کاربرد ساختاری ملان‍‍ژ های تکتونیکی در تفسیر زونهای همگرای مایل

مقدمه :

زمین درزها (Suture zones) ساختارهاى تکتونیکى مهمى هستند که تاریخچه فرایند فرورانش(Subduction)، برافزایش(Accretion) و برخورد(Collision) را که منجر به شکل گیرى کوهزایى مى شوند ، در خود ثبت مى نمایند. در طى فرورانش اقیانوسى، منشور هاى بهم افزوده   (Accretionary prisms)  در بالاى دراز گودال اقیانوسى(Oceanic trench) تشکیل شده و شامل مخلوطى از سنگهاى رسوبى و ولکانیک فرسایش یافته از صفحه بالایى و پایینی مى باشند. در طى گذر از فرورانش اقیانوسى به قاره اى، منشور هاى بهم افزوده ممکن است در جلو کمان و ناحیه پیش کمانى فرا رانده شده و بعد در طى همگرایى قاره اى دچار دگرشکلى شوند. در قلمرو هاى کوهزایى، این منشور هاى بهم افزوده قدیمى دگر شکل شده در منطقه زمین درز مشاهده می شود و شامل ملانژهاى افیولیتى مى باشند. در بسیارى از مناطق ملانژى، قطعاتى از واحد هاى رسوبى منشور بهم افزوده بهمراه قطعاتى از سنگهاى دگرگونى تحت رخساره شیست آبی در هم دیده مى شود. این سنگهاى دگرگونى  شامل سنگهاى متابازیک هستند که در یک ماتریکس متاسدیمنتى محاط شده اند(Mahea et al, ۲۰۰۵).. کشف این قبیل سنگهاى متابازیک در منشورهاى بهم افزوده فعال تایید کننده این مطلب است که شیست آبی یک بخش اساسى از منشور هاى بهم افزوده است   .(Maekawa et al., ۱۹۹۳) اگر چه روش هاى ژئوفیزیکى ساختارهاى کلى کمپلکس هاى فرورانش فعال (Active subduction complex) را به ما نشان مى دهد لیکن نمونه بردارى مستقیم از سنگهاى زیر دریایى به چند کیلومتر محدود مى شود. لذا گاهى اوقات لازم است که مجموعه هاى فرورانش فسیل را که بصورت مستقیم در سطح قابل مشاهده است، شناسایى کنیم. مطالعه این ساختارها ممکن است در بدست آوردن دیدگاههایى در مورد فرایند هایى که در اعماق در طى برخورد قاره به قاره (Continent – continent collision)  یا کمان به قاره (Arc-continent collision) عمل مى کنند به ما کمک نماید(Alvarez and Brown,۲۰۰۰).

ملانژها شامل بلوکهایى با شکل پذیرى نسبتا پایین شامل ماسه سنگ، چرت یا بازالت هستند که در یک ماتریکس بسیار شکل پذیر محاط شده اند. این ماتریکس معمولا فولیاسون دار بوده و یک فابریک قابل مشاهده از خود نشان مى دهد. ملانژها بر خلاف ماهیت ظاهرا آشفته خود، اغلب داراى یک نظم داخلى درجه بالا  بوده و داراى ساختارهایى هستند که نشان دهنده فرایندهایى است که در شکل گیرى آنها موثر بوده است.مکانیسم تشکیل ملانژ یک موضوع بحث انگیز و  پیچیده  است که ممکن است منشاء هاى تکتونیکى ، رسوبى یا تزریقى داشته باشند(Cowan,۱۹۸۵). ملانژهاى تکتونیکى یکى از نشانه هاى حاشیه هاى همگرا هستند. در خاستگاههاى تراستى _ برافزایشى، ملانژها دگرشکلى غیر هم محور را تجربه کرده و تشخیص این امر موجب کاربرد مفاهیم مربوط به زونهاى برشى شکل پذیر عمیق در مورد آنها مى شود (Needham, ۱۹۸۷).

 ساختار هاى تکتونیکى با تقارن مونوکلینیک عموما بعنوان نشانگرهاى جهت حرکت                  (Sense of movement) پذیرفته شده اند. این قبیل ساختارها در مقیاس میکروسکپى و مزوسکوپى در زون هاى برشى شکل پذیر و شکنا مشاهده شده است.اگر چه مکانیسم تشکیل ایندو متفاوت است ولى ساختارهاى مذکور از لحاظ هندسى شباهتهاى زیادى با یکدیگر دارند. فابریکهاى دگر شکلى نامتقارن قابل مقایسه با آن چیزى که در زونهاى برشى شکنا و شکل پذیر وجود دارد در ملانژهاى برخى حاشیه هاى همگرا نیز دیده مى شود. چنین بنظر مى رسد که این قبیل فابریکها نه تنها نشانگر هاى جهت برش در طى شکل گیرى ملانژها هستند بلکه مى توان از آنها بعنوان نشانگر جهت همگرایى(Convergence direction) صفحات پوسته، مطالعه ارتباط بین سیماهاى تکتونیکى حاشیه هاى همگرا و جهت فرورانش  (Sense of subduction)نیز استفاده نمود. (Kano et al., ۱۹۹۱)

آنالیز فابریک هاى دگرشکلى در ملانژهاى تکتونیکى ممکن است اطلاعات مفیدى درباره کینماتیک صفحات پوسته اى قدیمى ارائه دهد. برخى از محققین با استفاده از فابریکهاى نامتقارن (Asymmetrical fabrics) ایجاد شده در مراحل اولیه شکل گیرى ملانژ پارامتر هاى کینماتیکى صفحه را پیشنهاد کرده اند(Kusky and Bradley, ۱۹۹۹, Onishi et al., ۲۰۰۱). این اطلاعات ممکن است براى بازسازى تاریخچه کینماتیکى صفحه در طول مرز هاى قدیمى مفید باشد.

در این مقاله به توصیف، آنالیز ساختارى و کینماتیکى ساختار هاى دگرشکلى ملانژهاى تکتونیکى برونزد یافته در طول تراست اصلى زاگرس پرداخته مى شود.  بطور کلى هدف از انجام این تحقیق بررسى تکامل تکتونیکى و کینماتیکى فرایندهاى مرتبط با شکل گیرى ملانژهاى تکتونیکى در طول زمین درز زاگرس طى همگرایى مایل، در منطقه نیریز مى باشد.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

ایران در زون همگرایى فعال بین صفحات عربى و اورازیا واقع شده است (Vernant et al.,۲۰۰۴). کوهزایى زاگرس محصول سه حادثه ژئوتکتونیکى متوالى فرورانش صفحه اقیانوسى نئوتیس به زیر صفحات لیتوسفرى ایران ، جایگیرى قطعاتى از پوسته اقیانوسى (افیولیت) و برخورد لیتوسفر قاره اى آفرو-عربى با صفحات ایران مى باشد. (Alavi, ۲۰۰۴, ۱۹۹۴)  در طى سالهاى اخیر این موضوع که زمین درز زاگرس  (ZSZ) نشان دهنده بقایاى اقیانوس نئوتتیس است مورد پذیرش اکثر محققین داخلى و خارجى واقع شده است. بسته شدن این حوضه اقیانوسیدر اثر  فرورانش به سمت شمال- شمال شرق صورت گرفته است   (Berberian,۱۹۹۵, Berberian and King.۱۹۸۱).

 در محل رخنمون تراست اصلى زاگرس آثار بجاى مانده از منشورهاى برافزایشى قدیمى قابل مشاهده است. برونزد این آثار در مجاورت تراست اصلى زاگرس و در گردنه هاى حسن آباد و نقاره خانه  در ناحیه نیریز قابل ردیابى است. واحد ملانژى مزبور بر روى تشکیلات پیچاکون رورانده گردیده و افیولیت نیریز بر روى ملانژ و تشکیلات پیچاکون رورانده شده است. این ملانژ از لنزها، قطعات و ریبون هاى چرت هاى رادیولاریتى، آهک، ماسه سنگ، گدازه هاى بالشى، توف، سرپانتین، شیل و مارن تشکیل شده که در ماتریکسى متشکل از گریوک و مادستون قرار گرفته اند. توف، مادستون و ماسه سنگ از جمله رسوبات آوارى پر کننده درازگودال اقیانوسى در زمان فرورانش بوده اند..این مجموعه سنگى مخلوط از قطعات(Clasts) و لنز هاى با اندازه هاى متفاوت از جند میلیمتر تا چند متر  تشکیل شده است. این قطعات از سنگهاى برافزوده شده مختلف در طى فرورانش منشاء گرفته اند.

فازهاى دگرشکلى

بررسى هاى ساختارى و اندازه گیرى هاى انجام شده در فیلد وجود سه فاز دگرشکلى را در واحد ملانژى در منطقه مورد مطالعه نشان مى دهد. فاز دگرشکلى D۱ مطابق با کوتاه شدگى عمود بر گسل تراست اصلى زاگرس مى باشد. فاز دگرشکلى D۲ با کشیدگى موازى تا تقریبا موازى با این گسل در منطقه مورد مطالعه قابل شناسایى است. فاز دگرشکلى D۳ باعث توسعه پهنه هاى برشى در واحد ملانژ منطقه مورد مطالعه گردیده است. این فازهاى دگرشکلى وجود همگرایى مایل در امتداد گسل اصلى زاگرس را مشخص مى نمایند.  

ساختار هاى دگرشکلى

در واحد ملانژى منطقه مورد مطالعه ساختار هاى متعددى مربوط به دگرشکلى شکل گرفته است. زونهاى برشى و چینهاى نامتقارن در مقیاس مزوسکپى در این واحد توسعه یافته است. اغلب ساختارهاى منطقه مورد مطالعه نشان دهنده دگرشکلى شدید بوسیله Layer-parallel extension و برش(Shearing) مى باشند. کلاست هاى لنزى شکل و داراى دنبالچه هاى کشیده با یک جهت گیرى ترجیحى و فابریک هاى S-C نیز در این واحد ملانژى قابل رویت است.فابریک هاى  Stratal disruption و Block-in-matrix که از ویژگیهاى بارز ملانژهاى تکتونیکى بشمار مى آید در این واحد ملانژى دیده مى شود.فابریک هاى مذکور در اثر کشیدگى و برش خوردگى ناشى از دگرشکلى تکتونیکى ایجاد شده اند.

فابریک هاى S-C مشاهده شده در این ملانژ  در مقیاس مزوسکپى و میکروسکپى قابل مقایسه با سطوح S و ‍C میلونیت ها در سنگهاى دگرگونى دگرشکل شده است.قطعات ماسه سنگ در زونهاى با فابریک S-C داراى شکل نامتقارن در ماتریکس مادستون واقع شده اند. این قطعات ماسه سنگى در برخى نقاط داراى دنبالچه هاى نامتقارن از نوع سیگما و دلتا نیز مى باشند.ساخت باقلایى و بودیناژها (Pinch-and-swell and boudinage structures) در قطعات ماسه سنگى توسعه یافته و نشان دهنده دگرشکلى ناشى از Layer-parallel extension در  ملانژ تکتونیکى منطقه مورد مطالعه است. چین خوردگى با مقیاس هاى متفاوت در مجاورت ورقه هاى رورانده قابل مشاهده بوده که هم لایه هاى ماسه سنگى و هم مجموعه چرت هاى رادیولاریتى را تحت تاثیر قرار داده است. به نظر مى رسد که توسعه محدود چین ها در ارتباط با روراندگى در منطقه مورد مطالعه باشد. تمامى نشانگرهاى جهت برش موجود در فابریک هاى ملانژ عملکرد برش راستگرد را در منطقه مورد مطالعه نشان مى دهند که به نظر مى رسد در تشکیل و برونزد این واحد تکتونیکى نقش بسزایى داشته است.

جهت همگرایى

فابریک هاى S-C بخوبى در ملانژ تکتونیکى مورد مطالعه توسعه یافته است. قرار گیرى قطعات ماسه سنگى و سایر اجزاء تشکیل دهنده ملانژ بصورت توده هاى لنزى شکل و کشیده باعث ایجاد یک فولیاسون بارز در ملانژ مذکور گردیده است. با استفاده از روش (Kano et al., ۱۹۹۱) ، بااندازه گیرى ویژگى هاى ساختارى فابریک هاى S-C در ملانژ مزبور ، جهت همگرایى صفحات لیتوسفرى آفرو-عربى و ایران در زمان فرورانش نئوتتیس به زیر خرده قاره هاى ایران محاسبه گردید. امتداد صفحات S-C در منطقه مورد مطالعه بین N۵۰W تا N۷۰W  متغیر است. شیب این صفحات به سمت شمال شرق مى باشد. بر اساس محاسبات انجام شده طبق روش مذکور جهت همگرایى در این ناحیه بین N۲۰E تا N۴۰E بدست آمد که با داده هاى بدست آمده از مطالعات پیشینN۲۰E) تا (N۳۰E                                    (Lacombe et al,۲۰۰۶; Allen et al., ۲۰۰۴; Tatar et al., ۲۰۰۲) که بر اساس مطالعات لرزه شناسى و اندازه گیرى هاى GPS بدست آمده است نیز همخوانى خوبى دارد. 

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

دگرشکلى مجموعه هاى برافزایشى ناشى از حرکت نسبى صفحات لیتوسفرى است. بنابراین آنالیز فابریکى آنها یک وسیله مناسب جهت آشکار سازى حرکت نسبى قدیمى صفحات مى باشد.در تفسیر ساختارهاى دگرشکلى ملانژ تکتونیکى منطقه مورد مطالعه مى توان این مدل را پیشنهاد کرد که سنگهاى تشکیل دهنده این واحد تکتونیکى بصورت مایل راستگرد در طول حاشیه جنوب غربى پلیت ایران فرورانش نموده اند. در هنگام فرورانش، دگرشکلى به دو جزء جابجایى عمود و به موازات محور دراز گودال، جزء بندى (Partitioned) گردیده است. در منطقه مورد مطالعه جزءبندى دگرشکلى به صورت روراندگى و برش راستگرد در طول تراست اصلى زاگرس قابل مشاهده است.

◊◊◊◊◊◊◊

References:

Alavi, M., ۱۹۹۴. Tectonics of the Zagros Orogenic belt of Iran۱:place>۱:country-region>: new data and interpretation. Tectonophysics ۲۲۹,۲۲۱-۲۳۸.

Alavi, M., ۲۰۰۴. Regional stratigraphy of the Zagros Fold-Thrust Belt of Iran and its proforeland evolution. American journal of science ۳۰۴, ۱-۲۰.

Allen, M., J. Jackson, and R.Walker (۲۰۰۴), Late Cenozoic reorganization of the Arabia-Eurasia collision and the comparison of short-term and long-term deformation rates, Tectonics, ۲۳, TC۲۰۰۸,doi:۱۰.۱۰۲۹/۲۰۰۳TC۰۰۱۵۳۰.

Alvarez –Marron, J., Brown, D., Perez-Estaun, A., Puchkov, V., Gorozhanina, Y., ۲۰۰۰. Accretionary complex structure and Kinematics during Paleozoic arc – continent collision in the southern Urals. Tectonophysics ۳۲۵, ۱۷۵-۱۹۱.

Berberian, M., ۱۹۹۵. Master blind thrust faults hidden under the Zagros folds: Active basement tectonics and surface morphotectonic. Tectonophysics ۲۴۱,۱۹۳-۲۲۴.

Berberian, M., King, G.C.P., ۱۹۸۱. Toward a paleogeography and tectonic evolution of Iran۱:place>۱:country-region>. Canadian Journal of Earth Science ۱۸, ۲۱۰–۲۶۵.

Cowan, D.S., ۱۹۸۵. Structural styles in Mesozoic and Cenozoic mélanges in the western Cordillera of North America. Geological Society of America۱:place>۱:country-region> Bulletin ۹۶, ۴۵۱-۴۶۲.

Kano۱:place>۱:city>, K., Nakaji, M., Takeuchi S., ۱۹۹۱. Asymmetrical mélange fabric as possible indicators of the convergent direction of plates: A case study from the Shimanto belt of the Akaishi۱:placename> Mountains۱:placetype>۱:place>, central Japan۱:place>۱:country-region>. Tectonophysics ۱۸۵, ۳۷۵-۳۸۸.

Kusky, T.M., Bradley۱:city>, D.C.۱:state>۱:place>, ۱۹۹۹. Kinematic analysis of mélange fabrics: examples and applications from the McHugh Complex, Kenai Peninsula۱:city>, Alaska۱:state>۱:place>. Journal of Structural Geology ۲۱, ۱۷۷۳-۱۷۹۶.

Lacombe, O. , Mouthereau, F., Kargar S., Meyer B., ۲۰۰۶. Late Cenozoic and modern stress fields in the western Fars۱:place> (Iran۱:place>۱:country-region>):Implications for the tectonic and kinematic evolution of central Zagros TECTONICS, VOL. ۲۵, TC۱۰۰۳, doi:۱۰.۱۰۲۹/۲۰۰۵TC۰۰۱۸۳۱.

Maheo, G., Fyoux, X., Guillot, S., Garzanti, E., Capiez, P., Mascle,G., ۲۰۰۵. Relicts of an intraoceanic arc in the Sapi-Shergol mélange zone (Ladakh, NW Himalaya, India): implications for the closure of the Neo-Tethys۱:placename> Ocean۱:placetype>۱:place>. Journal of Asian Earth Sciences xx,۱-۲۳.

Needham۱:place>۱:city>, D.T., ۱۹۸۷. Asymmetric extensional structures and their implication for the generation of mélanges. Geological Magazine ۳۱۱-۳۱۸.

Maekawa, H.S., Masaya, I.۱:place>, Teruaki, F., Fryer, P., Julian, A., ۱۹۹۳. Blueschist metamorphism in an active subduction zone. Nature ۳۶۴, ۵۲۰-۵۲۳.

Onishi, C.T., Kimura, G., Hashimoto, Y., Ikehara- Ohmori, K., Wtanabae, T., ۲۰۰۱. Deformation history of tectonic mélange and its relationship to the underplating process and relative plate motion: An example from the deeply buried Shimanto Belt۱:city>, SW۱:state> Japan۱:country-region>۱:place>. Tectonics ۲۰, ۳۷۶-۳۹۳.

Vernant, P., Nilforoushan, F., Hatzfeld D., Abbasi M.R., Vigny, C., Masson, F., Nankali, H., Martinod, J., Ashtiani, A., Bayer, R., Tavakoli, F., Chery, J., ۲۰۰۴. Present–day crustal deformation and plate kinematics in the Middle East۱:place> constrained by GPS measurement in Iran۱:place>۱:country-region> and northern Oman۱:place>۱:country-region>. International Journal of Geophysics ۱۵۷, ۳۸۱-۳۹۸.

Tatar, M., D. Hatzfeld, J. Martinod, A. Walpersdorf,M. Ghafori-Ashtiany, and J. Chery,۲۰۰۲. The present-day deformation of the central Zagros from GPS measurements, Geophys. Res. Lett. ۲۹(۱۹), ۱۹۲۷, doi: ۱۰.۱۰۲۹/۲۰۰۲GL۰۱۵۴۲۷.

کلید واژه ها: سایر موارد