Earth Sciences Research Journal

GEOPHYSICAL EVIDENCE FOR AN IMPACT CRATER IN VICHADA, NORTHWESTERN SOUTH AMERICA AND ITS ECONOMIC POTENTIAL

A prominent positive free-air gravity anomaly mapped over a roughly 50-km diameter basin is consistent with a mascon centered on (4°30"N, -69°15"W) in the Vichada Department, Colombia, South America. The inferred impact crater is nearly one third the size of the Chicxulub Crater. It must have formed recently, in the last 30 m.a because it controls the path of the Vichada River. The impact crater structure has been partially eroded and is almost completely covered by vegetation. No antipodal relationship has been established. The proposed impact appears to have contributed to the development of mineral deposits of economic interest. The impact shock waves extensively thinned and disrupted the Precambrian cratonic crust. A thick sedimentary cover, dense vegetation and erosional processes greatly limits direct geological testing of the inferred impact basin. Ground follow up gravity and magnetic surveys are recommended for confirming the regional free air gravity anomalies.

Una anomalía gravimétrica positiva de aire libre ha sido mapeada sobre una Cuenca de aproximadamente 50 km de diámetro, la cual coincide con la ubicación de una concentración de masa o MASCON, centrada en las coordenadas 4°30"N, -69°15` en el Departamento de Vichada, Colombia, Suramérica. La estructura de impacto de meteorito inferida corresponde a una tercera parte del tamaño de la estructura de impacto de Chicxulub. Esta estructura debe haberse formado en los últimos 30 m.a. debido a que controla la trayectoria del río. La estructura de impacto ha sido parcialmente erosionada y está casi completamente cubierta por una densa vegetación. No se han establecido relaciones anti polares. El impacto de meteorito propuesto pudo haber contribuido al desarrollo de depósitos minerales de interés económico. Las ondas de choque han adelgazado y distorsionado intensamente la corteza cratónica precámbrica. Una delgada secuencia sedimentaria, la vegetación densa y los procesos erosivos limitan considerablemente la verificación de la estructura mediante geología de superficie. Se recomienda realizar estudios de gravimetría y magnetometría terrestre para confirmar la ocurrencia de las anomalías gravimétricas regionales asociadas a la estructura.

CHARACTERIZATION OF VERMICULITE BY XRD AND SPECTROSCOPIC TECHNIQUES

A natural mineral from Santa Marta-Colombia used as the starting material in the synthesis of pillared clays has been characterized by several techniques, including X-ray diffraction, X-ray fluorescence, electronic paramagnetic resonance, aluminum nuclear magnetic resonance and scanning electron microscopy. The information revealed that the mineral corresponds to trioctahedral vermiculite. The identification of this mineral is valuable in the control of reduction charge and pillaring processes on these materials to obtain more complex solids like the ones required to specific catalytic applications.

Un mineral natural de la región de Santa Marta en Colombia, el cual usado como el material de partida en la síntesis de arcillas pilarizadas, ha sido caracterizado por diversas técnicas tales como difracción de rayos-X, fluoresencia de rayos-X, resonancia electrónica paramagnética, resonancia magnética nuclear de aluminio y microscopía electrónica de barrido. La información en conjunto indica que el mineral corresponde a vermiculita trioctaédrica. La identificación de este mineral es muy importante en la comprensión y el control de los procesos de reducción de carga y de pilarización de estos materiales para la obtención de sólidos más complejos, como los requeridos en aplicaciones catalíticas específicas.

COMPOSITIONAL AND PETROGENETIC FEATURES OF SCHISTOSE ROCKS OF IBADAN AREA, SOUTHWESTERN NIGERIA

Amphibole and quartz schist which occur in association with migmatite gneiss, granitic gneiss and Pan African Older Granite bodies around Ibadan area, southwestern Nigeria, were studied with a view to elucidate their compositional characteristics and their evolution. Mineralogical determinations from optical studies show a high proportion of granular quartz and accessory muscovite in the quartz schist. The amphibole schist on the other hand comprises mainly dark colored bands of hornblende with subordinate tremolite, chlorite and minor amounts of plagioclase and quartz. Chemical analysis of the samples obtained by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICPMS) instrumentation method, involving major and trace elements reveal the silicieous nature of the quartz schist and and the amphibole .samples of both rock units are also marked by relatively elevated contents of Ba, Zr, Rb, La and Ce and Zr. In addition, variation plots using Na2O, K2O suggests arenaceous sedimentary ancestry for the quartz schist and an igneous ancestry most probably mafic extrusive volcanics for the amphibole schist. Provenance indicators, such as Ba, in the quartz schists suggest derivation of this sedimentary protolith from the weathering of largely granitic rocks. Similarity of the amphibole schist progenitors with subalkaline basaltic andesite is also implied by the Na2O+K2Oversus SiO2 bivariate plot, while the Na2O+K2O-Fe2O3(t)-MgO ternary plot reveal their calc-alkaline affinity. Tectonically, the quartz schists evolved within the passive margin environment, whereas the MgO-Fe2O3-Al2O3 ternary plots reveal an Ocean island basalt tectonic evolution for the amphibole schist.

Anfíboles y esquistos de cuarzo que ocurren en asociación con gneiss migmatiticas, gneiss de granito y cuerpos antiguos de granito Pan Africano alrededor del área de Ibadan, a sudoeste de Nigeria, fueron estudiados con el fin de aclarar las características composicionales y su evolución. Determinaciones mineralógicas a partir de estudios ópticos muestran una alta proporción de cuarzo granular y moscovita accesorios en el esquistos de cuarzo. Por otro lado, los esquistos anfíboliticos incluyen bandas de color oscuro principalmente de hornblenda con tremolita, clorito y de pequeñas cantidades de plagioclasa y cuarzo. El análisis químico de las muestras obtenidas por el método acoplamiento inductivo de Espectrometría de Masas (ICPMS), revela la naturaleza de silicieous de los esquistos de cuarzo y los anfíboliticos. Muestras de ambas unidades de rocas también están marcados por el contenido relativamente elevado de Ba, Zr, Rb, La y Ce y Zr. Además, la variación de las gráficas Na2O, Al2O, K2O sugiere arenas sedimentarias antiguas para el esquisto de cuarzo y una ígnea antigua muy probablemente mafica para los esquistos anfíboliticos. Los indicadores de procedencia, tales como Ba, enlos esquistos de cuarzo sugierenderivación de protolito sedimentario desde la erosión de las rocas graníticas en gran medida. La similaridad entre los progenitores de esquisto anfíboliticos con andesita basáltica subalkaline también implican Na2O+K2O versus SiO2, por la variación de la gráfica Na2O+K2O-Fe2O3 (t)- MgO revelan su afinidad calco-alcalinas. Tectónicamente, los esquistos de cuarzo evolucionaron en un ambiente de margen pasivo, mientras que el gráfico MgO-Fe2O3-Al2O3 parcela ternario revelan una evolución tectónica basalto en la isla de Océano para los esquistos anfíboliticos.

CRS SEISMIC PROCESSING OF A GEOLOGICAL COMPLEX AREA

We applied the NMO and CRS (Common Reflector Surface) approaches to a complex geological area in order to compare their performances for obtaining enhanced images. Unlike NMO, CRS does not depend on a previous time velocity model and uses a hyperbolic equation to estimate 2D travel times through three parameters (Normal ray emergence angle, NIP and N wavefront curvatures). To obtain the image a solution provided by coherence analysis algorithm was used. A low quality Colombian seismic line acquired in Middle Magdalena basin was used, where a foothill geological area is characterized by a thrusting fault. The CRS provided an enhanced image which allowed a new geological interpretation that is best constrained with other regional observations.

El propósito de esta investigación es comparar las técnicas de Superficie Común de Reflexión (CRS) y Normal Move Out (NMO) en su desempeño en zonas geológicamente complejas, procurando imágenes sísmicas de mejor calidad. A diferencia del NMO, el CRS no depende de un modelo previo de velocidad y usa una ecuación hiperbólica de tiempos de viaje 2D dependiente de tres parámetros (ángulo de emergencia del rayo normal, curvatura de la onda de punto de incidencia normal y curvatura de la onda normal). Para obtener la imagen se usó una solución provista por un algoritmo de análisis de coherencia. Se usó una línea sísmica de baja calidad adquirida en la cuenca del Valle Medio del Magdalena - Colombia, en una zona de pie de monte caracterizada por una falla de cabalgamiento. El CRS suministró una imagen mejorada que permitió una nueva interpretación geológica que se ajusta mejora con otras observaciones regionales.

MAPPING HIGH-ANGLE BASEMENT FAULTS IN THE MIDDLE BENUE TROUGH, NIGERIA FROM GRAVITY INVERSION SURFACE

High-angle faults appear as vertical off-sets on a topographic surface including that derived through the inversion of gravity data. In this study of the middle Benue trough, Nigeria, gravity data for the area was bandpass filtered and inverted to generate a topographic surface map of the basement. Furthermore, a topographic slope surface map was produced by calculating the horizontal gradient magnitude over the surface. An automatic method was used to scan the horizontal gradient magnitude grid to identify maxima whose loci were mapped as high-angle faults in the basement. Three major NE-SW trending faults of regional dimension were identified. There are also shorter but significant NW-SE trending faults. The NE-SW and NW-SE sets are interpreted as conjugate pairs within the fracture system of the Nigerian Basement Complex. In places, segments of these faults represent bounding faults enclosing the four major sub-basins which were identified around Bashar, Mutum Biyu, Wukari and Lafia.

Ángulo mayor de las fallas aparece como salida vertical en una superficie topográfica que incluye la derivada mediante el cambio de los datos de gravedad. En este estudio de la depresión intermedia Benue, Nigeria, los datos de gravedad para el área fue filtrado de arriba hacia abajo por el paso de banda para generar un mapa topográfico de la superficie del basamento. Además, un mapa de superficie topográfico de la pendiente fue producido por el cálculo de la magnitud del gradiente horizontal sobre la superficie. Se uso un método automático para explorar la magnitud máxima de la gradiente horizontal de la red para identificar los loci graficados en mapas que muestran las fallas con ángulos mayores en el basamento. Tres NE-SW tendencias principales de la falla de la dimensión regional fueron identificado. Allí están las tendencias de las fallas NW-SE más cortas pero significativa. Se establece que el NE-SW y NW-SE son interpretados como pares conjugados en el sistema de la fractura del Basamento complejo de Nigeria. En algunos lugares, los segmentos de estas faltas están representan por coordenadas encerradas por cuatro principales sub-cuenca que son identificadas alrededor de Bashar, Mutum Biu, Wukari and Lafia.

GEOLOGY AND DEPOSITIONAL ENVIRONMENT OF CAMPANO-MAASTRICHTIAN SEDIMENTS IN THE ANAMBRA BASIN, SOUTHEASTERN NIGERIA: EVIDENCE FROM FIELD RELATIONSHIP AND SEDIMENTOLOGICAL STUDY

The study area lies within the Anambra Basin and it is made up of Enugu Shale, Mamu Formation, Ajali Sandstone, and Nsukka Formation. This study aimed at determining the geology and depositional environmental of these formations through field relationship and grain size distribution morphologic studies. The field data shows Enugu Shale as fissile, light grey with extraformational clast which graded into Mamu Formation which is made up of shale, coal and sandy shale. It passes upward into Ajali Sandstone which is characterized by cross beds, Herringbone structures and Ophiomorpha burrows. The youngest formation within the basin is Nsukka Formation. The granulometric study of Mamu Formation shows fine to medium grains, coarse, medium to fine grain for Mamu and Ajali Formation respectively. The standard deviation indicates poorly sorted. The kurtosis shows leptokurtic, platykurtic to very leptokurtic for both while the skewness values indicate positive and symmetrical in all except for Ajali Sandstone that is negatively skewed. The bivariate and the multivariate results reveal shallow marine and fluvial deposits for both Mamu Formation and Ajali Sandstone respectively. The paleocurrent direction of Ajali Sandstone indicates southwest while the provenance is northeast. The fissility of Enugu Shale suggests that it was deposited in low energy environment, distal to proximal lagoon environment. The presence of extraformatonal clast within Enugu Shale indicates fluvial incursion. However, the textural analysis of Mamu Formation suggests a sediment deposited in a low energy environment which favoured deposition of fine to medium size sediments that is, estuary environment. Textural result of Ajali Sandstone in the study area coupled with the field data such as Herring-bone structures, and Ophiomorpha burrows, revealed that Ajali Sandstone was deposited in a tidal environment probably littoral environment. While the light grey colour observed in the Nsukka Formation suggests sediments deposited under an oxidizing marine environment.

El área de estudio está en la cuenca Anambra, compuesta de las Arcillas Enugu, la formación Mamu, la Arenisca Ajali, y la formación Nsukka. Este estudio ayudó a determinar la geología y el ambiente de deposición de estas formaciones mediante relaciones de campo y estudios morfológicos de distribución de tamaño de grano. Los datos de campo muestran que las arcillas Enugu son quebradizas, de color gris claro con clastos extraformacionales que gradaron en la formación Mamu la que está compuesta de arcillas, carbón y arcilla arenosa. La Arenisca Ajali está caracterizada por estratificación cruzada, estructuras de espiga y túneles de Ophiomorphas. La formación más joven de la cuenca es la Formación Nsukka. El estudio granulométrico de la Formación Mamumuestra tamaños de grano fino a medio, grueso, y de medio a fino para las Formaciones Mamu y Ajali respectivamente. La desviación estándar indica una pobre clasificación de los granos. La curtosis son leptocúrticas, platycurticas a muy leptocúrticas para ambas formaciones, mientras que los indicadores de asimetría muestran asimetría positiva y simétrica en todos los casos excepto para la Arenisca Ajali que presentó asimetría negativa. Las distribuciones bivariadas y multivariadas indican depósitos someros marinos y fluviales para las Formaciónes Mamu y Arenisca Ajali respectivamente. La dirección de las paleocorrientes de la Arenisca Ajali es suroeste mientras que la procedencia es el noreste. La fragilidad de las arcillas Enugu sugiere que fué depositada en un ambiente de baja energía, en ambiente de laguna distal a proximal. La presencia de clastos extraformacionales indica incursión fluvial. Sin embargo, el análisis de textura de la Formación Mamu sugiere que los sedimentos fueron depositados en un ambiente de baja energía la cual favoreció la depositación de sedimentos de tamaño finos a medio, esto es en ambiente de estuario. Los resultados de textura de la Arenisca Ajali en el área de estudio junto con los datos de campo tal como estructuras de espigaizarra laguna cercana y túneles de Ophiomorphas, revelaron que la Arenisca Ajali fué depositada en ambiente de marea probablemente ambiente de litoral. Mientras el color gris claro observado en la Formación Nsukka sugiere sedimentos depositados en un ambiente marino oxidante.

STATISTICAL INVESTIGATION OF THE GROUNDWATER SYSTEM IN DARB EL-ARBAEIN, SOUTHWESTERN DESERT, EGYPT

In Darb El Arbaein, the groundwater is the only water resources. The aquifer system starts from Paleozoic-Mesozoic to Upper Cretaceous sandstone rocks. They overlay the basement rocks and the aquifer is confined. In the present research, the performance of the statistical analyses to classify groundwater samples depending on their chemical characters has been tested. The hydrogeological and hydrogeochemical data of 92 groundwater samples was obtained from the GARPAD authority in northern, central, and southern Darb El Arbaein. A robust classification scheme for partitioning groundwater chemistry into homogeneous groups was an important tool for the characterization of Nubian sandstone aquifer. We test the performance of the many available graphical and statistical methodologies used to classify water samples. R-mode, Q-mode, correlation analysis, and principal component analysis were investigated. All the methods were discussed and compared as to their ability to cluster, ease of use, and ease of interpretation. The correlation investigation clarifies the relationship among the lithology, hydrogeology, and anthropogenic. Factor investigation revealed three factors namely; the evaporation process-agricultural impact-lithogenic dissolution, the hydrogeological characteristics of the aquifer system, and the surface meteoric water that recharge the aquifer system. Two main clusters that subdivided into four sub clusters were identified in groundwater system based on hydrogeological and hydrogeochemical data. They reflect the impact of geomedia, hydrogeology, geographic position, and agricultural wastewater. The groundwater is undersaturated with respect to most selected minerals. The groundwater was supersaturated with respect to iron minerals in northern and southern Darb El Arbaein. The partial pressure of CO2 of the groundwater versus saturation index of calcite shows the gradual change in PCO2 from atmospheric to the present aquifer pressures.

En Darb El Arbaein, el agua subterránea es el único recurso hídrico. El sistema acuífero confinado incluye rocas del Paleozoico-Mesozoico hasta areniscas del cretácico superior sobre el basamento. En esta investigación se probó el desempeño del análisis estadístico para clasificar las muestras de agua subterránea en función de sus características químicas. Datos hidrogeológicos e hidrogeoquímicos de 92 muestras de agua subterránea fueron obtenidas en el norte, centro, y sur de Darb El Arbaein. Se usó un esquema de clasificación robusto para separar químicamente en grupos homogéneos las aguas subterráneas del acuífero de la arenisca de Nubia. Se probaron los rendimientos de varias metodologías graficas y estadísticas para clasificar las muestras de agua, entre ellas análisis de correlación, modo R, modo Q y componentes principales. Las correlaciones aclaran las relaciones entre la litología, la hidrogeología y la influencia antropogénica. La investigación reveló tres factores a saber: evaporación asociada a procesos agrícolas e impacto de disolución litogénica, las características hidrogeológicas del acuífero, y la superficie meteorizada por donde se recarga el acuífero. Se identificaron dos grupos principales subdivididos en cuatro subgrupos que reflejan el impacto de la geología, hidrogeología, posición geográfica, y las aguas residuales agrícolas. El agua subterránea es insaturada con respecto a la mayoría de los minerales seleccionados pero sobresaturada con respecto a los minerales de hierro en el norte y el sur de Darb El Arbaein. La presión parcial del agua subterránea en relación al índice de saturación de calcita muestra un cambio gradual en PCO2 de la presión atmosférica a la presente en el acuífero.