بررسی ولکانیسم ترشیری منطقه عباس آباد (غرب سبزوار- ایران مرکزی)
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | ششمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | محمد هاشم امامی- حمیده رشید |
| تاريخ برگزاری | ۲۵ بهمن ۱۳۷۸ |
- زمین شناسی عمومی منطقه:
قدیمی ترین سنگ های موجود الترامافیک های متعلق به مجموعه افیولیتی فرومد منسوب به کرتاسه بالایی و جوان ترین واحد ها تراس های آبرفتی کواترنر می باشد. ائوسن شامل ردیفی از سنگ های گدازه ای و آذر آواری می باشد که گاه دایک های بازیک آنها را قطع کرده است. ردیف های ائوسن موجود در منطقه در مقایسه با تقسیم بندی امامی (1981) در منطقه قم- آران ردیف کاملی بوده و شامل واحد های E1 تا E6 می باشد. کمترین ضخامت در سری های ائوسن در واحد E1 و بیشترین ضخامت مربوط به واحد های E6 می باشد با توجه به حالت هیالوکلاستیک گدازه ها و وجود آهک نومولیت دار و نوع رسوبات موجود به نظر می رسد فعالیت های آتشفشانی ائوسن زیرین تا بالایی در محیط قاره ای و آب های کم عمق صورت گرفته و سنگ های گدازه ای و آذر آواری به صورت متناوب تشکیل شده اند. داخل واحد های مختلف ائوسن آهک های نومولیت داری وجود دارد که سن واحد ها را به ائوسن زیرین تا بالایی نسبت می دهد.
- سنگ شناسی: بر اساس مطالعات انجام شده سنگ های منطقه به سه دسته گدازه ای، آذر آواری و نیمه ژرف تقسیم می شوند.
سنگ های گدازه ای:
گدازه ها دارای ترکیب بازیک تا میانه بوده و به جز واحد E3 و E5 در بقیه واحد ها حضور دارند. گدازه های واحد E1 قرمز آجری بوده و حالت توده ای داشته و گسترش محدودی دارد و از نظر ترکیب هورنبلند تراکی آندزیت می باشد. رنگ واحد E2 که در شمال غرب عباس آباد برونزد دارد، تیره بوده و از قاعده به سمت بالا شامل آلکالی بازالت، تراکی بازالت و تراکی آندزیت می باشد. واحد E4 نیز گسترش محدودی داشته و رنگ عمومی واحد قرمز تیره می باشد و ترکیب گدازه های آن بازالتی می باشد. واحد E6 که بیشترین گسترش را دارد دارای رنگ تیره بوده و از نظر ترکیب سنگ های آن آلکالی بازالت، تراکی بازالت و تراکی بازالت تا تراکی آندزیت می باشد.
سنگ های آذر آواری:
سنگ های آذر آواری در منطقه دارای گسترش قابل توجهی هستند و تقریباٌ در همه واحد های ائوسن چه به صورت توف و چه به اشکال دیگر دیده شده و ترکیب آنها از بازیک تا میانه تغییر می کند.
برش ها به طور عمده در واحد E6 مشاهده می شود. از نظر ترکیب تراکی آندزیتی و تراکی بازالتی تا تراکی آندزیتی هستند. توف ها نسبت به برش ها تنوع بیشتری دارند. در واحد E1 توف ها گسترش محدودی داشته، قرمز رنگ بوده و لایه بندی دارند. از نظر ترکیب نیز کریستال لیتیک توف آندزیتی تا داسیتی هستند. توف های واحد E3 دارای ترکیب اسیدی بوده و خاکستر توف داسیتی هستند. در واحد E6 توف ها به همراه برش ها وجود داشته و گسترش نسبتاٌ وسیعی نیز دارند. این توف ها از نظر ترکیب لیتیک کریستال توف با ترکیب تراکی بازالتی تا تراکی آندزیتی می باشد.
علاوه بر این ها دایک هایی نیز در منطقه وجود دارد از جمله دایک های واحد E2 که ترکیب هورنبلند گابرویی و مونزو گابرویی دارد و نیز دایک تغذیه کننده واحد E6 (آلکالی بازالتی تا تراکی بازالتی) این دایک ها از جنس خود واحد بوده و در بخش های مختلف واحد E6 نفوذ کرده است.
در گدازه ها و توف های منطقه شواهد ضعیفی از اختلاط ماگمایی دیده می شود که این شواهد عبارتند از: پدیده جذب شدگی و بافت غربالی پلاژیو کلاز ها، جذب شدگی در پیروکسن ها و وجود منطقه بندی نوسانی در پلاژیو کلاز ها. ضمناٌ در توف ها نیز شواهد خفیفی از اختلاط ماگمایی از جمله وجود ریز بالش های بازیک دارای پلاژیو کلاز های اسکلتی در زمینه بازیک مشاهده می گردد. بررسی شواهد موجود می تواند نشانگر این مسئله باشد که اختلاط بین دو ماگمای بازالتی یا بین ماگمای کمی تفریق یافته و ماگمای بازالتی در اتاق ماگمایی رخ داده است.
ژئو شیمی و پترولوژی: برای تعیین سری ماگمایی سنگ های منطقه از نمودار های مختلفی از جمله Middlemost 1990 Irvine and Bargar 1970, Kuno 1968 استفاده گردید که بر این اساس عمده سنگ ها متعلق به سری آلکالن و همچنین با استفاده از نمودار امامی 1981 ملاحظه می شود بیشتر سنگ ها آلکالن سدیک هستند و بعضی نمونه ها پتاسیک می باشند. برای بررسی تغییرات عناصر از ضریب تفریق (D.I) استفاده نموده ایم. ضریب تفریق سنگ های منطقه از 29/5 درصد در آلکالی بازالت E6 تا 69/19 درصد در تراکی بازالت تا تراکی آندزیت واحد E6 متغیر است. بررسی تغییرات عناصر در مقابل ضریب تفریق نشان می دهد تبلور بخشی در سنگ های منطقه فرایندی فعال و کارا بوده است. نمودار های تغییرات عناصر اصلی در مقابل ضریب تفریق وجود دو روند تفریقی در نمونه ها را نشان می دهد که روند فرعی غنی شدگی بیشتری دارد، که در این موارد می توان عناصر Fe, Al, Si را ذکر کرد. این روند فرعی در ائوسن بالایی ناشی از درگیری بیشتر ماگما با سنگ های پوسته ای و تاثیر فرایند AFC (تبلور بخشی به همراه آلودگی) بوده است. بررسی تغییرات آهن در برابر ضریب تفریق غنی شدگی قابل توجهی در محدوده ضریب تفریق 65-50 نشان می دهد که احتمالاٌ ناشی از بالا بودن فوگاسیته اکسیژن در آنها است. ضمناٌ در نمودار پتاسیم در مقابل تفریق آشفتگی و بی نظمی هایی ملاحظه می شود که با توجه به ناسازگار بودن پتاسیم می توان آن را ناشی از آلودگی ماگمای اولیه بازالتی با پوسته یا دگر سانی های بعدی دانست.
نمودار های عناصر سازگار در برابر ضریب تفریق دارای روند نزولی و قابل قبولی است بررسی روند تغییرات عناصر ناسازگار در مقابل ضریب تفریق همگی حکایت از بی نظمی و آشفتگی در نمودار ها دارد و به نظر می رسد فرایند آلودگی پوسته ای نقش بسیار مهم و موثری در این بی نظمی ها داشته است.
مقایسه الگوی کلی نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه با دیگر مناطق دنیا بیشترین هماهنگی را با ماگماتیسم ریفت شرقی آفریقا (اتیوپی- کنیا) نشان می دهد و ضمناٌ عناصر Nb و Ta تهی شدگی خاص مناطق فرو رانش را نشان نمی دهند. عادی کردن آلکالی بازالت های منطقه نسبت به N- MORB و OIT (توله ایت های جزایر اقیانوسی) نشان از غنی شدگی از عناصر Th و K و تهی شدگی از Ti و Ce می باشد. مقایسه نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه با نمودار آمفیبولیت گنیس پوسته بالایی نشان می دهد ماگمای گوشته ای در راه رسیدن به سطح زمین با پوسته بالایی آلودگی یافته و عناصر فوق در آن افزایش یافته است. تهی شدگی تیتانیوم را می توان به تبلور بخشی ناشی از مصرف کانی های اپاک چگال نسبت داد و تهی شدگی Ce احتمالاٌ به علت تهی بودن منشاء گوشته ای از این عناصر بوده است. با توجه به نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه به نظر میرسد این ماگما در یک رژیم کششی درون ورقه ای بیرون ریخته است. نمودارهای مربوط به الگو های ژئو دینامیکی نیز عمدتاٌ تعلق سنگ ها به رژیم های کششی درون صفحه ای را نشان می دهد.
نتیجه گیری:
ماگماتیسم منطقه از ائوسن زیرین شروع شده و در ائوسن میانی به اوج خود رسیده و نهایتاٌ در ائوسن پایانی ختم شده است. این ماگما آلکالن بوده و سایر سری های ماگمایی از جمله سری کالکو آلکالن توسعه چندانی ندارد.
با توجه به نمودار های عناصر اصلی و ناچیز به نظر می رسد تبلور بخشی یک فرایند کار ساز در منطقه بوده و در طول ائوسن ماگمای بازالتی آلکالن را دچار تحول کرده است و در عین حال آلودگی بخشی این ماگما با پوسته آن را دچار ناهنجاری های عنصر نموده است. در ائوسن بالایی درگیری ماگمای گوشته ای (بازالت) با پوسته کارساز تر بوده و یک روند فرعی به موازات روند اصلی در نمودار های عناصر در مقابل ضریب تفریق به وجود آورده است. احتمالاٌ شروع فاز فشاری پیرنئن در ایران موجب بسته شدن شکستگی های عمیق و جلوگیری از صعود آسانتر ماگمای بازالتی به سطح و بالاخره توقف آن در پوسته و تحمل فرایند AFC بوده است. الگوی نمودار های عنکبوتی عناصر سازگار و ناسازگار تا حدود زیادی با ماگماتیسم شاخه شرقی ریفت آفریقا تطبیق دارد و نیز ماگماتیسم و ویژگی های عمومی زمین شناسی منطقه بیشتر مناسب ریفت های کهن و مناطق کراتونی دچار گسلش شده می باشد. شروع باز شدگی حوضه ها در ائوسن زیرین بوده (پیامد فاز فشاری لارامید) و تاثیرات گسلش موجب ایجاد شکستگی های متعدد و صعود ماگمای بازالتی از طریق دایک های تغذیه کننده شده، در اواخر ائوسن این حوضه ها به علت تاثیر فاز فشارشی پیرنئن که خود ناشی از باز شدگی سیستم کافتی آفرو- عربی است (از حدود 45 میلیون سال قبل، Wilson 1989) شروع به بسته شدن و سپس بالا آمدگی Uplifting در منطقه می کند.
قدیمی ترین سنگ های موجود الترامافیک های متعلق به مجموعه افیولیتی فرومد منسوب به کرتاسه بالایی و جوان ترین واحد ها تراس های آبرفتی کواترنر می باشد. ائوسن شامل ردیفی از سنگ های گدازه ای و آذر آواری می باشد که گاه دایک های بازیک آنها را قطع کرده است. ردیف های ائوسن موجود در منطقه در مقایسه با تقسیم بندی امامی (1981) در منطقه قم- آران ردیف کاملی بوده و شامل واحد های E1 تا E6 می باشد. کمترین ضخامت در سری های ائوسن در واحد E1 و بیشترین ضخامت مربوط به واحد های E6 می باشد با توجه به حالت هیالوکلاستیک گدازه ها و وجود آهک نومولیت دار و نوع رسوبات موجود به نظر می رسد فعالیت های آتشفشانی ائوسن زیرین تا بالایی در محیط قاره ای و آب های کم عمق صورت گرفته و سنگ های گدازه ای و آذر آواری به صورت متناوب تشکیل شده اند. داخل واحد های مختلف ائوسن آهک های نومولیت داری وجود دارد که سن واحد ها را به ائوسن زیرین تا بالایی نسبت می دهد.
- سنگ شناسی: بر اساس مطالعات انجام شده سنگ های منطقه به سه دسته گدازه ای، آذر آواری و نیمه ژرف تقسیم می شوند.
سنگ های گدازه ای:
گدازه ها دارای ترکیب بازیک تا میانه بوده و به جز واحد E3 و E5 در بقیه واحد ها حضور دارند. گدازه های واحد E1 قرمز آجری بوده و حالت توده ای داشته و گسترش محدودی دارد و از نظر ترکیب هورنبلند تراکی آندزیت می باشد. رنگ واحد E2 که در شمال غرب عباس آباد برونزد دارد، تیره بوده و از قاعده به سمت بالا شامل آلکالی بازالت، تراکی بازالت و تراکی آندزیت می باشد. واحد E4 نیز گسترش محدودی داشته و رنگ عمومی واحد قرمز تیره می باشد و ترکیب گدازه های آن بازالتی می باشد. واحد E6 که بیشترین گسترش را دارد دارای رنگ تیره بوده و از نظر ترکیب سنگ های آن آلکالی بازالت، تراکی بازالت و تراکی بازالت تا تراکی آندزیت می باشد.
سنگ های آذر آواری:
سنگ های آذر آواری در منطقه دارای گسترش قابل توجهی هستند و تقریباٌ در همه واحد های ائوسن چه به صورت توف و چه به اشکال دیگر دیده شده و ترکیب آنها از بازیک تا میانه تغییر می کند.
برش ها به طور عمده در واحد E6 مشاهده می شود. از نظر ترکیب تراکی آندزیتی و تراکی بازالتی تا تراکی آندزیتی هستند. توف ها نسبت به برش ها تنوع بیشتری دارند. در واحد E1 توف ها گسترش محدودی داشته، قرمز رنگ بوده و لایه بندی دارند. از نظر ترکیب نیز کریستال لیتیک توف آندزیتی تا داسیتی هستند. توف های واحد E3 دارای ترکیب اسیدی بوده و خاکستر توف داسیتی هستند. در واحد E6 توف ها به همراه برش ها وجود داشته و گسترش نسبتاٌ وسیعی نیز دارند. این توف ها از نظر ترکیب لیتیک کریستال توف با ترکیب تراکی بازالتی تا تراکی آندزیتی می باشد.
علاوه بر این ها دایک هایی نیز در منطقه وجود دارد از جمله دایک های واحد E2 که ترکیب هورنبلند گابرویی و مونزو گابرویی دارد و نیز دایک تغذیه کننده واحد E6 (آلکالی بازالتی تا تراکی بازالتی) این دایک ها از جنس خود واحد بوده و در بخش های مختلف واحد E6 نفوذ کرده است.
در گدازه ها و توف های منطقه شواهد ضعیفی از اختلاط ماگمایی دیده می شود که این شواهد عبارتند از: پدیده جذب شدگی و بافت غربالی پلاژیو کلاز ها، جذب شدگی در پیروکسن ها و وجود منطقه بندی نوسانی در پلاژیو کلاز ها. ضمناٌ در توف ها نیز شواهد خفیفی از اختلاط ماگمایی از جمله وجود ریز بالش های بازیک دارای پلاژیو کلاز های اسکلتی در زمینه بازیک مشاهده می گردد. بررسی شواهد موجود می تواند نشانگر این مسئله باشد که اختلاط بین دو ماگمای بازالتی یا بین ماگمای کمی تفریق یافته و ماگمای بازالتی در اتاق ماگمایی رخ داده است.
ژئو شیمی و پترولوژی: برای تعیین سری ماگمایی سنگ های منطقه از نمودار های مختلفی از جمله Middlemost 1990 Irvine and Bargar 1970, Kuno 1968 استفاده گردید که بر این اساس عمده سنگ ها متعلق به سری آلکالن و همچنین با استفاده از نمودار امامی 1981 ملاحظه می شود بیشتر سنگ ها آلکالن سدیک هستند و بعضی نمونه ها پتاسیک می باشند. برای بررسی تغییرات عناصر از ضریب تفریق (D.I) استفاده نموده ایم. ضریب تفریق سنگ های منطقه از 29/5 درصد در آلکالی بازالت E6 تا 69/19 درصد در تراکی بازالت تا تراکی آندزیت واحد E6 متغیر است. بررسی تغییرات عناصر در مقابل ضریب تفریق نشان می دهد تبلور بخشی در سنگ های منطقه فرایندی فعال و کارا بوده است. نمودار های تغییرات عناصر اصلی در مقابل ضریب تفریق وجود دو روند تفریقی در نمونه ها را نشان می دهد که روند فرعی غنی شدگی بیشتری دارد، که در این موارد می توان عناصر Fe, Al, Si را ذکر کرد. این روند فرعی در ائوسن بالایی ناشی از درگیری بیشتر ماگما با سنگ های پوسته ای و تاثیر فرایند AFC (تبلور بخشی به همراه آلودگی) بوده است. بررسی تغییرات آهن در برابر ضریب تفریق غنی شدگی قابل توجهی در محدوده ضریب تفریق 65-50 نشان می دهد که احتمالاٌ ناشی از بالا بودن فوگاسیته اکسیژن در آنها است. ضمناٌ در نمودار پتاسیم در مقابل تفریق آشفتگی و بی نظمی هایی ملاحظه می شود که با توجه به ناسازگار بودن پتاسیم می توان آن را ناشی از آلودگی ماگمای اولیه بازالتی با پوسته یا دگر سانی های بعدی دانست.
نمودار های عناصر سازگار در برابر ضریب تفریق دارای روند نزولی و قابل قبولی است بررسی روند تغییرات عناصر ناسازگار در مقابل ضریب تفریق همگی حکایت از بی نظمی و آشفتگی در نمودار ها دارد و به نظر می رسد فرایند آلودگی پوسته ای نقش بسیار مهم و موثری در این بی نظمی ها داشته است.
مقایسه الگوی کلی نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه با دیگر مناطق دنیا بیشترین هماهنگی را با ماگماتیسم ریفت شرقی آفریقا (اتیوپی- کنیا) نشان می دهد و ضمناٌ عناصر Nb و Ta تهی شدگی خاص مناطق فرو رانش را نشان نمی دهند. عادی کردن آلکالی بازالت های منطقه نسبت به N- MORB و OIT (توله ایت های جزایر اقیانوسی) نشان از غنی شدگی از عناصر Th و K و تهی شدگی از Ti و Ce می باشد. مقایسه نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه با نمودار آمفیبولیت گنیس پوسته بالایی نشان می دهد ماگمای گوشته ای در راه رسیدن به سطح زمین با پوسته بالایی آلودگی یافته و عناصر فوق در آن افزایش یافته است. تهی شدگی تیتانیوم را می توان به تبلور بخشی ناشی از مصرف کانی های اپاک چگال نسبت داد و تهی شدگی Ce احتمالاٌ به علت تهی بودن منشاء گوشته ای از این عناصر بوده است. با توجه به نمودار های عنکبوتی آلکالی بازالت های منطقه به نظر میرسد این ماگما در یک رژیم کششی درون ورقه ای بیرون ریخته است. نمودارهای مربوط به الگو های ژئو دینامیکی نیز عمدتاٌ تعلق سنگ ها به رژیم های کششی درون صفحه ای را نشان می دهد.
نتیجه گیری:
ماگماتیسم منطقه از ائوسن زیرین شروع شده و در ائوسن میانی به اوج خود رسیده و نهایتاٌ در ائوسن پایانی ختم شده است. این ماگما آلکالن بوده و سایر سری های ماگمایی از جمله سری کالکو آلکالن توسعه چندانی ندارد.
با توجه به نمودار های عناصر اصلی و ناچیز به نظر می رسد تبلور بخشی یک فرایند کار ساز در منطقه بوده و در طول ائوسن ماگمای بازالتی آلکالن را دچار تحول کرده است و در عین حال آلودگی بخشی این ماگما با پوسته آن را دچار ناهنجاری های عنصر نموده است. در ائوسن بالایی درگیری ماگمای گوشته ای (بازالت) با پوسته کارساز تر بوده و یک روند فرعی به موازات روند اصلی در نمودار های عناصر در مقابل ضریب تفریق به وجود آورده است. احتمالاٌ شروع فاز فشاری پیرنئن در ایران موجب بسته شدن شکستگی های عمیق و جلوگیری از صعود آسانتر ماگمای بازالتی به سطح و بالاخره توقف آن در پوسته و تحمل فرایند AFC بوده است. الگوی نمودار های عنکبوتی عناصر سازگار و ناسازگار تا حدود زیادی با ماگماتیسم شاخه شرقی ریفت آفریقا تطبیق دارد و نیز ماگماتیسم و ویژگی های عمومی زمین شناسی منطقه بیشتر مناسب ریفت های کهن و مناطق کراتونی دچار گسلش شده می باشد. شروع باز شدگی حوضه ها در ائوسن زیرین بوده (پیامد فاز فشاری لارامید) و تاثیرات گسلش موجب ایجاد شکستگی های متعدد و صعود ماگمای بازالتی از طریق دایک های تغذیه کننده شده، در اواخر ائوسن این حوضه ها به علت تاثیر فاز فشارشی پیرنئن که خود ناشی از باز شدگی سیستم کافتی آفرو- عربی است (از حدود 45 میلیون سال قبل، Wilson 1989) شروع به بسته شدن و سپس بالا آمدگی Uplifting در منطقه می کند.