Studies on lithofacies sequences in the Hoanh Bo basin, Quang Ninh province by using Markov chain model and Entropy function
Abstract
The succession of lithofacies in the Dong Ho and Tieu Giao formation's Hoanh Bo basin was statistically analyzed using the modified Markov chain model and the function of Entropy. Based on the field definitions, petrographic investigation, and their borehole logs, the lithofacies study was carried out to determine the sediment deposition system and the deposition environment. Seventeen sub - lithofacies organized within the succession are recognized in three lithofacies associations. The analysis result of the Markov chain and chi-square or X2 test indicates that the deposition of the lithofacies is a non - markovian process and represents cyclic deposition of asymmetric fining - upward. To evaluate the randomness of the occurrence of lithofacies in a succession, entropy analysis was performed. Each state is associated with two types of entropy; one is relevant to the Markov matrix expressing upward transitions (entropy after deposition) and the other is relevant to the downward transition matrix (entropy before deposition). The energy regime calculated from the maximum randomness entropy analysis indicates that changing patterns in a deposition has resulted from rapid to steady flow. This results in a change in the depositional pattern from alluvial - fluvial to lacustrine environments, specifically from conglomerate facies (A1) → sandstone facies (A2)→ fine-grained and non - debris facies (A3).References
C Cao, W., Zhou, A., & Shen, S. L. (2022). An analytical method for estimating horizontal transition probability matrix of coupled Markov chain for simulating geological uncertainty. Computers and Geotechnics, 29, 103-147.
Đặng, T. H. (cb) (2007). Địa tầng các trầm tích Phanerozoi ở Đông Bắc Bộ. Viện Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, 413 trang.
Doktor, M., Krawczyk, A., & Mastej, W. (2010). Testing the randomness of lithostratigraphic successions with the markov chain methods. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 80, 163-166.
Dovjikov, A.E. (cb). (1965). Địa chất miền bắc Việt Nam. Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
Duff, P., McL. D., Hallam, A., & Walton, E.K. (1967). Cyclic sedimentation. Elsevier Publishing Company, Amsterdam.
Dương, T. P. (1960). Tìm kiếm xung quanh mỏ Đá Dầu Đồng Ho huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Yên tỷ lệ 1:25,000. Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, 23 trang.
Hoang, V.T., Wysocka, A., Phan, D.P., Nguyen, Q.C., & Ziółkowski, P. (2015). Lithofacies and depositional environments of the Paleogene/Neogene sediments in the Hoanh Bo Basin (Quang Ninh province, NE Vietnam). Geology, Geophysics and Environment, 41(4).
Hattori, I. (1976). Entropy in Markov chain and discrimination of cyclic pattern in lithologic successions. Mathematical Geology, 8(4), 477-497.
Hota, R.N., & Maejima, W. (2004). Comparative study of cyclicity of lithofacies in Lower Gondwana formations of Talchir basin, Orissa, India: A statistical analysis of subsurface logs. Gondwana Research, 7, 353-362.
Khan, Z.A., & Tewari, R.C. (2013). Geo-statistical analysis of the Barakar cyclothems (Early Permian): A case study from the subsurface logs in Singrauli Gondwana Sub - basin of Central India. International Journal of Geology, Earth & Environmental Sciences, 3, 1-22.
Krumbein, W.C. (1967). Fortran IV computer programs for Markov chain experiments in geology. Kansas Geological Survey, Computer Contributions, 13, 1-38.
Lê, H. (cb) (1996). Báo cáo đo vẽ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50,000 nhóm tờ Cẩm Phả, Quảng Ninh. Viện Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
Lê, T. V. (2003). Đặc điểm kiến trúc và địa động lực các trũng Kainozoi miền Bắc Việt Nam. Luận án tiến sỹ, Đại học Mỏ - Địa chất, 152 trang.
Miall, A.D. (1973). Markov chain analysis applied to an ancient alluvial plain succession. Sedimentology,20, 347-364.
Nguyễn, Đ. T. (2004). Nghiên cứu chuyển động kiến tạo hiện đại đới đứt gãy Chí Linh - Đông Triều. Tạp chí các Khoa học về trái đất, 26(4), 587-597.
Phạm, Q. T., Đỗ, B., Nguyễn, Q. A.,Đặng, V. K., & Đỗ, V. H. (1999). Tài liệu mới về Bào tử phấn hoa trong hệ tầng Đồng Ho. Tạp chí Dầu khí, 3, 2-8.
Phạm. V. Q.(cb.). (1969). Tuổi của các trầm tích chứa than Hòn Gai và sự phát triển của địa chất khu vực trong Mezozoi. Tạp chí Địa chất,13-39.
Potter, P.E., & Blakely, R.F. (1968). Random process and lithological transitions. Journalof Geology, 76, 154-170
Schwarzacher, W. (1969). The use of Markov chains in the study of sedimentary cycles. Journal Mathematical Geology, 1, 17-39.
Soto, M. B., Durán, E. L., & Aldana, M. (2014). Stratigraphic Columns Modeling and Cyclicity Analysis of the Misoa Formation, Maracaibo Lake, Venezuela, using Markov Chains. Geofísica Internacional, 53(3), 277-288.
Tewari, R.C, Singh, D.P., & Khan, Z.A. (2009). Application of Markov chain and Entropy analysis to lithologic succession - an example from early Permian Barakar Formation, Bellampalli coalfield, Andhra Pradesh, India. Journal of Earth System Science, 18, 583-596.
Tống, D. T., Vũ, K. (cb.). (2005). Cácphân vị địa tầng Việt Nam. Trung tâm thông tin Khoa học và Công nghệ, Hà Nội.
Trần, Đ. N., & Trịnh, D. (1975). Những kết quả mới về nghiên cứu sinh địa tầng các trầm tích Neogen miền Đông Bắc Bộ. CTNCDT: 244 - 283, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.
Trần, Đ. L., & Nguyễn, X. B. (1988). Bản đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500,000. Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
Trần, V. T., & Vũ, K. (cb.). (2009). Địa chất và tài nguyên khoáng sản Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật, 589 trang.
Vistelius, A.B., & Faas, A.V. (1965). Variation in thickness of strata in the south Urat Paleozoic flysch section.Doklady Akademii Nauk SSSR, 164, 77-79.
Vistelius, A.B., & Feygelson, T.S. (1965). Theory of formation of sedimentary beds. Doklady Akad Nauk USSR,164(1), 158-160.
Vũ, V. C. (2002). Đặc điểm đứt gãy tân kiến tạo vùng Đông Bắc Việt Nam. Luận án tiến sỹ. Viện Địa chất, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST), Hà Nội, 209 trang.
