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Jun 14, 2023

Multiskalige (mikroskopische bis Fernerkundung) vorläufige Erkundung von Goldvorkommen

Wissenschaftliche Berichte Band 13,

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 9173 (2023) Diesen Artikel zitieren

Details zu den Metriken

Seit ihrer jüngsten Erstnachweisung innerhalb des ägyptischen Nubischen Schildes wurden goldhaltige und uranhaltige Murmeln (Au = 0,98–2,76 g/t; U = 133–640 g/t) selten behandelt, trotz nicht nur ihrer wahrscheinlichen wirtschaftlichen Bedeutung, sondern auch der Tatsache dass es sich um eine neue genetische Art der Gold- und Uranmineralisierung im Gestein des Nubischen Schildes handelt. Dies ist hauptsächlich auf die unzureichende Lokalisierung dieser Murmeln in rauem Gelände sowie auf den Kosten- und Zeitaufwand für herkömmliche Feldforschung zu ihrer Identifizierung im Vergleich zu den wichtigsten lithologischen Komponenten des Nubischen Schildes zurückzuführen. Im Gegenteil: Fernerkundungs- und maschinelle Lerntechniken sparen Zeit und Mühe und ermöglichen gleichzeitig eine zuverlässige Merkmalserkennung mit angemessener Genauigkeit. Folglich ist die aktuelle Forschung ein Versuch, den bekannten Algorithmus für maschinelles Lernen (Support Vector Machine – SVM) auf Sentinel 2-Fernerkundungsdaten (mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 10 m) anzuwenden, um die Verteilung von Gold-Uran-Murmeln abzugrenzen im Bezirk Barramiya-Daghbagh (östliche Wüste Ägyptens), als Fallstudie zum Nubischen Schild. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, wurden die Murmeln mithilfe von ALOS PRISM (2,5 m) pan-sharpened Sentinel 2-Daten und bekannten Belichtungen während der Feldarbeit genau unterschieden. Mit einer Gesamtgenauigkeit von über 90 % wurde eine thematische Karte für Gold-Uran-Marmor und die wichtigsten Gesteinseinheiten im Bezirk Barramiya-Daghbagh erstellt. Murmeln sind räumlich mit ophiolitischen Serpentinitgesteinen verwandt, was mit ihrer Entstehung innerhalb der ozeanischen Lithosphäre des Neoproterozoikums übereinstimmt. Feld- und petrografische Untersuchungen haben die neu entdeckten Au- und U-haltigen Zonen bestätigt (unreiner kalzitischer bis unreiner dolomitischer Marmor in den Gebieten Wadi Al Barramiya und Wadi Daghbagh und unreiner kalzitischer Marmor im Gebiet Gebel El-Rukham). Zusätzlich wurden die Ergebnisse der Röntgenbeugung (XRD), der Rückstreuelektronenbilder (BSEIs) und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) integriert, um unsere Fernerkundungsergebnisse und petrographischen Untersuchungen zu verifizieren. Es werden unterschiedliche Zeitpunkte der Mineralisierung angegeben, die von der Syn-Metamorphose (Gold im Wadi Al Barramiya und Gebel El-Rukham) bis zur Post-Metamorphie (Gold im Wadi Daghbagh und Uran an allen Standorten) reichen. Basierend auf der Anwendung geologischer, mineralogischer, maschineller Lern- und Fernerkundungsergebnisse für die Erstellung eines vorläufigen Explorationsmodells des gold-uranhaltigen Marmors im ägyptischen Nubischen Schild empfehlen wir eine detaillierte Erkundung der Au- und U-haltigen Zonen in Barramiya. Dghbagh-Distrikt und Anwendung des gewählten Ansatzes auf andere Distrikte mit ähnlichen geologischen Umgebungen.

Marmor im eigentlichen Sinne (ein grobkörniges metamorphisiertes kalzitisches oder dolomitisches Gestein jeglichen Ursprungs) kommt bekanntermaßen an vielen Stellen innerhalb der Gesteine ​​des Arabischen Nubischen Schildes (ANS) vor1. Ihre Hauptvorkommen in den Schildgesteinen in der östlichen Wüste Ägyptens sind Wadi Dib1, Wadi Barramiya, Wadi Dghbagh, Gebel El-Rukham vor Wadi El-Miyah2, Bir Safsaf-Aswan Uplift3, Wadi Allaqi4 und Sol Hamid5. Darüber hinaus werden foraminiferale graphitische Murmeln aus den Gesteinen des Phanerozoikums nachgewiesen. Sie wurden in den Gebieten Gebel El Hisinat und Wadi Heimur gefunden, wo sandige Foraminiferen aus dem Alter von Pennsylvania und Mississippi beschrieben wurden6,7.

Ägypten hat auffällige Gold- und Uranressourcen freigelegt, die sich in verschiedenen Stadien seiner geologischen Entwicklung gebildet haben. Goldvorkommen entstehen entweder als schichtgebundene Ablagerungen, die durch ausatmende hydrothermale Prozesse während der letzten Stadien submariner vulkanischer Aktivität in Inselbögen8,9, vom Adertyp10,11, vom disseminierten Typ in alteriertem Gestein12 oder als Placer13 gebildet werden. Die wichtigsten Uranvorkommen finden sich in Scherzonen im panafrikanischen spätorogenen Granit und verwandten Gesteinen14, alkalischen Gängen und Lagerschwellen15, phanerozoischen Sedimentgesteinen16,17 und Strandseifen des schwarzen Sandes18. Aufgrund ihrer beträchtlichen chemischen Eignung für die Infiltration durch hydrothermale Flüssigkeiten sind Karbonatgesteine ​​jedoch ein bekannter Wirt für verschiedene Arten von hydrothermalen Veränderungen und metasomatismusbedingten Mineralisierungen, darunter Gold19,20,21, Uran22,23,24,25 und seltene Erdelemente26,27. Darüber hinaus kann die Bewegung mineralisierender Lösungen während und nach der Metamorphose von Karbonatgesteinen Elemente aus den umgebenden Gesteinen in den produzierten Marmor übertragen28,29,30,31,32. Daher gelten Murmeln als potenzieller Wirt für viele Erze und es ist dokumentiert, dass sich Gold und Uran in ANS-Gesteinen ablagern2. Trotz der häufigen und gründlichen Untersuchungen zur Karbonatveränderungsbedingten Mineralisierung erschweren ihre geringe Größe und die mangelnde Aufzeichnung auf großmaßstäblichen geologischen Karten12,20,33,34 die Untersuchung von Marmor als Wirt für wirtschaftliche Mineralvorkommen innerhalb der ANS. Neben der dringenden Notwendigkeit einer explorationsbasierten wirtschaftlichen Bewertung der aufgezeichneten Au- und U-haltigen Murmeln des ANS (um ihr Potenzial als neue geologische Gold- und Uranfalle zu entschlüsseln) kann die Erforschung ihrer Herkunft neue Einblicke in das konventionelle tektonische Modell liefern von ANS2,35.

Die weltweit steigende Nachfrage nach Au und U sowie die Fortschritte bei metallurgischen Technologien zur Erzexploration und -ausbeutung beleben mineralogische Studien in Brachflächen und kleinräumigen, weit verteilten Wirtschaftslagerstätten stark. Darüber hinaus könnte mit der Einführung von Fernerkundungsdatensätzen mit höherer räumlicher Auflösung eine genaue lithologische Kartierung erreicht werden36,37,38,39,40,41,42,43 selbst für kleine Gesteinskörper. Die Ergänzung von Fernerkundungsdaten mit maschinellen Lernalgorithmen (MLAs) hilft bei der Vorhersage einer bestimmten Klasse (Gesteinsart) auf der Grundlage der gekennzeichneten Daten in der sogenannten überwachten Klassifizierung39,44,45,46,47,48,49. Auf diese Weise konnte das Problem der geringen Größenverteilung von gold-uranhaltigen Marmoren gelöst werden, außerdem wurden neue Vorkommen hervorgehoben und eine thematische Kartierung eingeführt. Zu diesem Zweck wurde SVM aufgrund ihrer gut dokumentierten Ergebnisse in ähnlichen Anwendungen als MLA ausgewählt, um diese Aufgabe anhand von Sentinel-2-Daten zu implementieren50,51,52,53,54,55,56. Durch einen umfassenden Ansatz kombiniert diese Forschung hochauflösende Fernerkundungsdaten (bis zu 2,5 m) mit maschinellem Lernen, umfangreicher Feldforschung und eingehenden mineralogischen Untersuchungen unter Verwendung von XRD, EDX und BSEIs. Der Höhepunkt dieser Bemühungen ist die Erstellung einer detaillierten thematischen Karte, die sich speziell auf die Identifizierung gold-uranhaltiger Murmeln im Bezirk Barramiya-Daghbagh im ägyptischen Nubischen Schild konzentriert. Mit dieser Studie soll beurteilt werden, ob dieses Explorationsmodell ausreicht, um zusätzliche, möglicherweise kostspielige Explorationen nach gold-uranhaltigem Marmor im gesamten ANS und in anderen Bezirken mit ähnlichen geologischen Verhältnissen zu rechtfertigen.

Der Bezirk Barramiya-Daghbagh liegt in der östlichen Wüste Ägyptens und ist Teil der ANS. In Ägypten bildet das präkambrische Grundgebirge in der östlichen Wüste und auf der Sinai-Halbinsel den nördlichen Teil des Nubischen Schildes im ANS (Abb. 1a). Das ANS, das einen der größten Vorkommen neoproterozoischer Jungkruste auf der Erde darstellt57, erstreckt sich von Ägypten über den Sudan und Eritrea bis nach Äthiopien auf der Westseite des Roten Meeres und von Palästina und Jordanien über Saudi-Arabien bis zum Jemen auf der Ostseite das Rote Meer. Es entstand durch die Akkretion von Inselbögen an den Gondwana-Kontinentalrändern durch die Schließung des Mosambik-Ozeans während des ostafrikanischen Orogens, gefolgt von einer Krustenausdehnung, die mit dem Eindringen großer Mengen granitoider Magmen (750–540 Ma) einherging.58 und Bildung von Ablagerungsbecken nach der Verschmelzung59,60, in denen vulkanisch-sedimentäres Gestein reichlich vorhanden ist (< 650 Ma61). Die Lichtbogenverschmelzung begann etwa 780 Ma und setzte sich bis etwa 620 Ma fort62 und die gesamte Schildanordnung endete bei etwa 560 Ma, zu diesem Zeitpunkt war die ANS bereits im Sahara-Metakraton verankert4. Die Subduktion war aktiv, während der Obduktionsprozess entlang der Überschiebungsebenen ablief57.

(a) Lagekarte des Untersuchungsgebiets und (b) Sentinel 2 FCC 12–6-2 in RGB, jeweils mit Darstellung von Serpentinitgestein in schwarzer Farbe. BR: Bezirk Barramiya, ER: Bezirk El-Rukham, DG: Bezirk Daghbagh, Sp: Serpentinit und die damit verbundenen Gesteine, einschließlich Au-U-haltiger Marmor. (Das Sentinel 2A-Bild wurde über die Plattform der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) heruntergeladen. Die Abbildung wurde mit der Software SmartSketch v. 4.0 erstellt; https://smartsketch.software.informer.com/4.0/ und ENVI v. 5.6.2. Software ; (https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI).

Das präkambrische Grundgebirge im ägyptischen Nubischen Schild ist ein Produkt magmatischer, sedimentärer und metamorpher Prozesse einer komplexen proterozoischen orogenen Entwicklung nach Terrankollision und Akkretion auf einem präpanafrikanischen Kontinent westlich des Nils63. Die Gesteine ​​des Kollisionsbereichs könnten vor 650 bis 620 Ma einer regionalen Metamorphose unterzogen worden sein64. Sie wurden durch Überschiebung während der Akkretion und durch eine linksseitige Transstrombewegung entlang des Najd und anderer NW-streichender Scherzonen, insbesondere im zentralen Teil der östlichen Wüste Ägyptens, eingearbeitet65,66.

Der Bezirk Barramiya-Daghbagh liegt im südlichen Teil der zentralöstlichen Wüste Ägyptens zwischen den Breitengraden 25°06″ bis 25°22″ N und den Längengraden 33°42″ bis 34°05″ E (Abb. 1b). Der Bezirk Barramiya-Daghbagh besteht aus metamorphosierten, zerstückelten ophiolitischen, serpentinisierten Ultramafischen, Gabbros und Vulkaniten, intrusivem Metagabbro bis Metadiorit, inselbogenförmigen Metavulkanen-Metasedimenten, blättrigem Granodiorit und Alkalifeldspat-Granit (Abb. 2). Ophiolitische Gesteine ​​sind Überreste der ozeanischen Lithosphäre, die durch die Ausbreitung des Meeresbodens über einer aktiven Subduktionszone entstanden sind67,68. Sie kommen im Bezirk Barramiya-Daghbagh bemerkenswert häufig vor. Serpentinite kommen meist als massives Gestein in langgestreckten Bereichen vor, die gefaltete tafelförmige Körper oder Schichten bilden69 und werden von ENE-WSW-gerichteten Überschiebungen durchdrungen, die die Mubarak-Barramiya-Scherzone der östlichen Wüste Ägyptens markieren70. Gescherte und talkiniert-karbonisierte Serpentinite werden in Verbindung mit den anderen Mélange-Gesteinen gefunden71. Sie weisen stellenweise einen klaren Schiefercharakter auf, so dass ein vollständiger Talk-Karbonatschiefer entsteht.

Geologische Karte des Distrikts Barramiya-Daghbagh, modifiziert nach Hagag und Abdelnasser75, Shebl, Kusky und Csámer76; und Zoheir et al.77. (Erstellt mit der Software SmartSketch v. 4.0; https://smartsketch.software.informer.com/4.0/).

Vulkanogene Metasedimente liegen gleichmäßig über den Serpentinitgesteinen im größten Teil des Bezirks. Die vulkanogenen Metasedimente, die sich mit Metavulkanen abwechseln, sind die größten zutage tretenden Einheiten, insbesondere im nördlichen Teil des Bezirks Barramiya-Daghbagh. Sie sind recht heterogen und bestehen hauptsächlich aus pelitischen und kalkhaltigen Schiefern mit untergeordneten Quarzfeldspatschiefern. Die Schiefer sind häufig geschichtet und stark blättrig. Reife metamorphisierte Sedimente aus Sandsteinen und Karbonaten sind seltener. Allerdings treten manchmal metamorphisierte Bogenvulkanschichten (Andesit, basaltischer Metaandesit, eingebettet in dazitische Tuffsteine) in tektonischem Kontakt mit Metasedimenten auf. Melange tritt überwiegend in Verbindung mit Metasedimenten und Metavulkanen auf.

Die Serpentinite, Metasedimente und Metavulkanite werden von Metagabbro-Diorit-Gesteinskomplexen durchdrungen, die manchmal Xenolithe und Flöße dieser Gesteine ​​enthalten. Die Metagabbro-Diorit-Komplexe kommen hauptsächlich östlich von G. El-Rukham bei W. Al Miyah vor (Abb. 2). Die Gesteine ​​des Komplexes stellen einen Teil der voluminösen plutonischen Bogenassoziation72,73,74 dar. Sie waren leicht deformiert und verwandelten sich in Grünschiefer-Amphibolit-Fazies75,76. Darüber hinaus weist der Alkalifeldspat-Granit in den Metagabbro-Diorit intrudierte Apophysen auf. Das Grundgestein des Bezirks Barramiya-Daghbagh wird häufig von einer Reihe von ENE-WSW verlaufenden mafischen und felsischen Gesteinsgängen durchzogen.

Um das Ziel der aktuellen Forschung zu erreichen, wurde ein wolkenfreies Sentinel-2A-Bild über die Plattform der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) heruntergeladen. Die spektralen und räumlichen Eigenschaften der Sentinel-2-Daten sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Sentinel-2-Daten wurden auf das Datum der WGS-84 UTM-Zone 36 N umprojiziert. Das Sen2Cor-Tool wurde zur Vorverarbeitung (atmosphärische Korrektur) der Sentinel-2-Daten verwendet, um korrigierte Bodendaten bereitzustellen. Reflexionswerte der Atmosphäre (BOA) aus Daten der Ebene 1C der oberen Atmosphäre (TOA) (die aktuelle Szene; (S2A_MSIL1C_20200505T081611_N0209_R121_T36RWN_20200505T095132)). Dieser Prozess wurde durch die Installation des Sen2Cor-Tools und die Bereitstellung von L1C-Daten durch einige Codes über die Eingabeaufforderung durchgeführt. Dabei wurden PRISM-Daten (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping) verwendet, um die räumliche Auflösung der Sentinel 2-Daten zu verbessern. PRISM ist auf dem bekannten ALOS (Advanced Land Observing Satellite) montiert. PRISM wurde speziell für die digitale Höhenkartierung mit einer Pixelgröße von bis zu 2,5 m (Tabelle 1) verwendet und war über die Alaska Satellite Facility oder die Website des Earth Observation Research Center (EORC) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) zugänglich. Zunächst wurde eine radiometrische Kalibrierung auf PRISM-Daten angewendet, um die rohen digitalen Zahlen in Strahldichtewerte umzuwandeln. Anschließend wurde eine geometrische Korrektur durch Orthorektifizierung und Georeferenzierung durchgeführt, um die räumlichen Verzerrungen zu beseitigen. Anschließend haben wir die Gram-Schmidt-Pan-Sharpening-Methode angewendet, um die spektralen Informationen der Sentinel-2-Bänder zu bewahren und gleichzeitig ihre räumliche Auflösung mithilfe von PRISM-Daten zu verbessern. Für die Vorverarbeitung und Verarbeitung der Satellitenbilder wurde die folgende Software verwendet: 1- Sentinel Application Platform (SNAP), 2- ENVI v. 5.6.2. Software; https://www.l3harrisgeospatial. com/Software-Technology/ENVI), das hauptsächlich für die Bildverarbeitung verwendet wird, und 3- ArcGIS Desktop 10.8. (https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview/).

Neben den oben genannten Fernerkundungsdatensätzen wurden frühere geologische Karten des Untersuchungsgebiets georeferenziert und aus früheren Studien zusammengestellt2,39,77,78,79, um einen Vergleich zu ermöglichen und unser Verständnis der Geologie des Untersuchungsgebiets zu verbessern. Während der Feldforschung wurden die von Hamdy und Ali2 beschriebenen ursprünglichen Standorte von gold-uranhaltigem Marmor im Distrikt Barramiya-Dghbagh erneut besucht und neue Standorte, die durch Fernerkundung und Techniken des maschinellen Lernens identifiziert wurden, validiert. Zur besseren Verdeutlichung wird in Abb. 3 eine umfassende Flussdiagramm-Methodik vorgestellt, die die verwendeten Datensätze zeigt und den in der vorliegenden Forschung gewählten Ansatz erläutert.

Flussdiagramm-Methodik, die den in der aktuellen Forschung gewählten Ansatz veranschaulicht.

In der aktuellen Forschung wurden mehrere Bildverarbeitungsmethoden eingesetzt, um Serpentinite und die damit verbundenen gold-uranhaltigen Marmore von den anderen im Rahmen der Studie freigelegten Lithologien im Distrikt Barramiya-Daghbagh zu trennen. Bei mehreren Versuchen mit verschiedenen Bildverbesserungstechniken haben vier Methoden (Falschfarbenkombination oder FCC, Hauptkomponentenanalyse oder PCA, minimaler Rauschanteil oder MNF und unabhängige Komponentenanalyse oder ICA) ihre Effizienz bei der Bereitstellung einer beträchtlichen lithologischen Unterscheidung und einer akzeptablen Abgrenzung für das Bild bewiesen mineralisierte Murmeln. Obwohl FCC eine traditionelle Fernerkundungsmethode ist, wird sie immer noch häufig für verschiedene Anwendungen verwendet, indem drei Bänder in RGB spezifiziert werden. Die Auswahl dieser Bänder hängt hauptsächlich von der zu untersuchenden Funktion ab42,48,80,81. Beispielsweise werden in der geologischen Fernerkundung häufig sichtbare Nahinfrarotbänder (VNIR) zur Unterscheidung eisenreicher Mineralien einbezogen, da diese Mineralien in diesem Spektralbereich einzigartige Absorptionseigenschaften aufweisen. Kurzwellige Infrarotbänder (SWIR) sind die beste Wahl für die Hervorhebung von Karbonaten und OH-haltigen Mineralien42,82,83. In der aktuellen Forschung und aufgrund der großen Variabilität der Zusammensetzung der freigelegten Gesteinseinheiten wurde die beste Bildkomposition zur Differenzierung der Gesteinseinheiten durch SWIR, VNIR und sichtbare blaue Bereiche durch die Anzeige von Sentinel 2 Band 12 (SWIR) in Rot, Band 6, dargestellt (VNIR) in Grün und Band 2 (Blau) in blauen Kanälen. Dieser FCC (jeweils 12–6–2 in RGB) (Abb. 1b) unterscheidet Murmeln von ihren Nebengesteinen (hauptsächlich Serpentinite), insbesondere wenn sie mit ALOS PRISM-Daten pansharpend sind (z. B. Abb. 8b, 9b und 10b). Darüber hinaus und mit dem Ziel einer besseren Unterscheidung wurden Bildtransformationen mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA), der minimalen Rauschfraktion (MNF) und der unabhängigen Komponentenanalyse (ICA) angewendet. PCA ist eine multivariate statistische Methode, die die Originaldaten in neue Komponenten (PC) umwandelt37,84. Diese Transformation bringt vor allem neue Funktionen zum Vorschein und führt zu einer besseren Unterscheidung, insbesondere bei den ehemals hochinformativen Komponenten. MNF ist eine weitere orthogonale Rotationstechnik für Daten. Wie der Name schon sagt, versucht es, das Datenrauschen zu minimieren, indem es den PC aus rauschaufhellenden Daten ermittelt. ICA gilt als blinde Quellentrennungstechnik, die versucht, Quell- und Mischsignale ohne Vorkenntnisse zu unterscheiden, hauptsächlich basierend auf der Definition unabhängiger, unkorrelierter Daten49. PCA wurde nur für das hochinformative Komposit (12–6-2 in RGB) durchgeführt. Zusätzlich wurden MNF und ICA angewendet, um die lithologische Trennung zu bestätigen und bei der Unterscheidung der mineralisierten Marmore im Bezirk Barramiya-Daghbagh zu helfen.

Eine entscheidende Phase im lithologischen Kartierungsprozess ist die Auswahl repräsentativer Proben für das Training und Testen des Modells sowie die Validierung der endgültigen thematischen Karte. In der aktuellen Forschung und basierend auf der Zugänglichkeit wurden 40 repräsentative Proben (vor der Anwendung von SVM) durch intensive Felduntersuchungen erfasst. Letzteres wurde auf der Grundlage früherer geologischer Karten und der Ergebnisse von Bildverarbeitungstechniken (FCCs, PCA, MNF und ICA) durchgeführt, die eine sinnvolle Identifizierung verschiedener lithologischer Einheiten ermöglichen. Diese Proben stellen alle lithologischen Ziele im Untersuchungsgebiet dar und ihre bekannten Standorte wurden zur Auswahl von Trainings- und Testdaten für das SVM-Modell verwendet.

Um bessere Klassifizierungsergebnisse zu erzielen, wurde besonderes Augenmerk darauf gelegt, die besten Merkmale zu extrahieren, die jede Klasse repräsentieren (lithologisches Ziel). Daher wurden die ALOS PRISM-Daten mit hoher räumlicher Auflösung (2,5 m), zuvor erwähnte Bildverarbeitungstechniken, Feldbeobachtungen und zuvor georeferenzierte (nach WGS 84 UTM Zone 36 N) geologische Karten39,77,79 integriert, um die besten repräsentativen Pixel zu ermitteln für sechs Hauptklassen, darunter 1 – Serpentinite, 2 – Granite, 3 – Metagabbro-Diorite, 4 – Metavulkane und vulkanoklastische Metasedimente, 5 – Wadi-Ablagerungen und 6 – goldhaltiger-uranhaltiger Marmor. Früheren Studien85 zufolge lagen die Trainings- und Testdaten zwischen 70–80 % bzw. 30–20 %. Die Datenaufteilung erfolgte zufällig. Die Trainings- und Testdaten der sechs Klassen wurden sorgfältig ausgewählt (Tabelle 2) und konzentrierten sich auf goldhaltige und uranhaltige Murmeln sowie die umliegenden Gesteinseinheiten. Diese Pixelzahlen (in Tabelle 2 dargestellt) wurden auf der Grundlage einer Kombination aus Überabtastungs- und Unterabtastungsversuchen ermittelt, um den Datensatz auszugleichen und die besten repräsentativen Proben für jede Klasse sicherzustellen, basierend auf unserer Feldarbeit und früheren geologischen Karten. Eine genauere Untersuchung mineralisierter Marmore wurde durch die Einbeziehung von Teilen verschiedener Standorte (Barramiya -BM, El-Rukham-ER und Daghbag -DG) bestätigter gold-uranhaltiger Marmore in die Testdaten erreicht.

Um eine ausgewogenere Klassifizierung zu erreichen, die lithologische Karte des Untersuchungsgebiets zu aktualisieren und die räumliche Beziehung der Au- und U-haltigen Zonen zu den umgebenden Gesteinseinheiten aufzuklären, wurde eine Mehrklassenklassifizierung durchgeführt, indem der SVM-Algorithmus mit Sentinel 2-Daten gespeist wurde, um die zu klassifizieren Lernbereich in die sechs Hauptklassen. SVM wird ausgewählt, da es als einer der besten Klassifikatoren bei der Durchführung der Generalisierung mehrerer Klassen von Fernerkundungsdaten gilt55,78,86 und auf der statistischen Lerntheorie87 basiert. SVM basiert hauptsächlich darauf, mithilfe einer optimalen Hyperebene die maximale Trennung zwischen den Klassen zu erreichen. Was die Effizienz erheblich verbessert, besteht darin, dass neben dieser Marge immer eine Fehlklassifizierungsstrafe angewendet wird, die zu einer besseren Klassifizierung beiträgt. Unter Bezugnahme auf ähnliche frühere Studien44,55 und nach mehreren Versuchen waren die optimalen Parameter für SVM eine radiale Basisfunktion (besser als linear und polynomisch) als Kernel und 100 für die Strafe. Gemäß unseren verschiedenen Versuchen und ähnlichen früheren Studien44,49,51 wurde der Kehrwert der Eingabebänder empfohlen und anschließend verwendet, um dem Gammaparameter innerhalb der Kernelfunktion den Wert 0,33 zuzuweisen.

Es sollte betont werden, dass die manuelle Auswahl der optimalen Hyperparameter durch Versuch und Irrtum eine umständliche Aufgabe ist. Daher haben wir mehr als 50 Klassifizierungsversuche durchgeführt, um die beste Anpassung zu erreichen (da Über- und Unteranpassungsprobleme hauptsächlich mit den ausgewählten Parametern zusammenhängen) und sicherzustellen, dass die Gesteinseinheiten in unserem Untersuchungsgebiet angemessen zugeordnet wurden. Neben dem Versuch-und-Irrtum-Ansatz haben wir mehrere frühere Studien44,49,51 herangezogen, die in ähnlichen Geländen und Bedingungen günstige Ergebnisse lieferten, um die optimalen Parameter auszuwählen, die in unserer Forschung festgelegt wurden.

Repräsentative Proben aus den neuen Standorten der gold-uranhaltigen Murmeln aus dem Bezirk Barramiya-Dghbagh wurden bei der Nuclear Materials Authority-Kairo mikroskopisch und mineralogisch untersucht. Die Proben wurden sowohl mit einem Polarisations- als auch mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) auf petrographische Details untersucht. Die REM-Bildgebung wurde verwendet, um die geometrischen Beziehungen zwischen den Mineralbestandteilen, insbesondere Dolomit und Calcit, zu demonstrieren und um Nichtkarbonatkörner zu erkennen, die aufgrund ihrer geringen Größe unter dem Polarisationsmikroskop nicht sichtbar waren. Das SEM ist mit dem energiedispersiven Röntgenspektrometer AN-1000/855 von Link Analytical ausgestattet, das unter Verwendung natürlicher Standards kalibriert ist, um Elemente zu identifizieren und ihre chemische Zusammensetzung halbquantitativ zu erfassen. Während der energiedispersiven Röntgenspektrometeranalyse (EDXA) wurden 25–30 kV Beschleunigungsspannung angelegt. Für Elemente mit Z > 9 liegen die analytischen Genauigkeiten zwischen 2 und 5 %, für leichtere Elemente zwischen 5 und 10 %. Mittels Röntgenbeugungsspektroskopie (XRD) wurde die Identifizierung von Mineralien und ihre relative Häufigkeit verifiziert. Die Au-Konzentration in neun repräsentativen mineralisierten Marmorproben wurde mit einem Atomabsorptionsspektrophotometer (AAS) nachgewiesen. Königswasser wurde verwendet, um Proben für die Au-Analyse aufzuschließen. Die analytische Genauigkeit beträgt ± 5 %. Nach dem HCl-Aufschluss wurden die Gehalte an Uchemical und Thchemical spektrophotometrisch (kolorometrische Methode) bestimmt. Da U kein Gammastrahler ist, basiert die gammastrahlenspektrometrische Bestimmung des äquivalenten U (eU) auf der Messung der von seinen Töchtern emittierten Gammastrahlen.

Die Ergebnisse der Bildverarbeitung ergeben eine klare lithologische Unterscheidung für alle Gesteinseinheiten im Bezirk Barramiya-Dghbagh, wie in den Abbildungen dargestellt. 4 und 5. Beispielsweise trennt Abb. 4a Serpentinite in gelb gefärbten Pixeln unter Verwendung von PC1-PC2-PC3 in RGB deutlich von Granitgesteinen (grün), Metavulkanen und vulkanoklastischen Metasedimenten (dunkelrosa) und Metagabbros (hellrosa). . Feldbeobachtungen stützen diese Ergebnisse weitgehend und zeigten, dass die mineralisierten Marmore vollständig räumlich mit den ophiolitischen Serpentiniten verbunden sind. Daher wurde besonderer Wert auf die Unterscheidung von Serpentiniten und die intensive Untersuchung ihrer kleinsten Varianten gelegt. Dementsprechend bieten die MNF-Composite-RGB-1–2-3-Ergebnisse eine bessere Unterscheidung für Serpentinite und die damit verbundenen gold-uranhaltigen Murmeln in zwei Grünfarbstufen. Durch die Überprüfung dieser grünen Farben mit unseren Feldbeobachtungen im gesamten Untersuchungsgebiet wurde eine erhebliche Übereinstimmung zwischen ihnen und der Verteilung der gold-uranhaltigen Murmeln festgestellt. Natürlich ist die räumliche Verteilung der grünen Farbe größer als bei den tatsächlichen Marmorvorkommen, da auch Serpentinite und ihre zugehörigen Bestandteile (z. B. Talkcarbonate) mit derselben Farbe hervorgehoben werden. Diese Variationen innerhalb von Serpentinitgesteinen werden auch durch Abb. 5a (gelbe Farbe mit grünlichem Farbton für Serpentinite) und Abb. 5b (verschiedene Töne der rosa Farbe) bestätigt. Diese Variationen (innerhalb und um Serpentinite in verschiedenen Teilen des Untersuchungsgebiets) werden mithilfe von ALOS PRISM-Daten bestätigt. Diese Tonunterschiede innerhalb der Serpentinite sind hauptsächlich Hinweise auf gold-uranhaltige Marmore, die eine heterogene Zusammensetzung (basierend auf Feldbeobachtungen) aufweisen, wie aus den unterschiedlichen Tönen in den Serpentinitgesteinen hervorgeht (deutlich zu erkennen in den südlichen und nördlichen Teilen des Untersuchungsgebiets und in den Abbildungen von). 8b, 9b und 10b der PRISM-Bilder).

Farbkombinationen von RGB, die (a) PC1-PC2-PC3 zeigen, die Serpentinitgesteine ​​in gelber Farbe mit einigen winzigen rosafarbenen Verunreinigungen darin trennen, und (b) MNF1-MNF2-MNF3, die Serpentinite und die damit verbundenen Au-U-Murmeln unterscheiden. (Erstellt von ENVI v. 5.6.2. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI).

Kombinationen von RGB, die (a) MNF2-PC2-12 Serpentinite in gelber Farbe mit einigen winzigen grünlichen Verunreinigungen darin zeigen, und (b) IC1-IC2-IC3 Serpentinite in verschiedenen Rosatönen unterscheiden. (Erstellt von ENVI v. 5.6.2. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI).

Als objektive Methode zur Erfassung der Verteilung von gold-uranhaltigem Marmor liefert SVM eine thematische Karte für die sechs Klassen (Abb. 6), die im Klassifizierungsprozess verwendet werden. Die Gesamtgenauigkeit (OA) betrug etwa 90,76 %, was auf eine gute Differenzierung der klassifizierten lithologischen Ziele hinweist. Neben der OA wurde die resultierende thematische Karte anhand des bekannten Kappa-Koeffizienten (K), der Verwirrungsmatrix, der Hersteller- und Benutzergenauigkeit, des F1-Scores (Tabelle 3) und der Feldbeobachtungen (Abb. 7) bewertet. Diese statistische Validierung zeigt, dass Serpentinitgesteine ​​deutlich von anderen Granit-, Metagabbro- und Metavulkangesteinen getrennt waren. Im Allgemeinen lagen die Herstellergenauigkeiten für alle Klassen bei über 90 %. Fehlklassifizierungen sind hauptsächlich das Ergebnis komplizierter spektraler Eigenschaften und unterschiedlicher Topographie, die zu Problemen mit der Sonneneinstrahlung bei der Bildklassifizierung führen können. Zum Beispiel in Abb. In den Abbildungen 8, 9 und 10 ist der Beobachtungsmaßstab groß (in Metern), weshalb winzige Details von Verschattungsproblemen dargestellt werden konnten. Dennoch lag unser Hauptaugenmerk auf der Klassifizierung von mineralisiertem Marmor, der im Vergleich zu anderen Gesteinseinheiten in den klassifizierten Bildern weniger Fälle dieser Probleme aufwies.

Mit SVM erstellte thematische lithologische Karte des Untersuchungsgebiets, die die Verteilung von Au-U-haltigem Marmor (gelb) innerhalb des Untersuchungsgebiets zeigt. Erstellt von ArcGIS Desktop 10.8. https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview und ENVI v. 5.6.2. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI.

Feldfotos zur Validierung der wichtigsten klassifizierten Gesteinseinheiten, einschließlich (a) Serpentinite von G. Um Salim, (b) Metavulkanite, (c) Um Salatit-Serpentinit- und Wadi-Lagerstätten, (d) Metagabbro, (e) Granitgesteine ​​und (d) vulkanoklastische Gesteine Metasedimente, die durch die endgültige thematische SVM-Karte eingeführt wurden. Die genauen Standorte dieser Feldfotos sind in Abb. 5 innerhalb der Dreiecke eingezeichnet. Diese Fotos sind unsere eigenen und wir haben einer Veröffentlichung zugestimmt.

Validierung (a) des SVM-Ergebnisses von Au-U-haltigem Marmor durch Vergleich mit (b) einer bekannten mineralisierten Streifenzone im Barramiya-Gebiet unter Verwendung von PRISM Pan-Sharpened (2,5 m) Sentinel 2 12–6-2-FCC in RGB . Das Bild von Sentinel 2A wurde über die Plattform der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) heruntergeladen. PRISM-Daten waren über die Alaska Satellite Facility und die Website des Earth Observation Research Center (EORC) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) zugänglich. Die Abbildung wurde von Sentinel Application Platform (SNAP), 2- ENVI v. 5.6.2, erstellt. Software; https://www.l3harrisgeospatial. com/Software-Technology/ENVI), das hauptsächlich für die Bildverarbeitung verwendet wird, und 3- ArcGIS Desktop 10.8. (https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview/.

Validierung (a) des SVM-Ergebnisses von Au-U-haltigem Marmor durch Vergleich mit (b) einer bekannten mineralisierten Zone im Gebiet El-Rukham unter Verwendung von PRISM Pan-sharpened (2,5 m) Sentinel 2 12–6-2-FCC in RGB . Das Bild von Sentinel 2A wurde über die Plattform der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) heruntergeladen. PRISM-Daten waren über die Alaska Satellite Facility und die Website des Earth Observation Research Center (EORC) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) zugänglich. Die Abbildung wurde von Sentinel Application Platform (SNAP), 2- ENVI v. 5.6.2, erstellt. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI), das hauptsächlich für die Bildverarbeitung verwendet wird, und 3- ArcGIS Desktop 10.8. (https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview/.

Validierung (a) des SVM-Ergebnisses von Au-U-haltigem Marmor durch Vergleich mit (b) einer bekannten mineralisierten Zone im Gebiet Daghbagh unter Verwendung von PRISM Pan-sharpened (2,5 m) Sentinel 2 12–6-2-FCC in RGB. Das Bild von Sentinel 2A wurde über die Plattform der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) heruntergeladen. PRISM-Daten waren über die Alaska Satellite Facility und die Website des Earth Observation Research Center (EORC) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) zugänglich. Die Abbildung wurde von Sentinel Application Platform (SNAP), 2- ENVI v. 5.6.2, erstellt. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI), das hauptsächlich für die Bildverarbeitung verwendet wird, und 3- ArcGIS Desktop 10.8. (https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview/.

Eine Feldprüfung der wichtigsten lithologischen Einheiten innerhalb des Untersuchungsgebiets ergab eine angemessene Übereinstimmung zwischen der resultierenden thematischen Karte und unseren Feldbeobachtungen (Abb. 7). Einige Fehlklassifizierungen sind jedoch bei Granitgesteinen, Wadi-Ablagerungen und gold-uranhaltigen Murmeln fast offensichtlich. Beispielsweise handelt es sich bei den meisten Granitgesteinen in der Studie um syntektonische Granite, die stark zergliedert, gebrochen und verwittert sind, wie rund um das Gebiet G. El-Rukham gezeigt wird. Darüber hinaus handelt es sich bei den mineralisierten Murmeln um heterogene Gesteine ​​(schwarze und weiße Murmeln) mit einer chemischen Begünstigung für Regenwasser bei Stürmen, die gelegentlich das Untersuchungsgebiet beeinträchtigen. Daher ist rund um die Serpentinite und entlang der umliegenden Wadi-Ablagerungen fast eine beträchtliche Menge an Serpentinitprodukten und möglicherweise auch Marmor zu sehen. Diese Wadi-Lagerstätten weisen im Vergleich zu anderen im Untersuchungsgebiet ein höheres Potenzial für Goldseifenlagerstätten auf. Dies wird durch die Fülle an zufälligem Abbau innerhalb des Untersuchungsgebiets in den alterierten Serpentiniten und ihren Placern bestätigt.

Diese Ergebnisse werden durch die detaillierte statistische Analyse unserer Zielklasse (MB) durch Berechnung und Interpretation ihres Rückrufs, ihrer Präzision und ihres F1-Scores bestätigt. Den Klassifizierungsergebnissen zufolge scheint das SVM-Modell eine ordentliche Genauigkeit von 89 % für die Kategorisierung von mineralisiertem Marmor zu haben. Dies zeigt an, dass das SVM-Modell in 89 % der Fälle richtig liegt, wenn es vorhersagt, dass es sich bei einem bestimmten Pixel um eine Murmel handelt. Dies zeigt, dass das Modell von allen Proben, die es als positiv vorhersagt, einen erheblichen Teil der positiven Proben (dh Proben, die mineralisiertem Marmor entsprechen) ordnungsgemäß identifizieren kann. Dies führt zu weniger Fehlalarmen (d. h. Situationen, in denen das SVM-Modell vorhersagt, dass ein bestimmtes Pixel mineralisiert ist, dies aber nicht der Fall ist). Bei Explorationsprogrammen, bei denen Fehlalarme Auswirkungen haben könnten, da sie zu sinnlosen oder teuren Explorationsbemühungen führen könnten, wird diese Situation immer bevorzugt. Daher ist es wichtig, falsch positive Ergebnisse bei der Erkundung von mineralisierten Gesteinen zu minimieren. In der aktuellen Klassifizierung liegt die angegebene Genauigkeit bei etwa 89 % und der Fehlerprozentsatz wird in den resultierenden thematischen Karten identifiziert, wo sich eine berücksichtigte Anzahl von Pixeln (die Wadi-Ablagerungen darstellen) befinden fälschlicherweise als gold-uranhaltiger Marmor klassifiziert. Der niedrige Rückruf von 61,68 % deutet jedoch darauf hin, dass dem SVM-Modell eine erhebliche Anzahl mineralisierter Murmeln fehlt. In der aktuellen Studie wird dies neben Verwechslungen mit Wadi-Ablagerungen auf die Variabilität im Erscheinungsbild mineralisierter Murmeln in Satellitenbildern zurückgeführt, die während der Feldarbeit bestätigt wurde (schwarze und weiße Murmeln könnten im Untersuchungsgebiet vorhanden sein). Dies könnte auch auf die Komplexität der klassifizierten Ziele zurückzuführen sein, bei denen die spektralen Signaturen der Gesteinseinheiten kaum differenziert sind und durch mehrere tektonische Ereignisse, hydrothermale Veränderungen und Verwitterungsprozesse beeinflusst werden. Ob dieses Leistungsniveau „gut“ ist oder nicht, hängt vom Klassifizierungskontext und dem akzeptablen Kompromiss zwischen Präzision und Erinnerung ab. In einigen Fällen (z. B. in der aktuellen Studie) kann eine hohe Präzision wichtiger sein als eine Erinnerung, beispielsweise wenn falsch positive Ergebnisse (d. h. nicht mineralisierte Gesteinseinheiten werden als mineralisiert eingestuft) besonders kostspielig sind. In dieser Studie stellt das Fehlen einer Reihe mineralisierter Pixel möglicherweise kein Problem dar, da solche Gebiete im Rahmen der detaillierten Feldexplorationsprogramme durch Strukturanalysen oder lithologische Beziehungen weiter identifiziert werden konnten. Da wir davon ausgehen, dass die fehlenden Pixel neben Serpentinitgesteinen mehr oder weniger näher an den identifizierten Pixeln liegen. Daher ist es wichtig zu betonen, dass bei Klassifizierungen dieser Art sorgfältig auf den Kompromiss zwischen der Minimierung falsch positiver und falsch negativer Ergebnisse geachtet werden sollte. Dies ist wichtig, um unnötige Explorationsaktivitäten oder das Übersehen potenzieller Mineralisierungen zu vermeiden.

Ein F1-Score von 72 % bedeutet, dass das SVM-Modell sowohl hohe Präzision als auch Rückruf erreichen kann, wenn auch nicht gleichzeitig. Dies deutet darauf hin, dass das Modell einen vernünftigen Kompromiss zwischen den beiden Maßen eingeht. Insbesondere ist das SVM-Modell in der Lage, mineralisierte Murmeln mit hoher Präzision korrekt zu identifizieren und gleichzeitig eine angemessene Anzahl davon zu erfassen, wie durch den Rückrufwert angegeben. Dies ist unserer Meinung nach der Hauptvorteil von MLAs, nämlich die Lösung solch komplizierter Probleme, um eine effiziente thematische Karte zu erstellen, die größtenteils der geologischen Referenzkarte ähnelt, deren Erstellung viel Zeit und Mühe erfordert. Darüber hinaus wird eines der mineralisierten Gesteine ​​hervorgehoben, die aufgrund ihrer mangelnden Entdeckung selten in Angriff genommen werden (Gold-Uran-Marmor).

Zur weiteren Überprüfung der SVM-Ausgabe wurden drei bestätigte Standorte gold-uranhaltiger Murmeln, darunter BM (Abb. 8), AR (Abb. 9) und DG (Abb. 10), in der resultierenden thematischen Karte überprüft und eine große Übereinstimmung (Trennung) festgestellt der mineralisierte Marmor aus den Landgesteinen) wurde bemerkt. Es ist erwähnenswert, dass wir beim Training des SVM-Modells nur zwei Standorte berücksichtigt haben. Als Form der Leistungsüberprüfung wurde die dritte Site bewusst aus den Trainingsdaten des Klassifikators ausgeschlossen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass nicht alle Pixel innerhalb der beiden ausgewählten Standorte als Trainingsdaten abgegrenzt wurden. Dieser Ansatz wurde gewählt, um eine Art interne Validierung für diese Websites sicherzustellen. Darüber hinaus wurde die räumliche Verteilung der mineralisierten Marmore und Serpentinite innerhalb der resultierenden thematischen Karte überprüft (Abb. 11), die den räumlichen Zusammenhang zwischen den mineralisierten Marmor- und Serpentinitgesteinen verdeutlicht, wie bei der Feldarbeit bestätigt. Die vorhergesagten gold-uranhaltigen Murmeln wurden durch Feldbeobachtungen bestätigt (die genauen Standorte unserer Feldstationen sind in Abb. 11 eingezeichnet), was im folgenden Abschnitt ausführlicher besprochen wird.

Verteilung von Au-U-haltigen Murmeln (orange) im Untersuchungsgebiet. Räumliche Überlagerung von Serpentiniten (blau) und Au-U-haltigen Murmeln (orange), was darauf hindeutet, dass letztere räumlich mit ersteren (innerhalb oder um sie herum) zusammenhängen. Anmerkungen (z. B. a) über der Abbildung beziehen sich auf die genauen Standorte unserer Feldbeobachtungen (in dieser Abbildung dargestellt) für Au-U-haltige Murmeln. Eine große Übereinstimmung zwischen dem SVM-Ergebnis und unseren Feldbeobachtungen ist darin zu sehen, dass alle Beschriftungsanmerkungen auf orangefarbene Pixel verweisen. Die Konzentrationen (in ppm) von Au und U in Marmorgesteinen an diesen Standorten sind in der Zusatztabelle 1 angegeben. Erstellt mit ArcGIS Desktop 10.8. https://www.esri.com/en-us/arcgis/products/arcgis-desktop/overview und ENVI v. 5.6.2. Software; https://www.l3harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI.

Mehrere gold-uranhaltige Marmorvorkommen im untersuchten Barramiya-Daghbagh-Bezirk stehen hauptsächlich mit den segmentierten überschiebungsgebundenen ophiolithischen Mélange-Gesteinen und inselbogenförmigen Metavulkan-Metasedimenten in Zusammenhang. Diese Murmeln kommen hauptsächlich im Wadi Al Barramiya, Gebel El-Rukham und Wadi Daghbagh vor. Im Allgemeinen weisen alle untersuchten Marmore keine Schichtung oder Schieferung auf, was darauf hindeuten könnte, dass die ursprünglichen Karbonattexturen zerstört wurden88. In gewaschenen zerkleinerten Proben mit der Handlinse sind alle Murmeln fossilfrei und weisen unterschiedliche Korngrößen und Formen der sich bildenden Karbonatminerale auf.

Im Allgemeinen werden Barramiya-Daghbagh-Murmeln gelegentlich deformiert, insbesondere wenn sie mit Nebengesteinen in Kontakt kommen (Abb. 12a). Goldmineralisierung kann sowohl in deformiertem als auch in massivem Marmor gefunden werden. Mineralisierter Marmor kommt im Wadi Al Barramiya-Gebiet des Bezirks Barramiya-Daghbagh reichlich vor, wo er mit Serpentiniten und manchmal Schiefer durchsetzt ist. Das Vorkommen von Marmor im südzentralen Teil des Wadi Al Barramiya-Gebiets ist in Abb. 12a dargestellt. Übereinstimmend mit Fernerkundungsergebnissen (Abb. 8) kommt der BM-Marmor normalerweise in hülsenartigen und geschichteten Formen (5–8 m dick und bis zu 100 m lang) vor, die von Nordosten nach Südwesten verlaufen. Typischerweise ist es grau bis grauweiß. Ihre Serpentinite-Gesteine ​​sind überwiegend alteriert. Der Kontakt zwischen Marmor und alteriertem Serpentinit ist normalerweise nicht scharf. Beim Kontakt mit Marmor legen typische Aufschlüsse die Serpentinite stark geschert, blättrig und manchmal gefaltet frei und werden reich an Karbonaten, Graphit und Chlorit. Der Übergang von Serpentinit zu Marmor wurde als fortschreitende Verformung von Serpentinit und mylonitischem Marmor beschrieben. Gelegentlich sind durch die Fragmentierung extrem kleine Partikel entstanden. Die Mylonisierung von Marmor wird im Dünnschnittmaßstab (2 cm) beobachtet. Der nicht-mylonitische Marmor wird von gleichmäßigen, groben Karbonatkörnern dominiert. Es gibt keine offensichtliche dimensionale bevorzugte Ausrichtung und nur eine schwache Farbstreifenbildung (grau und weiß) definiert die Blattbildung im Handexemplar.

Feldfotos der goldhaltigen und uranhaltigen Marmorgesteine ​​von (a,b) BM, (c,d,e) ER und (f,g,h) DG. S: Serpentinit, M: Marmor, Sh: Schiefer. Die genauen Standorte dieser Feldfotos sind in Abb. 10 eingezeichnet. (Diese Feldfotos wurden von den Autoren der aktuellen Forschung aufgenommen. Diese Fotos sind unsere eigenen und wir haben zugestimmt, sie zu veröffentlichen.) Diese Feldfotos wurden von den Autoren der aktuellen Forschung aufgenommen. Diese Fotos sind unsere eigenen und wir haben einer Veröffentlichung zugestimmt.

Der ER-Marmor kommt in Scheiben und hülsenartigen Formen vom cm-Maßstab bis zum m-Maßstab (bis zu 5 m dick) vor und ist mit den Serpentiniten und Gabbros (Abb. 12b, c) verwoben, insbesondere im nordöstlichen Teil des Gebiets (wie durch Abb. 9 aus Fernerkundungsdaten bestätigt). Sie verlaufen von WNW nach ESO entlang von bis zu 60 m langen, steilen Verwerfungen in stark deformierten und veränderten Gesteinen (Abb. 12). Murmeln sind in der Regel reinweiß und grobkörnig. Beim Kontakt mit dem Wirtsgestein nehmen sie jedoch bräunliche und rötliche Farbtöne an. Rekristallisationsprodukte sind in den Kontaktaureolen mit den Wirtsgesteinen weit verbreitet, wo sich Murmeln in Zonen mit rauerer Textur verwandeln. Diese Kontaktaureolen sind reich an Silikatmineralien, die mit dem Halsauge beobachtet werden können. Wirtsgesteine ​​in der Nähe und am Kontakt mit Marmor weisen ebenfalls bräunliche Farbtöne auf, wobei häufig Mineralien aus Karbonaten, Chlorit und alteriertem Chromit angetroffen wurden. Der ER-Marmor weist im Gegensatz zum BM-Marmor auch beim Kontakt mit dem Wirtsgestein keine Mylonitisierung auf.

Der DG-Marmor kommt normalerweise in massiven Schichten vor (2–7 m dick und bis zu 60 m lang), weist jedoch keine Schichtung auf (Abb. 12 d, e), mit einem Streichen fast NW-SO und einer Neigung von etwa 20°. Es kommt häufig in der südlichen Hälfte des Gebiets von W. Dghbagh vor. Im Vergleich zu den BM- und ER-Marmoren ist der DG-Marmor feinkörnig und hat eine dunklere schwarze Farbe. Es weist typischerweise grobkörnige Calcitäderchen mit später Querdurchschneidung auf. Übereinstimmend mit Fernerkundungsergebnissen im nordwestlichen Teil des Untersuchungsgebiets wird DG-Marmor häufig zusammen mit alteriertem Serpentinit, mylonitischem Graphit und Chloritschiefer gefunden. Die tektonischen Kontakte zwischen Marmor und den umgebenden Gesteinen werden durch die Bildung von Zwischenschicht-Ablösungsbrüchen dominiert. Kleine gangartige Körper aus Tonalit bis Granodiorit dringen stellenweise in den Serpentinit ein und einige Quarzäderchen durchziehen die felsischen Körper. Entlang der Überschiebungs- und Scherungszonen weisen die Landserpentinite starke Alterationen mit der Entwicklung einer Reihe von Talk- und gelblich-braunen kavernösen Talk-Karbonat-Gesteinen auf, und Marmor wird andererseits reicher an Silikatmineralien.

Marmor aus dem Barramiya-Dghbagh-Distrikt enthält 75–95 % Karbonatmineralien (Kalzit und Dolomit, außer im ER-Marmor ist es hauptsächlich Kalzit) und 8–25 % Nichtkarbonatmineralien, wie durch mikroskopische Untersuchung mit EDX abgeschätzt (Abb . 13) und XRD-Analyse (Abb. 14). Zu den in BM-Marmor gefundenen Nichtkarbonatmineralien gehören Amphibole und Chlorit, während DG-Marmor Chlorit und Pyrophyllit enthält. Alle Proben enthalten neben den Gold- und Uranmineralien Autunit, Uranophan, Carnotit und Uranothorit auch Begleitmineralien wie Quarz, Apatit, Chromit, Hämatit, Goethit, Bunsenit (NiO), Danbait [(Cu–Zn) O] und REE -Mineralien (Monazit und Allanit), Zirkon und Baddeley. Außerdem wurden geringe Mengen Serpentin in ER-Proben sowie Graphit und Pyroxen in BM- und ER-Proben gefunden. Laut Rosen et al. (2004) zufolge handelt es sich bei den untersuchten gold-uranhaltigen Marmorsorten BM und DG aufgrund ihres Gehalts an Karbonat- und Silikatmineralien um unreines Kalzit bis unreines Dolomit; wohingegen diejenigen aus ER hauptsächlich unreines Calcit sind.

(a–f) Rückstreuelektronenbilder (BSEIs) von Silikatmineralien (Amp: Amphibole; Px: Pyroxen; Pyro: Pyrophyllit; Chl: Chlorit) zwischen Karbonatmineralkörnern (Cc: Calcit; Do: Dolomit), (g– i) BSEIs und EDX von Gold (g), Autunit (h) und REE-reichem Apatit (i).

Röntgenbeugungsmuster von Barramiya-Daghbagh-Marmor. Proben BM-2, BM-4 (W. Al Barramiya), ER-22 (Gabal El-Rukham) und DG-1 (W. Daghbagh). Cc (Calcit), Do (Dolomit), Amp (Amphibol), Chl (Chlorit), Pyro (Pyrophyllit).

Marmorproben weisen eine Vielzahl von Texturen auf (die verwendeten Begriffe stammen von Heinrich, 1956; Jung, 1969; Best, 1982). Sie bestehen aus unterschiedlich großen Körnern (heteroblastisch) und sind auch granoblastisch, da die Karbonatkörner gerade bis gebogene Ränder haben. Im Gegensatz zu den BM- und DG-Marmoren weisen die ER-Marmoren stabile Korngrenzenkonfigurationen auf, was durch ebene Kontaktflächen benachbarter polyedrischer Carbonatkörner (hauptsächlich Calcit) und Dreikornverbindungen, die sich in einem Winkel von etwa 120° treffen, belegt wird. Die akzessorischen Mineralkörner sind eu- bis subedrisch in die feinen Karbonate eingebettet (Abb. 13). Einige der Murmeln (insbesondere die von DG) werden texturmäßig als „mikrogranular“ definiert und bestehen aus zu feinen Karbonatkörnern (0,05–0,3 mm), um intergranulare Geometrien unter dem Mikroskop erkennen zu können. In der Karbonatmatrix sind Silikat- und Graphitmineralien eingestreut, während andere Begleitmineralien in Klüfte und Spalten vorkommen.

Calcit kommt als einzelne, mit Dolomit verzahnte Kristalle vor (Abb. 13). Ihre Korngröße (0,3–6 mm für Calcit; 0,2–4 mm für Dolomit) nimmt in Marmoren von DG über BM bis ER deutlich zu. Die EDX-Ergebnisse zeigen, dass die Konzentrationen der Hauptbestandteile sowie von SrO in Calcit und Dolomit im Allgemeinen homogen sind, nicht jedoch in den Nebenbestandteilen. Calcit im ER-Marmor hat den höchsten MgO-Gehalt (durchschnittlich 2,7 Gew.-%) und den niedrigsten Gehalt an FeO (durchschnittlich 0,06 Gew.-%) und MnO (durchschnittlich 0,05 Gew.-%), während der niedrigste MgO-Gehalt (durchschnittlich 0,05 Gew.-%) vorliegt Im Calcit von DG-Marmor wird ein Gehalt von 2,08 Gew.-% nachgewiesen, und die höchsten Gehalte an FeO (0,47 Gew.-%) und MnO (0,17 Gew.-%) werden im Calcit von BM-Marmor nachgewiesen. Dolomit im BM-Marmor weist die höchsten Gehalte an FeO (durchschnittlich 0,78 Gew.-%) und MnO (durchschnittlich 0,41 Gew.-%) auf, während Dolomit im ER-Marmor die niedrigsten Gehalte an FeO (durchschnittlich 0,21 Gew.-%) und MnO aufweist (durchschnittlich 0,06 Gew.-%) Gehalt. Basierend auf den geschätzten Verteilungskoeffizienten von Fe (KDFe < 1), Mn (KDMn < 1) und Sr (KDSr > 1) zwischen Calcit und Dolomit in den mineralisierten Marmoren schließen wir, dass das chemische Gleichgewicht zwischen Carbonatmineralien erreicht worden sein könnte90 .

Amphibol ist das am weitesten verbreitete akzessorische Silikatmineral. Man findet es als nadelförmige Kristalle um Carbonate herum (Abb. 13a). Außerdem erscheinen sie als dünne subedrische Prismen (bis zu 2 mm Länge) mit Reliktklinopyroxen (Abb. 13b, c, e). Die Zusammensetzung von Amphibole (basierend auf der IMA-Klassifikation von Leake et al. (1997)) im BM-Marmor reicht von Tremolit bis Magnesiohornblende, während es typischerweise aus Tremolit im ER-Marmor und Magnesiohornblende im DG-Marmor besteht. Pyroxen kommt hauptsächlich in Amphibole (Abb. 13b) und gelegentlich zwischen Karbonatmineralien vor. Es hat die Zusammensetzung von Augit in BM-Marmor (Durchschnitt Wo23,5 En68,25Fs7,67) und von Diopsid (Durchschnitt Wo44,04En55,54Fs0,42) in ER-Marmor. Chlorit kommt in Spuren in den DG- und BM-Murmeln vor. Es ist manchmal als Lamellen in Amphibole oder als Xenoblasten in Klinopyroxen und Carbonatmineralien verwachsen (Abb. 13f). Talk, Pyrophyllit und Kaolinit werden nur in DG-Marmor erfasst. Talk ist in oder an den Rändern von Pyroxen eingeschlossen. Pyrophyllit kommt als einzelne anedrische Kristalle in Carbonaten (Abb. 13d) oder in Bündeln innerhalb von Kaolinit vor. Graphit kommt in DG und BM häufig vor und kommt zwischen Karbonatkörnern vor.

Gold (10–35 µm) kommt hauptsächlich als Nuggets in Poren und Hohlräumen und manchmal in Rissen in der Karbonatmatrix vor (Abb. 13g). In den ER- und DG-Marmoren erscheint Gold als Kügelchen oder Stäbchen, in der BM-Marmor jedoch als Halbmonde oder unregelmäßige Streifen. Die in den Gesteinsproben ermittelte Goldkonzentration (Ergänzungstabelle 1) lag zwischen 0,98 und 2,79 g/t. Kupfer (7,81–9,13 Gew.-%) ist das häufigste Spurenelement in Goldkörnern. Während der Ag-Gehalt im Gold von ER- und BM-Marmoren vernachlässigbar ist, liegt der im Gold von DG-Marmor zwischen 7,87 und 10,03 Gew.-%. %.

Uranmineralien kommen am häufigsten in Kaolinit, Hämatit und Goethit vor. Es handelt sich hauptsächlich um Autunit-Ca(UO2)2(PO4)2·10–12H2O (10–50 µm) (Abb. 13h) und Uranophan- (Ca(UO2)2(SiO3OH)2·5H2O) (10–15 µm). ). In einigen Proben kommen jedoch Carnotit-K2 (UO2)2(VO4)2·3H2O (30–50 µm) und Uranothorit- (Th, U) SiO4 (3–7 µm) vor. Die U-Gehalte in Marmorproben (Ergänzungstabelle 1) liegen zwischen 127 und 641 ppm. Uranothorit kommt in den meisten Proben als feine, verteilte subhedrale Körner oder als unregelmäßiges Relikt in anderen Uranmineralkörnern vor. Dies legt nahe, dass Uranothorit ein primäres Mineral ist, aus dem sekundäre Uranmineralien gebildet wurden. Zirkon kommt nur in BM-Marmor vor, der eine erhebliche Konzentration an U enthält. Alle Marmore enthalten Apatit, das als subhedrale bis anhedrale Körner in Hohlräumen vorkommt. Die Zwischenräume zwischen den Apatitkörnern in den DG- und BM-Murmeln sind typischerweise mit Graphit gefüllt. Apatit zeichnet sich durch seinen hohen REE-Gehalt aus (Abb. 13i). Monazit und Allanit innerhalb der Karbonatmatrix gehören zu den REE-Mineralien in den untersuchten Marmoren. Außerdem weist Monazit hohe Konzentrationen an Th und U auf. Der Urangehalt in den untersuchten Murmeln befindet sich in einem deutlichen Ungleichgewichtszustand. Das chemisch analysierte Uran (Uchemical) beträgt das 50- bis 300-fache des radiometrisch bestimmten Urans (eU).

Die untersuchten unreinen Marmore aus dem Bezirk Barramiya-Dghbagh entstanden durch die metamorphe Rekristallisation von Karbonat-dominanten Protolithen (hauptsächlich Kalksteine, Dolomitsteine, dolomitische Kalksteine ​​oder Karbonatite), die geringfügige Silikatmineralien enthielten. Die ererbten Variationen in der Zusammensetzung des Protolithen werden jedoch durch Variationen in der Silikatmineralogie nahegelegt. Die Konzentrationen von SrO (0,01–0,09 Gew.-%) von Calcit und Dolomit in den untersuchten Marmoren sind vergleichbar mit denen von Marmor sedimentären Ursprungs (z. B. Borra, Indien: 91,92; Sol Hamed, ED-Ägypten: 5; Engabreen, Norwegen). :93; Sri Lanka:94). legten nahe, dass die Quelle von SiO2 und Al2O3 in ER- und DG-Marmoren höchstwahrscheinlich ländliches Serpentinitgestein ist, was durch die starke Korrelation zwischen Cr-Gehalten und diesen Oxiden belegt wird. Andererseits könnten SiO2 und Al2O3 im BM-Marmor aus einem tonhaltigen Vorläufer stammen.

Die ausgeprägte Mineralogie, Mineralchemie und Textureigenschaften der untersuchten Marmore liefern Hinweise auf vorherrschende syn- bis postmetamorphe Flüssigkeitsaktivitäten im Bezirk Barramiya-Dghbagh. Anhand der EDX-Ergebnisse kann festgestellt werden, dass es sich bei den in flüchtigen Mineralien vorhandenen Anionen hauptsächlich um Hydroxide und Carbonate mit geringem Anteil an Chlorid und Fluorid handelt. Dies legt nahe, dass es sich bei den Metamorphoseflüssigkeiten wahrscheinlich hauptsächlich um binäre H2O-CO2-Gemische mit geringen Konzentrationen an HF und NaCl handelte. In Marmor aus ER und BM ist die modale Häufigkeit der wasserfreien Mineralien, die durch Dekarbonisierungsreaktionen erzeugt werden können, wie Pyroxen, gering (durchschnittlich 2 Vol.-%). Gemeint sind Flüssigkeiten mit niedrigem XCO2-Gleichgewicht und andererseits eine beträchtliche Menge an wässriger Flüssigkeit, die im Verlauf einer retrograden Metamorphose von außen entnommen wurde.

Die Form und geometrischen Merkmale der Mineralkörner in untersuchten Marmoren wurden verwendet, um das Gleichgewicht während der metamorphen Entwicklung zu identifizieren und zu demonstrieren. Die größere durchschnittliche Größe und die ebenen Kontaktflächen benachbarter polyedrischer Karbonatkörner von Karbonatkörnern in ER-Marmor legen nahe, dass der ER-Marmor im Vergleich zu anderen untersuchten Marmoren eine stärkere metamorphe Rekristallisation aufweist95. Die geschätzte Gleichgewichtstemperatur zwischen Calcit und Dolomit liegt zwischen 450 °C in BM-Marmor und 650 °C in ER-Marmor unter Verwendung von s Calcit-Thermometer. Daher könnte der ER-Marmor eine stärkere Auslöschung der primären Strukturmerkmale durch einen höhergradigen metamorphen Prozess darstellen. Darüber hinaus könnte die stärkere Rekristallisation des BM-schwarzen Marmors im Vergleich zum DG-schwarzen Marmor für die stärkere Verfärbung bei Prograde-Reaktionen verantwortlich sein, die zu einer stärkeren Entfernung organischer Kohlenstoffspuren führt97. Dies zeigt sich daran, dass der BM-Marmor glitzernder ist als der DG-Marmor.

Die fortschreitende Reaktion wird durch das Vorhandensein von Clinopyroxen als einzigem Silikatmineral in einigen Proben belegt. Sein Vorkommen als einziges Mineral, das durch progressive Metamorphose entstanden ist, spiegelt jedoch die Einfachheit prämetamorpher Gesteine ​​wider. Basierend auf Pyroxen-Thermometern von98,99, 2 wurde geschätzt, dass sich Klinopyroxen unter der Metamorphose der Granulitfazies bei T = 825–975 °C (Augit in BM-Marmor) und bei T = 600–900 °C (Diopsid in ER-Marmor) bildete.

Den wasserhaltigen Mineralansammlungen nach zu urteilen, ging die retrograde Metamorphose des Marmorgesteins in die untere Amphibolit- und Grünschieferfazies über. Die Textur der Amphibole in allen Murmeln könnte auf eine retrograde Rehydrierung von Klinopyroxen hinweisen. Im Vergleich zu Tremolit ersetzt Magnesiohornblende mit hohem Al-Gehalt normalerweise Augit in BM-Marmor. Darauf folgte höchstwahrscheinlich die Bildung von Tremolit (bei 500–600 °C; Winter100). Tremolit hingegen wurde in ER-Marmor durch die Hydratisierung von Diopsid erzeugt. Im DG-Marmor folgte auf die Tremolitbildung die Bildung von Talk (400–500 °C), dann von Pyrophyllit (300–400 °C) und schließlich von Chlorit (179–245 °C).

In den untersuchten Marmoren liegt Gold als in einer Karbonatmatrix verteilte Nuggets vor und ist nicht mit Sulfidmineralien verbunden. Die räumliche Beziehung der untersuchten mineralisierten Marmore zu Serpentinitgesteinen weist auf ihr Potenzial als Goldquelle hin. Außerdem hängt die Verteilung der Goldmineralisierung normalerweise nicht mit Deformationszonen zusammen, was bedeutet, dass die Deformation nicht die einzige Rolle in den Fluidzuführungskanälen während der Goldmineralisierung spielte.

Hamdy und Aly2 schlugen vor, dass Oxidation für die Freisetzung von Gold aus den ultramafischen Ausgangsgesteinen in allen Marmoren verantwortlich sei. Bei ER- und DG-Marmoren ist dies jedoch höchstwahrscheinlich mit Metamorphose (syn-metamorphe Mineralisierung) und der Bildung von Silikatmineralen verbunden (Abb. 15). Die ultramafischen Gesteine ​​erlebten ihre Metamorphose an der Übergangsfazies aus Grünschiefer und Amphibolit, wobei sich entlang der Überschiebungen spröde-duktile und spröde Strukturen entwickelten101, die günstige Kanalwege für den Fluss der metamorphen Mineralisierungsflüssigkeit boten. Da Gold in Hydroxylkomplexen zu den Karbonatgesteinen transportiert wurde, handelte es sich bei diesen Flüssigkeiten im Wesentlichen um binäre H2O-CO2-Gemische mit niedrigen NaCl- und HF-Konzentrationen. Im Gegensatz dazu wurde Gold aus den Ausgangsgesteinen im BM-Marmor nach der Metamorphose und während ihrer Alteration (postmetamorphe Mineralisierung) freigesetzt.

Mineralparagenesen in Barramiyah-Daghbagh-Marmorgesteinen.

Das chemische Verhältnis eU/U beträgt in allen untersuchten mineralisierten Marmoren normalerweise weniger als eins, was darauf hindeutet, dass es kürzlich hinzugefügt wurde (dh die Töchter, die Gammastrahlen aussenden, sind noch nicht produziert oder zumindest hat die Zerfallsreihe keinen Gleichgewichtszustand erreicht). Das Alter der Uranmineralisierung in den untersuchten Marmoren beträgt < 1,5 Ma (postmetamorph), da U bei etwa 1,5 Ma das Gleichgewicht erreicht102. Das Vorhandensein von Uran in Marmor nach der Metamorphose (Abb. 15) weist stark darauf hin, dass es sekundären Ursprungs ist. Darüber hinaus wird der sekundäre Ursprung von Uran durch die Konzentration von Uranmineralien als bruch- und porenfüllende Mineralien sowie durch deren Vorkommensweise als Phosphat, Silikat und Vanadat gestützt. Die Felsit- und Trachytgänge in ER und DG sowie die Granitfelsen in BM können als potenzielle Quellen für Primäruran angesehen werden. Meteorwasser war höchstwahrscheinlich für die Verwitterung von Uran aus seiner Hauptquelle, seinen Transport und seine Ablagerung in Marmor verantwortlich. Dies geschah höchstwahrscheinlich während der Regenperioden Ägyptens, als die östliche Wüste von Oberflächenwasser überflutet wurde103. Sekundäre U-Mineralien (Autunit, Uranophan und Carnotit) könnten entlang von Brüchen und offenen Hohlräumen durch Verdunstung, Komplexierung mit Liganden oder Adsorption an Eisenoxyhydroxiden und Tonmineralien ausgefällt werden. Die sympathische negative Beziehung zwischen U- und Au-Gehalten in BM-Marmor lässt darauf schließen, dass die mineralisierende Flüssigkeit von Uran die gleiche ist wie die von Gold und dass die Mineralisierung innerhalb der letzten 1,5 Millionen Jahre stattgefunden hat, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten.

Zum ersten Mal über dem Arabischen Nubischen Schild integrierte die aktuelle Forschung Sentinel 2- und ALOS PRISM-Daten mit dem bekannten Support-Vector-Machine-Algorithmus zur Erkennung von goldhaltigen und uranhaltigen Murmeln. Die Ergebnisse des aktuellen Ansatzes wurden statistisch (Verwirrungsmatrix, Gesamtgenauigkeit, Kappa-Koeffizient) durch intensive Feldforschung und petrographisch-mineralogische Untersuchungen (XRD, EDX und BSEIs) verifiziert. Unsere Forschung kommt zu folgendem Ergebnis

Goldhaltiger und uranhaltiger Marmor sind im Vergleich zu den konventionellen Wirten für Au-U keine zusammenhängenden Erzkörper. Sie bilden intermittierende heterogene (schwarze oder weiße, gebänderte oder massive usw.) Erzkörper. Ihre kollektive Darstellung kann von praktischem wirtschaftlichen Wert sein, selbst wenn die Murmeln oder ihre Placer vorhanden sind; Dies wird durch die Fülle von Zufallsminen rund um die entdeckten Leichen im Untersuchungsgebiet angezeigt.

Explorationsprogramme für goldhaltige und uranhaltige Marmore sollten sich auf ophiolitische Serpentinite und die damit verbundenen Gesteine ​​konzentrieren, da sich diese Erzkörper in den meisten Fällen auf die eine oder andere Weise sporadisch innerhalb oder um diese ophiolitischen Gesteine ​​befinden. Dementsprechend können Fernerkundungsdaten mit höherer räumlicher Auflösung (z. B. 2,5 m) diese mineralisierten Sorten innerhalb dieser ophiolitischen Gesteine ​​durch verschiedene Techniken (z. B. PCA, ICA und MNF und ihre Kombinationen) aufdecken.

Der Support-Vector-Machine-Algorithmus ist für die Erkennung dieser mineralisierten Murmeln geeignet. Die resultierende thematische Karte des SVM stimmt gut mit der vorherigen geologischen Karte und unseren Felduntersuchungen überein.

Die räumliche Überlagerungsanalyse der thematischen Schicht ophiolithischer Serpentinite und goldhaltiger und uranhaltiger Marmore bestätigt deren zugehörigen Ursprung.

Marmore haben unreine kalzitische Zusammensetzungen (ER) und unreine kalzitische bis unreine dolomitische Zusammensetzungen (BM und DG). Ihr Protolith besteht aus reinen Kalksteinen und dolomitischen Kalksteinen mit möglichen tonhaltigen Bestandteilen (BM). Die Metamorphose schritt retrograd von der Granulit-Amphibolit-Fazies für die ER- und BM-Marmore und von der Amphibolit-Fazies für den DG-Marmor zur oberen Sub-Grünschiefer-Fazies fort.

Das ultramafische Gestein des Landes ist die Hauptquelle für Gold, und die Mineralisierung fand sowohl syn- (ER und DG) als auch postmetamorphe Oberflächenverwitterung (BM) statt. Die felsischen Gesteine ​​in der Umgebung der Marmorfelsen sind hauptsächlich Uranquellen. Das Uran wurde höchstwahrscheinlich durch meteorisches und/oder unterirdisches Wasser im Zusammenhang mit der Regenzeit zum Marmor transportiert.

Die aktuelle Untersuchung hat goldhaltige und uranhaltige Marmore im Untersuchungsgebiet, einschließlich Barramiya, El-Rukham und Daghbagh, hervorgehoben und empfiehlt dringend eine weitere detaillierte Erkundung der anderen entdeckten Zonen.

Der verwendete Ansatz wird dringend als vorläufiges multiskaliges (mikroskopisch-fernerkundendes) Explorationsmodell empfohlen, das über die Grenzen des Untersuchungsgebiets hinaus zur Erkennung von goldhaltigem und uranhaltigem Marmor innerhalb des ANS und zur Erstellung einer regionalen Verbreitungskarte übernommen werden soll. Dies könnte nicht nur Einblicke in die regionalen wirtschaftlichen Auswirkungen der gold-uranhaltigen Marmore geben, sondern auch eine Erklärung für ihre Herkunft basierend auf ihrer Verbreitung liefern.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

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Vielen Dank an ESA und USGS für die Bereitstellung der Daten. Ali Shebl wird durch das Stipendium Hungaricum-Stipendium im Rahmen des gemeinsamen Executive-Programms zwischen Ungarn und Ägypten finanziert. Die Abteilung für Geologie der Universität Tanta leistete logistische und finanzielle Unterstützung für die Feldforschung. MH möchte Prof. Gehan Aly für ihre Unterstützung bei der Durchführung mineralischer und chemischer Analysen danken.

Open-Access-Finanzierung durch die Universität Debrecen.

Abteilung für Mineralogie und Geologie, Universität Debrecen, Debrecen, 4032, Ungarn

Ali Shabl

Geologische Abteilung, Universität Tanta, Tanta, 31527, Ägypten

Ali Shebl & Mohamed Hamdy

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Konzeptualisierung, MH und AS; Methodik, AS und MH; Software, AS.; Validierung, MH; formale Analyse, As; Untersuchung, MH und AS

Korrespondenz mit Ali Shebl.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Shebl, A., Hamdy, M. Multiskalige (mikroskopische bis Fernerkundung) vorläufige Erkundung von gold-uranhaltigen Murmeln: Eine Fallstudie aus dem ägyptischen Nubischen Schild. Sci Rep 13, 9173 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36388-7

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Eingegangen: 19. Februar 2023

Angenommen: 02. Juni 2023

Veröffentlicht: 06. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36388-7

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