پترولوژی نهشته های سیلیسی در مجموعه های افیولیتی شمال شرق ایران

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری پانزدهمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده صدرالدین امینی- ابولفضل کریمی مقدم
تاريخ برگزاری ۲۷ بهمن ۱۳۷۵
پترولوژی سنگهای سیلیسی با منشاء غیر آواری، از موضوعاتی است که تا به حال کمتر مورد توجه زمین شناسان جهان، مخصوصآٌ زمین شناسان ایرانی قرار گرفته است. در این تحقیق سعی خواهد شد ضمن بررسیهای پترولوژیکی، منشاء و نحوه تشکیل این نهشته ها، وجود این رسوبات (بخصوص چرتها) در مجموعه های افیولیتی و همیافتی آنها با رسوبات پلاژیک و توربیدایت ها، مورد بررسی دقیق قرار گیرد. انجام این تحقیق در راستای مطالعه پترولوژی مجموعه های افیولیتی شمال شرق ایران (نواحی اطراف مشهد) می باشد. دراین تحقیق که توام با بررسیهای دقیق صحرایی، مطالعه پانصد نمونه دستی، تهیه 300 مقطع نازک و مطالعه میکروسکوپی آنها و تعداد زیادی تجزیه شیمیایی بوده، سعی شده است تا منشاء و نحوه تشکیل این نهشته ها به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
بارزترین نمود رسوبات سیلیسی مورد مطالعه چرتها می باشند که یک واژه عمومی برای رسوبات سیلیسی از منشاء شیمیایی، بیوشیمیایی، یا بیوژنتیک است. این چرتها معمولاٌ متراکم، بسیار سخت و خرده های شکسته شده آن تیز و صدفی می باشد. به مقدار زیاد چرتها از اوپال، کوارتز میکروکریستالین یا کریپتو کریستالین تشکیل شده است. اغلب چرتها تقریباٌ از سیلیس خالص بوده و ناخالصیها معمولاٌ کمتر از 10% و به مقدار زیاد شامل کانیهای رسی، کلسیت و هماتیت است و میانگین آب غیر تبلوری در آنها کمتر از 1% است.
چرتهای مناطق مورد مطالعه از انواع مختلفی هستند که مهمترین آنها عبارتند از:
- نواکولیت: سنگی سیلیسی و کریپتو کریستالین، بسیار متراکم، با بافت یکنواخت و رنگ روشن می باشد. این سنگ اصولاٌ یک چرت لایه ای بوده و مقدار کوارتز میکرو کریستالین در آن بیشتر از کلسدونی است.
- کورنالین: اصطلاحی فرانسوی است که به لایه های چرتی حاصل از فعالیت های آتشفشانها اطلاق می شود.
- فیلینت یا چرت سیاه که معادل فرانسوی آن سیلکس است. (البته این واژه برای اکثر چرتها به کار می رود.)
- ژاسپر: چرت آهن داری است که به رنگ قرمز است، اگر چه چرتهای زرد، قهوه ای و سیاه رنگ نیز به این نام خوانده می شوند.
چرتها در نهشته های زمین شناسی به دو صورت لایه ای و نودولی دیده می شوند. هم ارز جدید برای چرتهای لایه ای در حال حاضر، لجنهای رادیولاریتی و دیاتومه ای بصورت پوشش برای نواحی وسیع کف اقیانوسها است. نودولهای چرت بطور کلی در سنگ آهک ها و به مقدار کمتر در مادستونها و تبخیریها گسترش دارند. اغلب چرتهای لایه ای و بعضی از چرتهای نودولی منشاء اولیه دارند و بعضی از نودولها دارای منشاء دیاژنتیک می باشند، که در طی فرایند های جانشینی نهشته شده اند.
لایه ها و نودولهای چرت دارای سه نوع کوارتز هستند، میکرو کوارتز، مگا کوارتز و کلسدونی، میکرو کوارتز شامل بلورهای هم بعد در حد چند میکرون می باشد. بلورهای مگا کوارتز بزرگتر و اندازه آنها به 500 میکرون یا بیشتر می رسد. بلورها در مگا کوارتز خاموشی واحدی دارند و اغلب دارای شکل بلوری خوب و کامل می باشند، کوارتز کلسدونیک رشته های مختلف با بلورهایی از چند میکرون تا صدها میکرون را شامل می شود.
در مورد منشاء چرتها هنوز یک اتفاق نظر کلی به دست نیامده است، شاید این امر به دلیل پلی ژنتیک بودن این نهشته ها باشد، که نمی توان با یک مدل خاص منشاء آن را توجیه کرد.
بطور کلی دو منشاء آلی و غیر آلی برای نهشته های سیلیسی در نظر گرفته شده است. اما آیا این تفکیک صحیح است؟ یا خیر. مسئله ای است که در این نوشتار درباره آن بحث خواهد شد. سیلیس در طبیعت دارای یک چرخه است و به نظر نمی رسد که جدا کردن منشاء آلی و غیر آلی صحیح باشد.
از آنجایی که چرتها غالباٌ با سنگهای کربناته دیده می شوند وبا توجه به عملکرد متفاوت سیلیس و کربنات در یک PH معین، پیچیدگی درمورد منشاء چرتها پدید می آید. و این پیچیدگی آنگاه بیشتر می شود که شواهد و آثار موجود حکایت از رسوب همزمان این دو دارد.
در تشکیل چرتها علاوه بر عوامل بیولوژیکی و شیمیایی چگونگی حرکت آب اقیانوسها نیز موثر می باشند. ملاحظات شیمیایی: شامل منشاء، چگونگی انحلال و تجمع سیلیس و سیلیسی شدن رسوبات قبلی است.
نهشته های سیلیسی اولیه که معمولاٌ بصورت لایه ای هستند، همراه با رسوبات مختلف نواحی عمیق دریایی مثل شیلها، بازالتهای زیر دریایی دارای ساخت بالشی، توربیدایتها و سازندهای آهن دار، و یا همراه با رسوبات دریایی کم عمق تر مثل رسوبات آهکی و ماسه ها یافت می شوند.
دومنشاء اصلی تامین سیلیس، رودخانه ها و فورانهای زیر دریایی هستند، تجزیه و دگرسانی زیر دریایی کانیهای رسی و تبدیل کانی اسمکتیت به ایلیت، باعث آزاد شدن مقداری سیلیسیم در محیط می گردد.
آزمایشهای ژئو شیمیایی مختلف نشان داده اند که امکان رسوب ژل سیلیسی در آب معمولی دریا به این ترتیب وجود دارد؟ پایداری محلولهای سیلیس در آب دریا در نتیجه دخالتهای یونهای مختلف و باکتریها، مختل شده و یونهای سیلیس مجتمع می گردند، و بصورت ژل سیلیسی و سپس اوپال رسوب می کنند.
به نظر می رسد که نهشته های سیلیسی اولیه، در اثر تجمع قسمتهای سخت سیلیسی موجودات ایجاد می شود. از نظر شیمیایی ته نشست سیلیس از آب دریای حاوی مقدار کم سیلیسیم (4ppm) و با توجه به حلالیت سیلیس (140-100) در آب دریا، بعید به نظر می رسد، اما وجود چهار چوب آلی، تماس سیلیس را با آب دریا کم می نماید. وقتی موجودی می میرد ماده آلی آن اکسید شده و سیلیس اپالی که عمدتاٌ به صورت Opal- A است انحلال می یابد و دوباره بصورت Opal-B و یا کوارتز ته نشین می گردد. تجمع زیاد سیلیس آلی در شرایطی امکان پذیر است که موجودات سیلیسی فراوان بوده و ته نشست رسوبات آواری و کربناته بسیار آهسته باشد، تا ته نشست سیلیس پیشی بگیرد.
یکی از موضوعات مورد سوال چرتهای لایه ای، عمق ته نشست آنها است، بیشتر مطالعات نشان می دهند که نهشته های لجنهای رادیولار در زیر سطح امواج و احتمالاٌ در زیر سطح همبری رسوب انحلال کربنات (CCD) صورت می گیرد. وجود بستر اقیانوس در زیر این لجنها، نوع صدفها، ساختار رسوبی و عدم وجود رسوب کربنات کلسیم در بین لایه ها، همگی ته نشست این لجنها را در اعماق زیاد محتمل می سازد.
سیلیسی شدن بواسطه فعالیتهای هیدروترمالی، هم در محیط های دریایی و هم در محیط های قاره ای صورت می گیرد. هس (1989) سه طریقه احتمالی برای تشکیل چرت از محلولهای هیدروترمالی را پیشنهاد کرده است:
الف: سیالات صعودی در هنگام بالا آمدن، سیلیس خود را بصورت فراگیرنده رسوب می دهند.
ب: در تالابها و گودیهای جدا شده در دره های ریفتی و برآمدگیهای میان اقیانوسی، مایعات، با تخلیه سیلیس خود تجمعهای قابل ملاحظه ای از سیلیس را تشکیل می دهند.
ج: نهشته های سیلیسی ژئو ترمالی در روی زمین دارای همبستگی با چشمه های آبگرم خطی، کمانهای جزیره ای ولکانیکی و همچنین با زونهای گسلی ترانسفورم و نقاط داغ می باشند، که در این محیط ها تجمع قابل توجهی از سیلیس می تواند تشکیل شود.
در مناطق مورد مطالعه، توجیه ژنز این نهشته ها با بند ب کاملاٌ منطقی به نظر می رسد.
ترجمه شکل
ژئو ترمومتری کوارتز برای سیستمهای هیدروترمالی با استفاده از قابلیت انحلال سیلیس (اوپال A) و کوارتز بسته به درجه حرارت (رمیستد و کول 1983) یک محلول هیدروترمال حاوی 372ppm اوپال A را در 100 درجه راسب می کند که درتعادل با محتوی همین مقدار سیلیس و رسوب کوارتز در 283 درجه است.
چرتهای مناطق مورد مطالعه که بصورت لایه ای هستند، بر اثر ته نشست اولیه سیلیس تشکیل شده اند. انها نه تنها تمام سازند را تشکیل می دهند، بلکه دارای ضخامت و گسترش سطحی زیادی نیز می باشند. لایه های چرتی با ضخامت چندین متر در منطقه فراوان بوده، هر چند اکثراٌ ضخامتی در حد چند ده سانتیمتر دارند.
چرتهای لایه ای ظاهراٌ در سه دسته قرار می گیرند، دسته اول چرتهای قاره ای هستند که همراه سنگهای آهکی و کوارتز آرنایتهای مناطق کم عمق یافت می شوند. دسته دوم چرتهای اقیانوسی هستند که همراه بار سوبات مناطق عمیق تر دریا (مانند شیلهای سیلیسی سیاه رنگ) یافت می شوند. این چرتها معادل لجنهای رادیولاریتی و دیاتومه ای امروزی، اعماق دریا فرض می شوند.
دسته سوم چرتهایی هستند که با رسوبات تبخیری یا حداقل آبهای فوق العاده شور (احتمالاٌ رسوبات دریاچه ای قلیایی موقت) مانند دریاچه ماگادی یافت می ش.ند.
چرتهای اقیانوسی دارای لایه بندی منظم بوده و ضخامت لایه های مذبور به چند سانتیمتر می رسد، و توسط لایه های جدا کننده نازکتری از شیلهای سیلیسی یا شیلهای تیره رتگ و یا توفهای سیلیسی دارای لاپیلی، از یکدیگر جدا می شوند. اگر چه لایه های چرتی ظاهراٌ بصورت یکنواخت هستند، ولی در بعضی موارد ممکن است به نحوی در قاعده نازک و ضخیم شوند، و در نتیجه بصورت عدسی شکل و یا حتی منشعب دیده شوند. در بیشتر موارد لایه های چرتی بیشترین حجم سازند را تشکیل می دهند و لایه های جدا کننده بخش ناچیزی از نهشته ها را می سازند. این چرتها، ترد و شکننده بوده و دارای جوینتهای نزدیک به هم می باشند.

کلید واژه ها: سایر موارد