DOI: https://doi.org/10.4236/gep.2026.141018
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Synthia Nguimatsia Tengomo وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحليل الجيولوجي والجيوكيميائي
نظرة عامة
تجري هذه الدراسة تحليلًا جيوكيميائيًا مفصلًا للصخور البركانية القلوية من منطقة نكوندجوك على طول خط الكاميرون البركاني (CVL)، باستخدام المجهر الضوئي ذو الشريحة الرقيقة، و ICP-AES، و ICP-MS لتوصيف أنواع مختلفة من الحمم البركانية، بما في ذلك البازانيت، والهاوايت، والموجيريت، والبنموريت. تظهر الحمم البركانية نسيجًا ميكروليتيًا إلى بورفيريتيًا يدل على عمليات تبلور متعددة المراحل، والتي تشمل تكوين الميجاكرست في غرف الصهارة، تليها تطوير الفينوكريست في القنوات، والتبريد السريع عند الوصول إلى السطح. جيوكيميائيًا، تتميز هذه الحمم بمحتوى منخفض من MgO (2.13 – 9.01 wt%) ومستويات عالية من Al2O3، مع أنماط موحدة من المانتل البدائي تكشف عن غنى في العناصر الكبيرة الأيونات الليثوفيلية (LILE) والعناصر الأرضية النادرة الخفيفة (LREE)، إلى جانب تلوث قشري ضئيل في معظم العينات.
تشير النتائج إلى أن الحمم البركانية في نكوندجوك تنشأ من انصهار منخفض الدرجة (0.5% – 2%) للمانتل الحامل للغارنت على أعماق تتراوح بين 70 – 80 كم، مع تبلور جزئي للأوليفين، والكلينوبيروكسي، وأكاسيد الحديد والتيتانيوم أثناء الصعود. تشمل الخصائص الجيوكيميائية، بما في ذلك Zr/Y العالي (9.28 – 16.53) والشذوذات الإيجابية لـ Nb، تصنيف هذه الحمم على أنها بازالتات داخل الصفيحة، مما يدعم نموذج النشاط البركاني المدفوع بهياكل الصدع الأفريقية المعاد تنشيطها بدلاً من فرضية عمود المانتل. يتم تعزيز هذا الاستنتاج بشكل أكبر من خلال نسب العناصر النزرة، مثل ΔNb > 0 و La/Ta = 14.91 – 21.5، التي تؤكد مصدرًا أستينوسفيريًا دون تأثير الشذوذات الحرارية الشبيهة بالعمود.
مقدمة
يعد خط الكاميرون البركاني (CVL) هيكلًا تكتونيًا-بركانيًا مهمًا يمتد لأكثر من 1600 كم، يتميز بأجزاء محيطية وقارية، مما يجعله ميزة جيولوجية فريدة في إفريقيا. تشمل الجزء المحيطي جزرًا بركانية مثل باجالو، وساو تومي، وبرينسيبي، وبيوكو، بينما يمتد الجزء القاري من جبل الكاميرون إلى بحيرة تشاد، ويتميز بمختلف المنشآت البركانية التي تتراوح أعمارها من الإيوسين إلى الحاضر. يتكون النشاط البركاني في CVL بشكل أساسي من الحمم البركانية المافية والفلسية، باستثناء جبل إتيندي، الذي يهيمن عليه أنواع صخرية محددة مثل النيفيلينيتات واللوكيتات.
أصل CVL هو موضوع نقاش مستمر، حيث ينسبه بعض الباحثين إلى إعادة تنشيط الصدوع ما قبل الكمبري، بينما يقترح آخرون وجود شذوذ حراري في المانتل أو “نقطة ساخنة” كقوة دافعة. على الرغم من الدراسات الواسعة، لم يتم التحقيق بدقة في موقع نكوندجوك، الذي يتميز بتنوع التكوينات البركانية. تهدف هذه الورقة إلى تقديم بيانات جيوكيميائية جديدة من نكوندجوك، الواقعة بين جبل بانا وسهول نون، لفهم أفضل لمصادر الصهارة وعمليات التطور في المنطقة. ستساهم النتائج في النقاش المستمر حول أصل CVL وتعزز النماذج التكتونية-البتروجينية الإقليمية.
طرق
في هذه الدراسة، تضمنت الطرق المستخدمة مزيجًا من أخذ العينات الميدانية والتحليلات المخبرية، مع التركيز بشكل خاص على إعداد الشرائح الرقيقة، والفحص المجهري، والتحليلات الجيوكيميائية للصخور الكاملة. تم إعداد الشرائح الرقيقة وفقًا للبروتوكولات القياسية وتم تحليلها تحت المجهر المستقطب، مما يسمح بتحديد تجميعات المعادن، والأنسجة، والباراجينيس، والميكروهياكل الناتجة عن التشوه من خلال المعايير البصرية التقليدية في كل من الضوء المستقطب العادي والمستقطب المتقاطع.
بالنسبة للتحليلات الجيوكيميائية للصخور الكاملة، تمت معالجة العينات بعناية لإزالة الأجزاء المتغيرة قبل أن يتم طحنها من خلال سحق وطحن محكوم. تم تحديد تركيزات العناصر الرئيسية باستخدام مطيافية الانبعاث الذري بالتحليل الطيفي (ICP-AES)، بينما تم تحليل العناصر النزرة والعناصر الأرضية النادرة (REEs) عبر مطيافية الكتلة بالتحليل الطيفي (ICP-MS) بعد انصهار البورات الليثيوم. يتم الإبلاغ عن العناصر الرئيسية كنسب مئوية من الأكسيدات، بينما يتم التعبير عن العناصر النزرة وREEs بوحدات الأجزاء في المليون (ppm). بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم الفقد عند الاحتراق (LOI) من خلال الاحتراق عند 1000˚م لتقييم محتوى المتطايرات ومدى تغير العينة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة في الدراسة. عادةً ما تكون النتائج مصحوبة ببيانات إحصائية ذات صلة، أو أشكال، أو جداول توضح الاتجاهات والأنماط الملاحظة.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا تداعيات نتائجهم، مقارنتها بالدراسات السابقة لوضع مساهماتهم في السياق. تعتبر النتائج ضرورية لفهم فعالية المنهجيات المستخدمة وصحة الاستنتاجات المستخلصة من البحث. بشكل عام، يعد هذا القسم عنصرًا حاسمًا في إظهار تأثير وأهمية مساهمات الدراسة في المعرفة الحالية.
مناقشة
يركز قسم المناقشة في ورقة البحث على تصنيف وتكوين الصخور البركانية القلوية المختلفة من منطقة نكوندجوك، كاشفًا عن مجموعة متنوعة من أنواع الصخور بما في ذلك البازانيت، والهاوايت، والموجيريت، والبنموريت. تظهر هذه الحمم البركانية أنسجة ميكروليتيكية وبورفيريتية مميزة، تدل على مراحل تبلور متعددة أثناء تكوينها. تشير وجود الميجاكرست من البلاجيوكلاز والأنسجة الملاحظة إلى تاريخ معقد يتضمن التبلور في غرفة الصهارة، والصعود عبر قناة بركانية، والتبريد السريع عند السطح. من الجدير بالذكر أن الدراسة تسلط الضوء على الانخفاض المنهجي في الفاناديوم من البازانيت إلى البنموريت، مما يدعم التبلور الجزئي كآلية التمايز الرئيسية.
تشير التحليلات الجيوكيميائية إلى أن الحمم البركانية في نكوندجوك مشتقة من انصهار منخفض الدرجة (0.5% – 2%) لمانتل حامل للغارنت على أعماق تتراوح بين 70 – 80 كم. تظهر الحمم البركانية خصائص داخل الصفيحة، كما يتضح من نسب Ti/Y و Zr/Y العالية، والشذوذات الإيجابية لـ Nb، ونسب العناصر النزرة المتوافقة مع حقول البازلت داخل الصفيحة. تشير هذه النتائج إلى أن النشاط البركاني مرتبط بالصدوع الأفريقية المعاد تنشيطها بدلاً من عمود المانتل، مما يعزز فكرة النشاط البركاني القلوي داخل الصفيحة في المنطقة. بشكل عام، توفر الدراسة رؤى مهمة حول التوقيعات الجيوكيميائية والتداعيات التكتونية للحمم البركانية في نكوندجوك، مما يساهم في فهم العمليات البركانية في خط الكاميرون البركاني.
DOI: https://doi.org/10.4236/gep.2026.141018
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Synthia Nguimatsia Tengomo et al.
Primary Topic: Geological and Geochemical Analysis
Overview
This study conducts a detailed geochemical analysis of alkaline lavas from the Nkondjock region along the Cameroon Volcanic Line (CVL), utilizing thin-section microscopy, ICP-AES, and ICP-MS to characterize various lava types, including basanites, hawaiites, mugearites, and benmoreites. The lavas display microlitic to porphyritic textures indicative of multi-stage crystallization processes, which involve initial megacryst formation in magma chambers, followed by phenocryst development in conduits, and rapid cooling upon reaching the surface. Geochemically, these lavas are characterized by low MgO content (2.13 – 9.01 wt%) and high Al2O3 levels, with primitive mantle-normalized patterns revealing enrichment in large ion lithophile elements (LILE) and light rare earth elements (LREE), alongside negligible crustal contamination in most samples.
The findings suggest that the Nkondjock lavas originate from low-degree melting (0.5% – 2%) of garnet-bearing asthenospheric mantle at depths of 70 – 80 km, with fractional crystallization of olivine, clinopyroxene, and Fe-Ti oxides during ascent. The geochemical characteristics, including high Zr/Y (9.28 – 16.53) and positive Nb anomalies, classify these lavas as intraplate basalts, supporting the model of magmatism driven by reactivated Pan-African fault structures rather than a mantle plume hypothesis. This conclusion is further reinforced by trace element ratios, such as ΔNb > 0 and La/Ta = 14.91 – 21.5, which confirm an asthenospheric source without the influence of plume-like thermal anomalies.
Introduction
The Cameroon Volcanic Line (CVL) is a significant tectono-magmatic structure extending over 1600 km, characterized by both oceanic and continental segments, making it a unique geological feature in Africa. The oceanic portion includes volcanic islands such as Pagalù, São Tomé, Príncipe, and Bioko, while the continental segment stretches from Mount Cameroon to Lake Chad, featuring various volcanic edifices with ages ranging from the Eocene to the present. The volcanic activity in the CVL is primarily composed of mafic and felsic lavas, with the exception of Mount Etindé, which is dominated by specific rock types such as nephelinites and leucitites.
The origin of the CVL is a subject of ongoing debate, with some researchers attributing it to the reactivation of Precambrian faults and others suggesting a mantle thermal anomaly or “hot spot” as the driving force. Despite extensive studies, the Nkondjock locality, which is rich in volcanic formations, has not been thoroughly investigated. This paper aims to present new geochemical data from Nkondjock, located between Mount Bana and the Noun Plain, to better understand the magma sources and evolution processes in the region. The findings will contribute to the ongoing discourse regarding the CVL’s origin and enhance regional tectonic-petrogenetic models.
Methods
In this study, the methods employed involved a combination of field sampling and laboratory analyses, specifically focusing on thin section preparation, microscopic examination, and whole-rock geochemical analyses. Thin sections were prepared according to standard protocols and analyzed under a polarizing microscope, allowing for the identification of mineral assemblages, textures, parageneses, and deformation microstructures through classical optical criteria in both plane-polarized and cross-polarized light.
For the whole-rock geochemical analyses, samples were carefully processed to remove altered portions before being powdered through controlled crushing and milling. Major element concentrations were determined using Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES), while trace elements and rare earth elements (REEs) were analyzed via Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) following lithium borate fusion. Major elements are reported as weight percent oxides, and trace elements and REEs are expressed in parts per million (ppm). Additionally, the loss on ignition (LOI) was assessed by calcination at 1000˚C to evaluate volatile content and the extent of sample alteration.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or research questions posed in the study. The results are typically accompanied by relevant statistical data, figures, or tables that illustrate the trends and patterns observed.
In this section, the authors may also discuss the implications of their findings, comparing them with previous studies to contextualize their contributions to the field. The results are essential for understanding the effectiveness of the methodologies employed and the validity of the conclusions drawn from the research. Overall, this section serves as a critical component in demonstrating the impact and relevance of the study’s contributions to existing knowledge.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the classification and petrogenesis of various alkaline lavas from the Nkondjock region, revealing a diverse array of rock types including basanites, hawaiites, mugearites, and benmoreites. These lavas exhibit distinct microlitic and porphyritic textures, indicative of multiple crystallization phases during their formation. The presence of plagioclase megacrysts and the textures observed suggest a complex history involving crystallization in a magma chamber, ascent through a volcanic conduit, and rapid cooling at the surface. Notably, the study highlights the systematic decrease in vanadium from basanites to benmoreites, supporting fractional crystallization as the primary differentiation mechanism.
Geochemical analyses indicate that the Nkondjock lavas are derived from low-degree melting (0.5% – 2%) of a garnet-bearing asthenospheric mantle at depths of 70 – 80 km. The lavas exhibit intraplate characteristics, as evidenced by high Ti/Y and Zr/Y ratios, positive Nb anomalies, and trace element ratios consistent with within-plate basalt fields. These findings suggest that the magmatism is linked to reactivated Pan-African faults rather than a mantle plume, reinforcing the notion of intraplate alkali volcanism in the region. Overall, the study provides significant insights into the geochemical signatures and tectonic implications of the Nkondjock lavas, contributing to the understanding of volcanic processes in the Cameroon Volcanic Line.