Lịch sử phát triển địa chất trong giai đoạn Eocen-Oligocen Đông Bắc bồn trũng Cửu Long

Hoàng Ngọc Đông - Công ty điều hành chung Thăng Long

Vào cuối Oligocen sớm khu vực bị trải qua quá trình nén ép tạo nên các hoạt động uốn nếp, vò nhàu, đứt gãy, ngừng nghỉ trầm tích, bào mòn để hình thành bất chỉnh hợp. Tiếp theo là phụ giai đoạn sau được diễn ra trong suốt Oligocen muộn bởi quá trình tách giãn và lún chìm vì nhiệt cho trên toàn khu vực làm cho trầm tích tập D được lắng đọng rộng rãi có chiều dày lớn và diện tích rộng. Cuối Oligocen muộn khu vực chịu sự tác động của lực nén ép tạo nên quá trình uốn nếp, đứt gãy xảy ra song song với quá trình lắng đọng trầm tích tập C. Phụ giai đoạn này kết thúc vào cuối Oligocen muộn và thành tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp tập C cùng với các nếp uốn và đứt gãy sau trầm tích.

Lịch sử phát triển địa chất phần Đông Bắc bồn trũng Cửu Long trong giai đoạn Eocen-Oligocen gắn chặt với lịch sử phát triển địa chất của cả bồn trũng Cửu Long trong nguyên đại Kainozoi. Nghiên cứu bồn trũng Cửu Long trong giai đoạn này, một số nhà địa chất cho rằng: Lịch sử phát triển kiến tạo Kainozoi của bồn trũng Cửu Long được chia làm 2 giai đoạn cơ bản, giai đoạn tách giãn tạo nên các bán địa hào, địa lũy được lấp đầy bởi các trầm tích lục địa kèm theo phun trào mafic tuổi Eocen-Oligocen (D2) và giai đoạn lún chìm nhiệt kèm theo hoạt động phun trào trong thời kỳ Miocen-Đệ tứ để tạo lớp phủ thềm rìa lục địa thụ động (D3) [ 2, 3 ].

Trên cơ sở phân tích chi tiết về thành phần vật chất của mặt cắt Eocen-Oligocen, đặc điểm uốn nếp, hoạt động đứt gãy, các bề mặt bất chỉnh hợp trong giai đoạn Eocen-Oligocen (D2), tác giả bài báo này chia lịch sử phát triển địa chất ở Đông Bắc bồn trũng Cửu Long trong Eocen-Oligocen thành 2 phụ giai đoạn: Đó là phụ giai đoạn (s1) - tách giãn Eocen-Oligocen sớm và phụ giai đoạn s2 -tách giãn Oligocen muộn. Kết thúc mỗi phụ giai đoạn này là kèm theo 1 pha nén ép, uốn nếp, đứt gãy sau trầm tích, nâng lên bóc mòn tạo bề mặt bất chỉnh hợp giữa D và E và bất chỉnh hợp giữa C và B1 (Hình 2).
 

Hình 2. Các phụ giai đoạn phát triển địa chất trong giai đoạn Eocen-Oligocen

Các pha tách giãn trong 2 phụ giai đoạn thường kéo dài và xảy ra từ từ tạo nên các bán địa hào và có phương kéo dài Đông Bắc-Tây Nam và Đông-Tây với kích thước lớn. Kéo theo chúng là các hoạt động đứt gãy lâu dài có biên độ rất lớn và tạo nên các nếp uốn đồng trầm tích cấp 1 có bề dày trầm tích thay đổi ở vòm và cánh khá lớn. Ngoài ra, tướng trầm tích cũng bị biến đổi, hạt thô ở cánh và mịn ở vòm nếp lõm.

Hai pha nén ép xảy ra vào cuối Oligocen sớm và cuối Oligocen muộn có đặc trưng xảy ra nhanh, phá hủy kiến tạo mạnh tạo nên các nếp uốn sau trầm tích, vì thế bề dày trầm tích của các cánh và vòm tương đối như nhau, thay đổi ít. Ngòai ra còn có các di chỉ là nhũng đứt gãy kinh tuyến trượt bằng trái và đứt gãy vĩ tuyến trượt bằng phải. Bên cạnh đó còn có các đứt gãy nghịch phương Đông Bắc-Tây Nam. Loại đứt gãy này rất ít thấy ở vùng Đông Bắc bồn trũng, nhưng chúng được quan sát khá nhiều ở khu vực mỏ Bạch Hổ, và đóng vai trò phá vỡ các thành tạo đá móng cho khả năng chứa rất cao.

1. Phụ giai đoạn phát triển địa chất trong Eocen-Oligocen sớm

Đây là phụ giai đoạn phát triển địa chất từ Eocen? đến cuối Oligocen sớm. Đặc trưng của phụ gia đoạn này là khu vực bị tách giãn kiểu Rift liên quan đến quá trình tách giãn tạo biển Đông trẻ. Tại khu vực nghiên cứu xảy ra quá trình đồng trầm tích tập địa chấn E và F? Kết thúc phụ giai đoạn này, khu vực nghiên cứu xảy ra quá trình nghịch đảo kiến tạo, các trầm tích được lắng đọng trước đây bị uốn nếp, vò nhàu, nhiều cấu trúc nghịch đảo kiến tạo được sinh thành, khu vực nhiều nơi được nâng lên, ngừng nghỉ lắng đọng trầm tích, bị phong hóa bào mòn tạo nên bất chỉnh hợp.

Vào Eocen, khu vực bồn trũng Cửu Long chịu tác dụng của pha biến dạng tách giãn D2.1. Pha biến dạng này đã tạo nên các đứt gãy thuận listric chủ yếu có phương Đông Bắc-Tây Nam. Nhờ đó, trong khu vực này hình thành các bán địa hào và bán địa lũy có phương trùng với phương Đông Bắc-Tây Nam. Lúc này quá trình lắng đọng trầm tích cho các thành tạo của hệ tầng Cà Cối và Trà Cú (tập F? và E) tại các bán địa hào được diễn ra. Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích của các thành tạo chủ yếu là các khối móng nâng địa lũy với khoảng cách vận chuyển vật liệu khá gần, năng lượng tích tụ của chúng khá cao.

Vì vậy thành phần trầm tích của chúng chủ yếu là cát kết, sỏi, cuội kết hạt thô, xen kẽ với bột sét kết có độ mài tròn và lựa chọn rất kém. Đây là giai đoạn đầu của quá trình tạo rift, các bán địa hào chưa được liên thông với nhau nên các đặc điểm trầm tích, thạch học của các tập E và F rất khác nhau giữa các bán địa hào. Khu vực nghiên cứu được phân chia thành các đới listric khác nhau: Đới Hải Sư Nâu (HSN)- Agate; đới Hải Sư Đen (HSD)- Hổ Đen (HD); đới Thăng Long và đới Phương Đông-Jade. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng thành phần thạch học của tập E trong đới HSN-Agate có thành phần vật chất mịn hơn so với chúng ở đới listic HSD-HD, đới Thăng Long và đới Phương Đông-Jade. Thành phần phun trào trong đới listric HSD-HD chiếm tỷ trọng cao và phong phú hơn nhiều so với các đới khác. Chiều dày của các thành tạo trong các bán địa hào của các đới listric khác nhau thì rất khác nhau, chúng dày hơn ở đới HSN-Agate và mỏng nhất ở đới Thăng Long. Nói tóm lại tính phân dị tướng trầm tích, sự biến đổi chiều dày của các thành tạo trong giai đoạn S1 là rất cao liên quan chặt chẽ đến sự phân dị địa hình lớn trong giai đoạn đầu tạo rift.

Kế tiếp của quá trình tách giãn là quá trình nén ép của pha biến dạng D2.2 xảy ra vào cuối Oligocen sớm ,tác động lên khu vực nghiên cứu mà trực tiếp là các thành tạo tập E/E (các thành tạo của hệ tầng Cà Cối và Trà Cú) và các thành tạo móng trước Kainozoi. Lúc này các thành tạo trầm tích bị uốn nếp vò nhàu tạo nên các cấu trúc nghịch đảo kiến tạo, nghĩa là có những thành tạo trầm tích của tập E và F trước đây được thành tạo ở các trũng sâu, có chiều dày lớn, nay dưới tác dụng của ứng suất nén ép chúng bị đẩy lên cao tạo nên các nếp uốn lồi hay các cấu trúc khối nâng (Hình 3). Các đứt gãy thuận listric phương Đông Bắc-Tây Nam được hình thành trong pha biến dạng tách giãn trước đây (D2.1) nay tái hoạt động trở lại nhưng với cơ chế dịch chuyển nghịch. Các đứt gãy trượt bằng phải theo phương vĩ tuyến và trượt bằng trái theo phương kinh tuyến cũng phát sinh trong giai đoạn nén ép này, làm cho các thành tạo địa chất được hình thành trước đây bị phân dị và phá hủy mạnh mẽ, đặc biệt là các thành tạo đá móng trước Kainozoi.

Tóm lại, dưới tác động của pha nén ép (D2.2) đầu D cuối E, khu vực Đông Bắc bể Cửu Long được nâng lên, uốn nếp, vò nhàu mạnh mẽ, một loạt đứt gãy mới được hình thành như đứt gãy nghịch phương Đông Bắc-Tây Nam, trược bằng phải phương vĩ tuyến, trượt bằng trái phương kinh tuyến và một số đứt gãy lớn listric phương Tây Bắc-Đông Nam bị tái hoạt động trở lại, các thành tạo E và cổ hơn bị bào mòn mạnh mẽ tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp giữa tập E và tập D (Hình 4).

Hình 3: Cấu trúc nếp uốn lồi nghịch đảo trong E phương Đông Bắc - Tây Nam tạo cấu tạo Sư tử Nâu do tác động của lực nép ép pha biến dạng D2.2
 

Hình 4. Mô hình lịch sử phát triển địa chất của giai đoạn
S1 trong khu vực nghiên cứu.

2. Phụ giai đoạn phát triển địa chất trong Oligocen muộn (S2).

Phụ giai đoạn S2 là giai đoạn phát triển địa chất từ cuối Oligocen sớm đến cuối Oligocen muộn, dưới tác động của 2 pha biến dạng: tách giãn (D2.3) xảy ra trước, nén ép (D2.4) xảy ra sau (Hình 2). Đây là giai đoạn được bắt đầu bởi quá trình tách dãn đồng trầm tích tập D. Di chỉ của pha này là các bán địa hào, bán địa lũy kiểu listric kéo dài theo phương Đông-Tây và phương Đông Bắc-Tây Nam (đã được kế thừa từ trước). Kết thúc giai đoạn S2 này xảy ra quá trình nén ép thuộc pha D2.4 và sụt lún do nhiệt cuối Oligocene muộn để hình thành nên bề mặt bất chỉnh hợp giữa tập D và C và các phức hệ nếp uốn, các hệ thống đứt gãy.

Vào cuối Oligocen sớm, khu vực nghiên cứu trải qua một quá trình nén ép, uốn nếp vò nhàu, đứt gãy, nâng lên bào mòn. Kết quả của quá trình này là tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp trên nóc tập E hoặc cổ hơn. Tiếp theo là quá trình tách giãn của phụ giai đoạn S2 tiếp diễn. Lúc này toàn khu vực nghiên cứu chịu tác động của lực tách giãn của pha biến dạng D2.3. Pha này có phương tách giãn Bắc-Nam. Dưới tác động đó, khu vực hình thành nhiều đứt gãy thuận listric có phương Đông Tây tạo nên hàng loạt địa hào có cùng phương Đông Tây.

Quá trình lắng đọng trầm tích của tập D xảy ra rộng rãi trong toàn vùng. Ngoài sự lún chìm do tác động của tách giãn, khu vực còn chịu ảnh hưởng lún chìm vì nhiệt nên lúc này toàn bộ các bán địa hào được liên thông lại với nhau bởi mực nước hồ, tạo nên trầm tích của tập D được lắng đọng rộng rãi, liên thông và liên tục trong toàn bồn trũng. Lúc này các khối móng nâng trong khu vực nghiên cứu hầu hết dần dần được bao phủ bởi trầm tích tập D.

Vật liệu trầm tích mang tính ổn định hơn, không mang tính địa phương như các đới móng nâng trong giai đạon S1 mà được đưa từ đất liền ra hồ bởi các dòng sông và kênh rạch hay trực tiếp từ bờ hồ, ven hồ. Với tất cả các yếu tố trên, trầm tích của tập D được phân bố rộng rãi khắp tòan khu vực, thành phần hạt mịn chiếm tỷ phần rất cao (sét kết từ 50 - 80%). Quy luật phân bố khá tương đồng với trầm tích biển, mịn ở phần trung tâm hồ và thô dần về phía rìa của bồn trũng. Đặc điểm tướng biến đổi từ từ, không đột ngột như biến đổi tướng trong trầm tích của tập E. Vì là trầm tích vận chuyển chủ yếu từ rìa của bồn trũng, không còn là các nguồn trầm tích địa phương như các đới móng nâng xảy ra trong tập E hoặc là giai đoạn đầu của quá trình lắng đọng tập D, nên tướng trầm tích của tập D không còn tùy thuộc nhiều vào các đới nâng hay các bán địa hào trong tập E. Tuy nhiên bề dày của tập D tại các bán địa hào luôn dày hơn các bán địa lũy trong khu vực nghiên cứu.

Với thành phần hạt mịn chiếm phần chủ yếu, môi trường lắng đọng trầm tích trong lúc này là môi trường hồ khép kín. Hàm lượng hữu cơ trong trầm tích mịn của tập D có tính chất sinh dầu rất cao, đóng góp rất lớn cho bồn trũng Cửu Long. Đây là một bồn trũng với một hệ thống dầu khí hòan chỉnh và tuyệt vời. Mô hình lịch sử phát triển địa chất trong giai đoạn thành tạo tập D và các thành tạo trước đó được thể hiện ở Hình 5.
 

Hình 5. Mô hình lịch sử phát triển địa chất của phụ giai đoạn S2, kết thúc thành tạo tập D, pha tách giãn D2.3

Tiếp theo quá trình tách giãn và sụt lún, lắng đọng trầm tích rộng rãi của tập D là quá trình nén ép của pha biến dạng D2.4. Bước vào thời kỳ này, dưới tác động của lực nén ép, các thành tạo của trầm tích tập D và cổ hơn bị uốn nếp và đứt gãy xảy ra từ từ và lâu dài. Nhiều nơi trong khu vực được nâng lên khỏi mặt nước hồ và trải qua quá trình ngừng nghỉ lắng đọng trầm tích và bị bào mòn để tạo nên bề mặt bất chỉnh hợp nóc của tập D. Trong khi đó ở khu vực khác bề mặt trầm tích vẫn dưới bề mặt hồ, quá trình lắng đọng trầm tích tập C vẫn tiếp tục xảy ra, vì thế nhiều nơi trong khu vực nghiên cứu trầm tích tập C được kề áp vào nóc của tập D. Khu vực Gío Đông và Hải Sư Nâu là một ví dụ (Hình 6).

Qúa trình thành tạo tập C vẫn được diễn ra song song với quá trình nén ép của pha biến dạng D2.4, vì thế diện tích trầm tích của tập C bị thu hẹp dần. Thành phần hạt thô trong thành tạo trầm tích C vì thế mà thô dần theo thời gian và theo trình tự từ dưới lên trên, nói chung theo quy luật trầm tích của biển thoái. Và cuối cùng là kết thúc quá trình thành tạo tập C, hình thành bề mặt bất chỉnh hợp giữa tập C và các thành tạo trẻ hơn được lắng đọng, trầm tích trong giai đoạn tiếp theo.

Hình 6: Mô hình lịch sử phát triển địa chất đến kết thúc phụ giai đoạn S2, kết thúc hoàn chỉnh các thành tạo Eocen-Oligocen trong khu vực nghiên cứu

Tóm lai, lịch sử phát triển địa chất kiến tạo trong giai đoạn Eocen-Oligocen của phần Đông Bắc bồn trũng Cửu Long là quá trình thành tạo bồn trũng rift với các trầm tích được lấp đầy các bán địa hào và phủ lên các địa lũy gồm có các tập F?, E, D và C. Các thời kỳ tách giãn trong Oligocen sớm và Oligocen muộn kết hợp với quá trình lún chìm vì nhiệt trong Oligocen muộn đã thành tạo nên các thành hệ trầm tích môi trường lục địa.

Các thành tạo này đặc trưng chủ yếu là hạt thô ở tập E và hạt mịn ở tập D. Chúng đóng vai trò tầng sinh và tầng chắn rất tốt. Mặt khác, chúng lại được phủ bởi trầm tích hạt thô dần của tập C được hình thành trong quá trình nén ép xảy ra vào cuối Oligocen muộn. Các thời kỳ nén ép xảy ra cuối Oligocen sớm và cuối Oligocen muộn đã tác động lên các thành tạo trầm tích tập E, F, D và C để hình thành nên các cấu trúc nếp uốn, đứt gãy, bất chỉnh hợp mang vai trò vô cùng quan trọng cho hệ thống dầu khí của khu vực nghiên cứu. 
 

(Nguồn: PVI)