منشا دایکهای وبستریتی و کرومیتیتهای وابسته در مجموعه اولترامافیک مافیک سیخوران جنوب شرق ایران
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | ششمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | مسیب سبزه یی- حبیب الله قاسمی- ژوتو تیری |
| تاريخ برگزاری | ۲۵ بهمن ۱۳۷۸ |
مقدمه:
خاستگاه دایک های پیروکسنیتی که به صورت شبکه ای متقاطع، بخش الترامافیک کمپلکس های افیولیتی را قطع می نماید از دیرباز به عنوان یکی از مسائل پترولوژی افیولیت ها مطرح بوده است. وجود این دایک ها در افیولیت های ایران توسط نویسندگان مختلف گزارش شده است. دایک های وبستریتی مجموعه اولترامافیک- مافیک سیخوران اولین بار توسط سبزه ای (1974) گزارش شده است. مشاهدات صحرایی قبلی نشان می داد که این دایک ها به خرج پریدوتیت های جامد قبلی به وجود آمده اند. در بسیاری از این دایک ها، قطعات به جای مانده از پریدوتیت های میزبان دیده شده است. شبکه ای از این دایک ها در مجموعه اولترامافیک- مافیک صوغان در منطقه اسفندقه در درون لرزولیت ها دیده شده که قطعاتی از سنگ میزبان هنوز در آنها قابل رویت است (احمدی پور و سایرین در دست تهیه).
در یکی از برونزد های بخش اولترامافیک مجموعه سیخوران در کنار این روستا، دایک های وبستریتی به صورت شبکه ای به موازات روند عمومی لایه بندی ماگمایی، سنگ های دونیتی- ورلیتی- پیروکسنیتی زون عبوری را قطع می نمایند.
در اطراف این دایک ها، اسپینل های کروم دار تجمع یافته و شواهد صحرایی نشان می دهد که تکوین آنها به نحوی با تشکیل کرومیتیت های ناهمخوان ارتباط دارد. به علاوه معلوم گشته است که این کرومیتیت ها به هیچوجه از روند عمومی لایه بندی کرومیتیت ها که در مجموعه سیخوران عموماٌ شرقی- غربی است، تبعیت نمی کند و این نوع کرومیتیت فقط در حاشیه این دایک ها به وجود آمده است. تحقیقاتی که در این مقاله نتایج آن آمده با هدف تبیین خاستگاه دایک های پیروکسنیتی و کرومیتیت های وابسته به آنها انجام شده است.
2- مشاهدات صحرایی: دایک های پیروکسنیتی مورد بحث در محدوده ای به عرض حداکثر 50 متر و طول 300 متر در درون دونیت های مجموعه سیخوران تشکیل شده اند. ضخامت این دایک ها حداکثر به یک متر می رسد و توسط شاخه های فرعی به هم متصل می شوند. دونیت های میزبان دایک ها به مجموعه ای تعلق دارند که از تناوب دونیت- ورلیت- وبستریت و کلینو پیروکسنیت تشکیل شده و در مقیاس منطقه ای جزئی از واحد زون عبوری هستند. واحد زون عبور از نظر موقعیت چینه شناسی بین دونیت- هارزبورژیت های تحتانی و گابرو های لایه ای مجموعه سیخوران قرار دارند.
برخی دایکها نسبتا ضخیم هستند و قطعه ای از سنگ میزبان در آن بجا مانده است که مشخص میشود با ورود یک محلول یا یک مذاب به درون دونیت میزبان، در اثر وقوع واکنش های متاسوماتیک بین آنها، دایک پیروکسنیتی تکوین یافته است. ویژگی ترکیب شیمیایی آن محلول یا آن مذاب، مهمترین بخش مساله خاستگاه پیروکسنیت ها می باشد. در بعضی از برونزد ها و در ارتباط بسیار تنگاتنگ با دایک های پیروکسنیتی، تجمعات کروم اسپینل دیده شده است. مشاهدات صحرایی نشان می دهد که تشکیل این تجمعات کرومیتیتی رابطه مستقیم با تشکیل دایک ها دارد. لذا مساله دیگری که مطرح است، رابطه تشکیل دایک ها با کانی کروم اسپینل است. بررسی های دقیق صحرایی نشان داد که دایک ها از پیروکسن غنی بوده، مقدار کمی پلاژیو کلاز هم در آنها دیده می شود. لذا می توان گفت که ماگمای مهاجم به درون دونیت های میزبان، احتمالاٌ بازالتی بوده است. اگر ماگمای مهاجم بازالتی باشد پس چرا باید میزان پلاژیو کلاز در دایک ها اینقدر کم باشد. آیا ماگمای مهاجم اولترابازیک بوده است؟ آیا ماگمای مهاجم پیروکسنیتی بوده و یا آنکه دایک های پیروکسنیتی فعلی نتیجه واکنش یک ماگمای مهاجم با سنگ میزبان است؟ برای روشن نمودن این ابهامات به مطالعات سنگ نگاشتی و ژئو شیمیایی مبادرت نمودیم.
مطالعات سنگ نگاشتی و ژئو شیمیایی: دونیت های میزبان دارای بافت گرانوبلاستیک بوده و تماماٌ از الیوین با ترکیب متوسط 89/09 درصد فورسترین (متوسط 13 تجزیه شیمیایی نقطه ای با میکروسوند) و مقدار کمی (در حدود 0/5 درصد) کروم اسپینل تشکیل شده است. متوسط عدد کروم (Cr#= Cr/ (Cr+ Al) *100) برای 7 نمونه کروم اسپینل در سنگ میزبان برابر 59/78 و عدد منیزیم (Mg#= Mg/ (Mg + Fe) ²+ *100) برابر 52/17 است. متوسط Cr2O3 برای کروم اسپینل سنگ میزبان 43/95 درصد و Al2O3 آن برابر 19/83 است. متوسط #Cr در کروم اسپینل های حاشیه دایک های پیروکسنیتی برابر 52/65 و # Mg آن برابر 47/28 بوده و درصد Cr2O3 و Al2O3 آنها به ترتیب 38/63 و 23/29 است. (متوسط 9 آنالیز نقطه ای). کروم اسپینل های درون دایک های پیروکسنیتی نیز دارای # Cr برابر 46/53 و # Mg برابر 44/66 بوده، درصد Cr2O3 و Al2O3 آنها به ترتیب 34/09 و 26/29 است (متوسط 11 آنالیز نقطه ای).
دایک ها عمدتاٌ از دو کانی ارتوپیروکسن با ترکیب متوسط En 88.64 Fs 10.47 Wo .89 و کلینوپیروکسن با ترکیب En 48.47 Fs 3.38 Wo 48.15 و مقدار بسیار کمی کروم اسپینل و پلاژیو کلاز تشکیل شده اند. پلاژیو کلاز ها به شدت تجزیه شده و به مجموعه ای از آلبیت+ زوئیزیت+ کلینوزوئیزیت تبدیل شده اند. مقدار ارتوپیروکسن از مقدار کلینوپیروکسن بسیار کمتر است.
مشاهدات سنگ نگاشتی نشان می دهد که الیوین درون سنگ میزبان در حاشیه دایک ها در تعادل با پیروکسن ها نبوده و روابط بافتی حاکی از تشکیل پیروکسن ها به خرج الیوین است. به علاوه، مطالعات ژئو شیمیایی حاکی از آن است که کروم اسپینل های درون و حاشیه دایک ها به طور مشخص از کروم اسپینل های درون سنگ میزبان از Al غنی تر و از Cr فقیر تر هستند.
4- بحث: اگر تصور نماییم که یک ماگمای بازالتی در حالت مذاب از طریق شبکه شکستگی ها به درون دونیت های جامد هجوم نماید، و اگر این ماگما را سرشار از بسته های ساختاری پلاژیو کلاز غنی از آنورتیت و بسته های ساختاری غنی از دیوپسید در حالت مذاب تصور نماییم، تنها بسته های ساختاری که میل ترکیبی بسیار زیادی برای واکنش با الیوین دارند و در حقیقت پتانسیل شیمیایی ترمودینامیکی زیادی دارند، همانا بسته های ساختاری آنورتیت هستند. لذا می توان تصور نمود که بسته های ساختاری آنورتیت طبق واکنش زیر با الیوین ترکیب گشته، وبستریت های کروم اسپینل دار (غنی از Al) ایجاد نمایند
(1)
CaMgSi2O6 + 2MgSiO3 + MgAl2O4 → 2SiO4Mg2 CaAl2Si2O8+
انورتیت مذاب( بازالت) + فورستریت(دونیت جامد)
اسپینل (دایک) + انستاتیت (دایک) → دیوپسید (دایک)+
(2)
Cr2O3, FeO + MgAl2O4→ (Mg, Fe) (Al, Cr)2O4
اسپینل حاصل + کرومیت غنی از کروم درون دونیت جامد کرومیت غنی از آلومینیوم درون دایک → از واکنش
با دو واکنش می توان بسیاری از مشاهدات قبلی را توجیه نمود:
1- مقدار کم پلاژیو کلاز در دایک پیروکسنیتی (وبستریتی) به علت مصرف شدن پلاژیو کلاز موجود در ماگمای بازالتی در واکنش شماره 1 است.
2- پیدایش ارتوپیروکسن در دایک های وبستریتی نتیجه طبیعی تشکیل این کانی از طریق واکنش شماره 2 است.
3- وجود اسپینل فراوان در کنار دایک های وبستریتی به علت آن است که واکنش شماره 1 یک واکنش اسپینل زا بوده، این اسپینل غنی از Al تبدیل گردیده است.
4- بالاتر بودن #Cr در کروم اسپینل های حاشیه دایک های از #Cr کروم اسپینل ها درون دایک ها حاکی از آن است که Cr عمدتاٌ از طریق انتشار از درون کروم اسپینل های داخل دونیت میزبان صورت گرفته است.
همچنین پایین تر بودن # Cr در اسپینل های درون دایک ها نسبت به کروم اسپینل های زون حاشیه ای و کروم اسپینل های درون دونیت ها نشان دهنده آن است که Cr عمدتاٌ از طریق دونیت جامد و Al عمدتاٌ از طریق ماگمای بازالتی تامین گشته است.
5- بالا بودن میزان کلینوپیروکسن در این دایک ها به علت آن است که یک نسل کلینوپیروکسن از ماگمای بازالتی و یک نسل دیگر نیز از واکنش شماره 1 به وجود آمده و لذا مقدار آن از ارتوپیروکسن بیشتر شده است.
5- نتیجه: از مطالب بالا می توان دو نتیجه اصلی زیر را پیشنهاد نمود:
1- دایک های وبستریتی بر اثر واکنش مذاب بازالتی و دونیت های جامد به وجود آمده اند. تکوین آنها بر اثر واکنش آنورتیت مذاب و الیوین جامد بوده و محصول فرعی این واکنش اسپینل غنی از Al می باشد.
2- تجمع کروم اسپینل در حاشیه دایک ها به علت آن است که پتانسیل شیمیایی Al (به صورت اسپینل غنی از Al) در درون دایک و پتانسیل شیمیایی Cr (به صورت اسپینل غنی از Cr) در درون دونیت بالا است. در نتیجه به علت انتشار Al از مذاب به سمت لبه دایک ها و انتشار Cr از داخل دونیت به سمت دایک ها، یک زون غنی از کروم در اطراف رگه ها تکوین می یابد.بررسی رابطه ژنتیک گرانیتوئیدهای الوند با سنگهای دگرگونی اطراف آن
خاستگاه دایک های پیروکسنیتی که به صورت شبکه ای متقاطع، بخش الترامافیک کمپلکس های افیولیتی را قطع می نماید از دیرباز به عنوان یکی از مسائل پترولوژی افیولیت ها مطرح بوده است. وجود این دایک ها در افیولیت های ایران توسط نویسندگان مختلف گزارش شده است. دایک های وبستریتی مجموعه اولترامافیک- مافیک سیخوران اولین بار توسط سبزه ای (1974) گزارش شده است. مشاهدات صحرایی قبلی نشان می داد که این دایک ها به خرج پریدوتیت های جامد قبلی به وجود آمده اند. در بسیاری از این دایک ها، قطعات به جای مانده از پریدوتیت های میزبان دیده شده است. شبکه ای از این دایک ها در مجموعه اولترامافیک- مافیک صوغان در منطقه اسفندقه در درون لرزولیت ها دیده شده که قطعاتی از سنگ میزبان هنوز در آنها قابل رویت است (احمدی پور و سایرین در دست تهیه).
در یکی از برونزد های بخش اولترامافیک مجموعه سیخوران در کنار این روستا، دایک های وبستریتی به صورت شبکه ای به موازات روند عمومی لایه بندی ماگمایی، سنگ های دونیتی- ورلیتی- پیروکسنیتی زون عبوری را قطع می نمایند.
در اطراف این دایک ها، اسپینل های کروم دار تجمع یافته و شواهد صحرایی نشان می دهد که تکوین آنها به نحوی با تشکیل کرومیتیت های ناهمخوان ارتباط دارد. به علاوه معلوم گشته است که این کرومیتیت ها به هیچوجه از روند عمومی لایه بندی کرومیتیت ها که در مجموعه سیخوران عموماٌ شرقی- غربی است، تبعیت نمی کند و این نوع کرومیتیت فقط در حاشیه این دایک ها به وجود آمده است. تحقیقاتی که در این مقاله نتایج آن آمده با هدف تبیین خاستگاه دایک های پیروکسنیتی و کرومیتیت های وابسته به آنها انجام شده است.
2- مشاهدات صحرایی: دایک های پیروکسنیتی مورد بحث در محدوده ای به عرض حداکثر 50 متر و طول 300 متر در درون دونیت های مجموعه سیخوران تشکیل شده اند. ضخامت این دایک ها حداکثر به یک متر می رسد و توسط شاخه های فرعی به هم متصل می شوند. دونیت های میزبان دایک ها به مجموعه ای تعلق دارند که از تناوب دونیت- ورلیت- وبستریت و کلینو پیروکسنیت تشکیل شده و در مقیاس منطقه ای جزئی از واحد زون عبوری هستند. واحد زون عبور از نظر موقعیت چینه شناسی بین دونیت- هارزبورژیت های تحتانی و گابرو های لایه ای مجموعه سیخوران قرار دارند.
برخی دایکها نسبتا ضخیم هستند و قطعه ای از سنگ میزبان در آن بجا مانده است که مشخص میشود با ورود یک محلول یا یک مذاب به درون دونیت میزبان، در اثر وقوع واکنش های متاسوماتیک بین آنها، دایک پیروکسنیتی تکوین یافته است. ویژگی ترکیب شیمیایی آن محلول یا آن مذاب، مهمترین بخش مساله خاستگاه پیروکسنیت ها می باشد. در بعضی از برونزد ها و در ارتباط بسیار تنگاتنگ با دایک های پیروکسنیتی، تجمعات کروم اسپینل دیده شده است. مشاهدات صحرایی نشان می دهد که تشکیل این تجمعات کرومیتیتی رابطه مستقیم با تشکیل دایک ها دارد. لذا مساله دیگری که مطرح است، رابطه تشکیل دایک ها با کانی کروم اسپینل است. بررسی های دقیق صحرایی نشان داد که دایک ها از پیروکسن غنی بوده، مقدار کمی پلاژیو کلاز هم در آنها دیده می شود. لذا می توان گفت که ماگمای مهاجم به درون دونیت های میزبان، احتمالاٌ بازالتی بوده است. اگر ماگمای مهاجم بازالتی باشد پس چرا باید میزان پلاژیو کلاز در دایک ها اینقدر کم باشد. آیا ماگمای مهاجم اولترابازیک بوده است؟ آیا ماگمای مهاجم پیروکسنیتی بوده و یا آنکه دایک های پیروکسنیتی فعلی نتیجه واکنش یک ماگمای مهاجم با سنگ میزبان است؟ برای روشن نمودن این ابهامات به مطالعات سنگ نگاشتی و ژئو شیمیایی مبادرت نمودیم.
مطالعات سنگ نگاشتی و ژئو شیمیایی: دونیت های میزبان دارای بافت گرانوبلاستیک بوده و تماماٌ از الیوین با ترکیب متوسط 89/09 درصد فورسترین (متوسط 13 تجزیه شیمیایی نقطه ای با میکروسوند) و مقدار کمی (در حدود 0/5 درصد) کروم اسپینل تشکیل شده است. متوسط عدد کروم (Cr#= Cr/ (Cr+ Al) *100) برای 7 نمونه کروم اسپینل در سنگ میزبان برابر 59/78 و عدد منیزیم (Mg#= Mg/ (Mg + Fe) ²+ *100) برابر 52/17 است. متوسط Cr2O3 برای کروم اسپینل سنگ میزبان 43/95 درصد و Al2O3 آن برابر 19/83 است. متوسط #Cr در کروم اسپینل های حاشیه دایک های پیروکسنیتی برابر 52/65 و # Mg آن برابر 47/28 بوده و درصد Cr2O3 و Al2O3 آنها به ترتیب 38/63 و 23/29 است. (متوسط 9 آنالیز نقطه ای). کروم اسپینل های درون دایک های پیروکسنیتی نیز دارای # Cr برابر 46/53 و # Mg برابر 44/66 بوده، درصد Cr2O3 و Al2O3 آنها به ترتیب 34/09 و 26/29 است (متوسط 11 آنالیز نقطه ای).
دایک ها عمدتاٌ از دو کانی ارتوپیروکسن با ترکیب متوسط En 88.64 Fs 10.47 Wo .89 و کلینوپیروکسن با ترکیب En 48.47 Fs 3.38 Wo 48.15 و مقدار بسیار کمی کروم اسپینل و پلاژیو کلاز تشکیل شده اند. پلاژیو کلاز ها به شدت تجزیه شده و به مجموعه ای از آلبیت+ زوئیزیت+ کلینوزوئیزیت تبدیل شده اند. مقدار ارتوپیروکسن از مقدار کلینوپیروکسن بسیار کمتر است.
مشاهدات سنگ نگاشتی نشان می دهد که الیوین درون سنگ میزبان در حاشیه دایک ها در تعادل با پیروکسن ها نبوده و روابط بافتی حاکی از تشکیل پیروکسن ها به خرج الیوین است. به علاوه، مطالعات ژئو شیمیایی حاکی از آن است که کروم اسپینل های درون و حاشیه دایک ها به طور مشخص از کروم اسپینل های درون سنگ میزبان از Al غنی تر و از Cr فقیر تر هستند.
4- بحث: اگر تصور نماییم که یک ماگمای بازالتی در حالت مذاب از طریق شبکه شکستگی ها به درون دونیت های جامد هجوم نماید، و اگر این ماگما را سرشار از بسته های ساختاری پلاژیو کلاز غنی از آنورتیت و بسته های ساختاری غنی از دیوپسید در حالت مذاب تصور نماییم، تنها بسته های ساختاری که میل ترکیبی بسیار زیادی برای واکنش با الیوین دارند و در حقیقت پتانسیل شیمیایی ترمودینامیکی زیادی دارند، همانا بسته های ساختاری آنورتیت هستند. لذا می توان تصور نمود که بسته های ساختاری آنورتیت طبق واکنش زیر با الیوین ترکیب گشته، وبستریت های کروم اسپینل دار (غنی از Al) ایجاد نمایند
(1)
CaMgSi2O6 + 2MgSiO3 + MgAl2O4 → 2SiO4Mg2 CaAl2Si2O8+
انورتیت مذاب( بازالت) + فورستریت(دونیت جامد)
اسپینل (دایک) + انستاتیت (دایک) → دیوپسید (دایک)+
(2)
Cr2O3, FeO + MgAl2O4→ (Mg, Fe) (Al, Cr)2O4
اسپینل حاصل + کرومیت غنی از کروم درون دونیت جامد کرومیت غنی از آلومینیوم درون دایک → از واکنش
با دو واکنش می توان بسیاری از مشاهدات قبلی را توجیه نمود:
1- مقدار کم پلاژیو کلاز در دایک پیروکسنیتی (وبستریتی) به علت مصرف شدن پلاژیو کلاز موجود در ماگمای بازالتی در واکنش شماره 1 است.
2- پیدایش ارتوپیروکسن در دایک های وبستریتی نتیجه طبیعی تشکیل این کانی از طریق واکنش شماره 2 است.
3- وجود اسپینل فراوان در کنار دایک های وبستریتی به علت آن است که واکنش شماره 1 یک واکنش اسپینل زا بوده، این اسپینل غنی از Al تبدیل گردیده است.
4- بالاتر بودن #Cr در کروم اسپینل های حاشیه دایک های از #Cr کروم اسپینل ها درون دایک ها حاکی از آن است که Cr عمدتاٌ از طریق انتشار از درون کروم اسپینل های داخل دونیت میزبان صورت گرفته است.
همچنین پایین تر بودن # Cr در اسپینل های درون دایک ها نسبت به کروم اسپینل های زون حاشیه ای و کروم اسپینل های درون دونیت ها نشان دهنده آن است که Cr عمدتاٌ از طریق دونیت جامد و Al عمدتاٌ از طریق ماگمای بازالتی تامین گشته است.
5- بالا بودن میزان کلینوپیروکسن در این دایک ها به علت آن است که یک نسل کلینوپیروکسن از ماگمای بازالتی و یک نسل دیگر نیز از واکنش شماره 1 به وجود آمده و لذا مقدار آن از ارتوپیروکسن بیشتر شده است.
5- نتیجه: از مطالب بالا می توان دو نتیجه اصلی زیر را پیشنهاد نمود:
1- دایک های وبستریتی بر اثر واکنش مذاب بازالتی و دونیت های جامد به وجود آمده اند. تکوین آنها بر اثر واکنش آنورتیت مذاب و الیوین جامد بوده و محصول فرعی این واکنش اسپینل غنی از Al می باشد.
2- تجمع کروم اسپینل در حاشیه دایک ها به علت آن است که پتانسیل شیمیایی Al (به صورت اسپینل غنی از Al) در درون دایک و پتانسیل شیمیایی Cr (به صورت اسپینل غنی از Cr) در درون دونیت بالا است. در نتیجه به علت انتشار Al از مذاب به سمت لبه دایک ها و انتشار Cr از داخل دونیت به سمت دایک ها، یک زون غنی از کروم در اطراف رگه ها تکوین می یابد.بررسی رابطه ژنتیک گرانیتوئیدهای الوند با سنگهای دگرگونی اطراف آن