ژئوشیمی سنگ‌های ولکانیکی تفتان، جنوب شرقی ایران

متن اصلی:
      از شمالغرب تا جنوب شرق ایران کوههای آتشفشانی زیادی که متعلق به کواترنری هستند دیده می‌شوند که بر اساس مطالعات گانسر (1971) بیشتر آنها کاملا خاموش و غیرفعال می‌باشند اما آتشفشانهای تفتان و دماوند هنوز کاملا خاموش نشده و از آنها گازها و بخارات گوگردی زیادی در حال خارج شدن است (شکل 1). فعال ترین مرحله بعد از فورانهای آتشفشانی در ایران در حال حاضر در کوه تفتان دیده می‌شود.
سنگ‌های آتشفشان تفتان شامل گدازه‌ها و توف‌های شدیداً دگرسان شده، سنگهای پیروکلاستیک و لاهار مانند است و تنوعی از گدازه‌های آندزیتی داسیتی و ریولیتی و حتی بازالتی در تناوب با آنها دیده می‌شوند. غالب گدازه‌های تفتان در محدوده داسیت، آندزیت، ریولیت، تراکی بازالت و بازالت قرار می‌گیرند این سنگها در نمونه دستی به رنگ‌های مختلف دیده می‌شوند. سنگ‌های تفتان غالبا به رنگ‌های سیاه خاکستری، قرمز و سفید دیده می‌شوند و واحدهای تجزیه شده غالبا به رنگ‌های سفید، زرد و متمایل به قرمز هستند. اکثر این سنگ‌ها دارای بافت های پورفیری و ندرتاً شیشه‌ای با خمیره آفانیتی هستند، درشت بلورهای پلاژیوکلاز، پیروکسن، میکای سیاه، آمفیبول و گاهی کوارتز در بعضی از نمونه‌های دستی قابل تشخیص می‌باشند کانی‌های موجود در مقطع نازک به ترتیب فراوانی عبارتند از پلاژیوکلاز، هورنبلند، بیوتیت، کوارتز، پیروکسن و ندرتا اولیوین و کانیهای فرعی می‌باشند. این کانیها دارای ویژگیهای خاص از جمله منطقه‌بندی، انحلال و خوردگی شیمیایی، اپاسیتیزه شدن، تجزیه و ادخال‌های متعدد می‌باشند.

شکل (1)

موقعیت زمین‌شناسی
فعالیتهای گسترده ولکانیکی از ترکیه تا بلوچستان پاکستان از کرتاسه تا کواترنری ادامه داشته و آتشفشانهای جوان کواترنر چون آرارات در ترکیه (مجاور مرز ایران در شمال غرب)، سهن، سبلان، دماوند، بزمان، و تفتان در ایران و کوه سلطان در پاکستان (مجاور مرز ایران جنوب شرق) در کمربند ساختمانی عظیم تیتیس قرار می‌گیرند. کمربندی که زون ترانزیشینال بین دو ابر قاره اورازیا و گندوانا است. در ایران این کمربند خود به زون‌های تکتونیکی متعددی تقسیم بندی شده و کوه تفتان در زون تکتونیکی فلیش شرق ایران واقع شده است. هر چند آتشفشانهای بزمان، تفتان در ایران و کوه سلطان در پاکستان خود یک کمربند ولکانیکی مستقلی را می‌سازند. آتشفشان کوه سلطان در 170 کیلومتری شرق ـ پمال شرق و آتشفشان کوه بزمان در 130 کیلومتری غرب ـ جنوب غرب آتشفشان کوه تفتان واقع شده‌اند. این آتشفشانها را محصول فرورانش پوسته اقیانوسی عمان به زیر بلوک‌های لوت و هلمند از محل زون مکران ایران و پاکستان می‌دانند (فرهودی و کاریگ، 1977).
روش مطالعه
نمونه برداری از مسیر اصلی صعود به قله از جاده زاهدان خاش به طرف روستای تمین آغاز شده است و از سنگهای مختلف نمونه برداری شده است و اطلاعات صحرایی این مسیر کاملاً مورد بررسی قرار گرفته است. بعد از بررسی های اولیه و میکروسکوپی آنها، تعداد 17 نمونه برای عناصر اصلی و 8 نمونه برای عناصر خاکی نادر تجزیه شده‌اند. داده‌ها برای عناصر اصلی با XRF نوع ریگاکو 3270 (Rigaku XRF 3270)و برای عناصر فرعی و خاکی نادر با دستگاه ICP-MS (PQ-3,VG Elemental Co) در دانشگاه آکیتای ژاپن تعیین شده است.
ژئوشیمی و بحث:
مقادیر SiO2 در نمونه‌های تجزیه شده از سنگ‌های ولکانیکی تفتان 4/54 تا 74/68 درصد وزنی متغیر است اما عمدتا آنها دارای مقادیر سیلیس از 57 تا 63 درصد وزنی می‌باشند. و از این نظر در محدوده سنگ‌های آذرین حدواسط قرار می‌گیرند. سنگ‌های ولکانیکی تفتان در دیاگرام SiO2 در مقابل مجموع آلکالی‌های (Na2O+K2O)نیز عمدتا در محدوده آندزیت واقع می‌شوند و فقط یک نمونه در محدوده بازالت آندزیتی و یک نمونه نیز در محدوده داسیت قرار گرفته‌اند. مقادیر Al2O3 در سنگ‌های ولکانیکی تفتان هر چند عمدتا بیشتر از 17 درصد وزنی و نسبتا غنی از آلومینیوم به نظر می‌آیند اما آنها مت آلیمینوس هستند. نسبت Na2O به K2O اکثر نمونه ها از یک بیشتر است. نسبت درصد وزنی مقادیر Al2O3 به اکسیدهای آهن سنگ‌های مورد مطالعه از 24/2 تا 94/3 متغیر است. مقادیر اکسید تیتان کمتر از 85/0 درصد وزنی است. ترکیب شیمیایی عناصر اصلی سنگهای ولکانیکی تفتان بر روی دیاگرام های هارکر روند خطی نامنظمی را نشان می‌دهند (شکل 2). در دیاگرام های هارکر روند سیلیس در مقابل اکسیدهای آهن. منیزیوم، کلسیم، آلومنیوم، تیتان و منگنز دارای همبستگی منفی است و در مقابل K2O و Na2O دارای همبستگی مثبت است. این همبستگی های خطی نامنظم که بین SiO2 و دیگر اکسیدها برقرار است هر چند حاکی از تشکیل آنها از منبع مشترکی است اما نمی‌توان همه آنها را حاصل یک مرحله دانست و بعضی از بی‌نظمی های مشاهده شده به دلیل تغییرات محلی مثل هضم و اختلاط ماگمایی است که ماگما در هنگام بالا آمدن و انجماد در برخورد با آنها تحمل کرده است.
رسم ترکیب شیمیایی عنصر فرعی در مقابل اکسید سیلیسیوم نیز نشان دهنده یک روند تقریبا خطی اما نامنظم است (شکل 3). همبستگی مقدار سیلیس با استرانسیوم و باریم مثبت و با روبیدیم منفی است. مقادیر عناصر ناسازگار چون استرانسیوم، پتاسیم، روبیدیم و توریم در سنگ‌های آتشفشانی تفتان غنی شدگی قابل ملاحظه‌ای را نسبتبه مقادیرشان در مورب نشان می‌دهند. مقادیر عناصر فوق در گدازه‌های تفتان قابل مقایسه با این مقادیر در سنگ‌های متعلق به جایگاههای حاشیه قاره‌ای است و حتی مقدار استرانسیوم و باریم آنها نسبت به جایگاههای تکتونیکی جزایر قوسی و حتی از خیلی جایگاههای حاشیه قاره بیشتر است. مقدار استرانسیوم بعضی از نمونه‌ه از PPM1000 نیز بیشتر است. غنی شدگی مقادیر عناصر با پتانسیل یونی بالا چون Cr, Sc, Y,Ti, Sm, Hf و Ce نسبت به مقادیرشان در MORB قابل ملاحظه نیست. مقادیر این عناصر نیز در سنگ‌های آتشفشانی تفتان قابل مقایسه با مقادیر گزارش شده آنها از جایگاههای فرورانش است. به طور کلی مقادیر فراوانی عناصر فرعی در سنگ‌های ولکانیکی تفتان مشابه با مقادیر این عناصر در آندزیت های کوهزایی مشاهده شده در مناطق حاشیه قاره‌ای است.

شکل (2)

شکل (3)

عناصر خاکی نادر برای همه نمونه‌های گرفته شده از تفتان نسبت به مقادیر این عناصر در کندریت‌ها نرمالیزه شده‌اند. الگوی این عناصر که از رسم این عناصر در مقابل لگاریتم مقادیر نرمالیزه شده آنها حاصل شده برای تمام نمونه‌های تجزیه شده مشابه است. مقادیر عناصر خاکی نادر سبک (LREE)در سنگهای آتشفشانی تفتان نسبت به مقادیرشان در کندریت‌ها، غنی شدگی زیادی را نشان می‌دهند. این مقادیر در سنگ‌های مورد مطالعه دارای روند کاهنده با شیب نسبتا تند اما یکنواختی از La تا Sm هستند اما چون اورپیوم آنومالی منفی نسبتا حدواسطی را از خود نشان می‌دهند اولا شیب کاهش از Sm تا Eu تندتر شده و ثانیا از Eu تا Gd جهت شیب عوض شده و روند افزاینده باشیب تندی را نشان می‌دهد. اما برای مقادیر عناصر خاکی نادر سنگین (HREE) از Gd تا Lu مجددا روند تقریبا کاهنده را داریم ولی شیب کاهش ملایم و غیر یکنواخت می‌باشد. یکی از نمونه‌های تفتان با شماره TF36 که از نظر مقادیر عناصر اصلی با بقیه نمونه‌ها فرق داشت دارای مقادیر عناصر خاکی متفاوتی با بقیه نمونه می‌باشد و بخصوص مقادیر عناصر خاکی نادر سنگین آن دارای فراوانی پایینی است اما الگوی زگزاگی آن از نظر شیب و آنومالی اورپیوم با بقیه نمونه‌ها مشابه است. نمونه ذکر شده شدیدا دگرسان شده به نظر می‌رسد. همه داده های ژئوشیمی و الگوهای عناصر خاکی نادر سنگهای آتشفشانی تفتان در مقایسه با داده های ژئوشیمی و الگوهای مقادیر عناصر خاکی نادر ارائه شده برای سنگ‌های ولکانیکی از جایگاههای تکتونیکی مختلف حاکی از تشابه آن با الگوهای مناطق حاشیه قاره‌ای می‌باشد. با توجه به اینکه حجم عمده محصولات آتشفشان تفتان سنگ‌های آذرین حدواسط و اسیدی هستند و زون شرق ایران نیز یک اکریشناری پرسیم (accretionary prism)کلاسیک است (تیرول و همکاران 1983). بنابراین داده‌های ژئوشیمیایی در این مقاله احتمال تشکیل آتشفشان تفتان را بر اثر فرورانش یک پوسته اقیانوسی به زیر یک پوسته قاره ای ضخیم، تائید می‌کند. آغشتگی شدید ماگمای اولیه تفتان به مواد پوسته سیال قاره‌ای باعث ایجاد حجم زیادی از سنگ‌های آتشفشانی و پیروکلاستیکی حدواسط تا اسیدی شده است.