DOI: https://doi.org/10.1007/s11802-026-6110-5
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Haohao Cheng وآخرون
الموضوع الرئيسي: الدراسات الجيولوجية والجيوفيزيائية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التطور التكتوني الحراري لحوض مصب نهر اللؤلؤ (PRMB) من خلال تحليل مسارات الانشطار للأباتيت والزركون لـ 18 عينة من 10 آبار حفر، مكملة بمحاكاة التاريخ الحراري باستخدام تحليل مقطع عرضي متوازن. تكشف النتائج أن PRMB شهدت رفعًا تفاضليًا خلال العصر الباليوجيني المبكر، تلاه هبوط حراري إقليمي في أواخر الباليوجيني. ومن الجدير بالذكر أن التنشيط التكتوني حدث في أواخر الميوسيني، المرتبط بحركة دونغشا، والتي تتميز بحدثين كبيرين من التبريد حول 11-6.5 مليون سنة مضت (مليون سنة) ومن 6.5 مليون سنة حتى الآن. يرتبط الحدث الأول من التبريد بحقل ضغط انضغاطي من الشمال الغربي إلى الجنوب الشرقي بسبب دوران صفيحة بحر الفلبين في اتجاه عقارب الساعة، بينما يرتبط الثاني بالاصطدام القوسي القاري خلال أوريغوني تايوان.
تشير الاستنتاجات المستخلصة من التحليلات إلى أن الحركات النيوتكتونية في PRMB تظهر هجرة نحو الغرب، مقسمة إلى مرحلتين: تؤثر المرحلة الأولى (حوالي 11-6.5 مليون سنة) بشكل أساسي على انخساف زو I الشرقي ورفع دونغشا، بينما تشهد المرحلة الثانية (حوالي 6.5 مليون سنة حتى الآن) توسع التأثير نحو الغرب، بما في ذلك الإخراج المرتبط بأوريغوني تايوان. خضع رفع دونغشا بشكل خاص لثلاث مراحل رفع كبيرة عند 66-42 مليون سنة، 42-25 مليون سنة، و9-0 مليون سنة، مع سماكات إخراج متCorresponding 750.1 م، 2939.8 م، و503.4 م، ومعدلات إخراج تبلغ 31.8 م/مليون سنة، 170.5 م/مليون سنة، و54.7 م/مليون سنة، على التوالي.
مقدمة
تؤكد مقدمة الورقة على أهمية التاريخ الحراري في الأحواض الرسوبية، خاصة فيما يتعلق بالتطور التكتوني، الذي حظي باهتمام متزايد في تحليل الأحواض. يتم تسليط الضوء على تأريخ مسارات الانشطار للأباتيت (AFT) ومسارات الانشطار للزركون (ZFT) كأدوات أساسية لفهم التسلسل الزمني التكتوني الحراري للأحواض الرسوبية، حيث توفر رؤى حول الأحداث الحرارية في القشرة العليا وتساعد في تحديد توقيت ومرحلة التشوه. تركز الدراسة على التطور التكتوني للعصر الحديث لحوض مصب نهر اللؤلؤ (PRMB)، الذي شهد مراحل تكتونية متعددة تأثرت بقوى جيولوجية متنوعة، بما في ذلك سحب الألواح وتقارب الصفائح.
تشير الورقة إلى أن التطور التكتوني لـ PRMB يمكن تقسيمه إلى فترات من الانكسار، والهبوط الحراري، والفترات النيوتكتونية، مع إجراء أبحاث واسعة حول الخصائص الرسوبية ومعدلات الهبوط خلال هذه الفترات. ومع ذلك، لا يزال هناك نقاش مستمر بشأن توقيت بدء الحركات النيوتكتونية وديناميكياتها، مع اقتراحات مختلفة لتوقيت البدء تتراوح من 5.33 إلى 13.8 مليون سنة مضت. تستخدم الدراسة 18 عينة من 10 آبار حفر لتحليل AFT وZFT، إلى جانب نمذجة التاريخ الحراري، لإعادة بناء التاريخ الحراري التكتوني للعصر الحديث لـ PRMB وتوضيح طبيعة وتوقيت الحركات النيوتكتونية من خلال نهج متكامل يتضمن نتائج التاريخ الحراري وتحليل المقطع العرضي المتوازن.
طرق
في هذا القسم، يصف المؤلفون المنهجية المستخدمة لتحليل مسارات الانشطار، وهي تقنية رئيسية في علم الترموديناميكا في درجات الحرارة المنخفضة المستخدمة للتحقيق في عمليات الرفع والإخراج في القشرة العليا. يركز التحليل على التحلل الإشعاعي لليورانيوم-238 ($^{238}\text{U}$) في المعادن الغنية باليورانيوم مثل الأباتيت والزركون، والتي تولد مسارات انشطار يمكن تصورها مجهرًا. تسلط الدراسة الضوء على أهمية درجة الحرارة على كثافة المسارات وطولها، مشيرة إلى مناطق التلدين الجزئي لمسارات انشطار الأباتيت (AFT) ومسارات انشطار الزركون (ZFT) كمعلمات حاسمة لتفسير التواريخ الحرارية.
شملت الأبحاث جمع 18 عينة من 10 آبار في PRMB، مع توفير معلومات تفصيلية عن العينات في الجداول المرفقة. تم استخدام تقنيات فصل المعادن الثقيلة القياسية لعزل حبيبات الأباتيت والزركون، تلتها تحديد عمر مسارات الانشطار باستخدام طريقة المعايرة Zeta (ζ). استخدم المؤلفون اختبار P(χ²) لتحليل توزيع أعمار الحبيبات، مما يثبت تجانس أعمار AFT. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم التطور التكتوني باستخدام بيانات زلزالية ثلاثية الأبعاد وتحليل المقطع العرضي المتوازن، الذي شمل فك ضغط الطبقات بناءً على توازن آيري واستعادة إزاحات الفوالق باستخدام برنامج Move. توفر الملفات الشخصية التي تم تحليلها رؤى حول الديناميات الهيكلية للمنطقة.
نتائج
تشير النتائج من تحليل أعمار مسارات انشطار الأباتيت (AFT) ومسارات انشطار الزركون (ZFT) من 15 عينة في PRMB إلى نطاق كبير في أعمار AFT من \(62 \pm 6\) مليون سنة إلى \(2.5 \pm 1\) مليون سنة. ومن الجدير بالذكر أن تسع عينات من AFT تظهر أعمارًا أصغر من نظيراتها الطبقية، خاصة ضمن الفترات من 3.6-5.2 مليون سنة و22-28 مليون سنة، مما يشير إلى إعادة ضبط نظام AFT بسبب الأحداث الحرارية. بالمقابل، تظهر ست عينات أعمارًا أكبر أو مشابهة لأعمارها الطبقية، مما يشير إلى وراثة جزئية للتاريخ الحراري من مناطق المصدر الخاصة بها. تتراوح أعمار ZFT لثلاث عينات من \(84 \pm 5\) مليون سنة إلى \(104 \pm 6\) مليون سنة.
تكون أطوال AFT عبر العينات متجانسة نسبيًا، تتراوح من 10.3 إلى 12.6 ميكرومتر، مع انحرافات معيارية تتراوح بين 1.7 إلى 2.2 ميكرومتر، وهي قصيرة بشكل ملحوظ وتدل على تأثير الأحداث التكتونية الحرارية اللاحقة. لوحظ وجود علاقة سلبية بين عمر AFT وعمق الدفن، مما يشير إلى أن الدفن الأعمق يرتبط بأوقات تلدين لاحقة للعينات. تسلط هذه العلاقة الضوء على التاريخ التكتوني المعقد والتطور الحراري للمنطقة، المتأثر بحركات تكتونية متنوعة، بما في ذلك الحركة السريعة نحو الشمال لصفيحة الهند والعمليات الجيولوجية المرتبطة بها.
مناقشة
تركز قسم المناقشة في ورقة البحث على التطور التكتوني الحراري لحوض مصب نهر اللؤلؤ (PRMB) خلال العصر الحديث، مع تسليط الضوء على الأحداث الجيولوجية والحرارية الهامة. يقع PRMB عند تقاطع تصادم تيثيس ومجالات الغمر الهادئ، ويظهر هيكلًا جيولوجيًا معقدًا متأثرًا بالفوالق المتجهة نحو الشمال الشرقي والشمال الغربي. تشير نمذجة التاريخ الحراري لمجموعة متنوعة من العينات إلى أن الحوض شهد أحداث إخراج سريعة خلال أواخر العصر الوسيط، مع انتقال ملحوظ من بيئات الإيداع الأرضية إلى البحرية. تكشف العينات عن مراحل تبريد وتسخين متميزة، خاصة خلال الفترة بين الباليوسين إلى الإيوسين المبكر وأواخر الإيوسين إلى الإوليغوسين المبكر، مما يتوافق مع الأنشطة التكتونية التي شكلت هيكل الحوض.
تشير النتائج إلى أن الحركات النيوتكتونية بدأت قبل حوالي 11 مليون سنة، تتميز بمرحلتين من الرفع تهاجر من الشرق إلى الغرب، متأثرة بالضغط الانضغاطي الناتج عن دوران صفيحة بحر الفلبين. شهد رفع دونغشا إخراجًا كبيرًا، مع سماكات إخراج محسوبة تبلغ 750.1 م، 2939.8 م، و503.4 م خلال ثلاث مراحل متميزة، تتوافق مع معدلات إخراج تبلغ 31.8، 170.5، و54.7 م/مليون سنة، على التوالي. تسهم هذه النتائج في فهم العمليات الجيولوجية الديناميكية في PRMB والآثار الأوسع على النشاط التكتوني في المنطقة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11802-026-6110-5
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Haohao Cheng et al.
Primary Topic: Geological and Geophysical Studies
Overview
This study investigates the tectonothermal evolution of the Pearl River Mouth Basin (PRMB) through apatite and zircon fission track analyses of 18 samples from 10 drilling wells, complemented by thermal history simulations using Hefty and balanced cross-section analysis. The findings reveal that the PRMB experienced differential uplift during the early Paleogene, followed by regional thermal subsidence in the late Paleogene. Notably, tectonic activation occurred in the late Miocene, associated with the Dongsha movement, which is characterized by two significant cooling events around 11-6.5 million years ago (Myr) and from 6.5 Myr to the present. The first cooling event is linked to a NW-SE compressive stress field due to the clockwise rotation of the Philippine Sea Plate, while the second is associated with the arc-continental collision during the Taiwan Orogeny.
The conclusions drawn from the analyses indicate that the neotectonic movements in the PRMB exhibit a westward migration, divided into two phases: the first phase (ca. 11-6.5 Myr) primarily affects the eastern Zhu I depression and Dongsha uplift, while the second phase (ca. 6.5 Myr to present) sees an expansion of influence westward, involving exhumation linked to the Taiwan Orogen. The Dongsha uplift specifically underwent three significant uplift phases at 66-42 Myr, 42-25 Myr, and 9-0 Myr, with corresponding exhumation thicknesses of 750.1 m, 2939.8 m, and 503.4 m, and exhumation rates of 31.8 m/Myr, 170.5 m/Myr, and 54.7 m/Myr, respectively.
Introduction
The introduction of the paper emphasizes the significance of thermal history in sedimentary basins, particularly in relation to tectonic evolution, which has garnered increased attention in basin analysis. Apatite fission track (AFT) and zircon fission track (ZFT) dating are highlighted as essential tools for understanding the tectonothermal chronology of sedimentary basins, as they provide insights into thermal events in the upper crust and help delineate the timing and phases of deformation. The study focuses on the Cenozoic tectonic evolution of the Pearl River Mouth Basin (PRMB), which has experienced multiple tectonic phases influenced by various geological forces, including slab pull and plate convergence.
The paper notes that the tectonic evolution of the PRMB can be divided into rifting, thermal subsidence, and neotectonic periods, with extensive research conducted on sedimentary characteristics and subsidence rates during these phases. However, there remains ongoing debate regarding the initiation timing and dynamics of neotectonic movements, with various proposed initiation times ranging from 5.33 to 13.8 million years ago. The study utilizes 18 samples from 10 drilling wells for AFT and ZFT analyses, alongside thermal history modeling, to reconstruct the Cenozoic tectonothermal history of the PRMB and clarify the nature and timing of neotectonic movements through an integrated approach involving thermal history results and balanced cross-section analysis.
Methods
In this section, the authors describe the methodology employed for fission track analysis, a key technique in low-temperature thermochronology used to investigate uplift and exhumation processes in the upper crust. The analysis focuses on the radioactive decay of uranium-238 ($^{238}\text{U}$) in U-rich minerals like apatite and zircon, which generates fission tracks that can be visualized microscopically. The study highlights the significance of temperature on track density and length, noting the partial annealing zones for apatite fission tracks (AFT) and zircon fission tracks (ZFT) as critical parameters for interpreting thermal histories.
The research involved collecting 18 samples from 10 boreholes in the PRMB, with detailed sample information provided in accompanying tables. Standard heavy mineral separation techniques were utilized to isolate apatite and zircon grains, followed by fission track age determination using the Zeta (ζ) calibration method. The authors employed a P(χ²) test to analyze grain-age distribution, establishing the homogeneity of AFT ages. Additionally, tectonic evolution was assessed using 3D seismic data and balanced cross-section analysis, which involved decompacting strata based on Airy equilibrium and restoring fault displacements using Move software. The profiles analyzed traverse significant geological features, providing insights into the structural dynamics of the region.
Results
The results from the analysis of apatite fission track (AFT) and zircon fission track (ZFT) ages from 15 samples in the PRMB indicate a significant range in AFT ages from \(62 \pm 6\) Myr to \(2.5 \pm 1\) Myr. Notably, nine AFT samples exhibit ages younger than their stratigraphic counterparts, particularly within the intervals of 3.6-5.2 Myr and 22-28 Myr, suggesting a resetting of the AFT system due to thermal events. Conversely, six samples show ages that are older or similar to their stratigraphic ages, indicating a partial inheritance of thermal history from their source terranes. The ZFT ages for three samples range from \(84 \pm 5\) Myr to \(104 \pm 6\) Myr.
The AFT lengths across samples are relatively uniform, ranging from 10.3 to 12.6 μm, with standard deviations between 1.7 to 2.2 μm, which are notably short and imply influence from subsequent tectonothermal events. A negative correlation between AFT age and burial depth was observed, indicating that deeper burial correlates with later annealing times for the samples. This relationship highlights the complex tectonic history and thermal evolution of the region, influenced by various tectonic movements, including the rapid northward movement of the Indian Plate and associated geological processes.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the tectonothermal evolution of the Pearl River Mouth Basin (PRMB) during the Cenozoic era, highlighting significant geological and thermal events. The PRMB, situated at the intersection of the Tethyan collision and Pacific subduction domains, exhibits a complex geological structure influenced by NE- and NW-trending faults. The thermal history modeling of various samples indicates that the basin experienced rapid exhumation events during the late Mesozoic, with a notable transition from terrestrial to marine depositional environments. The samples reveal distinct cooling and heating phases, particularly during the Paleocene to early Eocene and late Eocene to early Oligocene, correlating with tectonic activities that shaped the basin’s structure.
The findings suggest that neotectonic movements initiated around 11 million years ago, characterized by two uplift phases migrating from east to west, influenced by the compressive stress from the Philippine Sea Plate’s rotation. The Dongsha uplift underwent significant exhumation, with calculated exhumation thicknesses of 750.1 m, 2939.8 m, and 503.4 m during three distinct phases, corresponding to exhumation rates of 31.8, 170.5, and 54.7 m/Myr, respectively. These results contribute to understanding the dynamic geological processes in the PRMB and the broader implications for tectonic activity in the region.