Published August 20, 2022 | Version v1
Publication Open

Remote sensing techniques and geochemical constraints on the formation of the Wadi El-Hima mineralized granites, Egypt: new insights into the genesis and accumulation of garnets

Creators

  • 1. Kafrelsheikh University
  • 2. Nuclear Materials Authority
  • 3. Niigata University
  • 4. National Research Centre
  • 5. University of Oxford

Description

Abstract The Wadi El-Hima Neoproterozoic I- and A-type granites in the Southern Eastern Desert of Egypt are rich in garnets (up to 30 vol%) and are cut by NW–SE strike-slip faults, as confirmed from structure lineament extraction maps. These mineralized granites and garnet mineralization zones can be successfully discriminated using remote sensing techniques. Spectral angle mapper and matched filtering techniques are highly effective for mapping garnet-rich zones and show that the highest garnet concentrations occur along the intrusive contact zone of NW–SE striking faults. El-Hima granites have high SiO 2 (73.5–75.1 wt%), Al 2 O 3 (13.4–15.3 wt%) and total alkali (6.7–8.7 wt%) contents, suggesting that they were sourced from peraluminous (A/CNK > 1) parental magmas. Garnet-bearing trondhjemites are metasomatic in origin and formed after I-type tonalite-granodiorites, which originated in a volcanic arc tectonic setting. Garnet-rich syenogranites and alkali-feldspar granites are both post-collisional A-type granites: the syenogranites formed from peraluminous magmas generated by partial melting of lower crustal tonalite and metasedimentary protoliths during lithospheric delamination, and the alkali-feldspar granites crystallized from highly fractionated, felsic and alkali-rich peraluminous magmas in the upper crust. Garnets in El-Hima mineralized granites occur in three forms: (1) subhedral disseminated crystals, (2) vein-type crystals, and (3) aggregated subhedral crystals, reflecting different mechanisms of accumulation. All are dominantly almandine in composition (Alm 76 Sps 10 Prp 7 Grs 6 Adr 1 ) and have high average concentrations of heavy rare earth elements (HREE) (ΣHREE = 1636 ppm), Y = (3394 ppm), Zn (325 ppm), Li (39.17 ppm) and Ga (34.94 ppm). Garnet REE patterns show strong negative Eu anomalies with HREE enriched relative to LREE, indicating a magmatic origin. These magmatic garnets are late-stage crystallization products of Al-rich hydrous magmas, and formed at low temperature (680–730 °C) and pressure (2.1–2.93 kbar) conditions in the upper continental crust. Peculiar garnet concentrations in syenogranites near and along contact zones with alkali feldspar granites are related to peraluminous parent hydrous magma compositions. These garnets formed by in situ crystallization from A-type granite melts, alongside accumulation of residual garnets left behind after partial melting of the host garnet-rich granites along the intrusive contact. Magmatic-fluid flow along the NW–SE striking fault of Najd system enhanced garnet accumulation in melts, which formed clots and veins of garnet.

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

Translated Description (Arabic)

الجرانيت من النوع I - و A لوادي الهيما في جنوب الصحراء الشرقية في مصر غني بالعقيق (حتى 30 ٪ من الحجم) ويتم قطعه بواسطة أخطاء الانزلاق NW - SE، كما هو مؤكد من خرائط استخراج خط الهيكل. يمكن تمييز هذه الجرانيت الممعدن ومناطق تمعدن العقيق بنجاح باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد. يعد مخطط الزاوية الطيفية وتقنيات الترشيح المتطابقة فعالة للغاية لرسم خرائط المناطق الغنية بالعقيق وتظهر أن أعلى تركيزات العقيق تحدث على طول منطقة التلامس المتطفلة لأعطال ضرب NW - SE. تحتوي جرانيت الهيما على نسبة عالية من SiO 2 (73.5-75.1 ٪ بالوزن)، و Al 2 O 3 (13.4-15.3 ٪ بالوزن) ومحتويات قلوية إجمالية (6.7-8.7 ٪ بالوزن)، مما يشير إلى أنها مصدرها الصهارة الأبوية بيرالومينية (A/CNK > 1). إن trondhjemites الحاملة للغارنيت هي ميتاسوماتية في الأصل وتشكلت بعد I - type tonalite - granodiorites، والتي نشأت في بيئة تكتونية قوسية بركانية. الغرانيت الغني بالغارنيت والجرانيت الفلسبار القلوي كلاهما من الجرانيت من النوع A بعد الاصطدام: الغرانيت السينوغرانيتي المتكون من الصهارة البيرالومينية الناتجة عن الذوبان الجزئي للجرانيت اللوني القشري السفلي والبروتوليثات ميتاسيديبتاري أثناء تفريغ الغلاف الصخري، والجرانيت الفلسبار القلوي المتبلور من الصهارة البيرالومينية المجزأة للغاية والفلزية والغنية بالقلويات في القشرة العلوية. تحدث العقيق في الجرانيت المعدني في الهيما في ثلاثة أشكال: (1) بلورات منتشرة تحت السطح، (2) بلورات من نوع الأوردة، و (3) بلورات متراكمة تحت السطح، مما يعكس آليات مختلفة للتراكم. جميعها من الماندين في تكوينها (Alm 76 Sps 10 Prp 7 Grs 6 Adr 1 ) ولها متوسط تركيزات عالية من العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (HREE) (ΣHREE = 1636 جزء في المليون)، Y = (3394 جزء في المليون)، Zn (325 جزء في المليون)، Li (39.17 جزء في المليون) و Ga (34.94 جزء في المليون). تُظهر أنماط GARNET REE شذوذًا سلبيًا قويًا في الاتحاد الأوروبي مع ثلاثة مخصبة بالنسبة إلى LREE، مما يشير إلى أصل مغناطيسي. هذه العقيق الصمغي هي منتجات تبلور في مرحلة متأخرة من الصهارة المائية الغنية، وتتكون عند درجات حرارة منخفضة (680–730 درجة مئوية) وظروف ضغط (2.1-2.93 كيلو بار) في القشرة القارية العليا. ترتبط تركيزات العقيق الغريبة في الغرانيت السينوغرافي بالقرب من وعلى طول مناطق التلامس مع الغرانيت الفلسبار القلوي بتركيبات الصهارة المائية الأم البيرالومينية. هذه العقيق التي شكلتها التبلور في الموقع من الغرانيت من النوع A يذوب، جنبا إلى جنب مع تراكم العقيق المتبقية تركت وراءها بعد ذوبان جزئي من الغرانيت الغنية العقيق المضيف على طول الاتصال تدخلية. عزز تدفق السائل المغنطيسي على طول خطأ ضرب NW - SE لنظام نجد تراكم العقيق في الانصهار، والذي شكل جلطات وأوردة العقيق.

Translated Description (French)

Résumé Les granites de type I et A néoprotérozoïques de Wadi El-Hima dans le désert du sud-est de l'Égypte sont riches en grenats (jusqu'à 30 % en volume) et sont coupés par des failles glissantes NW–SE, comme le confirment les cartes d'extraction des linéaments de structure. Ces granites minéralisés et ces zones de minéralisation de grenat peuvent être distingués avec succès à l'aide de techniques de télédétection. Les techniques de cartographie d'angle spectral et de filtrage adapté sont très efficaces pour cartographier les zones riches en grenat et montrent que les concentrations de grenat les plus élevées se produisent le long de la zone de contact intrusive des failles frappantes NW–SE. Les granites El-Hima ont des teneurs élevées en SiO 2 (73,5-75,1 % en poids), Al 2 O 3 (13,4-15,3 % en poids) et alcali total (6,7-8,7 % en poids), ce qui suggère qu'ils provenaient de magmas parentaux peralumineux (A/CNK > 1). Les trondhjémites grenailleuses sont d'origine métasomatique et se sont formées après des tonalites-granodiorites de type I, originaires d'un milieu tectonique en arc volcanique. Les syénogranites riches en grenats et les granites de feldspath alcalin sont tous deux des granites de type A post-collisionnels : les syénogranites formées à partir de magmas peralumineux générés par la fusion partielle de la tonalite de la croûte inférieure et des protolithes métasédimentaires pendant la délamination lithosphérique, et les granites de feldspath alcalin cristallisés à partir de magmas peralumineux hautement fractionnés, felsiques et riches en alcalis dans la croûte supérieure. Les grenats dans les granites minéralisés d'El-Hima se présentent sous trois formes : (1) des cristaux disséminés subédriques, (2) des cristaux de type veineux et (3) des cristaux subédriques agrégés, reflétant différents mécanismes d'accumulation. Tous ont une composition principalement almandine (ALM 76 Sps 10 Prp 7 Grs 6 Adr 1 ) et ont des concentrations moyennes élevées d'éléments de terres rares lourdes (EREH) (ΣHREE = 1636 ppm), Y = (3394 ppm), Zn (325 ppm), Li (39,17 ppm) et Ga (34,94 ppm). Les motifs REE grenats montrent de fortes anomalies Eu négatives avec HREE enrichi par rapport à LREE, indiquant une origine magmatique. Ces grenats magmatiques sont des produits de cristallisation à un stade avancé de magmas hydratés riches en Al, et formés à basse température (680–730 °C) et sous pression (2,1-2,93 kbar) dans la croûte continentale supérieure. Les concentrations particulières de grenat dans les syénogranites à proximité et le long des zones de contact avec les granites de feldspath alcalin sont liées aux compositions magmatiques hydratées parentales peralumineuses. Ces grenats formés par cristallisation in situ à partir de granit de type A fondent, parallèlement à l'accumulation de grenats résiduels laissés après la fusion partielle des granits hôtes riches en grenats le long du contact intrusif. L'écoulement de fluide magmatique le long de la faille frappante NW–SE du système Najd a amélioré l'accumulation de grenat dans les masses fondues, ce qui a formé des caillots et des veines de grenat.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los granitos neoproterozoicos I y A de Wadi El-Hima en el desierto del sureste de Egipto son ricos en granates (hasta un 30% en volumen) y están cortados por fallas de deslizamiento NW–SE, como se confirma a partir de mapas de extracción de lineamientos estructurales. Estas zonas de mineralización de granitos y granitos mineralizados se pueden discriminar con éxito utilizando técnicas de teledetección. El mapeador de ángulos espectrales y las técnicas de filtrado coincidentes son altamente efectivos para mapear zonas ricas en granate y muestran que las concentraciones más altas de granate ocurren a lo largo de la zona de contacto intrusiva de fallas de impacto NW–SE. Los granitos El-Hima tienen altos contenidos de SiO 2 (73.5–75.1% en peso), Al 2 O 3 (13.4-15.3% en peso) y álcali total (6.7-8.7% en peso), lo que sugiere que provienen de magmas parentales peraluminosos (A/CNK > 1). Las trondhjemitas con granate son de origen metasomático y se forman después de las tonalita-granodioritas de tipo I, que se originaron en un entorno tectónico de arco volcánico. Los sienogranitos ricos en granate y los granitos de feldespato alcalino son ambos granitos de tipo A poscolisionales: los sienogranitos formados a partir de magmas peraluminosos generados por la fusión parcial de la tonalita de la corteza inferior y los protolitos metasedimentarios durante la delaminación litosférica, y los granitos de feldespato alcalino cristalizados a partir de magmas peraluminosos altamente fraccionados, félsicos y ricos en álcalis en la corteza superior. Los granates en los granitos mineralizados de El-Hima se presentan en tres formas: (1) cristales diseminados subédricos, (2) cristales de tipo vena y (3) cristales subédricos agregados, lo que refleja diferentes mecanismos de acumulación. Todos tienen una composición predominantemente almandina (ALM 76 Sps 10 Prp 7 Grs 6 Adr 1 ) y tienen altas concentraciones promedio de elementos pesados de tierras raras (Hree) (ΣHREE = 1636 ppm), Y = (3394 ppm), Zn (325 ppm), Li (39.17 ppm) y Ga (34.94 ppm). Los patrones Ree de granate muestran fuertes anomalías de Eu negativas con TRES enriquecidos en relación con LREE, lo que indica un origen magmático. Estos granates magmáticos son productos de cristalización en etapa tardía de magmas hidratados ricos en Al, y se forman en condiciones de baja temperatura (680–730 °C) y presión (2,1-2,93 kbar) en la corteza continental superior. Las concentraciones peculiares de granate en sienogranitos cerca y a lo largo de las zonas de contacto con granitos de feldespato alcalino están relacionadas con composiciones de magma hidratado parental peraluminoso. Estos granates se forman por cristalización in situ a partir de fundiciones de granito tipo A, junto con la acumulación de granates residuales que quedan después de la fusión parcial de los granitos ricos en granate huésped a lo largo del contacto intrusivo. El flujo de fluido magmático a lo largo de la falla sorprendente NW–SE del sistema Najd mejoró la acumulación de granate en los fundidos, que formaron coágulos y venas de granate.

Files

s00531-022-02237-7.pdf.pdf

Files (29.7 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:e7effcb098ef77b54ed8de5b1a5b06af
29.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقنيات الاستشعار عن بعد والقيود الجيوكيميائية على تكوين الجرانيت المعدني لوادي الهيما، مصر: رؤى جديدة حول نشأة وتراكم العقيق
Translated title (French)
Techniques de télédétection et contraintes géochimiques sur la formation des granites minéralisés de Wadi El-Hima, Égypte : nouvelles perspectives sur la genèse et l'accumulation des grenats
Translated title (Spanish)
Técnicas de teledetección y limitaciones geoquímicas en la formación de los granitos mineralizados de Wadi El-Hima, Egipto: nuevos conocimientos sobre la génesis y la acumulación de granates

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4292475153
DOI
10.1007/s00531-022-02237-7

Is supplement to
https://openalex.org/W4385612991 (Other)
https://openalex.org/W4206182696 (Other)
https://openalex.org/W2360064791 (Other)
https://openalex.org/W2164723521 (Other)
https://openalex.org/W2072780473 (Other)
https://openalex.org/W1993065799 (Other)
https://openalex.org/W1992677590 (Other)
https://openalex.org/W1986352282 (Other)
https://openalex.org/W1980816048 (Other)
https://openalex.org/W1971435524 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1564469653
  • https://openalex.org/W1653504510
  • https://openalex.org/W1767826778
  • https://openalex.org/W1930514495
  • https://openalex.org/W1964432997
  • https://openalex.org/W1967824544
  • https://openalex.org/W1971214574
  • https://openalex.org/W1971685925
  • https://openalex.org/W1972337416
  • https://openalex.org/W1973012528
  • https://openalex.org/W1974499954
  • https://openalex.org/W1977650828
  • https://openalex.org/W1984003364
  • https://openalex.org/W1986275976
  • https://openalex.org/W1986310957
  • https://openalex.org/W1990703884
  • https://openalex.org/W1991076595
  • https://openalex.org/W1992587989
  • https://openalex.org/W1996285909
  • https://openalex.org/W1996305879
  • https://openalex.org/W2002898265
  • https://openalex.org/W2003691420
  • https://openalex.org/W2003926196
  • https://openalex.org/W2006372955
  • https://openalex.org/W2010319424
  • https://openalex.org/W2023373255
  • https://openalex.org/W2023926717
  • https://openalex.org/W2024379095
  • https://openalex.org/W2024436619
  • https://openalex.org/W2024575502
  • https://openalex.org/W2027045658
  • https://openalex.org/W2027334351
  • https://openalex.org/W2033237216
  • https://openalex.org/W2042799484
  • https://openalex.org/W2046961523
  • https://openalex.org/W2060756965
  • https://openalex.org/W2065554717
  • https://openalex.org/W2072620570
  • https://openalex.org/W2075005715
  • https://openalex.org/W2076323377
  • https://openalex.org/W2083110591
  • https://openalex.org/W2084381913
  • https://openalex.org/W2087177891
  • https://openalex.org/W2088466117
  • https://openalex.org/W2089482437
  • https://openalex.org/W2108971421
  • https://openalex.org/W2113009765
  • https://openalex.org/W2122560467
  • https://openalex.org/W2127039475
  • https://openalex.org/W2127994322
  • https://openalex.org/W2138522501
  • https://openalex.org/W2147918411
  • https://openalex.org/W2155621270
  • https://openalex.org/W2162480849
  • https://openalex.org/W2164468447
  • https://openalex.org/W2170443119
  • https://openalex.org/W2171623971
  • https://openalex.org/W2174216460
  • https://openalex.org/W2274677155
  • https://openalex.org/W2320498059
  • https://openalex.org/W2329218778
  • https://openalex.org/W2420804409
  • https://openalex.org/W2472168361
  • https://openalex.org/W2558038225
  • https://openalex.org/W2592621182
  • https://openalex.org/W2602421078
  • https://openalex.org/W2606589410
  • https://openalex.org/W2693136112
  • https://openalex.org/W2759940313
  • https://openalex.org/W2883885668
  • https://openalex.org/W2944692022
  • https://openalex.org/W2950407212
  • https://openalex.org/W2971936012
  • https://openalex.org/W2977223944
  • https://openalex.org/W2980034980
  • https://openalex.org/W3010544617
  • https://openalex.org/W3018487206
  • https://openalex.org/W3126291209
  • https://openalex.org/W3127132599
  • https://openalex.org/W3195440222
  • https://openalex.org/W4220789254
  • https://openalex.org/W4256373116
  • https://openalex.org/W4299126982
  • https://openalex.org/W608425529