پترولوژی میگماتیت های آلومینوسیلیکات دار منطقه سیمین، همدان

مقدمه :

منطقه مورد مطالعه در استان همدان و بین طولهای جغرافیایی ′۳۱ °۴۸  تا ′۳۸ °۴۸ و عرض های جغرافیایی ′۳۰  °۳۴  تا ′۴۵ °۳۴ قرار گرفته و از نظر زون زمین ساختی در بخش شمال غربی زون سنندج – سیرجان و در جنوب همدان در دره سیمین واقع است. بر طبق نظرعلوى (۱۹۹۴) ساختار پهنه سنندج- سیرجان غالباً بصورت  صفحه های روراندگی می باشد و در آن شدت دگرشکلی هر چه به سمت شمال شرقی پهنه نزدیکتر شود، بیشتر می گردد.  علوی (۲۰۰۴) زون سنندج- سیرجان را جزئى از کوهزاد زاگرس دانسته و آنرا زون زاگرس فلس مانند نامیده است.  بر طبق نظر محجل و همکاران (۲۰۰۳) منطقه مورد مطالعه احتمالاً در زیر پهنه با دگرشکلی پیچیده قرار دارد. براساس مطالعات انجام شده توسط ولی زاده و درویش زاده (۱۳۸۰) در ناحیه شرق و شمال شرق توده گرانیتوئیدی الوند، سنگهای دگرگونی ناحیه ای منطقه همدان در سری حد واسط بین P/T پائین و  متوسط P/T  قرار می گیرند. از نظر شرایط ترمودینامیکی تا حدی با تیپ بوچان قابل مقایسه بوده  ولی در قسمت های فوقانی  آن جای دارند. همچنین  این  سنگها در قسمت های بالایی باتوزون ۲ (حداکثر فشار ۵/۳ کیلو بار) یا ابتدای باتوزون ۳ (فشار۵/۳ تا ۸/۳ کیلو بار ) کارمایکل (۱۹۷۸) واقع می شوند. در سپاهی گرو (۱۳۷۸) و بهاری فر (۱۳۸۳) مطالعات مقدماتی  بر روی میگماتیت ها انجام شده است و برخی از ساختارهای مربوطه معرفی شده است. میگماتیت های منطقه  به دو دسته غنی از آلومینوسیلیکات و غنی از کردیریت تقسیم می شوند که در این مقاله پترولوژی میگماتیت های آلومینوسیلیکات دار را بررسی کرده ایم.

بحث :

زون آلومینوسیلیکات دار در منطقه مورد مطالعه اغلب غنى از کانى آندالوزیت است. در بعضی مواقع نیز فیبرولیت در کنار آندالوزیت دیده مى شود. زون فوق شامل کانیهای آندالوزیت، فیبرولیت، سیلیمانیت، استارولیت، بیوتیت، مسکوویت ثانویه، گرافیت و فلدسپار هاست. سپاهى(۱۳۷۸) میگماتیت هاى منطقه را به دو زون میگماتیت هاى فقیر از کردیریت (سیلیمانیت میگماتیت ها)  و غنى از کردیریت (کردیریت میگماتیت) تقسیم کرده است. آندالوزیت میگماتیت ها در بخش های دورتر از توده های نفوذی گسترش بیشتری داشته و زمینه سنگ در آنها دانه ریزتر از سیلیمانیت میگماتیت ها است. در نزدیکی توده های نفوذی و در مناطقی که دایک های آپلیتی و پگماتیتی نفوذ کرده است، در اطراف بلورهای کشیده آندالوزیت حلقه اسپینلی با بافت سیمپلکتیت تشکیل شده است. در بیشتر حالت ها پیدایش سیمپلکتیت را پی آمد مستقیم برداشته شدن فشار به هنگام برخاست دانسته اند (آ.ج. بارکر۱۹۹۸ ، پیترا و دوال۲۰۰۱ ورنون ، ۲۰۰۴). لوکوسوم در آندالوزیت میگماتیت ها متشکل از کوارتز (۵۰%)، پلاژیوکلاز(۳۵%)، ارتوز (۱۰%) می باشد و گاه مسکوویت به مقدار ناچیزی در این مقاطع دیده می شود. مزوسوم شامل بیوتیت  (۳۵%)، آندالوزیت (۲۵%)، کوارتز (۲۰%)  گارنت (۹%) و اسپینل (۸%) می باشد. بطور کلی آندالوزیت میگماتیت ها از نظر ذوب بخشی متاتکسیت محسوب مى شوند.   براى تشکیل فیبرولیت در مقایسه با سیلیمانیت منشورى درجه حرارت کمترى لازم است، لذا در محدوده پایدارى آندالوزیت گاه فیبرولیت هاى سیلیمانیت در اثر پیک حرارتى ناشى از نفوذ توده هاى پلوتونیک برروى آندالوزیت تشکیل شده اند. گاهی هم کیانیت در قالب آندالوزیت تشکیل شده است که حاکی از ناپایداری آندالوزیت می باشد. در ترکیب شیمیایی آلومینوسیلیکات های موجود در شیست ها و میگماتیت های منطقه همدان مقادیری از Fe_۲O_۳  وجود دارد که در آندالوزیت ها نسبت به سیلیمانیت ها مقدار آن بیشتر است (سپاهی و همکاران ۲۰۰۴).

سیلیمانیت در منطقه مورد مطالعه از تحول آندالوزیت حاصل شده است.  ساختار سیلیمانیت  میگماتیت ها بسیار به  هم ریخته بوده و اثرات ذوب بخشی در آنها بیشتر دیده می شود و ظاهر سنگ از نظر ذوب بخشی شبیه دیاتکسیت می باشد. مزوسوم و لوکوسوم در این سنگها حالت جریان یافتگی ضعیفی نشان می دهد (شکل۱). در مناطقی که توده های نفوذی و دایک های آپلیتی و پگماتیتی نفوذ کرده اند، استارولیت نیز به همراه گارنت بر روی سیلیمانیت هسته بندی کرده است (جعفرى و همکاران۱۳۸۵). گاه سیلیمانیت نوع فیبرولیت به خرج کانیهای مختلفی مثل گارنت، پلاژیوکلاز، کیانیت و ارتوز تشکیل شده است. این فیبرولیت ها احتمالاً پس از فرایندهای تکتونیکی رشد کرده اند زیرا جهت یابی زمینه و کلیه کانی های ذکر شده را قطع کرده و بر روی آنها رشد کرده اند(شکل۲). لوکوسوم در این سنگها اغلب غنی از کوارتز و پلاژیوکلاز مى باشد؛ اما در نمونه هایی که سیلیمانیت نوع فیبرولیت وجود دارد لوکوسوم از نوع کوارتز، ارتوز، پلاژیوکلاز است. بطور کلی درصد حجمی پلاژیوکلاز در این سنگ ها بیشتر از سایر انواع بوده و مقدار آن حتی گاهی به بیش از ۳۵% می رسد.

کیانیت میگماتیت ها در منطقه مورد مطالعه نسبت به انواع آندالوزیت دار و سیلیمانیت دار حجم کمتری داشته و بصورت موضعی در مجاورت آندالوزیت میگماتیت ها و سیلیمانیت میگماتیت ها قرار می گیرند (شکل۳).  لوکوسوم در این میگماتیت ها شامل کوارتز (۳۶%)، پلاژیوکلاز (۱۹%)، ارتوز/ میکروکلین (۱۸%) و مسکویت (۱۸%) است. مزوسوم نیز شامل بیوتیت با مقدار (۴۰%)، کیانیت (۲۵%)، گارنت (۱۰%)، کوارتز (۲۰%) و استارولیت (۱۰%) می باشد.  به علت نبود پیروفیلیت در منطقه مورد مطالعه، واکنش های تشکیل آلومینوسیلیکات نمی توانند در دمایی کمتر از دمای نقطه سه گانه در فشار ۴ کیلوبار، آلومینوسیلیکات تولید کنند. بنابراین کیانیت ها بعد از آندالوزیت  یا سیلیمانیت تشکیل شده و می توانند مربوط به وقایع تدفین و افزایش ضخامت پوسته در منطقه باشند. البته حضور کیانیت های قدیمی که قبل از آندالوزیت و سیلیمانیت تشکیل شده اند توسط سپاهی و همکاران (۲۰۰۴) گزارش شده است.

لایه هایى از کردیریت میگماتیت با ضخامت کم در بین میگماتیت هاى آلومینوسیلیکات دار رخنمون دارند. این کردیریت ها با پتاسیم فلدسپار همزیست مى باشند. تبدیل لایه هاى کردیریت میگماتیت به آندالوزیت میگماتیت با مصرف پتاسیم فلدسپار و کردیریت همراه بوده و واکنش احتمالى آن به قرار زیر است:

Crd + Kfs + V = Bt + Als  +Qz                                                    X H_۲O = ۰.۴ 

Crd = Als + Gt+Qz + V                                                                  X H_۲O =۱

که وقوع هر یک از این واکنش ها به مقدار آب بستگی دارد ( پاتیسون و همکاران۲۰۰۳).

لوکوسوم در این میگماتیت ها شامل کوارتز (۴۵%)، ارتوز  (۴۰%) و پلاژیوکلاز (۱۵%) مى باشد. مزوسوم نیز شامل بیوتیت (۲۰%)، کردیریت (۴۰%)، کوارتز (۱۵%)،  فیبرولیت (۱۰%)، اسپینل (۱۰%) و گارنت (۵%) مى باشد. توسعه واحد هاى کردیریت + آندالوزیت نشانه افت فشار در طى دگرگونى است. در واقع افت فشار، در مراحل نهایى میگماتیتى شدن بسیار سریع اتفاق افتاده است (نورلاندروهمکاران۲۰۰۲). 

نتیجه گیرى :

ذوب بخشى در منطقه زود هنگام بوده و اغلب سنگ ها در قلمرو پایدارى آندالوزیت و قبل از تبدیل کامل آندالوزیت به سیلیمانیت دچار ذوب بخشى و میگماتیتى شدن گردیده اند؛ به علاوه حضور مقادیرى Fe_۲O_۳  در آندالوزیت ها امکان همزیستى آن ها را با سیلیمانیت ها فراهم کرده است. نفوذ رگه ها و دایک هاى آپلیتى و پگماتیتى، میگماتیت هاى آلومینوسیلیکات دار منطقه را تحت تأثیر قرار داده و باعث ایجاد دگرگونى پسرونده در آنها شده است. فرم نهایى و کنونى میگماتیت ها و کانى شناسى آنها را، پدیده افت فشار در منطقه تثبیت کرده است.

منابع فارسى :

- بهاری فر، ع.،  ۱۳۸۳، پترولوژی سنگهای دگرگونی منطقه همدان-رساله دکتری دانشگاه تربیت معلم.

- جعفری، س.ر.، سپاهی گرو، ع. و آلیانی، ف.، ۱۳۸۵، نقش میگماتیت های استارولیت دار در تخمین شرایط دگرگونی منطقه سیمین، شرق توده پلوتونیک الوند، دهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت مدرس تهران.

- سپاهی گرو، ع. ، ۱۳۷۸، پترولوژی مجموعه پلوتونیک الوند با نگرشی ویژه بر گرانیتوئیدها، رساله دکتری، دانشگاه تربیت معلم تهران.

-ولی زاده، ع.، درویش زاده، ع.، ۱۳۸۰، معرفی تیپ دگرگونی ناحیه ای همدان با توجه به زونبندی کانیهای دگرگونی منطقه شمال شرق الوند. پنجمین همایش انجمن زمین شناسی ایران.

References :

- Alavi, M., (۱۹۹۴), Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran۱:place>۱:country-region>: New data and interpretations. Tectonophysics- ۲۹۹, ۲۱۱-۲۳۸.

- Alavi, M., (۲۰۰۴),  Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran۱:place>۱:country-region> and its proforeland evolution, Amer. J. Sci. ۳۰۴ ۱-۲۰.

-Barker, A.J., )۱۹۹۸(, Introduction to metamorphic textures and microstructures. Stanley Thornes Ltd., Cheltenham۱:place>.

- Mohajjel, M. & Fergusson, C. L. and Sahandi, M. R., )۲۰۰۳(, “Cretaceous-Tertiary convergence and continental collision, Sanandaj- Sirjan Zone, Western Iran۱:place>”, J. Asian Earth Sci, ۲۱, pp. ۳۹۷-۴۱۲.

- Norlander, B. H., Whitney, D. L., Teyssier, C. & Vanderhaeghe, O., )۲۰۰۲(, Partial melting and decompression of the Thor-Odin Dome, Shuswap metamorphic core complex, Canadian Cordillera. Lithos, ۶۱, ۱۰۳–۱۲۵.

- Pattison. D.M.R., Spear.F.S ,Debuhr, C.L, Chency.J.T., & Guidotti.C.V., )۲۰۰۲(, Natural assemblage and thermodynamic analysis of the reaction muscovite+ cordierite = Al_۲O_۳ + biotite + quartz + H_۲O : Implications for the metapelitic petrogenetic grid.J.Met.Geo.۲۰ : ۹۹-۱۱۸.

- Pitra, P., de Waal, S. A., )۲۰۰۱(, High-temperature, low-pressure metamorphism and development of prograde symplectites, Marble Hall Fragment, Bushveld Complex (South Africa). Journal of Metamorphic Geology, ۱۹, ۳۱۱–۳۲۵.

- Sepahi. A. A. Whitny. D. L. & Baharifar, A. A., )۲۰۰۴(, Petrogenesis of andalusite - kyanite - sillimanite Veins and host rocks, Sanandaj – Sirjan metamorphic belt, Hamadan۱:place>۱:city>, Iran., J. metamorphic. Geol. ۲۲- ۱۱۹-۱۳۴.

- Vernon۱:place>۱:city>, R. H., )۲۰۰۴(, A practical guide to rock microstructure. Cambridge۱:placename> University۱:placetype>۱:place> Press.

کلید واژه ها: همدان