مطالعه کانه زایی تیتانیم در مجموعه گابرویی افیولیت بند زیارت کهنوج،جنوب کرمان

مقدمه :

مجموعه های افیولیتی بر اساس درصد وزنی تیتانیم به دو دسته غنی از تیتانیم و فقیر از تیتانیم تقسیم شده اند (Church & Riccio ۱۹۷۷). افیولیت های غنی از تیتانیم دارای نسبت  TiO_۲> ۱.۷۵  بوده و از نظر جایگاه زمین تکتونیکی و سنگ شناسی شباهت زیادی به حوضه های اصلی اقیانوسی و یا حوضه های پشت قوسی (Ensialic) داشته و همینطور در مراحل پایانی یا نهایی باز شدگی حوضه های پشت قوسی وسط اقیانوسی ایجاد می شوند. انواع فقیر از تیتانیم از ماگماهایی که نشانگر مراحل آغازین بازشدگی حوضه های پشت قوسی و یا میان اقیانوسی می باشند متبلور می شوند. در منطقه کهنوج با وجود عدم حضور گسترده سنگهای پریدوتیتی ماهیت افیولیتی آن پذیرفته شده است )۱۹۸۵ (McCall و همچنین بر اساس نتایج بدست آمده از آنالیز عناصر خاکی نادر (REE) این مجموعه دارای منشأ B-MORB می باشد (Ghai & Hassanipak ۲۰۰۴). اما با توجه به چند زادی بودن این مجموعه (مهندسی مشاور ۱۳۶۹) این سوال مطرح است که آیا کانه زایی تیتانیم در مجموعه تماماً از ماگمای اولیه و در طی فرایندهای حین تبلور صورت گرفته است و یا عوامل بعدی همچون نفوذ پیاپی دایک های دیابازی و پلاژیوگرانیتی و دگرسانی های ثانویه مرتبط عوامل اصلی کانه زایی می باشند؟ این مطالعه جهت پاسخ به این پرسش با تکیه بر رفتار زمین شیمایی عناصر اصلی و جزئی و مطالعه مقاطع میکروسکوپی صورت گرفته است.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

کمپلکس افیولیتی بند زیارت در بین طولهای جغرافیایی ۵۷درجه و۳۷ دقیقه و۵۷درجه و۵۰ دقیقه شرقی و عرضهای ۲۷ درجه و ۳۵ دقیقه تا ۲۷درجه و۵۵دقیقه شمالی در جنوب شهر کهنوج واقع شده است. این پهنه در محل برخورد سه زون ساختاری بلوک لوت، سنندج سیرجان و مکران می باشد. این مجموعه با سن مزوزوئیک- سنوزوئیک زیرین به واسطه عملکرد دو گسل بزرگ جیرفت در شرق و سبزواران در غرب بصورت یک فرازمین بر روی سطح نمایان گردیده است. مجموعه های سنگی واحد گنج، دره انار، چاه میرک و بیدک در حاشیه توده های گابرویی بند زیارت واقع شده اند. مجموعه افیولیتی بند زیارت شامل یک بخش عظیم گابرویی و یک سری نفوذی شامل دیوریت و پلاژیوگرانیت و یک سری آتشفشانی شامل دایکهای دیابازی و پیلولاوا است. این مجموعه به دو بخش گابروی بالایی و گابروی زیرین تقسیم شده است (Kananian et al. ۲۰۰۱ Hassanipak et al. ۱۹۹۵ ;).

گابرو های زیرین مناطق مرتفع تر و در بخشهای شرقی و مرکزی توده افیولیتی واقع شده اند و شامل گابروهای معمولی، ترکتولیت های نواری، اولیوین گابروها، گابروهای دیوپسید دار و هورنبلند دار، گابرو نوریت ها، گابروهای روشن و آنورتوزیت ها می باشند. این بخش به واسطه دانه ریز بودن و حضور کمتر دایکها نسبت به گابروهای فوقانی کمتر تحت تأثیر دگرسانی قرار گرفته اند. رنگ سنگهای این بخش عموماً قرمز قهوه ای بوده که در اثر هوازدگی و آزاد شدن اکسید آهن ایجاد شده است.

گابروهای فوقانی در قسمت غربی واقع شده اند و مناطق کم ارتفاع منطقه را تشکیل می دهند. این گابروها شامل گابروهای معمولی، اولیوین گابروها، گابروهای روشن، هورنبلندگابروها و فروگابرو ها می شوند. در این بخش تراکم دایکها ی پلاژیو گرانیتی و دیابازی بیشتر بوده و عموما این تراکم به سمت شمال و غرب افزایش می یابد.

علی رغم چند زادی بودن زمانی این مجموعه افیولیتی با توجه به شباهت شیمیایی و پیوستگی تفریقی عناصر به نظر می رسد که کلیه بخشها ی مجموعه افیولیتی از یک منشاء تفریق یافته باشند که از ابتدا مقدار تیتانیم سنگ مادر ماگما قابل توجه بوده است. با توجه به شواهد شیمیایی و بررسی های میکروسکوپی تفریق ماگمایی با تبلور اولیوین در گابروهای تحتانی آغاز می شود. در مقاطع میکروسکوپی نسبت این کانی تا حدود ۲۵ درصد رسیده و نتایج تجزیه دستگاهی به روش آنالیز میکروپروپ نشانگر ترکیب فورستریتی آنها است این کانی ها توسط پلاژیوکلازهای کلسیک  احاطه شده اند (شکل۱-الف). با ادامه روند تفریق MgO نسبت به SiO_۲ کاهش یافته و در مراحل نهایی تفریق مقدار آن به صفر نزدیک می گردد (شکل ۲-ج). پیوستگی بسیار مشخص روند افزایشی میزان SiO_۲ (شکل ۲-الف) در مراحل مختلف تفریق بلورین سنگهای مجموعه افیولیتی شاهدی بر منشاء واحد سنگهای این مجموعه است. همچنین رفتار عناصر جزئی سازگار (Cr, Ni, Co) و عناصر ناساز گار (V, Cu, Zn, Sr,…)  (شکل۲-ب) در تمام بخشها هماهنگی داشته، بطوریکه عناصر سازگار در طی تفریق روند کاهشی و عناصر ناسازگار روند افزایشی نشان می دهند. به طور مثال عنصر کروم در فروگابروها که در مراحل نهایی تفریق نهشته شده اند کمترین فراوانی را داشته و در مراحل اولیه بجایFe^+۳   در ساختمان پیروکسن ها وارد میشود.Ni  رفتاری مشابه کروم دارد و در مراحل اول بجای منیزیم در ساختمان الیوین قرار می گیرد.Co  نیز هم در ساختمان پیروکسن ها وهم در ساختمان اولیوین جایگزین آهن و منیزیم می شود. اما عناصر مس، وانادیم، روی و اسکاندیم روند افزایشی در طی تفریق از خود نشان می دهند و حداکثر مقدار آنها در  دایک های پلاژیوگرانیتی و فرو گابرو ها دیده می شود.

پس از تشکیل اولیوین، مقدار Al_۲O_۳ در مذاب بالا می رود که در مرحله تشکیل کانیهای پلاژیوکلاز مصرف می گردد و در سنگهای غنی از این کانیها این وضعیت به خوبی مشخص می گردد (شکل۱-د). در این حالت فراوانی پلاژیو کلاز ها از ۴۰% در گابروهای معمولی بخش تحتانی به ۹۰% در آنورتوزیت ها در بخش فوقانی می رسد. تبلور پلاژیوکلاز ها و پیروکسن ها  احتمالاً بصورت همزمان در ادامه تفریق رخ داده است چرا که در مقاطع میکروسکوپی کانی های پلاژیوکلاز با جهت یافتگی اتفاقی به طور کامل یا ناقص به وسیله کانی های کلینوپیروکسن احاطه شده اند و کوچکتر از بلور در برگیرنده می باشند. باید توجه داشت که پلاژیوکلازها تمایل دارند سریعتر از پیروکسنها هسته های بلوری بسازند Hach ۱۹۹۱)). قرار گرفتن کانیهای پیروکسن مابین کانیهای پلاژیوکلاز در برخی ازحالات نیز دلیل دیگری بر تبلور همزمان این دو کانی است.

کانی های کلینوپیروکسن غنی از کلسیم و بیشتر از نوع اوژیت و دیوپسید می باشند که با توجه به نتایج آنالیز مایکروپروب حاوی تیتانیم بالایی هستند. این کانی ها در مقاطع نازک به رنگ صورتی بنفش و با ماکل ساعت شنی دیده می شود (شکل۱-ت). در مواردی نیز در حاشیه تماس کلینوپیروکسن ها و پلاژیوکلازها کانی آمفیبول تشکیل شده است که بنظر می رسد نتیجه واکنش بین بلورهای اولیه و مایع بین بلوری باشد.

پس از تبلور سه کانی کومولوس (اولیوین، پلاژیو کلاز و پیروکسن) تفریق پیشرونده  سیال ماگمایی، بخصوص پس از تبلور پلاژیوکلازها موجب غنی شدگی نهایی ماگما از عناصر آهن و تیتانیم  در سیال باقی مانده می شود. سیال غنی از آهن و تیتانیم در شرایط فشار بخشی بالای اکسیژن از ماگما جدا شده که پس از تبلور آن کانی های  ایلمنیت ،مگنتیت و تیتانومنیتیت بصورت پر کننده فضای خالی (بین کومولایی) کانیهای پیروکسن و پلاژیو کلاز به صورت بی شکل قرا می گیرند (شکل ۱-ج). این فرایند در هنگام تشکیل سنگهای فرو گابرو ها که محتوی حداکثر تیتانیم هستند به حداکثر فعالیت خود می رسد. بنابراین سری تبلور بلورین اولیه به شکل اولیوین- پلاژیوکلاز- پیروکسن- (ایلمنیت+تیتانومگنتیت) و یا اولیوین- (پلاژیوکلاز+ پیروکسن)-(ایلمنیت+ تیتانومگنتیت) می باشد. در مقاطع میکروسکوپی واکنش بین پیروکسن و سیال اکسیدی در مرز این دو به خوبی مشخص بوده بطوریکه در حاشیه بلورهای پیروکسن باریکه ای از پیروکسن ثانویه تشکیل شده است و ایجاد آن به دگرسانی دویتریک نسبت داده می شود داده های الکترون مایکروپروب نشانگر تشکیل تیتانواوژیت در این حاشیه ها می باشد (شکل ۱.ب).

شکل ۲-ه  و  ۲-ت نشانگر همبستگی بسیار بالای بین دو عنصر   TiوFe  است دو این دو عنصر طی فرایند تفریق یک افزایش بسیار فزاینده ای را دارا می باشند در حالی که در محدوده تغییرات تیتانیم مقدار کلسیم تقریباً ثابت باقی می ماند. این حالت نشانگر توزیع میزان اندکی از تیتانیم در شبکه سیلیکات ها همزمان با تفریق ماگمایی است و بدین ترتیب بخش اعظم تیتانیم موجود در ماگمای اولیه در فازهای اکسیدی که بعدا متبلور می گردند تجمع می یابد.

در گابروها و بخصوص در گابروهای فوقانی مجاور دایکهای دیابازی و در اثر عملکرد سیالات هیدروترمالی غنی از آب،دگرسانی های وسیعی ایجاد شده است بطوریکه بخشی یا تمامی پیروکسن های موجود در سنگ ها به آمفیبول قهوه ای رنگ تبدیل شده است. محصولات دگرسانی بصورت یک جایگزینی تقریباً یکنواخت در حاشیه بسیاری از کانیها دیده می شود. کانیهای آمفیبول ثانویه به خوبی از طریق شکل (بی شکل بودن) و رنگ خود (قهوه ای) از انواع اولیه قابل تشخیص می باشند. دگرسانی اورالیتی شدن و کلریتی شدن عمده مجموعه های دگرسانی می باشند. دومین مجموعه های دگرسانی بوسیله نفوذ توده های پلاژیوگرانیتی که کل مجموعه گابرویی و دایکی را مورد هجوم قرار داده اند در مجموعه افیولیتی بند زیارت ایجاد شده اند که به علت پیشرفت فراینده تفریق محتوای Na_۲O و SiO_۲ می باشد. در مرحله نفوذ توده های پلاژیو گرانیتی با وقوع دگرسانی سدیمی مجموعه کانیهای اپیدوت، اکتینولیت، ترمولایت، کلینوزوئیسیت جایگزین پیروکسنها می شوند و رنگ سنگ به سبز متمایل می گردد. نمونه ای از واکنش های ایجاد شده به قرار زیر می باشد.

۲NaCaAl_۳Si_۵O_۱۵ + SiO_۲ + H_۲O + Na⁺→ ۲NaAlSi_۳O_۸ + CaAl_۳(SiO_۴)(Si_۲O_۷)(OH) + H⁺

در مقاطع تهیه شده از نمونه های سنگی مجاور دایک ها، مقدار جزئی کانی های اسفن، اپیدوت و کلریت دیده می شوند که با توجه به مقدار کم پتاسیم موجود در ماگما ی اولیه احتمال داده می شود (پس از طی مراحل تفریق و افزایش مقدار  K_۲O کانی بیوتیت به میزان کمی متبلور می شود) تحت تاثیر نفوذ دایکها ی دیابازی و ایجاد دگر سانی ساسوریتی ایجاد شده باشند. این تغییرات طی واکنش زیر صورت می گیرد:

کلریت + اسفن + اپیدوت + کوارتز+ منیتیت + K⁺ → بیوتیت + آنورتیت + آب +  H⁺+ O

نتایج شیمیایی کلی سنگهای تیتانیم دار و آنالیزهای الکترون مایکروپروب کانیها نشانگر این موضوع می باشند که مجموعه های دگرسانی حاصل از تاثیر توده های دیابازی و پلاژیوگرانیتی که پس از تبلور توده های گابرویی ایجاد شده اند تأثیری در محتوای کلی تیتانیم سنگهای میزبان فازهای تیتانیم دار در مجموعه گابرویی مطالعه شده ندارند.

◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

بر اساس نمودارهای هارکر رسم شده از نتایج شیمی نمونه های سنگی مختلف، تفریقی فزاینده در ضمن تبلور ماگمای افیولیتی در یک اتاق ماگمایی با نهشته شدن کانیهای اولیوین و سپس پلاژیوکلازها و پیروکسنهای غنی از کلسیم مشاهده می گردد که در این مرحله بخش کمی از تیتانیم وارد ساختمان سیلیکاتها و بخصوص در ساختمان کلیموپیروکسن ها می شود. پس از مرحله تبلور پیروکسن های فقیر از کلسیم و پلاژیوکلازهای سدیک نهشته می شوند که فراوانی کمتری نیز در مجموعه افیولیتی دارند. زونینگ موجود در کانیهای پلاژیوکلاز نشانگر تزریق مکرر ماگما در شرایط تعادلی است. در واکنش بین سیال ماگمایی با بلورهای پیروکسن در مرحله بعد آمفیبولهای اولیه متبلور می شوند. نتایج الکترون میکروپروپ نشانگر حضور مقادیری از عنصر تیتانیم در آمفیبول بوده که در حین تبلور تفریقی صورت گرفته است. با تبلور حجم وسیعی از ماگمای سیلیکاتی و در مراحل نهایی تبلور مجموعه گابرویی با افزایش میزان Fe و Ti و همگام با ازدیاد فوگاسیته اکسیژن سیال غنی از اکسیدهای Fe و Ti بصورت قطرات غیر قابل آمیزش از ماگما جدا شده و در نهایت کانیهای ایلمنیت، تیتانومگنتیت ومگنتیت بصورت اینترکومولوس در بین کانیهای سیلیکاته شکل می گیرند. این فرایند همراه با دگرسانی دویتریک مجموعه اولیه کانی شناختی سنگ است. پس از تبلور مجموعه عظیم گابرویی و نفوذ دایک های دیابازی وپلاژیوگرانیتی مجموعه ای از دگرسانی ها ایجاد می گردد. اورالیتی شدن و کلریتی شدن مربوط به نفوذ توده های دیابازی بوده که تا رخساره شیست سبز پیش رفته اند و دگرسانی های ساسوریتی شدن و سدیمی شدن که در ارتباط با نفوذ پلاژیوگرانیتها به توده های گابرویی می باشند. نتایج تجزیه شیمیایی نشانگر عدم ایجاد تغییرات قابل ملاحظه ای در عیار تیتانیوم سنگها در مجموعه افیولیتی بوده و کانه زایی تیتانیم به صورت اولیه و عمدتا در سنکهای فروگابرو صورت گرفته است.

منابع فارسى :

مهندسی مشاور کاوشگران (۱۳۶۹).گزارش مطالعات سنگ شتاختی گابرو های ایلمنیت دار در ناحیه سنگ مادر کانسار دره گز .گزارش تفصیلی معاونت غیر آهنی وزارت معادن و فلزات ۱۵۶ صفحه

هیو آر.رولینسون (۱۳۸۴).کاربرد دادهای زمین شیمیایی. برگردان فرید مر ،سروش مدبری .چاپ اول  :مرکز نشر دانشگاهی، تهران

◊◊◊◊◊◊◊

References:

Church W.R.&Riccio l.(۱۹۷۷) Fractionation trends in the Bay۱:placetype> of Islands۱:placename>۱:place> of Newfoundland۱:place>۱:state> :polycyclic cumulate sequences in ophiolites and their classification .Can.J.Earth Sci. vol.۱۴,pp.۱۱۵۶-۱۱۶۵

Ghazi A.M, Hassanipak A.A.(۲۰۰۴).Geochemical characteristics,Ar^۴۰-Ar^۳۹ age and original tectonic setting of Band-e-Zearat/DarAnar ophiolite, Makran accretionary prism, S.E Iran. Tectonophysics.Vol.۳۹۳, P.۱۷۵-۱۹۶

 Hecai Niu,Hitoaki Sato,Haixiang Zhang,Jun̉ ichi Ito,Xaeyuan Yu,Takashi aga,Kentaro Teradu,Qi Zhag.(۲۰۰۵).Juxtaposition of a dakite , boninite, high-TiO_۲ and low- TiO_۲basaltsin the Devonian Southern Altay,Xinjina,Nw China,jurnal of Asian Earth Science xx ۲۰۰۶,pp۱-۱۸

Hassanipak.A.A,Ghazi.A.M,Wampler.J.M.Rear,.(۱۹۹۶),.earth element characteristics and K-Ar ages of the Band Ziarat ophiolite complex southeastern Iran۱:place>۱:country-region> ,Earth .sci.vol.۳۳,p.۱۵۳۴-۱۵۴۲

Kananian.A,Juteau.T,Bellon.H,Darvishzadeh.A,Sabzehi.M.,Whitechurch.H.&Ricou.L.,(۲۰۰۱),The ophiolite massif of Kahnuj(western Makran southern Iran):new geological and geochronoligical data, Earth and planetary sciences,Vol.۳۳۲ ,p.۵۴۳-۵۵۲

McCall (۱۹۸۵).Explanatory text of the Minab quadrangle map ۱:۲۵۰۰۰۰.No.J۱۳.Geo.Surv.of Iran Iran. ۵۳۰ p.

McCall(۱۹۹۷).The geotectonic history of the Makran and adjacent areasof the southern Iran۱:place>۱:country-region> .j.Asian Eath Sci.Vol.۱۵,p.۵۱۷-۵۱۳

Mohamed A .Essawy , AHMED a .el-Metwally , (۱۹۹۹) ,petrogenesis a high TiO_۲ mafic Swarm from Southwest Sinai ,journal of African Earth  Science,Vol.۲۹,No.۳,p.۵۵۱-۵۸۵

Selly D., (۱۹۹۳)Igneous and metamorphic rock under the microscope

کلید واژه ها: کرمان