واکنش های ماگمائی واپسین دم تبلور درون تراکیت ها و سینیت های سری دزو در منطقه حرجند (شمال کرمان)

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری پانزدهمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده مسیب سبزه ای - بابک طهمورثی
تاريخ برگزاری ۲۷ بهمن ۱۳۷۵
دیاپیر های سری دزو در مناطق اطراف دهکده حرجند با فاصله هوایی 40 کیلومتری از شمال کرمان به خصوص دیاپیری که نزدیکی سه راه معدن زغال سنگ هجدک جنوب روستای حور قرار دارد، حاوی مجموعه ای از سنگ های آذرین می باشد که ویژگی های عمومی آنها به قرار زیر است:
1- سنگ های آذرین این دیاپیر را به دو دسته مافیک و سالیک می توان تقسیم نمود:
الف- سنگ های مافیک شامل بازالت ها و دلریت ها و گابرو و لامپروفیر ها می باشند که به صورت گدازه، سیل و دایک و توده های نفوذی کوچک اندازه برونزد دارند.
ب- سنگ های سالیک شامل تراکیت ها و تراکی لاتیت ها و سینیت ها و کوارتزسینیت ها می باشند که عمدتاٌ به صورت روانه های ضخیم و گنبد های گدازه ای دیده می شوند. مطالعات صحرایی نشان داده است که این دو دسته سنگ حاصل فعالیت متناوب دو نوع ماگمای بازالتی و تراکیتی بوده که به طور متناوب در حوضه رسوبی سری دزو فعالیت داشته اند.
2- مشاهدات کانی شناختی، سنگ نگاشتی، ژئو شیمیایی نشان داده است که:
الف- این دو دسته سنگ با هم خویشاوندی ماگمایی داشته و از ماگمایی واحد با گرایش های ترانس آلکالی تولد یافته اند. مجوعه سنگی مذکور از این دیدگاه شباهت بسیار زیادی با مجموعه های آذرین کافت جنوب کنیا از خود نشان می دهند (طهمورثی، 1375)
ب- مشاهدات سنگ نگاشتی و زئو شیمیایی نشان داده که ماگماتیزم مذکور دارای ویژگی های دو هنجاری بازالتی- تراکیتی بوده و مسئله نبود دالی یا در حقیقت کمیابی سنگ های حد واسط بین بازالت و تراکیت از دیگر ویژگی های آنها است.
ج- این نبود توسط طهمورثی (1375) به تاثیر توام پدیده های تفریق به حالت مایع ماگمای مادر در اثر پدیده همرفت انتشار مضاعف و نامیژاکی و تفریق بلورین و انتقال گازی و اثر سورت نسبت داده شده که در محفظه های ماگمایی زیر حوضه رسوبی در یک محیط تکتونیکی کششی اتفاق می افتاده است.
3- ردیف تبلور در مجموعه سنگ های آذرین در بازالت ها از اولیوین آغاز و به تبلور توام کلینو پیروکسن و پلاژیو کلاز رسیده مقدار کمی کوارتز و فلدسپاتهای قلیایی و بیوتیت و ریکیت و اپیدوت و کلسیت در مراحل نهایی متبلور شده است. تبلور در تراکیت ها و سینیت ها با رشد توام فلدسپات های سدیک و پتاسیک آغاز و به مجموعه ای از کانی های واپسین دم تبلور مانند آئژیرین و آندرادیت و کلسیت، آنیت و فلورین و آکتینولیت و آلبیت درجه پایین آلبیت و کوارتز و همایتت و مانیتیت و روتیل و اسفن و سیدریت و آلانیت و اپیدوت و آپاتیت و غیره … می انجامد.
موضوع اصلی این مقاله توجیه دلائل تشکیل کانیهای واپسین دم تبلور ماگما می باشد که در سنگ های مختلف سینیتی و تراکیتی به صورت پاراژنتیک و بر اثر واکنش های مختلف بین سازنده های شیمیایی مختلف در مراحل نهایی تبلور ماگمایی بوجود می آیند. متاسفانه به دلیل عدم وجود تجزیه های شیمیایی دقیق کانیهای مراحل انتهایی تبلور ماگما از شرایط ترمودینامیکی حاکم بر این مرحله از تبلور ماگمای مورد بحث اطلاع دقیقی نداشته ولی از آنجا که این مجموعه کانیها به صورت پاراژنز های مختلف در سنگ های مختلف سینیتی و کوارتز سینیتی ظاهر می شوند بر آن شدیم که تنها روابط شیمیایی حاکم بر تشکیل این پاراژنز ها را مورد بحث قرار دهیم. موضوع این مقاله عمدتاٌ بر چگونگی انجام واکنش هایی تکیه دارد که محصولات آنها کانی های واپسین دم تبلور ماگمای تراکیتی می باشند.
II- مشاهدات سنگ نگاشتی
مشاهدات سنگ شناختی در سینیت ها و کوارتز سینیت های مورد بحث نشان می دهد که:
1- مجموعه کانیهای آئژیرین، آندرادیت، کلسیت، کوارتز، هماتیت، روتیل، آنیت و فلورین و آکتینولیت و آلبیت درجه پایین و … غیره همگی در فضاهای بین فلدسپات های قلیایی و به طور مشخص پس از تبلور آنها بوجود آمده اند نه در اثر دگر سانی و یا تاثیر یک سیال هیدروترمال بعدی از طریق شکافها. مشاهدات سنگ نگاشتی در سینیت ها و کوارتز سینیت ها نشان می دهد که این کانی ها به صورت چند دسته پاراژنتیک کانیایی- با روابط بافتی پایدار بین خود بوجود آمده و از نظر زمانی به طور یقین پس از تکامل تبلور فلدسپات های قلیایی پا به عرصه وجود گذاشته اند.
2- مجموعه های پاراژنتیک کانیهای واپسین دم تبلور در سنگ های مختلف سینیتی، تراکیتی عبارتند از:
1-کلسیت،هماتیت،آنیت،مسکوویت،منیتیت،کوارتز و آلبیت درجه پایین
2-کلسیت،منیتیت،هماتیت،اسفن،آنیت،فرواکتینولیت،
آلبیت درجه پایین،آپاتیت،کوارتز
3-کلسیت،کلریت،کوارتز،اپیدوت،منیتیت،هماتیت
4-ائیژرین،اوژیت،آندرادیت،کوارتز،منیتیت،هماتیت،
اسفن و مقدار بسیار کمی کلسیت
5-کلسیت،آندرادیت،فرواکتینولیت،سیدریت،آنیت،
فلدسپات پتاسیم دار درجه پایین،منیتیت،هماتیت
6-آنیت،کلسیت،آلبیت درجه پایین،منیتیت،هماتیت
7-کلسیت،کوارتز،آدولاریا،آلبیت درجه پایین،مسکوویت
(بسیار کمیاب)،منیتیت،هماتیت
8-آنیت،پیریت،کلسیت،کوارتز،آپاتیت،آلبیت درجه پایین،
روتیل،آناتاز
9-سیدریت،کوارتز،آنیت،آلبیت درجه پایین،منیتیت،روتیل
هماتیت
10-کوارتز،پیریت،سیدریت،آدولاریا،آلبیت درجه پایین
11-کلسیت،هماتیت،کوارتز،پیریت،آلبیت درجه پایین،
اسفن
12-کوارتز،پیستاسیت (اپیدوت)،کلسیت،آلانیت،منیتیت
هماتیت،آلبیت درجه پایین
13-کلسیت،اسفن،آپاتیت،هماتیت،منیتیت،آلبیت درجه
پایین،کوارتز،آدولاریا
III- پترولوژی
روابط موجود بین کانیها نشان داده است که:
الف- آلبیت درجه پایین و آدولاریا یا به صورت نواری دور فلدسپات های آلکالن تشکیل شده و یا آنکه به صورت بلور های شکل دار در ارتباط پایدار با سایر کانیهای پاراژنتیک فوق الذکر بوجود آمده اند به نظر می رسد که مسئله تشکیل این دو کانی بر روی فلدسپات های قلیایی فقط مسئله تبلور مجدد فلدسپات های قلیایی ماگمایی درجه حرارت بالا می باشند. در حقیقت واکنش از نوع منظم- نامنظم و قهقرایی بوده و می توان آن را به صورت زیر نوشت:
Primary high temperature Perthite (Microcline Albite)→ Low temperature Adularia + Albite+
ب- تشکیل آندرادیت و پیستاسیت: آندرادیت در مراحل نهایی تبلور را می توان با واکنش زیر تشکیل داد:
Fe2O3 + 3CO3Ca + 3SiO2→ Ca3Fe2
3Si3O12 + 3Co2 +
اما از آنجایی که آندرادیت در بعضی از پاراژنز ها همراه آئژیرین بوجود آمده می توان واکنش زیر را برای تشکیل این دو در مراحل نهایی تفریق ماگما نوشت:
4NaAlSi3O8 + 4Fe3O4 + 8CO3Ca + 6SiO2
O2→ 4 NaFe+3 + Si2O6 + 2Ca3Fe2+3 + Si3O12+2CaAl2Si2O8 + 8 CO2 + 2Fe2O3
در حقیقت برای تشکیل اپیدوت بایستی فوگاسیته اکسیژن در سیالات بالا باشد. در بسیاری از سنگ ها دو کانی مانیتیت و هماتیت در کنار هم دیده می شوند و همیشه دیده شده که هماتیت بخرج مانیتیت اولیه بر اثر بالا رفتن فوگاسیته اکسیژن بوجود آمده است:
2Fe3O4+1/2O2 →3Fe2O3

اگر اکتیویته Fe+3 نسبتاٌ بالا باشد آنورتیت تشکیل شده می تواند با واکنش زیر در حضور آب و اکسیژن به پیستاسیت تبدیل شود:
2SiO2 + 2CaAl2Si2O8 + Fe2O3 + H2O + O2 2CaFe + 3Al2O(OH) Si2O7 SiO4→
بنابراین به نظر می رسد که برای تشکیل سه کانی آئژیرین و پیستاسیت و آندرادیت در شرایط خاتمه تبلور ماگما فوگاسیته اکسیژن بالا حضور آب و اکتیویته بالای Fe و وجود CO2 با غنی بودن سیالات از پلیمرهای کربنات کلسیم از پیش نیازهای اصلی می باشد.
تشکیل هماتیت از مانیتیت و وجود کربنات کلسیم و کانیهای آبدار و غنی بودن فاز نهایی تبلور ماگما از آهن با مشاهدات میکروسکوپی به اثبات رسیده و لذا تشکیل پیستاسیت را می توان به نحوی با واکنش زیر نیز که توسط ورنون (1976) پیشنهاد شده نیز توجیه نمود:
4Co3Ca + 4Fe3O4 + 12SiO2 + 2H2O + 3O2 4CaFe3+3 Si3O12(OH) + 4CO2→
ج- در بعضی از پاراژنز ها آنیت همراه سیدریت و فرو آکتینولیت بوجود آمده اند به نظر می رسد ابتدا سیدریت مطابق واکنش زیر:
6CO2 + 2Fe3O4→ 6CO3Fe + O2
بوجود آمده و اکسیژن به دست آمده از این واکنش به طریقی صرف تولید آنیت گردیده است:
→4KAlSi3O8 + 4H2O + 7O2 + 4Fe3O4 2K2Fe6Si6Al2O29 (OH4
در حقیقت در بسیاری از سنگ ها آنیت همراه با سیدریت دیده شده و بلورهای آنیت یا به صورت لکه هایی بر روی فلدسپات های قلیایی تشکیل شده و یا به صورت مستقل در میان آنها همراه با سیدریت و کوارتز و کلسیت و فرو آکتینولیت دیده می شود. در بعضی از این سنگ ها فرو اکینولیت نیز همراه آنیت تشکیل گردیده است. تشکیل این کانی را می توان با واکنش زیر توجیه نمود:
→32SiO2 + 14 Fe2O3 + 8CO3Ca + 4H2O
4Ca2Fe + 25 Si8O22 (OH)2 + 8 CO3Fe + 7 O2
اکسیژن به دست آمده از این واکنش و در سایر فعل و انفعالات مصرف می شود. به عنوان مثال ابتدا می توان فرو اکتینولیت را از این واکنش به دست آورد و سپس اکسیژن به دست آمده را صرف تولید آنیت در واکنش قبلی کرد. واکنش های مذکور حضور آنیت و سیدریت و فرو اکتینولیت را بطور پایدار در کنار هم توجیه می نماید.
د- واکنش تشکیل اسفن و روتیل را می توان به صورت زیر نوشت:
SiO2 + Co3Ca + TiO2→ CaTiSiO5 + Co2
اسفن +دی اکسید کربن →روتیل + کلسیت + کوارتز
در بعضی از سنگ ها اسفن وجود نداشته ولی در عوض روتیل و کوارتز و کلسیت در کنار هم پایدار می باشند. درحقیقت بالا رفتن فوگاسیته CO2 در بعضی از سنگ ها به شرط وجود تیتانیوم که اغلب در شبکه مانیتیت ها وجود دارد موجب بروز روتیل گشته و اگر فوگاسیته CO2 کاهش یافته و به طریقی CO2 از محل واکنش دور گردد اسفن تشکیل می گردد.
ه- تشکیل آلانیت بخرج پیستاسیت مطلقاٌ معلول ورود عناصر کمیاب مانند Ce در شبکه پیستاسیت می باشد.
ز- تشکیل فلورین را می توان با این واکنش توجیه نمودک
CO3Ca + 2F→ F2Ca + Co2 + 1/2 O2
این واکنش خود موجب تولید اکسیژن گشته که در سایر فعل و انفعالات مصرف می گردد.
ر- تشکیل موسکویت را می توان بخرج فلدسپات های قلیایی به شرح زیر توجیه نمود.
3KAlSi3O8 + 2H→ HAl3Si3O10(OH)2 + 6SiO2 2K Muscovite+
بنابراین برای تشکیل موسکویت کافی است فوگاسیته هیدروژن در سیالات بالا رود و یا آنکه پتاسیم توسط فاز گازی به طریقی از محل دور گردد. این پتاسیم در جای دیگر می تواند موجب پدیداری آنیت گردد.
ح- اگر در فاز سیال به هر طریقی فوگاسیته گوگرد بالا رود آنیت مطابق واکنش زیر به پیریت و آدولاریا تبدیل می شود.
(ورنون 1976) KFe3AlSi3O10(OH)2+ 3S2
KAlSi3O8 + 3FeS2 + H2O + 3/2O2→
که اکسیژن آزاد شده می تواند به همراه آب در سایر واکنش ها شرکت نماید بنابراین حضور S در سیال می تواند ضمن آنکه آنیت را ناپایدار می نماید، موجب بروز آدورلاریا و پیریت گریدده و افزایش فوگاسیته اکسیژن را موجب گردد.
IV- نتایج
با عنایت به مشاهدات فوق الذکر در مورد فعل و انفعالات و شرایط ترمودینامیکی مراحل نهایی تبلور سینیت های سری دزو در منطقه شمال غرب حرجند نتایجی را می توان به شرح زیر ارائه داد:
1- فاز سیال مراحل نهایی تبلور ماگمای سینیتی از کمپلکس های ساختاری (CO3) خصوصاٌ کمپلکس های ساختاری CO3Ca غنی می باشد. بهم پیوستگی این کمپلکس ها می تواند باعث بروز یک ماگمای کربناتیتی گردد. این مسئله بارها توسط نویسندگان مختلف در مورد سیالات مراحل نهایی ماگماهای قلیایی و ترانس آلکالی مورد بحث قرار گرفته است (به عنوان مثال کاسترفان گروس و همکار، 1966). در منطقه مورد بحث کربناتیت دیده نشده ولی تبلور فازهایی مانند کلسیت و سیدریت در مراحل نهایی تبلور، بهترین شاهدانی هستند که بر استعداد بالقوه تولید کربناتیت از این نوع ماگماها صحه می گذارند. باید خاطر نشان سازیم که گاز CO2 نیز یکی از سازنده های مهم فاز سیال مراحل نهایی تبلور ماگما می باشد.
2- فاز سیال دارای H2O بوده و در آن فوگاسیته اکسیژن بالا است. شاهد این مدعا نیز شرکت اکسیژن و آب در بسیاری از واکنش هایی است که منجر به تشکیل محصولات مراحل انتهایی تبلور می گردد.
3- فاز سیال از نظر SiO2 نیز غنی می باشد و مراحل انتهایی تبلور ماگما دارای روندی است که گرایش به تبلور، Fe3O4 و Fe2O3 در محلول باقیمانده ماگما دارد. محلول باقیمانده ماگما احتمالاٌ از نظر آلکالی ها نیز غنی بوده ولی روابط بافتی نشان می دهد که این عناصر (Na, K) بیشتر از جانب فلدسپات هایی که قبلاٌ تبلور یافته اند تامین می گردد و تاثیر سیالات بر فلدسپات های قلیایی قبلی موجب بروز کانی های پتاسیک و سدیک ثانوی مانند آئژیرین و آنیت می گردند.
4- ظهور پاراژنز های مختلف در سنگ های مختلف مطلقاٌ بستگی به نسبت های مولی H2O, F, S, CO2, O2 در فاز سیال دارد بطوریکه تغییر در این نسبت ها موجب پایداری یک کانی و یا حذف کانی دیگر می گردد. بهترین مثال برای این مقوله حذف آنیت در حضور S و ظهور آدولاریا و یا حذف اسفن و ظهور روتیل به دلیل بالا رفتن فوگاسیته CO2 می باشد. مهمترین سازنده هایی که در واکنش ها مستقیماٌ شرکت می نمایند عبارتند از: پلیمر های ساختاری SiO2 , CO3Ca و گازهای CO2 و H2O به نظر می رسد که در اکثر موارد نوسانات نسبت مولی گازهای اکسیژن و CO2 به دلیل وقوع واکنش هایی است که این دو گاز را تولید می نمایند. مانند تبدیل مانیتیت به سیدریت که اکسیژن و واکنش تشکیل آندرادیت به خرج همایت و کلسیت و کوارتز که CO2 تولید می نمایند.
5- در بعضی از سنگ ها بالا رفتن فوگاسیته گوگرد که احتمالاٌ معلول آلایش ماگما با رسوبات گچی می باشد. موجب بروز پیریت و آدورلاریا بخرج آنیت و هماتیت و مانیتیت می گردد. این احتمال نیز وجود دارد که تشکیل پیریت بخرج آنیت همچنین کلریتی شدن آنیت ها و سرسیتی و سوسوریتی شدن بعضی از الیگو کلاز ها اساساٌ مربوط به پدیده هایی باشد که در ارتباط با جایگیری دیاپیری سری دزو بوقوع پیوسته و ربطی به واکنش های واپسین دم تبلور ماگما نداشته باشد.
6- وجود پاراژنزهایی که شرح آن رفت بخوبی مبین وجود یک فاز سیال غیر قابل امتزاج در مراحل نهایی تفریق ماگما است که حاوی P, F, S, O, H2O, Co2 می باشد. وجود چنین سیال غیر قابل امتزاج عملاٌ باعث می شود که مذابهای سیلیکاته سینیتی که در اثر پدیده های سورت و همرفت نشر مضاعف و یا تفریق بلورین و نامیژاکی در کناره های دیواره محفظه ماگمایی از ماگمای مادر بازالتی بوجود آمده اند به سهولت صعود نموده و تشکیل یک ماگمای مستقل را در بالای محفظه ماگمایی بدهند و باعث بروز نبود دالی شوند و از این رو است که در مجموعه سنگ های دیاپیر دزو در این منطقه، سنگ های حد واسط بازالت و سینیت و تراکیت بسیار کمیاب است.
7- از آنجا که ماگمای تراکیتی مورد بحث از فاز سیال بسیار غنی می باشد اولین برون ریزی های این ماگما به صورت سنگ های تراکیتی دانه درشت متبلور می شوند که در بسیاری از موارد به صورت سینیت های درشت تا متوسط دانه با بافت میارولیتیتک برونزد دارند و در نگاه اول توده های نفوذی سینیتی را تداعی می نمایند در حالیکه این سنگ ها حاصل برونریزی ماگمای تراکیتی و تبلور در یک محیط شبه پگماتیتی می باشد.
8- وجود چنین پاراژنز هایی در سنگ های تراکیتی و سینیتی و کوارتز سینیتی سری دزو انجام مطالعات دقیق شیمی کانیها، سیالات درگیر برای ژئوترمومتری و ژئولارومتری واکنش های مذکور را ایجاب مینماید. نتایج این مطالعات تنها به منظور راهگشایی مطالعات بسیار دقیق بعدی دراین نوشتار ارائه گردیده است.

کلید واژه ها: کرمان