Date of Award
11-2023
Document Type
Dissertation
Degree Name
Doctor of Philosophy in Geosciences
Department
Geosciences
First Advisor
Hakim Saibi
Abstract
The Late Cretaceous obduction of the Semail Ophiolite onto the rifted passive Arabian margin and the Cenozoic collisional tectonics with the final closure of the Neotethys Ocean are major contributors to the present-day crustal architecture of the northern United Arab Emirates. The emplacement of the Semail Ophiolite and the progressive accretion of the underlying thrust sheets onto the previous Arabian rifted margin in the Cenomanian resulted in lithospheric flexure of the Arabian Platform and led to the formation of a Foreland basin adjacent to the mountain belt in the United Arab Emirates and Oman. Tectonic stacking of the foreland sediments and thrusting of the platform and the basement resumed as a result of the collisional tectonics in the Cenozoic with the final closure of the Neotethys Ocean.
The geological structures associated with the emplacement of the Semail Ophiolite during the Late Cretaceous and the subsequent collisional tectonics in the Cenozoic hold considerable scientific and economic significance. The acknowledgment of ophiolites as structural counterparts to oceanic lithosphere played a vital role in the progression of the plate tectonic theory during the 1960s. Ophiolites have proven to be of significant economic importance to human societies and civilizations due to their abundant reserves of minerals and ore deposits, as viewed through an economic lens. Foreland basins and Fold and Thrust Belts provide important information regarding crustal shortening and mountain-building processes in convergent orogens.
In this study, broadband magnetotelluric data were acquired for the first time in the northern United Arab Emirates to examine subsurface structures related to these two major tectonic events. The main objective of this study is to image the base of the ophiolite blocks in the northern United Arab Emirates and to map subsurface deformation related to the post-obduction Cenozoic collisional tectonics in the northern United Arab Emirates. This study presents the first three-dimensional resistivity model of the crustal structure of the northern section of the United Arab Emirates.
The recovered resistivity model from the three-dimensional inversion of the broadband magnetotelluric data reveals the subsurface geometry of the highly resistive ophiolite blocks, the underlying conductive thrust sheet (Haybi-Hawasina nappe), a second "wedge-shaped" conductive foreland basin flanking the Hajar mountain ranges, and at depth underneath the conductive foreland sediments, a high resistivity structure associated with a fold-thrust belt adjacent to the allochthonous units. The ophiolite in Fujairah and Khor Fakkan is thicker than 20 km and dips eastward. Along the Wadi Ham fault, the resistive ophiolite displays a gap indicative of the out-of-sequence Bani Hamid metamorphic rocks that cut across the mantle sequence. The thin-skinned thrust sheets of the proximal-distal Tethyan sedimentary units (Haybi-Hawasina complexes) exhibit low resistivity in the Dibba zone. In contrast to its gently east-dipping geometry in the Dibba Zone, the conductive Haybi-Hawasina structure in the southern portion of the study area appears nearly vertical beneath the dense (> 20 km) Khor Fakkan and Fujairah Ophiolites. This could suggest extensive deformation of the thrust sheets beneath the southerly dense ophiolite blocks.
Arabic Abstract
تمركز الأفيوليت في العصر الطباشيري المتأخر والاصطدام التكتوني في حقبة السينوزوييك في شمال دولة الإمارات العربية المتحدة: استعمال البيانات الكهرومغناطيسية العميقة
يعد كل من التصادم الطباشيري المتأخر لمتكون سمايل الأفيوليت على الحافة العربية السلبية المتصدعة والتكتونيات التصادمية في حقب الحياة الحديثة مع الغلق التام لمحيط التيس من المساهمين الرئيسيين في بناء القشرية الحالية لشمال الإمارات العربية المتحدة. ولقد أدى تموضع صخور سمايل الأفيوليت والتراكم التدريجي لصفائح الدفع الأساسية على حافة الصفيحة العربية المتصدعة في عصر السينومنيان أو الطباشيري المتأخر إلى انثناء الغلاف الصخري للرصيف القاري العربي وأدى إلى تشكيل حوض أمامي مجاور للحزام الجبلي في الإمارات العربية المتحدة وعمان. حدث تراص تكتوني لرواسب الأراضي الأمامية مرة أخري ودفع اللوح العربي والطابق السفلي نتيجة للتكتونيات التصادمية في حقب الحياة الحديثة مع الغلق التام لمحيط التيس.
إن التراكيب الجيولوجية المصاحبة لوضع متكون سمايل الأفيوليت خلال نهاية العصر الطباشيري والصفائح التكتونية التصادمية اللاحقة في الحياة الحديثة لها أهمية علمية واقتصادية كبيرة. تعتبر كتل الأفيوليت في الإمارات العربية المتحدة وسلطنة عمان معروفة عالميا بأنها أكثر تكوينات الأفيوليت مكتملة وجيدة الحفظ بشكل استثنائي. وقام علماء علوم الأرض باستخدام الأفيوليت على نطاق واسع كمصدر مهم لاستكشاف صفات مختلفة، بما في ذلك الصهارة التي تحدث في حيد وسط المحيط، وكيمياء طبقة وشاح الأرض، وعمليات الاندساس داخل الأحزمة البانية للجبال. لعب الاعتراف بالأفيوليت كنظراء التركيبية الغلاف الصخري المحيطي دورا حيويا في تطور نظرية الصفائح التكتونية خلال ستينيات القرن العشرين.
ولقد أثبتت الأفيوليت كما ينظر إليها من خلال عدسة اقتصادية أنها ذات أهمية اقتصادية كبيرة للمجتمعات والحضارات البشرية بسبب احتياطاتها الوفيرة من المعادن ورواسب الخام. تم التعرف على الصخور فوق المافية في مجمع الأفيوليت كبيئة جيولوجية تحتوي على مجموعة واسعة من المعادن ذات القيمة الاقتصادية، بما في ذلك الذهب والفضة وعناصر مجموعة البلاتين والكروم والمنجنيز والتيتانيوم والكوبالت والنحاس والنيكل. توفر أحواض الأراضي الأمامية وأحزمة الطي والدفع معلومات مهمة فيما يتعلق بتقصير القشرة الأرضية وعمليات بناء الجبال في الحركات المتقاربة. ويشتهر حوض الأراضي الأمامية وأحزمة الطي والدفع في دولة الإمارات العربية المتحدة بمواردها من النفط / الغاز.
وفي هذه الدراسة، تم الحصول على بيانات النطاق المغناطيسي عريض النطاق لأول مرة في شمال دولة الإمارات العربية المتحدة لدراسة التراكيب التحت سطحية المرتبطة بهذين الحدثين التكتونيين الرئيسيين. تم الحصول على البيانات المغناطيسية عريضة النطاق من 73 محطة بينها مسافات تبلغ حوالي 5 كيلومترات. ان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تصور قاعدة كتل الأفيوليت في شمال دولة الإمارات العربية المتحدة ورسم خريطة للتشوه تحت السطحي عقب اندساس الألواح التكتونية التصادمية في حقب الحياة الحديثة شمال دولة الإمارات العربية المتحدة. وتقدم هذه الدراسة أول نموذج مقاومة كهربائية ثلاثي الأبعاد للبنية القشرية للقسم الشمالي من دولة الإمارات العربية المتحدة.
ويكشف نموذج المقاومة المسجلة من الانعكاس ثلاثي الأبعاد للبيانات المغناطيسية عريضة النطاق عن الشكل التركيبي تحت السطحي لكتل الأفيوليت عالية المقاومة، وصفيحة الدفع الموصلة الأساسية صخور الحواسنة والحايبي) ، وحوض أمامي ثان "على شكل "وتد" يحيط بسلاسل جبال الحجر ، وفي العمق تحت رواسب الأراضي الأمامية الموصلة ، تركيب ذو مقاومة عالية مرتبط بحزام دفع مطوي مجاور للوحدات الصخرية المنقولة. ويبلغ سمك الأفيوليت في الفجيرة وخورفكان أكثر سمكا من 20 كم وينخفض شرقا. على طول صدع وادي حام، ويظهر الأفيوليت ذو المقاومة الكهربية فجوة تدل على صخور بني حميد المتحولة خارج التتابع والتي تقطع تتابع الوشاح تظهر صفائح الدفع ذات القشرة الرقيقة للوحدات الرسوبية للتيس القريبة البعيدة مجمعات حواسنة وحايبي مقاومة كهربائية منخفضة في منطقة دبا. وعلى النقيض من الأنحدار اللطيف شرقا في منطقة دبا، يبدو تركيب الحواسنة وحايبي الموصل للكهرباء في الجزء الجنوبي من منطقة الدراسة عموديا تقريبا تحت الأفيوليت الكثيف ( 20 كم في خورفكان والفجيرة. قد يشير هذا إلى تشوه واسع النطاق لصفائح الدفع تحت كتل الأفيوليت الجنوبية الكثيفة.
Recommended Citation
Cherkose, Biruk Abera, "LATE CRETACEOUS OPHIOLITE EMPLACEMENT AND CENOZOIC COLLISIONAL TECTONICS IN THE NORTHERN UAE: INSIGHTS FROM BROADBAND MAGNETOTELLURIC DATA" (2023). Dissertations. 282.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_dissertations/282
