ماهیت سنگهای کردیریت-آنتوفیلیت‌دار منطقه سرابی استان همدان

دسته سنگ شناسی آذرین و دگرگون
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده زهرا بدرزاده، مسیب سبزه‌ای
تاريخ برگزاری ۰۸ اسفند ۱۳۸۴

چکیده:

سنگهاى کردیریت-آنتوفیلیت‌دار و میگماتیت‌هاى همراه آنها براى پى بردن به خاستگاه این سنگهاى کمیاب در منطقه سرابى همدان مورد بررسى دقیق قرار گرفت. مطالعات صحرایى نشان داد که این سنگها طى فرایند میگماتیتى شدن سنگهاى پلیتیک منطقه سرابى همدان بوجود آمده‌اند. بر اثر میگماتیتى سنگهاى پلیتیک این منطقه که جزئى ازهاله دگرگونى اطراف باتولیت همدان میباشند، مذاب‌هاى گرانیتى (Mobilizate) بوجود آمده و تفاله باقیمانده آن   (Restite)  سنگهایى است که از دو کانى کردیریت و آنتوفیلیت غنى میباشد. مطالعه روابط بین کانیهاى رستیت مذکور و مبیلیزاى گرانیتى نشان از آن دارد که بین مذاب لوکوکراتیک حاصل از ذوب بخشى و تفاله کردیریت – آنتوفیلیت تبادلات یونى نیز صورت گرفته است.

 

Origin of Cordierite-Anthophilite rocks of Sarabi area, Hamedan

 

Abstract:

Cordierite- Anthophillite rocks and associated migmatite of Sarabi area of Hamedan province are studied in detail to reveal the genesis of these rare metamorphic rocks reported for the first time in Iran۱:place>۱:country-region>. Field studies showed that they are formed in the process of migmatitization of pelitic rocks. Migmatitization produced granitic anatectic melt (mobilizate) leaving cordierite – Anthophillite bearing rocks as restite. It is concluded that restite has reacted partly with leucocratic anatectic melt to produce present mineral paragenesis of these unusual rocks.

   1) مقدمه:

سنگهای کردیریت- آنتوفیلیت دار گروهی از سنگهای دگرگونی بسیار کمیاب میباشند که سالهاست توجه پترولوژیستها را به واسطه : 1) پاراژنز کانیایی بسیار خاص 2) شیمی کلی غیر عادی این سنگها 3) مکانیزم تشکیل به خود معطوف داشته است. این سنگها به واسطه حضور توأم دو کانی کردیریت و آنتوفیلیت همراه با سیلیکاتهای آلومینیوم ( آندالوزیت و سیلیمانیت)،گرونا و استرولیت با کمی بیوتیت، پلاژیوکلاز،کلریت،گومینگتونیت،کوارتز،کرندوم،اسپینل،تالک و اکسیدهای آهن- تیتانیوم مشخص میشوند.

وجود دو کانی کردیریت- آنتوفیلیت به مقدار قابل ملاحظه نشان از ترکیب شیمیایی کاملاً غیر عادی این سنگها دارد به طوری که ترکیب کلی آنها را با هیچ  سنگ  آذرین، رسوبی و یا حتی دگرگونی نمیتوان مقایسه نمود.

لال و همکار (1969) نشان دادند که تشکیل این سنکها مستلزم آنستکه :‌1) میزان K2O در قبال MgO ، FeO ، Al2O3 بایستی بسیار کم باشد تا بجای بیوتیت، آنتوفیلیت یا ژدریت تشکیل شود. میزان Na2O + CaO  نیز باید کم باشد تا به جای هورنبلند یا آمفیبولهای سدیک آنتوفیلیت تشکیل شود.2) نسبت MgO + FeO + Mno /Al2O3- ( Na2O+2CaO) باید از یک کمتر باشد.

در مورد خواستگاه این سنگها فرضیه‌های بسیار عنوان شده است که از آن میان میتوان به موارد زیر اشاره نمود:1) متاسوماتیزم توسط محلولهایی که قادرند MgO  وFeO را به داخل سنگهای اولیه وارد نموده و Na2O  و CaO را از آن خارج سازند. محلولهای هیدروترمال توده‌های نفوذی گرانیتوئیدی و سیالات حاصل از سیلیسی شدن دولومیتها دو کاندید اصلی چنین سیالاتی هستند.2) این سنگها را میتوان رستیت های غنی شده از Mgo  و FeO  دانست. جدا شدن مذابهای آناتکتیکی از محیط میگماتیتها شرایط شیمیایی مناسب را برای تشکیل کردیریت- آنتوفیلیت فراهم میاورند. 3): اسکولا (1941) و میکولا و همکار (1950) در اشنایدرمن و همکار(1991) تصور نمودند که در حین دگرشکلی لایه‌های غنی از کلریت و سایر سیلیکاتهای صفحه ای در منطقه محوری چین‌ها متمرکز شده و با از دست دادن Na2O و SiO2 توسط سیالات شرایط شیمیایی مناسب را برای ایجاد کردیریت- آنتوفیلیت پیدا کرده‌اند.4): دگرسانی‌های هیدروترمال مانند آرژیلی شدن و پروپیلیتی شدن و کلریتی شدن در بعضی از زونهای برشی موجب میشود تا اکسیدهای قلیایی مانند Na2Oو K2O از مقطع سنگ شسته شده و شرایط شیمیایی مناسب برای ظهور کردیریت- آنتوفیلیت فراهم میشود. اگر شرایط ترمودینامیکی مناسب در چنین محیطی سلطه یابد پاراژنز مذکور تشکیل میشود.5): والانس (1967) ظهور این سنگها را معلول دگرگونی سنگهای الترامافیک دگرسان شده دانسته شده است.

مطالعات ما در منطقه سرابی نشان داد که تشکیل سنگهای کردیریت- آنتوفیلیت با فرضیه دوم سازگار بوده و این سنگها در حقیقت رستیت های حاصل از پدیده‌های میگماتیتی شدن سنگهای پلیتیک می باشد. در این مقاله سعی شده است که شواهد زمین‌شناختی ، سنگ نگاشتی و کانی شناختی برای نحوه پیدایش این سنگها ارائه شود.

2): بحث:

الف:کالبد زمین‌شناختی

سنگهای کردیریت- آنتوفیلیت دار بخشی از کمپلکس‌های دگرگونی اطراف باتولیت همدان میباشد. این کمپلکس‌ها پلی‌متامورفیک بوده و حوادث دگرگونی در آنها شامل: 1) دگرگونی ناحیه ای پیشرونده اولیه2) دگرگونی حرارتی ناشی از نفوذ گابرو 3) دگرگونی حرارتی ناشی از نفوذ گرانیت. پروتولیت سنگهای دگرگونی  ناحیه‌ای عمدتاً از سنگهای پالئوزوئیک بوده و واقعه دگرگونی قبل از ژوراسیک زیرین اتفاق افتاده است. این واقعه قطعاً بعد از پرمین و قبل از ژوراسیک زیرین رخ داده است. دگرگونی ناحیه‌ای خصلتی پیشرونده از رخساره گرین شیست تا اوایل رخساره گرانولیت دارد. بیشترین حجم این سنگها را سنگهای دگرگونی پلیتیک ( اسلیت‌ها، فیلیت‌ها، گرونا شیست، گرونا استرولیت شیست، گرونا- استرولیت- سیلیمانیت- کیانیت شیست ) تشکیل میدهد. دگرگونی حرارتی ( نفوذ گابروی اولیه و نفوذ گرانیت بعدی) بر روی پاراژنزهای دگرگونی ناحیه‌ای اثر نموده و مجموعه کانیائی بسیار پیچیده ای را به وجود آورده است.

نزدیکترین منطقه دگرگونه‌های همدان به باتولیت آذرین میگماتیت‌هائی که در شرق و جنوب و جنوب غرب باتولیت تا منطقه سرابی دیده می‌شود. انتساب این میگماتیت به دگرگونی ناحیه ای یا نفوذ گابرو و بسیار مشکل است و نیاز به مطالعات بسیار دقیق دارد، اما با عنایت به مطالعاتی که تاکنون انجام گرفته می‌توان گفت که : 1) این زون میگماتیتی آثاری از کانی‌‌های دگرگونی ناحیه‌ای مانند کیانیت ، استرولیت ، آندالوزیت و آثاری از فازهای دگرشکلی منتسب به دگرگونی ناحیه‌ای را به نمایش میگذارد2) به نظر میرسد که توده گابرویی بخشی از هاله دگرگونی را به میگماتیت تبدیل نموده است و به نظر میرسد که توده گرانیتی همدان بر اثر نفوذ این توده گابرویی به بخش زیرین پوسته سیالیک منطقه به وجود آمده است. 3) سنگهای کردیریت- آنتوفیلیت در جنوب و جنوب شرق و جنوب غرب باتولیت همدان در درون زون میگماتیتی دیده میشود(شکل1).

میگماتیتهای منطقه سرابی به صورت مخلوطی از سنگهای تیره و روشن در درون زونهای میگماتیتی رخنمون دارد. نوارهای روشن سنگهای لوکوکراتیک کوارتز و فلدسپاتیک بوده و نوارهای تیره سنگهای کردیریت- آنتوفیلیت میباشند. قابل ذکر آنکه میگماتیت‌ها به طور قطع و یقین به خرج سنگهای پلیتیک ( شیست‌های گوناگون ) به وجود آمده‌اند.

ب: سنگ نگاری و کانی‌شناسی

مجموعه کانیایی این سنگها عبارتند از:

Cordierite (30-55%) + (30-10%) Gedrite + (10-20%) Biotite+ (5-10%) Garnet + (0-10%) Plagioclase + (0-5%) Quartz +  مقدار کمی staurolite  + مقدار کمی Sillimanite, Hercynite, Tourmaline, Fe-Ti Oxide, apatite, Zircon.

وجود Gedrite با میکروسوند باثبات رسیده است.نتایج آنالیز کردیریت و ژدریت که دردانشگاه کانازاوا ژاپن با دستگاه الکترون میکروپروب انجام گرفته درجداول1 و2ونمودار1 آورده شده است.ژدریت دارای روابط خاصی با سایر کانیهاست که به چند مورد آن اشاره می‌شود:1)این کانیها بر اثر فروپاشی بیوتیت بوجود آمده‌اند.بنظر میرسد بیوتیت ابتدا به ارتوپیروکسن تبدیل شده و سپس ارتوپیروکسن به ژدریت تبدیل شده است.2)بعضی کردیریت‌ها از حاشیه به مجموعه‌ای از ژدریت + استارولیت تبدیل شده‌اند و در بعضی موارد کردیریت به ژدریت+سیلیمانیت تبدیل شده  است.

3) کردیریت با پلاژیوکلاز واکنش داده و استارولیت + ژدریت بوجود آمده است.4) کردیریت با گارنت واکنش داده به ژدریت + استارولیت تبدیل شده است.

 

ج: بحث‌های پترولوژیکی

برای فروپاشی بیوتیت می‌توان واکنش زیر را ارائه داد:

7Bio + 21Qtz          7Orth + 21Opx + 7H2O

در مرحله بعدی ارتوپیروکسن طبق واکنش زیر به آنتوفیلیت تبدیل شده است:

3Anth                          2Opx + 3qtz +3H2O

تبدیل مستقیم کردیریت به آنتوفیلیت در حضور سیالات را می‌توان با واکنش زیر توجیه نمود:

7Mg2Al4Si5O18+ 2H2O +23qtz   2Mg7Si8O22 (OH) 2 + 14Al2SiO5 + 28O2

اگر آب آزاد شده از ناپایداری بیوتیت را مستقیماً با کردیریت ترکیب کنیم،خواهیم داشت:

Mg2Al4Si5O18 + 2H2O 2Mg5Al4Si6O22 (OH) 2 + 6Al2SiO5 + 7SiO2              

همفری(1993)تبدیل کردیریت به ژدریت + استارولیت را مطالعه نموده و واکنش‌های زیر را پیشنهاد نموده است:

Crd + H2O         Sta +Ged + qtz                                        

Crd + Grt + H2O      Ged + Sta + qtz                               

از شواهد فوق چنین به نظر می‌رسد که:1)کردیریت و آنتوفیلیت (یا ژدریت)هیچگاه بصورت زوج پایدار با هم بوجود نیامده‌اند(2) به نظر می‌رسدکه از واکنش‌های مطرح شده می‌توان چنین نتیجه گرفت که H2O,SiO2 آزاد شده از بعضی واکنش‌ها در واکنشهای دیگر مصرف شده و سیستم بصوت چرخه‌ای در درون خود مواد آزاد شده را مصرف و مجموعه کانیایی فوق‌الذکر را بوجود میاورد.(3) بنظر می‌رسدکه مجموعه کانیایی مطرح شده در بخش قبلی یک پاراژنز نبوده بلکه بر اثر چند حادثه بوجود آمده است. کردیریت، گرونا، پلاژیوکلاز و ارتوپیروکسن در رستیت بوجود آمده‌اند و سپس بر اثر واکنش موبیلیزا با رستیت یعنی واکنش محلولهای مرکب از SiO2 +H2O که بخوبی از موبیلیزا می‌توانند تأمین شوند آنتوفیلیت + استارولیت و سیلیمانیت بوجود آمده‌اند.

 

3- نتیجه‌گیری:

1- سنگهای کردیریت-آنتوفیلیت سرابی منطقه همدان رستیت‌های حاصل از میگماتیتی شدن سنگهای پلیتیک هاله‌های دگرگونی اطراف گابروها و گرانیت‌های منطقه میباشند.

2- مجموعه کانیایی این سنگها ابتدا در مرحله آناتکسی بصورت مجموعه‌ای از کردیریت،گرونا،پلاژیوکلاز تشکیل و سپس در اثر واکنش این مجموعه با سیالات غنی از H2O,SiO2 (سیالات در تعادل با موبیلیزا)به مجموعه‌های ژدریت، استارولیت و سیلیمانیت تبدیل شده‌اند.

 

 

منابع:

 - بدرزاده،زهرا(1381) پترولوژی دگرگونه‌های منطقه سرابی – تویسرکان با تأکید ویژه بر ماهیت دگرگونه‌های درجه بسیار بالا،پایان‌نامه کارشناسی ارشد،151 صفحه.

 

 

References:                                        

-Deer,W.A. & Howie,R.H. & Zussman,J. (1960),An Introduction to the Rock Forming Minerals,NewYork,528pp

-Humphreys,H.C.(1993),Metamorphic evolution of  amphibole – bearing aluminous gneisses from the Eastern Namaqua Province,South Africa,Am.Mineral,78,1041 - 1055

-Lal,R.K. & Moorhouse,w.w.(1969),Cordierite – gedrite Rocks and associated gneisses of Fishtail Lake , Harcourt Township,Ontario,Canada.J.Earth Sci,6,145 – 165

-Schneiderman,J.S. & Tracy,R.J.(1991),Petrology of orthoamphibole – cordierite gneisses from the orijarvi area,Southwest Finland

-Vallance,T.G.(1967),Mafic Rock Alteration and Isochemical Development of Some Cordierite – Anthophyllite Rocks,J.Petrol,8,84,84 – 96

کلید واژه ها: همدان