GEOLOGY AND MINERALIZATION RELATED TO ANOROGENIC IGNEOUS COMPLEXES OF NORTHERN NUBA MOUNTAINS AND NORTHERN KORDOFAN, SUDAN

Abstract

Abstract

The selected study area is situated in the central Sudan covering the northern part of southern

Kordofan and the southern part of Northern Kordofan State. The main focused localities are

Ed Dair complex, J. Dumbier, Kortala and Moreib areas to study the economic potentialities

of the alkaline ring complexes. Detailed geological mapping and petrography study and field

relationships representing these complexes were carried out to be compared and correlated

with those complexes surrounding Mazrub and katul areas in Northern Kordofan Province.

The eldest basement rocks exposed in north Kordofan are predominantly quartz-feldspathic

gneisses, with obvious metasedimentary rocks such as marble, schist, quartzite and calcsilicates.

The regional strike of the metamorphic rocks is N to NE. The uplifted domal

massifs of the Nuba Mountains consist of older units of gneisses and migmatites,

metasedimentary-metavolcanic sequences and syn- to late- orogenic granites. Theses units

have been intruded by numerous undeformed younger intrusives, post- orogenic igneous

intrusive arranged along regional fracture zones.

The main objectives of this study are: To set a geological map for the northern part of Nuba

Mountains and the neighboring parts of northern Kordofan terrains where anorogenic

intrusions have been reported, and to reveal geological criteria and orientation parameters to

prospect for mineralization related to these intrusions and other virgin areas of similar

geotectonic-geochemical landscape. The adopted methodologies are divided into: field work,

laboratory work, and a complex package of data analysis include geo-statistical analysis,

mathematical, geophysical and landsat imagery interpretation. The developed analytical XRF

and XRD of the collected 323 rock and composite chip samples, 70 stream samples and 300

residual soil samples have been conducted in the laboratories of TU-Berlin.

The geochemical analysis discriminative diagrams show that the rocks are peralkaline,

evolved in a within-plate setting, which indicates that all studied orogenic intrusions belong

to one province. Fluorite veins are mostly oriented parallel to the regional strike-slip faulting

in J. Semeih and NE part of J. Dumbier which allowed the injection of the hydrothermal

solutions. The comparison between the XRF and XRD data to determine the quantitative

contents of the fluorite are one of the very important finds of this work. The high content

values of rare earth elements in fluorite from J. Dumbier illustrates high temperature zone of

ii

mineralization of hydrothermal. The low content values of rare earth elements in the fluorite

from J. Semieh illustrates low temperature zone of hydrothermal mineralization. The

estimated reverse of fluorite in J. Semieh is 42,000 cubic meters. Two localities in J.

Dumbier are considered as potential fluorite resources: in J. Gidian with an estimated volume

14,000 cubic meters and in NE of J. Dumbier near Dumbier village with an estimated volume

3,600 cubic meters.

The lithochemical prospecting criteria have revealed useful criteria for the geochemical

prospecting for trace elements of economic importance. The high content of Ag, As, Cd, Pb,

Th, and U in the clayey fraction of the stream sediments from the NE part of J. Dumbier

reflects mesothermal mineralization of these elements in this area. Carbonatite in J. Dumbier

illustrate high contents of trace and rare elements which emphasize its igneous origin. High

rare earth and trace elements contents indicate polymetalics hydrothermal mineralization in J.

Katul. The chemical analysis of marbles around J. Dumbier is heterogeneous in composition

and contains remarkable dolomitic lenses. The granitic outcrops in the studied areas (Ed Dair

and Kortala) are found to be massive and hard with texture, structure and mineral

composition suitable for ornamental decorative dimension stones.

iii

الملخّص

تقع منطقةَ الدراسةِ المختارةِ في وسط السودان وتَغطّي الجزءَ الشماليَ لولايةِ جنوب آردفان والجزء الجنوبي لولايةِ

شمالِ آردفان. بيد أن المواقع الرئيسيةَ قيد الدراسة هى: معقد الداير، جْبل الدامبير، منطقة آرتالة ومنطقة الموريب و

ذلك لدِراسَة الإمكانية الإقتصاديةِ للمعقداتِ الحلقيةِ القلويةِ. التخطيط الجيولوجي المُفصّل و تحديد العِلاقات الحقلَية

للمنطقة وعمل الدراسات المجهرية لعينات تُمثّلُ هذه المعقداتِ قد نُفّذتْ لكي تُقَارنَ وتُرْبَطَ بتلك المعقدِات التى تُحيطُ

بمنطقتى المزروب و آاتول الواقعتان في محافظةِ شمالِ آردفان. أقدم تكشفات لصخورَالأساسِ فى منطقة شمال آردفان

يغلب عليها النايس الكوارتزَيتى، النايس الفلسباثى، الصخورِ الرسوبية المتحولة، الرخامِ، الكوارتزيت، الشيست

والسيليكات الكلسية. إنّ إتجاه المضرب الإقليميى للصخورِ المتحولةِ فى المنطقة هو الشمال إلى الشمال الشرقي.

المرتفعات التقببية الصماء فى منطقة جبالِ النوية تشْتملُ على وحداتِ أقدمِ من النايس و المغماتيت، المتتابعات الرسوبية

المتحولة- البرآانية المتحولة، سلاسل الجرانيت الجبلية متزامنة و متأخرة النشأة. هذه الوحدات تحتوى على متدُخِلاتْ

نارية من صخور الجرانيت الحديث و صخور الجرانيت متأخرة التجبل غيرِ المُشَوَّهةِ والتى وجدت على طول نطاقات

الكسور الإقليميةِ.

الأهدافَ الرئيسيةَ لهذه الدراسةِ:أولا لوَضْع خريطة جيولوجية للجزءِ الشماليِ لجبالِ النوبة والأجزاء المجاورة لمناطق

شمالِ آردفان حيث تم التعرف على عدد من التدخلاتِ التجبلية، و ثانيا لكَشْف معاييرِ جيولوجيةِ والمعاملات الموجه

للتَنقيب عن التمعدنات التى ترتبط بهذه المتدخلاتِ والمناطقِ الأخرى غير المدروسة التى تتسم بوضع تكتونى

وجيوآيميائى مماثل. إنّ المنهجياتَ المُتَبتاهَ فى هذه الدراسة منقسمة إلى: العمل الميداني والعمل المختبرى ، و حزمة

معقّدة لتحليلِ البياناتِ وتَتضمّنُ تحليلَ جيوإحصائي، رياضي ، جيوفيزيائي وتفسير صور الأقمار الصناعية. الإستخدام

المتطور لطريقتى التحليل بواسطة حيود الأشعة السينية و الأشعة السينية الوميضية (لعدد 323 عينة صخريةِ وعيناتِ

شظية ممثلة، 70 عينة رواسب وديانيه و300 عينةِ تربةِ متبقيةِ) قد أجريتْ في مختبراتِ جامعة برلين التقنية.

أظهرت مخططاتَ التحاليلِ الجيوآيميائية بأنّ الصخورَ هى فوق قلويه، و بأنها قد تَطوّرتَ ضمن نشاط داخل الصفائح،

الذي بدوره يُشيرُ بأنّ آُلّ المتدخلات الجبلية المدروسة ترجع إلى إقليم واحد. في منطقة جبل السميح والجزء الشمالى

الشرقى من جبل الدامبير تأخذ عروق الفلورايت إتجاها موازيا في الغالب إلى الإتجاه الإقليميِ للصدوع ذات الإنزلاق

المضربى، الشئ الذى سمح بمرور المحاليل الحرمائية من خلالها. المقارنة بين بيانات طريقتى حيود الأشعة السينية و

الأشعة السينية الوميضية لتحديد المحتوي الكمّي للفلورايت هو إحدى الإستنتاجات الهامةِ فى هذه الدراسة. القِيَم العالية

لمحتوي عناصرِ النادرةِ لفلورايت جبل الدامبير تشير الى نطاق حرارة عالي للتمعدن الحرمائى .القِيَم المنخفضة للعناصرِ

الأرضِية النادرةِ لفلورايت جبل الدامبير تشير الى نطاق حرارة منخفض للتمعدن الحرمائى. إنّ تقدير مخزون فلورايت

جبل السميح هو000,42 مترُ مكعّبُ. يعتبر موقعان في جْبل الدامبير مصادر محتملة للفلورايت: فى جبل جديان بحجمِ

مُقدر ب000,14 مترَ مكعّبَ وأما في شمال شرق جبل الدامبير قُرْب قريةِ الدامبير بحجمِ مقدر ب600,3 مترَ مكعّبَ.

iv

آَشفتْ معاييرُ التنقيب الليثوآبمبائية معايير جديدة مفيدة للتنقيب عن عناصرِ نذرة ذات أهميةِ إقتصاديةِ. تواجد النسب

العالية من الفضة، الزرنيخ، الكادميوم، الرصاص، الثوريوم و اليورانيوم فى الأجزاء الطينية للرسوبيات الوديانية

المأخوذة من الجزء الشمالى الشرقى من جبل الدامبير تعكس التمعدن متوسط الحرارة لهذه العناصر فى منطقة الدراسة.

صخور الكربونتايت فى جبل الدامبير تحوى نسب عالية من العناصر النذرة و الأرضية النادرة والتى تشير الى أصلها

النارى. المحتوى العالى للعناصر النذرة و الأرضية النادرة تؤآدعلى وجود التمعدن الحرمائى المتعدد الفلزات في جْبل

آاتول. أظهر التحليل الكيميائى لصخور الرخام حول جبل الدامبيربأنها غير متجانسة التكوين و تحوى عدسات

دولومايتيية مميزة. المكاشف الجرانيتية فى مناطق الدراسة (الداير و آرتالة) صماء و صلبة ذات نسيج، بنية و ترآيب

معدنى مناسب لأستحدامها آأحجارِ زينة .