پترولوژی و ژئوشیمی سنگهای آتشفشانی شمال برگه قم

دسته سنگ شناسی آذرین و دگرگون
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده مسعود زمانی پدرام
تاريخ برگزاری ۱۹ مهر ۱۳۸۴

Abstract :
Studied area is located in the north of ghom sheet in Scale ۱:۱۰۰۰۰۰ and that is a small part of the uromyieh-dokhtar sructural zone, in this area the exposed rocks include Basaltic to rhyolitic lava flows, pyroclastic with different composition and sedimentary rocks, this area is ۲۸۲Km۲ and the volcanic rocks were erupted within a little deep marine to continental-lagoon environments in the upper Eocene. 
The lower part of the upper Eocene Cut by dikes (Feeder dikes) These dikes are almost in the same direction of uromyieh-dokhtar structural zone, field and petrography inventigations show that Basaltic to rhyolitic lava flows and pyroclastic rocks of the higher parts the upper Eocene are supplied directly by these dikes or deep fractures and faults these are emplaced in the same direction of the dikes more or less. Geochemical data show that these lava flows were formed in the continental-Lagoon enviromant or that they are less affected by the magma mixing and Alteration effects generally present in alkaline suite.
 

چکیده : 
منطقه مورد مطالعه در ناحیه ساختمانی ارومیه – دختر و در شمال ورقه 1:100000 قم جای گرفته است. این منطقه دربرگیرنده جریانهای گدازه ای با ترکیب بازالتی تا ریولیتی، سنگ های آذرآواری (توف و ایگنمبریت) و سنگهای رسوبی ائوسن پسین است که نزدیک به 282 کیلومتر مربع وسعت دارد. این سنگهای آتشفشانی در یک محیط کم عمق دریایی و قاره ای – کولابی بیرون ریخته اند، و بخش زیرین آن (توف و توفیت) بوسیله دایک های تغذیه کننده که در منطقه مورد مطالعه به تقریب در راستای ناحیه ساختمانی ارومیه – دختر است، قطع گردیده اند. بررسیهای صحرایی و پتروگرافی نشان می دهد که گدازه های بازیک تا اسیدی و سنگ های آذرآواری بخشهای بالاتر ائوسن پسین مستقیماً از همین دایک ها و یا گسله ها و شکستگی های عمیق کم و بیش موازی آن تغذیه شده اند. فزون بر آن، داده های ژئوشیمیایی نیز نشان می دهد گدازه هایی که در محیط های قاره ای – کولابی بیرون ریخته اند و یا شواهد اختلاط ماگمایی و یا دگرسانی در آنها کمتر دیده می شوند، عموماً در سری آلکالن جای گرفته اند.
مقدمه
منطقه مورد مطالعه در بخشی از نوار آتشفشانی ارومیه-دختر و در شمال ورقه 1:100000 قم واقع شده است، راستای آن شمال باختری – جنوب خاوری و دربرگیرنده جریان های گدازه ای بازیک تا اسیدی سنگ های آذرآواری و سنگهای رسوبی ائوسن پسین است که نزدیک به 282 کیلومتر مربع وسعت دارد. گسله های منطقه بیشتر از نوع معکوس و عادی بزرگ زاویه و حالت مخلوطی از فشارشی و برشی      (transPerssional)میباشد که به سبب وسعت کم منطقه و نیز یکنواختی سنگهای آتشفشانی در فرادیواره و فرودیواره بررسی این گسله ها قدری مشکل است ولی در ورقه قم عملکرد جنبش های فشارشی- برشی ، در گسل های نظیر خضر، شادگلی، قیزقلعه، البرز و غیره قابل رویت است.
 
چینه شناسی منطقه
حد زیرین سنگهای آتشفشانی – رسوبی ائوسن پسین در منطقه مورد نظر برونزد ندارند، لذا ناگزیر توالی سنگی بخش زیرین آن در شمال دریاچه نمک حوض سلطان قم بررسی شده است. بخش زیرین سنگهای ائوسن پسین شامل توف و توفیت های ماسه ای تا آهکی خوب لایه بندی شده سبز تا زرد رنگ است که در داخل آن افق هایی از گدازه های آندزیتی دیده می شود که در یک محیط کم عمق دریایی بجا گذاشته شده اند، از دیدگاه لیتواستراتیگرافی و در تقسیم بندی سنگهای آتشفشانی ائوسن به روش امامی (در چهار گوش قم) معادل و هم ارز بخش زیرین ائوسن پسین است، این سنگها توسط دایک های تغذیه کننده با ترکیب شیمیایی بیشتر بازیک تا میانه که اغلب به موازات هم و در راستای ناحیه ساختمانی ارومیه- دختر می باشد قطع گردیده اند. با آغاز تزریق گدازه های بازیک تا میانه و برش های هیالوکلاستیک توده ای تا خیلی ضخیم ، از طریق شکستگیهای طویل و موازی که دایک های مزبور را ایجاد نموده اند، در برخی نقاط (ورقه قم- کوه گلستان) افق های ضخیم لایه ای از آهکهای نومولیت دار به سن ائوسن پسین، در میان گدازه ها رسوب می نماید. با تظاهر سنگهای آذرآواری از نوع توف و ایگنمبریت ، گدازه های اسیدی تا نیمه اسیدی و بهمراه آن سنگهای رسوبی از نوع ماسه سنگ توفی ، مارن ماسه ای و رگه های از گچ، قسمت های فوقانی ائوسن پسین در برخی نقاط بویژه جنوب دریاچه حوض سلطان به محیط های قاره ای تا کولابی تغییر می یابد.
به نظر می رسد گدازه ها و سنگ های آذرآواری اخیز نیز از طریق همین دایک ها و یا شکستگی های کم و بیش موازی آن فوران نموده اند زیرا در این سنگها بویژه در ایگنمبریت ها لکه ها یا قطعات خمیری شکلی از گدازه های بازیک تا میانه (در ابعاد مختلف) که از شواهد مهم اختلاط ماگمایی است دیده می شود. سرانجام برروی رخساره های کولابی و یا هم ارز بخشهای فوقانی آن به ترتیب گدازه های میانه تا بازیک با ساخت ورقه أی قرار می گیرد و به نظر می سد سنی برابر ائوسن پسین- الیگوسن زیرین؟ دارد. از سنگ آهک و مارنهای سازند قم که برروی سنگهای ائوسن پسین قرار دارد میکروفسیل های به سن الیگوسن پایانی- میوسن پیشین بدست آمده و از نظر لیتولوژی بیشتر قابل مقایسه با بخشC  سازند قم در دیگر نقاط ورقه 1:100000 قم  میباشد. در محدوده مورد مطالعه سازند قرمز بالایی برونزد نداشته و نهشته های اساساً قاره ای پلیوسن و جوانتر کوارترنر برروی سنگهای کهن تر جای گرفته اند.
 
پتروگرافی سنگهای منطقه :
گدازه ها و سنگ های آذرآواری منطقه شامل آلکالی الیوین بازالت ، بازالت، بازالتیک آندزیت، تراکی- بازالتیک آندزیت، آندزیت، تراکی آندزیت، ریوداسیت، کریستال لیتیک ویتریک توف با ترکیب حدود داسیت، کریستال توف شیشه ای اسیدی ، توفیت آهکی ، لیتیک توف آهکی، لیتیک کریستال توف شیشه ای جریانی و ایگنمبریت های گدازه ای می باشند در آلکالی الیوین بازالت های منطقه الیوین پایدار، بدون حاشیه واکنشی هم به صورت فنوکریست و هم به صورت میکروکریستال در تعادل با خمیره سنگ دیده می شود. پیروکسنها از نوع کلینوپیروکسن بصورت بلورهای شکل دار و نیمه شکل دار، به احتمال با ترکیب حدود اوژیت- دیوپسید می باشند. آنالسیم بصورت ثانویه و فزون بر آن گاهی سودالیت در لابه لای فلدسپات ها وجود دارد. بلورهای پلاژیوکلاز ترکیب شیمیایی حدود لابرادوریت دارد. این سنگها از نظر    SiO2 فقیر هستند و در مواردی که در محیط قاره ای تا کولابی بیرون ریخته اند، کانیهای حرارت بالای آن دگرسانی کمتری را نسبت به گدازه های مناطق کم عمق دریایی تحمل نموده اند. بررسی پتروگرافی گدازه های بازیک تا میانه مناطق کم عمق دریایی نشان می دهد که تاثیر محلول های ئیدروترمالی برروی این گدازه ها از وسعت بیشتری برخوردار بوده است. در اغلب نمونه ها پلاژیوکلازها به آلبیت ، کلسیت ، سریسیت، کلریت و اپیدوت تغییر یافته اند. کانیهای اولیوین و پیروکسن به سرپانتین، کلریت، کلسیت، ایدنگسیت، اکسیدهای آهن و یا اوپاسیته تغییر یافته اند. ذکر این نکته ضروری است که نوع و مقدار کانیهای ثانویه بستگی به ترکیب شیمیایی ماگما و شرایط تاثیر محلول های گرمابی دارد. در بررسیهای پتروگرافی شواهد اختلاط دو ماگمای بازیک و اسیدی   بویژه در ایگنمبریت های گدازه ای بخوبی دیده می شود. این شواهد عبارتند از وجود میکروپیلوها   
(micro pillows) ، بافت غربالی (Sieve texture) ، خوردگی کانیها (Corrosion)، جذب بلورین (Resorbtion) ، بافت امولسیون یا معلق (emulsion) ، پدیده پسدومورفیسم (Pesudomorfism) و جای گیری کانیهای کربناتی، آلکالی فلدسپات، اکسیدآهن، شیشه های اوپاسیته و غیره در قالب کانیهای نسل اول و نیز پراکندگی عناصر بویژه عناصر متحرک (mobilization) . فزون بر شواهد مزبور در سنگهای ایگنمبریتی با بافت گدازه ای از اختلاط زمینه های شیشه ای با ترکیب ریولیتی و بازالتی ، شیشه های با ترکیب میانه تا نیمه اسیدی (آندزیتی تا داسیتی) پدید آمده است. 
ژئوشیمی سنگهای آتشفشانی منطقه :
با توجه به نتایج حاصل از تجزیه شیمیایی به روش XRF و اسپکترومتری نشری مقدار Sio2 در سنگهای منطقه از 49/47 تا 79/70 درصد تغییر می کند بنابراین، سنگها ترکیب شیمیایی بازیک تا اسیدی دارند.
در دیاگرام لومتر و همکاران (1989) ترکیب شیمیایی سنگهای منطقه با بازالت، بازالتیک آندزیت، آندزیت، تراکی آندزیت ، تراکی بازالتیک آندزیت، داسیت و ریولیت مطابقت دارد.
 در دیاگرام کاکس و همکاران (1979) ترکیب شیمیایی سنگهای منطقه با بازالت، بازالتیک آندزیت، آندزیت، تراکی آندزیت ، داسیت و ریولیت مطابقت دارد.
در دیاگرام های پسریلو و تیلورد (1976) و لومتر (1989) که براساس میزان K2O نسبت به سیلیس است ، تمام نمونه های سنگی گدازه های ائوسن پسین- الیگوسن زیرین؟ و گدازه هایی که شواهد آغشتگی پوسته ای در آنها بیشتر دیده می شود در محدوده پتاسیم بالا و برخی هم ارز ابساروکیت و شوشونیت اند.
در دیاگرام های کونو (1959) و ایروین و باراگار (1971) در این دو دیاگرام نمونه هایی که از گدازه های ائوسن پسین – الیگوسن زیرین؟ تهیه گردیده است نظیر آلکالی اولیوین بازالت ، تراکی بازالتیک آندزیت و تراکی آندزیت بیشتر در محدوده آلکالی و برروی مرز جداکننده محدوده آلکالی و ساب آلکالن جای گرفته اند، ولی سایر نمونه های سنگی که شواهد اختلاط ماگمایی و دگرسانی (بویژه رسی و کربناتی شدن) در آنها دیده می شود بیشتر در محدوده ساب آلکالن (بویژه کالک آلکالن) جای گرفته اند.
 در دیاگرام P2O5 نسبت به Zr (وینچستر و فلوید – 1976)  اکثر نمونه های بازالتی در قلمروی آلکالن جای گرفته اند که با توجه به تحرک نسبی کمتر این عناصر  (P,Zr) میتوان اطمینان بیشتری در مورد ماهیت سنگهای بازیک اولیه بدست آورد، بخصوص آنکه این گرایش با مشاهدات پتروگرافی سنگهای منطقه و وجود آلکالی اولیوین بازالت ها نیز محرز است.
 طبق دیاگرام K2O/Na2O  در مقابل SiO2 (امامی – 1981) بیشتر سنگهای آلکالن ، سدیک هستند. در جداول مربوط به محاسبات نورم، بیشترین اندیس تفریق (DI) در ردیف های گدازه ای بازیک تا میانه برابر 25/62 درصد می باشد و کمترین مقدار اندیس تفریق (DI) در سنگهای نیمه اسیدی تا اسیدی برابر 11/75 درصد می باشد. این فضای خالی موجود و یا عدم پیوستگی اندیس تفریق دوماگمای بازیک تا میانه و ماگمای نیمه اسیدی تا اسیدی خود گویای دوگانگی ماگمای سازنده و دخالت دو نوع ماگمای بازیک و اسیدی در ایجاد سنگهای آتشفشانی منطقه مورد مطالعه است.
بررسی تغییرات اکسیدهای عناصر اصلی و عناصر کمیاب در مقابل اندیس تفریق نیز خود گویای دوگانگی ماگمای سازنده سنگهای منطقه است و این دیاگرام ها نشان می دهد که فرآیند تبلور بخشی  ماگمای اولیوین بازالت ، سرانجام به ماگمای میانه می انجامند. از میان دیاگرامهای عناصر کمیاب (Nb,Y,Zr,Sr,Rb,Ba) نسبت به اندیس تفریق ، زیرکونیم و ایتریم نمونه های اسیدی و نیمه اسیدی در مقایسه با مقدار آنها در نمونه های بازیکی تغییرات آنچنانی را نشان نمی دهد.
در دیاگرام های عنکبوتی نیز عناصر Y,Zr کمترین تغییر را نسبت به تغییرات عناصر Sr,Nb,Ti در برابر آغشتگی پوسته ای داشته است. در دیاگرام های عنکبوتی سنگهای آلکالی بازالت منطقه در مقایسه با سنگهای پوسته میانی و آمفیبولیت – گنیس پوسته زیرین- میانی ، شکل الگوهای عنکبوتی سنگهای یادشده شباهت زیادی بهم دارند و مقدار عنصر نیوبیوم به سبب توقف ماگمای بازالتی در پوسته میانی- زیرین و آغشتگی پوسته ای پیک منفی نشان می دهد.
 با نگرش به موارد یاد شده، در تعیین محیط تکتونوماگمایی سنگهای آتشفشانی منطقه، دیاگرام   zr در مقابل Zr/Y  نوری و پیرس (1979) ، کارایی بیشتری را نسبت به دیاگرامهای مثلثی Y,Zr,Nb مشد (1986) و دیاگرام مثلثی Ti,Zr,Y  کن و پیرس (1973) که مورد تائید بسیاری از محققین نیز میباشد، دارد.
 
نتایج بدست آمده
جریان های گدازه ای و سنگهای آذرآواری ائوسن پسین در یک محیط کم عمق دریایی تا قاره ای- کولابی بیرون ریخته اند.
 گدازه های آلکالی الیوین بازالتی و گدازه های میانه حاصل از تبلور بخشی آن که در محیط های قاره ای  – کولابی بیرون ریخته اند و یا گدازه هایی که آغشتگی پوسته ای و دگرسانی (بویژه رسی و کربناتی شدن) در آنها کمتر دیده می شود، با توجه به بررسیهای پتروگرافی و ژئوشیمیایی بیشتر در سری آلکالن جای گرفته اند.
 سنگهای آتشفشانی ائوسن پسین از طریق دایک ها یا شکستگی و گسل های عمیق کم و بیش موازی ناحیه ساختمانی ارومیه – دختر که در مجموع آغشتگی پوسته ای را تحمل کرده است بیرون ریخته اند.
سنگهای بازالتی منطقه در دیاگرام Zr در مقابل Zr/Y نوری و پیرس (1979) در منطقه بازالتی درون ورقه ای قرار گرفته اند ولی جهت تعیین دقیق محیط تکتونوماگمایی نیاز به بررسی های ایزوتوپی می باشد.
 
 

کلید واژه ها: قم