1. Đặc điểm trầm tích bể hồ

Trong quá trình phát triển các bể trầm tích, có những bể có các giai đoạn đóng kín dưới dạng hồ không liên quan đến biển, đó là các loại bể hồ (Lake basin). Xác định đặc điểm các bể hồ rất cần thiết trong thăm dò dầu khí ở Việt Nam.

Bể hồ có những đặc điểm khác so với bể trầm tích trong môi trường biển:

- Do khối lượng nước và trầm tích trong các hồ không lớn nên hệ thống hồ có mối quan hệ chặt chẽ với sự biến đổi của quá trình tích tụ và thời tiết. Mực nước hồ thường thay đổi trên diện rộng và nhanh hơn so với biển, trong thời gian ngắn đường bờ có thể dịch chuyển khoảng cách lớn, tuy nhiên dấu vết đường bờ cổ thường khó quan sát vì tương đối mỏng. Tính chất hóa học của nước và sinh thái hồ có thể thay đổi nhanh và có tác động đến tầng sinh và tầng chắn dầu khí.

- Trong hệ thống hồ, mực nước hồ và nguồn cung cấp trầm tích có sự liên kết trực tiếp. Mực nước hồ tăng lên khi sông có lưu lượng lớn và hạ xuống khi lưu lượng cung cấp của sông giảm. Mức độ của mối quan hệ này tùy thuộc vào loại hồ, rất mạnh với hồ kín và yếu với loại hồ mở. Điều này ngược với hệ thống biển, mực nước biển và nguồn cung cấp trầm tích ít hoặc không liên hệ với nhau. Điều đó tạo nên sự khác biệt giữa tập trầm tích biển và hồ. Thí dụ trong hệ thống biển trầm tích biển thấp có bề dày đáng kể trong khi đó hệ thống hồ không như vậy.

- Đường bờ của hồ dịch chuyển về phía trung tâm bể khi trầm tích lùi hoặc đơn giản là mực nước giảm. Các trầm tích này tạo nên dấu ấn của sự giảm mực nước.

- Bản chất và sự tồn tại của hồ cơ bản bị khống chế bởi biến đổi sự tương đối của tiềm năng tích tụ và nguồn trầm tích cùng lượng nước. Tiềm năng tích tụ là không gian có sẵn dành cho tích tụ trầm tích.

Nguồn gốc hình thành hồ bao gồm quá trình nội sinh và ngoại sinh. Nội sinh có thể là miệng núi lửa cổ, sụt lún theo đứt gãy; ngoại sinh có thể là bào mòn tích tụ của băng hà, gió, nguồn gốc sông (sông uốn khúc và sống bị tách ra khỏi dòng sông), kast. Cơ chế vận chuyển trầm tích trong hồ có thể chia làm 3 loại: dòng nước mặt tràn ra (overflow); dòng nước ngầm phía dưới và dòng chảy trọng lực.

Trên hình 1.31 là sơ đồ thể hiện nguồn gốc hình thành bể hồ. Trên hình 1.32 là lát cắt thể hiện cơ chế vận chuyển trầm tích trong bể hồ.

Hình 1.31 - Nguồn gốc hình thành bể hồ

Hình 1.32 - Cơ chế vận chuyển trầm tích trong bể hồ

2. Các loại bể hồ

Tùy thuộc vào các yếu tố như sự cân bằng tương đối giữa sự biến đổi tiềm năng tích tụ (chủ yếu là kiến tạo) với nguồn trầm tích và lượng nước (chủ yếu là khí hậu) để xác định sự tồn tại, phân bố và đặc điểm các loại bể hồ. Có thể phân chia các loại bể hồ như bể hồ tràn (overfilled lake basin), bể hồ cân bằng (balanced-fill lake basin), bể hồ cạn (underfilled lake basin) (hình 1.33).

Hình 1.33 - Các loại bể hồ a. Bể hồ tràn; b. Bể hồ cân bằng; c. Bể hồ cạn

- Bể hồ tràn có độ rỗng và độ thấm cao nhất, trữ lượng tổng thể lớn nhất chủ yếu quan đến các kênh rạch trên đồng bằng hồ; hạn chế của dạng bể này là sự dẫn lưu liên theo phương thẳng đứng thấp.

- Bể hồ cân bằng có hệ thống dẫn lưu theo phương thẳng đứng và theo phương ngang tốt. Hạn chế của bể hồ cân bằng là sự mở rộng theo phương ngang nhỏ và có hệ số thu hồi trung bình thấp.

- Bể hồ cạn có hệ thống dẫn lưu theo chiều ngang tốt và độ dày hiệu dụng dày vì có xu hướng xảy ra với tần suất cao tại khu vực tiềm năng, Hạn chế là sự xuất hiện phổ biến của xi măng (carbonat, evaporit) và sự thay thế theo phương nằm ngang từ hệ thống trầm tích thấp sang hệ thống trầm tích cao dẫn đến làm giảm mật độ nguồn.

- Trầm tích trong bể hồ có nguồn gốc từ 3 loại: trầm tích lục nguyên, trầm tích hữu cơ và trầm tích hóa học. Các yếu tố ảnh hưởng đến trầm tích bao gồm: hoạt động kiến tạo của vùng; kích cỡ hồ (hồ to, hồ nhỏ); hình dạng hồ (sâu, nông); loại hồ (mở, đóng, có dòng chảy); lượng trầm tích vào hồ; tính chất hóa học, sinh học của nước; vĩ độ (theo mùa); khí hậu (gió, sóng) và sự phân tầng nhiệt của nước.

Trên hình 1.34 là biểu đồ thể hiện sự tồn tại và đặc điểm của các trầm tích không biển nói chung, trầm tích sông nói riêng liên quan đồng thời cả trầm tích + cấp nước và tiềm năng tích tụ trong bể hồ. Trên hình 1.35 thể hiện đặc điểm địa tầng, tướng và tiềm năng dầu khí của các loại bể hồ.

Hình 1.34 - Biểu đồ thể hiện sự tồn tại và đặc điểm của các trầm tích trong bể hồ

Hình 1.35 - Đặc điểm địa tầng, tướng và tiềm năng dầu khí của các loại bể hồ

3. Tổ hợp tướng các bể hồ

Trong trầm tích các bể hồ thường có các tổ hợp tướng như sông hồ, dao động ở đáy hồ và trầm tích hồ muối.

- Tổ hợp tướng sông - hồ (Fluvial-lacustrine facies associations) tương ứng với môi trường hồ tràn (hồ mở) thường là hồ nước ngọt, vật liệu trầm tích lớn hơn không gian trầm tích được tạo thành. Chủ yếu là các nêm lấn trong hệ thống trầm tích thấp (LST - Lowstand System Tract - Hệ thống trầm tích biển biển thấp). Thành phần thạch học chủ yếu là cát, một số cát kết, đá vôi và mảnh sinh vật vụn trong hồ nước ngọt kết hợp với trầm tích châu thổ, sét than, ngoài ra còn có đá vôi, vỏ sò, cát kết hạt mịn, than, sét than.

- Tổ hợp tướng dao động (Fluctuating profundal facies association) tương ứng với môi trường bể hồ cân bằng. Trong môi trường hồ cân bằng, lượng trầm tích bằng không gian trầm tích, trầm tích lắng đọng bằng tốc độ sụt lún. Loại hồ mở và đóng xen kẽ có thể bao gồm nước ngọt và nước mặn. Các tướng được đánh dấu bằng các tầng carbonat, cùng với các loại đá trầm tích vụn và hữu cơ với các cấu trúc vật lý và sinh học. Các tầng chứa dầu khí gồm cuội, cát kết, bùn cát cũng như mảnh vụn, vi sinh vật và đá vôi trứng cá và đá granit. Các tập chứa gồm quạt đáy hồ, trầm tích trong thung lũng, trầm tích mảnh vụn đường bờ hoặc carbonat trong quá trình hồ tiến và hồ cao.

- Tổ hợp tướng hồ muối (Evaporative lacustrine-facies associations) tương ứng với môi trường bể hồ cạn. Trong môi trường bể hồ cạn, lượng trầm tích ít hơn không gian trầm tích, liên quan đến quá trình khô hạn trong các hồ nước mặn. Tổ hợp tướng được phân biệt bằng các lớp muối xen kẽ với các tập carbonat và clastic có các cấu trúc vật lý hóa học và sinh học thay đổi trong khoảng rộng. Đá chứa có thành phần thạch học khá đa dạng từ cát kết, cuội, cát bùn đến đá kết hạt dolomit.

Trên hình 1.36 là các lát cắt thể hiện các tổ hợp tướng trầm tích của các loại bể hồ. Hình 1.37 thể hiện quá trình lấp đầy trầm tích hồ trong các giai đoạn khác nhau (hồ nâng cao và thu hẹp, mở rộng tách giãn và tách giãn sớm). Trên hình 1.38 là mô hình lát cắt thể hiện quá trình trầm tích với các giai đoạn mực nước hồ cao thấp khác nhau. (Bohacs, 2000; Katz, 2014).

Hình 1.36 - Tổ hợp tướng trầm tích các loại bể hồ a. Tướng sông hồ bể hồ tràn; b. Tướng dao động bể hồ cân bằng; c. Tướng muối bể hồ cạn

Hình 1.37 - Lấp đầy trầm tích hồ trong các giai đoạn khác nhau a. Lấp đầy trầm tích trong giai đoạn hồ nâng cao và thu hẹp; b. Lấp đầy trầm tích trong giai đoạn mở rộng tách giãn; c Lấp đầy trầm tích trong giai đoạn tách giãn sớm

Hình 1.38 - Quá trình trầm tích với các giai đoạn mực nước hồ cao và thấp khác nhau

Trong lịch sử phát triển địa chất, các giai đoạn khác nhau ở Biển Đông cũng đã tồn tại các dạng bể hồ. Trên hình 1.39 là bản đồ phân bố các bể hồ trong quá trình phát triển địa chất khu vực Biển Đông.

Hình 1.39 - Bản đồ phân bố các bể hồ ở khu vực Biển Đông

Theo Minh giải địa chấn trong thăm dò và khai thác dầu khí