بررسی و مقایسه زمین شناسی و پترولوژی سنگ های دو مجموعه شوشونیتی قلعه خرگوشی (شمال شرق باتلاق گاو خونی) و غرب انارک (شمال شرق استان اصفهان)
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | ششمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | قدرت ترابی - جمشیداحمدیان- مهدی سام زاده |
| تاريخ برگزاری | ۲۵ بهمن ۱۳۷۸ |
مقدمه: منطقه قلعه خرگوشی در شمال شرق باتلاق گاو خونی و از نظر تقسیمات کشوری جزء استان یزد می باشد. در این منطقه یک مجموعه شوشونیتی به طول حدود 25 و عرض تقریبی 4 کیلومتر با سن ائوسن بالایی، رخنمون خوبی را از خود نشان می دهد. در این مجموعه ولکانیک شوشونیتی تمام سنگ های متعلق به یک مجموعه شوشونیتی شامل آبساروکیت- شوشونیت- باناکیت (لاتیت) و توسکانیت را می توان مشاهده نمود.
در 12 کیلومتری غرب منطقه انارک نیز (با گستردگی کمتر) سری سنگ های متعلق به خانواده شوشونیت را می توان مشاهده نمود که مربوط به ائوسن میانی هستند.
بررسی های گوناگون این دو مجموعه سنگی شوشونیتی نشان می دهد که:
شواهد صحرایی:
1- تمام سنگ های این دو سری سنگی در یک پریود خاص زمین شناسی و تحت عوامل و فاکتورهای یکسان با هم به وجود آمده اند (سنگ های قلعه خرگوشی مربوط به ائوسن بالایی و سنگ های غرب انارک مربوط به ائوسن میانی است).
2- گدازه های شوشونیتی منطقه قلعه خرگوشی در یک محیط خشکی برون ریزی نموده، در حالیکه گدازه های غرب منطقه انارک در بعضی از موارد در یک محیط دریایی فوران کرده اند. حجم برون ریزی در منطقه قلعه خرگوشی حدود 3 برابر منطقه غرب انارک می باشد.
3- دو قطب فقیر و غنی از سیلیس به خوبی قابل تشخیص است. حال این سوال پیش می آید که آیا ممکن است از تفریق یک آلکالی بازالت، در مراحل اولیه آن همه آبساروکیت و شوشونیت، و در مراحل آخر آن همه توسکانیت به دست آید.
4- هر دو ماگمای شوشونیتی بیرون ریخته در درون خود استعداد تشکیل مذاب های مجزا را داشته که نشان دهنده توانایی گسترده عدم امتزاج یا نامیژاکی محلول (liquid immiscibility) آن می باشد.
به طوری که در قسمت بالای لایه های شوشونیتی در بعضی موارد می توان 4 ماگمای زئولیتی، آلبیتی، کربناتی و شوشونیتی را در کنار یکدیگر مشاهده نمود. این توانایی گسترده نامیژاکی محلول مربوط به تعداد و فراوانی اجزاء (Components) است.
شواهد پتروگرافی:
1- سنگ های این دو سری سنگی از نظر کانی شناسی دارای یک سری اختلافات هستند مثلاٌ در غرب منطقه انارک پلاژیو کلاز های بسیار بزرگ را در سنگ های آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت می توان یافت در صورتیکه کانی آنالیسم که در منطقه قلعه خرگوشی به فراوانی پیدا می شود، در این ناحیه یافت نمی شود.
2- حاشیه پتاسیک اطراف پلاژیو کلاز ها (بافت آنتی راپاکیوی) نشان دهنده اختلاط ماگمایی Magma mixing می باشد (Elliston 1985, Hibbard 1981).
3- مطالعات مختلف SEM, XRD, DSC, DTG, TG, DTA نشان می دهد که در تمام سنگ های مجموعه شوشونیتی قلعه خرگوشی کانی آنالیسم از متازوماتیسم سدیک لوسیت به دست آمده است. پتاسیم که یک عنصر ناسازگار است ابتدا در ساختمان لوسیت شرکت کرده و سپس در اثر تبدیل شدن لوسیت به آنالیسم، یک عنصر سازگار (سدیم) و آب جای آن قرار می گیرد. علاوه بر آن برای تبدیل شدن لوسیت به آنالیسم لازم است که به ماگما سدیم و آب اضافه شود. این سدیم و آب از کجا تامین شده است؟
در بخشی از سنگ های این سری سنگی در اثر اضافه شدن سیلیس، بلور های آنالیسم تبدیل به مجموعه ای از آلبیت گردیده و پدیده های جالبی از عدم تعادل ایجاد شده است.
4- در هر دو منطقه سیلیسی که باعث تبدیل شدن سانیدین، به آلبیت و آلکالی فلدسپار غنی از سدیم (احتمالاٌ آنورتوکلاز) در باناکیت ها گردیده، از کجا وارد ماگما شده است؟ به خوبی مشخص است که تا به حال به ماگما آب، سیلیس و سدیم افزوده شده و می دانیم که ماگماهای گرانیتی از نظر این 3 جزء (Component) غنی هستند.
5- حاشیه غبار آلود سانیدین در باناکیت ها خود نشان دهنده یک اختلاط ماگمایی است (Wark et al. 1992).
6- بررسی شکل پلاژیو کلاز ها در مسیر تحولات نشان می دهد که از آبساروکیت ها به سمت توسکانیت ها، شکل پلاژیو کلاز ها از حالت صفحه ای بودن در مراحل اولیه تبدیل به اسفنجی، شعاعی و در هم فشرده در توسکانیت ها شده است علت افزایش میزان بی شکل بودن (Anhedrality) با پیشرفت تحولات، افزایش درجه Undercooling و سرد شدگی است. این مطلب نشان می دهد که عاملی باعث سرد شدن سریعتر ماگما گردیده است (Lofgren 1974 و Fowler 1990)
شواهد ژئو شیمی: به منظور مطالعات ژئو شیمی 30 نمونه از سنگ های این دو منطقه آنالیز گردید. در دیاگرام های ژئو شیمیایی آبساروکیت ها با علامت مربع، شوشونیت ها با علامت لوزی، باناکیت ها با علامت مثلث، توسکانیت ها با علامت دایره نشان داده شده است. سنگ های مربوط به قلعه خرگوشی با علامت های توپر و سنگ های مربوط به غرب انارک با علامت های تو خالی آورده شده اند.
1- در دیاگرام های هارکر، مقدار H2O با افزایش مقدار SiO2 ابتدا افزایش و سپس (نزدیک به 60%) کاهش می یابد. Peccerillo 1990 معتقد است که اثرات آلایش پوسته ای یک آلکالی بازالت را در بین عناصر اصلی تنها به وسیله K2O می توان تشخیص داد. علاوه بر آن، مقدار Na2O در طی مسیر تحولات ثابت مانده و تغییر نمی کند. Watson 1982 معتقد است که مقدار Na2O ماگمای حاصل از گوشته در آلایش با مواد پوسته ای تقریباٌ ثابت باقی میماند.
2- در دیاگرام عنکبوتی نرمالیز شدن سنگ های این دو منطقه در برابر گوشته اولیه زمین آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت ها آنومالی منفی Eu از خود نشان نمی دهند، در صورتی که توسکانیت ها و گرانیت بعد از شوشونیت آنومالی منفی از خود نشان می دهند. بررسی های ژئو شیمیایی نشان می دهد که توسکانیت ها دارای فرایند زایشی متفاوت با بقیه سنگ های سری شوشونیتی هستند.
نتیجه گیری:
مطالعات زمین شناسی، پترولوژی و ژئو شیمی این دو مجموعه شوشونیتی نشان می دهد که: سنگ منشاء این دو مجموعه شوشونیتی احتمالاٌ یک گارنت پریدوتیت (احتمالاٌ لرزولیت) متازوماتیز شده گوشته فوقانی است. ماگمای مادر این مجموعه نیز یک آلکالی بازالت بوده که از حدود 7% درجه ذوب بخشی سنگ منشاء به دست آمده است. به دلیل همین درجه ذوب بخشی کم می باشد که سنگ های این دو منطقه مورد بررسی از نظر عناصر ناسازگار بسیار غنی هستند. آلکالی بازالت حاصل از سنگ منشاء به سمت تراز های بالاتر پوسته ای حرکت نموده و در آنجا باعث آناتکسی و ذوب پوسته قاره ای گردیده است. در اثر این پدیده یک گرانیت آناتکتیک ایجاد می شود. ماگمای آلکالی بازالت اولیه نیز در اثر تفریق تبدیل به آبساروکیت و شوشونیت گردیده است. ماگمای گرانیتی به علت سبک تر بودن شروع به حرکت به سمت بالا از درون ماگمای شوشونیتی نموده و در همان حال یک سری تبادلات یونی با ماگمای شوشونیتی انجام می دهد، ولی به علت اختلاف دانسیته با آن اختلاط حاصل نمی کند. شواهد این داد و ستد های عناصر را در مطالعات پتروگرافی سنگ های این دو مجموعه شوشونیتی به خوبی می توان مشاهده نمود. ماگمای شوشونیتی نیز در اثر تفریق تبدیل به آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت می شود. به علت نزدیکی دانسیته مذاب گرانیتی با دانسیته قسمت های بالایی باناکیت ها این دو نوع مذاب با یکدیگر اختلاط حاصل نموده و توسکانیت ها را ایجاد می نمایند. یاد آوری می شود که اگر گرانیتی در کار نبود تا با ماگمای شوشونیتی اختلاط نماید در اثر تفریق ماگمای شوشونیتی اولیه تنها آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت به دست می آمد و توسکانیتی در کار نبود. چنین به نظر می رسد که باید در لیست سنگ های متعلق به سری ماگمایی شوشونیتی تجدید نظر نموده و در صورتیکه سایر مناطقی که در آنها توسکانیت گزارش شده نیز وضعیتی چنین داشته باشند، اصطلاح توسکانیت از لیست سنگ های متعلق به این سری ماگمایی برداشته شود.
در این تحقیق تمام مطالعات صحرایی، پتروگرافی، کانی شناسی، ژئو شیمی و تئوریک با یکدیگر سازگاری و وفاق کاملی دارند. نتایج حاصل از این بررسی می تواند کمک بسیار مهمی در راه تعیین پتروژنز و پترولوژی سنگ ها و ماگماهای شوشونیتی باشد.
در 12 کیلومتری غرب منطقه انارک نیز (با گستردگی کمتر) سری سنگ های متعلق به خانواده شوشونیت را می توان مشاهده نمود که مربوط به ائوسن میانی هستند.
بررسی های گوناگون این دو مجموعه سنگی شوشونیتی نشان می دهد که:
شواهد صحرایی:
1- تمام سنگ های این دو سری سنگی در یک پریود خاص زمین شناسی و تحت عوامل و فاکتورهای یکسان با هم به وجود آمده اند (سنگ های قلعه خرگوشی مربوط به ائوسن بالایی و سنگ های غرب انارک مربوط به ائوسن میانی است).
2- گدازه های شوشونیتی منطقه قلعه خرگوشی در یک محیط خشکی برون ریزی نموده، در حالیکه گدازه های غرب منطقه انارک در بعضی از موارد در یک محیط دریایی فوران کرده اند. حجم برون ریزی در منطقه قلعه خرگوشی حدود 3 برابر منطقه غرب انارک می باشد.
3- دو قطب فقیر و غنی از سیلیس به خوبی قابل تشخیص است. حال این سوال پیش می آید که آیا ممکن است از تفریق یک آلکالی بازالت، در مراحل اولیه آن همه آبساروکیت و شوشونیت، و در مراحل آخر آن همه توسکانیت به دست آید.
4- هر دو ماگمای شوشونیتی بیرون ریخته در درون خود استعداد تشکیل مذاب های مجزا را داشته که نشان دهنده توانایی گسترده عدم امتزاج یا نامیژاکی محلول (liquid immiscibility) آن می باشد.
به طوری که در قسمت بالای لایه های شوشونیتی در بعضی موارد می توان 4 ماگمای زئولیتی، آلبیتی، کربناتی و شوشونیتی را در کنار یکدیگر مشاهده نمود. این توانایی گسترده نامیژاکی محلول مربوط به تعداد و فراوانی اجزاء (Components) است.
شواهد پتروگرافی:
1- سنگ های این دو سری سنگی از نظر کانی شناسی دارای یک سری اختلافات هستند مثلاٌ در غرب منطقه انارک پلاژیو کلاز های بسیار بزرگ را در سنگ های آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت می توان یافت در صورتیکه کانی آنالیسم که در منطقه قلعه خرگوشی به فراوانی پیدا می شود، در این ناحیه یافت نمی شود.
2- حاشیه پتاسیک اطراف پلاژیو کلاز ها (بافت آنتی راپاکیوی) نشان دهنده اختلاط ماگمایی Magma mixing می باشد (Elliston 1985, Hibbard 1981).
3- مطالعات مختلف SEM, XRD, DSC, DTG, TG, DTA نشان می دهد که در تمام سنگ های مجموعه شوشونیتی قلعه خرگوشی کانی آنالیسم از متازوماتیسم سدیک لوسیت به دست آمده است. پتاسیم که یک عنصر ناسازگار است ابتدا در ساختمان لوسیت شرکت کرده و سپس در اثر تبدیل شدن لوسیت به آنالیسم، یک عنصر سازگار (سدیم) و آب جای آن قرار می گیرد. علاوه بر آن برای تبدیل شدن لوسیت به آنالیسم لازم است که به ماگما سدیم و آب اضافه شود. این سدیم و آب از کجا تامین شده است؟
در بخشی از سنگ های این سری سنگی در اثر اضافه شدن سیلیس، بلور های آنالیسم تبدیل به مجموعه ای از آلبیت گردیده و پدیده های جالبی از عدم تعادل ایجاد شده است.
4- در هر دو منطقه سیلیسی که باعث تبدیل شدن سانیدین، به آلبیت و آلکالی فلدسپار غنی از سدیم (احتمالاٌ آنورتوکلاز) در باناکیت ها گردیده، از کجا وارد ماگما شده است؟ به خوبی مشخص است که تا به حال به ماگما آب، سیلیس و سدیم افزوده شده و می دانیم که ماگماهای گرانیتی از نظر این 3 جزء (Component) غنی هستند.
5- حاشیه غبار آلود سانیدین در باناکیت ها خود نشان دهنده یک اختلاط ماگمایی است (Wark et al. 1992).
6- بررسی شکل پلاژیو کلاز ها در مسیر تحولات نشان می دهد که از آبساروکیت ها به سمت توسکانیت ها، شکل پلاژیو کلاز ها از حالت صفحه ای بودن در مراحل اولیه تبدیل به اسفنجی، شعاعی و در هم فشرده در توسکانیت ها شده است علت افزایش میزان بی شکل بودن (Anhedrality) با پیشرفت تحولات، افزایش درجه Undercooling و سرد شدگی است. این مطلب نشان می دهد که عاملی باعث سرد شدن سریعتر ماگما گردیده است (Lofgren 1974 و Fowler 1990)
شواهد ژئو شیمی: به منظور مطالعات ژئو شیمی 30 نمونه از سنگ های این دو منطقه آنالیز گردید. در دیاگرام های ژئو شیمیایی آبساروکیت ها با علامت مربع، شوشونیت ها با علامت لوزی، باناکیت ها با علامت مثلث، توسکانیت ها با علامت دایره نشان داده شده است. سنگ های مربوط به قلعه خرگوشی با علامت های توپر و سنگ های مربوط به غرب انارک با علامت های تو خالی آورده شده اند.
1- در دیاگرام های هارکر، مقدار H2O با افزایش مقدار SiO2 ابتدا افزایش و سپس (نزدیک به 60%) کاهش می یابد. Peccerillo 1990 معتقد است که اثرات آلایش پوسته ای یک آلکالی بازالت را در بین عناصر اصلی تنها به وسیله K2O می توان تشخیص داد. علاوه بر آن، مقدار Na2O در طی مسیر تحولات ثابت مانده و تغییر نمی کند. Watson 1982 معتقد است که مقدار Na2O ماگمای حاصل از گوشته در آلایش با مواد پوسته ای تقریباٌ ثابت باقی میماند.
2- در دیاگرام عنکبوتی نرمالیز شدن سنگ های این دو منطقه در برابر گوشته اولیه زمین آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت ها آنومالی منفی Eu از خود نشان نمی دهند، در صورتی که توسکانیت ها و گرانیت بعد از شوشونیت آنومالی منفی از خود نشان می دهند. بررسی های ژئو شیمیایی نشان می دهد که توسکانیت ها دارای فرایند زایشی متفاوت با بقیه سنگ های سری شوشونیتی هستند.
نتیجه گیری:
مطالعات زمین شناسی، پترولوژی و ژئو شیمی این دو مجموعه شوشونیتی نشان می دهد که: سنگ منشاء این دو مجموعه شوشونیتی احتمالاٌ یک گارنت پریدوتیت (احتمالاٌ لرزولیت) متازوماتیز شده گوشته فوقانی است. ماگمای مادر این مجموعه نیز یک آلکالی بازالت بوده که از حدود 7% درجه ذوب بخشی سنگ منشاء به دست آمده است. به دلیل همین درجه ذوب بخشی کم می باشد که سنگ های این دو منطقه مورد بررسی از نظر عناصر ناسازگار بسیار غنی هستند. آلکالی بازالت حاصل از سنگ منشاء به سمت تراز های بالاتر پوسته ای حرکت نموده و در آنجا باعث آناتکسی و ذوب پوسته قاره ای گردیده است. در اثر این پدیده یک گرانیت آناتکتیک ایجاد می شود. ماگمای آلکالی بازالت اولیه نیز در اثر تفریق تبدیل به آبساروکیت و شوشونیت گردیده است. ماگمای گرانیتی به علت سبک تر بودن شروع به حرکت به سمت بالا از درون ماگمای شوشونیتی نموده و در همان حال یک سری تبادلات یونی با ماگمای شوشونیتی انجام می دهد، ولی به علت اختلاف دانسیته با آن اختلاط حاصل نمی کند. شواهد این داد و ستد های عناصر را در مطالعات پتروگرافی سنگ های این دو مجموعه شوشونیتی به خوبی می توان مشاهده نمود. ماگمای شوشونیتی نیز در اثر تفریق تبدیل به آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت می شود. به علت نزدیکی دانسیته مذاب گرانیتی با دانسیته قسمت های بالایی باناکیت ها این دو نوع مذاب با یکدیگر اختلاط حاصل نموده و توسکانیت ها را ایجاد می نمایند. یاد آوری می شود که اگر گرانیتی در کار نبود تا با ماگمای شوشونیتی اختلاط نماید در اثر تفریق ماگمای شوشونیتی اولیه تنها آبساروکیت، شوشونیت و باناکیت به دست می آمد و توسکانیتی در کار نبود. چنین به نظر می رسد که باید در لیست سنگ های متعلق به سری ماگمایی شوشونیتی تجدید نظر نموده و در صورتیکه سایر مناطقی که در آنها توسکانیت گزارش شده نیز وضعیتی چنین داشته باشند، اصطلاح توسکانیت از لیست سنگ های متعلق به این سری ماگمایی برداشته شود.
در این تحقیق تمام مطالعات صحرایی، پتروگرافی، کانی شناسی، ژئو شیمی و تئوریک با یکدیگر سازگاری و وفاق کاملی دارند. نتایج حاصل از این بررسی می تواند کمک بسیار مهمی در راه تعیین پتروژنز و پترولوژی سنگ ها و ماگماهای شوشونیتی باشد.