Published June 6, 2023 | Version v1
Publication Open

Multiscale (microscopic to remote sensing) preliminary exploration of auriferous-uraniferous marbles: A case study from the Egyptian Nubian Shield

Creators

  • 1. University of Debrecen
  • 2. Tanta University

Description

Abstract Since their recent first record within the Egyptian Nubian Shield, auriferous and uraniferous marbles (Au = 0.98–2.76 g/t; U = 133–640 g/t) have rarely been addressed, despite not only their probable economic importance but also the fact that it is a new genetic style of gold and uranium mineralization in the Nubian Shield rocks. This is mainly attributed to the inadequate localization of these marbles within harsh terrains, as well as the cost and time spent with conventional fieldwork for their identification compared to the main lithological components of the Nubian Shield. On the contrary, remote sensing and machine learning techniques save time and effort while introducing reliable feature identification with reasonable accuracy. Consequently, the current research is an attempt to apply the well-known machine learning algorithm (Support vector Machine—SVM) over Sentinel 2 remote sensing data (with a spatial resolution of up to 10 m) to delineate the distribution of auriferous-uraniferous marbles in the Barramiya-Daghbagh district (Eastern Desert of Egypt), as a case study from the Nubian Shield. Towards better results, marbles were accurately distinguished utilizing ALOS PRISM (2.5 m) pan-sharpened Sentinel 2 data and well-known exposures during fieldwork. With an overall accuracy of more than 90%, a thematic map for auriferous-uraniferous marbles and the major rock units in the Barramiya-Daghbagh district was produced. Marbles are spatially related to ophiolitic serpentinite rocks, as consistent with their genesis within the Neoproterozoic oceanic lithosphere. Field and petrographic investigations have confirmed the newly detected Au and U-bearing zones (impure calcitic to impure dolomitic marbles in Wadi Al Barramiya and Wadi Daghbagh areas and impure calcitic marble in Gebel El-Rukham area). Additionally, X-ray diffraction (XRD), back-scattered electron images (BSEIs), and Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) results were integrated to verify our remote sensing results and petrographic investigations. Different times of mineralization are indicated, ranging from syn-metamorphism (gold in Wadi Al Barramiya and Gebel El-Rukham) to post-metamorphism (gold in Wadi Daghbagh and uranium in all locations). Based on the application of geological, mineralogical, machine learning and remote sensing results for the construction of a preliminary exploration model of the auriferous-uraniferous marble in the Egyptian Nubian Shield, we recommend a detailed exploration of Au and U-bearing zones in Barramiya-Dghbagh district and applying the adopted approach to other districts of similar geological environments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص منذ سجلها الأول الأخير داخل الدرع النوبي المصري، نادراً ما تم تناول الرخام الذهبي واليورانوفيري (Au = 0.98-2.76 جم/طن ؛ U = 133-640 جم/طن)، على الرغم من أهميتها الاقتصادية المحتملة فحسب، بل أيضًا حقيقة أنه نمط وراثي جديد من تمعدن الذهب واليورانيوم في صخور الدرع النوبي. ويعزى ذلك أساسًا إلى عدم كفاية توطين هذه الرخام داخل التضاريس القاسية، فضلاً عن التكلفة والوقت الذي يقضيه في العمل الميداني التقليدي لتحديدها مقارنة بالمكونات الحجرية الرئيسية للدرع النوبي. على العكس من ذلك، توفر تقنيات الاستشعار عن بعد والتعلم الآلي الوقت والجهد مع تقديم تحديد ميزات موثوق به بدقة معقولة. وبالتالي، فإن البحث الحالي هو محاولة لتطبيق خوارزمية التعلم الآلي المعروفة (دعم ناقلات Machine - SVM) على بيانات الاستشعار عن بعد Sentinel 2 (بدقة مكانية تصل إلى 10 أمتار) لتحديد توزيع الرخام المنقي في منطقة Barramiya - Daghbagh (الصحراء الشرقية في مصر)، كدراسة حالة من الدرع النوبي. لتحقيق نتائج أفضل، تم تمييز الرخام بدقة باستخدام موشور ALOS (2.5 متر) مع بيانات Sentinel 2 المشحونة والتعرضات المعروفة أثناء العمل الميداني. مع دقة إجمالية تزيد عن 90 ٪، تم إنتاج خريطة مواضيعية للرخام الزهري الزهري ووحدات الصخور الرئيسية في منطقة برامية الدغباغ. ترتبط الرخام مكانيًا بصخور السربنتينيت الأفيوليتي، بما يتفق مع نشأتها داخل الغلاف الصخري المحيطي للحيوان البروتيري الحديث. أكدت الفحوصات الميدانية والبتروغرافية المناطق الحاملة للألمنيوم والألمنيوم المكتشفة حديثًا (الكالسيتي غير النقي للرخام الدولوميتي غير النقي في منطقتي وادي البرامية ووادي دغباغ والرخام الكالسي غير النقي في منطقة جبل الرخام). بالإضافة إلى ذلك، تم دمج حيود الأشعة السينية (XRD)، والصور الإلكترونية المبعثرة للخلف (BSEIs)، ونتائج التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) للتحقق من نتائج الاستشعار عن بعد والتحقيقات الصخرية. يشار إلى أوقات مختلفة من التمعدن، بدءًا من التحول المتزامن (الذهب في وادي البرامية وجبل الرخام) إلى ما بعد التحول (الذهب في وادي الدغباغ واليورانيوم في جميع المواقع). بناءً على تطبيق نتائج التعلم الجيولوجي والمعدني والآلي والاستشعار عن بعد لبناء نموذج استكشاف أولي للرخام الزهري الزهري في الدرع النوبي المصري، نوصي باستكشاف مفصل للمناطق الحاملة للأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية في منطقة برامية دغباغ وتطبيق النهج المعتمد على المناطق الأخرى ذات البيئات الجيولوجية المماثلة.

Translated Description (French)

Résumé Depuis leur premier enregistrement récent dans le bouclier nubien égyptien, les marbres aurifères et uranifères (Au = 0,98-2,76 g/t ; U = 133-640 g/t) ont rarement été abordés, malgré non seulement leur importance économique probable, mais aussi le fait qu'il s'agit d'un nouveau style génétique de minéralisation aurifère et uranifère dans les roches du bouclier nubien. Ceci est principalement attribué à la localisation inadéquate de ces marbres sur des terrains difficiles, ainsi qu'au coût et au temps passé avec le travail de terrain conventionnel pour leur identification par rapport aux principaux composants lithologiques du bouclier nubien. Au contraire, les techniques de télédétection et d'apprentissage automatique permettent d'économiser du temps et des efforts tout en introduisant une identification fiable des caractéristiques avec une précision raisonnable. Par conséquent, la recherche actuelle tente d'appliquer l'algorithme d'apprentissage automatique bien connu (Support vector Machine-SVM) sur les données de télédétection Sentinel 2 (avec une résolution spatiale allant jusqu'à 10 m) pour délimiter la distribution des marbres aurifères-uranifères dans le district de Barramiya-Daghbagh (désert oriental de l'Égypte), en tant qu'étude de cas du bouclier nubien. Pour obtenir de meilleurs résultats, les billes ont été distinguées avec précision à l'aide des données ALOS PRISM (2,5 m) pan-aiguisées Sentinel 2 et des expositions bien connues pendant le travail sur le terrain. Avec une précision globale de plus de 90%, une carte thématique des marbres aurifères-uranifères et des principales unités rocheuses du district de Barramiya-Daghbagh a été produite. Les marbres sont spatialement liés aux roches serpentinites ophiolitiques, ce qui est cohérent avec leur genèse dans la lithosphère océanique néoprotérozoïque. Des enquêtes sur le terrain et pétrographiques ont confirmé les zones nouvellement détectées portant Au et U (marbres calcitiques impurs à dolomitiques impurs dans les zones de Wadi Al Barramiya et de Wadi Daghbagh et marbre calcitique impur dans la zone de Gebel El-Rukham). De plus, les résultats de la diffraction des rayons X (DRX), des images électroniques rétrodiffusées (BSEI) et de la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX) ont été intégrés pour vérifier nos résultats de télédétection et nos investigations pétrographiques. Différents temps de minéralisation sont indiqués, allant du syn-métamorphisme (or dans Wadi Al Barramiya et Gebel El-Rukham) au post-métamorphisme (or dans Wadi Daghbagh et uranium dans tous les endroits). Sur la base de l'application des résultats géologiques, minéralogiques, d'apprentissage automatique et de télédétection pour la construction d'un modèle d'exploration préliminaire du marbre aurifère-uranifère dans le bouclier nubien égyptien, nous recommandons une exploration détaillée des zones de roulement Au et U dans le district de Barramiya-Dghbagh et l'application de l'approche adoptée à d'autres districts d'environnements géologiques similaires.

Translated Description (Spanish)

Resumen Desde su reciente primer registro dentro del Escudo Nubio egipcio, los mármoles auríferos y uraníferos (Au = 0.98-2.76 g/t; U = 133-640 g/t) rara vez se han abordado, a pesar no solo de su probable importancia económica sino también del hecho de que es un nuevo estilo genético de mineralización de oro y uranio en las rocas del Escudo Nubio. Esto se atribuye principalmente a la localización inadecuada de estos mármoles dentro de terrenos ásperos, así como al coste y el tiempo dedicado al trabajo de campo convencional para su identificación en comparación con los principales componentes litológicos del Escudo de Nubia. Por el contrario, las técnicas de teledetección y aprendizaje automático ahorran tiempo y esfuerzo al tiempo que introducen una identificación fiable de las funciones con una precisión razonable. En consecuencia, la investigación actual es un intento de aplicar el conocido algoritmo de aprendizaje automático (Support vector Machine-SVM) sobre los datos de teledetección Sentinel 2 (con una resolución espacial de hasta 10 m) para delinear la distribución de canicas auríferas-uraníferas en el distrito de Barramiya-Daghbagh (Desierto Oriental de Egipto), como un estudio de caso del Escudo Nubio. Para obtener mejores resultados, las canicas se distinguieron con precisión utilizando datos Sentinel 2 nítidos de alos PRISM (2,5 m) y exposiciones bien conocidas durante el trabajo de campo. Con una precisión general de más del 90%, se produjo un mapa temático para canicas auríferas-uraníferas y las principales unidades de roca en el distrito de Barramiya-Daghbagh. Los mármoles están relacionados espacialmente con las rocas ofiolíticas de serpentinita, lo que concuerda con su génesis dentro de la litosfera oceánica neoproterozoica. Las investigaciones de campo y petrográficas han confirmado las zonas de Au y U recién detectadas (mármoles calcíticos impuros a dolomíticos impuros en las áreas de Wadi Al Barramiya y Wadi Daghbagh y mármol calcítico impuro en el área de Gebel El-Rukham). Además, se integraron los resultados de difracción de rayos X (XRD), imágenes electrónicas retrodispersadas (BSEI) y espectroscopía de rayos X dispersiva de energía (edX) para verificar nuestros resultados de teledetección e investigaciones petrográficas. Se indican diferentes momentos de mineralización, que van desde el sin-metamorfismo (oro en Wadi Al Barramiya y Gebel El-Rukham) hasta el post-metamorfismo (oro en Wadi Daghbagh y uranio en todos los lugares). Basándonos en la aplicación de resultados geológicos, mineralógicos, de aprendizaje automático y de teledetección para la construcción de un modelo de exploración preliminar del mármol aurífero-uranífero en el Escudo Nubio egipcio, recomendamos una exploración detallada de las zonas de Au y U en el distrito de Barramiya-Dghbagh y aplicar el enfoque adoptado a otros distritos de entornos geológicos similares.

Files

s41598-023-36388-7.pdf.pdf

Files (13.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9ea52098fe2a6634e8c31a2810b40e6b
13.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استكشاف أولي متعدد المقاييس (ميكروسكوبي إلى استشعار عن بعد) للرخام الذهبي: دراسة حالة من الدرع النوبي المصري
Translated title (French)
Exploration préliminaire multi-échelle (microscopique à télédétection) des marbres aurifères-uranifères : une étude de cas du bouclier nubien égyptien
Translated title (Spanish)
Exploración preliminar multiescala (microscópica a teledetección) de canicas auríferas-uraníferas: un estudio de caso del Escudo Nubio egipcio

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4379512326
DOI
10.1038/s41598-023-36388-7

Is supplement to
https://openalex.org/W2909071337 (Other)
https://openalex.org/W289971584 (Other)
https://openalex.org/W2490376542 (Other)
https://openalex.org/W2182430819 (Other)
https://openalex.org/W2167622486 (Other)
https://openalex.org/W2083876416 (Other)
https://openalex.org/W2064648744 (Other)
https://openalex.org/W1991436979 (Other)
https://openalex.org/W147487917 (Other)
https://openalex.org/W1148870688 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1606946124
  • https://openalex.org/W1664050521
  • https://openalex.org/W1971410856
  • https://openalex.org/W1975804177
  • https://openalex.org/W1975922702
  • https://openalex.org/W1983283614
  • https://openalex.org/W1990485686
  • https://openalex.org/W1991475651
  • https://openalex.org/W1996203241
  • https://openalex.org/W2002898265
  • https://openalex.org/W2011878012
  • https://openalex.org/W2015709035
  • https://openalex.org/W2018194343
  • https://openalex.org/W2020025825
  • https://openalex.org/W2020648348
  • https://openalex.org/W2026116204
  • https://openalex.org/W2026472082
  • https://openalex.org/W2040528406
  • https://openalex.org/W2045412784
  • https://openalex.org/W2045989453
  • https://openalex.org/W2067024897
  • https://openalex.org/W2067856311
  • https://openalex.org/W2084469944
  • https://openalex.org/W2090714143
  • https://openalex.org/W2095285893
  • https://openalex.org/W2095848384
  • https://openalex.org/W2120772675
  • https://openalex.org/W2121314794
  • https://openalex.org/W2146896745
  • https://openalex.org/W2174216460
  • https://openalex.org/W2213778082
  • https://openalex.org/W2315620153
  • https://openalex.org/W2322946858
  • https://openalex.org/W2501801764
  • https://openalex.org/W2517876755
  • https://openalex.org/W2528299509
  • https://openalex.org/W267163451
  • https://openalex.org/W2759007301
  • https://openalex.org/W2766757858
  • https://openalex.org/W2769342702
  • https://openalex.org/W2791731019
  • https://openalex.org/W2883471703
  • https://openalex.org/W2909706126
  • https://openalex.org/W2944191538
  • https://openalex.org/W2947319370
  • https://openalex.org/W2972335388
  • https://openalex.org/W3003472212
  • https://openalex.org/W3039274199
  • https://openalex.org/W3043213779
  • https://openalex.org/W3044930361
  • https://openalex.org/W3099659531
  • https://openalex.org/W3101592441
  • https://openalex.org/W3106378566
  • https://openalex.org/W3111437446
  • https://openalex.org/W3118819315
  • https://openalex.org/W3162658016
  • https://openalex.org/W3163922229
  • https://openalex.org/W3166424461
  • https://openalex.org/W3176146683
  • https://openalex.org/W3181605656
  • https://openalex.org/W3188739682
  • https://openalex.org/W3199450124
  • https://openalex.org/W3200530113
  • https://openalex.org/W3201883600
  • https://openalex.org/W3203370130
  • https://openalex.org/W4200595446
  • https://openalex.org/W4220989510
  • https://openalex.org/W4225395032
  • https://openalex.org/W4229005792
  • https://openalex.org/W4239510810
  • https://openalex.org/W4283826644
  • https://openalex.org/W4287148520
  • https://openalex.org/W4294266521
  • https://openalex.org/W4298139771
  • https://openalex.org/W4300457047
  • https://openalex.org/W4307897470
  • https://openalex.org/W4309402739
  • https://openalex.org/W4309837886
  • https://openalex.org/W4361278290
  • https://openalex.org/W4363648041
  • https://openalex.org/W4375855979
  • https://openalex.org/W606076456