kỳ Miocen sớm (~24-16 trntr) đã bắt đầu phát triển (start up) mạnh nhất vào thời điểm 20 trntr trên nâng Tri Tôn kế thừa từ các khối móng cao độc lập khác nhau hay được ngăn cách nhau bằng các rãnh biển có chiều sâu thay đổi từ vài chục đến hàng trăm mét. Điểm đặc trưng nhất trong giai đoạn này là xu thế phát triển thẳng đứng (theo chiều dọc) chiếm ưu thế. Phần rìa Tây và Đông đới nâng, phát triển các thành tạo tướng địa chấn dạng gò đồi, hỗn độn với kết quả minh giải như các rìa ám tiêu dốc thoải trên vùng thềm có mép thềm (rimmed). Nhìn chung, tướng địa chấn các tập trầm tích hệ tầng Sông Hương phổ biến dạng hỗn độn, không liên tục với biên độ cao (118-CVX) nhưng tổng bề dày có xu thế mỏng dần từ rìa về phía các phần, khu vực nổi cao hơn. Nhưng ngược lại, các dạng tướng địa chấn hỗn độn, biên độ thấp (119-CH) nhưng trong các khu vực thấp tương đối có chiều dày lớn hơn thuộc bên ngoài phạm vi đới nâng Tri Tôn có thể là các tập sét vôi do tái trầm tích. Diện tích phần thấp có thể bị sụt kiến tạo cùng thời trong giai đoạn này. Tuy nhiên, tầng nóc Miocen hạ được liên kết với độ tin cậy không cao hơn tương tự như nóc Oligocen tức là hai tầng phản xạ này được liên kết bảo đảm tính khu vực nhưng không có độ tin cậy cao. Khi minh giải tướng địa chấn dạng phát triển chồng lấn chứng tỏ quá trình vận chuyển vật liệu trầm tích ra khỏi đới nâng này. Vị trí rìa ĐB thềm cacbonat Tri Tôn (Bắc Lô 115) được xác định phát triển thêm khoảng 30-35km nhưng không rõ so với vị trí của rìa thềm thực do chất lượng tài liệu kém tin cậy. Ngoài ra, ở khu vực Tây trũng Huế cũng phát triển một tập cacbonat rìa thềm khác dày vài chục mét và diện phân bố hẹp (hình vẽ 6a).

2. Giai đoạn 2

Thành tạo cacbonat nền hệ tầng Tri Tôn phát triển rõ ràng nhất (catch up) và được liên hợp lại mở rộng theo chiều ngang (build out) trong thời kỳ 24-13 trntr. Trong giai đoạn này liên quan tới qúa trình phát triển cho kích thước lớn nhất tới 7500 km². Trên một số mặt cắt tướng địa chấn điển hình xác định được chủ yếu các dạng tướng song song, biên độ cao chiếm diện tích hầu hết phần rìa Tây thềm cacbonat. Sự hợp nhất cacbonat tách biệt thành một thể thống nhất thể hiện bằng sự phát triển chồng lấn mạnh mẽ về phía Trung tâm nâng Tri Tôn trong suốt thời kỳ (16-13 trntr). Tại các phần rìa thềm, kết quả minh giải suy luận thành phần độ hạt thô chiếm ưu thế và được phát triển lấn dần về các hướng Đông và Tây tính từ đới nâng Tri Tôn trở ra.

Các rãnh biển trong phạm vi nội nền dần dần bị lấp đầy bằng các vật liệu từ phía trung tâm thềm nhưng chịu chế độ biển mở về phía Đông còn các dạng tướng địa chấn kiểu chồng lấn lấp đầy các kênh ngầm ở cả phía Bắc và Nam nâng Tri Tôn.

Điểm đặc biệt về quá trình phát triển chồng lấn qua các địa hào, trũng liền kề đới nâng bị ảnh hưởng của các trầm tích lục địa bổ sung có nguồn gốc từ cả phía Tây và ĐB nâng Tri Tôn làm đa dạng thêm địa tầng trầm tích trong hệ tầng Tri Tôn.

Tại một vài nơi, quan sát thấy hoạt động đứt gãy có ảnh hưởng tới các thành tạo trẻ hơn trong vị trí địa hình cao nhưng đây cũng chính là giải thích nguyên nhân trầm tích lục nguyên Miocen sớm bao quanh toàn bộ nâng Tri Tôn bị ảnh hưởng đáng kể của trầm tích đới cacbonat lân cận nhưng cùng thời gian thành tạo (hình vẽ 6b).

3. Giai đoạn 3

Đặc trưng kiến tạo đáng kể trong BSH gây ra lún chìm ổn định khu vực đã tạo cho đới nâng Tri Tôn dốc dần về phía Bắc (khu vực Lô 115, 117). Mặt khác, ảnh hưởng biển tiến chậm tại các khu vực được thành tạo trong giai đoạn 2 dẫn đến tại nơi có bề mặt địa hình tương đối cao hơn sẽ tạo nên loại cacbonat với các tướng địa chấn riêng ở vị trí nâng cao. Điển hình là các thành tạo phổ biến tại khu vực TN Tri Tôn trong phần Đông lô 119, 120.

Cacbonat nền Tri Tôn phát triển giật lùi (backstepping) dần dần và bị thu hẹp sự phát triển trong Miocen giữa (12-10 trntr) theo hướng từ Bắc (lô 115) xuống Nam, Đông Nam. Các thành tạo khối xây chủ yếu là phía ĐN trên đới nâng Tri Tôn điển hình tại phần Đông khu vực cấu tạo lô 119. Rõ ràng nhất cả phần phía Đông lô 119 và ĐB lô 120, do đó diện tích còn lại vào cuối thời kỳ này khoảng 1000km². Như vậy, vào thời điểm gần cuối thời kỳ Miocen giữa, cacbonat nền bị thu hẹp diện tích và chỉ còn lại trên khu vực có địa hình cục bộ cao hơn được kế thừa từ giai đoạn 2 tạo nên. Đặc biệt khối cacbonat ở phía Bắc nằm ngoài nền cacbonat chính (cấu tạo 115-A, 117-STB) bị thoái hóa sớm hơn và bị các trầm tích hệ tầng Quảng Ngãi nằm phủ bất chỉnh hợp lên trên. Như vậy trong khu vực nghiên cứu thì diện tích nền cacbonat lô 115 sớm bị thoái hóa nhất, sau đó tới lô 117 và tiếp tục về phía ĐN. Mặc dù quá trình phát triển giật lùi chiếm ưu thế trong toàn bộ giai đoạn này nhưng phần rìa thềm phía nam tiếp tục phát triển thêm 1 số dạng khối xây (build up) lấn rộng thêm hàng chục km về phía ĐN, cả Nam lô 120 và tại phần Bắc lô 121 (Hình 6c).

Trong một số tuyến địa chấn đã minh giải, xác định tướng địa chấn phản xạ kiểu hỗn độn nhưng đứt đoạn điển hình liên quan hiện tượng sập lở các cấu tạo hang hốc lõm (karst collapse) trên nóc bề mặt địa hình kém bền vững. Đây cũng có thể là bằng chứng gây sự uốn võng hay sụt lở của các trầm tích lục nguyên bên trên có tuổi trẻ hơn lấp đầy các khoảng trống castơ nhưng vẫn còn khả năng tồn tại đới có độ rỗng tốt (tuyến BP89 2290, 2310 tại Hình 7).

4. Giai đoạn 4

Cacbonat nền Tri Tôn bị thoái hóa (drowning) dẫn đến diệt vong hoàn toàn vào giai đoạn cuối Miocen giữa khi mực nước biển tăng cao nhanh chóng với phạm vi rộng (10 trntr) hay sụt lún khu vực mạnh mẽ. Song song với quá trình này là sự lấp đầy các địa hào lân cận bằng trầm tích vụn xen lẫn các lớp mỏng cacbonat bị phá hủy từ các thành tạo trước đó. Cuối cùng toàn bộ khối cacbonat nền trên đới nâng Tri Tôn bị phủ bởi các trầm tích lục nguyên trong môi trường đồng bằng châu thổ đến biển ven bờ, biển sâu như hệ tầng Quảng Ngãi (6trntr) và biển Đông tới tận ngày nay (Hình 6d).

IV: Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của nền cacbonat tri tôn

Theo các kết quả nghiên cứu từ phần trên thừa nhận các yếu tố chính là các pha sụt lún kiến tạo khác nhau. Ngoài ra, sự thay đổi mực nước biển khu vực và toàn cầu, yếu tố môi trường (như hướng gió, dòng chảy biển) đã chi phối làm cho khối cacbonat Tri Tôn có sự phát triển khác biệt với các phân bố kiến trúc địa tầng khác hẳn với quá trình thành tạo các khối cacbonat trong khu vực Đông Nam Á. Như vậy, trong các yếu tố kể trên suy ra được yếu tố thay đổi mực nước biển là một trong những nguyên nhân tác động về thời gian cho một thực thể cacbonat phát sinh sau đó chính sụt lún do các nguyên nhân kiến tạo làm thay đổi tướng nội nền cacbonat như biến tướng, thay đổi bề dày và phân bố theo chiều ngang.

1. Yếu tố về cấu trúc tác động tới sự khởi đầu và phát triển cacbonat nền Tri Tôn

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu tiến trình phát triển đới nâng Tri Tôn nói chung, sự thành tạo cacbonat trên đới nâng này nói riêng có thể lập luận được các chuyển động kiến tạo địa phương trong giai đoạn Miocen sớm, giữa đã diễn ra và gây ảnh hưởng như sau:

- Địa lũy Tri Tôn chính là nhân tố quan trọng nhất đã hình thành cảnh quan ban đầu mà trên nó cacbonat bắt đầu được tạo ra và phát triển dần lên.

- Sự hoạt động không mạnh mẽ của các đứt gãy thuận khống chế địa lũy Tri Tôn trong giai đoạn Miocen sớm là điều kiện tốt cho quá trình phát triển chồng lấn và có thể cả quá trình mở rộng cacbonat thềm Tri Tôn. Nhưng các đứt gãy địa phương đã làm cho sự phân bố tướng trầm tích trở nên cục bộ phức tạp hơn mà đã đem lại dạng tướng địa chấn kiểu khác nhau, điển hình là quá trình thu hẹp diện tích giật lùi về phía ĐN nâng Tri Tôn.

- Quá trình sụt lún nhanh chóng thực tế có thể làm các tập cacbonat riêng lẻ bị thoái hóa ngay hay được gộp lại thành các tập thể lớn hơn (dạng khối). Tuy nhiên, quá trình sụt lún khu vực tăng nhanh có thể dẫn tới nền cacbonat Tri Tôn bị thu hẹp và thoái hóa nhanh hoàn toàn.

1.1. Ảnh hưởng của địa lũy Tri Tôn trong thời kỳ Miocen sớm

Ở nơi phân dị cao thuộc trung tâm địa lũy Tri Tôn đã xuất hiện sự bắt đầu của các thành tạo cacbonat nền đầu tiên có lẽ gắn liền tới quá trình mở rộng bể Nam Trung Hoa. Tại vị trí cao nhất trên địa lũy Tri Tôn, mà ở đó có hội tụ những yếu tố thuận lợi cho cacbonat nền nước nông bắt đầu phát triển. Trong khi đó tại địa hào Quảng Ngãi và trũng Đông Tri Tôn cũng bắt đầu đón nhận những dòng trầm tích hạt vụn lục nguyên vận chuyển từ khối Trung Bộ về phía Tây Bắc và Đảo Hải Nam về phía Đông Nam trong môi trường đầm hồ và đồng bằng ven biển.  

Khi xác định biên độ dịch chuyển của các đứt gãy thuận (Hình 1) cắt ngang qua đới nâng Tri Tôn cho thấy khoảng cách dịch chuyển trung bình biểu kiến cho các hệ tầng cacbonat từ 150 - 170m trong thời gian 8 triệu năm (Miocen sớm 24 - 16 trntr). Với số liệu này chứng tỏ tốc độ dịch chuyển thẳng đứng đáng kể hơn dịch chyển ngang và tương ứng thời gian đủ để cacbonat nền Tri Tôn phát triển chồng lấn và lấp đầy các địa hình thấp, đặc biệt trong giai đoạn 1. Trên mặt cắt độ sâu quan sát thấy bề dày trầm tích cacbonat vát mỏng hơn ở đỉnh của đới nâng nhưng dày hơn tại phần rìa xung quanh. Chính vì vậy có thể suy diễn được các đứt gãy này còn tiếp tục hoạt động trong thời kỳ này.

1.2. Sự ngưng nghỉ của các hoạt động đứt gãy khống chế sự phát triển chồng lấn và hợp nhất các khối nâng cacbonat riêng lẻ

Phân tích mặt cắt địa chất địa vật lý trong vùng, nhận biết xu thế dừng hoạt động của các đứt gãy địa phương trong các tập địa chấn tập dưới (Hình 3) tức là vào cuối thời kỳ Miocen muộn, đầu Miocen giữa. Điều này đồng nghĩa với việc phát triển mở rộng và sáp nhập các thể thành tạo cacbonat riêng lẻ trên đới nâng Tri Tôn trong suốt giai đoạn 2. Minh chứng rõ ràng còn được thể hiện trên mặt cắt địa vật lý BP89 2300 thể hiện ranh giới rìa thềm dịch chuyển khoảng vài km về phía Đông. Việc phát triển chồng lấn và lấp đầy các địa hình thấp tương đối ở các vị trí Đông lô 119, Bắc lô 120 cho phép giải thích được sự hợp nhất của các thể cacbonat độc lập thành một thể cacbonat nền thống nhất.

Như vậy, có thể phân tích tổng hợp được các yếu tố thời gian phù hợp với sự không hoạt động tạm thời của các đứt gãy thuận này cùng với quá trình phát triển chồng lấn và thống nhất thành một thể nền độc lập. Hay nói khác đi đây cũng là kết quả sự suy giảm không gian tích tụ trầm tích được tạo thành khi hoạt động của các đứt gãy tạo sụt lún không đóng vai trò lớn.

Tuy nhiên quá trình khởi đầu phát triển cacbonat nền kiểu chồng lấn còn bị ảnh hưởng và chi phối bởi các yếu tố khác nữa mà kết quả nghiên cứu chưa chứng minh được như sự tăng nhanh đột ngột của vật liệu trầm tích cacbonat hay sự lấp đầy các địa hình thấp với lượng trầm tích đủ lớn sẽ tạo lại hệ thống địa hình trũng hơn ở nơi khác.

1.3. Quá trình hoạt động đứt gãy chi phối sự phân bố đới tướng và vị trí cacbonat nền phát triển kiểu giật lùi

Xu thế kéo dài theo hướng TB-ĐN của địa lũy Tri Tôn có ảnh hưởng không nhỏ tới sự xuất hiện kiểu tướng địa chấn song song trong cục bộ các cacbonat nền. Theo diễn giải ở phần trên cho thấy loại hình tướng này liên quan tới đặc trưng chứa rất thuận lợi cho hydrocacbon tích tụ. Nguyên nhân gây ra khả năng chứa cao này là do kết quả của vị trí địa hình lúc đó ở vị trí tương đối cao hơn so với xung quanh sẽ dễ tạo nên qúa trình hòa tan tạo độ rỗng thứ sinh khi mực nước biển hạ xuống. Theo thời gian hàng triệu năm, khu vực phổ biến địa hình cao kể trên (có tướng địa chấn tương ứng) sẽ tạo ra tầng chứa tốt nằm ở phía TN của nâng Tri Tôn. Một đặc thù khác cần lưu tâm trong khu vực có địa hình cao hơn có thể lại xuất hiện một số hệ thống đứt gãy nhỏ trẻ mới và chúng tiếp tục phát triển nhưng chỉ cục bộ do nguyên nhân trượt trọng lực.

Trên bản đồ cấu trúc nóc Miocen giữa chỉ ra một nâng địa phương khác tại phía ĐB GK 120-CS trong lô 120 thuộc đới nâng Tri Tôn có thể minh chứng cho giai đoạn 3 có cacbonat nền phát triển kiểu giật lùi. Điều này cũng lý giải khi mực nước biển tương đối dâng lên, khi đó chỉ tại những nơi có vị trí cao thuận lợi có khả năng tạo ra những tập cacbonat đáng kể. Hình 3 và 6c chứng minh khối nâng cacbonat nền tập địa chấn nông nhất trên cùng bị giật lùi trên cacbonat nền Tri Tôn, vào thời điểm đó cấu tạo nằm trên vị trí cao nhất của nền và bị phát triển về phía Tây Nam ngược theo hướng gió (leeward).

2. Quá trình thay đổi mực nước biển và các yếu tố môi trường liên quan tới các kiến trúc của thành tạo cacbonat

Không chỉ riêng cacbonat nền thuộc đới nâng Tri Tôn bị ảnh hưởng bởi quá trình như trên mà các thành tạo khác cũng bị chi phối tương tự quá trình thay đổi mực nước biển tương đối (địa phương) và biến đổi về môi trường cũng như sự lan truyền của hướng gió. Khi nghiên cứu cacbonat hiện đại (trong thời kỳ Holoxen), dòng chảy biển là các nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới cấu trúc kiến tạo của đá trầm tích.

2.1. Quá trình thay đổi mực nước biển tương đối và sự phát triển của cactơ hóa.

Quá trình này đã quan hệ trực tiếp tới thời gian thành tạo các tập, bề dày tập và tăng cao sự biến đổi độ rỗng trong đá. Do quá trình hòa tan khung xương sinh vật ban đầu tại vị trí mực nước biển thấp làm độ rỗng thứ sinh của đá tăng thêm. Ngoài ra, khi mực nước biển xuống thấp nữa các thành tạo cacbonat sẽ lộ ra và quá trình cactơ cục bộ sẽ bắt đầu hình thành. Trên mặt cắt địa chấn (vị trí mặt phản xạ bị đứt đoạn bên phải, tuyến BP89 2290 và 2310) tại Hình 7 chỉ ra một số vị trí có nóc ranh giới tập bị ảnh hưởng của hiện tượng cactơ. Đó là kết quả bị sập lở bề mặt trầm tích sẽ tạo thành các đới có độ rỗng lớn, thuận lợi cho sự tích tụ dầu khí. Đối với một số thành tạo cacbonat cổ hơn như đá vôi C-P, hiện tượng cactơ khá phổ biến tạo ra các hang hốc rất lớn (hang Sơn Đoòng, động Phong Nha tại Quảng Bình hoặc hang Nhị Thanh tại Lạng Sơn).

Hình 7. Sơ đồ minh họa ảnh hưởng hướng gió (đuôi gió, leeward) tới sự thành tạo
cấu trúc cacbonat (trên hình vẽ chỉ ra hướng gió thổi theo chiều từ phải qua trái).

2.2. Lan truyền của hướng gió

Trong các nghiên cứu trước đây về tiến trình phát triển của cacbonat nền (Ebeli và Ginsburg, 1989) đã đề cập và chứng minh ảnh hưởng của sự vận chuyển vật liệu trầm tích tại các vị trí đầu gió (windward) và khuất gió (leeward) tới các thành tạo cacbonat là rất đáng kể. Trong nghiên cứu của các tác giả đã chứng minh được trong các dạng cấu trúc đá có đặc trưng riêng (prograding) khi phát triển kiểu cacbonat chồng lấn với hướng đối diện với hướng gió sẽ ít nhiều ảnh hưởng tới dòng chảy cổ. Có nghiên cứu chứng minh được sự thay đổi của chiều gió theo mùa làm phức tạp thêm các kiến trúc cấu tạo đặc trưng của đá trầm tích cacbonat. Tuy nhiên trong nghiên cứu khu vực chưa nhiều chứng cứ để xác định các đặc điểm mới của đá một cách tuyệt đối mà chỉ đề cập tới thành một ý kiến tham khảo như trong hình vẽ 7. Mặc dù vậy, bước đầu vẫn có thể nhận định hướng gió ảnh hưởng đáng kể nhất tới hình thái, cấu tạo các các thành tạo cacbonat Tri Tôn là hướng tới từ Đông - Đông Nam biển Đông tới, tương tự với hướng tới như hiện nay.

V. Kết luận:

Phân tích đặc điểm mặt cắt địa chất - địa vật lý dọc theo đới nâng Tri Tôn xác định được nhiều thể carbonat riêng lẻ thành tạo nên toàn bộ khối cacbonat nền rộng lớn trên thềm lục địa miền Trung Việt Nam. Ranh giới giữa các thể cacbonat độc lập là các kênh rãnh biển ngầm phân cách các cấu tạo 115-A, 117-STB và khối lớn bao gồm diện tích còn lại.

Hình 8. Sơ đồ minh họa mô hình phát triển địa chất của cacbonat trên đới nâng Tri Tôn

Quá trình phát triển của các thể cacbonat nền Tri Tôn tuổi Miocen sớm, giữa được đề cập nghiên cứu trên phương diện nguồn gốc, sự phát triển và mở rộng, sau đó tới quá trình phát triển kiểu giật lùi, bị thoái hóa rồi bị vùi lấp bởi các trầm tích trẻ hơn tuổi Miocen muộn, Pliocen - Đệ tứ như Hình 8. Tổng hợp các loại số liệu như phân tích mẫu, địa vật lý giếng khoan và phổ biến là các tài liệu địa chấn 2D xử lý lại năm 2007, có thể xây dựng được quá trình hình thành, phát triển của cacbonat Tri Tôn theo không gian và thời gian về mặt hình thái tới bản chất thành tạo bên trong cấu thành đá. Trên cơ sở các tài liệu này có thể phác họa và chứng minh được mối quan hệ tương hỗ từ sụt lún kiến tạo với vai trò các yếu tố môi trường (hướng gió và dòng chảy biển) ảnh hưởng tới các cấu trúc bên trong thành tạo cacbonat Tri Tôn. Với chất lượng tài liệu địa chấn 2D phổ biến chỉ ở mức chấp nhận được cho phép xác định cảnh quan môi trường thành phần đá cũng như xác định được ảnh hưởng hình thái cấu trúc trong sự phát triển của thành tạo cacbonat.



 

ThS. Vũ Ngọc Diệp, TS. Hoàng Ngọc Đang, ThS. Trần Mạnh Cường
Tập đoàn Dầu khí Việt Nam
PGS. TS. Nguyễn Trọng Tín - Viện Dầu khí Việt Nam

 

Nguồn: TCDK