Date of Award

4-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Geosciences

Department

Geosciences

First Advisor

Dr. Hakim Saibi

Second Advisor

Dr. Abdel Rahman Fowler

Third Advisor

Dr. Dalal Alshamsi

Abstract

This thesis investigates subsurface structures within the United Arab Emirates University (UAEU) campus using microgravity survey. Gravity methods are widely used in geophysical exploration to detect density variations that may indicate subsurface anomalies. The primary objective of this research is to generate the Bouguer anomaly map of the UAEU campus to map subsurface structures and to assess potential geological hazards such as cavities. A total of 76 gravity stations were measured across the UAEU campus using the Scintrex CG-6 gravimeter. The acquired gravity data underwent standard processing to obtain the Bouguer anomaly, including tidal, instrumental drift, latitude, free air, Bouguer, and terrain corrections. The first Bouguer anomaly map of the UAEU campus was produced, revealing gravity values ranging from 112.8–115.1 mGal. High gravity anomalies are concentrated in the north-eastern and western regions, while lower gravity anomalies are predominantly observed in the southeastern and southwestern areas. Gravity gradient derivative techniques, such as the horizontal gradient, tilt angle, horizontal derivative of tilt angle and analytic signal were applied to the Bouguer anomaly. A three-dimensional gravity inversion was performed, modeling density variations from the surface down to a depth of 300 meters below the sea level. The study successfully identified significant density contrasts indicative of probable cavities or low-density bodies, lithological variations, and possible faults zones dominant structural trends along west-northwest–east-southeast, northwest–southeast, north–south, and east-west directions in the study area. Two distinct geological layers were identified: a shallow layer extending up to approximately 50 meters and a comparatively deeper layer ranging from 50–100 meters in depth. The three-dimensional inversion model delineated two prominent low-density anomalies at depths of 125–175 meters from surface, suggesting the presence of cavities or low-density zones. This research represents the first high-resolution microgravity study of the UAEU campus, establishes a baseline microgravity dataset for the UAEU campus. The results enhance understanding of subsurface and highlight the need for further geotechnical and geophysical investigations to validate and refine cavity detection and hazard assessments.

Arabic Abstract

دراسة الجاذبية الدقيقة للطبقات تحت السطحية في حرم جامعة الإمارات العربية المتحدة

تتناول هذه الرسالة دراسة البُنى تحت السطحية داخل حرم جامعة الإمارات العربية المتحدة باستخدام مسح الجاذبية الدقيقة (الميكروجاذبية). تُستخدم تقنيات الجاذبية على نطاق واسع في الاستكشاف الجيوفيزيائي للكشف عن التباينات في الكثافة، التي قد تشير إلى وجود شذوذات تحت سطحية. يتمثل الهدف الرئيسي من هذا البحث في إنتاج خريطة شذوذ بوغيه لحرم الجامعة، من أجل تحديد البُنى تحت السطحية وتقييم المخاطر الجيولوجية المحتملة مثل الفجوات. تم قياس الجاذبية في 76 محطة موزعة في أنحاء الحرم الجامعي، باستخدام جهاز قياس الجاذبية Scintrex CG-6. خضعت البيانات الميدانية لمعالجة معيارية للحصول على شذوذ بوغيه، وشملت التصحيحات المدّية، والانجراف الأداتي، وتصحيح العرض الجغرافي، والهواء الحر، وتصحيح بوغيه، والتضاريس. نتجت أول خريطة لشذوذ بوغيه لحرم الجامعة، وكشفت عن قيم جاذبية تتراوح بين 112.8 و115.1 ميليغال. تركزت الشذوذات الجاذبية العالية في المناطق الشمالية الشرقية والغربية، بينما لوحظت القيم المنخفضة في الجنوب الشرقي والجنوب الغربي. تم تطبيق تقنيات اشتقاق تدرج الجاذبية، مثل: التدرج الأفقي، وزاوية الميل، والاشتقاق الأفقي لزاوية الميل، والإشارة التحليلية، على شذوذ بوغيه. كما تم إجراء نمذجة عكسية ثلاثية الأبعاد للجاذبية لمحاكاة التباينات في الكثافة من السطح حتى عمق 300 متر تحت مستوى سطح البحر. نجحت الدراسة في تحديد تباينات كثافة كبيرة، تشير إلى وجود فجوات محتملة أو أجسام منخفضة الكثافة، وتغيرات في التكوينات الصخرية، ومناطق صدعية محتملة، تتبع اتجاهات بنيوية سائدة على طول محاور: غرب – شمال غرب / شرق – جنوب شرق، وشمال غرب / جنوب شرق، وشمال / جنوب، وشرق / غرب. تم تحديد طبقتين جيولوجيتين مميزتين: طبقة سطحية حتى عمق يقارب 50 مترًا، وطبقة أعمق تتراوح أعماقها بين 50 و100 متر. وقد أظهرت نماذج الانقلاب ثلاثي الأبعاد وجود شذوذين منخفضَي الكثافة على أعماق تتراوح بين 125 و175 مترًا من السطح، مما يشير إلى احتمال وجود فجوات أو مناطق منخفضة الكثافة. تمثل هذه الدراسة أول مسح ميكروجاذبي عالي الدقة لحرم جامعة الإمارات، وتُؤسس لقاعدة بيانات مرجعية لدراسات الجاذبية في المنطقة. كما تعزز النتائج من فهم البنية تحت السطحية، وتؤكد الحاجة إلى إجراء تحقيقات جيوفيزيائية وجيوتقنية إضافية للتحقق من وجود الفجوات وتقييم المخاطر بدقة أكبر.

Download
COinS