DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-52270-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38238537
تاريخ النشر: 2024-01-18
المؤلف: Arewa James Ogah وآخرون
الموضوع الرئيسي: طرق الجيوفيزياء والجيوكهربائية
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم استخدام عملية التحليل الهرمي التحليلي (AHP) لتقييم إمكانات التمعدن في أحزمة الشست في شمال غرب نيجيريا، مستفيدين من مجموعات بيانات مغناطيسية هوائية وأشعة كهرومغناطيسية عالية الدقة. تم استخدام تقنيات تعزيز الإشارة المتقدمة، بما في ذلك التدرج العمودي الأول، الإشارة التحليلية، تحليل شبكة CET، فك التداخل من نوع أويلر، ونسبة K/Th، لتحليل الهياكل الجيولوجية، وتحديد مناطق التغيرات الحرارية المائية، ورسم حدود الصخور. ساعدت الإشارة التحليلية في تصنيف منطقة الدراسة إلى ثلاث مناطق مغناطيسية صخرية: عالية (> 0.094 nT/m)، متوسطة (0.028 إلى 0.094 nT/m)، ومنخفضة (< 0.028 nT/m)، حيث تشير المناطق المغناطيسية العالية (HMZ) إلى مناطق محتملة للاختراق للأنشطة الحرارية المائية. أشار فك التداخل من نوع أويلر ثلاثي الأبعاد إلى أن مصادر العمق الاختراقي كانت تقع بين 100 إلى 500 م، بينما أنتجت تقنية شبكة CET خريطة كثافة الخطوط التي تكشف عن الاتجاهات الهيكلية من الشرق إلى الغرب، والشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي، والشمال الغربي إلى الجنوب الشرقي، والشمال الغربي إلى الجنوب الشرقي. وُجد أن هذه الشذوذ الهيكلية تتوافق مع المناطق المغناطيسية العالية والأمواج عالية التردد. علاوة على ذلك، تم استخدام الخرائط الإشعاعية لتصنيف الصخور، مع تسليط الضوء على المناطق المشعة بشدة ومناطق التغيرات البوتاسية. أدى دمج الإشارة التحليلية، وكثافة الخطوط، ونسبة K/Th من خلال نموذج AHP إلى تصنيف إمكانات التمعدن إلى فئات عالية ومتوسطة ومنخفضة، تم التحقق منها من خلال مواقع المناجم المعروفة، حيث كانت 87.5% من المناجم تقع ضمن فئة الإمكانات العالية. حدد هذا التحليل الشامل أهدافًا واعدة لاستكشاف المعادن وتطويرها في المستقبل.
النتائج
تشير نتائج الدراسة حول إمكانات التمعدن في شمال غرب نيجيريا إلى تصنيف واضح للمنطقة إلى ثلاث فئات ملائمة: عالية، متوسطة، ومنخفضة الإمكانات، بناءً على تحليل عملية التحليل الهرمي التحليلي (AHP). وُجد أن الإشارة التحليلية لها أعلى مؤشر وزن تراكمي (CWI) يبلغ 0.411، تليها كثافة الخطوط (0.328) ونسبة K/Th (0.261). تشير نسبة الاتساق (CR) البالغة 0.0479 إلى مستوى عالٍ من الموثوقية في التقييم. نجح أداة التراكب الموزون المطبقة على طبقات الراستر لهذه المعايير في رسم إمكانات التمعدن عبر منطقة الدراسة.
تم التحقق من النتائج من خلال مقارنة النتائج مع ثمانية مواقع تعدين نشطة، مما كشف أن 87.5% من هذه المواقع تتوافق مع مناطق عالية الإمكانات للتمعدن، بينما كانت 12.5% تقع ضمن الفئة المتوسطة. من الجدير بالذكر أنه لم تكن هناك مواقع تعدين تقع في مناطق مصنفة على أنها منخفضة الإمكانات، مما يؤكد توافقًا بنسبة 100% مع توقعات النموذج. سلط دمج البيانات المغناطيسية الهوائية والأشعة الكهرومغناطيسية الضوء على السيطرة الهيكلية على التمعدن، حيث تم تحديد المناطق المغناطيسية العالية على أنها بشكل أساسي اختراقية، كما أنتجت الدراسة أيضًا خريطة كثافة الخطوط لتوضيح المزيد من مناطق التمعدن المحتملة. تؤكد النتائج فعالية نموذج AHP في تحديد إمكانات التمعدن وتقترح أن الميزات الهيكلية تلعب دورًا كبيرًا في تحريك السوائل المعدنية الحرارية المائية.
المناقشة
تركز البحث على منطقة غنية بالمعادن في نيجيريا، تحديدًا في الجزء الشرقي من كراتون غرب إفريقيا، الذي يغطي حوالي 45,991 كم² عبر عدة ولايات. تشمل التركيبة الجيولوجية الصخور القاعدية الميغوماتيتية من العصر ما قبل الكمبري، وأحزمة الشست المتحولة من العصر البروتيروزوي، والجرانيت، والرواسب الثلاثية، التي تحتوي على رواسب اقتصادية هامة مثل الذهب وخامات الحديد. تسلط الدراسة الضوء على أهمية الهياكل الجيولوجية، التي تسهل التغيرات الحرارية المائية وتعمل كقنوات للتمعدن، خاصة في الأحزمة الرئيسية للشست في شمال غرب نيجيريا.
باستخدام بيانات مغناطيسية هوائية وأشعة كهرومغناطيسية عالية الدقة، تستخدم الدراسة تقنيات جيولوجية مختلفة لتحليل إمكانات التمعدن في المنطقة. يتم تطبيق عملية التحليل الهرمي التحليلي (AHP) لتقييم عوامل مثل كثافة الخطوط ونسب K/eTh، والتي تعتبر حاسمة لتحديد مناطق التغيرات الحرارية المائية. تشير النتائج إلى أن الشذوذ الهيكلية وكثافة الخطوط العالية تتوافق مع مناطق عالية الإمكانات للتمعدن. بالإضافة إلى ذلك، تولد الدراسة خرائط تركيز لليورانيوم (eU)، والثوريوم (eTh)، والبوتاسيوم (K)، مما يكشف عن تباينات كبيرة تشير إلى وجود رواسب معدنية. توضح خريطة نسبة K/Th المزيد من المناطق المتغيرة حراريًا، مما يشير إلى أهداف محتملة لاستكشاف المعادن. بشكل عام، تؤكد النتائج على تعقيد الجيولوجيا في المنطقة وإمكاناتها للموارد المعدنية الاقتصادية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-52270-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38238537
Publication Date: 2024-01-18
Author(s): Arewa James Ogah et al.
Primary Topic: Geophysical and Geoelectrical Methods
Overview
In this study, the Analytical Hierarchy Process (AHP) was utilized to assess the mineralization potential of schist belts in northwestern Nigeria, leveraging high-resolution aeromagnetic and aeroradiometric datasets. Advanced signal enhancement techniques, including the first vertical gradient, analytic signal, CET grid analysis, Euler deconvolution, and K/Th ratio, were employed to analyze geological structures, identify hydrothermal alteration zones, and delineate lithologic contacts. The analytic signal facilitated the classification of the study area into three magneto-lithologic zones: high (> 0.094 nT/m), intermediate (0.028 to 0.094 nT/m), and low (< 0.028 nT/m) magnetic zones, with high magnetic zones (HMZ) indicating potential intrusive zones for hydrothermal activities. The 3D Euler deconvolution indicated that the intrusive depth sources were located between 100 to 500 m, while the CET grid technique produced a lineament density map revealing structural orientations of E-W, NE-SW, WNW-ESE, and NW-SE. These structural anomalies were found to correlate with high magnetic zones and high-frequency amplitudes. Furthermore, radiometric maps were utilized for lithological classification, highlighting highly radioactive zones and potassic alteration zones. The integration of the analytic signal, lineament density, and K/Th ratio through the AHP model led to the classification of mineralization potential into high, moderate, and low categories, validated by known mine sites, where 87.5% of mines were located within the high potential class. This comprehensive analysis identified promising targets for future mineral exploration and development.
Results
The results of the study on the mineralisation potential in northwestern Nigeria indicate a clear classification of the area into three suitability categories: high, moderate, and low potential, based on an analytic hierarchy process (AHP) analysis. The analytic signal was found to have the highest cumulative weight index (CWI) of 0.411, followed by lineament density (0.328) and the K/Th ratio (0.261). The consistency ratio (CR) of 0.0479 indicates a high level of reliability in the assessment. The weighted overlay tool applied to the raster layers of these criteria successfully delineated the mineralisation potential across the study area.
Validation of the results was conducted by comparing the findings with eight active mining sites, revealing that 87.5% of these sites corresponded with high mineralisation potential areas, while 12.5% fell within the moderate category. Notably, no mining sites were located in areas classified as low potential, confirming a 100% agreement with the model’s predictions. The integration of aeromagnetic and aeroradiometric data highlighted the structural control of mineralisation, with high magnetic zones identified as primarily intrusive, and the study also produced a lineament density map to further elucidate potential mineralisation zones. The findings underscore the effectiveness of the AHP model in identifying mineralisation potential and suggest that structural features play a significant role in the hydrothermal mobilization of mineralising fluids.
Discussion
The research focuses on a mineral-rich area in Nigeria, specifically within the eastern part of the West African Craton, covering approximately 45,991 km² across several states. The geological composition includes migmatitic Precambrian basement rocks, Proterozoic metasedimentary schist belts, granitoids, and Tertiary sediments, which host significant economic deposits such as gold and iron ores. The study highlights the importance of geologic structures, which facilitate hydrothermal alterations and serve as conduits for mineralization, particularly in the major schist belts of Northwestern Nigeria.
Utilizing high-resolution aeromagnetic and aeroradiometric data, the study employs various geophysical techniques to analyze the mineralization potential of the area. The analytical hierarchy process (AHP) is applied to assess factors such as lineament density and K/eTh ratios, which are critical for identifying hydrothermal alteration zones. The results indicate that structural anomalies and high lineament density correlate with areas of high mineralization potential. Additionally, the study generates concentration maps for uranium (eU), thorium (eTh), and potassium (K), revealing significant variations that suggest the presence of mineral deposits. The K/Th ratio map further delineates hydrothermally altered zones, indicating potential targets for mineral exploration. Overall, the findings underscore the area’s geological complexity and its potential for economic mineral resources.