خصوصیات کانی شناسی و ژئوشیمیائی رودنژیت های افیولیت شمال نائین

مقدمه:

سکانس افیولیت شمال نائین درمغرب ایران مرکزی در امتداد زون گسلى نائین – بافت واقع شده است (شکل ۱). این زون شامل چندین قطعه مجزا از سکانس هاى افیولیتى اقیانوس نئوتتیس مى باشد.این افیولیت ها بقایاى پوسته اقیانوسى مى باشند و در زمان پالئوسن تا ائوسن زیرین بر روى حاشیه ایران مرکزى رانده شده اند (داوودزاده ۱۹۷۲).

پریدوتیت های عمدتاً سرپانتینیتی شده، گابرو، دایک های دلریتی، پلاژیوگرانیت، بازالت و آهک پلاژیک از واحد های تشکیل دهنده این افیولیت است.

برطبق آخرین مطالعات، سنگ‌هاى رودنژیتى، سنگ هاى غنى از کلسیمى مى باشند که از متاسوماتیسم سنگ‌هاى گابروئى، دلریتى، گرى وک، گرانیت، داسیت و شیل نافذ در مجموعه‏هاى سرپانتینیتى عظیم حاصل مى شوند و شامل کانى هاى آلومینوسیلیکاته اى همچون اپیدوت، پرهنیت، گارنت (گراسولار – هیدروگراسولار) و زنوتلیت مى باشند.

دایک ها ى رودنژیتى شده اغلب به رنگ سفید تا کرم و به صورت خطواره هاى گسسته (ساخت بودیناژ) در داخل سرپانتینیت هاى منطقه قابل رویت مى باشند (شکل ۲). سنگ منشا اغلب این سرپانتینیت ها در افیولیت نائین، هارزبورژیت تکتونیت است.

در کنار برخى از سرپانتینیت ها، توده هاى نارنجى رنگ لیستونیت مشاهده مى شود و جالب این که هر کجا در کنار سرپانتینیت، لیستونیت باشد رودنژیت حضور ندارد حتى اگر سرپانتینیت حاوى دایک باشد و بالعکس.

شاندل و همکاران (۱۹۹۰) معتقدند، دایک های گابروئی نافذ در سرپانتینیت ها در اثر هجوم سیالات قلیائی غنی از Ca و فقیر از CO_۲ ناشی از سرپانتینی شدن اولترامافیک های احاطه کننده، تبدیل به رودنژیت می شوند. ولى در اثر هجوم سیالات اسیدی غنی از CO_۲، کانی های سرپانتین موجود در سرپانتینیت های ایجاد شده از اولترامافیک تخریب شده (چرا که سرپانتین ها در شرایط PH بالا پایدارند) و کلسیم و منیزیم آزاد شده از سرپانتینیت ها با CO_۲ ترکیب شده و تبدیل به منیزیت و کلسیت می شود. و کلسیم مازادى برای هجوم به دایک های گابروئی نافذ در سرپانتینیت ها و تشکیل رودنژیت باقی نمی ماند. بنابراین تشکیل رودنژیت به عدم تشکیل لیستونیت و بالعکس منجر می شود.

بحث:

به منظور مطالعات پتروگرافى و تشخیص هویت فاز هاى کانیائى، ۳۰ عدد نمونه ماکروسیکوپى از منطقه برداشت و از آنها مقاطع نازک تهیه شد و توسط میکروسکوپ الیمپوس مورد مطالعه قرار گرفت. ۱۰ عدد از مقاطع به منظور تعین فرمول ساختمانى کانى هاى مشخص شده، به دانشگاه تربیت مدرس جهت آنالیز EDS فرستاده شد.

دو نوع رودنژیتى شدن در سنگ هاى منطقه مورد مطالعه قابل مشاهده است: استاتیک و دینامیک. در رودنژیتى شدن استاتیک بافت اولیه سنگ حفظ مى شود و سنگ، بافت گرانوبلاستیک نشان مى دهد و همچنین بیشتر کانیها ى تشکیل شده از نوع جانشینى مى باشند. در حالى که در رودنژیتى شدن دینامیک بافت اولیه سنگ ازبین مى رود و بافت کاتاکلاستیک، بافت غالب مى باشد و همچنین بیشتر کانى هاى تشکیل شده از نوع رگه اى مى باشند.

در رودنژیتیزاسیون استاتیک دو مرحله قابل مشاهده مى باشد: مرحله ابتدائى و مرحله پیشرفته.

در مرحله ابتدائى،پلاژیوکلاز ها شروع به تجزیه شدن کرده  و به زوئیزیت تبدیل شده اند.

۳ CaAlSi_۲O_۸ + Ca^+۲ + H_۲O " Ca_۲Al_۳O(Si_۲O_۷)Si_۲O_۴)OH+۱:place>۱:state> ۲H⁺

                                                             Zoisite                                                   Anorthit

زوئیزیت دربیشتر قسمت ها به هیدروگراسولار تبدیل شده است.

H_۲O " ۳Ca_۳Al_۲Si_۲.۵O_۱۰(OH)_۲ + ۱.۵ SiO_۲ + ۱۰H⁺ ۱۳+ + ۵ Ca Ca۲Al۳O(Si۲O۷)Si۲O۴)OH

                                   Hydrogrossula                                                                    Zoisite

البته در بیشتر مقاطع پلاژیوکلاز مستقیماً به هیدروگراسولار تبدیل شده است.

۲ CaAlSi_۲O_۸ + ۲ Ca + ۶ H_۲O + SiO_۲ " ۲ Ca_۳Al_۲Si_۲.۵O_۱۰(OH)_۲ + + ۸ H+

                                                        Hydrogrossular                                           Anorthite

یکى دیگر از کانى هائى که به خرج پلاژیوکلاز تشکیل شده است، پرهنیت است (شکل ۳).

۱.۵ CaAlSi_۲O_۸ + ۰.۵ Ca^+۲ + ۱.۵ H_۲O " Ca_۲Al۲Si_۳O_۱۰(OH)_۸ + ۰.۵ Al_۲O_۳ + H⁺      

                                                             Prehnite                                               Anorthite           

در بیشتر مقاطع پرهنیت هاى جانشینى در نهایت به هیدروگراسولار تبدیل شده اند.

Si^+۴ ۲ Ca_۲Al۲Si_۳O_۱۰(OH)_۸ + ۲ Ca^+۲ " ۲ Ca_۳Al_۲Si_۲.۵O_۱۰(OH)_۲ +۰.۵

                                                               Hydrogrossular                                     Prehnite           

در مرحله پیشرفته رودنژیتى شدن استاتیک، کلینوپیروکسن ها نیز شروع به تجزیه شدن مى نمایند.

شکل گیرى ترمولیت از کلینوپیروکسن هاى اولیه یکى از واکنش هائى است که در مراحل پیشرفته رودنژیتى شدن استاتیک حاصل شده اند.

 (۵CaMgS_i۲O_۶ + CaAl_۲SiO_۶۱[۱]) + CaAlSi_۲O_۸ + Ca^۲+ + ۲H_۲O + SiO_۲ " Ca_۲Mg_۵Si_۸O_۲۲(OH)_۲

                      Tremolite                                     Anorthite                                   Diopside

Ca_۳Al_۲Si_۳O_۱۲+ ۲ H⁺ + ۲

grossula

یکى دیگر از واکنش هاى شکل گرفته در مراحل پیشرفته رودنژیتى شدن، تشکیل کلریت هاى Mg دار به همراه گراسولار است که از تبدیل کلینوپیروکسن هاى اولیه حاصل مى شوند

(۵ CaMgSi_۲O_۶ + CaAl_۲SiO_۶) + ۳ CaAlSi_۲O_۸ + ۴ H_۲O "Mg_۵Al_۲Si_۳O_۱۰(OH)_۸ +

                                    Mg- chlorite                     Anorthite                                 Diopside

Ca_۳Al_۲Si_۲.۵O_۱۰(OH)_۲ ۳

Hydrogrossular

رودنژیتى شدن استاتیک جزء دگرگونى هاى کف اقیانوسى محسوب مى شود. بعد از این که پوسته اقیانوسى بر روى قاره کشیده شد، دایک هاى نافذ در سرپانتینیت ها، متحمل رودنژیتى شدن دینامیک شده اند. کانى هاى رگه اى زنوتلیت (شکل ۴)، پرهنیت و هیدروگراسولار رگه اى از کانى هائى مى باشند که در طى رودنژیتى شدن دینامیک حاصل شده اند.

 ۶ Ca^۲+ + ۶ SiO_۲ + H_۲O " Ca_۶Si_۶O_۱۷(OH)_۲

                                                                                Xonotlite  

۱.۵ Al_۲Si_۲O_۷ + ۱.۵ Ca^۲+ + ۲.۵ H_۲O " Ca_۲Al_۲Si_۳O_۱۰(OH)_۸  + ۰.۵ Al_۲O_۳ + ۳ H⁺

                                                               Prehnite

به عقیده شاندل و همکاران (۱۹۹۰) در جریان سرپانتینى شدن پیروکسن و الیوین موجود در سنگ هاى اولترامافیک، کلسیم آزاد مى شود که این کلسیم قادر به جایگیرى در ساختار بلورین سرپانتینیت نیست، لذا در سیال حاصل از سرپانتینى شدن تمرکز مى یابد و در صورت نفوذ دایک هاى گابروئى، به این دایک ها هجوم برده و باعث رودنژیتى شدن این دایک ها مى شود.

آنچه از مکانیسم این فرآیند استنباط می‏شود این است که این سنگ ها ‏بایست در حجم کم و در مناطق محدود با تکتونیک فعال در ارتباط مستقیم با سرپانتینیت‏ها به وجود آیند (قهرائى پور، ۱۳۸۰).

ورود دایک به داخل سنگ هاى در حال سرپانتینى شدن باعث ایجاد شکستگى هائى در داخل این سنگ ها شده و حرکت کلسیم را تسهیل مى کند.

شکل (۶) و جدول (۱) به خوبى تبادلات یونى بین رودنژیت ها و سرپانتینیت هاى افیولیت نائین را نشان مى دهد که مقدار کلسیم گابرو در حین رودنژیتى شدن افزایش و در اولترابازیک ها در حین سرپانتینى شدن این عنصر کاهش یافته است. درحالى که مقدار این دو عنصر در سرپانتینیت نسبت به هارزبورژیت کاهش یافته است که به خوبى مهاجرت این دو عنصر را از سرپانتینیت به رودنژیت نشان مى دهد.

نورم هارزبورژیت (جدول ۲) نشان مى دهد که، مقدار الیوین نسبت به پیروکسن بیشتر است بنابراین با توجه به مطالعات کلمن (۱۹۷۱)، هارزبورژیتى که مقدار الیوین آن نسبت به پیروکسن بیشترباشد در هنگام سرپانتینى شدن، مقدارى بروسیت _۲(Mg(OH آزاد مى کند. به علت کاهش یافتن منیزیم در هارز بورژیت هاى سرپانتینى شده، این عنصر باید به جائى مهاجرت کرده باشد و نزدیکترین جاى ممکنه دایک هاى گابروئى مى باشد در عوض مقدار آلومینیم و عناصر آلکالى رودنژیت نسبت به گابرو کاهش و در سرپانتینیت نسبت به هارزبورژیت افزایش یافته است که نشان مى دهد این عناصر از رودنژیت ها به سرپانتینیت ها مهاجرت کرده اند. مقدار LOI هر دو سنگ گابرو و هارزبورژیت ها در حین فرایند رودنژیتیزیشن و سرپانتینیزیشن افزایش یافته است چرا که آلتراسیون باعث تشکیل کانى هاى آبدار مى شود.

زمان جایگیرى دایک با توجه به سرپانتینى شدن مهمترین پارامتر تاثیر گذار بر فرایند رودنژیتى شدن محسوب مى شود (دایک باید قبل یا حین سرپانتینى شدن به سنگ اولترامافیک نفوذ کند).

شکل (۷) تغییرات شیمیائى رودنژیت رابا سنگ منشا به خوبى نشان مى دهد.

نتیجه گیرى:

دایک هاى رودنژیتى شده سنگ هاى غنى از کلسیم محسوب مى شوند در حالى که سنگ میزبان این دایک ها (سرپانتینیت ها)، سنگ هائى فقیر از کلسیم به شمار مى آیند. سطح تماس تکتونیکى بین سنگ منشا این دو سنگ، شرایط مناسبى را براى تبادلات یونى فراهم مى کند. کاهش کلسیم و منیزیم در سرپانتینیت ها و افزایش این دو عنصر در رودنژیت ها، تبادلات یونى را به اثبات مى رساند. یافت شدن لیستونیت ها در کنار سرپانتینیت ها، در نبود رودنژیت ها دلیل دیگرى براى اثبات تبادلات یونى مى باشد چرا که کلسیم آزاد شده توسط سرپانتینیت ها، در نهایت باید به مصرف برسد.

نتایج شیمیائى رودنژیت ها افیولیت نائین و سنگ هاى مرتبط با آن ها جدول ۱ -

هارزبورژیت۲۲رودنژیت، ۲۱گابرو، ۲f گابرو، ۴f

کلید واژه ها: سایر موارد