بافت های غیر تعادلی در سنگهای آتشفشانی کوه تفتان، جنوب شرقی ایران

مقدمه

آتشفشان تفتان در 45کیلومتری شمال و شمال غرب شهرستان خاش و 99 کیلومتری جنوب وجنوب شرق شهرستان زاهدان قرار دارد.این آتشفشان از نوع استراتوولکان و ارتفاع آن از سطح تراز آ‌ب دریا 4050 متر می باشد. ساختمان اصلی کوه تفتان دارای دو قله بلند است شامل قله جنوب شرقی که تقریبا دارای ساختمان مخروطی است  و توسط ضخامت قابل توجهی ازجریان گدازه ای پوشیده شده است(شکل 1). در بالاترین قسمت این قله، ضخامت زیادی از  جریانهای سولفوری را می توان مشاهده کرد که تشکیل شان  هنوز نیزادامه دارد.  فعال ترین مرحله بعد از فورانهای آتشفشانی در ایران در حال حاضر در کوه تفتان دیده می شود(Gannser, 1971). بخارات گوگردی از  این قله و دامنه های پرشیب جنوبی آن از منفذ های متعددی در حال خارج شدن است. اندازه منفذها بسیار متغیر است ولی اکثرآنها ریز هستند هرچند منفذهای به قطر یک متر نیز موجود است.  کوه آتشفشانی تفتان در میان سنگ های رسوبی و آذرین متعلق به کرتاسه و ائوسن زون شرق ایران فوران کرده است ویکی از آتشفشانهای جوان ایران و متعلق به کواترنری است.    سنگ های میزبان آتشفشان تفتان سنگ های رخساره فلیش ، سنگ های مجموعه افیولیتی و سنگ های گرانیتی  می باشند. سنگهای آتشفشان تفتان شامل گدازه ها و توف های شدیداً دگر سان شده، سنگهای  پیروکلاستیک و لاهار می باشند. ترکیب سنگ شناسی گدازه های تفتان تقریباً یکنواخت وبیشتر آندزیتی  وداسیتی است بعلاوه سنگهای ریولیت،بازالت،آندزی بازالت و ریوداسیت و بعضاً سنگهایی با بافت گرانولار ،همچون دیوریت های هورنبلنددار در این آتشفشان را میتوان دید.

موقعیت زمین شناسی

فعالیتهای گسترده ولکانیکی ازترکیه تا بلوچستان پاکستان از کرتاسه تا کواترنری ادامه داشته و آتشفشانهای جوان کواترنر چون آرارت در ترکیه( مجاور مرز ایران درشمال غرب)، سهند، سبلان، دماوند، بزمان و تفتان در ایران و کوه سلطان در پاکستان( مجاور مرز ایران، جنوب شرق) در کمربند ساختمانی عظیم تیتیس قرار می گیرند.  این کمربند، محل برخورد دو ابر قاره اورازیا و گندوانا است که در ایران به زون های تکتونیکی متعددی تقسیم بندی شده است. کوههای آتشفشانی، بزمان، تفتان در ایران  و کوه سلطان در پاکستان خود یک کمان ولکانیکی  مستقلی را تحت عنوان کمان ولکانیکی بلوچستان  می سازند (بومری1383). این آتشفشانها  را محصول فرورانش پوسته اقیانوسی عمان به زیر بلوک های لوت و هلمند از محل زون مکران ایران و پاکستان می دانند . (Farhoudi and Karig, 1977)این آتشفشان به گروه آتشفشانهای سلطان وزون فعال مکران تعلق داشته و گدازه های آن از نوع کالکوآلکالن می باشند.

پتروگرافی

سنگهای آتشفشان تفتان در نمونه دستی دارای رنگهای متفاوتی می باشندو غالبا دارای رنگ خاکستری ،سفید،قرمز وتیره می باشند. بافت آنها غالبا پورفیری وشیشه ای با خمیره آفانیتیک و ندرتاً گرانولار است . درشت بلورهای قابل رؤیت  در آنها غالبا پلاژیوکلاز ،پیروکسن،میکای سیاه، آمفیبول و کوارتز می باشند. در مقاطع میکروسکوپی کانی هایی چون پلاژیوکلاز،هورنبلند، بیوتیت،کوارتز و پیروکسن وکانی های ثانویه چون کلسیت،کلریت،اپیدوت وزئولیت دیده می شود کانی های تیره در سنگ های ولکانیکی تفتان شامل مگنتیت، هماتیت، پیریت، کالکوپیریت،تیتانومگنتیت وایلمنیت می باشند. هر یک از کانی های فوق دارای ویژگیهایی  خاص از جمله منطقه بندی، انحلال، خوردگی شیمیایی، اپاسیتیزه شدن، تجزیه و ادخال های متعدد هستند.

پلاژیوکلاز؛ کانی اصلی تشکیل دهنده سنگهای ولکانیکی تفتان است و اغلب بصورت درشت بلورهای شکل دار تا نیمه شکل دار، با ساختار زونه و دارای ماکل های متعدد پلی سنتتیک، پری کلین وآلبیتی می باشند. بلورهای پلاژیوکلاز موجود در خمیره معمولاً دارای ماکل پلی سنتتیک و اسیدی تر از سایر پلاژیوکلازهای سنگ می باشد . ترکیب غالب آنها در محدوده الیگوکلاز تا آندزین می باشد. بعضاً دارای دربرداری از مگنتیت وبیوتیت و هورنبلند هستند ،دگرسانی آنها بیشتر به سریسیت،کلسیت،کوارتز و اپیدوت است بارزترین ویژگی این دسته از کانی ها دارا بودن بافت غربالی ،منطقه بندی نوسانی، ماکل های متعدد وانحلال توسط خمیره می باشد( شکل 3).

 هورنبلندوبیوتیت کانی های فرومنیزیم دار فراوان این سنگها بشمار میروند. و نسبت به سایر کانی ها دارای تنوع بیشتر بوده و اغلب بصورت درشت بلور و کشیده ونیمه شکل دار و گاهاً بصورت قطعات فلس مانند (در خمیره) دیده می شوند در بسیاری از سنگها این دو کانی شدیداً اپاسیتیزه شده اند و در بعضی نسبتاً سالم و گاهاً بطور کامل سالم در سنگها دیده می شوند. حتی دسته ای از آنها شواهد منطقه بندی و تبدیل به همدیگر را نشان میدهندحاشیه تیره در اطراف بعضی از این کانی ها قابل مشاهده است(شکل 3).

کوارتز در دسته ای از سنگ ها بصورت درشت بلور و شکل دارتا بی شکل بوده و دارای اشکال خلیجی بسیار متنوع است. همچنین به صورت تجمعی و تبلور مجدد یافته و ثانویه و حتی در بسیاری از موارد در واکنش با خمیره تیره سنگ دیده می شوند(شکل 3).

پیروکسن معمولا اوژیت و هیپرستن بوده، شکل دارتا نیمه شکل دار و بعضی از بلور های آن دارای حاشیه سوخته می باشند.  پیرکسن ها در سنگ های ولکانیکی تفتان غالبا دارای بافت گلومروپورفیریک هستند(شکل 3)

کانیهای اوپک به صورت ریز دانه در زمینه یا به صورت ادخال در سایر کانیها و به ویژه در حواشی کانیهای اکسید شده دیده می شود.دسته ای از این کانیهای اوپک شکل دار و دسته نیز بدون شکل هستند. کانیهای فرعی و ثانویه همچون آپاتیت شکل دار، اسفن، زئولیت، سریسیت، و به ویژه کلسیت در این سنگ ها دیده می شوند.

بحث

مطالعات میکروسکوپی نمونه های جمع آوری شده تفتان نشان می دهد که بلورهای پلاژیوکلاز، هورنبلند، بیوتیت و کوارتز سازندگان اصلی سنگها به شمار می روند و از بارزترین ویژگیهای این کانیها وجود بافت های نامتعادل چون بافت های غربالی، منطقه بندی نوسانی، انحلال، اوپاسیتیزه شدن و غیره می باشند. بافت های انحلالی از مشخصات آندزیت های کوهزایی هستند. .شلی(1993) نظرات مختلف را در مورد بافت های غیر تعادلی ذکر کرده است.. بر اساس این نظرات دلایل زیر ممکن است باعث بافت های غیر تعادلی بشوند:

اختلاط ماگمایی  (Tsuchiyama,1985) کاهش فشار  (Nelson and Montana,1992)و فروتافت سریع ماگما  (Kuno  and Kirkapatrick,1982).

الگوهای پیچیده منطقه بندی ترکیبی در پلاژیوکلازها دلایلی از وقوع تحلیل رفتگی ،واکنش با ماگما و خرد شدن را نشان می دهد که نشان دهنده  توالی متعدد رخدادهای ماگمایی است..با کاهش فشار ، تمام فازها تحت تاثیر انحلال قرار گرفته و پلاژیوکلاز با مواد ماگمایی موجود در حفرات یک بافت غربالی تشکیل می دهد  ومشخصاً  برخی از فنوکریست ها کمتر ازدیگر فنوکریست ها تحلیل رفته اند و بنابر این تصور می شود که ماگمای اعماق مختلف با قسمت اصلی ماگما ی در حال صعود مخلوط می شود.تشکیل زون های مختلف در پلاژیوکلاز ها  اگربا نا پیوستگی توأم با شد ممکن است بخاطر اختلاط ماگمایی با شد . اگر ماگمای اسیدی و بازی با هم مخلوط شوند فلدسپات سدیک تر موجود در ماگمای اسیدی حل می شود و بافت های غربالی پیدا می کند.

ممکن است عمل انحلال به علت کاهش فشار وارده بر ماگما در طی صعود آن به سطح زمین باشد.که در این حالت هیچ دلیلی مبنی بر اینکه خوردگی با تغییر ترکیب همراه است وجود ندارد . در ماگمای آبدار فلدسپات حل می شود زیرا با کاهش فشار و خروج مواد فرار از ماگما در حین بالا آمدن به سطح زمین محدوده پایداری آن را کاهش می دهد و باعث واکنش آن با ماده مذاب می شود.تغییر ترکیب شیمیایی ماگما مسلماًناشی از کاهش فشار وبدنبال ان خروج گازها در نزدیکی سطح سبب منفی شدن شیب منحنی اولیه و زمینه انحلال پلاژیوکلازها را فراهم نموده است بدیهی است که تغییرات فشار اب عامل مهم جهت منطقه بندی پلاژیوکلازهای این سنگها بویژه اینکه آتشفشان دارای فعالیت های فراتوماگماتیک بوده،بشمار میرود.بنابراین تغییر در شرایط ترمودینامیکی تبلور،اختلاط ماگماهای مختلف و بویژه خروج ونوسان دامنه فشار گازها به انحلال پلاژیوکلازها وسعت بخشیده است پرواضح است که دسته ای از پلاژیوکلازهای که نسبتاًسالم مانده اند در شرایط نسبتا تعادلی که برای مدت کوتاهی برقرارمیشده تشکیل شده اند.فرایندهای فوق وجود جریانهای متلاطم وچرخشی در ماگما باعث شده که در درشت بلورهای کوارتز اشکال انحلالی مختلفی ایجاد شود(شکل3) میتوان اظهار داشت که علت ایجاد شدن اینگونه اشکال تغییرحالت اوتکتیک کوارتز-فلدسپات الکالن در ارتباط با تغییر فشار بویژه فشار بخار آب میباشدکه فشاربخارآب باعث پایین آوردن منحنی اتکتیک ودر نتیجه ناپایداری وانحلال کوارتز گردیده است.از طرفی با برقرارشدن تعادل برای مدت کوتاه و قرارگیری در یک مذاب غنی ازعناصرفرومنیزیم کانی های روشنتر وحرارت پایین بویژه کوارتزباآن مذاب واکنش داده واین اشکال در آنها ایجاد میگردد.اکسیده شدن کانی های آبدار چون هورنبلندو بیوتیت به دلیل کاهش فشارکل نسبت به فشار بخار آب و بدنبال آن افزایش تصاعدی مواد فرارسبب تسریع فرایند اکسیداسیون شده وافزایش چشمگیر بخار آب موجب شده تا این کانی ها اکسیده شوند.  حتی گاهاً تغییرفشار و آشفتگی های محیطی باعث پراکنده شدن مجموعه های ریز دانه اپک در حاشیه این کانی ها گردیده است.از طرفی نفوذ ماگماهای جدید و تغذیه پی درپی انها باعث ازدیادحرارت وتشدید واکنش های اخیر گردیده که نتیجه آن افزایش بخارآب ،فوگاسیته اکسیژن وامتزاج ناپذیری بیشترمی باشند در چنین شرایطی است که اکسیدهای آهن در اطراف کانی های آبدار تجمع می یابند.افزایش حرارت فشارآب در محیط حوزه پایداری کانی های حرارت بالا از جمله هورنبلند را نسبت به بیوتیت برتری داده وبا کاهش شرایط اخیر وضعیت بر عکس گردیده است این حالات غیر تعادلی سبب تبدیل این کانیها به همدیگر شده است.

نتیجه گیری

1-آتشفشان تفتان یک استراتوولکان بوده  و از انواع سنگ های پیروکلاستیک در تناوب با جریان های گدازه تشکیل شده است.

2- ترکیب گدازهای این آتشفشان غالبا آندزیتی و داسیتی است.

3- این آشفشان متعلق به سری ماگمایی کالک-آلکالن بوده که بر اثر حرکت و فرورانش صفحه عربی ازمحل دریای عمان به زیر زون مکران تشکیل شده است.

4- -کانی های تشکیل دهنده این سنگها اغلب دارای بافت های نامتعادل چون انحلال،منطقه بندی،خوردگی شیمیایی و ...می باشد.

5-شرایط غیر تعادلی در این سنگها معلول کاهش فشار کل و افزایش فشار بخار آب، فرو تافت سریع ماگما،

اختلاط ماگمایی، تغییرات فوگاسیته اکسیژن وتغییر ترکیب شیمیایی ماگما و حرارتو ... می باشد.

4-در بین عوامل تغییردهنده تعادل، فشار بخار آب و اختلاط ماگمایی بیشترین نقش را داشته ا ند.

منابع

بومری، محمد (1383) ژئوشیمی، پتروگرافی و نحوه تشکیل آتشفشان تفتان، طرح پژوهشی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، 118 صفحه.

Farhoudi, G. and Karig, D. E. (1977).  Makran of Iran and Pakistan as an active arc system. Geology 5, 11.

Gannser, A. (1971). The Taftan volcano (Southeast Iran). Eclogae geol. Helve. 64, 2.

Nelson, S. T. and Montana, A. (1992).  Sieve Textural plagioclase in volcanic rocks.

North eastern New Mixico.Geological Society of American Bulle Tea.

Shelley, D. (    1993). Igneous and metamorphic rocks under the microscope classification, features, microstructure, and mineral preferred orientations, Chapman and Hall, London, 405pp. ترجمه عباس آسیابانها، 1374، دانشگاه بین المللی امام خمینی،                                                          

Tsuchiyama, A. , (1985). Dissolution Kinetics of plagioclase in the melt of the system diopside–albite-anorthite,and origin of dusty plagioclase in andesite .contrub. Min. pet., 89,1-16.           

 Kuno, L.C. and Kirkapatrick, R. J. (1982) pre-eruption history of phyric basalts from dsps legs 45 and 47: evidence from morphology & zoning in plagioclase contribution to mineralogy and petrology ,79 :