Geochemische und Fernerkundung integriert mit Satellitenschwerkraftdaten der Talkvorkommen Darhib und Atshan, Südostwüste, Ägypten

Sep 14, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 9108 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Der aktuelle Beitrag führte neue geochemische Fernerkundungsstudien mit detaillierten Schwerkraftstudien von Talkablagerungen durch, um den Talkprotolithen sowie seine Ausdehnung, Tiefe und Strukturen zu identifizieren. Es gibt zwei untersuchte Gebiete, die von Norden nach Süden verteilt sind, Atshan und Darhib, und beide gehören zum südlichen Sektor der ägyptischen Ostwüste. Sie kommen als einzelne Linsen oder Taschenkörper in ultramafisch-metavulkanischen Gesteinen nach NNW-SSO- und EW-Scherzonen vor. Geochemisch gesehen weisen Atshan-Proben unter den untersuchten Talkproben einen hohen Gehalt an SiO2 (durchschnittlich 60,73 Gew.-%) und höhere Konzentrationen an Übergangselementen wie Co (durchschnittlich 53,92 ppm), Cr (781 ppm) und Ni (durchschnittlich 1303,6 ppm) auf ppm), V (durchschnittlich 16,67 ppm) und Zn (durchschnittlich 55,7 ppm). Bemerkenswert ist, dass die untersuchten Talkablagerungen geringe Gehalte an CaO (durchschnittlich 0,32 Gew.-%), TiO2 (durchschnittlich 0,04 Gew.-%), SiO2/MgO (durchschnittlich 2,15) und Al2O3 (durchschnittlich 0,72 Gew.-%) enthalten. Dies ist vergleichbar mit ophiolitischem Peridotit und Forearc-Fassung. Falschfarben-Komposit (FCC), Hauptkomponentenanalyse (PCA), minimaler Rauschanteil (MNF) und Bandverhältnis (BR) wurden verwendet, um Talkablagerungen in den untersuchten Bereichen zu unterscheiden. Zur Trennung von Talkablagerungen wurden zwei neue Bandverhältnisse vorgeschlagen. FCC-Bandenverhältnisse (2/4, 4/7, 6/5) und (4 + 3/5, 5/7, 2 + 1/3) wurden abgeleitet, um sich auf Talkablagerungen in zwei Fallstudien, Atshan und Darhib, zu konzentrieren Bereiche. Bei der Interpretation der Strukturrichtungen des Untersuchungsgebiets werden regionale, restliche, horizontale Gradienten- (HG) und analytische Signaltechniken (AS) auf Schwerkraftdaten angewendet. Die Analyse dieser Technik zeigt mehrere bemerkenswerte Verwerfungen, die in NW-SE-, NE-SW-, NNW-SSE- und E-W-Richtung verlaufen. In den Untersuchungsgebieten wurden zwei Techniken zur Berechnung der Schwerkrafttiefe angewendet, nämlich Quellparameterbild (SPI) und Euler-Entfaltung (EU). Die Analyse dieser Techniken zeigt, dass die Tiefe unterirdischer Quellen zwischen 383 und 3560 m liegt. Talkablagerungen können auf die Metamorphose der Grünschieferfazies oder auf eine magmatische Lösung zurückgeführt werden, die (im Zusammenhang mit granitischen Intrusionen) mit den umgebenden Vulkangesteinen interagiert und metasomatische Mineralien bildet.

Die wirtschaftliche Bedeutung von Talk wird auf seine vielfältigen industriellen Anwendungen aufgrund seiner besonderen Eigenschaften zurückgeführt. Daher konzentrierten sich neuere Studien auf Talkablagerungen1,2,3,4. Abhängig von seiner Reinheit wird es häufig in Farben, Keramik, Lebensmitteln, Gummi, Elektrokabeln, Kosmetika und verschreibungspflichtigen Medikamenten verwendet1,2. Es wird häufig für den Adsorptionsprozess von sechswertigem Chrom verwendet, der als Klärmittel für Abwasser dient5.

Talkvorkommen sind weit verbreitet, im zentralen und südlichen Teil der ägyptischen Ostwüste verteilt und mit ophiolitischen und metavulkanischen Gesteinen verbunden6,7,8,9. Ophiolithe sind Scheiben der ozeanischen Lithosphäre, die auf die Kontinentalplatten geschoben werden und dabei helfen, die tektonischen Prozesse im Erdmantel zu erkennen7,8,10,11. Serpentinite, karbonisierte Serpentinite, Talk-Karbonate und Listwaenit-Gesteine ​​(karbonatreich, Silikat-Karbonat und Birbirite) sind die Hauptveränderungsprodukte der ophiolitischen ultramafischen Fragmente (Peridotite/Dunite) aufgrund der Wechselwirkung mit CO2- und SiO2-reichen Flüssigkeiten7 ,8,10,11. Reine Talkmineralisierung oder Kontamination mit Karbonatmineralien, die entlang von Verwerfungsflächen und/oder Scherzonen weit verbreitet sind6,7,10. Die ägyptische Talkmineralisierung ist massiv, mäßig bis stark schieferhaltig (glatte Oberfläche) und feinkörnig, was einen geringen bis mittleren Metamorphosegrad widerspiegelt (Grünschiefer-untere Amphibolit-Fazies)7,8,10,11. Ultramafische Gesteine ​​sind mit Magnesium- und Eisensilikatmineralien angereichert. Karbonisierungsprozesse finden durch die Hydrolyse dieser Mineralien durch die Entfernung von Si und die Kombination dieser Kationen mit Carbonaten statt7,9,12.

Wirtschaftliche Talkvorkommen, die abgebaut werden, beispielsweise in den Regionen Darhib, Atshan und Wadi Allaqi aus 35 erfassten Talkvorkommen im Sinai und in der östlichen Wüste13. Sie produzierten 2011 und 2015 etwa 12.924 bzw. 172.181 Tonnen Talk3,14.

Die Schwerkrafttechnik ist eines der geophysikalischen Werkzeuge, die für viele Erkundungen anwendbar sind. Die Schwerkrafttechnik umfasst die Bestimmung des Ortes von Änderungen der Untergrunddichte durch Messung des Gravitationsfeldes der Erde an bestimmten Punkten der Erdoberfläche15.

Die aktuelle Arbeit zielt darauf ab, die geologischen und geochemischen Detailstudien der Gebiete Atshan und Darhib zu untersuchen, um den Ursprung der Talkvorkommen abzuleiten. Mit Schwerkraftdaten integrierte Fernerkundungen wurden durchgeführt, um die Ausdehnung des Talks und seine Tiefe aufzudecken sowie die vorherrschende Oberflächen- und Untergrundstruktur zu bestimmen, die die Verteilung der Talkablagerungen steuert.

Während der Kollision der östlichen und westlichen Superkontinente (Gondwana) wurde die neoproterozoische nördliche Erweiterung (Arabischer Nubischer Schild, ANS) des Mosambikgürtels durch die Ansammlung von Bögen und anderen Kontinenten gebildet16,17,18,19. Die ANS stellt eine der am besten erhaltenen Jungkrusten dar und liefert Informationen über die Natur und Quellen der weit verbreiteten Gesteine ​​während der ostafrikanischen Orogenese20,21,22,23. Die ANS-Krustenwucherungen bestehen aus Überresten von ophiolitischen Gesteinen und Bogenansammlungen (820–720 Ma), variablen Kollisionsgesteinen (630–620 Ma) und Granitgesteinen nach der Kollision (620–580 Ma), die drei tektonische Ereignisse bilden 14, 24. Die ägyptische Ostwüste bildet den nördlichen Teil des ANS, der in einen nördlichen, zentralen und südlichen Sektor unterteilt werden kann25. Talk und Magnesit stellen die vorherrschende Mineralisierung dar, die mit ultramafischen (ophiolitischen) Gesteinen verbunden ist8,18,26.

Die beiden untersuchten Gebiete verteilen sich von Norden nach Süden; Atshan und Darhib gehören beide zum südlichen Teil der ägyptischen Ostwüste (Abb. 1a). Das Gebiet Atshan liegt im Bezirk Hamata, etwa 18 km vom Roten Meer entfernt. Die vorherrschenden lithologischen Einheiten sind ultramafische (Serpentinite), metavulkanische und syntektonische Reiidi-Granite (Abb. 1b). Diese ultramafischen Gesteine ​​werden weitgehend in Talk, Tremolit und Karbonate umgewandelt, insbesondere entlang der längsten NNW-SSO- (> 1000 m lang) und E-W-Scherzonen oder Verwerfungsebenen (700 m lang). Metavulkane umfassen sowohl mafische als auch felsische Typen, die die vorherrschenden Gesteinseinheiten im Atshan-Gebiet darstellen und von syn-tektonischen Graniten (Wadi Reiidi) durchdrungen werden. Talkreiche Gesteine ​​sind fünf einzelne Linsen oder Taschenkörper in Ultramafisch- und Metavulkangesteinen entlang der mineralisierten Scherzonen im Atshan-Gebiet (Abb. 2a,b). Einige dieser Taschen gehören sporadisch zur NNW-SSE-Scherzone entlang des Kontakts zwischen Metavulkanen und Serpentiniten. In den Talk- und Tremolitkörpern sind kleine Sulfidkörper zu finden, die der Metamorphose zugeschrieben werden4,13. Die Atshan-Mine war mit etwa 60.000 Tonnen geschätzter Talkreserve13 der größte Talkproduzent im Zeitraum von 1962 bis 1992.

(a) Lagekarte der Gebiete Atshan und Darhib, südöstliche Wüste, Ägypten (unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3. Das Aufnahmedatum des Landsat-8-Bildes: 8. September 2021, mit Pfad 173 und Zeile 43. Quelle Landsat-8 : http://earthexplorer.usgs.gov. (b) Detaillierte geologische Karte des Atshan-Gebiets13 (mit Adobe Illustrator-Programm CS5) und (c) Detaillierte geologische Karte des Darhib-Gebiets4 (mit Adobe Illustrator-Programm CS5).

Feldfotos der Gebiete Atshan und Darhib, südöstliche Wüste, Ägypten: (a,b) Taschen mit Talkablagerungen, eingeschlossen in ultramafischen Gesteinen; und in (c,d) Metavulkaniten.

Andererseits sind die freigelegten lithologischen Gesteinseinheiten im untersuchten Darhib-Gebiet; ophiolithische, metavulkanische, syntektonische Granite und jüngere Gabbro-Gesteine ​​(Abb. 1c). Die ophiolithischen Gesteine ​​bedecken kleine Gebiete, die durch Metagabbros und Metavulkane repräsentiert werden, die in Metasedimenten eingeschlossen sind. Talkvorkommen sowie karbonat- und tremolithaltiges Gestein sind von Metavulkanen (mafisch bis felsisch) umgeben, insbesondere entlang von Verwerfungsebenen und Scherzonen (Abb. 2c, d). Die Hauptscherzone erstreckt sich in EW-Richtung. Diese Talkmine stellt eine der größten hochgradigen Quellen in Ägypten dar, die mit eingesprengten Sulfidmineralien angereichert ist13.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass die Talkablagerungen entlang der vorherrschenden Scherzonen und Verwerfungsflächen begrenzt sind, was die Rolle der Metamorphose widerspiegelt.

Aus beiden Untersuchungsgebieten wurden mehr als zwanzig Proben entnommen (Abb. 3). Zwölf Proben von Talkvorkommen aus den beiden untersuchten Gebieten werden als Dünnschnitte präpariert und ihre vorläufige mineralogische Zusammensetzung mithilfe eines Polarisationsmikroskops (Abb. 3) im Rocks Lab der Fakultät für Naturwissenschaften der Al-Azhar-Universität ermittelt.

Das Flussdiagramm fasst die Methodik der aktuellen Arbeit zusammen.

Die Geochemie des Massengesteins (Haupt- und Spurengestein) von zwölf repräsentativen Talkproben der beiden untersuchten Proben wurde im National Research Center analysiert (Abb. 3). Alle analysierten Proben wurden als Kügelchen mit einem Flussmittelverhältnis von 1 g Probe/10 g (66 % Lithiumtetraborat: 34 % Lithiummetaborat) bei 1150 °C in einem elektrisch leitenden Ofen hergestellt. ASTM E-1621 und ASTM D-7348 sind die wichtigsten Standardrichtlinien, die bei der Analyse verwendet werden. Zur Bestimmung der Konzentration von Elementen werden PANalytical 2005 und Axios Advanced verwendet. Die Messgenauigkeiten der Analysen betrugen ± 5 % bzw. ± 10 % für Haupt- bzw. Spurenelemente.

In dieser Studie wurden Landsat-8-Bilder des Untersuchungsgebiets verwendet (Abb. 3). Die Verwendung von Landsat-8-Daten anstelle von Aster-Daten bei der Identifizierung von Talkvorkommen in dieser Studie war hauptsächlich auf die begrenzte Ausdehnung des Untersuchungsgebiets zurückzuführen. Landsat-8 ist mit zwei Sensoren ausgestattet, dem Operational Land Imager (OLI) und dem Thermal Infrarot Sensor (TIRS). OLI wird durch neun Bänder repräsentiert, aber nur zwei Bänder werden von TIRS-Daten bereitgestellt. Die Szene, die das untersuchte Gebiet abdeckt, wurde am 8. September 2021 mit Pfad 173 und Zeile 43 aufgenommen. Die verwendeten Daten sind georeferenziert auf WGS 84 Zone 36 N, UTM.

Anschließend führten wir die atmosphärische Korrektur mithilfe der FLAASH-Technik (Fast Line of Sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes)27 durch und passten dann die Größe der Daten an die Ausdehnung des Untersuchungsgebiets an. Diese Verfahren wurden mit der ENVI 5.3-Software durchgeführt. Bildverarbeitungsmethoden wie Bandkombination (FCC), Bandverhältnis (BR), Hauptkomponentenanalyse (PCA) und minimaler Rauschanteil (MNF) wurden verwendet, um zwischen verschiedenen lithologischen Gesteinseinheiten mit Schwerpunkt auf Talkablagerungen zu unterscheiden.

Schwerkraftanomalien werden aus den verfügbaren globalen Schwerkraftmodellen der Erde (EGM 2008) und DTU10 generiert und enthalten eine Geländekorrektur mit 1 × 1 Auflösung, die aus dem ETOPO1-Modell erstellt wurde, das den Beitrag der meisten Oberflächenmassen (Atmosphäre, Land, Ozeane, Binnenmeere, Seen, Eiskappen und Schelfeise). Diese Produkte wurden mithilfe einer sphärischen harmonischen Technik und theoretischen Verbesserungen für genaue Berechnungen auf globaler Ebene berechnet. (http://bgi.obs-mip.fr/data-products/outils/wgm2012-maps-visualizationextraction/). Mithilfe der Oasis Montag-Softwareversion 8.3 wurden verschiedene Techniken wie Regional-, Residual-, Analysesignal-, horizontale Ableitungen, Quellparameterbilder und Euler-Entfaltung auf Schwerkraftdaten angewendet, um die Untergrundstruktur zu bestimmen und die Tiefe der Quellen zu berechnen (Abb. 3).

Dieser Artikel enthält keine Studien mit menschlichen Teilnehmern oder Tieren, die von einem der Autoren durchgeführt wurden. Alle Autoren stimmen zu, in dieser Manuskriptversion als Autoren in der aktuellen Reihenfolge zu fungieren.

Die vorläufigen Mineralien zweier Talkvorkommen wurden mit einem Polarisationsmikroskop nachgewiesen.

Die Talkvorkommen in Atshan sind feinkörniger als der Talk in Darhib. Es besteht überwiegend aus Talkmineralien (> 95 Vol. %) mit untergeordneten (geringfügigen) Mineralien wie Tremolit, Serpentincarbonaten und Opakern. Die Farbe reicht von hellgrün bis grüngrau. Talkablagerungen weisen eine lepidoblastische Textur auf. Es liegt meist in Form von Fetzen und dichten mikrokristallinen Faserkörnern vor (Abb. 4a). Es wurde festgestellt, dass Serpentinmineralien in Verbindung mit Talkmineralien reichlich vorhanden sind, was auf ultramafischen Protolithen schließen lässt. Überschüssige undurchsichtige Mineralien werden mit anedrischen bis euedrischen Kristallen aus Cr-Spinell, Fe-Ti-Oxiden und Sulfid (Pyrit) beobachtet.

Mikrofotografien (unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops (Olympus Eisenoxide) in der Gegend von Darhib.

Ebenso haben feinkörnige Darhib-Talkvorkommen die gleichen mineralogischen Bestandteile wie Atshan. Talkvorkommen weisen eine lepidoblastische Textur mit einer parallelen Anordnung von gescherten und blättrigen Talk- und Tremolitmineralien auf. Nadelförmige Tremolit- und Karbonatflecken treten als disseminierte Kristalle auf, die in eine sehr feine Talkmatrix eingebettet sind. Undurchsichtige Mineralien sind üblicherweise mittelkörniger und euhedral gebrochener Pyrit und/oder Fe-Ti-Oxide (Abb. 4b).

Die Gesteinsmasse (Hauptelemente (Gew. %) und Spurenelemente (ppm)) der untersuchten Talkvorkommen ist in Tabelle 1 aufgeführt. Unter den untersuchten Talkvorkommen weisen Atshan-Proben hohe Gehalte an SiO2 (durchschnittlich 60,73 Gew. %) auf höhere Konzentrationen von Übergangselementen wie Co (durchschnittlich 53,92 ppm), Cr (781 ppm), Ni (durchschnittlich 1303,6 ppm), V (durchschnittlich 16,67 ppm) und Zn (durchschnittlich 55,7 ppm). Darüber hinaus weisen Atshan-Proben hohe Konzentrationen an chalkophilen Elementen wie As auf (durchschnittlich 10,86 ppm). Im Gegensatz dazu weisen Darhib-Proben im Vergleich zu Atshan-Proben hohe Gehalte an MgO (durchschnittlich 27,95 Gew.-%) und halbflüchtigen Elementen wie Pb (durchschnittlich 20,78 ppm) auf. Beide untersuchten Proben weisen geringe Gehalte (weniger als eins) an TiO2, Al2O3, Na2O, Cr2O3, CaO und MnO auf, was die Restbeschaffenheit ihres Protolithen widerspiegelt, der Forearc-Peridotit und panafrikanischen Serpentiniten ähnelt8,11,26 ,28 (Abb. 5a,b).

Gesamtgesteinsdiagramme (unter Verwendung des Coreldrow-Programms Version 2012): (a) Al2O3 der untersuchten Proben wird mit Forearc, panafrikanischen Serpentiniten45 und anderen57 verglichen; (b) Al2O3 vs. CaO58; (c) Spurenelemente normalisiert auf den primitiven Mantel29; (d) Binärdiagramm SiO2/MgO vs. Al2O328; und (e) CaO-Al2O3-MgO-Diagramm59.

Aus den Diagrammen der primitiven mantelnormalisierten Spurenelemente29 geht hervor, dass die untersuchten Proben eine deutliche Verarmung inkompatibler Elemente wie Co, Cu und Cr mit Ni-positiven Anomalien zeigen (Abb. 5c). Darüber hinaus wird die positive Anomalie von halbflüchtigen Elementen wie Pb und die starke negative Anomalie von LFSEs wie Sr beobachtet. Darüber hinaus werden deutlich ausgeprägte positive As-, Sn- und Cd-Anomalien auf die Häufigkeit der Sulfidminerale zurückgeführt4.

Die Landsat-8 (OLI)-Daten umfassen sieben VNIR- und SWIR-Spektralbänder. Um aus den Daten dieser Bänder ein Farbbild zu erstellen, sind lediglich drei Bänder in einer Bandkombination erforderlich. Die effektivsten Bandkombinationen sind diejenigen, die das angestrebte Ziel erhöhen und die informativsten Bänder mit der geringsten Informationsredundanz und der geringsten Anzahl interkorrelierter Bänder umfassen30. Mehrere Spektralbänder der OLI-Daten wurden ausgewertet, um die besten FCC-Bilder in der Forschungsregion zu erhalten, die die beste lithologische Unterscheidung aufweisen. Die Methode des optimalen Indexfaktors (OIF) wurde in Kombination mit der RGB-Farbkomposition unter Verwendung der ILWIS-Software verwendet. Die OIF-Ergebnisanalyse zeigte eine unterschiedliche Zusammensetzung von OLI-Bändern zur Verbesserung verschiedener Gesteinseinheiten des Forschungsgebiets (Tabelle 2). Diese FCC sind ein Ergebnis der Beziehung zwischen Standardabweichungen und Korrelationskoeffizienten der verwendeten Daten31. Das Landsat-8 (753) RGB unterscheidet gut zwischen mehreren lithologischen Einheiten der Gebiete Atshan und Darhib (Abb. 6a, b).

(a) Landsat-8 7, 5, 3 in RGB-Falschfarbenkomposition des Atshan-Gebiets und (b) Landsat-8 7, 5, 3 in RGB-Falschfarbenkomposition des Darhib-Gebiets unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3.

Die bei Fernerkundungsdaten häufig verwendete multivariate statistische Methodik und Dimensionsreduktionstechnik ist die Hauptkomponentenanalyse (PCA)30. PCA wird verwendet, um unkorrelierte Bänder zu erzeugen, um Rauschkomponenten zu trennen und die spektrale Dimensionalität der Daten zu minimieren. Die PCA-Banddaten sind nicht korreliert und unabhängig und oft besser interpretierbar als die Quelldaten. Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) ist eine der wichtigsten Techniken zur lithologischen Unterscheidung32. Die Transformation der Hauptkomponentenanalyse wurde für die VNIR- und SWIR-Bänder von Landsat-8 durchgeführt, um lithologische Daten zu erhalten.

Die Eigenwerte der mit der PCA erstellten OLI-Daten zeigten, dass die erste PCA mit 95,83 % die höchste Varianz aufweist und das zweite PCA-Band mit 2,95 % eine zweite hohe Varianz aufweist (Tabelle 3). Basierend auf der Eigenvektoranalyse sind die besseren PCA-Bänder PC1, PC2, PC3 und PC4. Die Falschfarbenzusammensetzung von PCA (PC1, PC2, PC3) in RGB unterscheidet Talkablagerungen im Atshan-Gebiet durch eine dunkelblaue Farbe (Abb. 7a), während die FCC (RGB-PC4, PC2, PC1) die gleichen Ablagerungen davon differenziert Bereich durch ein tiefes Rosa (Abb. 7b). Für Talkvorkommen im Darhib-Gebiet erstellten die Autoren Farbkompositbilder (RGB-PC3, PC2, PC1 und RGB-PC4, PC3, PC1), um diese Lagerstätte durch schwarze bzw. kalkfarbene Farbe zu trennen (Abb. 7c, d).

Die FCC der Hauptkomponentenanalyse: (a) Landsat-8 (RGB-PC1, PC2, PC3), (b) Landsat-8 (RGB-PC4, PC2, PC1) des Atshan-Gebiets. (c) Landsat-8 (RGB-PC3, PC2, PC1) und (d) Landsat-8 (RGB-PC4, PC3, PC1) des Darhib-Gebiets unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3.

Die MNF-Transformationstechnik ist ein Algorithmus, der aus aufeinanderfolgenden Datenreduktionsoperationen besteht, wobei die erste Operation auf einer Schätzung des Rauschens in den Daten basiert, dargestellt durch eine Korrelationsmatrix. Diese Transformation dekorreliert und skaliert das Rauschen in den Daten neu, indem sie Unterscheidungen vornimmt. Die zweite Operation berücksichtigt die ursprüngliche Korrelation und erstellt einen Satz von Komponenten, der gewichtete Informationen über die Varianz in allen Bändern des Datensatzes enthält33. MNF ähnelt Hauptkomponentenanalysen, da es als ersten Schritt auch die Reduzierung des Restrauschens aus den Spektraldaten erfordert, was die Auswahl von Prototypspektren erleichtert. Die MNF-Transformation trennt die Spektralbänder mit signifikanten Informationen, die zur Gesamtvarianz im Datensatz beitragen, von den Bändern, die von Rauschen dominiert werden34. Die MNF-Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Farbzusammensetzung der MNF-Banden MNF3, MNF1, MNF2; MNF4, MNF1 und MNF3 in RGB stellen Talkablagerungen im Atshan-Gebiet durch rosa bzw. blaue Farbe dar (Abb. 8a, b). Darüber hinaus erschienen Darhib-Talkablagerungen mit blauen und roten Farben unter Verwendung von MNF3, MNF1, MNF2 und MNF4, MNF1, MNF3 in RGB (Abb. 8c, d).

Die FCC der minimalen Rauschanteiltransformation: (a) Landsat-8 (RGB-MNF3, MNF1, MNF2), (b) Landsat-8 (RGB-MNF4, MNF1, MNF3) des Atshan-Gebiets. (c) Landsat-8 (RGB-MNF3, MNF1, MNF2) und (d) Landsat-8 (RGB-MNF4, MNF1, MNF3) des Darhib-Gebiets unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3.

Bandrationierung ist eine gängige leistungsstarke Bildverarbeitungstechnik in der Fernerkundung, da sie die spektralen Unterschiede zwischen Bändern verstärkt und Anomalien hervorhebt, indem sie ein Spektralband durch ein anderes dividiert35. Daher wurde diese Methode in der aktuellen Studie verwendet, um die Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen Gesteinseinheiten zu verbessern, da die Verhältnisbilder deutlich Variationen in den Steigungen der spektralen Reflexionskurven zwischen den beiden beteiligten Bändern zeigen, unabhängig von den in den Bändern beobachteten absoluten Reflexionswerten36. In dieser Studie wurden mehrere Bandenverhältnisse verwendet, um Talkablagerungen in den Gebieten Atshan und Darhib zu unterscheiden.37 Abgeleitetes FCC-Bild von drei OLI-Bandenverhältnissen (6/7 in Rot (R), 4/2 in Grün (G), 6 /5 in Blau (B)) und die FCC (RGB-5/4, 6/7, 7/5), die Talk mit hellgrünen bzw. schwarzen Farben aus dem Atshan-Gebiet unterscheiden (Abb. 9a, b). Zur Unterscheidung von Talkvorkommen in den Gebieten Atshan und Darhib wurden zwei neue Bandverhältnisse vorgeschlagen, wobei die FCC-Verhältnisse (2/4, 4/7, 6/5) und (4 + 3/5, 5/7, 2 + 1/) verwendet wurden. 3). Das Ergebnis des ersten Bandverhältnisvorschlags veranschaulicht das Vorkommen von Talkablagerungen in den Gebieten Atshan und Darhib, angezeigt durch gelbe Pixel (Abb. 10a, b). Das zweite Bandverhältnis konzentriert sich speziell auf die Talkressourcen in der Atshan-Region, dargestellt durch weiße Pixel (Abb. 10c).

(a) OLI-RGB-Farbverhältnisbild (6/7, 4/2 und 6/5) des Atshan-Gebiets und (b) OLI-RGB-Farbverhältnisbild (5/4, 6/7 und 7/5) des Atshan-Gebiets unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3.

(a) OLI-RGB-Farbverhältnisbild (2/4, 4/7 und 6/5) des Atshan-Gebiets, (b) OLI-RGB-Farbverhältnisbild (2/4, 4/7 und 6/5) des Darhib-Gebiets und (c) OLI-RGB-Farbverhältnisbild (4 + 3/5, 5/7, 2 + 1/3) des Atshan-Gebiets unter Verwendung von Arc GIS 10.4 und ENVI 5.3.

Die Schwerkraftdaten sind in zwei Komponenten aufgeteilt: die regionale und die Restkomponentenkarte. Die regionalen Komponentenausdrücke sind Bestandteile großräumiger Zusammensetzungsvariationen innerhalb des vergrabenen kristallinen Kellerkomplexes (Intra-Keller-Effekt) und großräumiger struktureller Reliefmerkmale (Supra-Keller-Effekt). Die tiefen (regionalen Schwerkraft-)Quellen (Abb. 11a) werden in zwei Zonen eingeteilt. Die erste Zone befindet sich im nordöstlichen Teil und ist durch Anomalien der hohen Schwerkraft gekennzeichnet, während der regionale Datenwert zwischen 99,8 und 119,2 m.Gal. liegt. Unterdessen deckt die zweite Zone (geringe Anomalien) den südwestlichen und westlichen Teil des Untersuchungsgebiets ab und zeichnet sich durch niedrige Schwerkraftdaten im Bereich von 99,8 bis 63,8 mGal aus. Dies bedeutet, dass die Tiefe des Grundgesteins im nordöstlichen Teil nahe der Erdoberfläche liegt, während der südwestliche und westliche Teil durch eine dicke Sedimentbedeckung gekennzeichnet ist.

(a) Die regionale Anomaliekarte des Untersuchungsgebiets zeigt regionale Strukturlinien; und (b) Die Restanomaliekarte des Untersuchungsgebiets zeigt flache Strukturlinien (unter Verwendung der Oasis Montaj-Softwareversion 8.3).

Die Restkarte konzentriert die Aufmerksamkeit auf schwächere Merkmale, die durch starke regionale Effekte auf der Originalkarte verdeckt werden38. Die Restkomponente umfasst hauptsächlich die Beiträge kleinräumiger (detaillierter) Strukturmerkmale des Grundgesteinskomplexes, zusätzlich zu den Beiträgen potenzieller intrasedimentärer Quellen (z. B. Basaltgänge und -schichten). Das bemerkenswerteste Merkmal im oberflächennahen Feld (Restgravitation) ist die längliche Anomalie in den verschiedenen Teilen und die in NW-SE, NNW-SSE, NE-SW und E-W verlaufende Anomalie, die die große niedrige regionale Zone begrenzt. Dies kann auf einen Fehler oder eine Kontaktstruktur in diesem Bereich zurückzuführen sein. Darüber hinaus ist es durch das Vorhandensein eines Systems schmaler Abschlüsse gekennzeichnet, die über das gesamte Untersuchungsgebiet verteilt sind und lokale Variationen sowohl in der Amplitude als auch in den Frequenzen aufweisen.

Strukturell wurden die Störungsmuster in geringen und tiefen Tiefen im Untersuchungsgebiet anhand von Regional- und Restkarten interpretiert. Die NW-SE-, NE-SW- und NNW-SSE-Trends sind in der Restkarte dargestellt (Abb. 11b), während die NW-SE-Trends in der Regionalkarte dargestellt sind (Abb. 11a). Dies bedeutet, dass der NW-SO-Trend im künftigen Studienbereich am stärksten ausgeprägt ist. Unterdessen beziehen sich die anderen Trends auf oberflächennahe Strukturen im künftigen Untersuchungsgebiet.

Die analytische Signaltechnik (AS) stellt die Hüllkurve sowohl horizontaler als auch vertikaler Ableitungen über alle möglichen Richtungen des Erdgravitationsfeldes dar. Es ist unabhängig vom Streichen und Senken störender Schwerkraftanomalien sowie von der interessierenden Richtung. Durch die Transformation des analytischen Signals (AS) werden Anomalien direkt über ihren entsprechenden Kausalkörpern platziert. Dies wird erreicht, indem der gesamte regionale Feldgradient in drei senkrechten Richtungen an jedem Messpunkt differenziert wird. Die mathematischen Grundlagen dieser Transformationstechnik werden in diesem Manuskript detailliert beschrieben39,40. Das analytische Signal der Karte der Bouguer-Anomalie (Abb. 12a) definiert viele hohe Merkmale, insbesondere im Nordwesten und bis zur südöstlichen Ecke der Karte, was mit Schwankungen der stratigraphischen Mächtigkeit sowie den lithologischen Veränderungen im Grundgestein selbst verbunden ist . Die Anomaliemuster auf der analytischen Signalkarte zeigen, dass das Gebiet von den NW-SO- und N-S-Anomalienzonen dominiert wird, die ein besonderes Schwerkraftsignal des klasmischen Systems Golf von Suez-Rotes Meer darstellen. Es zeichnet sich außerdem durch ein starkes Gefälle in nordwestlicher Richtung aus, das mit Veränderungen im Grundgestein einhergeht. Standorte und möglicherweise Trends des maximalen Dichtekontrasts hängen häufig mit petrophysikalischen Veränderungen innerhalb des kristallinen Grundgesteinskomplexes zusammen. Das Atshan-Gebiet zeichnet sich durch mittlere bis niedrige analytische Signalwerte zwischen 0,0032 und 0,0008 mGal/m aus, während das Talkvorkommen im Atshan-Gebiet durch einen mittleren Wert gekennzeichnet ist. Das Darhib-Gebiet hingegen liegt im südlichen Teil der Karte. Diese Region ist durch AS-Werte gekennzeichnet, die von niedrig bis hoch reichen (0,0008–0,0100 mGal/m). Die mittleren bis niedrigen Werte sind wahrscheinlich Anomaliesignaturen von Sedimentfüllungen. Das Auftreten von Talk in diesem Bereich ist durch mittlere AS-Werte gekennzeichnet.

(a) Analytische Signalanomaliekarte des Untersuchungsgebiets; (b) Horizontale Gradientenanomaliekarte der Untersuchungsgebiete (unter Verwendung der Oasis Montaj-Softwareversion 8.3).

Der horizontale Gradientenansatz wurde in großem Umfang genutzt, um Dichtegrenzen mithilfe von Schwerkraftdaten zu bestimmen. Wenn die Grenzen eines tafelförmigen Körpers vertikal und weit voneinander entfernt sind, neigt der horizontale Gradient der durch den Körper verursachten Schwerkraftanomalie dazu, die Kanten zu überlagern41. Im Vergleich zum vertikalen Gradientenansatz, der vor allem für die Erkennung flacherer Strukturen von Vorteil ist, ist die Methode auch robuster bei der Definition sowohl flacher als auch tiefer Quellen. Die horizontale Gradiententransformation weist tendenziell extreme Werte auf der steilsten Flanke des Potentialfeldsignals auf und verstärkt höhere Frequenzen.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist der horizontale Gradient hilfreich bei der Kantenerkennung. Die Frequenzbereichsberechnung der Amplitude des horizontalen Gradienten für die Schwerkraftdaten des Forschungsgebiets (Abb. 12b). Im Allgemeinen verwendet diese Karte eine horizontale Gradiententechnik, um die Kanten und Grenzen des Körpers zu identifizieren, wobei hohe Anomalien (rote Farbe) diese Positionen anzeigen. Die HDR-Karte des Untersuchungsgebiets zeigt Werte im Bereich von 0,0004 bis 0,0074 mGal/m. Die hohen HDR-Werte liegen vor allem im Nordwesten und erstrecken sich bis in den südöstlichen Teil des Untersuchungsgebietes. Die Orte, an denen Talk in der Atshan-Region auf der horizontalen Gradientenkarte vorkommt, sind durch mittlere bis hohe Werte gekennzeichnet, und der Haupttrend der Anomalie verläuft von Nordosten nach Südwesten. Dies bedeutet, dass dieses Gebiet von einer Strukturierung in Richtung Nordost-Südwest betroffen war. Der Talk im Darhib-Gebiet zeichnet sich durch hohe HG-Werte aus und die allgemeine Richtung der Anomalie verläuft von Nordwesten nach Südosten. Die Maxima in HG stellen auch die geologischen Kontakte dar; Die interpretierten Kontakte von HG stimmen mit bekannten geologischen Kontakten überein.

Der Source Parameter Imaging (SPI)-Ansatz ist ein Mechanismus zur automatischen Berechnung der Quelltiefen aus gerasterten Schwerkraftdaten42. Zur Berechnung der Abbildungstiefe des Quellparameters gilt die folgende Formel.

Dabei ist Kmax der Maximalwert der lokalen Zahl K, die über die Stufenquelle gemessen wird, und M das gesamte Gravitationsfeld.

Die Quellparameter-Bildgebungskarte der Forschungsregion (Abb. 13a) zeigt eine große Schwellung der Kellerstruktur, die durch rote Farbe markiert ist. Diese Dünung erstreckt sich von der südwestlichen Ecke bis zur nordöstlichen Ecke des Untersuchungsgebiets. Die durchschnittliche Tiefe des Seegangs beträgt 850 m. Diese Dünung wird durch eine blau gefärbte tiefe Grundstruktur (Trog) begrenzt. Die durchschnittliche Tiefe des Troges beträgt jeweils 3560 m. Die südöstlichen und nordwestlichen Teile des Atshan weisen tiefe Kellertiefen auf, während der zentrale Teil flache Kellertiefen aufweist, die sich von der nordöstlichen bis zur südwestlichen Ecke erstrecken. Mittlerweile nimmt die Tiefe des Grundgebirges im Darhib-Gebiet direkt vom südwestlichen und nordwestlichen Teil zum zentralen Teil des Darhib-Gebiets zu.

(a) Quellparameter-Bildgebungskarte des Untersuchungsgebiets, (b) 3D-Euler-Entfaltung des Untersuchungsgebiets für den Strukturindex (unter Verwendung der Oasis Montaj-Softwareversion 8.3).

Die Euler-Entfaltung ist gut etabliert und wird häufig als Interpretationsmethode zur Schätzung des Quellenstandorts und der Quellentiefe aus potenziellen Feldern (Schwerkraft und Magnetismus) für verschiedene geologische Quellen wie Deiche, Verwerfungen, Kontakte und Extrusionen verwendet43. In den letzten Jahren hat die Euler-Methode in Umweltanwendungen erheblich an Popularität gewonnen21,44. Basierend auf der vorherigen Analyse wurde die Euler-Entfaltung verwendet, um den Strukturindex und die Tiefe gleichzeitig für einfache Quellen zu bestimmen. Die horizontale Position wird mit der herkömmlichen Euler-Methode durch Anwendung eines angenäherten Strukturindexwerts bestimmt.

Die Ergebnisse der Anwendung der Euler-Entfaltungstechnik (Strukturindex = 0) auf die Schwerkraftanomaliekarte werden in einer dreidimensionalen perspektivischen Ansicht der Struktur der Grundgesteinskarte für das Untersuchungsgebiet dargestellt (Abb. 13b). Diese Karte zeigte nützliche Informationen über den strukturellen Rahmen der Untersuchungsgebiete und lieferte ein klares Bild der Kellermerkmale. Im Allgemeinen fungiert das Strukturmuster (Verwerfungen und ähnliche Strukturmerkmale) als steuerndes Merkmal für die Erzlagerstätte und hat Einfluss auf die Tiefe der Erzlagerstätten. Die meisten der flachen und tiefen Kontakte erstrecken sich in den Richtungen NW-SE und NE-SW. Daher stimmen die meisten dieser Lineamente mit der Verteilung der Oberflächenlineamente überein, die anhand der geologischen Karte des Gebiets ermittelt wurde. Die bei Verwendung eines Strukturindex gleich Null erhaltenen Tiefenwerte liegen zwischen weniger als 383 m und mehr als 3455 m.

Für beide Talkvorkommen aus den Gebieten Atshan und Darhib wurde eine neue Geochemie durchgeführt, um ihre chemische Zusammensetzung (Haupt- und Spurenelemente) darzustellen und ihren Ursprung abzuleiten. Darüber hinaus verwendeten wir Fernerkundungsdaten und Schwerkraftdatentechniken, um ihre Ausdehnung bzw. Tiefe zu ermitteln. Dies spiegelt eine große Reserve an Talkvorkommen in den untersuchten Gebieten wider, die in verschiedenen industriellen Anwendungen weit verbreitet ist.

Für die lithologische Kartierung des Forschungsgebiets mithilfe von Landsat-8-Daten wurden mehrere Fernerkundungstechniken eingesetzt. Basierend auf dem OIF-Ranking des Landsat-8-Bildes ist der beste FCC für die Unterscheidung von Talkablagerungen (RGB-7, 5, 3). Neben MNF3, MNF1, MNF2 und MNF4 lieferten MNF1 und MNF3 die beste Darstellung der Talkvorkommen in den Gebieten Atshan und Darhib. Darüber hinaus zeigte die beste PCA (PC1, PC2, PC3 und PC4, PC2, PC1) in RGB eine gute Unterscheidung von Talkablagerungen im Atshan-Gebiet. Zusätzlich zu den Talkablagerungen in Darhib wurden die Farbkompositbilder (PC3, PC2, PC1 und RGB-PC4, PC3, PC1) RGB erstellt, um Talkablagerungen zu trennen. Darüber hinaus wurden zwei neue FCC-Bandenverhältnisse (2/4, 4/7, 6/5) und (4 + 3/5, 5/7, 2 + 1/3) abgeleitet, um die Talkablagerungen in zwei Fallstudien zu unterscheiden , Atshan und Darhib-Gebiete.

Schwerkraftanomalien können durch lokale Gesteinsarten verursacht werden, deren Dichte so unterschiedlich ist, dass sie erkennbar sind. Beispiele hierfür sind Sedimentgesteine ​​und ihre verwitterten Derivate, die Becken füllen, die aufgrund der Verbreitung von Quarzfeldspatmineralien auf Anomaliekarten typischerweise durch Schwerkrafttiefs gekennzeichnet sind. Hohe Schwerkraft wird häufig mit mafischen und basischen Gesteinen in Verbindung gebracht, da sie reichlich Fe-Mg-Mineralien enthalten. Diese Variationen sind nützlich, um auf Strukturen wie Becken, Bögen und vergrabene Intrusionen zu schließen, große Gebiete zu kartieren, in denen Gesteine ​​unzugänglich oder verdeckt sind, und nach Verwerfungen zu suchen, die für das Nebeneinander von Gesteinen unterschiedlicher Dichte verantwortlich sind.

Um eine qualitative und quantitative Interpretation der Schwerkraftdaten zu ermöglichen, wurden verschiedene Techniken wie regionaler horizontaler Restgradient (HG), analytisches Signal (AS), Quellparameter-Bildgebung (SPI) und Euler-Entfaltung (ED) verwendet. Den Analysen zufolge sind die vorherrschenden Richtungen der Strukturlinien Nordwesten nach Südosten, Nordosten nach Südwesten und Nordnordwesten nach Südsüdosten. Das Tiefenergebnis des SPI schwankt zwischen 850 m für oberflächennahe Quellen und 3560 m für die Sedimentdicke, während die Tiefenschätzung aus der 3D-Euler-Entfaltung ergab, dass die Tiefen zu den Quellen zwischen 383 und 3453 m lagen.

Die geochemischen Eigenschaften der untersuchten Talkvorkommen lassen auf einen ultramafischen Protolithen im Erdmantel schließen. Dies kann aus ihren hohen Gehalten an MgO (durchschnittlich 27,89 Gew.-%), Cr (durchschnittlich 675 ppm), Co (durchschnittlich 50 ppm) und Ni (durchschnittlich 1252 ppm) sowie der CaO-Verarmung abgeleitet werden8,10,26, 45. Einige Hauptoxide wie SiO2 und Al2O3 sind bei variablen Veränderungen relativ unbeweglich46. Darüber hinaus kann das Al2O3/SiO2-Verhältnis zur Trennung variabler tektonischer Regime47 verwendet werden. Der untersuchte Talkprotolith besteht hauptsächlich aus ultramafischen Gesteinen mit MgO (durchschnittlich 27,89 Gew.-%) und Fe2O3 (durchschnittlich 5,33 Gew.-%), was auf die Natur eines erschöpften Mantels48 schließen lässt, der in einer Forearc-Umgebung eingelagert ist (Abb. 5d). Die untersuchten Proben weisen niedrige Gehalte an Al2O3 (durchschnittlich 0,72) und SiO2/MgO (durchschnittlich 2,15) auf, was mit ophiolithischem Peridotit vergleichbar ist (Abb. 5e). Dies wird durch die geringen Gehalte an CaO (durchschnittlich 0,32 Gew.-%), TiO2 (durchschnittlich 0,04 Gew.-%) und Al2O3 (durchschnittlich 0,72 Gew.-%) angezeigt. Darüber hinaus weisen sie geringe Gehalte an Al2O3/SiO2 und MgO/SiO2 auf, die niedriger sind als die des primitiven Mantels (~ 0,1 bzw. ~ 0,85)29,49.

Talk, Carbonate, Chlorit und Serpentin sind die wichtigsten metasomatischen Mineralphasen, die die metasomatischen Prozesse von Mantelgesteinen widerspiegeln6,7,50,51. Diese Prozesse sind für die Anreicherung von MgO, Ni, Cr und Co im Vergleich zu PM49 verantwortlich. Die untersuchten Proben werden in Siliziumkarbonat-Zusammensetzungsfeldern dargestellt (SiO2–Fe2O3–(CaO + MgO)-Diagramm), die durch mineralogische Zusammensetzungen identifiziert werden. Dieses Feld stellt eine Übergangszone zwischen silikareichen und serpentinitreichen Feldern dar (Abb. 14a). Mithilfe des Ternärdiagramms von H2O–SiO2–MgO 7 werden die untersuchten Proben zwischen den Anthophyllit- und Talklinien dargestellt, was ihre typischen mineralogischen Bestandteile widerspiegelt (Abb. 14b).

(a) Ternärdiagramm SiO2–Fe2O3–(MgO + CaO). Felder aus Serpentiniten, Kieselsäurekarbonat, karbonatreichen und kieselsäurereichen Gesteinen7,50,51,60; und (b) ternäres H2O-SiO2-MgO-Diagramm7 (unter Verwendung des Coreldrow-Programms Version 2012).

Die vorherrschenden Mantelgesteine ​​sind mit ferromagnesischen Mineralien angereichert, die aufgrund der Infiltration von CO2/H2O-Flüssigkeiten durch metasomatische Mineralien ersetzt werden können, was die Überprägung der Grünschiefer-Fazies-Metamorphose widerspiegelt49,52. Diese metasomatischen Mineralien sind entlang von Scherzonen und Verwerfungsebenen weit verbreitet (sicherlich bei ophiolitischen Gesteinen aufgrund starker Verformungsprozesse), was auf die Rolle hydrothermaler Lösungen schließen lässt. Diese Scherzonen fungierten als Kanäle für hydrothermale mineralisierende Flüssigkeiten, die für Talkablagerungen verantwortlich sind. Darüber hinaus könnten diese Zonen durch tektonische Verwerfungen entstanden sein, die zu ultramafischen und metavulkanischen Kombinationen führten.

Diese Flüssigkeiten resultierten wahrscheinlich aus der Dehydrierung während der Metamorphose (frühes Stadium) oder aus magmatischen Flüssigkeiten aus nahegelegenen Granitintrusionen (spätes Stadium), sicherlich zusammen mit den Granitgesteinen W. Reiidi (Atshan) und El Kharit (Darhib), die für die Silikatzugabe verantwortlich sind4,53.

Darüber hinaus kann die Hydratation wasserfreier Mantelmineralien zur Entstehung von Talkmineralien führen54;

Während der Si-Metasomatisierung wasserhaltiger Mineralien kann sich Talk in der Grünschieferfazies bis zur unteren Amphibolitfazies (> 300–400 °C) bilden, was zu einer Abnahme der MgO/SiO2-Verhältnisse führte55.

Andererseits kann Talk durch Serpentinisierung von mafischen (basaltischen) Gesteinen durch metamorphe Prozesse (hydrothermale Lösungen reich an Kieselsäure und Magnesium) gebildet werden, wodurch metasomatische Mineralien entstehen56.

Darüber hinaus führt die späte Alteration mafischer Gesteine ​​zu Veränderungen, die durch Verkieselung, Chloritisierung und Epidotisierung gekennzeichnet sind4. Dieses Stadium ist hauptsächlich für sulfidhaltiges talkreiches Gestein entlang der Scherzonen verantwortlich4. Laut Schandl et al.13 gibt es eine Reihe metamorpher Ansammlungen, die von Kontaktmetamorphose (zwischen magmatischer Intrusion und Vulkangestein) bis hin zu Grünschieferfazies reichen.

Aus dem Vorstehenden können wir schließen, dass die Talkablagerung möglicherweise mit der Metamorphose der Grünschieferfazies oder mit einer magmatischen Lösung zusammenhängt, die (im Zusammenhang mit granitischen Intrusionen) mit den umgebenden Vulkangesteinen interagiert und metasomatische Mineralien bildet.

Die kombinierten mineralogischen und geochemischen Detailstudien von Talkablagerungen aus Atshan und Darhib in der südöstlichen Wüste Ägyptens zeigen, dass sie mit dem ultramafischen ophiolitischen Peridotit vergleichbar sind. Sie sind strukturell kontrolliert und treten als Linsen oder Taschenkörper in den Richtungen NNW-SSO und E-W in Darhib und E-W im Atshan-Gebiet auf. Sie sind mit inkompatiblen Elementen angereichert und weisen positive Anomalien von halbflüchtigen Elementen wie Pb und stark negative Anomalien von LFSEs wie Sr auf. Darüber hinaus gibt es deutlich ausgeprägte positive As-, Sn- und Cd-Anomalien, was auf die Häufigkeit von Sulfid zurückzuführen ist Mineralien. Die Erkennung von Talkablagerungen in den Gebieten Darhib und Atshan gelang mithilfe verschiedener Fernerkundungstechniken, z. B. Falschfarben-Komposition (FCC), Hauptkomponentenanalyse (PCA), minimaler Rauschanteil (MNF) und Bandverhältnis (BR). auf Landsat-8-Daten angewendet. Es wurden zwei neue FCC-Bandenverhältnisse geschaffen, um Talkvorkommen in den Gebieten Atshan und Darhib zu unterscheiden. Die Schwerkraftdaten wurden mithilfe regionaler, verbleibender horizontaler Gradienten- (HG) und analytischer Signaltechniken (AS) qualitativ interpretiert. Die quantitative Interpretation erfolgte mittels Quellparameter-Bildgebung und Euler-Entfaltungsmethoden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Trends der Strukturlinien in den Richtungen NW-SE, NE-SW, NNW-SSE und E-W dominieren. Das SPI-Tiefenergebnis reicht von 850 m für oberflächennahe Quellen bis zu 3560 m für die Sedimentdicke, und die Tiefenschätzung der 3D-Euler-Entfaltung ergab Tiefen für Quellen im Bereich von 383 bis 3453 m. Die Ergebnisse dieser Techniken liegen sehr nahe beieinander. Wir vermuten, dass die Talkablagerungen mit regionaler Metamorphose oder mit magmatischen Flüssigkeiten zusammenhängen könnten, die (im Zusammenhang mit granitischen Intrusionen) mit den umgebenden Vulkangesteinen interagieren und metasomatische Mineralien bilden.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem Manuskript enthalten.

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Mohamed A. Rashwan und Mokhles K. Azer

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ESL verfasst das Manuskript (Einleitung, geologische, petrographische und geochemische Abschnitte). WHM. Der Abschnitt Schwerkraft hat einen Beitrag geleistet, während der Abschnitt Fernerkundung von MHE MA.R. vorbereitet wird. und MKA werden zur Aufbereitung der untersuchten Proben beigetragen. Alle Autoren haben zur Durchsicht des Manuskripts beigetragen. Alle Autoren sind mit der Veröffentlichung dieses Manuskripts in Scientific Reports einverstanden.

Korrespondenz mit El Saeed R. Lasheen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Lasheen, ER, Mohamed, WH, Elyaseer, MH et al. Geochemische und Fernerkundung integriert mit Satellitenschwerkraftdaten der Talkvorkommen Darhib und Atshan, Südostwüste, Ägypten. Sci Rep 13, 9108 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31398-x

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Eingegangen: 27. Dezember 2022

Angenommen: 10. März 2023

Veröffentlicht: 05. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31398-x

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