بخشی از مقاله
مقدمه
آمفیبولیتهایی که از سنگ مادر اولیه آذرین تشکیل شدهاند در تعبیر و تفسیر رخدادهاي زمینشناسی در یک منطقه از اهمیت زیادي برخوردار هستند. با بررسی شیمی سنگ مادر اولیه می توان به ماهیت ماگماتیسم و محیط تکتونیکی تشکیل ماگماي سازنده سنگ مادر اولیه پی برد. همچنین با بررسی شرایط دگرگونی آمفیبولیتها می توان حوادث بعدي ژئودینامیکی اعمال شده بر قسمتی از پوسته زمین را مشخص کرد. بدین ترتیب آمفیبولیت ها به بازخوانی تحول و تکامل پوسته کمک مینمایند (براي مثال (Morris, .1988 ; Floyd et al., 1996; Ilnicki, 2011 در امتداد گرمی چاي در شمال شهرستان میانه در آذربایجان شرقی و در اطراف روستاي سیه منصور آمفیبولیتها برونزد دارند. این سنگها به همراه سنگهاي رسی دگرگون شده و مرمرهاي فورستریت و ولاستونیت دار و همچنین گرانیتهاي متنوع دیده می شوند. در خصوص سن این مجموعه دگرگونی و نحوه تشکیل آن اطلاعات زیادي در دست نیست. هر چند مطالعاتی بر روي سنگهاي آذرین منطقه و سنگهاي رسی دگرگون شده صورت گرفته است، لیکن آمفیبولیتهاي این منطقه بررسی نشده اند. در این مقاله سعی داریم با ارائه یافته هایی از زمین شناسی، پتروگرافی و شیمی این آمفیولیتها، نحوه تشکیل آنها را بررسی کرده تا بتوان با داده هاي ارائه شده بعلاوه نتایج حاصل از مطالعه سنگهاي دیگر این منطقه، چگونگی تشکیل و تحول مجموعه دگرگونی گرمی چاي را که به صورت مجموعه اي ناهمگون با زمین شناسی اطراف دیده می شود روشن کرد.
زمین شناسی منطقهي مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه در استان آذربایجان شرقی، در شمال شـرق میانـه ودر جنوب شرق و شرق ارتفاعات بزقوش قرار دارد. شهر ترك نزدیک ترین شـهر بـه منطقه مورد مطالعه است. این منطقه در تقسـیم بنـدي زون هـاي سـاختاري و
رسوبی ایران (آقانباتی، (Berberian and King, 1981,1385 همچنین در تقسیم بندي ساختار زمین شناسـی ایـران (Stocklin, 1968) در زون ایـران مرکزي و زیر زون البرز-آذربایجان قرار دارد. در مطالعـات صـحرائی کـه از سـد گرمی چاي تا روستاهاي نی باغی و سیه منصور صورت گرفت، در منطقه احداث سد (شکل (1A، رسوبات شامل مارنهاي میوسن برونزد دارنـد . در روسـتاي نـی باغی، سنگ هاي دگرگونی از نوع نیمه ماسه اي (semipelitic) بـا فولیاسـیون قابل تشخیص برونزد دارند. به سمت جنوب سنگ هاي دگرگونی رسـی تـر مـی شوند. سنگ هاي کالک- سیلیکات دگرگون شده منطقه نی باغی چین خورده و بعضا داراي فورستریتهاي هوازده شده به سرپانتین هستند. در اطراف روسـتاي سیه منصور علاوه بر سنگهاي رسی دگرگون شـده، آمفیبولیـتهـا نیـز برونـزد دارند (شکل .(1B همچنین دایکهاي بازیکی که ظاهرا دگرگون نشده اند دیـده مــی شــوند کــه بــه نظــر مــی رســد از گرانیتوئیــدهاي منطقــه جــوانتر باشــند. آمفیبولیتها دانه ریز هستند. این امر نشان می دهد کـه آنهـا از سـنگهاي دانـه ریز مافیک اولیه و به احتمال زیاد از دایکهاي دیابازي اولیه تشـکیل شـده انـد. برونزد آمفیبولیتها محدود است و بـه صـورت دایـک و یـا تـوده هـاي کوچـک مشاهده می شوند به طوریکه نمی توان آنها را در نقشه بـه شـکل واحـد سـنگی مجزایی نشان داد. در کل، منطقه مورد مطالعه داراي تنـوع لیتولـوژیکی زیـادي بوده و داراي انواع سنگ هاي دگرگونی، آذرین، رسوبی، آذرآواري می باشـد کـه قدیمی ترین تشکیلات از سنگ هاي دگرگونی (انواع شیسـت و مرمـر) تشـکیل شده اند و در بخش شمالی کوه چهل نور ودر دامنـه جنـوب شـرقی رشـته کـوه بزقوش مجموعه اي از سنگ هـاي دگرگـونی آنـدالوزیت دار، میکاشیسـت هـاي داراي دو میکا به رنگ سبز و قهوه اي و مرمرهاي ولاستونیت دار به رنگ سفید، صورتی تا سیه دیده می شود که در زیر واحدهاي سنگی کرتاسه و گـدازه هـاي ریولیتی ترشیر قرار گرفته اند.
١١
مجله زمین شناسی کاربردي پیشرفته
در شمال شرق روستاي سیه منصور در بالاي رسوبات کوارتزیتی لالون چند متر لایه هاي دولومیتی دیده می شود که شاید بتوان این دولومیت را هم ارز سـازند میلا (کامبرین بالائی) دانست که رسوبات پرمین روي آن قرار گرفته اسـت . ایـن دولومیت ها به دلیل کمی ستبراي آنها در نقشه زمین شناسی تهیه شـده نشـان داده نشده اند. با توجه به این امـر لطفـی (1354) سـنگهـاي دگرگـونی را بـه پرکامبرین نسبت داده است، هر چند سن دقیق از سنگهاي منطقـه در دسـت نیست. (شکل (2 نقشه زمین شناسی ساده شده منطقه سیه منصور و نـی بـاغی به همراه سنگهاي آذرین و دگرگونی مجموعه گرمی چاي را نشان می دهد.
پتروگرافی آمفیبولیتها
بر اساس مطالعات پتروگرافی، آمفیبولیتهاي منطقهي سیه منصور در دو گروه آمفیبولیت و بیوتیت آمفیبولیت تقسیم بندي می شود. کانی شناسی و بافت این سنگها ساده است و سرگذشت پیچیده اي را براي آمفیبولیتها نشان نمی دهد. فراوانترین کانیهاي اصلی تشکیل دهنده آمفیبولیتها پلاژیوکلاز و هورنبلند میباشد. هورنبلند با چند رنگی سبز روشن تا قهوه اي روشن مشاهده میشود (شکل .(3a تیتانیت در این سنگها به دو صورت دیده میشود، تیتانیت اولیه که بصورت نیمه شکل دار یا گوهاي شکل در زمینه گرانوبلاستیک حضور دارد و تیتانیت ثانویه که حاصل آلتراسیون کانی ایلمنیت بوده و در حاشیه ایلمنیت تشکیل شدهاست. در بیوتیت آمفیبولیتها پلاژیوکلاز، هورنبلند و بیوتیت فراوانترین کانیهاي اصلی را تشکیل میدهد (شکل .(3b در تمامی نمونههاي مطالعه شده کوارتز به عنوان کانی فرعی دیده می شود. کلریت به صورت ثانویه و حاصل هوازدگی کانیهاي دیگر در برخی از نمونه ها قابل رویت است. در تعدادي از نمونهها آمفیبولهایی با رنگ سبز-آبی دیده می شوند که از نوع بارئوسیت هستند. در بعضی از هورنبلندها انکلوژن-هائی از آپاتیت دیده میشود (شکل .(3b در تعدادي از نمونهها مقدار پلاژیوکلاز بیشتر از هورنبلند است و اندازه آن نیز درشت تر است (شکل .(3c نمونههاي آمفیبولیت منطقه سیه منصور جهت یافتگی ضعیفی را نشان میدهد که توسط جهت یابی منشورهاي آمفیبول قابل تشخیص است. در برخی از نمونهها لایه-هاي روشن متشکل از پلاژیوکلاز بیشتر و لایههاي تیره تر با آمفیبول بیشتر مشاهده می شوند. در بعضی دیگر از نمونهها جهت یافتگی به خوبی قابل تشخیص است (شکل .(3d بر خلاف سنگهاي رسی منطقه که سرنوشت دگرشکلی پیچیدهاي را با چند مرحله دگرشکلی نشان میدهند، آمفیبولیتها دگرشکلی سادهاي داشته و تنها یک فاز دگرشکلی در آنها دیده می شود. (جدول(1 کانی شناسی آمفیبولیتهاي منطقه سیه منصور را نشان می دهد.
زمین شیمی آمفیبولیتها
بــه منظــور بررســی ماهیــت شــیمیایی ماگمــاي تشــکیل دهنــده ســنگ مــادر آمفیبولیتها و مطالعه محیط تکتونیکی تشکیل پروتولیت آمفیبولیـتهـا تعـداد ده نمونه سنگی از آمفیبولیتها که توسط مطالعـات سـنگ شناسـی بـه خـوبی مطالعه شدند در آزمایشـگاه Als-Chemex کانـادا بـا روش ICP-MS مـورد تجزیه قرار گرفتند. میزان خطا براي عناصر اصلی و فرعـی از 0/01 تـا 1در صـد میباشد. (جداول 2 تا (4 مقـدار اکسـیدهاي اصـلی، در صـد نورمـاتیو کانیهـا و مقدار عناصر فرعی موجود در آمفیبولیتهاي مطالعه شده را نشان میدهد. رفتار عناصر مختلف در طول دگرگونی متفـاوت اسـت بطوریکـه برخـی از عناصـر بـه صورت متحرك و برخی دیگر به صورت نسبتا نامتحرك رفتار می کننـد . عناصـر Ca, Si, Na, K در طول دگرگونی بـه صـورت متحـرك عمـل مـی کننـد در حالیکه عناصري مانند Ti, Al, P نسبتا نامتحرك هستند. عناصـر دیگـر چـون Y, Sc, Zr ناعملاً متحرك هستند ( (Rollinson, 1993; Coish, 1997; .Pearce and Cann, 1973; Floyd and Winchester, 1978
تابستان 92، شماره 8
با توجه به مطالب فـوق، در بررسـی ژئوشـیمیایی آمفیبولیـتهـاي منطقـه سیهمنصور سعی شدهاست تا از عناصر نامتحرك استفاده شود. اولـین مرحلـه در مطالعه ژئوشیمیایی آمفیبولیتهاي سیه منصور تایید آذرین بـودن سـنگ مـادر آنهاست. بدین منظور از مقـدار اکسـیدهاي Cr و TiO2 (بـا اسـتفاده از نمـودار (Leake, 1964 استفاده شده است. همانگونه که در (شکل (4 دیده مـی شـود آمفیبولیتها از نوع ارتوآمفیبولیت و سنگ مادر آنها آذریـن اسـت. سـنگ مـادر آذریــن بــر اســاس نمــودار Na2O+K2O در مقابــل Le Bas et ) SiO2 (al.,1986 در محدودهي بازالت قرار می گیرد (شکل .(5
شناخت سري ماگمائی سنگهاي مورد مطالعه اهمیت زیادي در بازسازي سرگذشت ماگماي اولیه و نیز مشخص کردن ویژگیهاي ژئوشیمیائی و محیط تکتونیکی تشکیل آن دارد. نمونههاي مورد مطالعه بر اساس نمودار عناصر کمیاب Ta/Yb در مقابل (Pearce ,1983) Ce/Yb سري ماگمائی کالک آلکالن را نشان میدهد (شکل .(6 همچنین بر اساس نمودار اکسیدهاي اصلی
SiO2 در مقابل (Middlemost, 1977) Na2O+K2O نمونههاي مطالعه شده در محدودهي سري ماگمائی تحولی بین آلکالن و کالک آلکالن (transalkaline) قرار میگیرند (شکل.(7
براي تعیین محیط تکتونیکی اولیه بازالتها عمدتأ از نمودارهاي متمایز کننده بر اساس عناصر کمیاب استفاده میشود، زیرا استفاده از عناصر اصلی ابهام بیشتري را در تعیین محیط تکتونیکی نشان میدهد. بطوریکه همپوشانی گسترده اي در شیمی عناصر اصلی MORB، تولئیتهاي حوضههاي پشت قوس و بازالتهاي قوسهاي آتشفشانی دیده می شود ( Perfit et al., .(1980 همچنین عناصر فرعی در طول دگرگونی درجه پایین تا متوسط عمدتا نامتحرك هستند. براساس نمودار مثلثی Meschede , ) Y -Nb*2- Zr/4 (1986 اکثر نمونهها در محدودهي بازالتهاي درون صفحهاي قرار میگیرند (شکل .(8 همچنین در نمودار تفکیک محیط تکتونیکی Yb در مقابل Th/Ta (Schandl and Gorton, 2002)، نیز نمونههاي مورد مطالعه در محدودهي آتشفشانی درون صفحهاي قرار میگیرد (شکل .(9
رفتار عناصر فرعی در نمونه هاي آمفیبولیتی مطالعه شده با آمفیبولیتهاي مشابه از نقاط دیگر دنیا که متعلق به محیط تکتونیکی درون صفحهاي هستند مقایسه شده است. همه دادهها نسبت به (Pearce, 1983) MORB بهنجار شدهاند.( شکل(a10 مربوط به الگوي مقایسهاي سنگهاي بازالتی آلکالن (Parlak et al., 1998) Hatay در ترکیه با نمونههاي مورد مطالعه می-باشد. سنگهاي بازیک در این منطقه از ترکیه ویژگیهاي سنگهاي بازالتی درون صفحهاي در زونهاي ریفت قارهاي رانشان می دهند که در اثر کشش و ایجاد کافت ایجاد شدهاند. این بازالتها از عناصر لیتوفیل بزرگ یون (LIL) غنی شده هستند و احتمالا از گوشتهي غنی شده مشتق شده اند .(Bailey,1983) بر اساس این مقایسه، ویژگیهاي سنگهاي بازالتی Hatay (Parlak et al.,شباهت زیادي رادر روند تغییرات عناصر کمیاب با سنگهاي بازالتی درون صفحهاي منطقهي سیه منصور نشان میدهد و تنها در عنصر Ba و Rb این روند کمی متفاوت است که این امر میتواند به دلیل متحرك بودن این عناصر باشد. (شکل(b10 مربوط به مقایسهي بازالتهاي آلکالن El-Lajjoun در اردن مرکزي (El-Hassan and Al-Malabeh, 2008) با نمونههاي مورد مطالعه میباشد. این بازالتها از نوع آلکالن درون صفحهاي قارهاي میباشند که منشأ آنها ماگماي بالاآمده از گوشته بالائی است. روند تغییرات عناصر کمیاب در این الگو نیز شباهت زیادي را با نمونههاي مورد مطالعه نشان میدهد. با مقایسه این الگوها با نمونههاي مطالعه شده می توان این نتیجه را گرفت که آمفیبولیتهاي منطقه سیه منصور از نظر الگوي عناصر فرعی مشابه بازالتهاي درون صفحهاي قارهاي هستند.
١٢
مجله زمین شناسی کاربردي پیشرفته تابستان 92، شماره 8
شکل .A -1 برونزد سنگهاي دگرگونی در منطقه و محل ساخت سد گرمی چاي. B برونزد آمفیبولیتهاي ریز دانه در اطراف روستاي سیه منصور
شکل -3 عکس مقاطع میکروسکوپی آمفیبولیتهاي سیه منصـور. a آمفیبولیـت بـدون جهت یافتگی مشخص که اساسا از هورنبلند و پلاژیوکلاز تشکیل شده است. b بیوتیت آمفیبولیت c آمفیبولیت با درصد بیشتر پلاژیوکلاز d آمفیبولیـت دانـه ریـز بـا جهـت یافتگی مشخص. همه در نور PPL به غیر از شکل .c
شکل.2 زمین شناسی ساده شده منطقه( با استفاده از نقشه 1:100000 سراب توسط قندچی و افشاریان زاده، (1971 که سنگهاي مجموعه گرمی چاي را دراطراف روستاهاي نی باغی و سیه منصور نشان می دهد. برونزد سنگ هاي آمفیبولیتی را به علتکوچک بودن نمی توان روي نقشه نشان داد.
١٣
شــکل .4 نمــودار TiO2 در برابــر (Leake, 1964) Cr کــه منشـا آذرین را براي آمفیبولیتهاي مطالعه شده نشان می دهد.
مجله زمین شناسی کاربردي پیشرفته تابستان 92، شماره 8
جدول .1 مجموعه کانیهاي دگرگونی در آمفیبولیتهاي سیه منصور; :○کانیهاي اصلی، :●کانیهاي فرعی، :Aکانیهاي حاصل دگرسانی
بافت نوع سنگ Opaque Chl Ap Bt Ttn Qtz Pl Hbl Sample
گرانوبلاستی amphibolite ● ● A ,○ ○ ○ ○ PG9D1
گرانوبلاستی Bt amphibolite ○ ○ ○ ○ ○ PG9D2
گرانوبلاستی Bt amphibolite ● ● ○ ○ ○ ○ PG9D5
گرانوبلاستی Bt amphibolite ● ○ ○ ○ ○ PG9D6
گرانوبلاستی Bt amphibolite A ○ ○ ○ ○ PG9E4
گرانوبلاستی-لپیدوبلاستی Bt amphibolite ● ○ ○ ○ ○ ○ PG11E
لپیدوبلاستی amphibolite ● ○ ○ ○ ○ PG17A
گرانوبلاستی-لپیدوبلاستی Bt amphibolite ○ ○ ○ ○ PG17F
جدول .2 مقدار اکسیدهاي اصلی (wt%) در آمفیبولیتهاي منطقه سیه منصور میانه.
PG17F PG11E PG9E4(B) PG9E3(A) PG9E4(A) PG9E1 PG9D6 PG9D5 PG9D2(B) PG9D1(B) Sample
54/70 46/60 47/90 47/90 47/50 50/20 50/80 51/60 50/40 52/3 SiO2
16/60 12/90 13/95 14/80 14/30 15/40 15/30 15/50 14/45 14/95 Al2O3
5/28 11/05 11/90 11/45 12/65 11/00 11/05 11/50 11/20 11/20 Fe2O3
9/15 12/10 8/65 8/78 8/03 8/79 7/70 8/22 8/60 7/05 CaO
5/43 10/45 10/20 9/98 8/45 6/81 6/82 6/64 5/87 4/78 MgO
4/25 0/80 1/52 1/68 1/99 2/63 2/71 2/62 2/71 3/40 Na2O
0/53 0/77 1/77 1/59 1/83 1/09 1/45 1/29 0/87 1/16 K2O
0/05 0/13 0/08 0/08 0/06 0/04 0/04 0/04 0/03 0/02 Cr2O3
1/27 0/87 1/00 0/98 1/28 1/53 1/27 1/49 1/73 1/87 TiO2
0/09 0/19 0/16 0/17 0/16 0/15 0/12 0/13 0/15 0/12 MnO
0/22 0/36 0/10 0/14 0/15 0/20 0/15 0/18 0/18 0/28 P2O5
0/04 0/02 0/02 0/02 0/02 0/03 0/02 0/03 0/03 0/04 SrO
0/01 0/01 0/02 0/02 0/03 0/02 0/03 0/03 0/02 0/03 BaO
2/10 2/00 1/75 2/39 2/30 1/08 1/29 0/50 1/80 1/9 Lol
99/72 98/25 99/02 99/98 98/72 98/97 98/75 99/77 98/04 98/99 Total
۴١
مجله زمین شناسی کاربردي پیشرفته تابستان 92، شماره 8
جدول .3 ترکیب کانی شناسی نرماتیو (wt%) سنگ مادر آمفیبولیتهاي منطقه سیه منصور میانه
PG17F PG11E PG9E4(B) PG9E4(A) PG9E3(A) PG9E1 PG9D6 PG9D5 PG9D2(B) PG9D1(B) Sample
5/038 4/629 2/334 1/876 2/601 5/612 5/818 7/200 8/263 9/025 Qtz
3/132 4/550 10/460 9/396 10/815 6/442 8/569 7/623 5/141 6/855 Or
35/962 6/769 12/862 14/216 16/839 22/254 22/931 22/170 22/931 28/770 Ab
24/652 29/334 26/013 28/146 24/681 26/995 25/300 26/722 24/694 22/104 An
11/858 20/284 10/424 9/147 8/053 8/224 6/202 6/384 8/841 3/891 Di
8/028 16/625 20/574 20/618 17/314 13/150 14/112 13/579 10/522 10/102 Hy
0/193 0/406 0/342 0/364 0/342 0/321 0/257 0/278 0/321 0/257 Il
5/280 11/050 11/90 11/450 12/650 11/000 11/050 11/500 11/200 11/200 Hm
2/869 1/611 2/013 1/936 2/700 3/341 2/786 3/298 3/832 4/259 Tn
0/521 0/853 0/237 0/332 0/355 0/474 0/355 0/426 0/426 0/663 Ap
97/533 96/112 97/158 97/480 96/351 97/813 97/380 99/182 96/172 97/127 Sum
شکل .5 نمودار Na2O+K2O در برابر SiO2 که نشان میدهد سنگ شکل .6 نمودار Ta/Yb در برابر Ce/Yb که نشان دهنده کالک آلکالن بودن ماگماي
مادر اولیه آمفیبولیتها بازالتی بوده است. اولیه است. در این نمودار نمی توان ماگماهاي آلکالن از کالک آلکالن را متمایز کرد.
۵١
