Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng

Chia sẻ: Tri Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:170

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ lịch sử phát triển trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng trên cơ sở phân tích cộng sinh tướng theo không gian và thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐÌNH NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH PLIOCEN - ĐỆ TỨ BỂ SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐÌNH NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐỊA TẦNG PHÂN TẬP TRẦM TÍCH PLIOCEN - ĐỆ TỨ BỂ SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 62440201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. Trần Nghi HÀ NỘI - 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Đình Nguyên
LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy: GS.TS.NGND. Trần Nghi, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn. Ngoài ra NCS cũng chân thành cám ơn Viện Dầu khí Việt Nam và dự án ENRECA của Đan Mạch đã tạo điều kiện cho NCS tham gia đào tạo tại dự án. Trong quá trình hoàn thành luận án, NCS cũng nhận được những ý kiến đóng góp quý báu, sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô và các nhà khoa học: PGS. TS Nguyễn Văn Vượng, GS.TSKH Tống Duy Thanh, PGS.TSKH. Phan Văn Quýnh, PGS.TS Doãn Đình Lâm, PGS.TS. Chu Văn Ngợi, TS. Nguyễn Thế Hùng, TS. Đinh Xuân Thành, GS.TSKH. Mai Thanh Tân. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS luôn nhận được sự quan tâm của lãnh đạo và cán bộ các cơ quan: Bộ môn Địa chất Dầu khí, Khoa Địa chất, Phòng Tổ chức Cán bộ, Phòng Sau đại học, Phòng Chính trị và Công tác sinh viên, Ban Giám hiêu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, và các bạn bè đồng nghiệp. NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đối với sự giúp đỡ tận tình của các thầy, các nhà khoa học và lãnh đạo các cơ quan nêu trên.
MỤC LỤC Trang Danh mục các chữ viết tắt 3 Danh mục các biểu bảng 4 Danh mục các hình 5 Mở đầu 9 Chương 1. Lịch sử nghiên cứu, cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên 13 cứu 1.1. Lịch sử nghiên cứu 13 1.1.1. Giai đoạn trước năm 1987 13 1.1.2. Giai đoạn sau năm 1987 14 1.2. Cơ sở tài liệu 20 1.2.1. Tài liệu địa vật lý 20 1.2.2. Tài liệu lỗ khoan 21 1.2.3. Tài liệu địa chất 21 1.3. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 22 1.3.1. Phương pháp luận 22 1.3.2. Phương pháp nghiên cứu 24 Chương 2. Địa tầng, cấu trúc địa chất và hoạt động kiến tạo trong 30 Kainozoi khu vực bể Sông Hồng 2.1. Địa tầng 44 2.2. Đặc điểm cấu trúc- kiến tạo 58 Chương 3. Đặc điểm tướng trầm tích Pliocen – Đệ tứ bể Sông Hồng 67 3.1. Độ sâu và bề dày trầm tích Pliocen – Đệ tứ 67 3.2. Đặc điểm tướng trầm tích Pliocen - Đệ tứ 75 3.2.1. Khái quát 75 3.2.2. Đặc điểm tướng trầm tích giai đoạn Pliocen - Đệ tứ 77 3.2.2.1. Đặc điểm tướng trầm tích Pliocen 77 3.2.2.2. Đặc điểm tướng trầm tích Đệ tứ 87 1
Trang Chương 4. Địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ tứ bể Sông 103 Hồng 4.1. Các mô hình địa tầng phân tập 103 4.2. Địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ tứ bể Sông hồng 112 4.2.1. Phức tập S1(N21) 112 4.2.2. Phức tập S2(N22) 113 4.2.3. Phức tập S3(N23) 114 4.2.4. Phức tập S4(N24) 127 4.2.5. Phức tập thứ 5 128 4.2.6. Phức tập S6(Q12b) 129 4.2.7. Phức tập S7(Q13a) 130 4.2.8. Phức tập S8(Q13b – Q2) 130 Chương 5. Tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ bể Sông Hồng trên cơ 136 sở địa tầng phân tập 5.1. Dao động mực nước biển trong Pliocen - Đệ tứ 138 5.2. Tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ tứ bể Sông Hồng trên cơ sở địa 142 tầng phân tập 5.3. Đánh giá triển vọng khoáng sản rắn trên cơ sở địa tầng phân tập 152 Kết luận 157 Danh mục công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án 158 Tài liệu tham khảo 159 2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CC: Chỉnh hợp tương đương (Correlative conformity) FS: Bề mặt ngập lụt (Flooding surface) FR: Biển thoái cưỡng bức (Forced regression) FSST: Miền hệ thống trầm tích biển hạ (Falling stage systems tract) HNR: Biển thoái cao (Highstand normal regression) HST: Miền hệ thống trầm tích biển cao (Highstand systems tract) LNR: Biển thoái thấp (Lowstand normal regression) LST: Miền hệ thống trầm tích biển thấp (Lowstand systems tract) MFS: Bề mặt ngập lụt cực đại (Maximum flooding surface) RS: Bề mặt bào mòn biển tiến (Ravinement surface) S: Phức tập (Sequence) SB: Ranh giới phức tập (Sequence boundary) TS: Bề mặt biển tiến (Transgresive surface) TST: Miền hệ thống trầm tích biển tiến (Transgresive systems tract) US: Bất chỉnh hợp (Unconformity surface) W: Băng hà Wurm MVHN Miền võng Hà Nội MNB Mực nước biển 3
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG STT Tên biểu bảng Trang 1 Bảng 1.1. Các chỉ tiêu địa hóa đặc trưng cho các môi trường trầm tích khác nhau 25 2 Bảng 3.1. Liên kết độ sâu đáy Pliocen, Đệ tứ giữa các giếng khoan và băng địa chấn dầu khí 70 3 Bảng 3.2. Liên kết độ sâu đáy Pliocen, Đệ tứ giữa các giếng khoan và băng địa chấn dầu khí miền võng Hà Nội 70 4 Bảng 3.3. Đặc điểm thạch học đá cát kết và bột kết giếng khoan 113- 84 BV-1X 5 Bảng 3.4. Đặc điểm thạch học đá sét và sét chứa bột giếng khoan 113- 85 BV-1X 6 Bảng 3.5. Thành phần khoáng vật sét theo phân tích Ronghen, giếng 85 khoan 113-BV-1X 7 Bảng 3.6. Đặc điểm thạch học và môi trường thành tạo đá cát kết và bột 86 kết giếng khoan 113-BD-1X. 8 Bảng 3.7. Đặc điểm thạch học đá sét và sét chứa bột, khoan 113-BD-1X 86 9 Bảng 3.8. Thành phần khoáng vật sét theo phân tích Ronghen giếng 87 khoan 113-BD-1X 10 Bảng 5.1. Dao động mực nước biển dọc theo bờ biển phía Đông Trung 141 Quốc cách ngày nay 12.000 năm 11 Bảng 5.2. Bảng so sánh sự thay đổi mực nước biển - băng hà - chu kỳ 142 trầm tích và tuổi địa chất 4
DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 1 Hình 1.1 Sơ đồ tiếp cận hệ thống nghiên cứu địa tầng phân tập 23 2 Hình 1.2 Biểu đồ phân loại trầm tích của Folk.R, 1954 26 3 Hình 1.3 Biểu đồ phân loại thạch học bở rời 27 4 Hình 1.4 Các mô hình tích tụ của các phân tập hình thành các nhóm 37 phân tập cấu thành các miền hệ thống khác nhau 5 Hình 1.5 Đường cong thay đổi mực nước biển địa phương có biên độ 40 ngắn hình thành nên các phân tập 6 Hình 1.6 Thời gian hình thành các miền hệ thống trầm tích trong một tập 41 tương ứng với một chu kỳ dao động mực nước biển 7 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu 43 8 Hình 2.2 Địa tầng tổng hợp Bắc Bể Sông Hồng 44 9 Hình 2.3 Địa tầng tổng hợp Nam bể Sông Hồng 49 10 Hình 2.4 Sơ đồ đối sánh trầm tích Đệ tứ đồng bằng Sông Hồng 53 11 Hình 2.5 Bản đồ phân vùng cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng và khu 59 vực kế cận 12 Hình 2.6 Mặt cắt khôi phục tuyến GPGT 93-223 60 13 Hình 2.7 Các hệ thống đứt gãy bể trầm tích Sông Hồng 65 Sơ đồ vị trí giếng khoan và các tuyến địa chấn sử dụng trong vùng nghiên cứu. 14 Hình 3.1 68 15 Hình 3.2 Đường cong chuyển đổi độ sâu - thời gian cho toàn bể sông 69 Hồng. 16 Hình 3.3 Đường cong chuyển đổi độ sâu - thời gian cho trung tâm bể 69 17 Hình 3.4 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến GPGT -93-203 71 18 Hình 3.5 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến GPGT-93-202 71 19 Hình 3.6 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến GPGT -93-201 71 20 Hình 3.7 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến GPGT -93-217 72 21 Hình 3.8 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến GPGT -93-200 72 22 Hình 3.9 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến 80-27, 97-280 72 5
23 Hình 3.10 Mặt cắt địa chấn dầu khí khu vực trung tâm bể, trầm tích 73 Pliocen được phân chia làm 3 tập 24 Hình 3.11 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến 3599 hướng ĐB-TN từ đảo 74 Hải Nam ra trung tâm bể 25 Hình 3.12 Mặt cắt địa chấn dầu khí tuyến 3531 hướng ĐB-TN từ đảo 74 Hải Nam ra trung tâm bể 26 Hình 3.13 Ranh giới tuổi địa tầng Đệ tứ vùng biển Việt Nam và kế cận 77 27 Hình 3.14 Cột địa tầng lỗ khoan KX 1 80 28 Hình 3.15 Phản xạ kiểu đào khoét đặc trưng cho nhóm tướng aluvi aN21 81 29 Hình 3.16 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng châu thổ amN21,nhóm 81 tướng biển mN21 tuyến GPGT-83-10. 30 Hình 3.17 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng châu thổ amN21, 82 nhóm tướng biển mN21 , tuyến 93-203 31 Hình 3.18 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng châu thổ amQ và nhóm 89 tướng biển mQ, tuyến TN1 32 Hình 3.19 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng aluvi aQ và nhóm châu thổ 89 amQ, tuyến TN2 33 Hình 3.20 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng châu thổ amQ và nhóm 90 tướng biển mQ, tuyến TN3 34 Hình 3.21 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng aluvi aQ12b, aQ13a , nhóm 90 tướng châu thổ amQ và nhóm tướng biển mQ, tuyến TN5 35 Hình 3.22 Phản xạ đặc trưng cho nhóm tướng aluvi aQ12b, aQ13b - Q2, 90 nhóm tướng châu thổ amQ và nhóm tướng biển mQ, tuyến TN5 36 Hình 3.23 Cột địa tầng lỗ khoan LK 30 (Đông bắc cửa Hội) 91 37 Hình 3.24 Cột địa tầng lỗ khoan LK 01 Cẩm Nhượng, Hà Tĩnh 92 38 Hình 3.25 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ Vịnh Hạ Long - Bạch Long Vỹ tuyến 93 T97-6 39 Hình 3.26 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ Nông trường Rạng Đông -Vịnh Bắc 93 6
bộ tuyến T96-13 40 Hình 3.27 Mặt cắt địa chất Đệ tứ khu vực Hà Tĩnh tuyến T94-13 (Cửa 93 Nhượng) 41 Hình 3.28 Mặt cắt địa chất Đệ tứ Vĩnh Linh - Quảng Trị tuyến T93-32 94 42 Hình 4.1 Các mô hình địa tầng phân tập 104 43 Hình 4.2 Các miền hệ thống và vị trí ranh giới tập theo các mô hình 105 địa tầng phân tập khác nhau 44 Hình 4.3 Sơ đồ quan hệ các đơn vị địa tầng phân tập trong mối quan hệ 106 với sự thay đổi mực nước biển 45 Hình 4.4 Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao thềm lục địa biển Nam 108 Trung Hoa 46 Hình 4.5 Mô hình ĐTPT, mặt cắt trầm tích Đệ tứ trong các bể 109 Kainozoi đối xứng của một phức tập 47 Hình 4.6 Mặt cắt địa tầng phân tập trên cơ sở phân tích tài liệu địa 115 chấn tuyến 89-0620 và tài liệu địa vật lý giếng khoan đường cong GR). Nhóm phân tập phủ chồng lùi đặc trưng cho miền hệ thống biển tiến giai đoạn Pliocen (N22) 48 Hình 4.7 Địa tầng phân tập lỗ khoan KX 1 116 49 Hình 4.8 Địa tầng phân tập lỗ khoan 102 HD-1X 117 50 Hình 4.9 Mặt cắt địa tầng phân tập trên cơ sở phân tích tài liệu địa 118 chấn và thạch học giai đoạn Pliocen (N2) tuyến 89-0620. 51 Hình 4.10 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến T93-217 119 52 Hình 4.11 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến T93-200 120 53 Hình 4.12 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN1 121 54 Hình 4.13 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN2 122 55 Hình 4.14 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN3 123 56 Hình 4.15 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN4 124 57 Hình 4.16 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN5 125 58 Hình 4.17 Mặt cắt địa tầng phân tập tuyến TN6 126 7
69 Hình 4.18 Liên kết mặt cắt địa tầng phân tập lỗ khoan Cẩm Nhượng và 132 tuyến địa chấn T5 60 Hình 4.19 Đối sánh địa tầng trầm tích Đệ tứ bể Sông Hồng phần đất liền 133 và phần thềm lục địa theo địa tầng phân tập 61 Hình 4.20 Mặt cắt địa tầng phân tập AB 62 Hình 5.1 Đường cong dao động mực nước biển trong Pliocen - Đệ Tứ 139 63 Hình 5.2 Sơ đồ biểu diễn các giai đoạn băng hà và gian băng trên thế 140 giới 64 Hình 5.3 Mặt cắt địa chấn tuyến a94-06 vùng miền võng Hà Nội 144 65 Hình 5.4 Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý thời kỳ biển thấp giai đoạn Pliocen 145 sớm (N21) 66 Hình 5.5 Mặt cắt địa chất Đệ tứ tuyến T3 qua bể Sông Hồng 147 67 Hình 5.6 Mặt cắt địa chất Đệ tứ tuyến T5 qua bể Sông Hồng 147 68 Hình 5.7 Sơ đồ tướng đá – cổ địa lý thời kỳ biển thấp giai đoạn 148 Pleistocen sớm (Q11) 69 Hình 5.8 Trầm tích sét loang lổ tuổi Q13a bị trầm tích cát bột 151 xám xanh Q13b-Q2 tại vùng biển Hải Phòng 70 Hình 5.9 Sơ đồ tướng đá - cổ địa lý thời kỳ biển thấp giai đoạn 152 Pleistocen muộn, phần muộn (Q13b - Q2) 71 Hình 5.10 Cuội sạn lục nguyên (a) và kết vón laterit (b) phân bố ở độ 153 sâu 55-60m trên vịnh bắc bộ 8
MỞ ĐẦU Từ những năm 1980 các nhà địa chất Việt Nam đã bắt đầu tiếp cận với hướng nghiên cứu địa tầng phân tập. Các đề tài, hội thảo về nghiên cứu địa tầng địa chấn, tướng đá cổ địa lý, chu kỳ trầm tích và tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển (MNB) và chuyển động kiến tạo của trầm tích Kainozoi do các tác giả Việt Nam và thế giới tiến hành đã góp phần làm sáng tỏ bản chất của địa tầng phân tập. Trên thế giới nghiên cứu địa tầng phân tập được các nhà địa chất, địa vật lý các nước Tây Âu, Mỹ và Canada tập trung nghiên cứu và áp dụng trong công tác tìm kiếm và thăm dò dầu khí một cách có hiệu quả như: Posamentier, Jervey và Vail(1988), Van Wagoner, Michum (1990), D. Emery và K.J. Myer (1996), Catuneanu O.(2007). Các kết quả đạt được đã đóng góp quan trọng trong việc xác định phức tập (sequence) dựa trên sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và sự sắp xếp các đơn vị trầm tích cùng nguồn gốc theo không gian và theo thời gian. Trên nguyên tắc đó một loạt các đơn vị địa tầng phân tập được xác lập như nhóm phân tập (parasequence set), phân tập (parasequence), miền hệ thống biển thấp (lowstand system tract), miền hệ thống biển tiến (transgessive system tract) và miền hệ thống biển cao (highstand system tract). Hiện nay nghiên cứu địa tầng phân tập chưa hướng đến cách tiếp cận có hệ thống và tiếp cận tiến hóa. Các tác giả chưa lấy nghiên cứu trầm tích luận định lượng trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo làm trọng tâm, vì vậy còn nhiều vấn đề vẫn chưa được giải quyết. Trong các nghiên cứu về địa tầng phân tập chưa áp dụng phép phân tích tướng đá cổ địa lý định lượng để xác định sự thay đổi mực nước biển toàn cầu và mực nước biển địa phương có biên độ ngắn. Tính cấp thiết Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng đến nay vẫn chưa có đề tài và luận án nào nghiên cứu. Sự tồn tại của việc phân chia địa tầng Đệ Tứ của đồng bằng Sông Hồng lý do cơ bản là không tìm thấy hóa thạch định tuổi và không xác định được tuổi tuyệt đối của trầm tích Pleistocen. Vì vậy, cho đến giữa những năm 1980 của thế kỷ trước địa tầng Đệ Tứ đồng bằng Sông Hồng được phân chia theo thạch địa tầng nghĩa là các địa tầng được 9
phân chia và gọi tên theo đặc điểm thạch học. Ví dụ hệ tầng Hà Nội (Q12-3 hn) là gọi cho tầng cuội sạn. Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13b vp) gọi cho tầng sét loang lổ. Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2 hh) gọi cho tầng sét xám xanh và hệ tầng Thái Bình (Q13 tb) gọi cho tầng cát bột sét phủ trên tầng sét xám xanh. Sự phân chia thạch địa tầng chưa phản ánh được quy luật quan hệ giữa tiến hoá trầm tích và các chu kỳ thay đổi mực nước biển do ảnh hưởng của băng hà và gian băng. Vì vậy luận án sẽ góp phần làm sáng tỏ những vấn đề chưa được giải quyết về địa tầng Pliocen – Đệ Tứ trên cơ sở nghiên cứu địa tầng phân tập. Việc nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Đệ Tứ đã được CCOP tiến hành từ những năm 2000 trên vùng biển Đông nam Châu Á trên cơ sở địa chấn nông phân giải cao. Kết quả nghiên cứu đã cho ta những tiêu chuẩn và quy trình quan trọng hướng dẫn nhận dạng và minh giải các mặt cắt địa chấn. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế nêu trên nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài "Nghiên cứu địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng" với các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau: Mục tiêu: Làm sáng tỏ lịch sử phát triển trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng trên cơ sở phân tích cộng sinh tướng theo không gian và thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo. Nhiệm vụ: - Xác định được các phức tập (sequence), nhóm phân tập (parasequence set) và phân tập (parasequence), quy luật biến đổi theo không gian và thời gian các miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST), biển tiến (TST) và biển cao (HST). - Nghiên cứu đặc điểm và quy luật phân bố tướng trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng - Khôi phục lịch sử tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ Tứ trong mối quan hệ với sự dao động mực nước biển và chuyển động kiến tạo. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng. Luận điểm bảo vệ: 10
Luận điểm 1. Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể sông Hồng có cấu trúc đối xứng bao gồm 8 phức tập (sequence) ứng với 8 chu kỳ thay đổi mực nước biển chân tĩnh phần thềm lục địa và 7 phức tập trên phần đất liền. Mỗi phức tập có 3 miền hệ thống trầm tích: Miền hệ thống trầm tích biển thấp (LST), miền hệ thống biển tiến (TST), miền hệ thống biển cao (HST). Các phức tập tương ứng với các hệ tầng của thang thời địa tầng gồm: - Phần đất liền: 3 phức tập trong Pliocen: S1(N21), S2(N22) và S3(N23); 4 phức tập trong Đệ Tứ: S4(Q11), S5-6(Q12), S7(Q13a) và S8(Q13b-Q2). - Phần thềm lục địa: 3 phức tập trong Pliocen: S1(N21), S2(N22) và S3(N23); 5 phức tập trong Đệ Tứ: S4(Q11), S5(Q12a), S6(Q12b), S7(Q13a) và S8(Q13b-Q2). Luận điểm 2. Không gian tích tụ trầm tích bắt đầu từ ranh giới giữa các miền xâm thực và miền lắng đọng trầm tích của đồng bằng Sông Hồng đến trung tâm bể bao gồm các dãy cộng sinh tướng có quan hệ nhân quả với sự thay đổi mực nước biển. Các dãy cộng sinh tướng được tích hợp theo 3 miền hệ thống trầm tích như sau: - Miền hệ thống biển thấp (LST) bao gồm nhóm tướng trầm tích lục nguyên (ar) môi trường lục địa chuyển sang môi trường châu thổ biển thoái (amr) phần ngập nước. - Miền hệ thống trầm tích biển tiến (TST) bao gồm nhóm tướng trầm tích lục nguyên môi trường biển nông (mt) phân bố ở trung tâm bể Sông Hồng chuyển sang môi trường châu thổ biển tiến (amt) thuộc đồng bằng Sông Hồng. - Miền hệ thống trầm tích cao (HST) bao gồm nhóm tướng trầm tích lục nguyên môi trường châu thổ biển thoái (amr) phân bố ở đồng bằng Sông Hồng chuyển sang nhóm tướng lục nguyên môi trường châu thổ biển thoái xen môi trường biển nông biển thoái (amr/mr) phân bố ở trung tâm bể Sông Hồng. Những điểm mới của luận án: - Phân tích, lựa chọn mô hình địa tầng phân tập áp dụng phù hợp cho nghiên cứu trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng. - Trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng được phân chia thành 7 phức tập trên đất liền và 8 phức tập phần thềm lục địa tương ứng với 8 chu kỳ trầm tích. 11
- Sự phân bố các tướng, nhóm tướng và phức hệ tướng trầm tích trong mặt cắt địa chất trầm tích là theo quy luật cộng sinh tướng theo dãy liên tục dưới dạng tướng đơn và tướng kép trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: * Ý nghĩa khoa học - Kết quả luận án góp phần lựa chọn mô hình địa tầng phân tập phù hợp áp dụng nghiên cứu thực tiễn trầm tích Pliocen - Đệ Tứ thềm lục địa và các vùng đồng bằng ven biển Việt Nam. - Xác định qui luật tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ Tứ trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và hoạt động kiến tạo. * Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả luận án góp phần xây dựng tiền đề tìm kiếm khoáng sản rắn và nước ngầm trong trầm tích Pliocen - Đệ Tứ. - Góp phần chính xác hóa thời địa tầng của trầm tích Đệ Tứ bể Sông Hồng Bố cục của luận án: bao gồm 5 chương: Mở đầu - Chương 1. Lịch sử nghiên cứu, cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu. - Chương 2. Địa tầng, cấu trúc địa chất và hoạt động kiến tạo trong Kainozoi khu vực bể Sông Hồng - Chương 3. Đặc điểm tướng trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng. - Chương 4. Địa tầng phân tập trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng. - Chương 5. Tiến hóa trầm tích Pliocen - Đệ Tứ bể Sông Hồng trên cơ sở dịa tầng phân tập. Kết luận 12
Chương 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Bể Sông Hồng là một trong các bể trầm tích lớn nhất của thềm lục địa Việt Nam, bao gồm một phần diện tích nằm trên đất liền thuộc đồng bằng Sông Hồng, còn phần lớn thuộc vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung kéo dài đến Huế. Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí và nghiên cứu địa chất được bắt đầu từ thế kỷ 20. Tuy nhiên từ những năm 90 của thế kỷ trước công tác khảo sát thăm dò dầu khí mới được triển khai qui mô và rộng khắp toàn bể. 1.1.1. Giai đoạn trước năm 1987 Từ năm 1949 hải quân Mỹ đã tiến hành lập bản đồ độ sâu đáy biển, đây là những đóng góp đầu tiên về nghiên cứu trầm tích Biển Đông. Kết quả sơ bộ là đã thành lập được sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt rìa tây Thái Bình Dương trong đó có thềm lục địa Việt Nam tỷ lệ 1/6.000.000. Sơ đồ này đã khoang định được diện phân bố các trầm tích tầng mặt và đá gốc một cách sơ lược nhất và vẽ các trường cát aluvi cổ ở đáy biển. Từ năm 1959 đến 1961 chương trình nghiên cứu “NAGA” điều tra biển Đông của Viện Hải Dương học SCRIPS (California, Mỹ) kết hợp cùng Thái Lan đem lại nhiều kết quả nghiên cứu có giá trị. Kết quả khảo sát của NAGA đã lập được sơ đồ các kiểu trầm tích và thể hiện tính phổ biến của trầm tích di tích aluvi Vịnh Bắc Bộ, một số điểm lộ trầm tích trước Đệ Tứ và ban đầu thấy có biểu hiện glauconit trong trầm tích tầng mặt. Trong cùng thời gian này chương trình hợp tác Việt-Trung nghiên cứu tổng hợp Vịnh Bắc Bộ, từ năm 1963-1965 đã khảo sát hàng trăm trạm, nghiên cứu địa hình đáy vịnh, trầm tích tầng mặt, khoáng vật nặng, khoáng vật nhẹ và thủy động lực. Trên sơ đồ trầm tích đáy Vịnh Bắc Bộ có thể thấy rõ trường trầm tích sạn, cát các trường bùn sét tạo ở các thời kỳ khác nhau. Đặc biệt xác định một số vị trí gặp sét loang lổ (Pleistocen muộn) trong ống phóng trọng lực Công tác thăm dò điện cấu tạo được thực hiện trong các năm 1964-1969 trên 13
diện tích 26.000 km2 với tỷ lệ 1/200.000 vùng đồng bằng. Ở vùng Tiền Hải, Kiến Xương đã được thử nghiệm các phương pháp thăm dò điện khác nhau như đo sâu điện, đo sâu từ-telua, dòng telua với tỷ lệ 1/100.000 và 1/25.000. Công các nghiên cứu này chủ yếu ở phần trung tâm miền võng Hà Nội với mật độ khảo sát mang tính khu vực. Các tài liệu có chất lượng không cao, kết quả có độ tin cậy kém. Ngoài ra thiếu số liệu về chiều sâu của móng kết tinh nên việc giải thích tài liệu gặp khó khăn và các sơ đồ có độ tin cậy không cao. Đầu năm 1960 công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã được Tổng cục địa chất quan tâm, đầu tư và triển khai nghiên cứu với sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô, đã tiến hành thăm dò địa chấn khúc xạ (1962- 1973), phản xạ (1973- 1975) và phản xạ điểm sâu chung (1975 đến nay) với các tỷ lệ khác nhau từ 1/200.000- 1/25.000. Khoảng trên 9.000 km tuyến địa chấn được thu nổ bằng các trạm máy ghi tương tự (analog) SMOV của Liên Xô trước đây hoặc bằng các trạm ghi số (digital) SN338B của Pháp để nghiên cứu cấu trúc sâu với tỷ lệ 1/50.000- 1/25.000. Các khảo sát địa chấn phản xạ mới tập trung ở khu vực trung tâm miền võng Hà Nội (MVHN), trên các đơn vị cấu trúc như trũng Đông Quan, trũng Phượng Ngãi, dải nâng Tiền Hải, Kiến Xương. Tại khu vực nghiên cứu công tác khoan được tiến hành từ năm 1967- 1968, đã tiến hành khoan 21 lỗ khoan nông, vẽ bản đồ đẳng sâu từ 30-150m. Từ năm 1962- 1974 đã tiến hành khoan 25 giếng khoan cấu tạo có chiều sâu từ 165-1.200m với tổng khối lượng khoảng trên 22.000m khoan. Kết quả các giếng khoan và tài liệu địa chất thu được đã bước đầu cho thấy bức tranh cấu trúc và triển vọng dầu khí của MVHN. Nhìn chung các nghiên cứu bể sông Hồng giai đoạn trước năm 1987 phần ngập nước chỉ tập trung vào những vấn đề tổng quát lớn về khí tượng hải văn biển, địa chất địa mạo biển Đông có tính chất vĩ mô của khu vực biển Đông và các nghiên cứu về sinh học biển phục vụ nuôi và đánh bắt hải sản biển. 1.1.2. Giai đoạn sau năm 1987 Sau năm 1987 công tác điều tra, nghiên cứu về địa chất biển được đẩy mạnh trong phạm vi cả nước. Nhiều cơ quan đã và đang triển khai nghiên cứu, điều tra về 14
địa chất biển ở các mức độ khác nhau. Đáng chú ý nhất trong giai đoạn này là các công trình điều tra, nghiên cứu của ngành dầu khí, các chương trình nghiên cứu biển cấp Nhà nước. Từ năm 1990 đến nay đới biển ven bờ đã được Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam chú trọng đầu tư điều tra địa chất ở các tỷ lệ khác nhau. Các công trình nghiên cứu chủ yếu trong giai đoạn này bao gồm: Đề tài Nghiên cứu đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên dải ven biển (48B.05.01, Lê Đức An, năm 1991). Đề tài Cấu trúc địa chất và triển vọng dầu khí thềm lục địa Việt Nam ở các bể trầm tích Đệ tam (Hồ Đắc Hoài) đã tổng hợp ở mức sâu hơn và rộng hơn toàn bộ tài liệu địa chấn thăm dò trên thềm lục địa. Trong các năm 1991-1995 chương trình nghiên cứu biển KT.03 được thực hiện. Nhiều đề tài đã được thực hiện trong đó có đề tài KT.03.02 “Địa chất, địa động lực và tiềm năng khoáng sản vùng biển Việt Nam” do Bùi Công Quế chủ nhiệm. Báo cáo đã nêu được những cấu trúc địa chất chính của phần móng cũng như hệ thống đứt gẫy chính của thềm lục địa Việt Nam, đã làm sáng tỏ địa tầng Đệ tam của đá móng trước Kainozoi. Trong đề tài nhánh thuộc đề tài này năm 1995, Trần Nghi, Phạm Huy Tiến đã lập sơ đồ địa chất Đệ Tứ thềm lục địa Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000. Đây là một trong những tài liệu mang tính định hướng cho các nghiên cứu địa chất ở thềm lục địa Việt Nam. Trong các chương trình biển quốc gia (KHCN-06 giai đọan 1996-2000, KC- 09 giai đoạn 2001-2005) đã chú trọng thu thập, khai thác xử lý nhiều nguồn tài liệu, điều tra khảo sát bổ sung, thành lập bộ bản đồ về địa vật lý, trầm tích tầng mặt, khí tượng thủy văn, động lực, môi trường cho những vùng khác nhau trên biển Đông. Các loại bản đồ này đã được thành lập ở những tỷ lệ khác nhau, như Bản đồ kiến tạo biển Đông và các vùng kế cận tỷ lệ 1/3.000.000 (Lê Duy Bách, 2000), Bản đồ địa mạo biển Việt Nam và các vùng kế cận tỷ lệ 1/1.000.000 (Đặng Văn Bát, Nguyễn Thế Tiệp, 2000), Bản đồ trầm tích đáy biển thềm lục địa Việt Nam và các vùng kế cận tỷ lệ 1/1.000.000 (Trần Nghi, 2000), Bản đồ cấu trúc kiến tạo thềm lục địa Việt Nam và kế cận tỷ lệ 1/1.000.000 (Lê Như Lai, 2002). Đề tài “Điều tra tổng hợp điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường biển 15
vịnh Bắc Bộ” (mã số KC09-17) do TS. Nguyễn Thế Tưởng chủ nhiệm. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các nội dung sau: Khí tượng, thủy văn biển; Địa chất - Địa vật lý biển; Hóa học môi trường biển; Tài nguyên sinh vật biển. Đề tài cũng đã tiến hành khảo sát lấy mẫu ống phóng và đo địa chấn nông phân giải cao. Kết quả đã thành lập được bộ bản đồ địa chất và trầm tích đáy biển tỷ lệ 1:500.000 do Trần Nghi và Hoàng Văn Thức chủ biên. Trên phần đất liền của bể đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu quan trọng như các phương án đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 của Liên đoàn địa chất Miền Bắc. Đặc biệt là các báo cáo chuyên đề trầm tích luận, tướng đá - cổ địa lý các thành tạo Đệ Tứ của tập thể tác giả Trần Nghi, Ngô Quang Toàn, Hoàng Anh Khiển,... Các báo cáo đã làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa trầm tích Đệ Tứ trong mối quan hệ với dao động mực biển và chuyển động kiến tạo. Ngoài ra còn một số các công trình nghiên cứu khác như: "Lịch sử tiến hóa trầm tích Neogen MVHN trên quan điểm thạch học định lượng" của Trần Nghi và Trần Hữu Thân, "Những quy luật ảnh hưởng của Trầm tích đến tính chất colectơ của đá cát kết hệ tầng Phủ Cừ giữa". Trên quy mô toàn bể có đề tài nghiên cứu cơ bản của Trần Nghi năm 2003: "Tiến hóa trầm tích Kainozoi bể Sông Hồng trong mối quan hệ với hoạt động địa động lực". Đề tài “Lập bản đồ địa chất biển Đông và các vùng kế cận tỷ lệ 1/1.000.000” (mã số KC.09.23/06-10) do Trần Nghi chủ nhiệm, Liên đoàn Địa chất Biển chủ trì. Đề tài được thực hiện từ 2005 đến 2006, kết quả là đã tập hợp được hầu hết các số liệu về địa chất biển Đông (trong và ngoài nước) để thành lập được các bản đồ địa chất, địa chất tầng nông, cấu trúc kiến tạo, khoáng sản... ở tỷ lệ 1/1.000.000. Đây là những bản đồ lần đầu tiên được thành lập ở tỷ lệ 1/1.000.000 cho toàn vùng biển thuộc chủ quyền Việt Nam, bao gồm cả Trường Sa, Hoàng Sa, Tư Chính, vịnh Thái Lan và các vùng kế cận trên biển Đông. Năm 2001, Liên đoàn Địa chất biển hoàn thành đề án “Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn biển nông ven bờ Việt Nam (0-30m nước) tỉ lệ 1/500.000” do Nguyễn Biểu làm chủ nhiệm. Đề án có qui mô lớn bao gồm nhiều lĩnh vực có liên quan đến địa chất, khoáng sản, địa chất môi trường, địa chất tai biến…. Kết quả 16