PETROGENESIS OF THE HFSE AND REE MINERALIZED Al- GHURAYYAH GRANITE PLUTON, NW SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Thesis) MS temp Faris_G202114950 submitted.pdf - Other Restricted to Repository staff only until 3 October 2025. Download (10MB)

Arabic Abstract

يمثل الدرع العربي النوبي واحد من أكبر القشر األرضية الحديثة والتي تكونت من الوشاح في باطن األرض. حيث يعتبر الدرع من أحد اهم الشواهد على تطور القشرة األرضية الحديثة والتي يعود عمرها الى حقبة حياة الطالئع الحديثة مما أدى الى تكوين التجمعات الجرانيتية من النوع .A بينما تمثل الفترة 900 الى 650 الفترة التي تكونت فيها الصخور الجرانيتية من نوعI. تلتها الفترة ما بعد تصادم شرق وغرب قارة جندوانا بين 630 الى 570 مليون سنة والتي سادت فيها تكون الصخور الجرانيتية من النوع .A من ناحية أخرى فإن المرحلة االنتقالية بين النوعيين شهدت ارتفاعا ملحوظا في المحتوى المعدني للعناصر األرضية النادرة والعناصر ذات الشحنة العالية ذات القيمة االقتصادية. ومن هذا المنطلق فإن جرانيت بلوتون الغرية يحتوي على نسبة تمعدنات عالبة مقارنة بحجم مساحته الصغيرة والذي ينكشف في إقليم مدين شمال غرب المملكة العربية السعودية. إقليميا لوحظ تماثل في المحتوى المعدني للغرية في الجز الشرقي من الجانب المصري. هذه الدارسة قسمت منطقة الدراسة الى أربع وحدات صخرية جرانيتيه مختلفة. الصخور الجرانيتية من النوع A غنية بالحديد مما يعكس عمليات التفارق العالية لهذه الصخور، حيث يتراوح محتواها الكيمائي بين الميتالومينوس الى الباراومينوس مما يدل على تكونها داخل الصفائح التكتونية. اعتمادا على النتائج الجيوكيمائية والتي أوضحت توافر العناصر األرضية النادرة بشكل كبير عكست التفارق المجمائي للعناصر األرضية النادرة الثقيلة. قياس عمر الزركون اظهر ان عمر هذا البلوتون يعود الى ما يقارب 647 الى 635 مليون سنة. كذلك من المالحظ انه عند حساب مجموع العناصر األرضية النادرة أظهرت قيما عالية باإلضافة الى معادن أخرى كالكلومبيت والتنجستين اللذان يمثلوا تركيزات معدنية عالية نسبيا أيضا. هذه الدراسة أيضا استهدفت صخور البجماتيت في منطقة الدراسة وقد تم تقسيمها الى ثالث مجاميع. المجموعة األولى بجماتيت الشمال (النوع )1 تحتوي هذه الضخور على تركيزات عالية من العناصر األرضية النادرة والليثيوم وبالمقابل تركيزات منخفضة من اليورانيوم والثوريوم. المجموعة الثانية البجماتيت الجنوبي (النوع)2 أظهرت نسبة عاليا جدا من العناصر األرضية النادرة والعناصر المشعة. وعلى العكس تماما فإن المجموعة الثالثة (النوع )3 أظهرت نسب تراكيز منخفضة من العناصر األرضية النادرة والعناصر المشعة وارتفاعا ملحوظا في تراكيز الليثيوم. نتائج الوشاح النصهار مشتقة من الوشاح كنتيجة ان أصل المجما في منطقة الدراسة إلى النظائر أشارت الليثوسفيري والتي تالها صعود األثينوسفير الالحق. نستنتج أن المنطقة غنية بالمعادن االقتصادية الهامة والذي يتحكم فيها بشكل أساسي التفاعالت الكيميائية في الصهارة بالنسبة للجرانيت. بينما تُعزى األنواع المختلفة من البجماتيت إلى عمليات وظروف مختلفة. توصي هذه الدراسة ينبغي أن تركز استكشافات الرواسب المعدنية النادرة على طول وحول الحزام الجرانيت المعدني المعاد بناؤه والممتد شرق-غرب الجانب المصري والذي يمتد عمره من 630-690 مليون سنةI

English Abstract

The Arabian-Nubian Shield (ANS) comprises the largest tract of juvenile, mantle-derived continental crust on Earth. ANS granitoids thus record the major development and evolution of this juvenile Neoproterozoic continental crust and extensive distribution of A- type granitoids. Whereas 900 – 630 Ma I-type granitoids dominate the early plutonic evolution of the ANS, within-plate A-type granitoids dominate 630 –570 Ma plutons and provide a record of the final collision between eastern and western Gondwana. Some transitional A/I-type granitoids are highly mineralized in HFSEs and REEs. The Al - Ghurayyah granitoid complex represents a small but highly mineralized pluton exposed in the Midyan terrane of NW Saudi Arabia, the easternmost of a belt of similar bodies in Egypt (Stern et al. in press). Four components of the intrusion are identified: Arfvedsonite granite, amphibole-free porphyritic coarse and medium-grained granite, and microgranite. Peripheral melt-rock interaction generated albitite and marginal units adjacent to host Neoproterozoic metavolcanics. The granitoids are highly fractionated Fe-rich metaluminous to peraluminous A-type, suggesting within-plate affinity. Chondrite and primitive mantle-normalized patterns are similar for granite components. Abundances of HFSE and REE from the different components suggest comagmatic evolution with extreme HREE fractionation (La/YbN=0.034 – 1.752) and negative Eu anomalies (Eu/Eu*=0.046 – 0.375). U-Pb SHRIMP dating of zircons provides an age of 647 ± 9.3 Ma to 635 Ma, in the range of 692-628 mineralized A/I-type granites in Egypt. Average ∑REEs from the main intrusion is 1162 µg/g, with a maximum value of 1917 µg/g housed within zircons and other accessory phases of the marginal unit. Nb and Ta mineralization (mean of 303 µg/g Nb, 25 µg/g Ta) is strongly correlated (R2=0.74), concentrated in columbite. Tungsten (W) concentration increases towards the marginal unit. Granite REEs tetrad effects (TE1,3) are from 1.25 – 1.67 and display a weak negative correlation with Zr/Hf (R2=0.08) and Y/Ho (R2=0.14), suggesting primary enrichment as a result of extreme fractionation with subsequent fluid–rock interaction. Three types of pegmatites are documented: (1) northern pegmatites (type 1), emplaced into metavolcanics, exhibit complex mineral zonation and highly elevated ∑REE (436 – 13,115 µg/g) and Li (13– 3,010 µg/g), but low concentration of U (2.82 – 94.3 µg/g) and Th (25.3 – 600 µg/g); (2) southwestern pegmatites (type 2) emplaced into microgranite exhibits simple mineral zonation with anomalous abundance of zircon (up to 10% of the mode), high ∑REEs (up to 6,000 µg/g), and extremely high radioactive element abundances (1,160 µg/g Th and 348 µg/g U). The main HFSE- and REE-bearing phases for type 1 and 2 are zircon, pyrochlore, columbite, rutile,xenotime, and cassiterite; (3) southeastern non-zoned pegmatites (type 3) emplaced into the contact of arfvedsonite bearing granite, with low ∑REE and radioactive elements, but abundances of Li (up to 1,775 µg/g) housed within the mica. The isotopic signature suggests mantle-derived magmas as consequences to lithospheric mantle delamination and subsequent asthenosphere upwelling. We conclude the critical mineral enrichment is primarily magmatic controlled by ligands in the melt for the granite. Different types of pegmatite are attributed to different processes and conditions. Exploration for rare metal mineral deposits should concentrate along and around the reconstructed E-W trending Egypt-Arabia 630-690 Ma mineralized granite belt.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences Research
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Whattam, Scott
Committee Members:	Pilia, Simone and Stern, Robert
Depositing User:	FARIS SULISTYOHARIYANTO (g202114950)
Date Deposited:	03 Oct 2024 10:15
Last Modified:	03 Oct 2024 10:15
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143068