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Aug 20, 2023

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 1923 (2023) Citar este artículo

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La integración de datos estructurales y de campo potenciales permite rastrear estructuras geológicas a gran escala superficiales y subterráneas del Escudo Nubio Egipcio (ENS). Los resultados obtenidos indican que el Desierto Nororiental (NED) de la ENS está dominado por estructuras extensionales relativamente más jóvenes (c. 580 Ma) con tendencia E-W y NE-SW que fueron controladas por la evolución y el retroceso del Arco Cadomiano. La densidad de tales estructuras extensionales aumenta con la profundidad, como lo muestran los datos potenciales. Las tendencias estructurales predominantes en el Desierto Central Oriental (CED) son NW-SE y WNW-ESE. Ambas tendencias están impulsadas en gran medida por el momento de la deformación en el sistema de fallas de Najd y, a su vez, están divididas por una tendencia de corte NE-SW relativamente más joven. La densidad de lineamientos en el CED está subordinada tanto para las estructuras subterráneas como cercanas a la superficie. El desierto del sudeste exhibe estructuras relacionadas con la compresión y la extrusión de dos tendencias principales prominentes; de ONO a NO (hacia la parte occidental) y de N, NNE a NE (hacia la parte oriental). Las tendencias neoproterozoicas mencionadas anteriormente están notablemente influenciadas por las fracturas relacionadas con el rift del Oligoceno-Mioceno Mar Rojo-Golfo de Suez en las proximidades del hombro del rift. El notable cambio en las tendencias y densidades de las tendencias estructurales, especialmente en la NED, se interpreta en términos de ocultación de las estructuras más antiguas por las estructuras extensionales más jóvenes, que a su vez reflejan una deformación progresiva hacia el norte en todo el ENS. Los datos de gravedad son más apropiados para delinear las tendencias estructurales en comparación con los datos magnéticos que se ven afectados en gran medida por variaciones litológicas y/o zonas de alteración y mineralogía magnética.

La estimación de los parámetros de los cuerpos causantes, es decir, su profundidad de enterramiento, extensión lateral y amplitud de la variación de las características físicas, es la intención final de un estudio de campo potencial (magnético y de gravedad) (PF)1. Recientemente, los datos de PF se han convertido en herramientas principales en las perspectivas tectónicas regionales2,3,4, la exploración petrolera5,6 y las perspectivas de mineralización7,8,9,10. Se pueden utilizar muchas técnicas en modo automatizado para mapear la distribución espacial de los parámetros físicos que representan las fuentes con el fin de descifrar las estructuras a gran escala. En el presente estudio, se aplicó el filtro de gradiente horizontal total logístico (LTHG)11 para delinear estructuras a gran escala en datos magnéticos y de gravedad del ENS.

El ENS está expuesto principalmente sobre la mayor parte del Desierto Oriental (ED) paralelo a la costa del rift Golfo de Suez-Mar Rojo. Representa la continuación norte del Orógeno de África Oriental (EAO) y una parte destacada del Escudo Árabe-Nubio (ANS, Fig. 1). La evolución tectónica-metamórfica-magmática neoproterozoica del complejo de basamento en el ED está altamente correlacionada con la que caracteriza al ANS, ya que tanto el escudo como el ENS se han desarrollado a través de la acreción-colisión de terrenos tectónicos relacionados con el arco amalgamados a lo largo de sutura decorada con ofiolita. zonas que luego se deforman por estructuras post-acreción representadas principalmente por zonas de corte importantes. La sucesión neoproterozoica de la ENS está compuesta predominantemente de ofiolitas, metavolcánicos y metasedimentos de afinidad por arco volcánico, complejos de núcleo gneísico y sedimentos de melaza de Hammamat asociados posteriores a la colisión (Fig. 2a-c).

Imagen Landsat que muestra el ENS y el Escudo Arábigo del Norte. Observe las provincias tectónicas del ENS; SED, CED y NED (Usando el software ArcGIS v. 10.5; desarrollado por ESRI “Environmental Systems Research Institute”, www.esri.com).

Mapas geológicos detallados de (a) NED, (b) CED y (c) SED construidos con base en el procesamiento de datos de teledetección e investigación estructural/de campo (después de 14).

El consenso general de que el ENS puede subdividirse en tres dominios estructurales (Desierto Nororiental, NED; Desierto Central Oriental, CED; Desierto Sudoriental, SED)12,13,14 se basó simplemente en las notorias diferencias en la litología del sótano con poca (si la hay) contribución a los cambios ubicuos de las estructuras características "internas". La litología característica de NED es la gran cantidad de intrusiones de granitodos y sedimentos volcánicos de Dokhan y Hammamat, junto con pocas exposiciones de rocas de arco de islas (Fig. 2a). Por el contrario, el CED se distingue por secuencias ofiolíticas y estructuras tipo domal con núcleo gneísico y zonas de corte delimitantes15 (Fig. 2b). El SED se define por gneises de alto grado y esquistos metasedimentarios, y tiene la notable sutura Alaqi-Heiani y la gran nuca ofiolítica de Gerf (Fig. 2c). Los límites entre las provincias estructurales anteriores se consideraban bisagras tectónicas o megacortantes; Zona de corte Qena-Safaga entre NED y CED, Zona de corte Idfu-Mersa Alam (Zona de corte Nugrus-Shait16 entre CED y SED).

Aunque el modelo orogénico de dos niveles “supraestructura-infraestructura”17,18 y la triple clasificación previamente mencionada de la ENS en tres provincias estructurales han sido ampliamente aceptadas, se requieren más estudios basados ​​en métodos geofísicos (sísmicos, gravitacionales y magnéticos) para detectar Se recomienda encarecidamente explorar las principales características tectónicas del subsuelo y explorar las estructuras de la superficie en profundidad19. Además, recientes estudios estructurales/tectónicos regionales integrales y datos isotópicos asociados14,18,19,20,21,22,23 han contribuido al entorno estructural y la evolución tectónica de ANS y ENS, además de fomentar nuevos enfoques confiables para descifrar las cuestiones problemáticas y examinar la validez de los modelos aplicados. En este contexto, el presente estudio es el primer intento de integrar datos estructurales y potenciales (gravedad y magnéticos) para descifrar las estructuras a gran escala del cinturón panafricano en el ENS. Los datos estructurales de campo con la ayuda del mapeo litológico y estructural pueden visualizar fácilmente las principales estructuras tectónicas de la superficie. Además, los datos potenciales son una herramienta poderosa para detectar estructuras cercanas a la superficie y también las profundas del subsuelo. La integración de ambos estudios y/o métodos facilitará la investigación precisa de los límites tectónicos entre provincias estructurales y permitirá una especie de correlación entre las estructuras de la superficie y el subsuelo en términos de sus tendencias, densidad y penetrabilidad.

Los datos de anomalía magnética (MA) (Fig. 3) se adquirieron del Instituto Cooperativo para la Investigación en Ciencias Ambientales (CIRES) y del conjunto de datos de resolución de 2 minutos de arco de la Red de Anomalías Magnéticas de la Tierra (EMAG2), recopilados de un conjunto de datos marinos, aerotransportados, y datos satelitales24. Las anomalías magnéticas (MA) del ENS muestran variaciones en los valores de magnetización que van desde menos de -200 hasta más de 150 nT. Estas anomalías están relacionadas con cambios en el relieve topográfico o en la distribución de las unidades de roca geológica. Las anomalías se muestran como espectros de colores diversos donde los máximos magnéticos (marrón rojizo) están relacionados con la presencia de rocas con alto contenido ferromagnético (básico) y los mínimos magnéticos (azul) indican rocas ácidas o metasedimentarias. Los datos magnéticos se redujeron utilizando el método "RTP" reducido a polo25 (Fig. 4a). El mapa RTP (Fig. 4a) se caracteriza por altas respuestas magnéticas en el ENS sur debido a la presencia de unidades de roca máfica-ultramáfica y una historia compleja de deformación y tectonismo, y los valores de magnetización tienden a disminuir hacia el norte. El mapa RTP en la Fig. 4a continúa hacia arriba (UPC)26 hasta una altitud de 8 km (4 km de profundidad3, Fig. 4b). El mapa adquirido a partir de la utilización de la UPC (Fig. 4b) muestra que el área es más homogénea.

Mapa de anomalías magnéticas (MA) utilizado en el presente estudio (usando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent.com/help-support/oasis-montaj/).

(a) Mapa de anomalía magnética (MA) reducido al polo (RTP); (b) el mapa de continuación ascendente (altitud de 8 km) de los datos RTP (ENS), (utilizando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent.com/help-support/oasis- montaj/).

El filtro LTHG se aplica a los datos RTP (Fig. 4a) para descifrar las estructuras a gran escala del cinturón panafricano en el ENS. Las fallas y los límites en el mapa LTHG-RTP (Fig. 5a) se interpretan como un mapa estructural del área de estudio (Fig. 5b). Este mapa muestra las siguientes tendencias tectónicas principales: NO, ONO, NE, E–O, NNE, ENE y N–S. Un mapa de densidad de lineamientos (Fig. 5c) construido a partir del mapa estructural en la Fig. 5b reveló que el ENS sur está muy deformado que las partes central y norte.

(a) mapa LTHG-RTP; (b) las estructuras interpretadas del mapa LTHG-RTP; y (c) mapa de densidad de lineamientos LTHG-RTP (con el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent.com/help-support/oasis-montaj/ y el software ArcGIS v. 10.5; con tecnología de ESRI “Instituto de Investigación de Sistemas Ambientales”, www.esri.com).

Para mapear las estructuras profundas, el LTHG se aplica al mapa UPC-RTP (Fig. 6a). Las estructuras profundas (4 km de profundidad) en el mapa LTHG-UPC-RTP (Fig. 6a) se interpretan y representan en un mapa estructural (Fig. 6b). La Figura 6b muestra que la ENS del sur está dominada principalmente por las tendencias NW, WNW y NE, con algunos rastros de las direcciones NE y E-W. Las direcciones NO, NE y WNW son dominantes en la ENS central, mientras que las direcciones E-W, NW y NNE con pequeños vestigios de las N-S son las principales direcciones que afectan a la ENS norte. El mapa de densidad de lineamientos (Fig. 6c) del LTHG-UPC-RTP representa que el ENS sur sigue siendo la parte altamente deformada. Además, a una profundidad de 4 km, la ENS norte tiene una mayor densidad de lineamientos que la parte central y algunos tramos en la parte sur (es decir, en los niveles más altos de la NED las estructuras principales están perturbadas y ocultas por las voluminosas intrusiones de estructuras más antiguas). y granitoides más jóvenes). Las Figuras 5b, 6b muestran que las direcciones NW y WNW están dispersas por la dirección NE, lo que indica que la tendencia NE es la más joven.

(a) mapa LTHG-UPC-RTP; (b) las estructuras interpretadas del mapa LTHG-UPC-RTP; y (c) mapa de densidad de lineamientos LTHG-UPC-RTP (utilizando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent.com/help-support/oasis-montaj/ y el software ArcGIS v. 10.5; Desarrollado por ESRI “Instituto de Investigación de Sistemas Ambientales”, www.esri.com).

Los datos de gravedad empleados en el presente estudio son las anomalías de gravedad de Bouguer (BG) derivadas del Modelo de Gravedad Mundial (WGM) 201227. El mapa de anomalías de BG (Fig. 7) muestra anomalías que reflejan longitudes de onda más cortas y más largas. Las anomalías de longitudes de onda largas suelen estar relacionadas con fuentes de densidad amplia y profunda, y las anomalías de longitudes de onda cortas suelen estar causadas por fuentes de densidad pequeña y poco profundas. El mapa de anomalías de BG del área de estudio (Fig. 7a) muestra un aumento en los valores de densidad (anomalías positivas) hacia el este debido a las áreas de corteza oceánica en el Mar Rojo. Este mapa de BG continúa hacia arriba (UPC)26 hasta una altitud de 8 km (4 km de profundidad3, Fig. 7b). El mapa adquirido a partir de la utilización de UPC (Fig. 7b) muestra que el área es más homogénea en los valores de densidad.

El mapa de gravedad (BG) de Bouguer (a) y el mapa de continuación ascendente (altitud de 8 km) (b) de los datos de BG de ENS (utilizando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent .com/help-support/oasis-montaj/).

El filtro LTHG se utiliza para datos BG (Fig. 7a) para revelar las estructuras tectónicas del cinturón panafricano en el NED. Los bordes y fallas en el mapa LTHG-BG (Fig. 8a) se interpretan en un mapa de lineamientos estructurales (Fig. 8b). El mapa estructural (Fig. 8b) muestra que las principales tendencias de fallas que afectan la ENS del sur están orientadas al NO, ONO y NE, mientras que la ENS central está dominada por las tendencias de fallas del ONO a NO y NE. El NE, NO y E-O son las principales tendencias estructurales que afectan al ENS norte. Se genera un mapa de densidad de lineamientos (Fig. 8c) a partir del mapa estructural en la Fig. 8b y se describe que el ENS sur está altamente deformado que las partes central y norte.

(a) mapa LTHG-BG, (b) las estructuras interpretadas del mapa LTHG-BG y (c) mapa de densidad de lineamientos LTHG-BG (usando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www. seequent.com/help-support/oasis-montaj/ y software ArcGIS v. 10.5; desarrollado por ESRI “Environmental Systems Research Institute”, www.esri.com).

Al igual que en los datos magnéticos, el LTHG se aplica al mapa UPC-BG en la Fig. 7b para mapear estructuras profundas. Las estructuras profundas (4 km de profundidad) en el mapa LTHG-UPC-BG (Fig. 9a) están delineadas en un mapa estructural (Fig. 9b). La Figura 9b muestra que la ENS del sur está dominada principalmente por las tendencias NO, ONO y NE. Las tendencias NO, NE y NNE son dominantes en la ENS central y norte. El mapa de densidad de lineamientos (Fig. 9c) del LTHG-UPC-BG representa que el ENS sur es la parte altamente deformada del ENS. Las Figuras 8b, 9b muestran claramente que las tendencias tectónicas NO y ONO han sido truncadas por la dirección NE en muchas partes del ENS, lo que confirma que la tendencia NE es la tendencia más joven.

(a) mapa LTHG-UPC-BG, (b) las estructuras interpretadas del mapa LTHG-UPC-BG y (c) mapa de densidad de lineamientos LTHG-UPC-BG (usando el software Geosoft Oasis Montaj 2015 v. 8.3.3, https://www.seequent.com/help-support/oasis-montaj/ y software ArcGIS v. 10.5; desarrollado por ESRI “Environmental Systems Research Institute”, www.esri.com).

El filtro de gradiente horizontal total logístico (LTHG)11 se aplica para detectar estructuras a gran escala tanto en datos gravitacionales como magnéticos, brindando una visión regional interesante y realista en la práctica en la superficie cercana, así como estructuras tectónicas profundas y sus tendencias estructurales. Los mapas estructurales obtenidos y las estructuras interpretadas asociadas (principalmente fallas y límites tectónicos entre las diferentes unidades litográficas representadas en los mapas de las figuras 2a a c) permitieron una ventana significativa sobre la naturaleza de los niveles de la corteza debajo del ENS.

Los datos magnéticos y de gravedad se interpretan brevemente durante la presentación y mejora de los datos potenciales (Figs. 3,4,5,6,7,8,9) dependiendo de los conceptos y conceptos básicos geofísicos. Aquí se contribuyó con una interpretación estructural adicional (detallada) de los resultados aeromagnéticos y de gravedad, particularmente las tendencias tectónicas de las estructuras interpretadas y sus densidades. Las tendencias tectónicas de los lineamientos/estructuras interpretadas (principalmente fallas y zonas de corte) detectadas a partir de los mapas LTHG-RTP, LTHG-UPC-RTP, LTHG-BG y LTHG-UPC-BG se representan gráficamente mediante diagramas de rosas (Fig. 10, 11). Para simplificar, la ENS en el Desierto Oriental se subdividió en tres provincias estructurales (NED, CED y SED) siguiendo la clasificación tripartita tradicional12,13. A primera vista, se puede reconocer un alto grado o incluso una coincidencia completa con pequeñas desviaciones (Figs. 5b, 6b, 8b, 9b) entre las tendencias principales dentro de las tres provincias para los datos magnéticos y de gravedad (superficiales y profundos). Sin embargo, las tendencias tectónicas interpretadas a partir de los mapas de gravedad tienen prioridad ya que representan con precisión los cambios en las tendencias tectónicas entre provincias estructurales y, al mismo tiempo, las estructuras superficiales interpretadas se ajustan perfectamente al entorno geológico y estructural de las provincias en cuestión. Respecto al ENS norte, las rosas de los mapas de gravedad (Fig. 10) muestran N43°–45° como tendencia tectónica principal y N320°–330° como secundaria. Para los mapas magnéticos (Fig. 11), las principales tendencias tectónicas interpretadas a partir de datos magnéticos profundos están en completa armonía con las representadas en los mapas de gravedad, mientras que los diagramas de rosas de datos magnéticos superficiales demuestran otras tendencias tectónicas; N0°–5°, N330° y N270°–275°). En el ENS central, la representación de las estructuras interpretadas en un diagrama de rosas que muestra un alto nivel de coincidencia entre la gravedad (tanto superficial como profunda) y los datos magnéticos profundos (N290°–N300° como tendencias principales y N15°–40° como tendencias secundarias), mientras que los datos magnéticos poco profundos arrojan direcciones opuestas (N15°–30° como tendencia principal y N270°–275° a N315°–330° como tendencias secundarias). A diferencia de la ENS del norte y la ENS central, la ENS del sur parece ser una provincia estructural compleja con varias tendencias tectónicas donde la representación de los datos magnéticos y de gravedad muestra un comportamiento diferente. Aquí, las estructuras magnéticas y de gravedad superficial parecen idénticas en sus tendencias representadas, pero las estructuras profundas de ambos datos tienen dos o tres tendencias tectónicas subordinadas; Las estructuras de gravedad profunda tienen tendencias N330°–335°, N10°–30° y N280°–285° (de mayor a menor), mientras que las estructuras profundas magnéticas tienen tendencias tectónicas en N340°, N310°–315°, N10°– Direcciones 15°, N80°–90°, N45°–55° y N290°–300° (de menor a mayor).

Diagramas de Rose que muestran los lineamientos estructurales interpretados a partir de datos de gravedad que incluyen estructuras superficiales y profundas de las provincias tectónicas NED, CED y SED.

Diagramas de Rose que muestran los lineamientos estructurales interpretados a partir de datos aeromagnéticos que incluyen estructuras superficiales y profundas de las provincias tectónicas NED, CED y SED.

La interpretación estructural y tectónica de las estructuras representadas anteriormente se puede discutir en términos de la geología, el entorno estructural y la evolución tectónica del ENS como parte contigua del ANS. Se podrían abordar tres aspectos para desentrañar los cambios aparentes en las tendencias estructurales de una provincia a otra y también de los niveles de la corteza superficial a los profundos a lo largo de todo el ENS, (1) el entorno estructural de cada provincia y el conjunto de basamento asociado, (2) la tipo/naturaleza de los datos potenciales utilizados, y (3) como las provincias estructurales en el servicio de urgencias se yuxtaponen a lo largo de discontinuidades estructurales importantes (megacortes), se recomienda encarecidamente aquí la investigación de las estructuras interpretadas para comprobar la posición exacta de dichos límites. Estos aspectos se discutirán para cada provincia estructural en las siguientes subsecciones, seguidos de algunos puntos críticos de conclusión.

La provincia estructural NED está ocupada en gran parte por granitos con cantidades subordinadas de sedimentos tipo Hammamat y algunas exposiciones de asociaciones metavolcánicas y metasedimentarias relacionadas con el arco (Fig. 2a). Se propone aquí que esta provincia se extienda más hasta el extremo norte de la ENS y se separe de la provincia CED por una amplia zona/cinturón de fallas con tendencia NE-SW que se extienden hacia el sur desde la zona de corte Qena-Safaga hasta la orientación NE-SW. El tejido estructural se cruzó gradualmente con las fallas de tendencia NO-SE que caracterizan la provincia CED al noroeste de Quseir (Fig. 12). En este estudio, dicho cinturón será considerado como el límite tectónico entre las provincias estructurales NED y CED. Los criterios de corte dextral se han encontrado algunos kilómetros al oeste de la ciudad de Safaga en la costa del Mar Rojo13,28. La formación de Qena-Bend es presumiblemente el resultado de la reactivación de la zona de corte Qena-Safaga durante el tiempo terciario13 y las fracturas abiertas y la sismicidad de alto nivel en curso también son consecuencias de la actividad actual en la zona de corte Qena-Safaga29.

Las provincias tectónicas propuestas; provincia extensional (NED), provincia de transpresión inducida por llave (CED) y provincia de compresión/extrusión (SED), con sus límites tectónicos internos y externos dibujados en el mapa estructural producido a partir de datos de gravedad. QSSZ: Zona de corte Qena-Safaga; QQSZ: Zona de corte Qift-Quseir; IMASZ: Zona de corte Idfu-Marsa Alam; WKWHSZ: zona de corte Wadi Kharit-Wadi Hodein; NED: Desierto Nororiental; CED: Desierto Centro Oriental; SED: Desierto del Sudeste.

Además de las voluminosas intrusiones de granitoides más antiguos y más jóvenes, la provincia estructural NED se caracteriza por campos expandidos de enjambres de diques orientados de E a W que indican el origen extensional o la naturaleza de esta provincia. Las estructuras E-W y NE-SW están dominadas en la provincia NED, aunque la tendencia tectónica NW-SE está delineada en diagramas de rosas (Figs. 10,11). La existencia de fallas con tendencia NO-SE se puede interpretar fácilmente en términos de la apertura Oligoceno-Mioceno del rift Mar Rojo-Golfo de Suez, donde muchas fallas normales importantes NO-SE limitan el hombro occidental del rift (Fig. 8b, 9b). En esta provincia, la densidad de estructuras aumenta con la profundidad (4 km) tanto en los mapas gravitacionales como magnéticos de continuación hacia arriba (Figs. 6b, 9b), lo que indica que en los niveles superiores de la corteza terrestre del NED las estructuras principales están perturbadas y ocultas por la voluminosas intrusiones de granitoides más antiguos y más jóvenes y los extensos enjambres de diques posgraníticos. Tal configuración también podría revelar que el régimen tectónico cambió de compresivo y transpresional como en las provincias del sur y central (respectivamente) a extensional durante los últimos eventos tectónicos de la orogenia panafricana en el Neoproterozoico tardío (época de Ediacara) (Fig. 13). .

Situación tectónica de placas y provincias estructurales relacionadas con diferentes cinemáticas de placas. El evento más temprano, la convergencia y la colisión entre los terrenos Gabgaba-Gebeit y el terreno del Desierto Oriental a lo largo de la sutura YOSHGAH liberaron compresión norte-sur (flecha roja gruesa) y empujes relacionados dirigidos norte y sur (flecha doble roja) en la provincia de compresión sur. La convergencia oeste-este (flecha negra gruesa) asociada con la orogenia de Nabitah provocó la modificación de la sutura y la compresión W-E en el cinturón de Hamisana. En la parte norte, este movimiento se divide en grandes sistemas sinistrales de deslizamiento del sistema de fallas de Najd que conducen a un movimiento transcurrente dentro de la provincia de llave CED (medias flechas negras). La retirada del arco cadomiano norte permitió la extensión en la provincia extensional norte de NED (doble flecha azul) (después de 14).

La provincia estructural CED está compuesta principalmente por rocas supraestructurales (ofiolitas y conjuntos de arcos de islas), junto con los domos gneísicos relacionados con la zona de cizallamiento (por ejemplo, los domos Migif-Hafafit, Meatiq, Sibai y Shalul)15,30,31 y las cuencas Hammamat asociadas. (por ejemplo, cuencas de Karim, Hammamat y Zeidun) (Fig. 2b). De hecho, el CED ocupó el núcleo del ampliamente conocido Corredor de Corte Najd dentro del ED, donde propuso ser delimitado por la Zona de Corte Wadi Kharit-Wadi Hodein al suroeste y la Zona de Corte Qena-Safaga al norte. Esta región comprende una variedad de estructuras relacionadas con llaves en el tramo sur que gradualmente se actualizan hacia el norte hasta convertirse en estructuras transpresionales llamativas (Fig. 13). La provincia estructural de CED incluye varias zonas de corte importantes, como la zona de corte Idfu-Mersa Alam orientada de este a oeste, la zona de corte Nugrus orientada al noroeste relacionada con Najd y la zona de corte de Atalla. En el área entre las zonas de corte de Idfu-Mesa Alam y Qena-Safaga, las estructuras transpresionales y extensionales están dominadas e interactuadas. Estas estructuras se atribuyen originalmente al sistema de fallas de Najd a escala de la corteza terrestre, que se caracterizaba por zonas de corte frágiles a semidúctiles representadas en varias escalas que van desde fallas únicas hasta zonas montañosas y siniestras de mega-corte. La existencia de una amplia variedad de estructuras deformacionales llevó a la clasificación en facies metamórficas desde grado bajo y medio en unidades de roca supraestructurales hasta grado alto en el núcleo de domos gneísicos. Además, la posterior intrusión de granitos sintotectónicos tardíos y postectónicos facilitó la distribución de zonas mineralizadas. De acuerdo con el entorno estructural y tectónico previo del CED, la dirección principal de las fallas y estructuras principales es NW-SE y WNW-ESE (Figs. 10,11). Las estructuras orientadas NO y WNW están truncadas por las fallas orientadas NE-SE, lo que indica la tendencia tectónica NE-SW como la tendencia más joven (la tendencia secundaria en la Fig. 10). Además, la densidad de las estructuras interpretadas en el CED es relativamente mayor que en la NED. El límite tectónico entre el CED y el SED es un tema de debate donde tradicionalmente se acuerda la zona de corte Idfu-Mersa Alam, y la zona de corte Nugrus-Shait es altamente recomendada16. Según los resultados del presente estudio, la zona de corte Wadi Kharit-Wadi Hodein no está excluida porque las tendencias estructurales inmediatamente al sur de dicho cinturón se bifurcan en dos tendencias principales WNW-ESE y NE-SW que se caracterizan como las principales tendencias estructurales en la provincia estructural del SED (Fig. 12).

La provincia estructural SED (Fig. 2c) se formó a partir de un mosaico de áreas complejas de gneises y migmatitas, metasedimentos altamente esquistosos y granitos más antiguos deformados (granodioritas y tonalitas) 13,32. Esta provincia se caracteriza por las estructuras de compresión y extrusión anteriores (Fig. 12). Más adelante en el extremo suroeste del SED, existe la prominente Zona de Sutura de Wadi Allaqi, donde se produjo la fase más antigua de compresión N-S ∼ 750–660 entre los terrenos SED y Gabgaba (Fig. 13). Los empujes propagados de S a SW y los pliegues relacionados con los empujes son muy característicos de dicha región. Las principales tendencias estructurales en esta área son WNW-ESE a NW-SE (Figs. 8b, 9b). Hacia el este, la zona de sutura de Wadi Allaqi se trunca abruptamente por las estructuras inducidas por la extrusión (Fig. 12). La expulsión/extrusión hacia el norte de la ANS del Cinturón de Mozambique33 tuvo como resultado el movimiento lateral hacia el norte en la Zona de Corte de Hamisana y la extrusión/escape de la ENS en relación con el Metacratón del Sahara (Fig. 13). El apilamiento tectónico de las rocas ofiolíticas en Gabal Gerf y la formación de algunas zonas de corte importantes, como la zona de corte Wadi Kharit-Wadi Hodein y las otras zonas de corte NW-SE relacionadas con el NO-SE de Najd, son las consecuencias posteriores de dicho movimiento tectónico. . Según los estudios estructurales y las estructuras interpretadas en el presente estudio, las tendencias tectónicas de las estructuras de extrusión son N – S, NNE – SSW y NE – SW que se han representado en los diagramas de rosa (Fig. 10,11). Con respecto a los mapas de densidad estructural y de lineamientos extraídos de los datos magnéticos y de gravedad, la densidad de las estructuras interpretadas para la provincia SED es absolutamente la más alta en los niveles de la corteza profunda y superficial (Figs. 5c, 6c, 8c, 9c). Esta observación está en completa armonía con el entorno estructural y tectónico discutido anteriormente, y evidentemente concluye que la provincia más austral (SED) del ENS es el terreno más antiguo y deformado.

En esta sección se ilustrarán las bases teóricas y matemáticas de las mejoras aplicadas para la detección de datos de PF de las grandes estructuras en el área de estudio (Fig. 14). El enfoque LTHG representa la relación entre los primeros gradientes verticales y totales de las derivadas horizontales (HD) que dan límites de amplitud grandes y pequeños notables juntos. El propósito de incluir este método es que la función logística numérica produzca una curva sigmoidea. Su apariencia S es extremadamente relevante para la de la ecuación arcotangente que normalmente se aplica para reconocer bordes y lados de campos potenciales11.

Diagrama de flujo que muestra los análisis de datos y los métodos utilizados en el presente estudio.

La constante positiva (α) gestiona el potencial del LTHG y lo define el investigador. Los resultados de los experimentos sobre datos sintéticos certifican que los rendimientos más sustanciales generalmente se obtuvieron cuando se utilizó α = 2–10. THG es la amplitud horizontal total, \(\partial x\) y \(\partial y\) son los HD en las direcciones x e y, y \(\partial z\) es la derivada vertical del campo.

La técnica LTHG es una de las mejoras más poderosas para reconocer los límites de fuentes de campos potenciales (magnéticos y de gravedad) que brindan un mapeo estructural nítido y preciso11,34. La fuerza magnética y la gravedad continúan hacia arriba (UPC)35 hasta una altitud de 8 km (4 km de profundidad). El filtro LTHG se aplicará tanto a los datos originales como a los continuos hacia arriba del área de estudio para mapear estructuras poco profundas y profundas, respectivamente. Se utilizan Surfer (v. 13), Geosoft (v. 6.4) y ArcGIS (v. 10.4) para mejorar, interpretar y representar los datos potenciales del área de estudio.

De la interpretación de los datos potenciales y estructurales procesados ​​e interpretados se pueden concluir los siguientes puntos:

El cinturón panafricano en el ED de Egipto se puede subdividir en al menos tres provincias estructurales/tectónicas principales según el cambio notorio en la litología del sótano, las tendencias estructurales y el régimen tectónico.

Las tres provincias son SED, CED y NED de mayor a menor y también de sur a norte. Estas provincias están separadas por importantes discontinuidades tectónicas (cinturones de corte anchos) conformados por el cinturón de corte Qena-Safaga entre el NED y el CED, y muy probablemente el cinturón de corte Wadi-Kharit-Wadi Hodein entre el CED y el SED. Las zonas de corte de Idfu-Mersa Alam y Nugrus-Shait están menos discriminadas entre las estructuras superficiales y profundas interpretadas.

El SED se caracteriza por estructuras de compresión y extrusión estimadas prominentes. La Zona de Sutura Allaqi y la Zona de Corte Hamisana están directamente relacionadas con estos movimientos tectónicos, respectivamente. Se considera aquí como la provincia estructural más antigua (altamente deformada) y de mayor densidad de lineamientos entre las tres provincias. Las principales tendencias tectónicas aquí son de WNW a NW en la parte occidental de la provincia y de N-, NNE- a NE en las partes orientales.

El CED se caracteriza por estructuras transpresionales y extensionales que cinemáticamente son similares a la orogenia de Najd. Las principales tendencias tectónicas son NW-SE y WNW-ESE, mientras que la tendencia tectónica NE-SW es ​​más joven y disecciona la tendencia de corte de Najd en algunos lugares. La densidad de lineamientos de esa provincia está subordinada tanto para las estructuras subterráneas como cercanas a la superficie. La edad de las estructuras tectónicas dentro de esta gran provincia está determinada en gran medida por el momento de la deformación del sistema de fallas de Najd.

El NED se caracteriza por estructuras extensionales con tendencias tectónicas principales E – W y NE – SW. La densidad de las estructuras es baja en la superficie o cerca de la superficie y aumenta gradualmente con la profundidad, como lo indican los datos magnéticos y de gravedad. La edad de las estructuras de esta provincia está íntimamente relacionada con los últimos eventos tectónicos que afectaron a las Tierras de Gondwana a finales de la época de Ediacara (menos de 550 Ma).

Las estructuras tectónicas panafricanas están muy afectadas por las fallas orientadas NO-SE (N25°-30°W) que se remontan a la apertura del Mar Rojo-Golfo de Suez durante el período Oligoceno-Mioceno, particularmente en el este. borde del escudo a lo largo del hombro occidental del Mar Rojo.

Hay un cambio notable en la tendencia y densidad de las estructuras interpretadas con la profundidad, especialmente en el NED donde las estructuras más antiguas están ocultas por la deformación extensional más joven, lo que indica que la evolución cortical del cinturón se operó progresivamente de sur a norte.

Los datos de gravedad son los más adecuados para representar/delinear las tendencias tectónicas con precisión, y aunque las estructuras interpretadas están de moderada a altamente correlacionadas con las detectadas a partir de los datos magnéticos, las estructuras interpretadas a partir de los datos magnéticos se ven afectadas en gran medida por el cambio de rumbo en la litología. zonas de alteración y mineralogía magnética.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Samir Z. Kamh

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Correspondencia a Ahmed M. Eldosouky.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Hamimi, Z., Eldosouky, AM, Hagag, W. et al. Estructuras geológicas a gran escala del Escudo Nubio Egipcio. Representante científico 13, 1923 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29008-x

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Recibido: 30 de noviembre de 2022

Aceptado: 30 de enero de 2023

Publicado: 02 de febrero de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29008-x

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