Phân Loại Khe Nứt Trong Mô Hình Elipxoit Biến Dạng. Các Trục Ứng Suất Chính

- Quá trình phá hủy do kiến tạo: Các chuyển động kiến tạo và trường ứng suất khu vực có tính chất quyết định trong sự hình thành các hệ thống nứt nẻ trong khối móng. Hoạt động kiến tạo đã dẫn đến hình thành các hệ thống đứt gãy, nứt nẻ và đới cà nát. Trong bể Cửu Long đã gặp các loại đá dăm kết có độ rỗng lớn tới 10% trên các mẫu lõi ở các độ sâu khá lớn so với mặt móng.

Trường ứng suất do hoạt động kiến tạo gây nên các lực nén ép (1) và kéo căng (3) tác động nên khối móng tạo ra các nứt vỡ /đứt gãy. Các loại khe nứt gây nên bởi trường ứng suất kiến tạo bao gồm: 1) Khe nứt cắt (S1, S2): tạo thành 2 hệ thống cắt nhau (hình 2.7). Các mặt cấu tạo cắt là những mặt phẳng, nhẵn rất khít nhau không thuận lợi cho sự xuyên nhập các thể magma. 2) Khe nứt tách (Kt): phát triển theo phương vuông góc với lực tác dụng kéo (3) và song song với phương của lực ép (1). Các khe nứt tách có bề mặt gồ ghề, có nhiều khe nứt nhỏ ở ven rìa và có độ mở lớn thuận lợi cho sự xuyên nhập của các thể magma hoặc nhiệt dịch; 3) Khe nứt ép dẹp (Kd): phát triển theo phương song song với lực tác dụng kéo (3) và vuông góc với phương của lực ép (1). Các khe nứt ép dẹp thường gặp trong biến dạng dẻo.

Hình 2.7. Phân loại khe nứt trong mô hình elipxoit biến dạng. Các trục ứng suất chính được ký hiệu là σ1, σ2, σ3 (với quy ước σ1 > σ2 > σ3).

Các mặt khe nứt S1, S2 ít nhiều có sự dịch chuyển nên còn gọi là mặt chuyển động, trong trường hợp khi sự dịch chuyển có giá trị lớn chúng trở thành các đứt gãy; Tương ứng với vị trí và phương khác nhau của các trục ứng suất chính sẽ hình thành

các kiểu đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt bằng (hình 2.8 – 2.9).

Hình 2.8. Mối quan hệ giữa trường ứng suất và các loại đứt gãy.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 168 trang tài liệu này.

Hình 2.9. Mối quan hệ giữa các loại đứt gãy và các khe nứt sinh kèm (After

Mikhailov)[24]

Trong bể Cửu Long, các pha kiến tạo hoạt động trong nhiều thời kỳ. Những nứt nẻ tạo ra trong pha đầu tiên thường bị lấp kín bởi quá trình nhiệt dịch, và ở đó các quá trình trao đổi nhiệt dịch xảy ra. Kết quả là các nứt nẻ bị lấp đầy bằng các khoáng vật thứ sinh có thành phần chính là calcite, zeolite, thạch anh. Các pha hoạt động kiến tạo về sau có thể tiếp tục mở rộng các khe nứt đã có hoặc tạo ra các khe nứt mới. Các nứt nẻ cũ là chỗ xung yếu nhất vì chứa các khoáng vật giòn sẽ dễ bị phá vỡ vụn, nghiền nát. Kết quả là các không gian rộng mở trong nứt nẻ cũ được hình thành và được bảo tồn trong điều kiện không có dung dịch nhiệt dịch tràn vào hoặc không bị các trầm tích hạt mịn lấp kín. Lỗ rỗng nứt nẻ tồn tại trong khối đá móng ở vùng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng chủ yếu do tác động của lực kiến tạo trong các pha muộn về sau, làm cho các đứt gãy tái hoạt động có lẽ vào cuối Oligoxen muộn và đầu Mioxen sớm. Trong khối magma xâm nhập, các khe nứt ban đầu hoặc bị lấp kín bởi các khoáng vật thứ sinh, hoặc có độ mở rất bé cho nên gần như đá không có lỗ rỗng nứt nẻ đáng kể. Tuy nhiên, dưới tác dụng của lực ứng suất kéo xảy ra trong pha hoạt động kiến tạo sau đó, các nứt nẻ sẽ tái hoạt động tạo nên lỗ rỗng hiệu dụng. Nếu pha hoạt động kiến tạo này xảy ra trước hoặc trong thời gian dịch chuyển dầu khí sẽ có ý nghĩa chứa dầu khí [13, 17].

- Hoạt động nhiệt dịch: Các hoạt động của quá trình nhiệt dịch có liên quan chặt chẽ với các hoạt động kiến tạo và dẫn đến các biến đổi trong thành phần cũng như cấu trúc không gian rỗng trong đá móng bể Cửu Long.

Ngoài việc có thể tạo ra các khoáng vật thứ sinh như zeolite, calcite lấp kín hoặc gần kín các khe nứt, các dung dịch thủy nhiệt còn hòa tan rửa lũa bào mòn tạo ra các hang hốc đặc biệt là tại những giao cắt các nứt nẻ lớn nhỏ. Tuy nhiên cũng có ý kiến cho rằng hoạt động nhiệt dịch không những không làm mở rộng thêm các khe nứt nẻ có trước mà ngược lại chúng còn bị lấp đầy một phần hay toàn bộ [18]. Quá trình thủy nhiệt hầu như không có tác dụng đến sự hình thành lỗ rỗng trong đá móng mỏ Bạch Hổ.

- Quá trình phong hóa: diễn ra khi khối magma xâm nhập đã được hình thành, kết tinh ở dưới sâu trong điều kiện áp suất cao, được nâng cao lên bề mặt dẫn đến hiện tượng giảm tải do tầng đất đá nằm trên bị bóc mòn, giảm áp ở điều kiện áp suất bề mặt

và các quá trình phong hóa là nguyên nhân quan trọng dẫn đến hiện tượng nứt nẻ, phong hóa làm cho đá bị phá hủy, bào mòn, rửa trôi hình thành độ rỗng thứ sinh trong đá móng. Theo tài liệu khoan ở một số mỏ như Bạch Hổ, Rạng Đông, Hải Sư Đen... chỉ khoảng 20m tính từ mặt móng. Nói chung quá trình phong hóa ảnh hưởng không đáng kể lên sự biến đổi thứ sinh của đá móng mà chủ yếu làm giảm độ bền cơ học của đá và hình thành đới thấm trên bề mặt khối granitoid vốn không có tính thấm [13].

- Mối quan hệ giữa tuổi của nứt nẻ và thời gian sinh dầu khí: mối quan hệ giữa thời điểm nứt nẻ được hình thành và thời điểm dầu khí dịch chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ rỗng của nứt nẻ trong móng. Khi nứt nẻ được hình thành và chưa bị lấp nhét, sau đó dầu khi dịch chuyển vào và lấp đầy các lỗ rỗng này th́ quá tŕnh nhiệt dịch xảy ra sau đó không ảnh hưởng đến độ rỗng của nứt nẻ. Tuy nhiên khi nứt nẻ được hình thành và ngay tại thời điểm đó xảy ra quá trình nhiệt dịch thì các lỗ rỗng này bị lấp nhét, làm giảm độ rỗng của nứt nẻ trong móng.

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chứa của đá móng nứt nẻ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thấm chứa của đá móng bao gồm thành phần thạch học - khoáng vật, các biến đổi nhiệt dịch, hoạt động kiến tạo và độ sâu, hoạt động magma trẻ (volcanic activity), mối quan hệ giữa quá trình hình thành nứt nẻ và dịch chuyển dầu khí. Những yếu tố này đã tác động tương hỗ quyết định đến chất lượng tầng chứa [13, 15, 31].

Thành phần khoáng vật chính của đá móng granitoid gồm có thạch anh và feldspar (plagioclas và feldspar kali) ngoài ra còn có các khoáng vật màu như pyroxen, hornblend, biotit, muscovit và các khoáng vật phụ, quặng. Tỷ lệ % khoáng vật khác nhau tùy theo từng loại đá.

Phần lớn các khoáng vật tạo đá magma đều có phản ứng dưới tác dụng của dung dịch nhiệt dịch sau magma, ngay cả thạch anh cũng bị gặm mòn, hòa tan. Quá trình này hình thành các hang hốc kích thước từ vài chục micromet đến hàng chục milimet. Dung dịch nhiệt dịch trong quá trình dịch chuyển dọc theo các khe nứt, đứt gãy có thể hình thành các khoáng vật như zeolite và calcite... lấp nhét vào không gian rỗng. Thành phần khoáng vật của đá móng là yếu tố căn bản đến phản ứng với dung

dịch nhiệt dịch và được xác định dễ biến đổi nhất trong đá diorite, ít hơn là granodiorite và ít nhất là granite. Quá trình nhiệt dịch có tính hai mặt: mở rộng các nứt nẻ và hang hốc tồn tại trước đó hoặc lấp đầy, làm giảm không gian rỗng bằng các khoáng vật thứ sinh. Nhưng nhìn chung, quá trình này khi xảy ra mạnh sẽ có tác động xấu làm giảm mạnh không gian rỗng trong đá.

Thành phần thạch học cũng có ảnh hưởng rất lớn đến mật độ, tính chất và quy mô phát triển các hệ thống nứt nẻ. Các hệ thống nứt nẻ hiệu dụng đa phần đều có nguồn gốc kiến tạo, hình thành đi kèm hệ thống đứt gãy, các đới phá hủy kiến tạo và các vùng chịu ảnh hưởng cao của trường ứng suất kiến tạo. Mặc dù đá móng luôn bị tác động bởi các đứt gãy, nứt nẻ nhưng có thể nhận thấy các nứt nẻ mở, có độ liên thông tốt thường gặp nhiều trong các đá magma acid (granite, granodiorite) hơn trong đá trung tính-bazơ (diorite, gabro). Điều này liên quan đến đặc tính giòn (chứa nhiều thạch anh) của granite hơn so với diorite có tính dẻo (nhiều thành phần feldspar) nhiều hơn [13].

Về phân bố theo chiều sâu, kết quả nghiên cứu ở mỏ Bạch Hổ và Sư Tử Đen có thể cho thấy xu thế biến đổi độ rỗng có tính quy luật giảm dần theo chiều sâu so với mặt móng. (hình 2.10).

Hình 2.10. Biến đổi độ rỗng đá móng nứt nẻ theo chiều sâu so với mặt móng của bể Cửu Long.

2.2. Đặc điểm địa chất - kiến tạo tầng chứa granitoid ở cấu tạo Hải Sư Đen.

2.2.1. Đặc điểm hình thái cấu trúc móng

Nóc móng trước Kainozoi của cấu tạo Hải Sư Đen là một cấu trúc nâng có đường khép kín 4100m, kéo dài theo phương đông bắc-tây nam với chiều dài khoảng 16km, chiều rộng khoảng 5,3km, mở rộng về phía tây bắc, nam, đông nam và thu hẹp dần lại về phía đông bắc [19]. Khối nâng móng bị chia cắt bởi các đứt gãy có phương á vĩ tuyến, tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam (hình 2.11). Tại khu vực phía Tây Nam, bề mặt nóc móng nằm thấp hơn phần còn lại và được tách biệt bởi hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến. Phủ trên móng trước Kainozoi ở khu vực này là các trầm tích có tuổi từ Oligoxen (tập E) đến Đệ Tứ (tập A) (hình 2.12).

Hình 2.11. Bản đồ chiều sâu nóc móng cấu tạo Hải Sư Đen [19].

Hình 2.12. Mặt cắt dọc theo cấu tạo Hải Sư Đen [19].

2.2.2. Thành phần thạch học

Tham gia vào cấu trúc địa chất cấu tạo Hải Sư Đen bao gồm các đá móng granitoid tuổi Mesozoi muộn và lớp phủ trầm tích, trầm tích-phun trào Cenozoi (gồm các tập địa chấn E, D, C, BI, BII, BIII & A). Theo kết quả phân tích thạch học các mẫu lấy từ 8 giếng khoan cho thấy các đá granitoid trong móng Hải Sư Đen chủ yếu là monzogranite và granodiorite (hình 2.13). Ngoài ra còn gặp các đai mạch trung tính xuyên cắt qua đá móng [19].

Hình 2.13. Thành phần thạch học trong móng cấu tạo Hải Sư Đen dọc theo giếng khoan HSD-3X: từ nóc móng đến độ sâu 4200m gặp đá granodiorite, từ độ sâu 4200m trở xuống gặp đá monzogranite [19].

2.2.3. Hệ thống đứt gãy

Kết quả minh giải tài liệu địa chấn cho thấy trong móng của cấu tạo Hải Sư Đen tồn tại 06 hệ thống đứt gãy chính được phân chia theo đường phương và loại đứt gãy, bao gồm (Hình 2.14 – 2.16) [19]:

- Hệ thống đường phương 20-30o (Đông Bắc – Tây Nam) phân bố chủ yếu ở trung tâm của cấu tạo.

- Hệ thống đường phương 40-50o (Đông Bắc – Tây Nam) phân bố chủ yếu ở rìa

tây nam và trung tâm.

- Hệ thống đường phương 60-70o (Đông Bắc – Tây Nam) phát triển mạnh trong toàn cấu tạo.

- Hệ thống đường phương vĩ tuyến và á vĩ tuyến (Đông – Tây) phát triển mạnh trong toàn cấu tạo.

- Hệ thống đường phương 300-320o (Tây Bắc - Đông Nam) phân bố ở trung

tâm và tây nam cấu tạo.

- Hệ thống đường phương 330-340o (Tây Bắc - Đông Nam) phân bố ở trung tâm và tây nam cấu tạo.

Hình 2.14. Hệ thống đứt gãy Á vĩ tuyến tại mỏ Hải Sư Đen.