مطالعه ژئو شیمیایی سازند سروک در برش نمونه واقع در کوه بنگستان
| دسته | رسوب شناسی و زمین شناسی دریایی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین |
| نویسنده | ناصری، نصرت- آدابی، محمد حسین- قلاوند، هرمز |
| تاريخ برگزاری | ۰۹ اسفند ۱۳۸۴ |
چکیده:
در این تحقیق سازند سروک در برش نمونه از دیدگاه ژئو شیمیایى مورد مطالعه قرار گرفته است و با استفاده از آنالیز هاى عنصرى و ایزوتوپى مقادیر عناصر اصلى (Ca,Mg) و فرعى (Na, Sr, Fe, Mn) و همچنین ایزو توپ هاى پایدار اکسیژن و کربن به دست آمده است .تجزیه و تحلیل ژئو شیمیایى این داده ها بیانگر ترکیب کانى شناسى اولیه آراگونیتى براى این نهشته ها است همچنین این مطالعه نشان مى دهد که این نهشته ها در یک محیط دیاژنزى تقریبا بسته به مقدار کم تحت تاثیر فرآیند هاى دیاژنز متائوریک قرار گرفته اند. علاوه بر این با استفاده از سنگین ترین ایزوتوپ اکسیژن سازند سروک ، دماى تشکیل این آهکها حدود ۲۶ درجه سانتیگراد تعیین شده است.
Abstract:
Geochemistry of Sarvak Formation in Type Section has been studied. Amount of
Major (Ca, Mg) and minor (Sr, Na, Fe, Mn) elements and oxygen and carbon stable isotopes are obtained from geochemical analysis. This study suggested that aragonite was the original mineralogy in Sarvak formation. Also this study shows that these carbonates are weekly affected by Meteoric diagenesis in a semi close diagenetic system. Oxygen isotope palaeothermometry based on heaviest isotope indicates that carbonates of Sarvak formation have formed in a temperature close to ۲۶°C.
مقدمه :
برش نمونه (Type Section) سازند سروک در 45 کیلومتری شمال غربی شهرستان بهبهان و در کوه بنگستان، واقع می باشد. تحقیقات زیادی بر روی سازند سروک در برش نمونه صورت گرفته است که از آن جمله می توان به مطالعات جیمز و وایند (1965)، هارت (1970)، جلیلیان (1375 ) و ... اشاره کرد، ولی تاکنون برش نمونه این سازند از دیدگاه ژئو شیمیایی مورد مطالعه قرار نگرفته است. د راین تحقیق سعی شده است با مطالعه تغییرات عناصر اصلی (Ca,Mg) ،عناصر فرعی ( Fe, Mn, Na, Sr) و ایزوتوپ های پایدار اکسیژن و کربن، کانی شناسی اولیه، نوع محیط دیاژنزی حاکم بر سازند سروک و دمای تشکیل این کربناتها تعیین شود.
بحث:
برای تعیین و اندازه گیری ایزوتوپهای اکسیژن وکربن، تعداد 10 نمونه (سروک «9 نمونه» و گورپی «1 نمونه»)، از سنگ آهکهای میکریتی که حداقل دگرسانی را متحمل شده اند، انتخاب گردیده است. سپس نمونه ها از قسمت میکریتی سنگ توسط مته ظریف دندانپزشکی پودر گردید و مقدار 15 میلیگرم از پودر هر نمونه جهت تجزیه به مرکز آزمایشگاهی علوم (CSL) دانشگاه تاسمانیا در استرالیا ارسال شد. همچنین جهت تجزیه عناصر اصلی و فرعی، تعداد 44 نمونه از آهکهای سازند سروک انتخاب شد سپس نمونه ها با استفاده از مته ظریف دندانپزشکی پودر گردید و25/0 گرم ازهر نمونه را در محلول یک مول اسید کلریدریک قرار داده و پس از دو ساعت با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی در آزمایشگاه ژئوشیمی دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی مورد تجزیه قرار گرفت،.سپس با توجه به نتایج تجزیه های انجام شده نمودارهایی ترسیم شد و در آنها روند تغیرات عناصر مختلف در مقابل هم و همچنین در مقابل ایزوتوپ های پایدار، مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نمودارهای مربوط به سازند سروک با مطالعات مشابه (Rao, 1990, 1991) ، Adabi and Rao, 1991) ) ، امین افشار 1383 و ... مقایسه شد.
- عناصر فرعی (Trace Elements ) :
- استرانسیم :
مقدارSr در نمونه های سازند سروک در مقطع تیپ از214 تا 2732 (میانگین 683 پی پی ام) در تغییر است که نسبت به نمونه‌های آهکی کوه گیسکان(امین افشار،1383) (میانگین 1330 پی پی ام) و نمونه‌های کل کربناته عهد حاضر(مناطق تروپیکال بین 8000 تا 10000 پی پی ام و مناطق معتدله« میانگین 3270 پی پی ام») (1995 Rao and Amini, ) کمتر می باشد. این مورد می تواند به آن دلیل باشد که در این تحقیق بیشتر از میکریت سنگ نمونه برداری شده است لذا مقدار استرانسیم کمتر از مواردی است که در آن تشکیل دهنده‌های بیوژنیک و میکریتی(Bulk) با هم مورد آزمایش قرار گرفته اند زیرا مقدار استرانسیم در تشکیل‌دهندها ی بیوتیک به دلیل رشد سریعتر بیشتر می باشد(Carpenter and Lohmann,1992). ترسیم مقادیرSr در مقابل Na نشان می دهد که الگوی سازند سروک در مقطع تیپ همانند سروک کوه گیسکان (امین افشار،1383) وآهکهای گروه گوردون تاسمانیا در استرالیا (Rao, 1990) می باشد (شکل1 ). این مسأله می تواند به دلیل تشابه ترکیب کانی‌شناسی اولیه آنها باشد.لذا به نظر می رسد آهک های سازند سروک در برش نمونه مانند موارد فوق مینرالوژی اولیه آراگونیتی داشته است.
- سدیم :
مقدار Na در نمونه های سازند سروک در مقطع تیپ از 62 تا 166(میانگین91 ) پی پی ام تغییر می کند ، که نسبت به نمونه‌های آهکی سروک/ ایلام کوه گیسکان (میانگین 136 پی پی ام) کمتر می باشد. این مورد نیز همانند استرانسیم می تواند به دلیل استفاده از نمونه های میکریتی باشد که فاقد تشکیل دهنده های بیوتیک می باشند. تشکیل دهنده های بیوتیک به دلیل سرعت رشد بیشتر باعث افزایش تعداد نقص بلوری در شبکه کلسیت می شود که خود باعث می شود مقدار سدیم بیشتری در شبکه کلسیت جای گیرد (آدابی،1383).
در شکل 2 مقادیر Na در مقابل Mn رسم شده است و سازند سروک روندی شبیه آهکهای گوردون تاسمانیا(Rao, 1991) و آهکهای سازند مزدوران(Adabi and Rao, 1991) دارد ولی در داخل این محدوده ها قرار نمی گیرد. این مسأله به خاطر مقادیرکم Mn است.
- منگنز :
مقدار Mn در رسوبات کل کربناته مناطق معتدله عهد حاضر با ترکیب کانی شناسی کلسیتی بیش از300 پی پی ام است.(,1992 Rao and Adabi) ، درحالی که این مقدار در آبهای گرم کم عمق تروپیکال عهد حاضر با ترکیب کانی شناسی آراگونیتی کمتر از 30 پی پی ام است ( آدابی، 1383). توزیع Mn در نمونه های سازند سروک دارای گسترده مقادیر بین 6 تا 42 (میانگین 14 ) پی پی ام است لذا ترکیب کانی شناسی آنها به احتمال قوی آراگونیتی بوده است. متوسط مقدار Mn دربرش نمونه نسبت به نمونه‌های آهکی سروک/ ایلام کوه گیسکان (میانگین 83 پی پی ام) و همچنین آهکهای آراگونیتی مزدوران (میانگین 243 پی پی ام) مقدار کمتری را نشان می دهد. این امر می تواند ناشی از تأثیر خفیف تر دیاژنز متائوریک در سازند سروک نسبت به سازندهای مذکور باشد. (Veizer, 1983).
- آهن :
تمرکز آهن در آهکهای سروک بین 38 تا 369 (میانگین 117 پی پی ام) می باشد که نسبت به نمونه های آهکی سروک / ایلام کوه گیسکان ( امین افشار، 1383 ) با میانگین 732 پی‌پی ام مقادیر کمتری را نشان می دهد . مقادیر کم Feنیز می تواند حاکی از تأثیر بسیار کمترفرآیندهای دیاژنز متائوریک بر روی نمونه های سازند سروک در مقطع تیپ باشد.
در شکل 3 مقادیر Fe در مقابل Mn رسم شده است. در این شکل دیده می شود که یک رابطه مستقیم بین مقادیر آهن و منگنز وجود دارد.
- نسبت Na/Sr در مقابل Mn :
آهکهای آراگونیتی تروپیکال عهد حاضر دارای مقادیر کم Mn و نسبتNa /Sr در حدود 3 تا 5 می باشند، درحالی که کربناتهای کلسیتی نواحی معتدله عهد حاضر دارای مقادیرMn بالا و نسبت Na/Sr کمتر (حدود1 ) می باشند (1990 , Rao ). در شکل4 نسبت Na/Sr در مقابل Mn رسم شده است. از آنجائیکه در نمونه های سازند سروک( برش نمونه) مقدار Mn کم می باشد و مقدارNa/Sr نیز از 2 تا 28 ( میانگین 7 پی پی ام ) است لذا در محدوده آهک های آراگونیتی گرم عهد حاضر قرارمی گیرند که خود کانی شناسی اولیه آراگونیتی سازند سروک در برش نمونه را تایید می کند.
- نسبت Ca/ Sr در مقابل Mn :
شکل 5 مقدارCa/ Sr در مقابل Mn همراه با محدوده های مربوط به روندهای دیاژنز آراگونیتی، کلسیت پرمنیزیم (HMC) و کلسیت کم منیزیم (LMC ) را نشان می دهد. با توجه به نمودار، پراکندگی نمونه های سازند سروک در محدوده تغییر و تبدیل از آراگونیت به کلسیت است. تغیرات ناچیز مقدارMn می تواند حاکی از یک محیط دیاژنزی تقریباً بسته باشد. که این مسأله مشابه سازند سروک کوه گیسکان( امین افشار، 1383 ) می باشد .
ایزوتوپ های پایدار:
- ایزوتوپ کربن 13 در مقابل ایزوتوپ اکسیژن 18 :
مقادیر ایزوتوپ اکسیژن18 درسازندسروک از PDB‰ 2/4- تاPDB ‰ 2/3- (میانگین PDB‰ 9/3- ) می باشد. همچنین مقدار ایزوتوپ کربن13 در این آهکها بین PDB‰ 59/0 تا PDB‰ 7/1 (میانگین PDB‰ 5/1) می باشد.
در شکل 6 مقادیر ایزوتوپ کربن13 در مقابل مقادیر ایزوتوپ اکسیژن 18 قرار گرفته است. تنها نمونه مربوط به سازند گورپی که دارای مقادیر پائین ایزوتوپ اکسیژن و کربن است از بقیه نمونه ها جدا شده است. در بقیه نمونه ها تغییرات ناچیز مقادیر ایزوتوپ اکسیژن و کربن باعث شده است که این نمونه‌ها یک محدوده کوچک و متراکمی را تشکیل دهند که بسیار نزدیک به محدوده آهک های آراگونیتی سروک کوه گیسکان ( امین افشار، 1383 )، سروک چاه اهواز 63( اصغری، 1384) وآهک های آراگونیتی مزدوران Adabi and Rao, 1991)) می باشند . این ویژگی می تواند نشانگر تشابه کانی شناسی و نیز یکسان بودن روند دیاژنتیکی سازند سروک مقطع نمونه با آهک های سروک کوه گیسکان و آهک های آراگونیتی سازند مزدوران با سن ژوراسیک فوقانی می باشد . لذا می توان چنین استنباط کرد که آهکهای سازند سروک درمقطع تیپ مانند آهک های ژوراسیک مزدوران وآهکهای سروک برش گیسکان در شرایط محیط تروپیکال و آبهای گرم تشکیل شده اند.
- ایزوتوپ اکسیژن18 در مقابل Sr :
در شکل7 ایزوتوپ اکسیژن 18 در مقابل استرانسیم رسم شده است. در این نمودار سه محدوده ایزوتوپی شامل؛ آهک های مزدوران (Adabi and Rao, 1991) و نمونه های کل کربناته عهد حاضر تاسمانیا ( Rao and Adabi, 1992)، و آهکهای آراگونیتی گروه گوردون تاسمانیا (Rao,1991) مشخص شده اند. تعدای از نمونه های مربوط به سازند سروک در محدوده آهکهای آراگونیتی مزدوران قرار گرفته اند و تعدادی از آنها نیز در مجاورت آهکهای آراگونیتی گوردون تاسمانیا قرار دارند که تقریبا مشابه نمونه های سروک کوه گیسکان می باشد . مقادیر سنگین تر ایزوتوپ اکسیژن در برش نمونه نسبت به برش گیسکان، نشان دهنده تاثیرکمتر فرایند های دیاژنزی بر روی این برش می باشد.
- ایزوتوپ اکسیژن 18 در مقابل Mn :
در شکل 8 مقادیر ایزوتوپ اکسیژن 18 در مقابل Mn آمده است، محدوده نمونه های سازند سروک در مقطع تیپ به علت مقادیرایزوتوپ اکسیژن 18 بیشتر، بالاتر از محدوده آهکهای گوردون تاسمانیا قرار گرفته اند. این مسأله نشاندهنده تأثیر کمتر فرآیندهای دیاژنز می باشد زیرا تحت تاثیر دیاژنز متائوریک ایزوتوپ اکسیژن سبکتر (منفی تر) می شود( آدابی، 1383).
در شکل 9 نیز تغییرات ایزوتوپ اکسیژن18 در مقابلMn جهت مشخص کردن باز یا بسته بودن سیستم دیاژنتیکی آمده است که در این نمودار نمونه های سازند سروک بین محدوده های CM(محدوده آهکی بار لینگتون «BarLington » می سی سی پین) و CS (آهکهای ریدبی«Readbay » سیلورین) واقع شده اند که در این محدوده مقادیرMn پائین، مقادیر ایزوتوپ اکسیژن نسبتاً بالا است و لذا می توان گفت؛ میزان دگرسانی تقریباً کم بوده است. این مسأله حاکی از یک سیستم دیاژنزی تقریبا" بست