مطالعه سنگ شناسی، محیط رسوبی، توالی های پسرونده سنگهای پرمین در منطقه بی بی شهربانو

کوه های بی بی شهربانو، در بخش جنوبی چین خوردگی آنتی البرز، شرق کارخانه سیمان متروکه شهر ری و در جنوب جاده خراسان واقع است. در این منطقه سنگ های زمان کامبرین (بخش بالایی سازند سلطانیه و سازند لالون)، پرمین (سازند روته)، تریاس (سازند الیکا)، ژوراسیک و کرتاسه رخنمون دارند از لحاظ لیتولوژی سنگ های پرمین در ناحیه مورد مطالعه بیشتر از سنگ آهک فسیل دار تیره تشکیل شده است. نقطه کنتاکت زیرین این سازند با کوارتزیت راسی (Top Quartzite) سازند لالون (کامبرین بالایی) به صورت ناهمسازی فرسایشی (Erosional Disconformity) و کنتاکت بالایی آن نیز با سازند الیکا (تریاس) به صورت ناهمسازی فرسایشی/ کارستی و با افق لاتریتی مشخص می شود. با مطالعه و تشخیص فرامینیفر های زیر:
Langella sp., Tuberitina sp., Neoendothyra sp Endothyra sp., Geinitzina sp., Paleotextularia sp Climacammina sp., permoearlandia sp Globivalvulina sp., pachyphloia sp., Fusulinidae
و همچنین انواع جلبک های آهکی زیر:
Pseudovemiporella sp., Diploporella sp Vermiporella sp., Permocalculus sp
سنگ آهک های بیوژنیک تیره مورد نظر مربوط به سازند روته (پرمین) بوده و سنی معادل مورگابین (Murghabian) دارند. ضخامت سازند روته در این ناحیه به 142 متر می رسد.
با توجه به رخساره های سنگی، فسیل شناسی و میکرو فاسیس ها، سنگ آهک روته در ناحیه بی بی شهربانو را می توان به دو بخش A و B تقسیم نمود. بخش A با سنگ آهک میکریتی ماسه دار شروع می شود و به سنگ آهک بیوکلاستیک با لایه بندی نازک تا ضخیم، خاکستری بسیار تیره، رنگ هوازده خاکستری متمایل به قهوه ای و فراوانی بریوزوآها، اکینودرم ها و براکیوپود ها و با تناوبی از دولومیت ادامه می یابد. ضخامت این بخش 93 متر می باشد.
بخش B از سنگ آهک بیو کلاستیک با لایه بندی متوسط تا نازک و رنگ روشن تر از بخش A (خاکستری تا خاکستری تیره، رنگ هوازده خاکستری متمایل به قهوه ای تا سبز زیتونی) و فراوانی جلبک های سبز و گاستروپود ها مشخص می شود. ضخامت این بخش 48 متر است.
با مطالعه مقاطع نازک، نمونه های دستی صیقلی و مشاهدات صحرایی در سنگ های پرمین این ناحیه 7 میکرو فاسیس در 4 گروه تعیین شده است، سه میکرو فاسیس مربوط به گروه دریای باز، یک میکرو فاسیس مربوط به سد یا با دو میکرو فاسیس مربوط به لاگون و یک میکرو فاسیس مربوط به پهنه کشندی است.
گروه (A)- میکرو فاسیس های دریای باز
میکرو فاسیس (A1)، مدستون بیو کلاستیک (Bioclastic lime mudstone) در این میکرو فاسیس، مقادیر بسیار ناچیزی از دانه های اسکلتی (بریوزوآها، براکیوپود ها، اکینودرم ها و …) و مقادیر ناچیزی از دانه های غیر اسکلتی شامل پلت ها، کوارتز آواری (Detrital Quartz) در اندازه سیلت و کانی های اپاک (Opaque mineral) در یک زمینه ماتریکس میکریتی قرار دارند از ویژگی های این میکرو فاسیس آشفتگی زیستی توسط موجودات زنده (Biotur- bation) است که بوروها (Burrows) به موازات سطح لایه بندی قرار گرفته اند. این میکرو فاسیس در محیطی آرام و در پایین ترین بخش دریای باز رسوب نموده است.
میکرو فاسیس (A2)، وکستون بیو کلاستیک (Wackestone Bioclastic lime) در این میکرو فاسیس، مقادیر قابل توجهی از خرده های بریوزوآ، براکیوپود ها و اکینودرم ها وجود دارد که در بعضی از مقاطع درصد این خرده ها بیش از 25 درصد می باشد. علاوه بر این خرده های اسکلتی ناچیز شامل گاستروپودا، استراکودا، پلسی پود و تریلوبیت و اسپیکول های اسفنج آهکی، فرامینیفر های بنتیک و کلسی اسفر و دانه های غیر اسکلتی شامل پلوئید، کوارتز تخریبی در حد سیلت و کانی های اپاک در بعضی از مقاطع این میکرو فاسیس مشاهده می گردند. پدیده آشفتگی زیستی نیز در بعضی از نمونه ها مشاهده می شود و بورو ها کم و بیش حالت مایل دارند. پدیده تبلور مجدد، دولومیتی شدن (جانشینی دولومیت به جای کلسیت)، سیمان حاشیه ای سین تکسیال، انحلال فشاری (استی لولایت) و پر شدگی ترک ها توسط کلسیت، دولومیت و لیمونیت در بعضی از نمونه ها مشاهده می شود. محیط رسوبی این میکرو فاسیس بخش میانی دریای باز تعیین می شود.
میکرو فاسیس (A3)- پکستون بیو کلاستیک
Bioclastic (Bryozoan & Echinoderm) Lime packstone
در این میکرو فاسیس بیشتر دانه های اسکلتی شامل بریوزوآ ها و اکینودرم ها و کمتر خرده های براکیوپود ها است. همچنین به مقدار بسیار ناچیز دارای خرده های گاستروپودا، استراکدا، تریلوبیت، مرجان، فرامینیفر های بنتیک، اسپیکول اسفنج، جلبک و کلسی اسفر می باشد. دانه های غیر اسکلتی شامل پلوئید و مقادیر بسیار ناچیز کوارتز تخریبی و اوتی ژن می باشد که در یک خمیره میکریتی و به طور پراکنده سیمان اسپاریتی واقع اند. خمیره بیشتر مقاطع نازک مربوط به این میکرو فاسیس میکریتی است ولی در بعضی از نمونه ها انواعی از سیمان از جمله دروزی و حاشیه ای سین تکسیال مشاهده شده است. محیط رسوبی این میکرو فاسیس بخش فوقانی دریای باز تعیین گردیده است.
گروه (B)، میکرو فاسیس سد یا بار (Barrier microfacies) این میکرو فاسیس در بردارنده سه نوع گرینستون می باشد.
الف- بریوزوآ، اکینودرم یا براکیوپود گرینستون
(Brach, Grainstone Bryoz., Echin)
ب- االیت گرینستون (Oolite G)
ج- جلبک، گاستروپود گرینستون: که هر سه نوع گرینستون منطقه سد یا بار را در محیط رسوبی اشغال می کرده اند و در هر نوع، اجزای تشکیل دهنده انواع دیگر کم و بیش وجود دارد. اجزا تشکیل دهنده این میکرو فاسیس شامل خرده های اسکلتی از قبیل اکینودرم ها، بریوزوا ها، براکیوپود ها، گاستروپود ها، فرامینیفر های بنتیک، جلبک ها و مقادیر کمتر پلسی پود ها، تریلوبیت ها و کلسی اسفر و دانه های غیر اسکلتی شامل پلوئید و االیت می باشد. اجزاء مذکور در داخل سیمانی از جنس کلسیت اسپاری قرار گرفته اند این سیمان از انواع بلوکی، دروزی موزائیک و حاشیه ای سین تکسیال است. نکته قابل توجه این است که در بعضی از مقاطع این میکرو فاسیس مقدار اکینودرم و بریوزوآ بیش از 25 درصد می باشد که نشان دهنده حاشیه به طرف دریای سد یا بار است در حالیکه در بعضی از مقاطع مقدار جلبک و گاستروپود بیش از 25 درصد است که احتمالاٌ مربوط به حاشیه به طرف لاگون دریای پرمین بی بی شهربانو می باشد. ضمناٌ در بخش هایی از ناحیه بار یا سد احتمالاٌ در کانال ها االیت تشکیل می شده است ولی به دلیل پدیده تبلور مجدد دولومیتی شدن شدید بسیاری از ساختها و بافت ها محو و ناپدید شده است.
گروه C، میکرو فاسیس های لاگون: میکرو فاسیس (C1)، جلبک و گاسترو پود پکستون
Bioclastic (Algae & Gastropod) Lime Packstone خرده های اسکلتی تشکیل دهنده این میکرو فاسیس شامل جلبک ها، گاسترو پود ها و مقادیر بسیار کمتر خرده های بریوزوآ، اکینودرم، براکیوپود، فرامینیفر های بنتیک و مقادیر بسیار ناچیز مرجان، استراکد، پلسی پود، اسپیکول های اسفنج و خرده های غیر اسکلتی شامل پلت می باشد که در ماتریکس میکریتی و در بعضی از نمونه ها مختصری سیمان اسپاریتی قرار گرفته اند که این سیمان بیشتر از نوع دروزی می باشد. پدیده آشفتگی زیستی به صورت افقی یا کمی مایل در بسیاری از مقاطع این میکرو فاسیس مشاهده می شود. محیط رسوبی این میکرو فاسیس لاگون (مجاور سدیابار) است.
میکرو فاسیس (C2)، جلبک، گاسترو پود وکستون Algae & Gastropod Lime Wackestone
در این میکرو فاسیس خرده های اسکلتی جلبک و گاسترو پود و مقادیر ناچیزی بریوزوآ، براکیوپود، اکینودرم، فرامینیفر های بنتیک و خرده های غیر اسکلتی شامل پلوئید در داخل ماتریکس میکریتی قرار گرفته اند. خمیره میکریتی غالباٌ تجدید تبلور حاصل نموده است. پدیده آشفتگی زیستی در این میکرو فاسیس به صورت افقی صورت گرفته است. محیط رسوبی لاگون (بخش عمیق تر) را جهت این میکرو فاسیس می توان در نظر گرفت.
گروه (D)، میکرو فاسیس پهنه کشندی
(Tidal flat microfacies) اجزاء اصلی تشکیل دهنده این میکرو فاسیس شامل دانه های کوارتز آواری، االیت های تک لایه ای که آهسته آن ها را دانه های کوارتز تشکیل می دهند و االیت های کاذب و به مقدار بسیار ناچیز استراکد و فرامینفر های نامشخص در یک متن میکریتی است، فابریک ها و ساختمان های همزمان با رسوب گذاری همانند لامینه های نازک (تناوب میکریت و میکریت کوارتز دار)، جهت یافتگی دانه های کوارتز، لایه بندی عدسی شکل فلارز یا موجی (Flaser or Wavy bedding) و بعد از رسوب گذاری همانند ترک های گلی (Mud Cracks) دایک های کلاستیکی (Clastic dykes) در این میکرو فاسیس مشاهده می شود. محیط رسوبی این میکرو فاسیس پهنه کشندی است.
محیط رسوبی سنگ های پرمین در منطقه بی بی شهربانو شباهت فراوانی با محیط های کربناته عهد حاضر از جمله سواحل جنوبی خلیج فارس و جنوب فلوریدا و باهاماس دارد. این سنگ ها در محیط دریایی کم عمق در پلاتفرم های اپی کنتیننتال (Epicontinental Sea) حاشیه قاره ای تشکیل شده اند. دریای پرمین در این ناحیه در شروع پیشروی ماسه سنگ های سازند لالون را فرا گرفته و در ابتدا ذرات آواری سیلیسی (کوارتز تخریبی) به این محیط وارد می شده است در این مرحله بستر دریا احتمالاٌ حالت رمپ مانند و شیب بسیار کم (1 متر بر حسب کیلومتر یا 1) داشته است. در بخش پهنه کشندی این رمپ ذرات کوارتز تخریبی به علت تغییرات انرژی به صورت لایه بندی عدسی شکل، طبقات موجی یا فلاورز و لامینه های نازک با ترک های گلی تشکیل می شده است. در این محیط جانورانی از قبیل استراکد زندگی می کردند. با عمیق تر شدن دریای مذکور و مساعد شدن محیط جهت تشکیل رسوبات کربناته انواع رسوبات شیمیایی و بیوژنیک کربناته تشکیل گردید. در مناطق نسبتاٌ آرام و عمیق تر این حوضه رسوبات دانه ریز کربنات کلسیم (Lime mud) رسوب نموده است که دارای مقادیر ناچیز از خرده های اسکلتی جانوران دریای باز به ویژه اکینودرم ها، بریوزوآ ها، براکیوپود ها، … بوده اند. در این ناحیه به دلیل رسوب گذاری آهسته، فعالیت موجودات زنده حفار افزایش یافته به طوری که این موجودات سبب به هم ریختگی رسوبات شده اند، در بخش فلات قاره (پلاتفرم) این حوضه به دلیل شرایط مساعد تر، هجوم ارگانیسم ها رخ داده و تجمع خرده های این ارگانیسم ها در حاشیه فلات قاره دریای مذکور ایجاد بار یا سد نموده است و به علت داشتن مقطع کم شیب و احتمالاٌ شدت آرام تا متوسط امواج ریف ها در این ناحیه (سد یا بار) تشکیل نشده اند.
ارگانیسم های موجود دراین ناحیه در بخش رو به دریا بیشتر شامل اکینودرم ها، بریوزوآها و براکیوپود ها و در بخش رو به لاگون بیشتر شامل جلبک ها و گاستروپود ها می باشد ضمناٌ در ناحیه سد یا بار به دلیل بالا بودن انرژی محیط نسبت به محیط های رسوبی اطراف االیت ها درنواحی کانال های قطع کننده و دیگر بخش های سد یا بار تشکیل می شده است. به طرف ساحل، رسوبات کربناته در محیطی آرام در پشت سد رسوب می کرده اند.
منحنی عمق سنگ های پرمین بی بی شهربانو بیانگر یک سیکل بزرگ پسرونده در مقیاس میلیون سال است که بر روی این سیکل، سی و هفت (37) سیکل کوچک پسرونده مشاهده می شود. در این سیکل بزرگ یا سکانس (مرز بالایی و پایینی ناهمسازی فرسایشی مشخص می شود) سه سیستم پایین ترین حد سطح آب دریا (Lowstand system tract) پیشرونده Transgressive system tract و بالاترین حد پیشروی و سکون نسبی سطح آب دریا Highstand system tract تشخیص داده شده است. سیکل های بزرگ با فرو نشینی ناحیه ای و تغییرات استاتیک جهانی (تغییرات نسبی سطح آب دریا) تشکیل می شوند. در سیستم های رسوبی کربنات های پلاتفرمی با بالا آمدن نسبی سطح آب دریا به واسطه فرو نشینی ناحیه ای در یک سکون نسبی تکتونیکی، تدریجا نهشته های آواری به کربناته تبدیل می شوند و یک سیستم پیشرونده TST ایجاد می کنند که در آن هر یک از سیکل های نهشته های پیشروی (Onlap) ممکن است پسرونده باشند. سیستم بالاترین حد پیشروی و سکون نسبی سطح آب دریا (HST) با کربنات های افزاینده (Aggradational) پسرونده به سمت حوضه (Progradational) مشخص می شوند که ممکن است شامل سیکل های پسرونده باشند که به واسطه کاهش دامنه فرو نشینی ناحیه ای و شروع سقوط نسبی سطح دریا تداوم می یابد. یک سطح بزرگ کارستی قدیمی (Paleokarst) و خاک های قدیمی (Paleosoil)، تبخیری های سبخا (Sabkha evaporites)، ماسه سنگ های آبرفتی (Fluival Sandstones) و یا دریاچه ای بسته به مقدار سقوط نسبی سطح آب دریا، برجستگی زمین های بیرون از آب و آب و هوا ممکن است بیانگر پایین ترین حد سطح آب دریا LST باشد. وضعی مشابه در سیکل بزرگ پسرونده پرمین بی بی شهربانو مشاهده می شود به طوریکه پس از تشکیل نهشته های پیشرونده TST و HST (در سنگ آهک روته) به دلیل کاهش دامنه فرو نشینی ناحیه ای و شروع سقوط نسبی سطح آب دریا، دریا تدریجاٌ پسروی کرده و یا سقوط ناگهانی سطح دریا ماسه سنگ های آبرفتی، سطح کارستی قدیمی (طبقات نسوز) یا سیستم LST ایجاد نموده است.
سیکل های به سمت بالا کم عمق شونده، در مقیاس متر (Shallowing upward cycles Meter scale) که در روی سیکل بزرگ سازند روته قرار دارند در مقیاس کوچکتر ده هزار تا چهارصد هزار ساله هستند و شاید نشانگر تغییرات نسبی سطح آب دریا نتیجه ای از اثرات ریتم های میلانکویچ (Milankovitch rhuthms) باشد که پاراسکانس ها (Parasequence) و مجموعه های پارا سکانسی (Parasequence set) را ایجاد می کنند.
هر یک از این پاراسکانس ها با بالا آمدن نسبتاٌ سریع آب دریا آغاز می شود و توسط یک حالت سکون (Stillstand) یا سقوط آهسته تداوم می یابد و در طی این مدت فاسیس های پهنه کشندی، لاگونی یا سد های ماسه ای کربناته به طور افزاینده و پسرونده ایجاد سیکل های کم عمق شونده می نمایند. باید توجه داشت که الگوی بالا آمدن سریع سطح دریا و سقوط آهسته یا حالت سکون که ظاهراٌ سیکل های پسرونده کوچکتر ایجاد می کنند احتمالاٌ در اثر تغییرات استاتیک ناشی از فعالیت های یخچال ها یا سیکل های آب و هوایی منشاء گرفته اند و یا سیکل های در مقیاس میلیون سال که در اثر بالا آمدن آهسته سطح دریا (در ارتباط با ریفتینگ Rifting) و ظاهراٌ سقوط سریع سطح دریا ایجاد شده اند، فرق دارند.