تشخیص انواع دولومیتهای پالئوسن فوقای در شمال شرق ایران براساس شواهد پتروگرافی و ایزوتوپهای کربن و اکسیژن
| دسته | سنگ شناسی رسوبی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | سومین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | اسدالله محبوبی- رضا موسویحرمی- یعقوب لاسمی-حسین رحیمپوربناب |
| تاريخ برگزاری | ۱۳ شهریور ۱۳۸۴ |
متن اصلی:
مطالعات پتروگرافیکی و همچنین مشاهدات صحرائی نشان داده است که در ناحیه مورد مطالعه رسوبات سازند چهل کمان را میتوان به دو گروه کربناته و آواری تقسیم نمود. سنگهای کربناته از بخش کم عمق به عمیق دریا از رخسارههای سنگی I (مادستون)، H (دولومادستون ماسهای)، G (باندستون استروماتولیتی)، F (پکستون ـ وکستون بایوکلاستیکی)، E (گرینستون اینتراکلسیتی)، D (گرینستون االیتی)، C (گرینستون بایوکلاستیکی)، B (پکستون ـ وکستون بایوکلاستیکی) و A (مادستون وکستون فسیلدار) و سنگهای سیلیسی آواری از شیل به همراه ماسه سنگهای لیت آرنایتی تشکیل شده است. این اطلاعات به همراه تغییرات اندازه ذرات در توالیهای عمودی و نیز تغییرات جانبی نشان میدهد که رسوبات کربناته سازند چهل کمان در یک پلاتفرم کربناته از نوع رمپ برجای گذاشته شده است، به طوری که رخسارههای سنگی A و B به بخشهای عمیقتر حوضه، C و D به پشتههای ماسهای، E و F به مردابهای با چرخش محدود آب و I, H, G به مناطق سوپراتایدال تعلق دارند. با توجه به محوریتی بافتی و تغییرات اندازه ذرات، رسوبات آواری نیز در بخشهای کم عمق دریا تشکیل شدهاند.
علاوه بر این، مطالعات پتروگرافیکی دولومیتها نشان داده است که اگرچه تنوع خیلی زیادی از نظر فابریک در نمونهها دیده نمیشود اما به علت اینکه برخی دولومیتها با رسوبات تبخیری همراه بوده و برخی نیز فاقد رسوبات تبخیری هستند، احتمالاً شرایط تشکیل آنها با یکدیگر متفاوت بوده است. بر همین اساس دو گروه دولومیت D1 و D2 تفکیک شدهاند. D1 دارای بلورهای کاملاً ریز (کمتر از 10 میکرون) و همراه با رسوبات تبخیری و سایر شواهد مناطق سوپراتایدال و D2 علاوه بر بلورهای ریز، دارای کریستالهای درشتتر (50 تا 80 میکرون) و فاقد رسوبات تبخیری است. برای مشخص شدن اینکه اختلاف در اندازه کریستالها ناشی از تفاوت شرایط محیط تشکیل است، از شواهد ژئوشیمیایی از جمله ایزوتوپهای کربن و اکسیژن استفاده شده است. به همین منظور نتایج تجزیه ایزوتوپهای اکسیژن و کربن 21 نمونه دولومیت بر روی نمودار پراکندگی ایزوتوپی ترسیم و تغییرات آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در نمونههای مطالعه شده مقدار ایزوتوپ اکسیژن از 55/0- در هزار PDB تا 77/8- در هزار PDB و مقدار ایزوتوپ کربن از 34/1+ در هزار PDB تا 5/3+ در هزار PDB در تغییر است. کارهای انجام شده قبلی در سایر نقاط جهان که براساس تجزیه تعداد بسیار زیادی نمونه دولومیتی به دست آمده است (برای مثال حوضه خلیج فارس و میشیگان، در آلن و ویگینز 1993) نشان میدهد که دولومیتهایی که دارای ایزوتوپ اکسیژن سبکتر (منفیتر) از 5/6- در هزار هستند. عمدتاً در شرایط حرارت بالا (دفنی) و نمونههایی که حاوی ایزوتوپ اکسیژن سنگینتر (مثبتتر) از 5/2- در هزار PDB هستند در شرایط حرارت پائینی (برای مثال سوپراتایدال) تشکیل شده و نمونههای مابین این دو در هر دو شرایط تشکیل شدهاند. مقایسه دادههای مربوط به ناحیه مورد مطالعه با این نمودارها نشان داده است که تعداد زیادی از نمونهها از نظر ایزوتوپ اکسیژن در محدوده دولومیتهای درجه حرارت پایین قرار دارند که با اطلاعات پتروگرافیکی و همراه بودن با رسوبات تبخیری، تشکیل در محیطهای سوپراتایدال را نشان میدهد (مور 1989، سیبلی 1991)، تعداد پراکندهای از نمونهها نیز در محدوده حدواسط و تعدادی نیز در ناحیه حرارت بالا قرار میگیرند که با داشتن بلورهای درشتتر، تشکیل در محیطهای دفنی را نشان میدهند.
علاوه بر این، مطالعه به وسیله میکروسکپ کاتدولومینسانس نیز نشان میدهد که دولومیتهای درجه حرارت پایین فاقد کاتدولومینسانس بوده که مؤید اکسیدی بودن شرایط محیطی است و بلورهای درشتتر تشکیل شده در مرحله دفنی دارای لومینسانس نارنجی رنگ بوده که مؤید شرایط احیائی محیط است.
برای تعیین درجه حرارت تشکیل دولومیت از ایزوتوپ اکسیژن دولومیت و معادله فریدمن وانیل (1977) استفاده شده است. محققین مختلف برای ایزوتوپ اکسیژن آب در زمان پالئوسن مقادیر متفاوتی در نظر میگیرند. برای مثال آلن (1977) 2/1+، برند و موریسون (1987) بین 8/1 تا 3/1+ و ساوین و دیگران 7/1- تا 1/0- در هزار. در این مطالعه از مقدار 2/1+ استفاده شده است. بر این اساس درجه حرارت محاسبه شده برای دولومیتهای ریزبلور در حدود 45 درجه سانتیگراد و دولومیتهای درشتتر در حدود 100 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این روش، میتوان از سنگینترین ایزوتوپ اکسیژن در سیمانهای کربناته نیز استفاده کرد (برای مثال، آلن و ویگینز 1993). براساس این روش مقدار ایزوتوپ اکسیژن در پالئوسن 7/2- در هزار در نظر گرفته شده است که در نتیجه 26 درجه سانتیگراد برای دولومیتهای ریزبلور و 72 درجه سانتیگراد برای دولومیتهای درشتتر محاسبه شده است.
در خاتمه میتوان چنین نتیجه گرفت که دولومیتهای ریز بلور (D1) که فاقد لومینسانس بوده و مقادیر ایزوتوپ اکسیژن آنها سنگینتر از 5/2- در هزار است در محیط سوپراتایدال و درجه حرارت کمتر از 45 درجه سانتیگراد تشکیل شدهاند. همچنین دولومیتهای، درشتتر (D2) که دارای لومینسانس نارنجی رنگ و مقدار ایزوتوپ اکسیژن سبکتر از 5/6- در هزار هستند در درجه حرارتهای بیش از 60 درجه سانتیگراد و در طی دفن رسوبات در اعماق تشکیل گردیدهاند. به علاوه براساس تعیین و تفسیر آب و هوای قدیمه (هابیش 1979، اسمیت و دیگران 1981)، حوضه رسوبی کپه داغ در پالئوسن در عرض جغرافیایی حدوداً 35 درجه شمالی قرار داشته است. اگرچه درجه حرارتهای ارائه شده در بالا برای دولومیتهای ریز بلور (سوپراتایدال) بین 26 تا 45 درجه سانتیگراد در تغییر است اما با توجه به عرض جغرافیایی ارائه شده و نیز شرایط آب و هوایی در محیطهای پهنه بالای جزر و مدی عهد حاضر، درجه حرارت 26 در زمان تشکیل دولومیتهای ریزبلور به واقعیت نزدیکتر است.
مطالعات پتروگرافیکی و همچنین مشاهدات صحرائی نشان داده است که در ناحیه مورد مطالعه رسوبات سازند چهل کمان را میتوان به دو گروه کربناته و آواری تقسیم نمود. سنگهای کربناته از بخش کم عمق به عمیق دریا از رخسارههای سنگی I (مادستون)، H (دولومادستون ماسهای)، G (باندستون استروماتولیتی)، F (پکستون ـ وکستون بایوکلاستیکی)، E (گرینستون اینتراکلسیتی)، D (گرینستون االیتی)، C (گرینستون بایوکلاستیکی)، B (پکستون ـ وکستون بایوکلاستیکی) و A (مادستون وکستون فسیلدار) و سنگهای سیلیسی آواری از شیل به همراه ماسه سنگهای لیت آرنایتی تشکیل شده است. این اطلاعات به همراه تغییرات اندازه ذرات در توالیهای عمودی و نیز تغییرات جانبی نشان میدهد که رسوبات کربناته سازند چهل کمان در یک پلاتفرم کربناته از نوع رمپ برجای گذاشته شده است، به طوری که رخسارههای سنگی A و B به بخشهای عمیقتر حوضه، C و D به پشتههای ماسهای، E و F به مردابهای با چرخش محدود آب و I, H, G به مناطق سوپراتایدال تعلق دارند. با توجه به محوریتی بافتی و تغییرات اندازه ذرات، رسوبات آواری نیز در بخشهای کم عمق دریا تشکیل شدهاند.
علاوه بر این، مطالعات پتروگرافیکی دولومیتها نشان داده است که اگرچه تنوع خیلی زیادی از نظر فابریک در نمونهها دیده نمیشود اما به علت اینکه برخی دولومیتها با رسوبات تبخیری همراه بوده و برخی نیز فاقد رسوبات تبخیری هستند، احتمالاً شرایط تشکیل آنها با یکدیگر متفاوت بوده است. بر همین اساس دو گروه دولومیت D1 و D2 تفکیک شدهاند. D1 دارای بلورهای کاملاً ریز (کمتر از 10 میکرون) و همراه با رسوبات تبخیری و سایر شواهد مناطق سوپراتایدال و D2 علاوه بر بلورهای ریز، دارای کریستالهای درشتتر (50 تا 80 میکرون) و فاقد رسوبات تبخیری است. برای مشخص شدن اینکه اختلاف در اندازه کریستالها ناشی از تفاوت شرایط محیط تشکیل است، از شواهد ژئوشیمیایی از جمله ایزوتوپهای کربن و اکسیژن استفاده شده است. به همین منظور نتایج تجزیه ایزوتوپهای اکسیژن و کربن 21 نمونه دولومیت بر روی نمودار پراکندگی ایزوتوپی ترسیم و تغییرات آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در نمونههای مطالعه شده مقدار ایزوتوپ اکسیژن از 55/0- در هزار PDB تا 77/8- در هزار PDB و مقدار ایزوتوپ کربن از 34/1+ در هزار PDB تا 5/3+ در هزار PDB در تغییر است. کارهای انجام شده قبلی در سایر نقاط جهان که براساس تجزیه تعداد بسیار زیادی نمونه دولومیتی به دست آمده است (برای مثال حوضه خلیج فارس و میشیگان، در آلن و ویگینز 1993) نشان میدهد که دولومیتهایی که دارای ایزوتوپ اکسیژن سبکتر (منفیتر) از 5/6- در هزار هستند. عمدتاً در شرایط حرارت بالا (دفنی) و نمونههایی که حاوی ایزوتوپ اکسیژن سنگینتر (مثبتتر) از 5/2- در هزار PDB هستند در شرایط حرارت پائینی (برای مثال سوپراتایدال) تشکیل شده و نمونههای مابین این دو در هر دو شرایط تشکیل شدهاند. مقایسه دادههای مربوط به ناحیه مورد مطالعه با این نمودارها نشان داده است که تعداد زیادی از نمونهها از نظر ایزوتوپ اکسیژن در محدوده دولومیتهای درجه حرارت پایین قرار دارند که با اطلاعات پتروگرافیکی و همراه بودن با رسوبات تبخیری، تشکیل در محیطهای سوپراتایدال را نشان میدهد (مور 1989، سیبلی 1991)، تعداد پراکندهای از نمونهها نیز در محدوده حدواسط و تعدادی نیز در ناحیه حرارت بالا قرار میگیرند که با داشتن بلورهای درشتتر، تشکیل در محیطهای دفنی را نشان میدهند.
علاوه بر این، مطالعه به وسیله میکروسکپ کاتدولومینسانس نیز نشان میدهد که دولومیتهای درجه حرارت پایین فاقد کاتدولومینسانس بوده که مؤید اکسیدی بودن شرایط محیطی است و بلورهای درشتتر تشکیل شده در مرحله دفنی دارای لومینسانس نارنجی رنگ بوده که مؤید شرایط احیائی محیط است.
برای تعیین درجه حرارت تشکیل دولومیت از ایزوتوپ اکسیژن دولومیت و معادله فریدمن وانیل (1977) استفاده شده است. محققین مختلف برای ایزوتوپ اکسیژن آب در زمان پالئوسن مقادیر متفاوتی در نظر میگیرند. برای مثال آلن (1977) 2/1+، برند و موریسون (1987) بین 8/1 تا 3/1+ و ساوین و دیگران 7/1- تا 1/0- در هزار. در این مطالعه از مقدار 2/1+ استفاده شده است. بر این اساس درجه حرارت محاسبه شده برای دولومیتهای ریزبلور در حدود 45 درجه سانتیگراد و دولومیتهای درشتتر در حدود 100 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این روش، میتوان از سنگینترین ایزوتوپ اکسیژن در سیمانهای کربناته نیز استفاده کرد (برای مثال، آلن و ویگینز 1993). براساس این روش مقدار ایزوتوپ اکسیژن در پالئوسن 7/2- در هزار در نظر گرفته شده است که در نتیجه 26 درجه سانتیگراد برای دولومیتهای ریزبلور و 72 درجه سانتیگراد برای دولومیتهای درشتتر محاسبه شده است.
در خاتمه میتوان چنین نتیجه گرفت که دولومیتهای ریز بلور (D1) که فاقد لومینسانس بوده و مقادیر ایزوتوپ اکسیژن آنها سنگینتر از 5/2- در هزار است در محیط سوپراتایدال و درجه حرارت کمتر از 45 درجه سانتیگراد تشکیل شدهاند. همچنین دولومیتهای، درشتتر (D2) که دارای لومینسانس نارنجی رنگ و مقدار ایزوتوپ اکسیژن سبکتر از 5/6- در هزار هستند در درجه حرارتهای بیش از 60 درجه سانتیگراد و در طی دفن رسوبات در اعماق تشکیل گردیدهاند. به علاوه براساس تعیین و تفسیر آب و هوای قدیمه (هابیش 1979، اسمیت و دیگران 1981)، حوضه رسوبی کپه داغ در پالئوسن در عرض جغرافیایی حدوداً 35 درجه شمالی قرار داشته است. اگرچه درجه حرارتهای ارائه شده در بالا برای دولومیتهای ریز بلور (سوپراتایدال) بین 26 تا 45 درجه سانتیگراد در تغییر است اما با توجه به عرض جغرافیایی ارائه شده و نیز شرایط آب و هوایی در محیطهای پهنه بالای جزر و مدی عهد حاضر، درجه حرارت 26 در زمان تشکیل دولومیتهای ریزبلور به واقعیت نزدیکتر است.