چینه شناسی سکانسی سازند قم در مقطع شوراب با نگرشی بر پارامترهای موثر در تشخیص سطوح اصلی سکانسی و سیستم ترکت‌ها در بررسیهای سطح الارضی

دسته رسوب شناسی و زمین شناسی دریایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده آرامه ایمن دوست، عبدالحسین امینی
تاريخ برگزاری ۱۴ اسفند ۱۳۸۴

چکیده

۱>

سازند قم در مقطع شوراب ( جنوب شرقى قم) شامل تناوبى از سنگ آهک، مارن، ماسه سنگ مارنى و سنگهاى تبخیرى مى باشد. مرز پایین آن با سازند قرمز پایینى به صورت ناپیوستگى فرسایشى و مرز بالایى آن با سازند قرمز بالایى به صورت ناپیوستگى هم‌شیب (ناپیوستگى معادل)  مى باشد. مطالعات صحرایى و میکروسکوپى در مقطع مورد نظر و شناسایى رخساره ها و محیط رسوبى بیانگر رسوبگذارى  این سازند در یک سیستم شلف کربناته لبه‌دار(Rimmed shelf) مى باشد. تغییرات عمودى رخساره ها و مطالعه چینه شناسى سکانسى سازند قم در منطقه مورد مطالعه منجر به شناسایى ۷ مرز سکانسى اصلى و ۶ سکانس اصلى رده سوم و ۴ مرز سکانسى فرعى گردید. سکانسهاى اصلى تشکیل‌دهنده این سازند متعلق به مگاسیکل Tejas مى‌باشند. مرزهاى سکانسى زیرین و بالایى این سازند (SB۱  و SB۷ ) و همچنین مرزهاى سکانسى SB۵ و SB۶ به وضوح متاثر از تغییرات جهانى سطح آب دریا و قابل انطباق با این تغییرات مى‌باشند.اما سکانسهاى زیرین این سازند و مرزهاى سکانسى SB۲ و SB۳ وSB۴ با تغییرات جهانى سطح آب دریا انطباق قابل قبولى نشان نمى‌دهند. و با توجه به فعال بودن حوضه قم از نظر تکتونیکى و وجود گسلهاى فعال و حاشیه‌اى این مرزهاى سکانسى به فعالیت گسلهاى حاشیه حوضه و تغییر شکلهاى محلى پوسته نسبت داده مى‌شوند.

 

Sequence stratigraphy of <?xml:namespace prefix = st۱ ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />Qum۱:place> Formation in Shurab Section with special reference to indicators used for stratal surfaces and system trackts identification

 

Imandoust A. , Amini A.

 

Abstract:

The Oligo-Miocene Qum Formation in Shurab Section (southeast of Qum۱:place>), is composed of limestone, marl with thin layer of sandstone (Volcaniclastic) and evaporites. Its contact with the underlying Lower Red Formation is disconformable, whereas the upper contact with the overlying Upper Red Formation seems conformable (correlative conformity). Results from filed observations and petrographic studies indicate a carbonate shelf with scattered patch reef for its depositional environment. Considering the depositional environments of the studied facies and their ordering in vertical profile (sedimentological log), ۷ major sequence boundaries were determined, witch bound the third order sequences of the formation. Three minor sequences (۴th to ۵th order) were also recognized. The whole formation is considered as a part of Tejas megacycle, that is bounded above and below by type I sequences boundaries. Some sequence boundaries in the formation (SB۱, SB۵, SB۶, SB۷) correlative with those on world- wide Eustatic curve. They are considered as the result of word wide sea level fall (Eustasy). Some others (SB۲, SB۳, SB۴) show no significant correlation with eustatic curve. They are resulted from local sea level changes, due to tectonic movements and sediment supply variation.

 

مقدمه

 سازند قم با تنوع شدید لیتولوژی ( شامل آهک، مارن، سنگ های تبخیری، سنگهای آواری و سنگهای ولکانی کلاستیک) وگسترش قابل ملاحظه، از مهمترین سازندهای سنوزوییک ایران مرکزی بحساب می‌آید. این سازند به دلیل دارا بودن کیفیت مخزنی در بخشهایی از حوضه از دیر‌باز مورد توجه زمین شناسان قرار داشته و مورد مطالعات متعدد رسوب شناسی، فسیل شناسی، چینه شناسی و بررسی های محیط رسوبی قرار گرفته است (امینی 1370، عباسی1374، فتحی1374، شهام1372 ،اوجانی 1377، بهجتی1379، آلی1379). با وجود مطالعات متعدد صورت گرفته هنوز اطلاعات جامعی در مورد چگونگی تکامل حوضه رسوبی مورد نظر در طول زمان، تغییرات سطح آب دریا، نرخ فرونشینی یا بالا آمدگی بستر و تغییرات میزان رسوبات وارده به حوضه و یا تشکیل شده در حوضه در دسترس نمی‌باشد.

 تنوع نسبتاً شدید لیتولوژیکی دربخشهای مختلف این سازند مشخص کننده تغییرات شدید در شرایط محیط رسوبگذاری می‌باشد که این تغییرات خود معلول تغییر در میزان فضای در دسترس برای رسوبگذاری (Accommodation) است. بر این اساس ضرورت تجزیه و تحلیل واحدهای سازنده این مجموعه مختلط، در چارچوب زمان و مکان و با استفاده از مفاهیم چینه شناسی سکانسی کاملاً مشخص و مبرهن است. علیرغم بررسی‌های محدود در بخشهایی از حوضه ( لاسمی 1382، نوری و لاسمی 1377، باغبانی و همکاران 1375)، بدلیل تنوع شدید در مشخصات سنگ شناسی و شرایط محیطی و احتمالاً تنوع عوامل اصلی کنترل کننده رسوبگذاری نیاز به یک بررسی جامع چینه‌شناسی سکانسی بر اساس داده های سطح‌الارضی و تحت‌الارضی همچنان مشهود است. از طرفی در بررسیهای چینه‌شناسی سکانسی صورت گرفته بر روی این سازند، تفاوتهای چشمگیری در تعداد، ماهیت و مشخصه‌های اصلی سکانسها و سیستم ترکتها تشخیص داده شده در این سازند مشاهده می‌گردد ( بزرگ نیا 1966، باغبانی و همکاران 1375، لاسمی و امین‌رسولی 1381).

مقاله حاضر ضمن مطالعه رخنمونهای این سازند در بخشی از حوضه ( مقطع شوراب درجنوب شرقی قم) در قالب چینه‌شناسی سکانسی، بر مکانیسمهای اصلی و پارامترهای موثر در تشخیص سطوح لایه‌بندی و سیستم‌ترکتها در روی داده‌های سطح‌الارضی تاکید دارد. بحث در قابل اطمینان بودن (reliability) اصول و روشهای بکار‌‌گرفته شده در تشخیص سطوح اصلی، سیستم ترکتها و سکانسهای رسوبی از ضروریات مسلم در این مطالعات نوپا در روی سازند قم می‌باشد.

 

 چینه‌شناسی سکانسی

در سالهای اخیر با پذیرش همگانی نظریه چینه شناسی سکانسی، کاربرد مدلهای مختلف این علم در حوضه­های رسوبی بسیار افزایش پیدا کرده است. با مطالعه چینه شناسی سکانسی واحدهای رسوبی می‌توان به بررسی روابط واحدهای رسوبی با یکدیگر، گسترش آنها در مکان و زمان و پیش بینی و شناسایی واحدهای مستعد مخزن و یا منشاُ پرداخت. به‌ کارگیری علم چینه شناسی سکانسی برای سیستم های کربناته اغلب بر پایه اطلاعات بدست آمده از مطالعات سیستم های رسوبی آواری و با توجه به تفاوتهای بین این دو سیستم می باشد Sarg1988)).

سازند قم در مقطع شوراب ( واقع در 35 کیلومتری جنوب شرق قم) متشکل از سنگهای کربناته، مارن، ماسه سنگ (آواری) و سنگهای تبخیری‏،  مجموعاً به ضخامت 597 متر می‌باشد. برای تجزیه و تحلیل این سازند، ابتدا توصیف کاملی از واحدهای اصلی رسوبی با تکیه بر مشخصات سنگ شناسی، ساختهای رسوبی وماهیت همبری واحدها با واحدهای مجاور و ضمائم فسیلی صورت پذیرفت (Lithofacies analysis ). مشخصات لیتوفاسیسهای اصلی به شرح زیر می باشد:

LA . سنگ اهک قهوه ای تا زرد رنگ ضخیم لایه با شکستگیهای طولی و درزه های برشی

LB . سنگ آهک ماسه ای هماتیتی به رنگ زرد تا قهوه ای با قطعات خارپوست

LC . مارن آهکی به رنگ سبز

LD. سنگ آهک ریفی به رنگ کرم تا زرد ، دارای خرده های مرجان

LE. مارن خاکستری مایل به سبز

LF . سنگ أهک ماسه ای قهوه ای

LG. سنگ آهک مارنی سبز تا خاکستری، حاوی قطعات خارپوست و دو کفه ای

LH. مارن سبز-زرد- خاکستری

LI.  آهک و آهک مارنی به رنگ سبز تا قهوه ای روشن، حاوی فسیل پکتن و خارپوست

LJ. مارن های سبز-زرد، حاوی فسیل دوکفه ای

LK. آهک ماسه ای به رنگ قهوه ای  با ساخت چینه بندی متقاطع ، حاوی ذرات آتشفشانی

LL. ژیپس ، همرا با مقداری مارن

LM. سنگ آهک ماسیو به رنگ زرد روشن حاوی دوکفه ای اویستر و تخلخل ماکروسکوپی

LN. تناوب ماسه سنگهای متورق با مارنهای سبز تا خاکستری، با آثار فسیلی متنوع

LO. مارن خاکستری با لایه های نازک ماسه سنگ سیلتی

LP. تناوب مارن و ماسه سنگ با سیمان کلسیتی،  ضخیم لایه به رنگ قهوه ای، دارای آثار فسیلی و ریپل مارک

 

بررسی مشخصه‌های مذکور با استفاده از روشهای پتروگرافی منجر به تشخیص میکروفاسیس‌ها و پتروفاسیس‌های  اصلی گردید. برای این منظور 438 عدد مقطع نازک تهیه شده از بخشهای مختلف سازند مورد بررسی دقیق قرار گرفتند.

تجزیه و تحلیل میکروفاسیس‌ها و پتروفاسیس‌ها منجر به تهیه نمودار رسوب شناختی (sedimentological log) از سازند مورد مطالعه گردید.(شکل 1)

با تکیه بر مشخصات سنگ شناسی ، ضمائم فسیلی و ماهیت رخساره‌های اصلی سازنده این مجموعه رسوبی و مقایسه آنها با رخساره‌های استاندارد (Wilson,1979) ، 5 گروه میکرو فاسیس اصلی متعلق به 5  زیرمحیط اصلی تشخیص داده شد که به شرح زیر می‌باشد:

-MAمیکروفاسیس‌های جلوی ریف(سد کربناته)، دریای باز (open marine)

1-Bryozoeran bioclast  roudstone/ floatstone

2-Echinoderm bioclast packestone

3- Bioclast, extraclast grainstone/packestone

 

MB- میکروفاسیس‌های سد کربناته (reef)

1-Coral boundstone

2- Bryozoer boundstone

3-Red algae boundstone   

MC-میکروفاسیس‌های پشته های کربناته (shoal)  

1- Cortoid, bioclast grainstone

2- Oolitic grainstone

3- Echinoderm , bioclastic grainstone

MD- میکروفاسیس‌های محیط لاگون

1- bioclastic wackestone/ packestone

2- Miliolida grainstone/ packestone

3- Dolomitized bioclastic wackestone

ME- میکروفاسیهای پهنه جزرومدی

1- Dolomitized mudstone

2- Dolomitized Stromatolit mudstone

3- Dolomitized peloidal mudstone

4- Gypsiferous mudstone

 مطالعه پتروگرافی بخشهای غیر کربناته این سازند  نیزمنجر به شناسایی پتروفاسیس‌های زیر گردید:

1- Lithic arenite to sub litharenite with calcite cement and glauconite 

2- Marly Lithic arenite to sub litharenite

 

 

بر این اساس محیط رسوبگذاری سازند قم در مقطع شوراب یک شلف کربناته لبه‌دار(rimmed shelf) با گسترش محلی تا گسترده ریف در حاشیه شلف و گسترش محدود لاگون  تشخیص داده شد.

به علت پتانسیل بالای رشد در حاشیه شلف و تغییرات بسیار زیاد  وسعت نواحی تولید کربنات در هنگام نوسانات سطح آب دریا و نیز به علت امکان رسوبگذاری مجدد رسوبات بخشهای کم عمق بر روی شیب پلاتفرم و بخش عمیق حوضه‏‏, بررسی و مطالعه چینه‌شناسی سکانسی در سیستم شلف کربناته بسیار پیچیده‌تر از رمپ و سیستم‌های آواری می‌باشد.( Hunt and Tucker, 1993)

با تکیه بر پارامترهای اصلی تشخیص سطوح لایه بندی (Stratal surfaces) که در متن به آنها اشاره شده‌است، 7 مرز سکانسی اصلی و 4 مرز سکانسی فرعی در این مجموعه قابل تشخیص است که سازند قم را به 6 سکانس اصلی تقسیم نموده‌اند.

 

سکانس 1

این سکانس شامل عضو a  و بخش زیرین عضوb  می باشد. مرز زیرین این سکانس با سازند قرمز زیرین(SB1) از نوع ناپیوستگی فرسایشی هم شیب و مرز سکانسی نوع اول(I) می باشد. مرزبالایی این سکانس(SB2) در روی ماسه سنگ و مارن­های ماسه ای بخش زیرین عضو b قرار می گیرد که مرز سکانسی نوع اول(I) می باشد. این سکانس با مجموعه رسوبات لاگون و ساحلی شروع می شود (معرف بخش LST  سکانس می باشد)، سپس با توالی ضخیمی از نهشته های بخش جلویی ریف ادامه می‌یابد (TST) که حاوی گلوکونیت، کلریت و فرامینفرهای محیط پلاژیک می باشند، این روند عمیق شدگی تا ظهور پکستون/گرینستون بایوکلاستی حاوی ذرات آواری، گلوکونیت، پیریت و فرامینفرهای محیط پلاژیک به ضخامت 3 متر ادامه می یابد. نهشته های مذکور متعلق به بخش جلوی شیب و عمیق حوضه (basin) بوده و قابل مقایسه با SMF4 ویلسون می باشند. این سطح که رسوبات روی آن مجدداُ حالت کم عمق شونده به سمت بالا (coarsening upward) به خود می گیرند به عنوان سطح حد اکثر پیشروی  دریا (mfs) در نظر گرفته شده است. بر روی این بخش مجموعه رسوبات بخش بالایی شیب کربناته  و رسوبات حاشیه پلاتفرم(platform margin) قرار می گیرند.

ظهور اولین لایه های ماسه سنگی مارنی حاوی گلوکونیت با سیمان کربناته در بخش زیرین ممبر b به عنوان شروع پایین رفتن سطح آب دریا (regressive surface) در نظر گرفته می شود. مطالعه اجزای تشکیل دهنده این ماسه ها و نیزمطالعه بر روی آثار فسیلی موجود در این ماسه سنگها ( تشخیص ایکنوفاسیس Gordia Emnons) نشان دهنده ته نشست آنها در هنگام پایین آمدن سطح آب دریا در جلوی شیب کربناته و به صورت یک فن زیر دریایی می‌باشد (عباسی1374). در مطالعه‌ای مشابه در جنوب شرقی هند تشکیل این اینتروالهای حاوی گلوکونیت با مرز شارپ که دارای ماهیت ریزشونده به سمت بالا هستند به عملکرد جریانهای ثقلی نسبت داده شده‌است.(Driscoll et al., 1991). این مجموعه رسوبات ماسه ای و ماسه ای مارنی را  به عنوان مجموعه رسوبات نهشته شده در زمان پایین آمدن سطح آب دریا ( FRST) در نظر گرفته می شوند. در لایه های بالایی این ماسه سنگها میزان زیست آشفتگی نسبتاُ زیاد شده که نشان دهنده افزایش فعالیت موجودات و شروع آرامش حوضه و توقف جریانهای توربیدایتی می‌باشد.

 

 سکانس 2

این سکانس شامل بخش میانی و بالایی عضو b می باشد. مرز زیرین این سکانس، مرز سکانسی  نوع اول(I) و مرز بالایی آن (SB3) مرز سکانسی نوع دوم (I I) می باشد. رسوبات این سکانس با مجموعه رسوبات سنگ آهک ماسه ای، سنگ آهک ماسه ای مارنی مربوط به قسمت های زیرین بخش میانی عضو b شروع می‌شود (LST).پس از این رسوبات با شروع بالا رفتن سطح آب دریا و عمیق شدگی حوضه مجموعه رسوبات مارنی بخش میانی و قسمتهای زیرین بخش بالایی عضو b ته نشین می گردد (mfs) که این مجموعه به عنوان مجموعه رسوبات گسترش یافته در زمان بالا آمدن سریع سطح آب دریا ( (TST در نظر گرفته می‌شوند . در انتهای این توالی، فراوانی مجدد رسوبات آواری در حوضه منجر به تشکیل ماسه سنگ آهکی  و ماسه سنگ آهکی_مارنی می شود که این رسوبات نشان دهنده افزایش نسبت رسوبات ایجاد شده به فضای در دسترس برای رسوبگذاری می باشد (HST). این ماسه سنگ ها در شرق کوه دوبرادر واقع در غرب منطقه مورد مطالعه به صورت لایه های کنگلومرایی در نزدیکی راس این عضو مارن- ماسه ای مشاهده می شوند (Furrer and Soder,1955).

سکانس 3

 این سکانس از عضوهای c1  و رسوبات معادل c2 سازند قم تشکیل شده است ( در مقطع مورد مطالعه عضو c به صورت تناوب آهک و مارن بوده و تشخیص زیر بخشهای این عضو به راحتی امکان پذیر نیست). مرز بالایی(SB4) این سکانس، مرز سکانسی نوع اول( I) می باشد. در این توالی مجموعه رسوبات LST گسترش چندانی نداشته و رسوبات سیستم ترکت TST  با مارن های سبز- زرد بخش زیرین ممبر C1 و رخساره آهکی حاوی گلوکونیت و فرامینفرهای محیط پلاژک مربوط به بخش جلوی شیب کربناته و عمیق حوضه ای(mfs) مشخص می‌شوند.مجموعه رسوبات ذکر شده به عنوان TST در نظر گرفته می شوند. بر روی این رسوبات، نهشته‌های HST به صورت توالی ضخیمی از رخساره های کربناته تالوسی و کربناتهای دوباره نهشته شده  مربوط به بخش شیب کربناته قرار می گیرند. با شروع پایین رفتن سطح آب دریا مجموعه رخساره های لاگونی گسترش پیدا می کنند (Regressive surface) که در نهایت با نهشته شدن رخساره آهکی میلیولیدا گرینستون با تخلخل و انحلال فراوان و گسترش چشمگیر سیمان ژیپسی به مرز سکانسی منتهی‌می گردد .

 

سکانس 4

این سکانس در برگیرنده رسوبات بخش بالایی عضو c ( معادل زیربخشهای c3 وc4 ) و عضو d می باشد. مرز زیرین (SB4) و مرز بالایی (SB5) آن ناپیوستگی نوع اول( I) می باشد. رسوبات این سکانس با مجموعه رسوبات مربوط به حاشیه ماسه ای پلاتفرم شروع شده در ادامه با شروع بالا رفتن سطح آب دریا مجموعه رخساره های شیب کربناته  و سپس مارن های سبز- زرد مربوط به بخش عمیق حوضه (basin) تشکیل می‌شوند که نشان دهنده حداکثر عمیق شدگی حوضه می باشد (mfs)، که این مجموعه رسوبات به عنوان TST در نظر گرفته می شوند. در روی این بخش مجددا مجموعه رسوبات ریف و کربناتهای دوباره نهشته‌شده شیب کربناته قرار می‌گیرند (HST). پایین رفتن سطح آب دریا (Reggressive surface) با ظاهر شدن رسوبات لاگونی بر روی نهشته های فوق آغاز شده و این روند تا تشکیل عضو تبخیری d ادامه پیدا می‌کند((SB5

کلید واژه ها: قم