مینرال شیمی ، ترموبارومتری و تعیین Exhumation PT path در اکلوژیتهای فشار بالای سولابست – شرق ایران

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده مؤذن ، محسن – مجرد ، منیر – دروپ ، جایلز
تاريخ برگزاری ۱۲ مهر ۱۳۸۴

متن اصلی:
     زمین شناسی منطقه
منطقه مورد مطالعه در 120 کیلومتری جنوب شرق بیرجند در شرق ایران واقع شده است. نمونه های اکلوژیتی مورد بحث از اطراف روستایی بنام سولابست در شمال گزیک گرفته شده اند و به همین دلیل با این نام در این مقاله معرفی می شوند. این منطقه بخش کوچکی از زون جوش خورده سیستان در شرق ایران است ( Tirrul et al., 1983) . مرز شرقی این منطقه با گسل هریرود و مرز غربی آن توسط گسل نهبندان مشخص می شود و توسط آن از بلوک لوت جدا می شود (نبوی ، 1976) در اوایل کرتاسه فوقانی باز شدن ریفتی باعث جدایش در یک بلوک بزرگ شده و دو بلوک جدبد بنامهای لوت و هلمند را ایجاد کرده است. با پیشرفت پدیده ریفتینگ پوسته اقیانوسی نیز تشکیل شده است . افیولیت حال از نوع هارزبورژیتی است که نشانگر سرعت بالای گشایش در پشته میان اقیانوسی است (fast spreading ridge) با توجه به اینکه دایکهای ورقه ای در مجموعه افیولیتی دارای شیب نزدیک به قائم و روند N65W می باشند و نیز از روی حاشیه انجماد سریع ( Chilled margine) آنها موقعیت پشته قدیمی در امتداد فوق ارزیابی می شود. با تغییر وضعیت تکتونیکی منطقه به نوع فشارشی توسعه اقیانوسی متوقف شده و بلوکهای لوت و هلمند حرکتیه همگرا آغاز نموده اند. این اتفاق در اواسط کرتاسه فوقانی رخ داده است. بلوک لوت با حرکت به سمت شرق و شمال شرق به زیر بلوک هلمند فرو رانده شده است. شواهد فسیل شناسی نشان می دهد که کالرد ملانژ در اواخر کرتاسه فوقانی تشکیل شده است . سنگهای دگرگونی با درجات مختلف به همراه افیولیت ملانژ در زون سیستان گزارش شده است، از جمله شیست سبز، اپیدوت آمفیبولیت ، گلوکوفان شیست و اکلوژیت که در منطقه درج توسط فتوحی راد (1995 ) شده اند.
پتروگرافی
شکل 2 تعدادی از بافتهای تیپیک سنگهای اکلوژیتی سولابست را نشان می دهد. فازهای اصلی در این سنگها شامل : گارنت ، کلینوپیروکسن ، فنژیت ، کیانیت ، آمفیبول و کوارتز می باشند و فازهای فرعی روتیل، زویسیت و زیرکن به مقدار کمتر در آن دیده می شود. بافت سنگ پورفیروبلاستی است و درش بلورهای گارنت در زمینه ای از کلینوپیروکسن، آمفیبول و سایر کانیها متبلور شده اند. آمفیبولهای سدیک که حاصل فرایند پسروی هستند نیز درشبلور می باشند . گارنت در نمونه zdr2 در دانه هایی به ابعاد 3 میلیمتر و برنگ قرمز قهوه ای در وسط و قهوه ای روشن در حواشی دیده می شود، قسمت مرکزی آن دارای اینکلوژن بوده ، دچار آلتراسیون شده و ابری مانند است، در حالیکه حواشی آن سالم هستند (شکل a2). اینکلوژنها شامل CpxI ، Am ، PI ، Qtz و بندرت Zo ، Ru می باشد. در محل مرز قسمت مرکزی با حاشیه، اطراف گارنت با آمفیبول پوشیده شده و این مشخصمی کند که کانی دچار دگرگونی پسرونده شده است. زونینگ در قسمت حاشیه ای و رشن تر گارنت نیز مشاهده می شود (شکل b2 ). درشت بلورهای گارنت دچار شکستگی شده اند که نشانه ای از رخداد تغییر شکل بریتل پس از رشد است. در امتداد این شکستگی ها آمفیبول جایگزین شده است. خارجی ترین قسمت هر بلور توسط حاشیه کلیفیته ای از CpxII , PI Am , پوشانده شده است. در بعضی قسمتها گارنت به کلریت تجزیه شده است. کوارتز ریز بلور بصورت اینکلوژن در گارنت دیده می شود. این دسته از گارنتها یوهدرال هستند، در حالیکه گارنتهایی که در مراحل پسرونده و کاهش فشار بعنوان بلور مجزی رشد کرده اند، بی شکل (زنومورف ) بوده و ریزدانه می باشند (زمان لازم برای رشد اندک بوده است). بلورهای مسکویت (Pa, Phe) در اطراف گارنت بصورت بلورهای مستطیلی طویل دیده میشود و بجز در مرحله پیک دگرگونی در بقیه مراحل پایدار نمی باشد (شکل c2). CpxI در ارتباط نزدیک با هسته گارنت (بخش غنی از پیروپ) می باشد و با آن فاز در حال تعادل ترمودینامیکی است. این نوع کلینوپیروکسن غنی از سدیم بوده و برنگ سبز روشن و به قطر 2/0 میلیمتر دیده می شود. CpxII که در زمینه سنگ حضور دارد، دارای تیغه های اکسولوشنی کوارتز می باشد (شکلd 2). سدیم توسط دیفیوژن وارد آمفیبول پارگازیتی و پلاژیوکلاز آلبیتی شد است و CpxI مبدل به CpxII شده است. این کانی توسط آمفیبولهای منشوری سبز – آبی احاطه شده است و با آلبیت بافت سیمپلکتیت نشان می دهد که بیانگر پایداری آلبیت در مرحله II دگرگونی است (شکل e2). CpxIII بلورهای پیروکسنی موجود در متن سنگ هستند که دانه ریز بوده و بی شکل می باشند. این نوع کلینوپیروکسن واجد تیغه های کوارتز نمی باشد. از جمله کانیهای دیگر موجد در سنگ کیانیت می باشد که در مرحله پیک پایدار می باشد و کاملاً بوسیله آمفیبول پارگازیتی محاصره شده است . حواشی بلافصل آن توسط پاراگونیت جایگزین شده است (شکل f2 ) . کانی روتیل در ان بصورت اینکلوژن دیده می شود در مت سنگ نیز روتیل وجود دارد که حواشی آن بوسیله تیتانیت پوشانیده شده است. برای ظهور روتیل در سیستم های بازیک حداقل فشاری >10kbar مورد نیاز است ( 1967 ; Liu, 1997 پلاژیوکلاز بصورت سمیپلکتیت با CpxII دیده می شو کلیفیتی گارنت شرکت کرده است. آمفیبول بصورت اینکلوژنهای بی شماره بصورت حاشیه کلیفیتی همراه پلاژیوکلاز بدور گارنت دیده می شود و یا پوتی را تشکیل داده است که اکثر فازهای فق را در برمی گیرد.
مینرال شیمی
آنالیز کانیها توسط دستگاه الکترون پروب یکرو آنالیزور EPMA در دنشگاه منچستر انجام گرفته است. این دستگاه از نوع EDS اشعه X بوده و با ولتاژ شتابدهنده 15kv و زمان 40 ثانیه برای هر آنالیز عمل میک رده اتس. از نرم افزار ZAF4/FLS برای تصحیح خطاها و نیز از استانداردهای طبیعی و مصنوعی برای مقایسه داده ها استفاده شده است. در مورد گارنت و کلینوپیروکسن Fe3+ بروش استوکیومتری محاسبه شده است. در گارنت برساس 8 کاتیون در مقابل 12 اکسیژن عمل شده است. برای فرمول ساختمانی آمفیبول از مدل Dale , Holland and Blundy (2000) و در مورد مسکویت از مدل غیرایده آل Holland and Powell (1998) استفاده شده که در آن 6.05 کاتیون در برابر 11 اکسیژن درن ظر گرفته شده است. در این بخش از 64 آنالیز کانی استفاده شده است.
الف ) گارنت : ترکیب ص24 گارنت آنالیز شده را در این سنگ می توان به سه دسته تقسیم کرد:
pyp72.7 alm11.5 grs 15.8 – pyp56.3 alm 23.3 – grs18.3-pyp13.5 alm72.3 grs 10 andr4.2 در این میان فراوانی گارنتهایی با ترکیبسوم بسیار اندک است و اکثر گارنتها از پیروپ غنی می باشند. از این بلورها زونینگ مشاهده می شود . با اینکه این پدیده روند چندان مشخصی ندارد، ولی بطورکلی به سمت حاشیه از مقدار Mg کاسته شده و بر مقدار Mn افزوده می شود. در دیاگرامpyp – (grs+spss)-alm که در 1965 توسط Coleman et al. برای طبقه بندی اکلوژیت ها ارائه شده است (شکل 3)، گارنتهای اکلوژیتی سولابست در محدوده A و یا مرز B به سمت A جای می گیرند. جدول 1 نشانگر داده های مرف برای هر کانی است.
ب) پیروکسن : این کانی نیز از لحاظ ترکیب به سه دسته قابل تقسیم است (15 مورد آنالیز):
di57 hed 4.1 jd29 acm9.8 – di64.5 hed 4.2 jd20 acm11 – di70.34 hed 3.2 cats27 در تعداد اندکی از کلینوپیروکسن ها هدنبرگیت حضور ندارد. ترکیب این کانی در مثلث di-jd-acm نشان داده شده است (شکل 4). منشا متاافیولیتی این سنگها از روی این شکل تایید می شود ( Droop . t al., 1990) علاوه بر این از دیاگرام cpx ارائه شده توسط Taylor and Neal (1989) که در آن درصد Na20 در برابر MgO بمنظور طبقه بندی اکلوژیتها به سه گروه A,B,C رسم شده است نیز استفاده است (شکل 5) براین اساس همه cpx های اکلوژیتی در محدوده اکلوژیت B قرار می گیرند.
روتیل در سیستم های بازیک حداقل فشاری >10kbar مورد نیاز است ( Green and Ringwood, 1967 ; Liu, 1997 ) . پلاژیوکلاز بصورت سیمپلکتیت با CpxII دیده می شود و یا در حاشیه کیفیتی گارنت شرکت کرده است. آمفیبول بصورت اینکلوژنهای بی شکل درون گارنت و یا بصورت حاشیه کلیفیتی همراه پلاژیوکلاز بدور گرنت دیده ی شود یا پوئی کیلوبلاست هایی را تشکیل داده است که اکثر فازهای فوق را در برمی گیرد.
مینرال شیمی
آنالیز کانیها توست دستگاه اکلترون پروب میکرو آنالیزور EPMA در دانشگاه منچستر انگلستان انجام گرفته است. این دستگاه از نوع EDS اشعه X بوده و با ولتاژ شتابدهنده 15kv و زمان 40 ثانیه برای هر آنالیز عمل می کرده است . از نرم افزار ZAF4/FLS رای تصحیح خطاها و نیز از استانداردهای طبیعی و مصنوعی برای مقایسه داده ها استفاده شده است. در مورد گارنت و کلینوپیروکسن Fe3+ بروش استوکیومتری محاسبه شده است. در گارنت براساس 8 کاتیون در مقابل 12 اکسیژن عمل شده است. برای فرمول ساختمانی آمفیبول از مدل Dale ,Holland and Blumdy (2000) و در مورد مسکویت از مدل غیرایده آل Holland and Powell استفاده شده که در آن 6.05 کاتوین در برابر 11 اکسیژن در نظر گرفته شده است. در این بخش از 64 آنالیز کانی استفاده شده است.
الف ) گارنت : ترکیب 24 گارنت آنالیز شده را در این سنگ می توان به سه دسته تقسیم کرد:
pyp 72.7 alm11.5 grs 15.8 – pyp56.3 alm23.3 grs18.3- pyp13.5 alm732.3 grs 10 andr4.2 در این میان فراوانی گارنتهایی با ترکیب سوم بسیار اندک است و اکثر گارنتها از پیروپ غنی می باشند. در این بلورها زونینگ مشاهده می شود. با اینکه این پدیده روند چندان مشخصی ندارد، ولی بطورکلی به سمت حاشیه از مقدار Mg کاسته شده و بر مقدار Mn افزوده می شود. در دیاگرام pyp-(grs+spss)-alm که در 1965 توسط Coleman et al. برای طبقه بندی اکلوژیت ها ارائه شده است (شکل 3) گارنتهای اکلوژیتی سولابست در محدوده A و یا مرز B به سمت A جای می گیرند. جدول 1 نشانگر داده های معرف برای هر کانی است.
ب ) پیروکسن : این کانی نیز از لحاظ ترکیب به سه دسته قابل تقسیم است (15 مورد آنالیز):
di57 hed4.1 jd29 acm9.8-di64.5 hed4.2 jd20 acm11-d70.34 hed3.2 cats27
در تعدا اندکی از کلینوپیروکسن ها هدنبرگیت حضور ندارد. ترکیب این کانی در مثلث di-jd-acm نشان داده شده است (شکل 4). منشا متاافیولتی این سنگها از روی این شکل تایید می شود (Droop et.al., 1990 ) علاوه بر این از دیاگرام cpx ارائه شده توسط Taylor and Neal (1989) که در آن درصد Na20 در برابر MgO بمنظور طبقه بندی اکلوژیتها به سه گروه A,B,C رسم شده است نیز استفاده است (شکل 5). براین اساس همه cpx های اکلوژیت در محدوده اکلوژیت B قرار می گیرند.
سو زنهای کوارتزی شدیداً جهت یافته در زمینه ای از کلینوپیروکسن غنی از Ca, Na متبلر شده اند (شکل d 2 ) . این سوزنها بعنوان محصول اکسولوشنی امفاسیت های اولیه که در شرایط پیک دگرگونی پایدار بوده و دارای سیلیس اضافی بوده اند تعبیر می شوند.
طبق فرمول (Si+Ti)>(Ca+Ma+Fe2++Mn+Ni-2Na):Smith and cheeney (1980) که در آن سوپر سیلیس بودن کلینوپیروکسن ثابت می شود، این کانی در اکلوژیتهای سولابست نیز دارای سیلیس اضافی بوده است. بنظر Smith (1988) تبلور کلینوپیروکسن های غنی از سیلیس نیازمند حرارت بالا و نیز فشار بالاست. ولی آزمایش های متعدد نشان می دهد که نقش فشار به مراتب بیشتر است. بصورت تجربی و در آزمایشگاه نیز ظهور این تیغه ها بررسی شده اند (Mao,1971;Wood et al., 1978; Angle et al. , 1988 ; Arlt et al. , 1998 ) غیبت کوئزیت در این نمونه ها منعکس کننده کمبود سلیس آزاد در سنگ و یا مصرف آن درطی واکنشهای پسرونده ایست که آمفیبول پارگازیتی و پلاژیوکلاز آلبیتی می سازند (Tasi et al., 2000) یک تفسیر دیگر می تواند این باشد که سوزنها در نتیجه رشد اپی تاکسیال سیلیس آزاد بر روی کلینوپیروکسن بوجودآمده اند. اگرچنین باشد باید رشد اپی تاکسیال سیلیس در طی واکنشهای پیشرونده باشد زیرا واکنشهای پسرونده مصرف کننده سیلیس هستند. چنین فرضیه ای کمتر محتمل بنظر میرسد. زیرا CpxI فاقد این سوزنهاست.
ج ) مسکویت : ترکیب مسکویت در 7 نمونه تجزیه شده در این سنگها تقریباً ثابت است Mu42.6-46 pa34.5 –46.7 cell0.6-19.7 مثلث pa ، cel ، mu معرف این مسئله است (شکل 6). مقدار سیلیس حداکثر apfu 3.39 و fAl=0.47 می باشد
(fAl =Al(VI)/AI(IV)) .
د) کیانیت : وجود این کان بصورت میکروسکوپی مشخص شده است. حجم آن در اکلوژیتهای مقطع zdr2 زیاد است. در امتداد کلیواژها و در حواشی مبدل به پاراگونیت شده است. بدلیل همراهی با cpxI بنظرمی رسد که این کانی تنها در مرحل پیک پایدار بوده است.
ه ) پلاژیلوکلاز: فراوانی این کانی زیاد نیست و ترکیب آن در 8 مورد انالیزشده کاملاً یکنواخت می باشد (Ab98) . از آنجا که این کانی با cpxII بافت سیمپکتیت نشان می دهد، پایداری آن در مرحله کاهش فشار دگرگونی ثابت می شود.
و) آمفیبول : ترکیب این کانی بصورت زیر است :
parg47-558.5 g1115-35 tr 16.6-28.6 ts 1.4.
(10 مورد تجزیه انجام شده است) در نمودار Na (M4) دربرابر Al (IV) (Leak , 1978) ترکیبی در حد اکتینولیت تا هورنبلند غنی از منیزیم به آن نسبت داده می شود (شکل a7 ) و در نمودار سیلیس در برابر مقدارسدیم در مجموع سدیم و کلسیم در محدوده بارویسیت قرارمی گیرد (شکل b7).
توضیح شکل ها
شکل 1- نقشه زمین شناسی منطقه گزیک با محل رخنمون سنگهای اکلوژیتی درسولابست.
شکل 2-a درشت بلور گارنت در امتداد شکستگی با آمفیبول جایگزین شده است. زونینگ در قسمت بیرونی هم دیده می شود (طول میدان دید 5 میلیمتر ). شکل 2-b گارنت مرحله سوم در حواشی پورفیروبلاست گارنت و همچنین بصورت بلور مستقل دیده می شود (طول میدان دید 5 میلیمتر). شکل c-2 بطور طویل فنژیت که حاوی اینکلوژنهایی از CpxI می باشد (طول میدان دید 2 میلیمتر). شکل d-2 تیغه های کوارتز درون CpxII که دارای اینکلوژنهای سیال و نیز فاز جامد (احتمالاً کونژیت ) می باشند (طول میدان دید 5/0 میلیمتر). شکل e-2 سیمپلکتیت CpxII با Ab که نشان ازتعادل این دو فاز در مرحله دوم دارد )طول میدان دید 1 میلیمتر ). شکل 2f- بلورکیانیت که در اطراف با آمفیبول محاصره شده است و در محل مرز به پاراگونیت تبدیل شده است (طول میدان دید 5 میلیمتر).
شکل 3- طیف ترکیبی گارنت های موجود ار اکلوژیتهای سولابست تقسیم بندی دو منطقه B ، A بر طبق Coleman et al., 1965 صورت گرفته است.
شکل 4 – ترکیب کانی شناسی پیروکسن ها در منطقه
شکل 5- تقسیم بندی پیروکسنهای اکلوژیتی از روی اکسیدهای سدیم و منیزیم .Taylor and Neal (1989)
شکل 6- ترکیب کانی شناسی مسکویتها در اکلوژیتهای منطقه.
شکل a 7 – نمودار سیلیس در برابر مقدار سدیم در مجموع سدیم و کلسیم برای نشان دادن ترکیب شیمیایی آمفیبول ها.
شکل 8- PT path پیشنهادی برای اکلوژیتهای منطقه سولابست . مرز رخساره ها از Spear (1993) و منطقه پایداری الومینوسیلیکاتها از Spear and Chenny (1989) گرفته شده است . چهارگوش خاکستری از روی محاسبات برنامه THERMOALC (2.4) رسم شده است . چهارگوش سفید محل قطع ترمومتر Grt-Ms Hynes and Foreset (1988) (در این ترمومتری در مورد گارنت از مدل غیر ایده ال Ganguly and Saxena, 1984 استفاده شده است ) با پارومتر Phe massonne and Schreyer (1987) است. دو نوع ترمومتری برای تمام مراحل صورت گرفته است: Powell (1985) Krogh (1988) .بارومتری ژادئیت از روی کارهای تجربی Holland (1983) وبارومتری آمفیبول بر مبنای Brown (1977) صورت گرفته است. A مرحله پیک دگرگونی B مرحله کاهش فشار C ثبت فرایند پسروی دررخساره شیس سبز را نشان می دهند.
جدول 2- داده های انتخابی اصل از آنالیز میکروپروب کانیهای موجود درسنگهای اکلوژیتی سولابست .


شکل (1)



 


شکل (2)



 





 


شکل (8)



 


جدول (1)

کلید واژه ها: سایر موارد