تحول فوران¬های آتشفشانی سهند از فراتوماگمایی به نوع استرومبولی بر اساس مطالعه پیروکلاستیک¬ها
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | احمد جهانگیری۱ |
| تاريخ برگزاری | ۰۱ اسفند ۱۳۸۵ |
مقدمه:
پدیدههای فراتوماگمایی اغلب مقدم بر فعالیتهای بدون آب در آتشفشانهای بزرگ میباشد (Nakada et al., ۱۹۹۹; Cioni et al., ۲۰۰۰). فعالیتهای فراتوماگمایی معمولاً در مراحل اولیه آتشفشانی وقتی که ماگمای بالا آمده با آبهای زیرزمینی برخورد میکند اتفاق میافتد. در فورانهای نوع استرومبولی فعالیت فراتوماگمایی در مراحل اولیه فوران عمومیت داشته و نهشتههای مربوط به این فعالیتها لایههای زیرین مخروطهای آتشفشانی را تشکیل میدهند (Nemeth and white, ۲۰۰۳). آتشفشانهاى استراتوولکان سهند، در جنوب تبریز، از تعداد زیادى مخروط و کراترهاى آتشفشانى تشکیل شده است. فعالیت انفجارى این آتشفشان با تشکیل گسترده مواد پیروکلاستیک مانند خاکسترهاى آتشفشانى، لاپیلى، پامیس، ایگنمبریت و لاهار همراه بوده است که این مواد در حوضههاى دریاچهاى و گودیهاى اطراف این آتشفشانها نهشته شدهاند. قدیمیترین نهشتههاى پیروکلاستیک سهند (میوسن فوقانى یا پلیوسن زیرین) در جنوب بستانآباد قرار دارند (شکل۱). مطالعه سکانس پیروکلاستیک سهند در جنوبشرق بستانآباد و درههای منتهی به رودخانه سلوک چای و قرانقوچای مقاطع کاملی از پیروکلاستیکها را در معرض دید قرار میدهد که تناوبی از لایههای ماسههای آتشفشانی، توفهای لیتیک، رسهای قرمز رنگ لاپیلیدار، پامیس، کنگلومراهای سخت نشده با سنگهای آتشفشانی میباشد (شکل۲). در نقشه ۱۰۰۰۰۰/۱ بستان آباد سکانس پیروکلاستیک سهند به دو واحد Plvc۱ وPlvc۲تقسیم شده است که واحد Plvc۱ غنی از توفهای لیتیک و رسهای لاپیلیدار بوده و واحد Plvc۲ از ایگنمبریت و پامیس غنی میباشد. لذا با مطالعه کانیشناسی رسهای همراه پیروکلاستیکها و مواد عارضهای (accidental materials) در هسته لاپیلیهای زرهدار (armored lapillus) و تشخیص تنوع کانیهای رسی و فراوانی خاکسترهای آتشفشانی دانهریز میتوان فعالیتهای فراتوماگمایی در شروع فورانهای انفجاری سهند را اثبات کرد.
◊◊◊◊◊◊◊
بحث :
سنگهاى آتشفشانى سهند از داخل سنگهاى عمدتاً آتشفشانى ائوسن و رسوبات میوسن خارج شدهاند. بنظر معینوزیرى و امین سبحانی (۱۳۵۷) قدیمیترین رسوبات قطع شده توسط آتشفشانها و دایکهاى وابسته، رسوبات کنگلومرایى آتشفشانى، ماسه سنگ و آهکهاى سیلیسى بدون سن مشخص میباشند که احتمالاً سن پالئوزوئیک یا انفراکامبرین دارند. سن مطلق گدازههاى سهند توسط Moeinvaziri (۱۹۸۵) بروش K/Ar بین ۱۲.۲-۱۱.۷ میلیون سال براى گدازههاى آندزیتى، ۵.۷-۵.۰۵ میلیون سال براى گدازههاى داسیتى و ۳۰۰۰۰۰-۱۴۰۰۰۰ سال براى گدازههاى جوان داسیتى جام داغ بدست آمده است. فعالیتهای آتشفشانی در سهند با انفجارات متوالی و شدید همراه بوده است که گسترش وسیع و متناوب مواد آذرآواری نشانگر آن میباشد. مواد آذرآواری در قسمتهای زیرین سکانس از مواد دانهریز مانند خاکسترهای آتشفشانی و رسهای لاپیلیدار تشکیل شده است.
مطالعه حاضر به بررسی نمونههای رسی و همچنین لاپیلیهای هستهدار سهند در جنوب بستان آباد میپردازد. واحدهاى پیروکلاستیک منطقه آتشفشانى سهند در جنوب بستانآباد با تناوبى از مواد پیروکلاستیک شامل لاپیلى، پامیس، کنگلومرا با قطعات آتشفشانى و لایههاى رسى قرمز تا قرمز روشن مشخص میگردد. براى مطالعه کانیشناسى لایههاى رسى این واحدها دو مقطع، اولى در مسیر آبراهههاى منتهى به رودخانه چینیبلاغ چاى در غرب روستاى سلوک و دومى در نزدیکى روستاى سیدبیگ و گنبد آتشفشانى اوداغ، انتخاب و از لایههاى رسى مربوطه در ۶ افق نمونهبردارى صورت گرفت (شکل۲). به منظور مطالعات کانیشناسی با میکروسکوپ پلاریزان، ابتدا نمونههای انتخاب شده توسط رزین پتروپاکسی اشباع و پس از سخت شدن از آنها مقطع نازک تهیه گردید. مطالعات میکروسکوپی نشانگر وجود کانیهای کوارتز، بلورهای شکسته غیرآلتره و زونینگدار پلاژیوکلاز، فلدسپارهای کائولینیتیزه شده و مواد آمورف در زمینهای از کانیهای رسی میباشد. مطالعات XRD نشانگر وجود کانیهاى پلاژیوکلاز، کوارتز، کریستوبالیت، کانیهاى رسى و به مقدار کم پیروکسن، آنتیگوریت، آنکریت، ژیپس، هماتیت و مواد آمورف میباشد (شکل۳). بالا بودن زمینه طیفهاى رسم شده در برخى نمونهها نیز دلیلى بر وجود مواد آمورف در نمونهها میباشد (جهانگیری و اشرفی، ۱۳۸۴). پیکهاى ۱.۵۳۸، ۱.۴۹۳ و ۱.۴۹۰ به ترتیب میتوانند نشانگر وجود انعکاس (۰۶۰) کانیهاى بیوتیت، مونتموریلونیت و کائولینیت در نمونهها باشند. پیک ۱.۴۹۹ نیز میتواند نشانگر وجود کانى رسى ایلیت باشد (Moore and Reynolds, ۱۹۹۷).
براى تعیین نوع کانیهاى رسى از روشهاى تیمار رسها استفاده شده است که نشانگر وجود کانیهای رسی مونتموریلونیت، ایلیت، کلریت و کائولینیت در نمونههای رسی میباشد (جهانگیری و اشرفی، ۱۳۸۴). با توجه به وجود کانیهاى رسى متفاوت میتوان گفت که فرایندهاى مختلفى در تشکیل کانیهاى رسى موجود در رسوبات پیروکلاستیک سهند نقش داشته است. وجود کائولینیت میتواند به فرایند اولیه آلتراسیون هیدروترمال و یا هوازدگى فلدسپاتها تحت شرایط اسیدى نسبت داده شود. ایلیت میتواند از تبدیل کانیهاى فیلوسیلیکاته دیگر و یا در اثر سریزیتیزاسیون پلاژیوکلازها تشکیل گردد. آلتراسیون بیوتیت و کانیهاى مافیک دیگر مانند پیروکسن میتواند منجر به تشکیل کلریت گردد. تشکیل اسمکتیت یا مونتموریلونیت با توجه به شرایط هوازدگى اسیدى و ترکیب شیمیایى سنگهاى آتشفشانى با ترکیب داسیتى و آندزیتى نمیتواند مربوط به فرایند آلتراسیون بوده باشد و میتوان منشاء اپیکلاستیک را براى آنها در نظر گرفت که در اثر عمل انفجار آتشفشانى و یا هوازدگى فیزیکى به ارث رسیده است. فراوانى کانیهاى خرد شده پلاژیوکلاز نیز میتواند شاهدى بر دخالت فرایندهاى اپیکلاستیک در تشکیل نهشتههاى رسى همراه مواد پیروکلاستیک مورد مطالعه باشد. نمونههای لاپیلیهای هستهدار مطالعه شده توسط میکروسکوپ پلاریزان نشانگر وجود هستههایی از کانیهای کلسیت، قطعات لیتیک سنگهای آتشفشانی آندزیتی و قطعات کانیهای پلاژیوکلاز میباشند که شیشههای آتشفشانی، و یا مواد آتشفشانی با زمینه میکروکریستالی و میکروفنوکریستهای جهتدار شده و یا خمیده شده آنها را احاطه کردهاند (شکل۳). با توجه به خارج شدن گدازههای سهند از داخل سنگهای آتشفشانی ائوسن در شرق و جنوبشرق سهند و همچنین از داخل رسوبات الیگومیوسن در ناحیه آقداغ سهند منشاء مواد آذرآواری عارضهای در قسمتهای زیرین سکانس پیروکلاستیک را میتوان به فطعات سنگهای آتشفشانی ائوسن و محصولات هوازدگی آنها و رسوبات کربناتی، رسی و مارنی الیگومیوسن نسبت داد که در اثر فورانهای فراتوماگمایی با فعالیت انفجاری شدید در سطح وسیعی پخش شدهاند.
شکل۲- مقاطعی از سکانسهای آذرآواری مطالعه شده در (a) غرب روستای سلوک و (b) نزدیکی روستای سیدبیگ
شکل ۳- تصاویر میکروسکوپی از نمونههای سکانس آذرآواری جنوب بستانآباد a) فلدسپارهای کائولینیزه شده و قطعات سنگی شبیه هسته لاپیلیهای زرهدار در زمینهای از کانیهای رسی؛ b) بیوتیت با رخ خمیده در مرز هسته لاپیلی زرهدار؛ c) فراوانی شارهای شیشهای در نزدیکی مرز هسته لاپیلیزرهدار؛ d) شاردهای شیشهای به همراه بیوتیت و پلاژیوکلاز از بخش زره لاپیلی؛ e) هورنبلند شکلدار به همراه پلاژیوکلاز غربالی در داسیت؛ f) کانیهای کلسیت، پلاژیوکلاز و قطعات سنگی در بخش هسته لاپیلیزرهدار.
◊◊◊◊◊◊◊
نتیجه گیرى :
مواد آذراواری سهند در جنوب بستان آباد و جنوبشرق سهند در قسمتهای زیرین از خاکسترهای آتشفشانی دانهریز و رسهای ماسهای لاپیلیدار تشکیل شدهاند. مطالعات پتروگرافی و کانیشناسی نشانگر وجود کانیهای کوارتز، پلاژیوکلاز، پیروکسن، ژیپس و کانیهای رسی مونتموریلونیت، ایلیت، کلریت و کائولینیت در داخل این واحدها میباشد. لاپیلیهای زرهدار نیز دارای هستههایی از کانیهای کلسیت، سنگهای آذرین و کانیهای خرد شده پلاژیوکلاز میباشند. با توجه به خروج گدازههای سهند از داخل سنگهای آتشفشانی ائوسن و رسوبات الیگومیوسن، منشاء این مواد میتواند از سنگهای شالوده بوده باشد که در اثر انفجارهای شدید فراتوماگمایی تشکیل شده باشند.
◊◊◊◊◊◊◊
منابع فارسى :
جهانگیری، ا.، اشرفی، ن. ۱۳۸۴. کانیشناسى و ژنز لایههاى رسى واحدهاى پیروکلاستیک شرق مجموعه آتشفشانى سهند (جنوب بستانآباد). مجموعه مقالات سیزدهمین همایش بلورشناسی و کانی شناسی ایران. دانشگاه شهید باهنر کرمان. صفحه ۱۲۷-۱۲۳.
معینوزیری، ح.، امینسبحانی، ا. ۱۳۵۷. سهند از نظر ولکانولوژی و ولکانوسدیمانتولوژی. چاپ دانشگاه تربیت معلم تهران.
نقشه زمینشناسی ۱۰۰۰۰۰/۱ بستان آباد، سازمان زمینشناسی کشور.
◊◊◊◊◊◊◊
References:
Cioni, R., Gurioli, L., Sbrana, A., Vougioukalakis, G., ۲۰۰۰. Precursors to the Plinian eruptions of Thera (Late Bronze Age) and Vesuvius (AD ۷۹): data from archaeological areas. Physics and Chemistry of the earth. Part A: Solid Earth and Geodesy ۲۵ (۹-۱۱), ۷۱۹-۷۲۴.
Moine-vaziri, H., ۱۹۸۵. Volcanisme tertiaire et quaternaire en Iran. These d, Etat. Univer. Paris – sud, ORSAY.
Moore, D.M., Reynolds, R.C. ۱۹۹۷. X-ray diffraction and the identification and analysis of clay minerals. OxfordUniversity Press, pp. ۳۷۸.
Nakada, S., Shimizu, H., Ohta, K., ۱۹۹۹. overview of the ۱۹۹۰-۱۹۹۵ eruption at Unzen volcano. Journal of Volcanology and Geothermal Research ۸۹, ۱-۲۲.
Nemeth, K., White, J.D.L., ۲۰۰۳. Reconstructing eruption processes of a Miocene monogenetic volcanic field from vent remnants: Waipaita Volcanic Field, South Island, New Zealand. Journal of Volcanology and Geothermal Research
احمد جهانگیری1، ناصر اشرفی2
1- استادیار گروه زمینشناسی دانشگاه تبریز، مرکز تحقیقات علوم پایه
2- دانشجوی دکترای پترولوژی، دانشگاه تبریز
◊◊◊◊◊◊◊
چکیده:
آتشفشان سهند از آتشفشانهای جوان در قسمت شمالی کمربند ماگمایی ارومیه- دختر میباشد که از اواخر میوسن تا پلیستوسن بصورت متناوب دارای فعالیتهای انفجاری و خروج گدازه بوده است. ترکیب گدازههای سهند از آندزیت تا داسیت و ریوداسیت تغییر میکند که داسیتها دارای فراوانی بیشتری میباشند. مواد پیروکلاستیک سهند از ماسههای آتشفشانی، رسهای لاپیلیدار، پامیس، کنگلومرا با قطعات سنگهای آتشفشانی سخت نشده، لاپیلیهای هستهدار، ایگنمبریت و لاهار تشکیل شدهاند که اجزای آنها را مواد عارضهای، همزاد و ژونیل تشکیل میدهند. مطالعات روی لایههای رسی سکانس پیروکلاستیک بر اساس روش XRD و مقاطع جهت یافته پس از تیمارهای لازم نشانگر وجود کانیهای مونتموریلونیت، ایلیت، کلریت و کائولینیت در نمونهها میباشد. همچنین این بررسیها حاکی از افزایش مقدار کائولینیت در ترازهای ارتفاعی بالاتر است. فراوانی خاکسترهای آتشفشانی دانهریز و مواد عارضهای در ترازهای زیرین سکانس پیروکلاستیک میتواند دلیلی بر فورانهای انفجاری فراتوماگمایی باشد که در اثر برخورد ماگما با آبهای زیرزمینی یا آبهای محیط دریاچهای اتفاق افتاده و در مراحل بعد، فعالیتهای نوع استرومبولی حاکم شده است.
واژههای کلیدی: سهند، آذرآواری، فراتوماگماتیک، استرومبولی، لاپیلی زرهدار
Transition from phreatomagmatic to strombolian eruptions in the Sahand volcano; constrain from pyroclastic studies
Abstract:
The Sahand volcano is a young volcano in northern part of Urumieh-Dokhtar magmatic belt which from late-Miocene to Pleistocene alternatively had been explosion and lava extrusion activities. Composition of Sahand lavas varies from andesite to dacite and rhyodacite which dacites are predominant. The Sahand pyroclastic sequence composed of volcanic sands, clays with lapilli, pumice, and unconsolidated conglomerate with volcanic rocks pebbles, armored lapillus, ignimbrite and lahar which accidental, cogenetic and juvenile materials form components of them. Studies on clay layers of pyroclastic sequence based on XRD method and oriented sections after necessary treatments indicate existing of montmorilonite, illite, chlorite and kaolinite minerals in studied samples. Abundance of kaolinite increases toward upper level of sequence. Increasing of fine grained volcanic ashes and accidental materials in lower part of sequence could be a result of phreatomagmatic explosion eruptions which occurred due to interaction of magma with groundwater or waters of lacustrine environments and subsequently strombolian activities is governed.
Key words: Sahand, pyroclastic, phreatomagmatic, stromboly, armored lapilli
◊◊◊◊◊◊◊