شیمی کانیها در توده‌های نفوذی جنوب دامغان به منظور تعیی شرایط ترمودینامیکی تبلور و تعادل آنها

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده قربانی، قاسم ـ وثوقی عابدینی، منصور ـ قاسمی، حبیب الله ـ امامی، محمد هاشم ـ پور معافی، محمد
تاريخ برگزاری ۱۲ مهر ۱۳۸۴

متن اصلی:
     منطقه مورد مطالعه بخشی از ورقه 1:250000 طرود می‌باشد و رشته کوههای شمالی طرود ـ چاه شیرین بخش اعظم منطقه را در بر می‌گیرد. فعالیت های ماگمایی در دوران ترشیری در ایران مرکزی در طی چند مرحله اصلی (ائوسن بالائی ـ اولیگوسن، اولیگوسن ـ میوسن و پلیوسن) از جمله در منطقه طرود ـ چاه شیرین در ائوسن بالائی ـ اولیگوسن به وقوع پیوسته است. پس از حرکات کوهزائی کرتاسه پسین حجم زیادی از سنگ‌های آتشفشانی بازالت، آندزیت، داسیت، وریولیت به همراه سنگ‌های پیروکلاستیک و رسوبات آواری در زمان ائوسن نهشته شده و سازند کرج را در ایران مرکزی و البرز بوجود آورده است. نهشته‌های مشابه فوق درمنطقه مورد مطالعه نیز تحت نام سازند معادل کرج نامگذاری شده است و توده‌های نفوذی با ترکیب حدواسط تا اسیدی در درون آنها جایگیری نموده‌اند. از مهمترین این توده‌ها می‌توان به توده‌های نفوذی گندی، باغو، چالو و رباعی اشاره نمود. شواهد صحرائی و بافتی این توده‌ها نشاندهنده نیمه عمیق بودن آنهاست. بافت غالب این توده‌ها گرانولار، میکروگرانولار، پورفیریتیک و پرتیتی است. اندازه بلورهای تشکیل دهنده این سنگ‌ها ریز دانه می‌باشد. این شواهد بیانگر آن است که جایگیری نهائی این توده‌ها در نزدیک به سطح زمین بوده است. با توجه به مطالعات پتروگرافی و بررسی های ژئوشیمیائی ترکیب سنگ شناسی آنها شامل مونزوگابرو، مونزودیوریت، کوارتز مونزودیوریت، مونزونیت، کوارتز مونزونیت، گرانودیوریت و مونزوگرانیت بوده و از مجموعه مینرالی کوارتز، پلاژیوکلاز، آلکالی فلدسپار، آمفیبول، پیروکسن، بیوتیت، کانی‌های اکسیدی، تورمالین، تیتانیت، زیرکان، آپاتیت و کانی‌های حاصل از دگرسانی تشکیل شده‌اند.
به منظور بررسی دقیق ژئوشیمی و فازهای کانی‌شناسی تشکیل دهنده این توده‌ها تعدادی از نمونه‌های سنگی توسط دستگاه‌های XRF و ICP-MS و تعدادی از مقاطع نازک صیقلی توسط دستگاه الکترون مایکروپروپ در استرالیا و فرانسه مورد آنالیز قرار گرفته‌اند.
با توجه به شواهد ژئوشیمیائی و صحرائی ماهیت این توده‌ها کالکوآلکالن پتاسیم بالا تا شوشونیتی است. وجود رگه های متعدد باریت بویژه در منطقه چاه موسی و گندی نیز نشاندهنده آن است که ماگمای مولد سنگ‌های منطقه از نظر پتاسیم غنی بوه و در نتیجه باریم که جانشین پتاسیم موجود در بیوتیت و پتاسیم فلدسپار می‌شود جائی برای استخلاف در داخل ساختمان این کانی‌ها نداشته و لذا بصورت کانی سولفاته در فازهای هیدروترمال متمرکز شده است.
براساس آنالیز نقطه‌ای، کانی‌های پلاژیکلاز تشکیل دهنده این توده‌ها از نوع اولیگوکلاز، آندزین و لابرادوریت تعیین شده‌اند. شواهد بافتی و شیمیائی حاکی از آن است که فرآیند اختلاط و آلودگی توسط ماگماهای بازیک در ژنز توده‌های حدواسط و اسیدی منطقه یکی از عوامل موثر بوده است. وجود زونینگ معکوس در پلاژیوکلازها، وجودپلاژیوکلازهای سالم و دگرسان شده و وجود آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک (Mafic Microgranular Enclaves) از جمله این شواهد هستند. آنکلاوهای موجود در توده‌های مورد مطالعه دارای بافت میکروگرانولار تا گرانولا و ای پور فیریتیک با زمینه میکروگرانولار می‌باشند. از نظر کانی شناسی این آنکلاوها را میتوان به انواع بیوتیت، آمفیبول و پیروکسن‌دار تقسیم بندی نمود. براساس تقسیم بندی دبون و لوفور (1988) ترکیب سنگ شناسی آنها شامل کوارتز مونزدیوریت ـ کوارتز دیوریت و مونزوگابرو می‌باشند. این آنکلاوها نسبت به توده‌های در برگیرنده تیره‌تر و دانه ریزترند و دارای حاشیه صاف و گرد شده میباشند. آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک (MME) همیشه میکروگرانولار نیستند و ممکن است گاهی اندازه آنها به 2 تا 3 میلی‌متر نیز برسد، اما با این حال همچنان به طور مشخصی نسبت به سنگ‌های گرانیتوئیدی میزبانشان دانه ریزتر هستند (باربازن، 198). ترکیب کانی شناسی آنکلاوهای منطقه مورد مطالعه نسبت به سنگ میزبان خود تفاوت اساسی نداشته و از مجموعه مینرالی مشابهی به گرانیتوئیدهای میزبان خود از نظر کانی‌های مافیک غنی‌ترند. آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک نسبت به گرانیتوئیدهای میزبان خود از نظر کانی‌های مافیک غنی‌ترند و در مونزوگرانیت‌ها و گرانودیوریت‌ها معمول و فراوان هستند. ترکیب آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک به ترکیب سنگ‌های مافیک نزدیک تر است، لذا از اختلاط بین ماگما های مافیک و ماگمای گرانیتوئیدی حاصل شده‌اند (باربارن، 1988 ).
ترکیب آلکالی فلدسپارهای توده‌های مورد مطالعه از نوع ارتوکلاز با رنگ صورتی و دارای بافت پرتیتی میباشند. وجود بافت پرتیتی در توده‌های گرانیتوئیدی دلیل بر کم بودن میزان فشار بخار آب بوده واین نوع گرانیت‌ها را اصطلاحاً گرانیت های هیپرسولووس می‌گویند. فشار جایگیری توده‌های گرانیتی در این حالت کمتر از دو کیلو بار می‌باشد. در گرانیت‌های نوع I آلکالی فلدسپارها غالباً به رنگ صورتی کمرنگ هستند (چاپل و وایت، 2001).
با توجه به ویژگی‌های ژئوشیمایی، کانی شناسی و صحرائی گرانتیوئیدهای منطقه جزو گرانیت‌های نوع I محسوب می‌شوند. براساس تقسیم بندی وایت و چاپل (1979) گرانیت‌های نوع I معمولاً به صورت توده‌ها ینفوذی بزرگ و همراه با سنگ‌های آتشفشانی مرتبط با آنها بوده و طیف ترکیبی آنها شامل سنگ های دیوریت (15درصد)، گرانودیوریت (50 درصد) و گرانیت (35درصد9 می‌باشند در صورتی که گرانیت‌های نوع S به طور کلی به صورت توده‌های کوچکی و فاقد سنگ‌های آتشفشانی مرتبط با آنها بوده و طیف ترکیبی آنها از دیوریت (2 درصد)، گرانودیوریت (18 درصد)تا گرانیت (80 درصد)متغیر است. توده‌های نفوذی منطقه مورد مطالعه مطابقت خوبی با گرانتیوئیدهای نوع I دارند.
یکی از فنوکریست‌های موجود در سنگ های پورفیریتیک بویژه در توده گرانودیوریتی باغو بلورهای کوارتز با حواشی گرد شده می‌باشد. به نظر بورمینگ و همکاران (2001) وجود کوارتز گرد شده در میکروگرانیت‌ها نشاندهنده آن است که تبلور اولیه این سنگ‌ها در یک مخزن ماگمائی عمیق رخ داده است و سپس در نتیجه برداشت فشار ایزوترمال (Isothermal Decompression) در یک شرایط غیراشباع از آب در طی جایگیری این توده‌ها در اعماق کم باعث حل شدن بخشی و گرد شدن این بلورها شده است.
پیروکسن های موجود در این توده‌ها دارای ترکیب دیوپسید و اوژیت می‌باشند. محدوده ترکیبی بیوتیت‌ها نیز بین آنایت و فلوگوپیت واقع می‌شوند. آمفیبول های تشکیل دهنده توده های مورد مطالعه براساس تقسیم بندی لیک (1997) از نوع اکتینولیت، هورنبلند اکتینولیتی و مگنزیو هورنبلند می‌باشند. آمفیبول ها به عنوان قابل استفاده ترین کانی‌ها برای محاسبه ژئوموبارومتری هستند، زیرا این کانی ها تقریباً در تمام توده‌های نفوذی آذرین کالکوآلکالن صرفنظر از ترکیبات بازیک، حدواسط و اسیدی وجود دارند و در قلمرو وسیعی از فشار درجه حرارت از 1 تا 23 کیلوبار و در درجه حرارات‌های 400 تا 1150 درجه سانتیگراد پایدار هستند (استین، 2001). فرمول عمومی آمفیبول ها AB2C5VIT8IVO22(OH)2 می‌باشد و اجزای تشکیل دهنده واحد ساختمانی بلور (OH A, B, C, T) توسط عناصر مختلف بسته به بار و شعاع یونی اشغال می‌شوند بنابراین فرمول شیمیائی این کانی‌ها به علت اینکه عناصر مختلفی می‌توانند وارد ساختمان بلور شناسی آنها شوند متغیر میباشند و برخی از این عناصر از جمله Na, Ca, Al و Ti نسبت به فشار و درجه حرارت حساس بوده و علاوه بر مقدار، موقعیت بلورشناختی آنها نیز می‌توانند در محاسبه فشار و دمای تبلور و جایگیری توده‌ها بکار روند.
لیک و همکران (1997) با توجه به نوع عناصری که در موقعیت B ساختمان بلوری قرار می‌گیرند آمفیبول ها را به چهار گروه تقسیم بندی نموده‌ اند.
1- آمفیبول های گروه Mg Fe Mn Li، در این گروه مقدار (Ca + Na)B<1.00 و (Mg, Fe, Mn, Li)B≥1.00 می‌باشد.
2- آمفیبول های گروه کلسیک، در این گروه مقدار (Ca + Na)B≥1.00 و NaB<0.50 ، CaB>1.50 است.
3- آمفیبول های گروه سدیک ـ کلسیک، در این گروه (Ca + Na)B≥1.00 NaB <0.50- 1.50 است.
4- آمفیبول های گروه سدیک که در آنها مقدار NaB≥1.50 است.
باتوجه به این تقسیم بندی و بر پایه 23 اکسیژن آمفیبول های مورد مطالعه در گروه کلسیک قرار می‌گیرند و همچنانکه اشاره شد شامل انواع اکتینولیت، هورنبلند اکتینولیتی و مگنزیوهورنبلند می‌باشند (شکل 1). بررسی شیمی اکتینولیت‌ها نشاندهنده آن است که آنها حاصل تبلور ساب سولیدوس می‌باشند.
بسیاری از ژئوترموبارومترها براساس میزان آلومینیوم هورنبلند می‌باشند. مطالعات انجام گرفته نشان داده است که میزان آلومینیوم هورنبلند گرانیتوئیدهای کالکوآلکالن بطور خطی با فشار تبلور ماگما تغییر می‌نماید و لذا می‌توان از آن برای تعیین فشار و عمق جایگیری توده های پلوتونیک استفاده نمود (هامرستروم و زن ، 1986).
همچنین مطالعات تجربی نشان داده است که ترکیب آمفیبول علاوه بر فشار به درجه حرارت، فوگاسیته اکسیگن و ترکیب کل (buld composition) بستگی دارد. در جدول زیر وابستگی ترکیبی آمفیبول به فاکتورهای فوق که توسط محققین مختلف بررسی شده (به نقل از هامرستروم و زن، 1986)نشان داده شده است:


جدول (1)


برای مثال Ti موجود در آمفیبول با افزایش دما و غلظت تمایل به افزایش و با افزایش فوگاسیته اکسیژن تمایل به کاهش دارد. مقدار AlIV با افزایش دما افزایش می‌یابد در صورتیکه تغییرات فشار بر آن بی‌تاثیر است. مقدار AlVI نیز با افزایش فشار افزایش می‌یابد. بنابراین با توجه به تغییر ترکیب شیمیائی آمفیبول ها میتوان از آنها بعنوان ژئوترمومتری و ژئوبارومتری سنگ‌ها استفاده نمود. با در نظر گرفتن این پارامترها بویژه میزان Altot آمفیبول فرمول‌های زیادی برای محاسبه فشار جایگیری سنگ‌های آذرین تاکنون ارائه شده است. فشار جایگیری توده های منطقه طرود ـ چاه شیرین با استفاده از میزان کل آلومینیم هورنبلند و براساس فرمولP(±0.6 Kbar) = - 3.01 + 4.76 Altot
اشمیت (1992) بین 51/0 تا 98/0 کیلوبار (عمق 8/1 تا 5/3 کیلومتری) برآورد می‌شود. این فرمول نسبت به بقیه فرمول‌های ارائه شده توسط محققین مختلف تطابق خوبی با برآوردهای تجربی و صحرائی دارد. فشار بدست آمده توسط این فرمول برای توده‌های نفوذی مورد مطالعه با شواهد صحرائی و بافتی از جمله وجود بافت میکرو و پرتیتی تطابق خوبی دارد.


شکل (1)


به منظور برآورد فشار جایگیری توده‌های آذرین با استفاده از فرمول‌های ارائه شده (هامرستروم و زن، 1986، هولیستر و همکاران، 1987، جانسون و روترفورد، 1989، توماس و ارنست، 1990، اشمیت، 1992) با توجه به تذکرات مولفین بایستی در هنگام آنالیز مایکروپروپ موارد زیر را رعایت و به آنها توجه نمود:
1- مجموعه مینرالی کواتز، پلاژیوکلاز، پتاسیم فلدسپار، هورنبلند، بیوتیت، تیتانیت و مگنتیت / ایلمنیت بطور همزمان با مذاب بایستی موجود باشند.
2- آمفیبول بایستی با پتاسیم فلدسپلر همزیست باشد زیرا بر میزان آلومینیوم هورنبلند اثر دارد و در اندازه‌ گیری مایکروپروب از حاشیه‌های هورنبلند هائی که در تماس با کوارتز و یا آلکالی فلدسپار می‌باشند استفاده نمود. ترکیب حاشیه‌های هورنبلند نشاندهنده شرایط نهائی تبلور هورنبلند به هنگام جایگیری توده میباشد. همچنین هورنبلند بایستی نزدیک به سولیدوس گرانیت متبلور شده باشد. در این بررسینیز موارد فوق رعایت و از آمفیبول هائی که در تماس با آلکالی فلدسپار و پلاژیوکلاز بوده‌اند استفاده شده است.
مجموعه مینرالی موجود در هاله دگرگونی ایجاد شده در اطراف توده‌های نفوذی منطقه در حد رخساره آلبیت ـ اپیدوت هورنفلس بوده و بیانگر دمای 350 تا 500 درجه سانتیگراد و فشار کمتر از 2 کیلو بار برای دگرگونی پیرامون توده‌هاست. با توجه به اینکه توده‌های پلوتونیک در حدود 60 درصد حرارت خود را می‌توانند به سنگ های مجاور خود منتقل نمایند (وینکلر، 1976) بنابراین دمای توده‌های مورد مطالعه بر این اساس در حدود 583 تا 833 درجه سانتی‌گراد برآورده می‌شود. دمای تعادل کانیهای توده‌های منطقه مورد مطالعه براساس ترمومترهای آمفیبول ـ پلاژیوکلاز، آمفیبول ـ پیروکسین و سیستم فلدسپاری دوتائی و سه تائی نیز بین 613 تا 833 درجه سانتی‌گراد برآورد می‌شود.

کلید واژه ها: سمنان