ماگماتیسم نئوژن در منطقه سرولایت، جنوب قوچان

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده قاسمی، حبیب الله ـ فتاحی، امیرعباس
تاريخ برگزاری ۱۲ مهر ۱۳۸۴

متن اصلی:
     منطقه مورد مطالعه به صورت یک نوار ماگمایی عمدتاً متشکل از سنگهای آتشفشانی کالکوآلکالن ـ آلکالن سنوزوئیک به عرض 100 تا 150 کیلومتر در شمال نوار افیولیتی و دگرگونی سبزوار، در زون بینالود در مرکز ورقه 100000/1 مشکان واقع است. محققین مختلف (نبوی، 1355: اسپایس و همکاران، 1983 و بومان و همکاران، 1983)این منطقه را جزئی از زون بینالود و دنباله شرقی رشته کوههای البز می‌دانند.
قدیمی‌ترین سنگهای محدوده آتشفشان را کنگلومرا، ماسه سنگ، گلسنگ، مارن و ژیپس به سن الیگوسن تشکیل می‌دهند. بر روی این سنگها توالی ضخیمی از گدازه‌های الیوین بازالتی به سن 19 تا 20 میلیون سال قبل (میوسن زیرین)(جدول1)قرار می‌گیرد. البته در گزارشها و نقشه‌های زمین‌شناسی منطقه این واحدهای رسوبی و گدازه‌ها به ائوسن نسبت داده شده‌اند. لیکن یافته‌های این تحقیق نشان داد که واحدهای رسوبی به الیگوسن و گدازه‌ها به میوسن زیرین تعلق دارند. بخش زیرین این گدازه‌ها از یک واحد آگلومرایی به ضخامت 1 تا 3 متر و گدازه‌های حفره‌دار و اسپیلیتی شده (معرف فوران زیر آبی)و بخش بالایی از الیوین بازالتهای متراکم و تازه (معرف فوران هوایی)تشکیل شده است. الیوین بازالتها از نظر پتروگرافی دارای بافتهای پورفیری، گلومروپورفیری، میکرولیتیک پورفیری و عموماً تراکیتی هستند. کانیها اصلی تشکیل دهنده آنها را الیوین، پلاژیوکلاز، کلینوپیروکسن و به مقدار بسیار کم ارتوپیروکسن می‌سازند. کانیهای ثانویه آنها نیز شامل ایدنگسیت، بولنژیت، کلریت و کلسیت است. الیوین‌ها غالباً گرد و مدور بوده دارای حاشیه‌های خورده شده خلیج مانند هستند. میزان خوردگی و انحلال در این بلورها متفاوت بوده، در برخی موارد به حدی زیاد است که بلور کاملاً بصورت اسکلتی درآمده است. بروز حالت خوردگی در بلورهای الیوین در این سنگها را می‌توان ناشی از حضور حبابهای گاز در مجاورت سطح بلور و حرکت تلاطمی سیال در اطراف آن (دونالدسون و هندرسون، 1988)، واکنش بلورهای الیوین با مذاب تفریق یافته پرسیلیس اطراف و همچنین هضم و آلایش مذاب بازالتی اولیه با سنگهای سیلیس‌دار نظیر آنکلاوهای گنیسی، سیلتستونی و پلیتی دانست. حضور آنکلاوها این نظریه را کاملاً تأیید می‌نمایند (فتاحی، 1382).
برروی الیوین بازالتها و با مرز نامشخص، واحدهای پیروکلاستیک پلیوپلئیستوسن (حدود 2 میلیون سال قبل)شامل تناوب لایه‌هی آگلومرایی متشکل از قطعات بازالتی، تراکی آندزیتی و تراکیتی در یک خمیره تراکی آندریتی ـ تراکیتی، لاپیلی ستون و لاپیلی توف متشکل از قطعات تراکی آندزیتی ـ تراکیتی و توفها و خاکسترهای تراکیتی ـ تراکی آندزیتی جوش خورده جریانی قرار می‌گیرند.
بر روی واحدهای پیروکلاستیک اولین سری گدازه‌ها با ترکیب تراکی آندزیتی و سپس ترکیتی به عنوان سازندگان اصلی آتشفشان مارکوه قرار می‌گیرند. بخش زیرین گدازهها عمدتاً برشی و از نوع برشهای اتوکلاستیک است. ردیف شدگی بلورهای سوزنی سوخته آمفیبولها، پلاژیوکلازها و سانیدینها.، ظاهری کاملاً جریانی به گدازه‌ها داده است. در این گدازه‌ها، آنکلاوهای مختلف گنیسی، بازالتی، مونزونیتی، سیلتستونی، مارنی و پلیتی عمدتاً با حاشیه‌های ذوب شده شیشه‌ای دیده می‌شوند.
بافتهای میکروسکوپی آنها شامل هیالومیکرولیتیک پورفیری و هیالومیکرولیتیک پورفیری جریانی، تراکیتی، میکرولیتیک پورفیری و حتی فلسیتیک پورفیری است. کانیهای اصلی تشکیل دهنده آنها شامل پلاژیوکلاز، آمفیبول، بیوتیت، کلینوپیروکسن و فلدسپات آلکالن و به مقدار کم کوارتز و کانیهای ثانویه نیز شامل کلریت، کلسیت، کانیهای تیره و گای اپیدوت است. بلورهای خود شکل تا نیمه خود شکل پلاژیوکلاز مهمترین درشت بلورهای این سنگها هستند. خوردگیهای خلیج مانند، بافتهای غربالی و اسکلتی کانیهای مختلف، بر همرشدی‌ها و ساختمان منطقه‌ای پلاژیوکلازها از مهمترین ویژگیهای میکرسکوپی این سنگهاست. این ویژگیها ممکن است ناشی از تغییر ترکیب ماکمای در حال تبلور در اثر ورود ماگمای تازه به درون مخزن (RTF)، آلایش ماگما در اثر هضم مواد خارجی (AFC)، کاهش فشار در اثر بالا آمدن ماگما، افزایش فشار بخار آب در اثر صعود ماگما و جدایش آب محلول در آن به صورت یک فاز مجزا، افزایش دمای ماگما در اثر صعود ماگما و جدایش آب محلول در آن به صورت یک فاز مجزا، افزایش دمای ماگما در اثر ورود یک ماگمای تازه داغ‌تر به درون مخزن و یا مخزن ماگما، اکسیداسیون و شعله ور شدن آن باشد.
در آخرین مرحله از فعالیت آتشفشانی، یک گنبد داسیتی ـ ریوداسیتی در داخل مجرای آتشفشان جایگزین شده است. بافت آنها بیشتر فلسیتیک پورفیری و تا حدودی نیز هیالومیکرولیتیک پورفیری است. کانی‌های تشکیل هنده آنها شامل پلاژیوکلاز، کوارتز عمده‌ترین فنوکریست سنگ بوده، بلورهای غالباً گرد و مدوری را تشیکل می‌دهد. خوردگی‌های خلیج مانند در فنوکریست‌های کوارتز امری رایج است. بعضی از بلورهای کوارتز یک نوار بسیار باریک از جنس شیشه به دور خود دارند. مسئله قابل توجه دیگری که در بلورهای کوارتز این سنگ ها دیده می‌شود حضور بافت گرانوفیری در آنها است. تشکیل چنین بافتهایی حکایت از واکنشهایی دارد که بین فازهای جامد سنگ صورت میگیرد. بافت گرانوفیری در این داسیتها تا حدودی شبیه به بافت گرافیکی است اما با توجه به برخی ویژگیها از آن متمایز می‌شود. آنچه که بوضوح در مقاطع میکروسکوپی این سنگها دیده می‌شود، واکنش یک بلور بزرگ پلاژیوکلاز با کوارتز است که منجر به تشکیل چنین بافتی شده است. فلدسپاتآلکالن سنگ شامل سانیدین است که بصورت فنوکریست‌های نیمه خود شکل و ریزبلورهای خودشکل در خمیره دیده می‌شوند. بعضی از فنوکریست‌های سانیدین شکسته و قطعه قطعه شده‌‌اند اما بصورتقطعات یک پازل در کنار یکدیگر باقی مانده‌‌اند. این حالت ناشی از انبساط مذاب راه یافته به درون بلور در هنگام صعود ماگماست.
بطور کلی شواهد صحرایی نشان می‌دهند که مخروط آتشفشان مارکوه به سن پلیوپلئیستوسن از نوع استراتوولکان و متشکل از واحدهای پیروکلاستیک و گدازه است و بر روی یک پی الیوین بازالتی به سن میوسن زیرین قرار دارد. فعالیت این آتشفشان در ابتدا با یک فوران انفجاری نوع ولکانو شروع و سپس با خروج گدازه و در نهایت تزریق یک گنبد داسیتی ـ ریوداسیتی دنبال شده است.
نمونه‌های سنگی منطقه مورد مطالعه در طبقه بندهای ژئوشیمیایی لوباس و همکاران (1986) در میدانهای تراکی بازالت، آندزیت، داسیت و ریولیت، کاکس و همکاران (1979)در محدوده‌های هاوائیت، آندزیت، داسیت و ریولیت و فلوید و وینچستر (1978)در میدانهای بازالت ساب آلکالن، آندزیت و داسیتـ ریوداسیت قرار می‌گیرند (فتاحی، 1382).
اگرچه دیاگرامهای تغییرات عناصر حاکی از نقش اساسی فرایند تفریق بلوری در تحول ماگمای سازنده این مجموعه آتشفشانی است اما شواهد صحرایی، میکروسکپی و ژئوشیمیایی فراوانی دال بر نقش فرایند آلایش ماگمایی در تکوین و تحول این سنگها وجود دارد.
مطالعات ژئوشیمیایی حاکی از طبیعت کالکوآلکالن این مجموعه سنگی است (شکل 2). دیاگرامهای بهنجار دشه عناصر نادر خاکل و ناسازگار این سنگها نسبت به مقادیر کندریتی و انواع مورب و دیاگرامهای مقایسه‌ای آنها با جایگاههای مختلف تکتونیکی حاکی از غنی شدگی آنها از عناصر نادر خاکی سبک و ناسازگار، ناهنجاری منفی ‏Ti , Nb و HREE و مشابهت آنها با سنگهای ماگمایی محیطهای حاشیه قاره‌ای فعال است (شکل 1). دیاگرامهای تمایز محیط تکتونیکی نیز این جایگاه را تأیید می‌نمایند (شکل 2).
اگرچه در نقشه‌های زمین شناسی منطقه، الیوین بازالتها به هائوسن میانی ـ بالایی و بنابراین واحدهای رسوبی زیر آنها نیز به ائوسن زیرین ـ میانی نسبت داده شده‌ اند اما مطالعات صحرایی و مشاهده روابط و پیوستگیهای چینه شناختی نزدیک بین واحدهای مختلف این فرضیه را مورد شک و تردید قرار داد. بنابراین جهت روشن شدن این امر، نمونه‌های بازالتی، تراکی آندزیتی و تراکیتی منطقه را با توجه به جوان بودن آنها و امکانات موجود در این تحقیق به روش K-Ar برروی سنگ کل مورد سن یابی رادیومتری قرار دادیم. سنهای بدست آمده نشان داد که الیوین بازالتها متعلق به میوسن زیرین (19-20 میلیون سال قبل)و تراکی آندزیتها و تراکیتها متعلق به پلیوپلئیستوسن (2-2/5 میلیون سال قبل)هستند (جدول 1).


جدول (1)


اسپایس و همکاران (1983)اعتقاد دارند که در منطقه شمال سبزوار یک ریفت اقیانوسی (بخش شرقی نئوتتیس)در 70 تا 80 میلیون سال قبل در کرتاسه فوقانی فعال بوده است. توسعه پوسته اقیانوسی در این ریفت در اواخر کرتاسه و به دنبال جنبشهای کوهزایی آلپی متوقف شده است.
در آغاز ائوسن و در نتیجه جنبشهای زمین ساختی لارامید و حاکم شدن یک فاز همگرا در منطقه، یک زون فرورانش ایجاد شده است. این فرورانش به سمت شمال و با شیب تقریباً تند به وقوع پیوسته و منجر به تشکیل یک قوس ماگمایی از نوع جزیره قوسی در بخش جلویی لبه جنوبی البرز شرقی در ائوسن زیرین شده است. برخورد این قوس با لبه جنوبی البرز شرقی در ائوسن بالایی رخ داده و در این هنگام درازگودال اقیانسی به سمت بالا فرارانده شده و بخشی از پوسته اقیانوسی نئوتتیس به صورت افیولیتهای سبزوار بر روی لبه جنوبی البرز شرقی رانده شده است. ناهنجاری‌های ثقلی منفی (120- تا 130- میلی گال)نواحی سبزوار ـ قوچان و نیشابور حاکی از ضخامت زیاد پوسته دارد و به نوعی تأیید کننده این فرورانش است (دهقانی و همکار 1983، در بهار فیروزی، 1377). اگرچه این فرورانش از ائوسن شروع گردیده اما به دلیل تداوم فرورانش پوسته اقیانوسی به درون گوشته، فعالیت ماگمایی آن تا پلیوپلئیستوسن (حدد 2 میلیون سال قبل)ادامه داشته است. در گذر زمان جبهه آتشفشانی به سوی شمال مهاجرت کرده و در نتیجه، سن سنگهای آتشفشانی از جنوب در کنار نوار افیولیتی و دگرگونی سبزوار به طرف شمال در جنوب قوچان کاهش می‌یابد. سن سنجیهای انجام شده به روش پتاسیم ـ آرگون تسط اسپایس و همکاران (1983)و داده‌های این تحقیق (جدول 1)بر روی سنگهای آتشفشانی این قوس ماگمایی، سن آنها را بین 41 تا 2 میلیون سال تعیین کرده است. این ارقام به خوبی با موقعیت جایگیری این سنگها همخوانی دارد به طوریکه سنگهای قدیمی (41میلیو ساله)در جنوب و نسگهای جوان (2 میلیون ساله)در قسمتهای مرکزی و شمالی منطقه قرار دارند.


شکل (1)


1- بهنجار شده نسبت به کندریت سان و مک دونوف (1989).
2- بهنجار شده نسبت به کندریت تامپسون (1983).
3- بهنجار شده نسبت به مورب پیرس (1983).
4- بهنجار شده نسبت به مورب سان و مک دونوف 01989).
5- بهنجار شده نسبت به مورب غنی شده سان و مک دونوف (1989).
6- بهنجار شده متوسط سنگهای منطقه، پوسته بالایی و پایینی، مورب و جزایر اقیانوسی نسبت به کندریت تامپسون (1983).
7- بهنجار شده متوسط سنگهای منطقه، پوسته بالایی و پایینی، مورب و اجزای اقیانوسی نسبت به مورب پیرس (1983).
8- بهنجار شده متوسط سنگهای منطقه، پوسته بالایی و پایینی، مورب و جزایر اقیانوسی نسبت به مورب غنی شده پیرس (1983).
9- نمودار مقایسه‌ای نسبتهای عناصر کمیاب در سنگهای منطقه و قوسهای آتشفشانی شاخص دنیا.





 


شکل (2)

کلید واژه ها: خراسان رضوى