پتروگرافی و پترولوژی سنگهای ولکانیک شمال غرب مرند
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | خضرلو علی اکبر |
| تاريخ برگزاری | ۳۰ بهمن ۱۳۸۵ |
مقدمه:
منطقه مورد مطالعه در محدوده طولهاى جغرافیایى شرقى ۫۴۵ و ́۱۵ تا ۴۵ْ و ۳۰́ و عرضهاى جغرافیایى شمالى ۳۸ْ و ۳۰ تا ۳۸ درجه و ۴۵ واقع شده است. محدوده مورد مطالعه در زونبندی هاى زمین ساختارى در زون ایران مرکزى (اشتوکلین ، ۱۹۶۸ ) و البرز غربی_آذربایجان (نبوى، ۱۳۵۵) قرار دارد.
سنگهاى موردمطالعه در بخش وسیعى از شمال غرب مرند قابل بررسى و شناسایى هستند. این سنگها را مى توان در دو بخش مشاهده کرد یک دسته از آنها که در شمال و شرق جاده آسفالته و ترانزیتى مرند - خوى قرار گرفته اند ، قدیمى ترند و ترکیب آنها در حد آندزیت بازالت تا آندزیت در تغییر است.
گدازه هاى این بخش به طور متناوب همراه با دوره هاى آرامش فوران کرده اند که یک حالت تقریبا لایه مانند در سنگهاى این منطقه قابل مشاهده است. بررسى هاى صحرایى نشان مى دهد که شروع فوران ترکیب آندزیت بازالتى داشته و به آندزیت ختم مى شود و حجم سنگهاى آندزیت در این بخش از سنگهاى دیگر بیشتر است. بخش دیگر که در جنوب جاده آسفالته و ترانزیتى مرند - خوى قرار گرفته نسبت به بخش قبلى جوان ترند . سنگهاى پتاسیک و اولتراپتاسیک نیز در این بخش قرار گرفته اند. در این بخش فورانهاى اولیه با ترکیب لوسیت تفریت و لوسیت بازانیت هستند که با فورانهاى بعدى تفریت، آندزیت بازالتى و آندزیت دنبال مى شوند. این نهشته ها در برگه ۱:۱۰۰۰۰۰ قره ضیاءالدین (۱۳۷۶) توسط سازمان زمین شناسى کشور به ائوسن نسبت داده شده اند. ولى در تمامى نقاط آذربایجان نهشته هاى ائوسن داراى ویژگیهاى مشاهده شده در سنگهاى این منطقه نبوده و مهمتر از همه اینکه این طبقات در اغلب جاها افقى بوده و یا گدازه ها و دایکهاى وابسته، نهشته هاى میوسن را قطع کرده اند. به عنوان نمونه در نزدیک روستاى قاپلیق و معدن قیخلار سنگ هاى ولکانیک روى رسوبات تخریبى و تبخیرى میوسن فوقانى به وضوح دیده مى شوند (شکل۱)، لذا انتساب این مجموعه از نظر سن فعالیت به ائوسن درست به نظر نمى رسد. و با توجه به مطالعات صحرایى مى توانند به احتمال زیاد مربوط به فعالیتهاى فاز آسترین و به سن پلیو- کواترنر آذربایجان باشند.
پتروگرافى:
سنگهاى ولکانیک شمالغرب مرند بر اساس مطالعات پتروگرافى در ۵ گروه آندزیت، آندزیت بازالتى، لوسیت بازانیت، لوسیت تفریت و تفریت قرارمى گیرند.
آندزیت:
اصلى ترین و فراوان ترین کانى در این سنگها پلاژیوکلاز است و در حدود ۴۵ تا ۵۰ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد. این کانى در اندازه هاى متفاوت از میکرولیتهاى ریز خمیره تا فنوکریستالهاى درشت قابل مشاهده است و تغییرات اندازه بصورت پیوسته بوده و این شرایط بافت Seriate را در آنها تشکیل داده است (شکل۲a-).
بیشتر پلاژیوکلازها ماکل دار هستند و بافت غربالى نیز در بعضى از نمونه ها دیده مى شود. علت تشکیل این بافت مربوط به کاهش سریع فشار (صعود سریع ماگما) و یا تغییرات فشار بخار آب ماگما است که مى تواند منحنیهاى لیکیدوس و سالیدوس سیستم Ab-An را تغییردهد. در ضمن اختلاط ماگمایى نیز مى تواند چنین بافتى را بوجود آورد(Shelly,۱۹۹۳). به نظر مى رسد در اینجا علت اصلى مربوط به صعود سریع ماگما و کاهش فشار است.
کانى دیگر این سنگها کلینوپیروکسن است که در حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و فقط به صورت فنوکریست بوده و در خمیره سنگ مشاهده نمى شود. این کانى بصورت شکل دار و نیمه شکل دار دیده مى شود و اغلب زونینگ نوسانى دارد (شکل۲b-). این کانى در برخى از نمونه ها حاشیه تحلیل یافته دارد که ممکن است به علت صعود سریع ماگما و کاهش فشار باشد (Shelly,۱۹۹۳).
کانى آمفیبول به صورت پراکنده و تقریبا شکل دار در این سنگها دیده مى شود (شکل۲a-). این کانى در حدود ۵ تا ۷ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و به دوصورت زونه و غیرزونه قابل مشاهده است و اغلب حاشیه سوخته دارند که به اکسید آهن تبدیل شده است که دلیل این نیز ممکن است مربوط به صعود سریع ماگما و کاهش فشار باشد. کانى بیوتیت در حدود ۵ تا ۸ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و به دو صورت سالم و حاشیه سوخته دیده مى شود(شکل۲a-). دلیل این امر علاوه بر بالا بودن فوگاسیته اکسیژن در ماگما، افزایش ناگهانى دما در اثر کاهش فشار بر اثر عملکرد گسله ها به هنگام خروج ماگما مى تواند باشد.
بافت اصلى این سنگها میکرولیتى پورفیریک است (شکل۲a-).
آندزیتى بازالتى:
در بررسى هاى میکروسکوپى آندزیتها به خوبى از آندزیتهاى بازالتى قابل تفکیک هستند. در آندزیتها تعداد فنوکریستهاى پلاژیوکلاز بسیار زیاد است و کلینوپیروکسن به مقدار بسیار کم بصورت فنوکریست وجود دارد اما در آندزیتهاى بازالتى کلینوپیروکسن هاى فنوکریست قابل توجه است و در هر حال مقدار آن از فنوکریستهاى پلاژیوکلاز کمتر است. در خمیره آندزیتها کلینوپیروکسن موجود نیست اما در خمیره آندزیتهاى بازالتى کلینوپیروکسن ظاهر مى شود.
پلاژیوکلاز فراوانترین کانى در این سنگهاست که هم بصورت فنوکریست و هم بصورت ریز بلور در خمیره دیده مى شود. پلاژیوکلاز در حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد مقاطع را به خود اختصاص داده است. پلاژیوکلازهاى این سنگها درمقایسه با آندزیتها سالم تر به نظر مى رسند و همچنین بافت غربالى نیز در پلاژیوکلازهاى این سنگها به ندرت دیده مى شود. اکثر پلاژیوکلازها به صورت ماکل دار هستند (شکل۲c-) و زونینگ نوسانى نیز در بعضى نمونه ها دیده مى شود.
کلینوپیروکسن از لحاظ فراوانى دومین کانى در این سنگهاست و در حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد. کلینوپیروکسن ها هم به صورت فنوکریست و هم به صورت ریز بلور در خمیره یافت مى شوند. در بعضى نمونه ها کلینوپیروکسن با تجمع در کنار هم تشکیل بافت گلومروپورفیریک مى دهند که این ممکن است به نوعى اشاره به تفریق ثقلى ماگما داشته باشد.
آمفیبول از کانى هاى فرعى این سنگهاست که در حدود ۵ تا ۷ درصد حجم این سنگها را تشکیل مى دهد. بیشتر آمفیبول ها شکل دار بوده و حاشیه سوخته دارند (شکل۲c-).
بیوتیت به مقدار خیلى کمتر و در حدود ۳ تا ۵ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و بیشتر به صورت حاشیه سوخته دیده مى شود (شکل۲c-).
بافت غالب در این سنگها میکرولیتى پورفیریک است.
لوسیت تفریت:
کلینوپیروکسن یکى از فراوان ترین کانى هاى این سنگهاست و درحدود ۲۵ تا ۳۰ درصد حجم این سنگها را تشکیل مى دهد که به دو صورت فنوکریست و ریز بلور دیده مى شود. اغلب بصورت خود شکل و نیمه خود شکل است(شکل۲d-). اندازه این کانى متغیر بوده و از بلورهاى ریز خمیره تا فنوکریست هاى درشت قابل مشاهده است. اکثر کلینوپیروکسن ها سالم بوده و دگرسان نشده اند. وجود زونینگ نوسانى در بیشتر بلورهاى کلینوپیروکسن نشانگر عدم تعادل سیستم ماگمایى در طول تبلور و یا مربوط به تغییر سرعت رشد بلور، انحلال و واکنش و عدم رشد است که همه این موارد نشانگر تغییر ترکیب ماگما، دما و فشار مى باشد (Shelly,۱۹۹۳) .
لوسیت ها از لحاظ حجمى معادل با کلینوپیروکسن ها بوده و در اندازه هاى درشت فنوکریست تا بلورهاى خیلى ریز زمینه قابل مشاهده هستند. اکثرا خود شکل و نیمه خود شکل و ایزوتروپ بوده و ماکل پیچیده دارند (شکل۲d-).
پلاژیوکلاژ از کانى هاى دیگر این سنگهاست که فقط به صورت ریز و سوزنى فضاى بین بلورهاى درشت را پر مى کند.
بیوتیت از کانى هاى فرعى این سنگهاست که در حدود ۵ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و به صورت بلورهاى سالم و حاشیه سوخته قابل مشاهده است.
کانى هاى اپک در حدود ۵ تا ۸ درصد مقاطع را تشکیل مى دهند و بیشتر اتومورف هستند.
خمیره این سنگها شیشه اى و ریز بلور است. ریز بلورها بیشتر شامل پلاژیوکلاز، سانیدین، لوسیت و به مقدار کمتر کلینوپیروکسن است. در برخى مقاطع تا ۲۰ درصد شیشه نیز دیده مى شود.
بافت غالب در این سنگها میکرولیتى پورفیریک است.
لوسیت بازانیت:
کلینوپیروکسن از کانى هاى اصلى این سنگهاست و در حدود ۲۰ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد. کلینوپیروکسن در این مقاطع در اندازه هاى مختلف دیده مى شود، از فنوکریست هاى درشت شکل دار و نیمه شکل دار تا بلورهاى ریز خمیره قابل مشاهده است و بیشتر به صورت زونه هستند (شکل۲e-). در بعضى از کلینوپیروکسن ها بافت غربالى به وضوح دیده مى شود.
بلورهاى لوسیت نسبت به لوسیت تفریت ها درشت تر بوده و در حدود ۱۲ تا ۱۵ درصد حجم سنگها را تشکیل مى دهد. اندازه آنها از بلورهاى درشت فنوکریست تا بلورهاى ریز خمیره در تغییر است.
الیوین در حدود ۵ تا ۱۰ درصد مقاطع را تشکیل مى دهد و بیشتر به ایدنگزیت تبدیل شده است (شکل۲e-) و این به خاطر تبلور الیوین در حرارتهاى بالا و قرار گرفتن در شرایط جوى و فشار کم است (Shelly,۱۹۹۳). ایدنگزیت مجموعه اى از محصولات دگرسانى است که به صورت مخلوطى از اکسیدهاى آهن فریک و سیلیکات کلسیم و منیزیم است. البته بلورهاى سالم الیوین نیز در برخى از مقاطع دیده مى شود. نبود حاشیه واکنشى و بافت کرونا در بلورهاى الیوین مى تواند نشانگر الکالینیته بالاى ماگما و کمبود سیلیس آن باشد.
کانى هاى فرعى شامل پلاژیوکلاز، سانیدین، کانى هاى اپک و آپاتیت است.
بافت غالب در این سنگها میکرولیتى پورفیریک است.
تفریت:
کانى هاى اصلى شامل کلینوپیروکسن و پلاژیوکلاز است.
پلاژیوکلاز یکى از فراوان ترین کانى ها در این سنگ ها بوده که در برخى مقاطع تا ۲۵ درصد حجم سنگ را تشکیل مى دهد، اندازه متفاوت این بلورها در برخى نمونه ها باعث تشکیل بافت Sreiate شده است. بیشتر پلاژیوکلازها ماکل دار هستند و زونینگ نوسانى بر خلاف سنگهاى دیگر منطقه به ندرت دیده مى شود.
کلینوپیروکسن کانى اصلى دیگر این سنگهاست و در اندازه هاى مختلف دیده مى شود (شکل۲f-). کلینوپیروکسنهایى که به آرامى رشد کرده اند در داخل خود بلورهاى ریز آپاتیت را در بر گرفته اند که تشکیل بافت پوئى کلیتیک مى دهند. بافت غربالى نیز در بعضى از کلینوپیروکسن ها دیده مى شود که دلیل آن سرعت صعود زیاد ماگما و کاهش فشار در دماى ثابت است که باعث ذوب کانى هاى دما بالا مى گردد(Shelly,۱۹۹۳).
خمیدگى و شکستگى که در بلورهاى درشت کلینوپیروکسن در شکل (۲f-) دیده مى شود به احتمال نمایانگر تحت فشار قرار گرفتن ماگما در حین صعود است. کانى هاى فرعى شامل آپاتیت، سانیدین، لوسیت، آمفیبول و بیوتیت است.
بافت غالب در این سنگها نیزمیکرولیتى پورفیریک است.
پترولوژى و ژئوشیمى:
جهت جدا کردن محدوده سرى آلکالن از سرى ساب آلکالن از دیاگرام (Irvine and Baragar ,۱۹۷۱۱:numconv>) مجموع آلکالن (K۲۱:numconv>O+ Na۲۱:numconv>O) در مقابل سیلیس استفاده کرده اند . شکل ( ۳-a )موقعیت سنگهاى منطقه شمال غرب مرند را دراین دیاگرام نشان مى دهد . همانطورى که ملاحظه مى شود اغلب نمونه ها در محدوده آلکالن قرار مى گیرند و فقط۵۱:numconv> نمونه در محدوده ساب آلکالن واقع مى شود .
براى جدا کردن محدوه سنگهاى آلکالن سدیک و آلکالن پتاسیک از دیاگرام Na۲۱:numconv>O درمقابل K۲۱:numconv>O استفاده شده است که توسط (۱۹۷۵۱:numconv>) Middlemost ارائه شده است .
شکل ( ۳-d ) موقعیت نمونه هاى منطقه را در این دیاگرام نشان مى دهد . ۵۱:numconv> تا از نمونه ها در محدوده باپتاسیم بالا و ۱۰۱:numconv> نمونه در محدوده پتاسیک واقع شده است و همچنین ۵۱:numconv> نمونه در محدوده سدیک واقع گردیده است .
همچنین از دیاگرام K۲۱:numconv>O در مقابل SiO۲۱:numconv> (Gibson et al., ۱۹۹۳۱:numconv>) جهت مشخص کردن میزان پتاسیم نمونه ها استفاده شده است که اغلب نمونه ها درمحدوده پرپتاسیم قرارگرفته و۲۱:numconv> نمونه در محدوده با پتاسیم متوسط واقع شده اند شکل( ۳-b) .
با توجه به این که اکثر نمونه هاى شمال غرب مرند در محدوده آلکالن قرار مى گیرند مى توان ولکانیسم موجود در منطقه را یک ولکانسیم آلکالن نامید . همچنین همانطورى که از نتایج تجزیه هاى شیمیایى مشخص مى باشد و نیز دیاگرامهایى که استفاده شد ، مبین این مطالب است که میزان K۲۱:numconv>O اکثر نمونه ها بیشتر از Na۲۱:numconv>O بوده به طورى که نسبت K۲۱:numconv>O /Na ۲۱:numconv>O در بیشتر نمونه ها از یک و در برخى موارد به بیش از سه نیز مى رسد با توجه به این نتایج و نیز بالا بودن مقادیر MgO که در اکثر نمونه ها بیشتر از سه در صد وزنى مى باشد مى توان گفت بخش زیادى از سنگهاى شمال غرب مرند جزء سنگهاى پتاسیک و اولتراپتاسیک محسوب مى گردند . لازم به توضیح است که با تو جه به اینکه نمونه هاى منطقه مورد مطالعه سالم هستند لذا بالا بودن مقادیر Na۲۱:numconv>O و K۲۱:numconv>O اولیه مى باشد .
نمودار SiO۲ در مقابل K۲O که توسط Peccerillo و Taylor ( ۱۹۷۶ ) ارائه شده در شکل (۳-c) آورده شده است . این دیاگرام به چهار محدوده شوشونیتى ، سرى با پتاسیم بالا ، سرى کالکوآلکالن و سرى کم پتاسیم تقسیم شده است . همانطور که ملاحظه مى شود تمامى نمونه ها به جز ۴ نمونه که در محدوده پتاسیم بالا و ۱ نمونه در محدوده کالکوآلکالن قرار مى گیرند ، در محدوده شوشونیتى مشاهده مى شوند . َ
در شکل (۴) نمونه های محدوده مورد مطالعه نسبت به گوشته اولیه نرمالیزه شده اند ( ازمیانگین نمونه ها استفاده شده است ) همانطوریکه دراین شکل دیده مى شود عناصر Rb , Ba , K , Sr غنى شدگى فراوانى را در سنگهاى مورد مطالعه نشان مى دهند . بالا بودن تمرکز عناصر لیتوفیل بزرگ یون معمولا مرتبط با نقش فازهاى سیال در ماگما است (Rollinson, ۱۹۹۳۱:numconv>) و چون این عناصر ناسازگار هستند ، در هنگام ذوب ترجیحا وارد مذاب مى شوند و در مذاب هاى با نرخ ذوب کم غلظت این عناصر بالا مى رود . همچنین عناصر ذکر شده در پوسته خیلى بیشتر از گوشته است که این به احتمال نشان مى دهد ماگما از گوشته متاسوماتیزه منشاء گرفته و با مواد پوسته ای نیز آلایش پیدا کرده است .
مقدار پایین Nb در دیاگرامها به وضوح دیده مى شود . مقدار Nb در پوسته خیلى کمتر از گوشته است که این نیز مى تواند به احتمال دلیل دیگر براى آلایش ماگما با مواد پوسته اى باشد .
پتروژنز:
تقسیم بندی سنگهای پتاسیک و اولتراپتاسیک :
طبق تقسیم بندى که فولى در سال ۱۹۹۲ انجام داده است ، سنگهاى پتاسیک و اولتراپتاسیک بر اساس مشخصاتشان بویژه تفاوت در کانى شناسى ، خصوصیات ژئوشیمیایى و موقعیتهاى مختلف تکتونیکى که ظاهر میگردند به چهار گروه اصلى تقسیم میشوند .
- لامپروئیت ها
- کامفوژیتها
- سنگهاى تیپ ناحیه رومن ایتالیا
- شوشونیت ها
از مشخصات لامپروئیت ها نبود پلاژیوکلاز و داراى مقادیر بسیار پایین SiO۲ (کمتر از۴۵درصد وزنى) و Al۲O۳ ( کمتر از ۱۲ درصد وزنى ) هستند. در صورتیکه نمونه هاى منطقه مورد مطالعه داراى پلاژیوکلاز و مقادیر بالاى SiO۲(۴۷ تا ۶۳ درصد وزنى) و Al۲O۳ (۱۳ تا ۵/ ۱۷ درصد وزنى) هستند .
از مشخصات کامفوژیت ها ها نبودسانیدین و داراى ملیلیت هستند و مقادیر بسیار پایین SiO۲ (کمتر از۴۵درصد وزنى) و Al۲O۳ ( کمتر از ۱۲ درصد وزنى ) دارند . در صورتیکه نمونه هاى منطقه مورد مطالعه داراى سانیدین و فاقد میلیلیت هستند و مقادیر SiO۲ و Al۲O۳ بالایى دارند .
سنگهاى ناحیه رومن ایتالیا از بعضى جهات شبیه به نمونههاى منطقه مورد مطالعه هستند ولى سنگهاى رومن ایتالیا که داراى سه کانى پلاژیوکلاز ، کلینوپیروکسن و لوسیت به عنوان کانى اصلى هستند در نمونههاى آندزیت منطقه مورد مطالعه کانى لوسیت یافت نمیشود .
سنگهاى ولکانیک منطقه مورد مطالعه از لحاظ کانى شناسى و ژئوشیمیایى و سایر ویژگى ها بیشترین شباهت را به شوشونیت ها دارند .
محیط هاى تکتونیکى سنگهاى پتاسیک :
- قوس قاره اى
- قوسهاى بعد از تصادم
- جزایر قوسى
- موقعیت داخل صفحه اى
محیط تکتونیکى نمونه هاى مورد مطالعه قوسهاى بعد از تصادم است و نمودارهاى موجود در شکل (۳e,f-) تایید کننده این موضوع هستند .
پدیده فرورانش فعال نتوتتیس در کرتاسه فوقانی متوقف شده است و از دلایل عمده آن سن گرانیتوئیدهای S-type نوار دگرگونی سنندج – سیرجان است که برخورد قاره – قاره را در کرتاسه میانی تا فوقانی نشان می دهند . همچنین مطالعات مؤید (۱۳۸۰۱:numconv>و ۸۱۱:numconv>) بر روی ماگماتیسم ترشیری زونهای البرز غربی – آذربایجان و ارومیه – دختر نشان داده است که ایندو نوار ماگمائی مربوط به قوسهای ماگمایی پس برخوردی بوده و به فرورانش فعال ارتباطی ندارند . با قبول این موارد ، ماگماتیسم آلکالن محدوده مورد مطالعه را نمی توان به فرورانش فعال نئوتتیس نسبت داد و دیاگرامهاى تعیین کننده محیط تکتونیکى نیز تایید کننده این موضوع هستند .
متعاقب فاز فشاری آسترین (مرز میوسن - پلیوسن) که پیامد گشایش بحر احمر و فشار مضاعف پوسته عربی به پوسته ایران بوده ، فاز کششی متعاقب این فشارش باعث فعالیت گسلهای موجود در پی سنگ منطقه شده و با تحرک گسلهای نرمال و راستالغز در منطقه و یا محل تلاقی سیستم گسله و با کاهش فشار از روی گوشته ای که در طی مزوزوئیک توسط سیالات فرورانش متاسو ماتیزه شده ، گوشته با نرخ کم ذوب شده و محصول آن یک ماگمای آلکالن بوده است . این ماگما در طی صعود متحمل فرایندهای تفریق ثقلی ، هضم ، آلایش و همچنین اختلاط ماگمائى شده است . ماگماتیسم تفریتى و بازانیتى محدوده مورد مطالعه نشانگر صعود ماگماهاى تشکیل شده از مناطق عمیقى هستند که کمتر دچار آلایش و اختلاط شده اند ولى محصولات اسیدى تر منعکس کننده پدیده هاى تفریق ثقلى ، آلایش و همچنین اختلاط ماگمائى مى باشند .