مطالعه اجمالی ژئوشیمی ادخالهای مذاب دراسپینلهای بازالتهای افیولیت کرمانشاه

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده مجتبی احمدی
تاريخ برگزاری ۳۰ بهمن ۱۳۸۵

 

مقدمه :

 

      ادخالهای ماگمایی(یا ادخالهای مذاب )عبارتند از قطراتی از ماگما که در درون یک بلور محاط می شوند(به دام می افتند). بر مبنای این تعریف گستره مطالعه ادخالهای مذاب شامل تمام علم ژِِئوشیمی ماگمایی می گردد,چراکه در این تعریف محدودیتی برای شرایط تشکیل(پولوتونیک یا ولکانیک) نوع سنگ(اولترامافیک یا فلسیک) و نوع کانی دربرگیرنده(سیلیکاته یا غیر سیلیکاته) لحاظ نشده است.

     ابتدایی ترین گزارش از این نوع ادخالها مربوط به تصاویر اولیه ای است که Sorby(۱۸۵۸) در هنگام مطالعه اولین مقاطع میکروسکوپی ترسیم کرده است.ولیکن به نظر می رسد شروع مطالعه کلاسیک این نوع ادخالها حداکثر  به حدود ۳۵ سال قبل می رسد(      توسط Sobolev   and Kostyuk ۱۹۷۵) زمانی که محققین در کنار مطالعه سیالات درگیر          Flouid inclusions) (به مطالعه این نوع  ادخالها پرداختند.هرچند گزارشهای متفاوتی در مورد شروع این نوع مطالعات ارائه شده ولیکن به نظر می رسد که مطالعه کلاسیک این نوع از ادخالها به صورت جدی بعد از سال ۱۹۸۰ درانستیتو ورنادسکی روسیه توسط Sobolev  (که بیشتر علاقه مند به مطالعه کیمبرلیتها بود) و به همراه همکاران و شاگردان وی آغاز گردید, به گونه ای که اولین رساله دکترا در این زمینه با عنوان عمومی مطالعه ژئو شیمیایی ادخالهای مذاب در سال ۱۹۹۱ توسط Kamenetsky  دفاع شد. تقریبا از همین سالها یعنی حدودا بعد از سال ۱۹۹۳ مطالعه ژئوشیمی ادخالهای مذاب درسراسر دنیا شتاب گرفته است.به گونه ای که امروزه اغلب پترولوپیستهایی که سابقه مطالعات بنیادی و نظریه پردازی در ماگماتیسم دارند به نحوی درگیر این نوع مطالعات می باشند.

      اما هدف و نتیجه این نوع مطالعات چیست؟ - عموما مطالعه ادخالهای ماگمایی در راستای پاسخگویی به ۳ محور اصلی زیر می باشد: ۱-بحث تحولات ماگمایی و خصوصا مباحث مربوط به ماگمای اولیه یا ماگمای مادر ۲- ویژگیهای تحولات مواد فرار در سیستم های ماگمایی ۳- فهم مسائل مربوط به جابجایی شیمیایی در گوشته زمین(نظیر بحث متاسوماتیسم)

      نمونه های مورد مطالعه ما مربوط به بازالتهای منطقه کامیاران که جزوی از افیولیت کرمانشاه است , می باشد.این افیولیت جزوی از نوار افیولیت رادیولاریت زاگرس است که در شمالغرب کشور در محدوده استانهای کرمانشاه و کردستان واقع شده است.

      این مطالعه به صورت نامنظم از سال ۱۳۸۰و با همکاری پروفسور کامنتسکی از دانشگاه تاسمانیا استرالیاشروع شد ولیکن به علت پاره ای مشکلات متاسفانه مطالعه مذکور هنوز کامل نشده است به هر حال با عنایت به پیشتاز بودن در این نوع مطالعه در منطقه و کشورهای همجوار برآن شدیم که گزارشی اجمالی ارائه نماییم.

     لازم به ذکر است که مطالعات ژئوشیمی که پیشتر بر روی اجزای مجموعه افیولیت کرمانشاه انجام شده است موید منشا OFB  برای این مجموعه می باشد(بروود ۱۸۸۷ ,حقیقی ۱۳۷۴,رفیعا ۱۳۷۵,آرین ۱۳۷۷,قاضی و حسنی پاک ۱۹۹۹ , احمدی ۱۳۸۰)

 

 

 

◊◊◊◊

 

بحث :

      نمونه های مورد مطالعه مربوط به بازالتهای ۳ منطقه از محدوده منطقه کامیاران می باشند.در هنگام مطالعه مقاطع میکروسکوپی مذکور متوجه حضور کانی کروم اسپینل(با فراوانی کمتر از ۰.۵ درصد) به شکل یوهدرال و در اندازه عمومی کوچکتر از نمونه های موجود در پریدوتیتها شدیم(کوچکتر از ۷۰ میکرون تا حداکثر ۳۰۰ میکرون).تعدادی از این اسپینلها به صورت کاملا واضح حاوی ۲ یا چند عدد ادخال کاملا گرد می باشند.اندازه این ادخالها بین کوچکتر از ۷۰ میکرون تا حداکثر۳۰۰ میکرون می باشد.جهت اطمینان از ترکیب این ادخالها تعدادی از آنها را در سازمان زمین شناسی مورد آزمایش میکروپروب قرار دادیم که در نهایت ماهیت سیلیکاته ادخالهای مذکور مورد تایید قرار گرفت.جهت مطالعه ادخالهای مذاب مراحل زیر را طی کردیم:

 

۱-جدایش کانی: در این مرحله به علت فراوانی بسیارکم اسپینل در نمومه هاابتدا مقدار قابل ملاحظه ای نمونه از هر منطقه فراهم کردیم و بعدازخرد کردن نمونه ها مراحل جدایش کانی اسپینل را به وسیله دستگاههای مغناطیس و سپس استفاده از مایع سنگین یدرومتیلن ودر نهایت جدایش اوپتیکی به پایان رساندیم.

۲-مرحله همگن سازی: توجه به این نکته ضروری است که قطرات به دام افتاده ماگمایی در یک سیستم بسته (کانی اسپینل)دقیقا با شرایط تبلور زنجیره باوون روبرو می باشد. بدان مفهوم که یک قطره ادخال شروع به تبلور مینماید و در واقع میکرو کریستالهای بسیار ریزی از این قطره متبلور می شود.حال آنکه در این مطالعه ترکیب مجموع کل یک قطره مهم می باشد.بدین منظور قطره ماگمای به دام افتاده منجمد شده بایستی همگن شود.بنابراین نمونه های اسپینل را در دستگاه Heating Experimental Vernadsky Stage در آزمایشگاه دانشگاه تاسمانیا استرالیا تا دمای ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده که در این دما تمام اجزای ادخال به صورت فاز مذاب(Liquid) ظاهر گشت. جهت اطمینان دمای ۱۲۵۰ درجه را به مدت ۵ دقیقه ثابت نگه داشتیم و سپس با سرعت زیاد نمونه مذاب را سرد کردیم تا قطره فرصت تبلور نداشته باشد این پروسه را که مهمترین قسمت در مطالعه ادخالهای مذاب می باشد اصطلاحا همگن سازی می نامند.در این مرحله سرعت سرد کردن نمونه ذوب شده بسیار مهم است چرا که اگر سرعت سرد کردن پایین باشد نه تنها سبب تبلور می شود بلکه ممکن است در این دمای بالا قطره ذوب شده فرصت کافی جهت واکنش با دیواره(کانی) را پیدا کند که در این شرایط ترکیب قطره ماگما عوض خواهد شد.مثلا مقداری کروم از کانی میزبان(کروم اسپینل)وارد قطره ادخال ماگمایی داغ می شودو....

 

۳-مرحله آنالیز نقطه ای ژئوشیمیایی:مدتی پس از سرد شدن کامل قطره ادخال کار تجزیه نقطه ای را می توان شروع کرد.این مطالعه را با دستگاه الکترون میکروپروب جهت اندازه گیری  ۱۰ عنصر اصلی درآزمایشگاه دانشگاه تاسمانیا انجام دادیم.در این مورد نتایج حداقل ۵۰ کریستال به همراه بیش از ۲۰ ادخال جهت بررسی و تفسیر مفید تشخیص  داده شد.در واقع تعدادی از بلورهای اسپینل تفکیک شده به علت آلتراسیون بالا ومگنتیتی شدن راجهت تفاسیر غیر قابل استفاده تشخیص دادیم.لازم به ذکر است در مطالعات مختلف بسته به نیاز و امکانات گاها آنالیز عناصر نادر ادخالها نیز مورد استفاده قرار می گیرد (استفاده از روش Laser Abliation ICPMS که اغلب برای ادخالهای بزرگتر از ۱۰ میکرون توصیه میشود و در مورد ذرات کوچکتر از ۱۰ میکرون سیستم Ion-Probe مقبولتر است).به هرحال در این مطالعه با عنایت به امکانات موجود و نیز عدم احساس نیاز در این مرحله به آنالیز عناصر اصلی بسنده نمودیم.

 

      ویژگی های کانی کروم اسپینل جهت مطالعه ادخالهای مذاب: الف-این کانی اولین کانی در جریان تبلور زنجیره باوون می باشد.این بدان مفهوم است که مذاب به دام افتاده در این کانی نزدیکترین مذاب به ترکیب ماگمای اولیه می تواند باشد ب- کانی کروم اسپینل دارای مقاومت مکانیکی و شیمیایی بسیار بالایی می باشد بنابراین ادخال ماگمایی داخل این کانی به سان موجودی یک گاوصندوق از آسیبهایی نظیر آلتراسیون در امان می تواند باشد.به راحتی می توان تصور کرد که چه تفاوتهایی بین این ماگما و ترکیب سنگ کلی که میلیونها سال در معرض آب دریا وانواع دیگر آلتراسیون دیگر قرار داشته ممکن است وجود داشته باشد. ج- کانی کروم اسپینل کانی غیرسیلیکاته است در حالی که ماگمای ادخال آن ترکیبی سیلیکاته می باشد(حدود۴۷-۵۱ درصدSiO۲)با توجه به مقاومت دو ترکیب سیلیکاته و غیر سیلیکاته در برابر امتزاج می توان تصور کرد که ترکیب ادخال تاثیری از دیواره کانی میزبان نیافته باشد.

 

       همانگونه که پیشتر ذکر گردیداین مطالعه برروی ۳ نمونه بازالت از ۳ منطقه از مجموعه بازالتی کامیاران(با نامهای SH-۵D, K۱-۶۲/۲, KB۱ (انجام شد.در مورد نمونه SH-۵D آنالیز ادخالها هنوز انجام نشده است و فعلا فقط آنالیز کانی میزبان را داریم.

      ترکیب شیمی تمام ادخالهای مذاب موجود در اسپینلها ازنوع ماگمای بازالتی می باشد.

بر اساس مقایسه ترکیب شیمی تمام اسپینلها و نیز ادخالهای ماگمایی آنالیز شده جزو گروه بازالتهای OFBمی باشند.

      نکته جالب در ترکیب شیمی اسپینلهای هر نمونه وجود  رنج تغییرات زیاد می باشد.به گونه ای که اختلاف درصد بین حداقل و حداکثر پاراماتر Cr # اسپینلها در نمونه SH-۵D (۵۰%) در نمونه KB۱-۴۷%  - و در نمونه K۱-۶۲/۲  -۴۰ % -میباشد.

      وضعیت گستردگی تغییرات در مورد ترکیب بازالتهای ادخالی نیز به همین گونه می باشد. به گونه ای که پس از پیاده کردن ترکیبهای بازالتی مربوط به هر(یک)نمونه در روی گرافهای مختلف با وضعیت مشابه پلات کردن شیمی سنگ کل نمونه هایی که از کیلومترها فاصله از یکدیگر برداشت شده باشند مواجه می شویم.به عنوان نمونه ادخالهای مذاب موجود در نمونه KB۱ در مقدار MgO حدود ۸۸% نوسان نشان می دهند.

      اسپینلهای موجود در بازالت نمونه SH-۵D نیز وضعیت فوق را نشان می دهندو نکته ویژه بالا بودن درصد  Al۲۰۳ در اسپینلهای این نمونه می باشد به گونه ای که تعدادی از این بلورها ی Cr-Sinelاز نظر مقدار درصد اکسید آلومینیم در بین نمونه های MORB  در ردیف غنی ترین نمونه هایی که تا کنون گزارش شده اند قرار می گیرد.

 

 

 

◊◊◊◊

 

نتیجه گیرى :

 

۱-کرم اسپینلهای مشاهده شده همگی از نوع OFB می باشند.

۲-آنالیزشیمی بلورهای کروم اسپینل موجود در هر نمونه نشانگر وجود گستردگی ترکیب شیمیایی در هر نمونه می باشد.

۳-آنالیز ادخالهای مذاب نیز مشابه موارد فوق می باشند.

۴- تعدادی از این بلورها ی Cr-Sinelاز نظر مقدار درصد اکسید آلومینیم در بین نمونه های MORB  در ردیف غنی ترین نمونه هایی که تا کنون در دنیا گزارش شده اند قرار می گیرد.پراکندگی ترکیب شیمی در هر نمونه آنقدر زیاد است که از یک سو همانگونه که ذکر گردید در حداکثر فراوانی آلومینیم برای نمونه های MORBواز سوی دیگر تعدادی دیگر از بلورهای همان نمونه در مرز میزان آلومینیم بین نوع MORB و IABقرار می گیرد.

۵-مجموع موارد فوق می تواند موید ناهمگنی مشخص زیاد در گوشته مولد بازالتهای افیولیت کرمانشاه باشند.

 

 

 

 

 

◊◊◊◊

 

 

 

 

منابع فارسى :

                         

 

-آرین, محمد علی( ۱۳۷۷):پتروگرافی, ژئوشیمی و پترولوژی توده های آذرین محور سنقر – مریوان. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات.رساله دکترا ۲۲۳ صفحه

-احمدی, مجتبی(۱۳۸۰):بررسی پترولوژیکی مجموعه بازالتی کامیاران,دانشگاه تهران دانشکده علوم,رساله کارشناسی ارشد۲۰۵ صفحه

-درویش زاده, علی(۱۳۷۰):زمین شناسی ایران, انتشاران نشردانش امروز,۹۰۱ صفحه

 

 

 

◊◊◊◊

 

References :

 

Frezzoti, M.-L.,۲۰۰۱.Silicate-melt inclusions in magmatic rocks: applications to petrology.Lithos ۵۵,P.۲۷۳-۲۹۹

 

Ghazi,A.M.,Hassanipak,A.A.,۱۹۹۹,Geochemistry of subalkaline and alkaline extrasives from the Kermanshah Ophiolite,Zagros suture zone,western iran:Implication for Tethyan plate tectonics,Jurnal of Asian Earth Science-۱۷,۳۱۹-۳۳۲

 

Kamenetsky,V.,۱۹۹۶.Metodology for the study of melt inclusion in Cr-Spinel ,and implication for parental melts of MORB from FAMOUS area,Earth and Planetary Scince Letters,۱۴۲-P.۴۷۹-۴۸۶

 

 

 

 مجتبی احمدی ، کارشناسی ارشد پترولوژی ، سرپرست یک کارگاه ژئوتکنیک در عسلویه
محمدولی ولی زاده، دکترای پترولوژی،استاد دانشگاه تهران
وادیم کامنتسکی،دکترای ژئوشیمی،استاد دانشگاه تاسمانیا
 
◊◊◊◊
 
چکیده:
 
       ادخالهای ماگمایی(یا ادخالهای مذاب )عبارتند از قطراتی از ماگما که در درون یک بلور محاط می شوند(به دام می افتند).بر مبنای این تعریف گستره استفاده این دانش تمام علم ماگماتیسم را در بر می گیرد.به نظر می رسد که این نوع مطالعات ازسالهای بعد از 1993 شدت گرفته است.
      نمونه های مطالعه حاضر بلورهای کانی کروم اسپینل دارای ادخالهای ماگمایی مربوط به بازالتهای 3 منطقه از افیولیت کرمانشاه می باشد.مطابق با اصول مطالعاتی ازاین نوع روش آزمایش در سه –مرحله: 1-جدایش کانی-2-همگن سازی ادخالها در دمای بالا(1250 درجه سانتیگراد برای نمونه های این مطالعه)-3- آنالیز نقطه ای شیمیایی(میکروپروب) انجام گردید.
     کروم اسپینلهای مشاهده شده و ادخالهای مذاب آنها همگی از نوع OFB می باشند. پراکندگی ترکیب شیمی در هر نمونه آنقدر زیاد است که به عنوان مثال در مورد درصد اکسید آلومینیم از یک سو در حداکثر فراوانی آلومینیم برای نمونه های MORBواز سوی دیگر تعدادی دیگر از بلورهای همان نمونه در مرز درصد آلومینیم بین نوع MORB و IABقرار می گیرد. مجموع موارد فوق می تواند موید ناهمگنی مشخص زیاد در گوشته مولد بازالتهای افیولیت کرمانشاه باشند.
 
 
 
 
 
Abstract :
 
     Melt Inclusions are the drops of magma which trapped in one crystals. According to this sentence this knowledge is use in all of the magmatism sciences. It seems that this type of magmatism study has been common after 1993 in the world.
     The samples of this present study are some Cr-Spinel minerals which are related to three basalt samples (3 location) of Kermanshah ophiolitic basalts .The procedure of this study done in three stage:1-Crystal separation 2-Hemogenization of MI by heating stage(to 1250o C) 3-Microprobe Analyse.
     All of these Cr-spinels and related Melt inclusions classify in OFB type.The distribution of chemical results in each of samples is very high, for example the distribution of Al2O3 in one sample is so high that one part of the results is near to the highest MORB record in the world but another part (side) is near to IAB&MORB boundary.All of such results maybe are related(refer) to a great non-hemogenous composition of mantle which has made the Kermanshah ophiolitic basalts.       

کلید واژه ها: کرمانشاه