Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 4-5.

The present PhD thesis consists of three internationally published papers, which concern with some felsic intrusions (particularly leucogranite) in the west Wadi El Gemal area, south Eastern Desert of Egypt. The first paper deals with the relationship between the shear zones and their impacts on different types of granitic rocks with stress on their petrogenesis and crystallization history. These granitic rocks represent a significant episode of felsic magmatism during the late stage of the Pan-African orogeny during the late Neoproterozoic evolution of the Arabian-Nubian Shield (ANS). The Wadi El Gemal granitic rocks, especially in west Wadi Nugrus, show evidence of deformation related to the major tectonic force known as the “Najd Fault System” (NFS) resulting in different styles and degrees of shearing. Such deformation affected both older granitoids (arc-related) and younger granites (post-collisional to within-plate). Despite their high deformation, the studied granitic rocks still possess their primary igneous mineralogy, with no evidence of dynamothermal metamorphism. Due to shearing, considerable numbers of the investigated granitic rocks show remarks of mylonitization, chessboard patterns, sub-grain recrystallization, and mica kinks that are synchronized with the NFS. The second paper focuses on leucogranite as a prominent younger granite in the area of study, which occurs in close association with pegmatite and aplite. Geochemically, they are alkali-calcic, calc-alkaline, and peraluminous in composition. They are characterized by strong negative (-ve) Eu anomalies, which are very consistent with an upper crust composition, indicating fractionation of feldspar cumulates. They were crystallized from multiple-sourced melts that include mafic, metagraywake, and pelitic, which formed at crystallization temperatures around 568-900 °C, and at a pressure around 0.39-0.48 GPa supporting their emplacement as shallow depth intrusions. Also, they show a moderate La/Sm ratio indicating combined magmatic processes represented by partial melting and fractional crystallization. To explain the felsic late magmatism in the ANS in terms of a geodynamic
model, an evolutionary three-stage model is suggested. The model addresses how felsic magmatism spreads in the ANS from syn-collisional to post-collisional phases. The third paper aims to study the mineralization hosted by some of the studied younger granites, with stress on their geochemical and spectroscopic characterization, and possible genesis. The mineralization is represented mostly by beryl, which occurs sometimes as emerald or the gem quality of beryl that have been mined since Antiquity. Two types of beryl were investigated including emerald from ancient workings in the schist-related type in the Wadi El Gemal area. For comparison, beryl from the so-called granite-related type from other localities in the Eastern Desert of Egypt, e.g. Homret Mikpid and Homr Akarem areas were studied too. The Wadi El Gemal emeralds (alkali-type, sodic) are Mg-bearing while the Mikpid-Akarem beryls (normal-type) are Fe-bearing. Intense green color of emerald results in a 323 cm-1 Raman shift due to ~0.77 wt% Cr2O3 derived from serpentinite. The Mikpid-Akarem beryls are either very faint blue or white and lack Cr, Mg and AlIV. On the other hand, they are relatively enriched in Fe and AlVI compared with the Wadi El Gemal emeralds (up to 0.13 and 1.97 apfu and 0.04 & 1.68 apfu, respectively), which is a function of the peraluminous composition of the granite host. The FTIR spectra of beryls and emeralds show a series of stretching and bending vibrations due to the presence of type I H2O (OH-Na band at 3657 cm-1) and type II H2O (stretching at 3591-3657 cm-1 and bending at 1631 cm-1). Lacking of Li+ leads to the absence of OH-Li band that is indicative of type III H2O. An uncommon shift at 147 cm-1 can be attributed to defect structure due to presence of radioactive zircon and monazite inclusions. Fe2+ substitution in the octahedral sites is appreciable and results in an UV-Vis-NIR band at 836 nm.

تتكون رسالة الدكتوراه الحالية من ثلاث أوراق بحثية منشورة دوليا، وهي تتعلق ببعض المتداخلات الفلسية )خاصة الجرانيت فاتح اللون( في منطقة غرب وادي الجمال، بجنوب الصحراء الشرقية في مصر. يتناول البحث الأول العلاقة بين مناطق القص وتأثيرها على أنواع مختلفة من الصخور الجرانيتية، مع التركيز على تاريخ تكوينها وتبلورها. تمثل هذه الصخور الجرانيتية نواتج مهمة من الصهارة الفلسية خلال المرحلة المتأخرة من حركة التجبل الأفريقية أثناء تطور النيوبروتيروزوي المكون للدرع العربي النوبي ) ANS (. تظهر صخور وادي الجمال، خاصة في غرب وادي نجرص، أدلة على التشوه المرتبط بالقوة التكتونية الرئيسية المعروفة باسم "نظام صدع نجد" ) NFS ( مما أدى إلى أنماط ودرجات مختلفة من القص. أثر هذا التشوه على كل من الجرانيتات الأقدم )المرتبطة بالبيئة القوسية( والجرانيت الاحدث ما بعد الاصطدام داخل الصفيحة(. وعلى الرغم من تشوهها العالي، لا تزال الصخور الجرانيتية التي تمت دراستها تمتلك معادنها النارية الأولية، مع عدم وجود دليل على التحول الديناميكي الحراري. بسبب القص، تُظهر أعداد كبيرة من الصخور الجرانيتية التي تم فحصها دلائل إعادة التبلور، وأنماط رقعة الشطرنج، وإعادة تبلور الحبوب الفرعية، ومكامن الخلل في الميكا والمتزامنه مع NFS وتركز الورقة الثانية على الجرانيت فاتح اللون، باعتباره الجرانيت الأحدث في منطقة الدراسة، والذي يتواجد بارتباط وثيق مع صخور البيجماتيت والأبليت. من الناحية الجيوكيميائية، فهي قلوية كالسية، وكلسية قلوية، وفوق الألومينية. وتتميز بوجود شذوذات سلبية قوية ) ve ( لعنصر الايوروبيوم، والتي - تتوافق مع التكوينداخل القشرة العلوية للأرض، مما يشير إلى تجزئة الفلسبار وتراكمه. ويعتقد أن ذلك التبلور حدث من ذوبان متعدد المصادر يشمل صخور مافية، والجرياواك المتحول، وصخوربيليتية، والتي تشكلت عند درجات حرارة تبلور حوالي 568 - 900 درجة مئوية، وعند ضغط يتراوح بين 0.39 - 0.48 جيجا باسكال، مما يدعم وضعها كمتداخلات ضحلة. كما أنها تظهر نسبة La/Sm معتدلة تشير إلى عمليات الصهارة المجمعة المتمثلة في الذوبان الجزئي والتبلور الجزئي. لشرح الصهارة الفلسية المتأخرة في ANS من حيث النموذج الجيوديناميكي، تم اقتراح نموذج تطوري ثلاثي المراحل. يتناول هذا النموذج كيفية انتشار الصهارة الفلسية في ال ANS من مراحل التصادم المتزامن وحتي مراحل ما بعد التصادم.
أما البحث الثالث فيهدف إلى دراسة التمعدن الموجود في بعض الجرانيتات الحديثة المدروسة مع التركيز على خصائصها الجيوكيميائية والطيفية ونشأتها المحتملة. يتم تمثيل التمعدن في الغالب بالبريل، والذي يتواجد أحيانًا على شكل زمرد أو البريل الكريم، والذي تم استخراجه منذ العصور القديمة. تم فحص نوعين من البيريل، بما في ذلك الزمرد من الأعمال القديمة في النوع المرتبط بالشيست في منطقة وادي الجمال. كذلك وبغرض المقارنة، تم دراسة نوعية بيريل اخري تعرف بالنوع المرتبط بالجرانيت من مواقع أخرى في الصحراء الشرقية المصرية، وعلى سبيل المثال من ذلك، تمت دراسة بللورات بيريل من مناطق حمرة مكبيد وحمر عكارم. أوضحت الدراسة أن زمرد وادي الجمال )من النوع القلوي والصودي( يحمل الماغنيسيوم بينما بيريل مكبيد عكارم )النوع العادي( يحمل الحديد الثنائي. يظهر اللون - الأخضر المكثف للزمرد في تحرك تحليل ال Raman بمقدار 323 سم- 1 بسبب ~ 0.77 ٪ بالوزن من أكسيد الكروميوم المشتق من صخور السربنتينيت المحيطة. بيريل مكبيد عكارم إما أزرق باهت جدًا أو - أبيض ويفتقر إلى بعض العناصر مثل الكروميوم والماغنيسيوم والألومينيوم الرباعي. ومن ناحية أخرى، فهي غنية نسبيًا بعناصر الحديد والألومنيوم السداسي مقارنة بزمرد وادي الجمال )حتى 0.13 و 1.97apfu و 0.04 و 1.68 apfu ، على التوالي(، وهي دالة للتركيبة شبه اللامعة لمضيف الجرانيت. تظهر أطياف FTIR للبريل والزمرد سلسلة من اهتزازات التمدد والانحناء بسبب وجود النوع I من O2H نطاق Na-OH عند 3657 سم- 1 ( والنوع II O2H )يمتد عند 3591 - 3657 سم- 1 والانحناء عند 1631 سم- 1(. يؤدي نقص الليثيوم إلى غياب نطاق Li-OH الذي يشير إلى النوع III O2H . يعزى التحول غير المألوف عند 147 سم- 1 إلى خلل في البنية بسبب وجود شوائب الزيركون المشع والمونازيت. يعد استبدال الحديد الثنائي في المواقع الثمانية أمرًا ملموسًا وينتج عنه نطاق UV-Vis-NIR عند 836 نانومتر.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.