THÔNG TIN CHUNG
1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu điều kiện cổ khí hậu hình thành các trầm tích chứa dầu ở Đồng Ho (Quảng Ninh) nhằm định hướng tìm kiếm dầu khí
1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT Chức danh, học vị, họ và tên Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài
1 PGS TS Nguyễn Văn Vượng Trường ĐHKHTN Chủ nhiệm
2 TS Nguyễn Thùy Dương Trường ĐHKHTN Thành viên
3 ThS Lường Thị Thu Hoài Trường ĐHKHTN Thành viên
4 ThS Hoàng Thị Phương Thảo Trường ĐHKHTN Thành viên
5 ThS Vũ Thị Hương Trường ĐHKHTN Thành viên
6 TS Phạm Nguyễn Hà Vũ Trường ĐHKHTN Thành viên
7 TS Nguyễn Đình Nguyên Trường ĐHKHTN Thành viên
8 ThS Phan Thanh Tùng Trường ĐHKHTN Thành viên
1.4 Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 4 năm 2014 đến tháng 4 năm 2016
1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 4 năm 2018
1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 4 năm 2014 đến tháng 4 năm 2018
1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)
1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 300 triệu đồng.
TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Đặt vấn đề
Trước thế kỷ 20, cổ khí hậu học chưa được xác định là một khoa học độc lập; các lĩnh vực của nó phát triển riêng lẻ, tập trung vào các yếu tố gây biến đổi khí hậu Thuyết về quỹ đạo biến đổi khí hậu bắt đầu hình thành từ đầu thế kỷ 19, song song với sự phát triển của địa chất băng hà, cổ sinh vật học và địa chất biển Nghiên cứu mối liên hệ giữa mặt trời và biến đổi khí hậu cũng trở nên nổi bật với sự phát minh của kính thiên văn bởi Galileo Ngoài ra, các nhà khoa học như Celsius và Lyell đã sớm chú ý đến sự thay đổi của mực nước biển.
Sự biến đổi khí quyển của Trái đất, trước và sau sự xuất hiện của con người, đã thu hút sự chú ý của các nhà địa chất và nhà nghiên cứu khí quyển từ thế kỷ 19 Các nghiên cứu nổi bật từ Arrhenius vào năm 1896 và Revelle vào năm 1985 đã đóng góp vào hiểu biết về vấn đề này.
Cổ khí hậu học hiện đang phát triển mạnh mẽ, chuyển từ các lĩnh vực nghiên cứu riêng lẻ thành một lĩnh vực thống nhất Trong thế kỷ 20, cổ khí hậu không chỉ là một nhánh của các ngành khí hậu mà còn liên quan đến khoa học khí quyển, địa tầng, địa chất biển và băng hà học Sự mở rộng nhanh chóng của lĩnh vực này đã dẫn đến việc áp dụng nhiều phương pháp mới để khôi phục điều kiện cổ khí hậu, thường dựa vào nghiên cứu các quá trình chi phối khí hậu và các bằng chứng tự nhiên như băng, vòng cây, trầm tích san hô và thạch nhũ Các chỉ thị về điều kiện khí hậu có thể bao gồm đặc điểm địa hình, cảnh quan, chỉ thị địa hóa và sinh học, cho phép phân tích từ đơn giản đến chi tiết Ngoài ra, công cụ mô hình hóa cũng được sử dụng để hô hình hóa các hệ thống khí hậu và so sánh các bản đồ dữ liệu của các chỉ thị cổ khí hậu.
Nghiên cứu về biến đổi khí hậu đã bắt đầu từ sớm, nhưng đến năm 1947, Urey đã công bố phương pháp tính toán sự phụ thuộc của nhiệt độ vào tỷ lệ đồng vị 18 O/ 16 O trong carbonate và nước Ông khẳng định rằng thành phần đồng vị của carbonate có thể giúp khôi phục nhiệt độ của các giai đoạn trong quá khứ Kỹ thuật sử dụng axit phosphoric để thu được khí CO từ carbonates cũng đã được McCrea áp dụng trong nghiên cứu này.
Nghiên cứu nhiệt độ môi trường sống của tiễn thạch (belemmit) thời kỳ Kreta đã được thực hiện thông qua việc đánh giá tỷ lệ đồng vị oxy giữa nước và khoáng vật carbonate, với những đóng góp quan trọng từ Urey và các cộng sự (1951) cũng như Epstein và các cộng sự (1953) về mối liên hệ giữa tỷ lệ đồng vị oxy trong vỏ sò và nhiệt độ nước biển Mặc dù các công thức này chưa hoàn toàn chính xác, nhưng chúng đã mở ra một lĩnh vực mới trong nghiên cứu cổ khí hậu Ngoài oxy, các đồng vị khác như hydro và carbon cũng được áp dụng trong nghiên cứu này, trong khi một số đồng vị như nitơ, strontium, và lưu huỳnh ít được sử dụng hơn Các nghiên cứu về trầm tích sinh dầu trên thế giới không chỉ tập trung vào tiềm năng sinh dầu mà còn khôi phục điều kiện cổ môi trường, cổ địa lý và cổ khí hậu Một số công trình đáng chú ý bao gồm nghiên cứu của Kennedy và các cộng sự (2001) về trầm tích phía nam bồn dầu khí Taranaki và nghiên cứu của Michael và các cộng sự (2010) về sự thay đổi nhiệt độ môi trường trong Eocene sớm ở phía bắc Sierra Nevada, California, sử dụng chỉ thị phân tử hữu cơ và tỷ lệ đồng vị để phân tích.
Nghiên cứu cổ khí hậu hiện đại tại Việt Nam vẫn còn mới mẻ, với những đóng góp quan trọng từ Trịnh Dánh trong việc khôi phục điều kiện cổ khí hậu Neogen dựa trên tài liệu cổ thực vật Các nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào mối liên hệ giữa đặc điểm trầm tích và lịch sử dao động mực nước biển trong kỷ Đệ tứ, đặc biệt là Pleistocen và Holocen, như được thể hiện trong công trình của Trần Nghi.
Nghiên cứu về điều kiện cổ khí hậu trong thời kỳ Pleistocen muộn và Holocen tại Việt Nam chủ yếu dựa vào phân tích di tích bào tử và phấn hoa trong trầm tích, theo các tác giả như Tạ Thị Kim Oanh (2001), Trần Nghi (2007), và Nguyễn Văn Lập (2010) Tuy nhiên, số lượng nghiên cứu trong lĩnh vực này vẫn còn hạn chế, với một số công trình đáng chú ý như của Thuận (2003), Zhen Li (2006), và Nguyễn Thùy Dương (2010).
Trầm tích hệ tầng Đồng Ho bao gồm các lớp cuội sạn kết, cát kết và sét chứa asphalt, than, được xem là đá có tiềm năng sinh dầu trên đất liền, tương đương với đá mẹ trong các bể trầm tích Đệ Tam tại Đông Nam Á Nghiên cứu về vết in lá thực vật trong các lớp bột sét chứa than cho thấy tuổi Miocen, trong khi đó, các nghiên cứu về bào tử phấn hoa lại chỉ ra rằng trầm tích hệ tầng Đồng Ho chứa các tập hợp bào tử phấn đặc trưng cho tuổi Oligocene.
Hệ tầng Đồng Ho có độ dày biến thiên từ 140-430m, bao gồm bột kết và đá phiến sét chứa than và asphalt Phạm Quang Trung và đồng nghiệp (1999) đã thu thập và xác định tập hợp bào tử phấn hoa phong phú trong hệ tầng này Hệ tầng Đồng Ho nằm không chỉnh hợp trên hệ tầng Hà Cối, có tuổi Jura sớm, trong khi trước đây được xác định tuổi Miocen muộn Trần Đình Nhân và Trịnh Dánh (1975) đã thiết lập hệ tầng Tiêu Giao với tuổi Pliocen nằm chỉnh hợp trên trầm tích hồ màu sặc sỡ ven vịnh Cuốc Bê, coi đây là thành phần của hệ tầng Đồng Ho Theo Phạm Quang Trung và đồng nghiệp (1999), phức hệ bào tử phấn chứa nhiều dạng đặc trưng cho Oligocen ở thềm lục địa Việt Nam và Đông Nam Á, với sự phát triển cực thịnh của phấn Pinaceae trong Oligocen toàn cầu, trong khi phấn Pinuspollenites sp cũng là dạng phổ biến trong trầm tích Oligocen ở Biển Đông.
Việc xác định nguồn cấp vật liệu và điều kiện hình thành trầm tích vụn cơ học là rất quan trọng trong nghiên cứu và khôi phục điều kiện cổ môi trường, đặc biệt trong việc hiểu sự biến đổi của môi trường trầm tích, vùng nguồn xâm thực và khí hậu trong quá khứ địa chất Đối với các đá chứa dầu, việc làm rõ nguồn cấp vật liệu, quá trình vận chuyển, môi trường hình thành và quá trình kiến tạo có ý nghĩa lớn trong công tác tìm kiếm và thăm dò Nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng để phân tích nguồn cấp vật liệu trầm tích và sự thay đổi điều kiện cổ môi trường, trong đó cách tiếp cận truyền thống chủ yếu dựa vào đặc điểm cấu trúc và phân lớp của trầm tích.
Đặc điểm hóa thạch động thực vật là một trong những phương pháp quan trọng để xác định cổ môi trường Bên cạnh đó, việc phân tích tuổi đồng vị phóng xạ của các hạt vụn trầm tích như mica và zircon cũng đóng vai trò thiết yếu Ngoài ra, phân tích hàm lượng các nguyên tố chính và nguyên tố vết giúp luận giải về điều kiện xâm thực, sự thay đổi nguồn cung cấp vật liệu và các điều kiện môi trường liên quan.
Hình 1 Sơ đồ phân bố các trầm tích hệ tầng Đồng Ho [17].
Mục tiêu
Nghiên cứu các yếu tố cổ khí hậu như cổ nhiệt độ, hàm lượng carbon (C), chỉ số δC, tỷ số oxy-16/oxy-18 và tỷ số carbon-12/carbon-13 là rất quan trọng trong việc hiểu rõ quá trình hình thành các trầm tích sinh dầu ở Đồng Những thông tin này giúp xác định điều kiện môi trường và sự phát triển của hệ sinh thái trong giai đoạn này.
Hoạt động nghiên cứu về tuổi Oligocen muộn giúp chúng ta hiểu rõ hơn về điều kiện cổ khí hậu trong quá trình hình thành các tầng đá mẹ sinh dầu tại khu vực bể trầm tích Sông Hồng, cũng như các bể trầm tích Đệ tam khác ở Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu
3.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa
Mối quan hệ địa chất và đặc điểm cấu trúc nội tầng của trầm tích hệ tầng Đồng
Khu vực Hoành Bồ đã được nghiên cứu chi tiết thông qua mặt cắt suối Đồng Ho và khảo sát bổ sung tại các diện lộ trầm tích gần thị trấn Trới Công tác khảo sát và đo vẽ được thực hiện từ cầu Đồng Ho ngược suối, đi qua đập nước cho đến diện lộ của các đá cuội kết hạt thô thuộc hệ tầng Hòn Gai Trật tự địa tầng và các đặc điểm chi tiết của lớp trầm tích hệ tầng Đồng Ho được thể hiện rõ trong hình 2.
Hình 2: Cột địa tầng trầm tích thành lập tại suối Đồng Ho và vị trí lấy mẫu
3.2 Phương pháp phân loại trầm tích và xác định th ành ph ần trầm tích
Nghiên cứu lát mỏng thạch học nhằm xác định tên đá, thành phần hạt vụn trầm tích, loại xi măng gắn kết và kiến trúc của đá vụn cơ học cho các loại trầm tích Đồng Lát mỏng được mài tự động bằng hệ thống của hãng Bhuler và phân tích qua kính hiển vi phân cực với ánh sáng truyền qua Kích thước, hàm lượng phần trăm và thành phần hạt vụn được phân tích bằng phần mềm chuyên dụng kèm theo hệ thống kính hiển vi quang học AXIO Scope tại PTN Quang học tinh thể, trong khi thành phần vật liệu hữu cơ và sét than được nghiên cứu bằng kính hiển vi phản xạ.
3.3 P hương pháp phân tích xác định th ành ph ần hóa học
Các mẫu trầm tích được thu thập chi tiết theo từng lớp và từng tập, được bảo quản cẩn thận để phục vụ cho công tác phân tích địa hóa Tổng cộng có 40 mẫu trầm tích đã được thu thập.
Hai mẫu hạt vụn than đại diện cho các lớp địa tầng khác nhau đã được thu thập Những mẫu này sẽ được sử dụng để phân tích địa hóa các nguyên tố chính và nguyên tố vết.
Mẫu DH02-1, thuộc hệ tầng Hòn Gai, là mẫu sét than được phân tích tại phòng thí nghiệm Địa chất Địa kỹ thuật và Thích ứng với Biến đổi khí hậu Phân tích này sử dụng thiết bị XRF Shimazu để xác định hàm lượng các nguyên tố chính và một số nguyên tố vết.
Mẫu phân tích được loại bỏ carbonat thứ sinh, sấy khô ở nhiệt độ thấp, sau đó nghiền mịn đến kích thước hạt 0,02mm và trộn với bột polyteryne làm chất kết dính Mẫu này được nén dưới áp lực 20Mpa để tạo thành hình đĩa trụ với khối lượng khoảng 3g Số lượng xung tia X được chuyển đổi thành hàm lượng nguyên tố nhờ chương trình tính toán của thiết bị phân tích Các mẫu được phân tích ở chế độ phát hiện toàn bộ các nguyên tố và sau đó tiến hành phân tích định lượng với các nguyên tố phát hiện Sai số đối với các nguyên tố chính và nguyên tố vết có hàm lượng trên 10ppm là dưới ±5%, trong khi với các nguyên tố vết có hàm lượng nhỏ hơn 10ppm, sai số dao động từ ±10% đến ±15%.
3.4 Phương pháp phân tích bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) tích h ợp EDX
Phương pháp này giúp xác định chính xác loại xi măng sét, xi măng carbonat, cấu trúc và thành phần hóa của xi măng, cũng như các khoáng vật nhỏ từ các lớp trầm tích cần nghiên cứu Các ảnh chụp và kết quả phân tích EDX được thực hiện tại phòng thí nghiệm kính hiển vi điện tử truyền qua của Khoa Địa chất.
Phân tích EDX và hình ảnh TEM cho thấy khoáng vật chính là kaolinite với hình dạng lục giác, trong khi các tàn tích hữu cơ có dạng que Những phát hiện này là cơ sở quan trọng để giải thích kết quả phân tích đồng vị bền của các mẫu tương ứng.
3.5 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X tại Trung tâm Khoa học Vật liệu, Đại học Khoa học Tự nhiên cho phép nghiên cứu các thông số ô mạng của khoáng vật bằng tia rơn ghen Các mẫu trầm tích được tách chiết hạt mịn dưới 0,2 micromet và phân tích với bước quay 0,02 độ/s sử dụng anode Cu Kết quả cho thấy thành phần khoáng vật sét chủ yếu bao gồm Kaolinite, illite, chlorite, thạch anh và feldspar, hỗ trợ cho việc xác định thành phần đồng vị trong các mẫu sét của hệ tầng Đồng Ho.
3.6 Phương pháp phân tích thành phần đồng vị bền bằng khối phổ kế Perpective c ủa h ãng Nu Instrument (Anh)
Các mẫu trầm tích sinh dầu, than, vật chất hữu cơ và xi măng đã được lựa chọn và tách chiết để phân tích thành phần đồng vị C và O Phân tích được thực hiện bằng khối phổ kế Perpective của hãng Nu Instrument (Anh), cho phép tính toán tỷ số đồng vị 12C/13C và 16O/18O, cùng với các chỉ số δ18O và δ13C.
Tổng kết kết quả nghiên cứu
4.1 Đặc điểm địa hóa nguy ên t ố chính v à nguyên t ố vết của các trầm tích hệ tầng Đồng Ho, Quảng Ninh v à ý ngh ĩa của chúng trong việc xác định điều kiện cổ môi trường Đặc điểm cấu trúc địa chất các trầm tích hệ tầng Đồng Ho
Hệ tầng Đồng Ho được phát hiện trên diện tích khoảng 40 km² xung quanh cửa sông Diễn Vọng, dọc theo đường ô tô Trới Khảo sát chi tiết tại suối Đồng Ho cho thấy sự hiện diện của các thành tạo trầm tích đặc trưng trong hệ tầng này.
Ho phủ bất chỉnh hợp góc trên trầm tích cuội kết đa khoáng của hệ tầng Hòn Gai chuyển tiếp lên các đá của hệ tầng Tiêu Giao, với góc bất chỉnh hợp dao động từ 15-20 độ Góc phương vị của các lớp nằm trên và dưới bề mặt bất chỉnh hợp thay đổi từ 0 đến 25 độ Các lớp trầm tích của hệ tầng Đồng Ho hình thành các nếp lõm tương đối đẳng thước, quy mô nhỏ hoặc tạo thành các khối đơn nghiêng về phía đông đông nam, do tác động của chuyển động kiến tạo muộn hơn.
Hình 3 Mặt cắt địa chất trũng Đồng Ho
Quan sát cấu trúc trầm tích tại mặt cắt suối Đồng Ho cho thấy trầm tích chủ yếu có cấu tạo phân lớp mỏng, song song và có xu hướng mịn dần từ dưới lên Các lớp trầm tích ở đáy hệ tầng thường là cuội sạn hạt nhỏ với độ chọn lọc kém và mức độ gắn kết yếu, sau đó chuyển dần sang các lớp mỏng bột kết chứa sét và vật chất hữu cơ.
Các lớp cuội kết hạt lớn được quan sát nằm dưới bề mặt bất chỉnh hợp, cho thấy chúng không thuộc hệ tầng Đồng Ho mà thuộc về hệ tầng Hòn Gai.
Biến đổi hàm lượng nguyên tố chính và nguyên tố vết
Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố chính và một số nguyên tố vết được thể hiện trong bảng 1, tương ứng với các lớp trầm tích trong hình 4 và hình 5 Biến thiên hàm lượng các hợp chất như SiO2, Al2O3, Fe2O3, và K2O cho thấy sự phân bố và đặc điểm của các lớp trầm tích.
Na 2 O và CaO theo mặt cắt dọc suối Đồng Ho thể hiện có sự thay đổi tương đối rõ nét tại ranh giới giữa tập 9 và tập 10 và thể hiện bằng đường đứt đoạn Dựa trên sự thay đổi hàm lượng nguyên tố chính có thể chia mặt mặt cắt suối Đồng Ho thành 2 phần Phần dưới, bao gồm các tập từ 1 đến 9, phần trên bao gồm các tập từ 10 đến 13 Hàm lượng SiO 2 có xu hướng cao và ít dao động ở phần dưới, sau đó có xu hướng giảm và tương đối đồng nhất ở phần trên Trong khi đó, hàm lượng Al2O 3 , Fe 2 O 3 , K 2 O thể hiện xu hướng tương đối thấp ở phần dưới và tăng cao hơn ở phần trên Trong khi đó, hàm lượng Na2O và CaO thể hiện xu hướng ngược lại với sự tăng cao đột biến ở phần giữa tập 5 và 6
Hàm lượng một số nguyên tố vết như Zr, Y, Cu, Rb cho thấy sự biến thiên rõ rệt, đặc biệt là ở ranh giới giữa tập 9 và 10 Ban đầu, hàm lượng của các nguyên tố này cao ở phần đáy, sau đó giảm xuống mức cực tiểu ở tập 2 và 3, rồi tăng trở lại đến tập 9 trước khi giảm đột ngột tại ranh giới giữa tập 9 và 10 Từ tập 10, hàm lượng của các nguyên tố này có xu hướng tăng cao nhất ở lớp sét của tập 12, rồi lại giảm.
Trong nghiên cứu, hàm lượng Rb ghi nhận thấp nhất ở tập 2 và 3, sau đó tăng đến tập 9 Tại phần đáy của tập 10, hàm lượng Rb lại thấp, nhưng tăng cao ở phần đáy tập 13 trước khi có xu hướng giảm đến hết mặt cắt Đối với nhóm ba nguyên tố Cr, V và Ni, có thể chia thành hai phần với ranh giới tại nóc của tập 9 Trong phần dưới của mặt cắt từ tập 1 đến tập 9, sự biến thiên hàm lượng Cr, V, Ni không thể hiện rõ quy luật, với giá trị hàm lượng dao động quanh đường trung bình; trong đó, Cr có xu hướng giảm nhẹ, trong khi V và Ni có xu hướng tăng nhẹ từ tập 1 đến hết tập 9.
Từ tập 10 đến tập 13, V và Ni có xu hướng tăng ở tập 12 sau đó giảm, còn Cr có xu hướng giảm ở tập 12 và tăng lên sau đó
Nhóm nguyên tố vết như Nb, Sr, La và Ce hầu như không được phát hiện ở phần dưới của mặt cắt, trong khi các mẫu ở phần trên cho thấy hàm lượng của các nguyên tố này tương đối dễ phát hiện.
Xu hướng biến đổi hàm lượng các nguyên tố chính và nguyên tố vết tại ranh giới tập 9 và 10 cho thấy sự thay đổi quy luật Quan sát mặt cắt địa chất trầm tích tại suối Đồng Ho cho thấy, phần dưới của hệ tầng có mức độ chọn lọc và phân dị thấp, chứa mảnh vụn than của hệ tầng Hòn Gai, xen kẹp trong lớp trầm tích hạt thô và lớp sét bột dày thay đổi nhanh Qua ranh giới tập 9 và 10, trầm tích trở nên đồng nhất hơn, thể hiện tính phân lớp hài hòa và độ chọn lọc tốt hơn Dựa vào dữ liệu địa hóa của các nguyên tố, có thể chia mặt cắt hệ tầng Đồng Ho thành hai phần mà các phương pháp khác không thể phân chia chi tiết, với sự khác biệt về hàm lượng nguyên tố liên quan mật thiết đến điều kiện hình thành.
Hình 4 Biến thiên hàm lượng nguyên tố chính theo mặt cắt suối Đồng Ho
Bảng 1 Kết quả phân tích hàm lượng nguyên tố chính và một số nguyên tố vết
Nd 23.18 - 7.15 - - - 15.10 - 16.94 6.49 14.96 19.40 9.87 Đặc điểm điều kiện cổ môi trường của các trầm tích hệ tầng Đồng Ho a Điều kiện phong hóa
Bảng 2 trình bày kết quả tính toán các chỉ số phản ánh mức độ phong hóa của hệ tầng Đồng Ho, với cả 4 chỉ số đều đạt giá trị cao, cho thấy quá trình phong hóa cổ đã tạo ra các trầm tích gần như triệt để Mặc dù các chỉ số này chỉ phản ánh mức độ khái quát về biến đổi và phong hóa trong quá trình hình thành lớp trầm tích, chúng vẫn cho thấy sự thay đổi rõ rệt tại ranh giới giữa tập 9 và tập 10, tương ứng với mẫu DH01-23, nhưng không thể hiện chi tiết sự biến động giữa hai phần trên và dưới của hệ tầng.
Bảng 2 Các chỉ số phản ánh mức độ phong hóa trong quá khứ để tạo ra các lớp trầm tích hệ tầng Đồng Ho
Sample CIA CIW PIA CPA
DH02-01 84.32 99.32 99.17 99.52 b Điều kiện cổ môi trường
Việc thiếu các nguyên tố vết đặc trưng cho các loại đá magma từ mafic đến axit trong các mẫu phân tích cho thấy vật liệu trầm tích hệ tầng Đồng Ho chủ yếu có nguồn gốc từ các đá trầm tích lục nguyên trước đó Hơn nữa, sự vắng mặt của nguyên tố B trong tất cả các mẫu phân tích chỉ ra rằng không có yếu tố môi trường biển trong quá trình trầm tích Sự phân bố của các nguyên tố trong trầm tích hạt mịn chủ yếu liên quan đến quá trình phong hóa từ đá gốc Để loại bỏ ảnh hưởng của phong hóa đến việc xác định nguồn cung cấp vật liệu, chúng tôi đã sử dụng biểu đồ 3 hợp phần Al2O3 -TiO2 -Zr để phân tích xu hướng chọn lọc và mối quan hệ giữa vật liệu trầm tích và nguồn cung cấp Kết quả cho thấy có sự dịch chuyển về phía đỉnh Zr, thể hiện qua sự thay đổi tỷ số Al2O3/Zr, liên quan đến sự tái lắng đọng từ các đá trầm tích Biểu đồ 3 hợp phần A-CN-K kết hợp với các biểu đồ CIA, CIW, PIA và CPA cho thấy tất cả các mẫu đều nằm gần đỉnh A, khẳng định nguồn gốc của chúng.
Hình 6 Biểu đồ 3 hợp phần phản ánh xu hướng thay đổi của tỷ số Al2O3/Zr
Hình 7 Biểu đồ tam giác A-CN-K, trong đó A; CN và K tương ứng với số mol
Al 2 O 3 , CaO+Na 2 O và K 2 O kết hợp với các chỉ số CIA, CIW, PIA, CPA
Cường độ phong hóa hóa học chủ yếu phụ thuộc vào vĩ độ, lượng mưa và nhiệt độ, khi loại bỏ yếu tố đá gốc và địa hình Shekdon và cộng sự (2002) đã ứng dụng số liệu địa hóa nguyên tố chính cùng với chỉ số phong hóa hóa học để ước lượng lượng mưa trung bình năm (MAP) cho các đá trầm tích Eocen-Oligocen ở Oregon, đạt được hệ số tương quan cao với sai số là ±181mm/năm.
Áp dụng công thức MAP = 221e0.0197*CIW cho các mẫu trầm tích Đồng Ho, ước lượng lượng mưa trung bình năm đạt 1522mm, tương đương với giá trị hiện tại Kết quả này cho thấy rằng trong quá trình hình thành các tập trầm tích từ số 1 đến số 13, điều kiện khí hậu ẩm ướt đã tồn tại từ thời kỳ Oligocen, phản ánh mức độ phong hóa hóa học cao trong các trầm tích hệ tầng Đồng Ho.
SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI
Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt được
Báo cáo tổng kết đề tài nêu rõ các điều kiện cổ khí hậu đã hình thành các đá sinh dầu tại Đồng Ho, nhằm cung cấp cơ sở cho việc phân tích và luận giải về điều kiện cổ khí hậu tạo ra đá mẹ sinh dầu tại khu vực này.
Điều kiện cổ khí hậu tại Đồng Ho đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các đá sinh dầu Sự hiểu biết về các yếu tố khí hậu trong quá khứ sẽ giúp luận giải rõ hơn về điều kiện hình thành đá mẹ sinh dầu tại khu vực này Việc nghiên cứu các yếu tố này là cần thiết để xác định nguồn gốc và tiềm năng của các mỏ dầu trong khu vực Đồng Ho.
2 01 bài báo hoàn chỉnh gửi đăng trên tạp chí quốc tế ISI hoặc
3 02 bài báo được gửi cho tạp chí chuyên ngành quốc gia
3.2 Hình thức, cấp độ công bố kết quả
(Đã in/ chấp nhận in/ đã nộp đơn/ đã được chấp nhận đơn hợp lệ/ đã được cấp giấy xác nhận SHTT/ xác nhận sử dụng sản phẩm)
Ghi địa chỉ và cảm ơn sự tài trợ của ĐHQGHN đúng quy định Đánh giá chung
1 Công trình công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống
Thi Thu Hoai, Phan Thanh
Tung Stable isotopic characteristics of oil-coal- bearing shale from Dong Ho outcrop, northeast margin of
2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản
3 Đăng ký sở hữu trí tuệ
4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus
Để đạt được tiêu chí chất lượng, cần có ít nhất 5 bài báo được công bố trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, các tạp chí chuyên ngành quốc gia, hoặc các báo cáo khoa học được đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế Những công trình này không chỉ nâng cao uy tín nghiên cứu mà còn đóng góp vào kho tàng tri thức khoa học.
Thị Thu Hoài đã nghiên cứu về địa hóa nguyên tố chính và nguyên tố vết trong các trầm tích hệ tầng Đồng Ho, Quảng Ninh, nhằm xác định điều kiện cổ môi trường Nghiên cứu này được công bố trong Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Chuyên san Các khoa học Trái đất và môi trường, tập 34, năm 2018 Kết quả của nghiên cứu cung cấp những thông tin quan trọng về môi trường địa chất và sự biến đổi của nó qua các thời kỳ.
Giấy nhận đăng Có Đạt
Thị Thu Hoài, Nguyễn Đình
Vũ, Nguyễn Thế Hùng, Vũ
Thị Hương nghiên cứu và so sánh các phương pháp khác nhau để phục hồi điều kiện môi trường và khí hậu trong quá khứ địa chất Nghiên cứu này nhằm hiểu rõ hơn về sự biến đổi khí hậu và môi trường qua các thời kỳ, từ đó rút ra những bài học quý giá cho hiện tại và tương lai Việc áp dụng các kỹ thuật tiên tiến trong nghiên cứu giúp nâng cao độ chính xác của các kết quả phục hồi.
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
Chuyên san Các khoa học
Trái đất và môi trường, tập
Chấp nhận đăng Có Đạt
6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử dụng
7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN
Thời gian và kinh phí tham gia đề tài
Công trình công bố liên quan (Sản phẩm KHCN, luận án, luận văn) Đã bảo vệ
Luận văn nghiên cứu đặc điểm đồng vị cacbon, oxy và nitơ trong trầm tích chứa dầu tại khu vực Đồng Ho, Quảng Ninh, với tổng kinh phí 45 triệu đồng trong thời gian 12 tháng, sử dụng phương pháp đồng vị bền để phân tích.
TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI
Sản phẩm Số lượng đăng ký
Số lượng đã hoàn thành
1 Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus
2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản
3 Đăng ký sở hữu trí tuệ 0
4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus 0
26 ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế
6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử dụng
7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN
8 Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS 0
PHẦN V TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ
2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con 11 11
5 Dịch vụ thuê ngoài: thuê xe thực địa 28 28
6 Hội nghị, hội thảo, kiểm tra tiến độ, nghiệm thu
7 In ấn, Văn phòng phẩm 1.2 1.2
Quy trình lấy mẫu và chuẩn bị mẫu trong phân tích đồng vị bền bằng hệ thống phổ kế Perspective của hãng Nu-Inttrument tại phòng thí nghiệm đồng vị bền bao gồm các bước chính: đầu tiên, xác định nguồn mẫu và phương pháp lấy mẫu phù hợp; tiếp theo, xử lý và chuẩn bị mẫu để đảm bảo độ chính xác trong phân tích; cuối cùng, thực hiện phân tích bằng thiết bị phổ kế để thu thập dữ liệu đồng vị Việc tuân thủ quy trình này không chỉ giúp nâng cao độ tin cậy của kết quả mà còn đảm bảo tính hiệu quả trong nghiên cứu khoa học.
KHOA ĐỊA CHẤT, TRƯỜNG ĐHKHTN
Đoàn công tác của đề tài đã thực hiện khảo sát thực địa tại xã Sơn Dương, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh, đồng thời tiến hành lấy mẫu đá chứa dầu Mẫu trầm tích được thu thập dọc theo suối Đồng Ho tại các vị trí lộ ra các tập khác nhau của hệ tầng Đồng Ho.
Tại khu vực khảo sát dọc theo suối Đồng Ho, đoàn khảo sát nhận thấy hệ tầng Đồng Ho lộ ra gồm có 14 tập:
Tập 1 có độ dày 22cm, bao gồm trầm tích cát và bột với các lớp sét than mỏng không liên tục, tạo thành thấu kính trầm tích màu nâu nhạt Tại vị trí khảo sát, đoàn đã thu thập 5 mẫu, được ký hiệu từ DH01-0 đến DH01-4.
- Tập 2: Dày 5cm Gồm trầm tích cát bột xen với lớp sét than mỏng Tại vị trí này đã tiến hành lấy 3 mẫu, ký hiệu DH01-5A, DH01-5B, DH01-5C
- Tập 3: Dày 8cm Trầm tích cát bột màu nhạt, có 1 lớp sét than mỏng nằm trên cùng Tại đây đã tiến hành lấy 2 mẫu, ký hiệu DH01-6A và DH01-6B
Tập 4 có độ dày 20cm, với phần dưới là các lớp sạn cát xen kẽ nhau Giữa các lớp cát là lớp sét than, cho thấy sự chọn lọc kém Tại vị trí này, đã tiến hành lấy 2 mẫu là DH01-7 và DH01-8.
- Tập 5: Dày 5cm Cát kết màu nâu, hạt mịn, xen bột, trên cùng có vệt màu loang lổ do phong hóa Tại đây đã lấy 1 mẫu DH01-9
- Tập 6: Bột kết màu nâu chứa mảnh vụn than Lấy 1 mẫu DH01-10
- Tập 7: Dưới cùng có sạn, cát lẫn mảnh than, chứa hóa thạch lá Lấy 4 mẫu DH01-11, DH01-12, DH01-13A và DH01-13B
- Tập 8 Cát sáng màu Lấy 1 mẫu DH01-14
- Tập 9: Bề dày 35cm Cát kết hạt thô màu nâu lẫn sạn chứa mảnh than Lấy 8 mẫu ký hiệu từ DH01-15 đến DH01-22
- Tập 10: Dưới là cát hạt thô, phân lớp không đồng nhất, màu nâu Phía trên độ hạt mịn hơn Lấy 7 mẫu ký hiệu từ DH01-23 đến DH01-29
- Tập 11: Bột kết màu nâu, dưới đáy có 1 lớp đá cháy ~ 10cm Lấy 2 mẫu DH01-30 và DH01-31
- Tập 12: Bột kết xen cát, hạt mịn Lấy 5 mẫu, ký hiệu từ DH01-32 đến DH01-36
- Tập 13: Cát kết, bột kết màu xám xen kẽ nhau Lấy 1 mẫu DH01-37
- Tập 14: Bột, sét màu nâu Lấy 4 mẫu DH01-38 đến DH01-41
Trong khu vực khảo sát, đoàn thực địa đã thu thập 46 mẫu thạch học, tất cả đều được lấy theo quy trình chuẩn và được bảo quản cẩn thận trước khi mang về phòng thí nghiệm để gia công xử lý.
Sơ đồ vị trí lấy mẫu
Các mẫu đá được lấy theo đúng trật tự địa tầng tại vùng nghiên cứu
2 Chuẩn bị mẫu và phân tích
Để loại bỏ cacbonat trong mẫu, cho mẫu vào cốc hoặc ống nghiệm và đổ dung dịch HCl 10% cho đến khi ngập hết mẫu, sau đó lắc nhẹ và để phản ứng qua đêm (khoảng 8-12 giờ) mà không đậy nắp Sau khi phản ứng kết thúc, chuyển mẫu vào ống ly tâm 50ml, thêm nước cất cho đến khi đầy ống, lắc đều và ly tâm ở khoảng 2500-3000 RPM trong 3 phút Sau khi ly tâm, nhẹ nhàng đổ chất lỏng ở đầu ống và chắt lại lớp trầm tích bên dưới Thêm nước, lắc đều và ly tâm thêm 4 lần.
- Đưa mẫu vào tủ lạnh âm sâu POL-EKO để làm khô ở nhiệt độ < 0 độ C trong thời gian 2-4h
- Sau khi lấy mẫu ra khỏi tủ lạnh, sử dụng thiết bị đông khô Freezing-Dry để làm khô mẫu ở nhiệt độ -40 độ C trong thời gian từ 8 – 12h
- Sau khi kết thúc quá trình đông khô lấy mẫu ra khỏi máy Để khoảng 30 phút sau đó nghiền mịn bằng cối mã não
Để thực hiện phân tích thành phần nguyên tố, việc sử dụng cân vi lượng với độ chính xác 0.001mg là cần thiết để đảm bảo trọng lượng chính xác Ngoài ra, cân phân tích có độ chính xác đến 0.00001g cũng là một lựa chọn tốt Đối với các phân tích chỉ tập trung vào dữ liệu đồng vị, các mẫu có thể được cân chính xác trên cân phân tích thông dụng với độ chính xác 0.0001g hoặc 0.00001g.
Lượng mẫu cần thiết để phân tích carbon (C) trên hệ thống EA-IRMS phụ thuộc vào hàm lượng carbon trong mẫu Đối với các mẫu có hàm lượng vật chất hữu cơ thấp, cần lấy từ 400-600 µg, trong khi các mẫu có hàm lượng vật chất hữu cơ cao yêu cầu khối lượng mẫu phân tích lớn hơn, từ 1-12 mg Do đó, đối với những mẫu có hàm lượng vật chất hữu cơ chưa xác định, cần thực hiện một số thí nghiệm xác định trước hoặc phân tích thử nghiệm vài lần.
Ghi số thứ tự, số hiệu mẫu và khối lượng mẫu vào giấy để khai báo khi thiết lập phép phân tích trên phần mềm của hệ thống
Sử dụng giấy bạc để gói mẫu thành các viên nhỏ có kích thước tối đa 7mm, hình dạng tròn và được gói chặt Trọng lượng của mẫu tối đa sẽ phụ thuộc vào thành phần của mẫu.
Giấy bạc là vật liệu lý tưởng để gói mẫu, giúp đảm bảo không có góc nhọn nào nhô ra, tránh tình trạng mắc kẹt trong đĩa đựng mẫu Nếu trong quá trình gói mẫu, giấy bạc bị vỡ hoặc rách, cần phải tiến hành gói lại để bảo vệ chất lượng mẫu.
Các mẫu đã được gói đúng cách
- Xếp các mẫu vào khay để chuẩn bị phân tích, nhớ vị trí mẫu
Cài đặt các thông số cho máy theo các phép phân tích như sau:
Stand-by (0) Met (1) Met (2) Met (3)
Chế độ Standby là trạng thái máy nghỉ, trong khi đó Met (1) được sử dụng cho phân tích C-N, Met (2) dành cho phân tích S, và Met (3) phục vụ cho phân tích O-H.
Hệ thống trong phòng thí nghiệm đã được cài đặt các thông số cho từng chế độ phân tích Khi thực hiện phép phân tích, người dùng chỉ cần chọn đúng chế độ tương ứng Đối với việc phân tích C, chúng ta sẽ lựa chọn chế độ Met (1).
Trước khi tiến hành phân tích, cần chờ đợi từ 3-4 giờ để nhiệt độ các lò nung trong hệ thống đạt mức cài đặt Khi các thông số đạt yêu cầu, máy sẽ hiển thị thông báo "Ready" để sẵn sàng cho quá trình phân tích Tiếp theo, đưa mẫu vào autosampler, bắt đầu từ vị trí 0, và sử dụng kẹp để gắp mẫu Để đảm bảo độ chính xác, cần sử dụng thêm các mẫu chuẩn và mẫu trắng trong quá trình hiệu chuẩn (Calibration).
Mẫu trắng ở đây là giấy bạc được gói lại bên trong không chứa mẫu
Mẫu chuẩn là loại mẫu đã được phân tích nhiều lần để xác định tỷ lệ đồng vị, giúp kiểm tra độ chính xác của thiết bị và hiệu chỉnh kết quả đo Dưới đây là bảng liệt kê các loại mẫu chuẩn phục vụ cho việc phân tích đồng vị carbon.
TT Tên Số hiệu Loại chất δ13CVPDB
TT Tên Số hiệu Loại chất δ13CVPDB
TT Tên Số hiệu Loại chất δ13CVPDB
Trong đó: δ13CVPDB là tỷ lệ đồng vị C13 trong mẫu so với PDB
Sau khi hệ thống đã sẵn sàng để phân tích ta thực hiện các bước sau:
- Mở các van bình khí CO2, Helium, Air, Nito
- Kiểm tra linearity và stability của máy và tunning cho máy
Kiểm tra stability và linearity trước khi phân tích
- Analysis \ creat new or Edit hoặc open file ra, trong cửa sổ này gọi file đã tuning đã tạo ra từ trước ra
Vào MS chọn analysis \ simple file hoặc RUN
- Bath \ run input nhập giá trị trọng lượng cho EA mẫu và tăng thêm mẫu chọn Append cho autosample
Note: Khai báo thông thường đối với batch như sau:
Sau khi hoàn tất việc lập batch phân tích, nhấn save và chờ đến khi máy báo ready thì ấn RUN và chờ kết quả phân tích
Thông thường sẽ mất từ 30-40 phút để phân tích 1 mẫu
Sau khi kết thúc phân tích Vào Result để gọi file đã phân tích ra hoặc vào
Utilities>>Reanalysis results>>Open để xem lại file Batch
- Đóng valve khí Ms lại
- Đặt khí He tạiMs = 5 psi
- Tại Gas-preps : He = 3 psi
- Tắt Filaemetn supply Deflection, DMV
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 2 (2018) 110-120
Nghiên cứu địa hóa nguyên tố chính và nguyên tố vết trong các trầm tích hệ tầng Đồng Ho, Quảng Ninh cung cấp thông tin quan trọng về điều kiện cổ môi trường Phân tích các nguyên tố này giúp xác định các yếu tố địa chất và môi trường đã ảnh hưởng đến sự hình thành trầm tích, từ đó rút ra những kết luận giá trị về lịch sử địa chất và sự phát triển của khu vực Việc hiểu rõ các thành phần hóa học trong trầm tích không chỉ hỗ trợ trong việc nghiên cứu địa chất mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và khai thác tài nguyên thiên nhiên.
Nguyễn Văn Vượng * , Lường Thị Thu Hoài
Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 16 tháng 5 năm 2018 Chỉnh sửa ngày 30 tháng 5 năm 2018; Chấp nhận đăng ngày 31 tháng 5 năm 2018