مرحله‌های دگرریختی در سنگ‌های دگرگونی جنوب مشهد

مقدمه:

برخی مناطق در کمربند‌های کوهزایی بیش از یک حادثه یا مرحله دگرریختی را تجربه می‌کنند. مرحله‌های دگرریختی به طور متوالی در طی یک کوه‌زایی شکل گرفته و نام‌های ۱D،D۲ ...Dn   می‌گیرند. حوادث دگرریختی چند‌گانه معمولاً نسل‌های مختلفی از برگوارگی و چین را ایجاد می‌کنند. بطور کلی در جایی که بیش از یک برگوارگی موجود است، احتمالاً بیش از یک مرحله چین‌خوردگی صورت گرفته است. تفکیک مرحله‌های دگرریختی و بررسی ارتباط آنها با مراحل دگرگونی می‌تواند نقش عمده‌ای در بازسازی توالی رویداد‌ها و در نتیجه فرگشت ساختاری سنگ‌های دگرگونی منطقه داشته باشد.

منطقه مورد مطالعه در باختر تا جنوب باختر مشهد، بین طول جغرافیایی'۲۰°۵۹ تا '۴۵°۵۹  خاوری و عرض جغرافیایی'۰۰°۳۶ تا '۲۰°۳۶ شمالی قرار گرفته است. روند ساختار عمومی منطقه شمال‌باختر‌-‌‌‌‌‌‌‌ جنوب‌خاور می‌باشد. سنگ‌های منطقه از نظر سنگ‌شناسی شامل سنگ‌های دگرگونی پلیتی و کربناتی، سنگ‌های آذرآواری و سنگ‌های بازیک و اولترابازیک می‌باشند. سن این مجموعه (تکتونایت‌ها)، پالئوزوییک بالایی است. تکتونایت‌های موجود در منطقه به طور عمده از نوع S و در بعضی بخش‌ها از نوع S-L می‌باشند. نقشه ساختارى منطقه با بررسى ساختار‌هاى مزوسکپى و مطالعه کینماتیکى برش‌هاى نازک تهیه شده است. برای بررسی مرحله‌های دگرریختی، ابتدا به توصیف عناصر ساختاری هر مرحله پرداخته و سپس ارتباط  بین مرحله‌های دگرریختی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم.(این پژوهش بخشى از پروژه گروه‌ زمین‌ساخت سازمان زمین‌شناسى و اکتشافات معدنى کشور با عنوان بررسى‌هاى زمین‌شناسى و زمین ساختى ناحیه بینالود و کپه‌داغ مى‌باشد).

بحث:

عناصر ساختاری:

برگوارگی و خطوارگی نسل اول:

برگوارگی نسل اول(S۱)، یک برگوارگی زمین‌ساختی و از نوع برگوارگی موازی سطح‌محوری می‌باشد که با تشکیل کانی‌های صفحه‌ای به موازات سطح‌محوری چین‌های نسل اول در منطقه گسترش یافته است و به دلیل ماهیت خود(برگوارگی سطح‌محوری) در برخی نقاط(بخش یال‌ها) موازی لایه بندی دیده می‌شود ولی در نقاطی دیگر(بخش لولا) آن را قطع می‌کند و به طور میانگین دارای وضعیت ۵۸/۰۱۳ می‌باشد. در مقیاس میکروسکپی، برگوارگی نسل اول را می‌توان به صورت میان‌بارهایی(inclusions) از جنس کوارتز در کانی‌های دگرگونی گارنت و استروتید مشاهده کرد. همچنین این برگوارگی به‌ صورت برگوارگی‌ قدیمی‌تر در بخش ریز‌سنگ(microlithon) برگوارگی فاصله‌دار(S۲) دیده می‌شود(شکل۱ب و پ). خطوارگی نسل اول(L۱) را می‌توان در نقاطی که درجه دگرریختی پایین است مشاهده نمود. این خطوارگی از جهت‌ یافتگی ترجیحی کانى‌هاى کلریت، اپیدوت و میکا شکل گرفته است.

چین‌های نسل اول)_۱: (F

این چین‌ها، بیشتر به صورت چین‌های مشابه از جنس چرت در واحد مرمر دیده می‌شوند که از قسمت یال‌ها دچار نازک‌شدگی و در بخش لولا ضخیم شده‌اند به طوری که اغلب قسمت لولا از قسمت یال‌ها جدا شده و تشکیل چین‌های بدون ریشه (rootless fold) را داده‌اند(Alavi, ۱۹۹۱). نازک شدن و قطع شدن لایه‌های رسوبی مقاوم چرت در یال‌های چین‌های مذکور نشانگر آن است که ضمن فرگشت چین‌خوردگی، لایه‌های مقاوم مذکور که در مراحل اولیه تحت تاثیر کوتاه شدگی و چین‌خوردگی قرار گرفته‌اند بتدریج در مراحل بعدی دگرریختی به موقعیت‌های دراز‌شدگی چرخیده و منتقل شده‌اند(شکل۱- آ). در مقیاس میکروسکپی این چین‌ها از دگرریختی رگه‌های کوارتزی در واحد اسلیت و فیلیت به‌وجود آمده‌اند. این چین‌ها از نظر درجه تنگی که بوسیله زاویه بین‌یالی آنها مشخص می‌شود(Fleuty, ۱۹۶۴) در گروه چین‌های یال‌موازی(isoclinal) قرار می‌گیرند. با توجه به ثابت نبودن ضخامت لایه‌های رسوبی چین خورده در جهت عمود بر سطح لایه بندی، چین‌های مذکور از نظر هندسی، چین‌های مشابه یا برشی (similar or shear folds) هستند. توازی سطح برگوارگی کانیایی(S۱) با سطح محوری چین‌های نسل اول(As۱)  برهم‌زمانی  تشکیل این چین‌ها با دگرگونی ناحیه‌ای در منطقه دلالت دارد. مقادیر شیب سطح‌محوری و میل لولای چین‌ها، معمولاً به عنوان معیاری برای تقسیم‌بندی چین‌ها از نظر جهت‌یابی (orientation) می‌باشد(Fleuty, ۱۹۶۴). طبق این تقسیم‌بندی چین‌های نسل اول، از نوع چین‌های افقی با میل ملایم(moderately inclined horizontal) تا خوابیده (recumbent) می‌باشند. میانگین وضعیت فضایی خطوط لولای چین‌های نسل اول۲۸۰/۱۰  بوده بطوری که چین‌های  مذکور به طور ملایم به سوی  باختر تا شمال‌باختر(NW) میل دارند.

برگوارگی و خطوارگی نسل دوم:

این برگوارگی(S۲) در اثر دگرریختی پیشرونده و میلونیتی شدن(milonitization)  برگوارگی نسل اول به‌وجود ‌آمده‌ است. ماهیت این برگوارگی که در منطقه برگوارگی چیره را تشکیل می‌دهد، بیشتر از نوع برگوارگی میلونیتی و در بخش‌هایی از نوع برگوارگی سطح‌محوری است. این برگوارگی نیز گاهی به موازات لایه‌بندی دیده می‌شود  که در طی دگرریختی‌های بعدی، چین‌خورده و برگوارگی نسل سوم را در منطقه ایجاد کرده است. باند برش نوع S-C  در جریان تشکیل این برگوارگى بوجود آمده است. این برگوارگی از کانی‌های آمفیبول، میکا، کوارتز و کلسیت تشکیل شده است(شکل ۱ ب و پ). خطوارگی دراز‌شدگی(L۲) از جنس کانی‌های میکا، کلیست و آمفیبول  است که در بیشتر نقاط موازی خطوارگی کانی می‌باشد. وضعیت فضایی این برگوارگی، به‌طور میانگین۲۰/۲۹۵ می‌باشد.

چین‌های نسل دوم(F_۲):

این چین‌ها شامل چین‌های استوانه‌ای( از نوع یال‌موازی و مشابه) و غیر استوانه‌ای(از نوع نیامی) هستند که دارای چین‌های پارازیتی(parasitic folds) در قسمت یال‌ها و لولای خود می‌باشند(شکل۲ آ). این چین‌ها بیشتر در واحد مرمر دیده می‌شوند ولی می‌توان به طور محلی(منطقه خلج) آنها را حتی در سنگ‌های سخت مافیک و اولترامافیک نیز مشاهده نمود. محور این چین‌ها، موازی محور چین‌های نسل اول و خطوارگی دراز‌شدگی است(شکل۲ آ و ب). سطح محوری آنها(در قسمت یال‌ها) موازی لایه‌بندی و برگوارگی نسل اول می‌باشد. ابعاد این چین‌ها از چندین سانتیمتر تا چندین متر(در سنگ‌های مافیک) تغییر می‌کند. این نسل از چین‌ها در برخی نقاط به‌صورت چین‌هایی هماهنگ چند‌گانه(poly harmonic)- با طول موج‌های مختلف- مشاهده می‌شوند. علت این پدیده می‌تواند به شرح زیر باشد:

آ) با توجه به اینکه لایه‌های چین‌خورده اغلب به صورت تناوبی از سنگ مرمر ناخالص و چرت رادیولاریتی یافت می‌شوند و به‌دلیل اینکه ضخامت لایه‌های پر‌قوام چرت متغیر بوده و اختلاف نرمی(ductility contrast) بین لایه‌های مقاوم مذکور و لایه‌های کم‌قوام مرمر  یکسان نیست، لذا هر لایه مقاوم  چین‌خورده، خصوصیات طول موج و دامنه خاص خود را به الگوی چین خوردگی القا می‌نماید. در این حالت لایه‌های چین خورده با بیش از یک طول‌موج، تحت عنوان چین‌های پلی‌هارمونیک به‌وجود می آیند.

ب) در منطقه مورد مطالعه سه نسل از چین‌خوردگی با الگوی هم محور(co-axial pattern) تشخیص داده ‌شده است. در این حالت اگر خصوصیات طول‌موج نسل‌های چین‌خوردگی یکسان نباشد، انواع متنوعی از چین‌های پلی‌هارمونیک تشکیل خواهد شد.

چین‌های‌نسل اول  از جنس چرت‌های رادیولاریتی در تناوب با مرمر خاکستری که از قسمت یال‌ها تحت تاثیر کوتاه‌شدگی وبریدگی قرار گرفته‌اند و در قسمت لولا ضخیم شده‌اند. سطح‌محوری این چین‌ها(As۱) موازی برگوارگی نسل اول و محور آن‌ها موازی خطوارگی دراز‌شدگی می باشد. منطقه خلج. نگاه به سوی شمال‌باختر. ب) برگوارگی نسل اول(S_۱ ) که از کانی‌های بیوتیت(نسل اول) در قسمت ریز‌سنگ(microlithon) تشکیل شده است. بیوتیت های نسل دوم به صورت برگوارگی میلونیتی(S_۲ ) در بخش قلمرو رخ(cleavage domain) قرار گرفته‌اند و برگوارگی اصلی سنگ را تشکیل می دهند. پ) برگوارگی نسل اول به شکل درون‌بارهای(inclusions) کوارتز در کانی استروتید در سنگ استروتید گارنت شیست میلونیتی. ت)‌ فرانهادگی رخ کنگره‌ای (S_۳) بر روی برگوارگی (S_۲) در فیلیت. برش در جهت عمود بر خطوارگی کنگره ای  می‌باشد. باند سفید رنگ در وسط عکس‌ یک رگه کوارتز است‌. جنوب حصار. نور پلاریزان( x۳/۶).

برگوارگی و خطوارگی نسل سوم:

این برگوارگی به صورت رخ‌کنگره‌ای (crenulation cleavage) در سنگ‌های منطقه گسترش یافته است. با توجه به مطالعات میکروسکپی هیچ کانی دگرگونی جدیدی  به موازات سطوح برگوارگی S_۳  انتظام نیافته است. به عبارت دیگر، مرحله دگرگونی دیگری ضمن تشکیل چین‌های نسل سوم رخ نداده است. فقط کانی‌های سریسیت وکلریت که به موازات سطح S_۲  انتظام یافته‌اند، چین‌خورده و کم وبیش به موازات  S_۳ تجدید تبلور  و آرایش یافته‌اند.(شکل۱ ت). خطوارگی نسل سوم (L_۳) در واقع  محور ریز چین‌ها بوده که خطوارگی چیره در منطقه می باشد . این خطوارگی دارای روند باختر تا شمال‌باختر  بوده که در برخی نقاط با خطوارگی دراز شدگی موازی بوده و در برخی نقاط با آن زاویه می سازد.

چین‌های نسل سوم(F_۳):

این چین‌ها دارای گسترش زیادی در منطقه هستند و شامل چین‌های کنگره ای(crenulation folds) کوچک مقیاس(از چندین میلیمتر تا چند سانتیمتر) می‌باشند. چین‌‌های نسل سوم با توسعه رخ‌کنگره‌ای(crenulation cleavage)-‌‌‌‌‌‌ به عنوان عارضه سطح‌محوری این چین‌ها- همراه  است  که در واحد اسلیت وفیلیت نمود بیشتری دارند (شکل۱ ت). این چین‌ها بر اساس تقسیم‌بندی فلوتی(Fluety, ۱۹۶۴) به صورت چین‌های یال‌موازی تا بسته می‌باشند و بعد از دگرگونی ناحیه‌ای در منطقه به‌وجود آمده‌اند. مکانیسم تشکیل این چین‌ها احتمالاً خمشی- لغزشی  بوده است.

به طورکلی نواحی دگرگونی درجه پایین(بویژه رخساره شیست سبز) مناسب‌ترین مناطق جهت تشکیل رخ‌های کنگره‌ای هستند. این رخ‌ها در مناطق کوه‌زایی که دگرگونی و دگرریختی در حال نقصان است، توسعه می یابند و معمولاً حاصل انتظام و توزیع مجدد کانی‌ها - بعد از بیشینه شدت دگرگونی- می‌باشند(Ramsey and Huber, ۱۹۸۷). محور چین‌های نسل سوم، دارای روند شمال‌باختر- جنوب‌خاور و میل به‌سوی شمال‌باختر می‌باشد.

برگوارگی و خطوارگی نسل چهارم:

برگوارگی نسل چهارم(S_۴ )، یک رخ شکستگی(fracture cleavage) می‌باشد و بیشتر در واحد اسلیت و فیلیت گسترش دارد. این برگوارگی تقریباً به موازات سطح محوری چین‌های F_۳ توسعه یافته است. خطوارگی تقاطعی(L_۴ ) حاصل برخورد رخ شکستگی با برگوارگی S_۲  می‌باشد( شکل ۲پ و ت).

چین‌های نسل چهارم(F_۴):

چین‌هایی هستتند که در شرایط نرم- ترد تا شرایط ترد شکل گرفته‌اند. عارضه سطح محوری در این چین ها، رخ‌های شکستگی می‌باشد( شکل ۲پ و ت).

رویداد‌هاى دگرریختى:

توالی  رویداد‌های دگرریختی در سنگ‌های دگرگونی جنوب مشهد بیشتر در واحدهای پلیتی و کربناتی قابل مشاهده  می‌باشد. به طوری که در منطقه خلج می‌توان این توالی را در مرمر های حاوی میان‌لایه‌های چرتی، به خوبی پی‌‌گیری کرد.

رویداد دگرریختی پیشروندهD_۱-D_۲ :

در اولین مرحله دگرریختی منطقه، نیروهای زمین‌ساختی همراه با فاز حرارتی باعث دگرگون شدن رسوبات و سنگ‌های اولیه و تشکیل برگوارگی و چین‌های نسل اول در منطقه گشته‌اند. درجه دگرگونی این مرحله با توجه به کانی‌های دگرگونی تشکیل شده، در حد رخساره شیست سبز است. ساختار های D_۱، شامل چین‌های میانه مقیاس یال‌ موازی(isoclinal folds) و یک برگوارگی سطح محوری (S_۱) (axial plane foliation) می‌باشد که حاصل صف‌بندی کانی‌های میکایی می‌باشد. به ‌نظر می‌رسد دگرریختی D_۲    بیشترین اثر را در منطقه به جا گذاشته است و قویترین مرحله دگرریختی محسوب می‌شود. آثار دگرریختی دوم به صورت چین‌خوردگی، تشکیل برگوارگی میلونیتی(S_۱)، تشکیل خطوارگی میلونیتی در بخش‌هایی از سنگ‌های منطقه شده است.

چین‌نیامی(از دسته چین‌های نسل دوم) از جنس چرت در تناوب با مرمر. محور این چین‌ها موازی خطوارگی دراز‌شدگی می‌باشد. منطقه خلج. نگاه به‌سوی شمال. ب) تصویر شماتیک از سو گیری محور چین‌های نیامی که به موازات خطوارگی دراز‌شدگی می‌باشد. پ)روابط فرانهادگی در تناوب لایه‌های اسلیت و فیلیت در جنوب‌باختر نودره. لایه‌بندی اولیه(S۰)، سطح چین‌خورده لایه مرمر (S۱ + S۲)، سطح محوری ریزچین‌ها(S۳)، محور ریزچین‌ها(L_۳)، رخ شکستگی(S_۴)، خطوارگی تقاطعی(L_۴) حاصل برخورد S_۱ و S_۴ . در این نقطه برگوارگی های S_۳ و S_۴ و همچنین خطوارگی‌های L_۲ و L_۳ با هم موازی می باشند.نگاه به سوی شمال خاور. ت) تصویر شماتیک از شکل پ.

رگه‌ها و چین‌های نیامی(sheath folds) در طی این دگرریختی پیشرونده، تولید شده‌اند. تشکیل چین‌های نیامی بیان‌گر وجود برش شدید در این مرحله از دگرریختی می‌باشد. بودین‌ها نیز در طی این دگرریختی پیشرونده و از‌ دگرریختی رگه‌ها(کشیدگی رگه‌ها) حاصل شده‌اند. برگوارگی S_۲، برگوارگی چیره در منطقه می‌باشد. خطوارگی‌‌ کانی و خطوارگی ‌دراز‌شدگی در طی این مرحله دگرریختی پیشرونده تشکیل شده‌اند.

رویداد دگرریختی D_۳:

رویداد دگرریختی D_۳، با تشکیل پهنه‌های برش نرم- ترد و روند قهقرایی شرایط  دگرگونی و دگرریختی در منطقه، همراه بوده است. ریز‌چین‌ها و رخ‌ کنگره‌ای در این مرحله به وجود آمده‌اند.

رویداد دگرریختی D _۴  :

در طی این مرحله از دگرریختی، در اثر تنش‌های فشاری نوارهای‌شکن(kink bands)، گسله‌های ترد و راندگی‌ها حاصل شده‌اند. راستای این ساختارها، شمال‌باختر – جنوب‌خاور است که جهت فشارش شمال‌خاور- جنوب باختر را نشان می‌دهد.

کلید واژه ها: خراسان رضوى