Geodynamische Entwicklung des Basements in der zentral-östlichen Bayuda Wüste, Sudan : strukturelle, petrologische, geochemische und geochronologische Untersuchungen

Durch integrierte Fernerkundung, GIS und Feldarbeiten zusammen mit petrographischen, geochemischen, geochronologischen und strukturellen Untersuchungen wurde die Geodynamik der zentral-östlichen Bayuda Wüste entlang und westlich des südlichen Keraf Sherzone als Teil der Kollisions-Zone zwischen Ost- und Westgondwana abgeleitet. Die Lage der Grenze zwischen Ost- und Westgondwana und ihre strukturelle und geodynamische Entwicklung und der angrenzenden Terranes während des Neoproterozoikums in NE Afrika wird seit langem diskutiert. Mit der Technik der Bandkombination, Bandverhältnisse, Hauptkomponentenanalyse auf Satellitenbildern und Bandkombination von ASTER Bildern, der Luftbildinterpretation und der Digitalisierung von vorhandenen geologischen Karten in ArcMap wurden die lithologischen Grenzen bestimmt und in ein datenbasiertes Modell eingesetzt. Feldarbeit, Richtungs-Filter und RADAR Bilder wurden für die strukturelle Analyse verwendet. Petrologische Daten, Gesamtgesteinsgeochemie, Pb-Sr Isotopendaten und U-Pb Altersbestimmungen an Zirkon wurden von Gesteinsproben aus dem Untersuchungsgebiet erhoben. Sie bestätigten die Grenze zwischen dem Sahara Metacraton und dem nubischen Schild zwischen dem Rahaba-Absol und dem Abu-Harik/Kurmut Terrane in der zentral-östlichen Bayuda Wüste. Das Rahaba-Absol Terrane besteht aus kalk-alkalischen bis hoch-K-haltigen kalk-alkalischen porphyroblastischen Metagraniten, Metamonzodiorit und undifferenzierten Gesteinen der Rahaba Serie, mit Isotopensignaturen eines remobilisierten Kratons, die während eines ausgedehten Bayudaereignisses von 1000 bis 900 Ma durch umfassende magmatische und metamorphe Aktivitäten bei 969 ± 5 Ma, 914 ± 6 Ma, 912 ± 4 Ma, 909 ± 9 Ma gebildet wurden; panafrikanische Verjüngung in den Metamonzodioriten bei 818 ± 19 Ma und 669 ± 13 Ma registriert. Details dieser Aktivitäten bedürfen noch eines besseren Verständnisses. Das Abu-Harik/Kurmut Terrane besteht aus kalk-alkalischen Insel-Bogen mit Intrusiva und Vulkaniten, Metasedimenten und zerlegten Ophiolithen mit Metagraniten mit juveniler Isotopensignatur des arabisch-nubischen Schildes. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die südliche Keraf Scherzone eine Naht zwischen zwei magmatischen Bögen, dem Abu Harik-Kurmut Terrane und dem Gabagaba Terrane, ist. Diese Terranes entstanden durch Extension bei 900-850 Ma, Konvergenz zwischen 850-750 mit Peak der Subduktion und damit verbundenem Magmatismus bei 825-800 Ma, Kollision zwischen 750-630 Ma, horizontale Verschiebung zwischen 630-590 Ma und nach der Kollision Plutonismus und letzte Abkühlung bei 590-550 Ma. Diese geodynamische Aktivität führte zu der Entwicklung von Strukturen mit drei Deformationsphasen. Die Pre-Dam ElTor Verformung durch NE-SW Verkürzung bildete koaxiale NW streichende Falten F1 und F2 mit NE Konvergenz und Überschiebung im Absol Bereich. Die Dam ElTor Verformung mit NW-SE Verkürzung überlagerte mit NE streichenden Falten F3 mit SE Konvergenz die frühere Faltenbildung im Azuma-Interferenzmuster mit Überschiebung und dextraler Bewegung im Dam ElTor Falten-Überschiebungsgürtel. Die Post-Dam ElTor Verformung durch NS Kompression bildete EW-orientierte aufrechte Falten und NNW, NS und NNE verlaufende aufrechte Falten mit EW-Extension, die sich im Bereich des Fünften Kataraktes als Kompression fortsetzt. Diese Kompression bildete wahrscheinlich die Faltung und Überschiebung im Fünften Katarakt mit W-Konvergenz. Die abschließende NS Kompression resultierte in einer sinistralen Bewegung entlang der Zone des Fünften Kataraktes. Vertikaler Kollaps ermöglichte die Intrusion von post-Kollisionsgraniten wahrscheinlich entlang von NW, NE und NS orientierten Scherzonen, wobei der überwiegende Teil des phanerozoischen Magmatismus von NW streichenden Strukturen im unteren lithopherischen Mantel gesteuert wird.Integrated remote sensing and GIS, field, petrographical, geochemical, geochronological, structural and geodynamic studies were conducted at the central-eastern Bayuda Desert along and west of southern Keraf Shear Zone, part of the collisional zone between east and west Gondwana. The location of the boundary between east and west Gondwana and the structural and geodynamic evolution of this boundary and adjacent terranes during the Neoproterozoic in NE Africa have been controversial for a long time. Techniques of band combination, band ratios, principal component analysis on satellite Landsat 7 ETM+ images and band combination of ASTER images, arial photo interpretation, archival maps digitization in ArcMap were employed for lithological differentiation and creation of a database model. Field mapping, directional filters and RADAR images were used for structural analysis. Petrological, whole-rock geochemistry, Pb-Sr isotope and U-Pb zircon laser ablation techniques were performed on rock samples from the study area. These studies confirmed that the boundary between the Saharan Metacraton and the Nubian Shield lies between Rahaba-Absol and the Abu Harik-Kurmut Terranes in the central-eastern Bayuda Desert. The Rahaba-Absol terrane comprised of calc-alkaline to high-K calc-alkaline porphyroblastic metagranites, meta-monzodiorite and undifferentiated Rahaba Series rocks that have isotopic signatures of a craton that evolved during an extended Bayudian Event from 1000 to 900 Ma through magmatic and metamorphic activities at 969±5 Ma, 914±6 Ma, 912±4 Ma, 909±9 Ma, and pan-African rejuvenation registered by the meta-monzodiorite at 818±19 Ma and 669±13 Ma. However details of these activities still require a better understanding. Meanwhile, the latter terranes are made of calc-alkaline island-arc intrusives and volcanics, metasediments and dismembered ophiolites with metagranitoids having a juvenile isotopic signature of the Arabian-Nubian Shield. Moreover, it is proposed that the southern Keraf Shear Zone is an arc-arc suture between Abu Harik-Kurmut Terranes and Gabgaba Terrane. These terranes evolved through extension at 900-850 Ma, convergence between 850 to 750 with peak subduction related magmatism at 825 to 800 Ma, collision between 750 to 630 Ma, horizontal displacement between 630 to 590 Ma and post-collision plutonism and later cooling from 590 to 550 Ma. This geodynamic activity resulted in the development of structures associated with three deformation phases. The Pre-Dam ElTor deformation due to NE-SW shortening formed F1 and F2 co-axial NW trending folds with NE vergence and thrusting at Absol area. Dam ElTor deformation from NW-SE shortening superposed NE trending F3 folds with SE vergence on earlier folds forming the Azuma fold interference pattern with thrusting and dextral movement at Dam ElTor Fold and Thrust Belt. Post-Dam ElTor deformation from N-S compression formed E-W upright fold and NNW, NS and NNE trending upright folds by E-W extension that was translated to compression at the Fifth Cataract. This compression probably formed Fifth Cataract Thrust Fold with vergence to the west. Final N-S compression formed a sinistral movement along the Fith Cataract Stretch. Vertical collapse and intrusion of post-collision granites was probably aided by shear zones along NW, NE and NS with most of the Phanerozoic magmatism controlled by NW trending lower lithopheric mantle structures