بخشی از مقاله
بررسي سنگ شناسي و ژئوشيميايي سنگ هاي آتشفشاني و دروني پليو-کواترنري غرب نير (استان اردبيل )
چکيده : سنگ هاي آتشفشاني و توده ي نفوذي بررسي شده در غرب شهرستان نير در استان اردبيل و در جنوب آتشفشان سبلان قرار دارد. سنگ هاي آتشفشاني در منطقه ي مورد بررسي ترکيب بازالتي تا تراکي آندزيتي داشته و بافت ميکروليتي پورفيري دارند. کاني - هاي اصلي تشکيل دهنده ي سنگ هاي بازالتي تا تراکي آندزيتي عبارتنداز پلاژيوکلاز، کلينوپيروکسن و اليوين . در اطراف اين واحدهاي آتشفشاني ، توده ي نفوذي ميکروگابرويي تا ميکروديوريتي برونزد دارد. اين سنگ ها بافت دانه اي داشته و در آن کاني هاي پلاژيوکلاز، پيروکسن ، اليوين و بيوتيت حضور دارند. نمودارهاي چند عنصري بهنجار شده با کندريت و گوشته ي اوليه نشان دهنده ي غني شدگي عناصر LREE و LILE و تهي شدگي HREE و HFSE مانند Ti،Nb و Ta در سنگ هاي منطقه است . با توجه به نمودارهاي عناصر کمياب La.Sm نسبت به La و Zr.Nb نسبت به La.Yb ماگماي خاستگاه اين سنگ ها مي تواند از نرخ پايين ذوب بخشي يک گوشته ي گارنت لرزوليتي زير قاره اي ايجاد شود. محيط زمين ساختي پس از برخوردي اين منطقه و شواهد ژئوشيميايي عناصرکمياب ، بيانگر اين است که ماگماي سازنده ي سنگ هاي منطقه ازيک گوشته ي دگرنهاد شده در اثر يک فرورانش قديمي ايجاد شده است .
واژه هاي کليدي :بازالت پليو-کواترنري ؛ فرورانش ؛دگرنهادي ؛ گارنت لرزوليت ؛ استان اردبيل .
مقدمه
يکي از مسائل اصلي در بررسي ماگماتيسم پس از برخورد، شناخت فرآيند يا فرآيندهاي زمين ساختي است که مي تواند سبب ذوب بخشي گوشته و پوسته شود. ماگماتيسم بعد از برخورد، از ويژگي هاي معمول در اغلب کوهزايي هاي دنياست .
يکي از خصوصيات اصلي ماگماتيسم بعد از برخورد داشتن ويژگي هاي ژئوشيميايي مربوط به فرورانش عليرغم پايان فرورانش ، در نتيجه برخورد قاره اي است [۲،۱]. ورود مکانيکي يک ليتوسفر اقيانوسي به زير ليتوسفر ديگر (اقيانوسي ، قاره اي و شبه قاره اي ) در مناطق فرورانش ، موجب بوجود آمدن تغييرات بسيار مهم درگوشته وصفحه ي فرورانده مي شودد. ماگماهايي که ازگوشته شکل مي گيرند، مي توانند در طول بالا آمدن به سطح زمين دستخوش فرايندهايي همچون آغشتگي پوسته اي شوند. با استفاده از بررسي هاي ژئوشيميايي مي توان مشخصات خاستگاه ماگما، شرايط ذوب بخشي ، نحوه ي جايگيري و آلايش ماگما يا تغييرات گسترده ي بعدي راکه روي ماگماي اوليه با خاستگاه گوشته اي صورت مي گيرد، مورد بررسي قرار داد.
فعاليت هاي آتشفشاني پليو-کواترنري از اواسط نئوژن تا اواخر کواترنري در منطقه آذربايجان و شمال غرب ايران از گسترش چشمگيري برخوردار بوده اند. در زمين شناسي ايران دو مرکز آتشفشاني مهم سهند و سبلان به عنوان مهم ترين فعاليت هاي آتشفشاني دوران پليو- کواترنري براي شمال غرب ايران محسوب مي شوند. بنابر بررسي هاي انجام شده [۳] معلوم شد که ماگماهاي بازالتي جوان در آذربايجان از نظر ترکيب دو نوع اند. بخشي از بازالت ها داراي ترکيب قليايي و خاستگاه عميق بوده و دسته ديگر بازالت هاي غني از آلومين با خاستگاه کم عمق معرفي شده اند. سنگ هاي آتشفشاني و توده ي نفوذي مورد بررسي که درجنوب سبلان قرار گرفته ، بين طول هاي جغرافيايي شرقي "۴۹°۴۷ تا"۰۰°۴۸ و عرض هاي جغرافيايي شمالي "۰۰°۳۸ تا"۰۵°۳۸ واقع است .
روش بررسي
بررسي هاي سنگ نگاري بااستفاده از ميکروسکوپ قطبشي روي ۴۰ نمونه ي برداشته شده انجام گرفت . پس ازاين مرحله به منظور بررسي هاي ژئوشيميايي ۱۰ نمونه مناسب براي تجزيه هاي شيميايي به روش ICP-MS انتخاب وبه شرکت -Als Chemex کانادا ارسال شدند. اکسيدهاي اصلي به روش -ME ICP06 و با دقت ۰.۰۱ درصد و عناصر فرعي و کمياب به روش ME-MS81 با دقت ppm- آناليز شدند.۶ نمونه (10.H ,9.H ,6.H ,5.H ,4.H ,2.H) مربوط به توده ي نفوذي و ۴نمونه ي (4.PH ,3.HP ,2.HP ,1.HP) از سنگ هاي بيروني پيرامون توده ي مورد بررسي بوده اند [۴]. همچنين براي بالا بردن دقت بررسي ها از ۷نمونه ي بازالتي [۵] مربوط به همان منطقه که داراي ترکيب آتشفشاني بود، استفاده شد ,SRAD2 ,SRBM, 1١ ,SRAB5 ,SRAB3) (SRAD6 ,SRAD4. نتايج تجزيه ي شيميايي عناصر اصلي ، فرعي وکمياب در جدول ۱ارائه شده اند.
بحث و بررسي زمين شناسي منطقه
منطقه ي مورد بررسي در حد فاصل شهرستان سراب و نير و در شرق روستاي سقزچي استان اردبيل و در محدوده ي جنوبي نقشه ي زمين شناسي ١:١٠٠٠٠٠ مشکين شهر قرار گرفته است (شکل ١) [٦]. اين منطقه بر اساس تقسيم بندي ساختاري از ديدگاه [٧، ٨] در زون البرزغربي - آذربايجان قرار مي گيرد.
قديمي ترين واحد مورد بررسي در منطقه ، توف با برش هاي ريوليتي همراه با توف هاي پوميس دار به رنگ خاکستري روشن است . اين واحد احتمالاً طي فاز انفجاري پليوسن ايجاد شد که ضخامتش حداکثر به ٣٠ متر مي رسد. گدازه هاي ريوليتي تا تراکيتي که روي واحد توف با برش هاي ريوليتي قرار مي گيرند با ضخامت حدود ٥٠ متر در قسمت شرقي منطقه برونزد دارند.
سنگ هاي اين واحد به صورت گنبد و گدازه بوده که در بخش - هاي زيرين آن گدازه هاي تراکيتي و ايگنيمبريتي ديده مي شوند. روي اين واحدها، گدازه هاي تراکي آندزيتي تا تراکيتي قرار گرفته اند و ضخامتي در حدود ٢٠٠ متر دارند. در حوالي روستاي تک بلاغ قصر، واحدهاي آتشفشاني کواترنري با ضخامت حدود ١٥٠ متر بر روي گدازه هاي پليوسن ، با برونزدقابل ملاحظه اي ديده مي شوند، که از گدازه هاي آندزي بازالتي ، آندزيت اغلب متخلخل و اسکوري تشکيل شده اند. در بخش هاي شمالي منطقه و در کوه قصر داغ سنگ هاي تراکي بازالتي با ضخامت حدود ٨٠ متر روي گدازه هاي تراکي آندزيتي - تراکيتي پليوسن قرار مي گيرند. همچنين اين سنگ هاي آتشفشاني در بخش هاي جنوبي منطقه و اطراف توده ي نفوذي نيز برونزد دارند. در شرق روستاي سقزچي توده ي نفوذي ميکروگابرويي تا ميکروديوريتي با سن کواترنري و با ضخامت حدود ٢٢٠ متر مشاهده مي شود که روند عمومي بيرون زدگي آن شرقي -غربي است . در سمت شرق و غرب اين توده ي نفوذي آثار گسلي وجود دارد که سنگ هاي سطوح بالايي آن بر اثر حرکت و جابجايي اين گسل ها، سبب گسترش درزه ها و شکستگي هاي فراواني شده است . همچنين به علت گسل خوردگي قسمت غربي توده ، سنگ هاي منطقه دستخوش دگرساني سيليسي شده اند [۴]. نهشته هاي آبرفتي کواترنري جديدترين واحدهاي منطقه را تشکيل مي دهند که بيشتر شامل تکه سنگ هاي واحدهاي قديمي تر منطقه هستند.
سنگ شناسي
ميکروگابرو تا ميکروديوريت
در سنگ هاي ميکروگابرويي ، پلاژيوکلاز مهم ترين و فراوان ترين کاني تشکيل دهنده ي تمام نمونه ها بوده و حداقل ۷۰-۶۰ درصد کاني هاي سنگ را تشکيل مي دهند که ميان بلور تا درشت بلورند (۱ تا ۲ سانتي متر) و اغلب نيمه شکل دار هستند (شکل ۲ الف ). پيروکسن درشت ترين کاني هاي فرومنيزين سنگ هستند (در حدود ۱سانتي متر) و تقريباً ۱۵-۱۰ درصد کاني هاي سنگ را شامل مي شوند. اغلب آنها شکل دار بوده و به صورت بلورهاي هشت ضلعي و منشوري کوتاه ديده مي شوند.
ترکيب آنها اوژيت بوده و داراي انکلوزيون هاي فراواني از اکسيدهاي آهن مي باشند. در بيشتر مقاطع ، پيروکسن ها به صورت انباشتي يافت مي شوند که داراي بافت اکسلوشن هستند (شکل ۲ب ). اليوين به صورت بلورهاي درشت تا ريز بلور ديده مي شود. اين کاني به صورت خودشکل تا نيمه شکل دار ۱۵-۱۰ درصد سنگ را تشکيل مي دهد و بيشتر به ايدينگزيت و اکسيد آهن تبديل شده اند. کاني هاي فرعي شامل کاني هاي اکسيدهاي Fe-Ti هستند که کمتر از ۱۰ درصد سنگ را تشکيل مي دهند.
بافت اصلي اين سنگ هاميان دانه اي و ريزدانه اي پورفيري ديده مي شوند. در سنگ هاي ميکروديوريتي درشت بلورهاي پلاژيوکلاز (اغلب ۱ تا ۲ سانتي متر) به صورت شکل دار تا نيمه شکل دار دريک زمينه ي ريز بلور مشاهده مي شوند. اين بلورها حدود ۶۰ درصد سنگ را تشکيل مي دهند. در بعضي از نمونه ها اين بلورها داراي منطقه بندي نوساني هستند. بلورهاي شکل دار تا نيمه شکل دار اوژيت به صورت درشت بلور تا ريز بلور (در حدود ۱ سانتي متر) با فراواني ۱۰ درصد سنگ را تشکيل مي - دهند. در بعضي از مقاطع اين بلورها از بين رفته و تنها قالبي از آن برجاي مانده است (شکل ۲پ ). بيوتيت به صورت بلورهاي کشيده (در اندازه ي ۲ سانتي متر) و تجزيه شده وبا فراواني کمتر از ۱۵ درصد سنگ را تشکيل مي دهد. کاني هاي فرعي آهن و تيتان دار در حدود ۱۰ درصد سنگ را شامل مي شود.
بافت اصلي سنگ هاي ميکروديوريتي ،ريزدانه اي و در بعضي از مقاطع دانه دانه است .
بازالت تا تراکي آندزيت
سنگ هاي تشکيل دهنده ي اطراف اين توده ي نفوذي از سنگهاي بازالتي تا تراکي آندزيتي تشکيل شده اند. در سنگ - هاي بازالتي پلاژيوکلازها اکثرًا به حالت کشيده و تيغه اي (با اندازه ي ۲تا ۳ سانتي متر) و داراي ماکل پلي سينتتيک اند. در بعضي از مقاطع اين بلورها به حالت صليبي نيز ديده مي شوند
(شکل ۲ت ). پيروکسن اين سنگ ها از نوع کلينوپيروکسن بوده و اندازه ي آنها متوسط (در حدود ۰.۵ تا ۱ سانتي متر) شکل دار تا نيمه شکل دار و در زمينه به صورت ريز بلور متغير است (شکل ۲ث ). بلورهاي اليوين بيشتر به صورت شکل دار يا گرد شده اند (با اندازه ي در حدود ۰.۵ سانتي متر) و بيشتر آنها به طور کامل تجزيه شده و به ايدينگزيت تبديل شده اند ولي قالب اصلي خود را حفظ کرده اند. در زمينه ي سنگ ريز بلورهاي کلينوپيروکسن ، پلاژيوکلاز، کاني هاي کدر (مانند مانيتيت و ايلمنيت ) و بيوتيت نيز ديده مي شوند. بافت اصلي اين سنگ ها به صورت ريزبلور پورفيري است . در سنگ هاي تراکي آندزيتي پلاژيوکلاز به دو صورت فنوکريست و ميکروليت در زمينه ديده مي شوند. درشت بلورهاي پلاژيوکلاز که داراي بافت غربالي هستند، مي توانند بازتاب دهنده ي تغييرات سريع فشار ليتواستاتيک و يا تغييرات فشار بخار آب باشند [۹]. آمفيبول اين نوع سنگ ها از نوع هورنبلند است که به صورت خودشکل و درشت بلور با رخ مشخص ديده مي شود (شکل ۲ج ). بافت اصلي اين سنگ ها پورفيري است .
شکل ۱ موقعيت واحدهاي آتشفشاني بازالتي پليو-کواترنر در شمالغرب ايران همراه با گسل هاي جوان [۸]، نقشه واحدهاي آتشفشاني و نفوذي منطقه ي مورد بررسي [۶].
شکل ۲ کاني هاي تشکيل دهنده ي سنگ هاي دروني و بيروني منطقه در نور (XPL) الف - درشت بلورهاي پلاژيوکلاز در سنگ هاي ميکروگابرويي ب -انباشت کاني هاي کلينوپيروکسن در ميان پلاژيوکلازها در سنگ هاي ميکروگابرويي پ - تحليل رفتگي بلورهاي کلينوپيروکسن در سنگ هاي ريزبلوري .ت - بافت صليبي پلاژيوکلازها در سنگ هاي بازالتي ث - بلورهاي خودشکل اوژيت در زمينه اي از ريزبلور پلاژيوکلاز در سنگ هاي بازالتي ج - فنوکريست هورنبلند با ادخال هايي از کاني هاي کدر در سنگ هاي تراکي آندزيتي . علائم مورد استفاده [۱۰].
ژئوشيمي
نمودار مجموع قليايي نسبت به سيليس (TAS) [۱۱] نشان مي دهد که نمونه هاي آتشفشاني بيشتر در محدوده تراکي آندزيت و تراکي آندزي بازالت قرار مي گيرند. همچنين سنگ - هاي نفوذي نيز در اين محدوده که به ترتيب معادل دروني مونزوديوريت و مونزوگابرو است ، قرار مي گيرند (شکل ۳الف ). با توجه به اينکه عناصر Zr،Nb ،Ti ،Y جزءعناصر نامتحرک هستند، بنابراين مي تواننددرجدا کردن مرز بين ترکيبات سنگي بسيارمفيدباشند [۱۲]. در اين نمودار نمونه هاي مورد بررسي بيشتر در محدوده ي تراکي آندزيت و تعدادي در محدوده ي قليايي بازالت قليايي قرار دارند (شکل ۳ب ).
همچنين براي تعيين ماهيت سنگ ها، به دليل اين که عناصرقليايي در طول فرآيندهاي دگرساني ممکن است از سنگ خارج شوند از نمودارهاي عناصر کمياب استفاده شده است [۱۳]. اين نمودارها بر مبناي Ta.Yb نسبت به Th.Yb و Ta.Yb نسبت به Ce.Yb رسم شده اند، و سنگ هاي منطقه ي مورد بررسي در محدوده ي شوشونيتي قرار مي گيرند (شکل ۴).
در اين سنگ ها بالا بودن مقدار قليايي ها، فراوان بودن کاني هاي منيزيم دار مثل اليوين و پيروکسن ، پايين بودن TiO2 کمتر از
۱.۲، مقدار Al2O3بين ۱۴ تا ۲۰و بالا بودن عناصر کمياب Ta،Th و Ce اشاره به سرشت شوشونيتي دارد [۱۳].
شکل ۳ الف ) رده بندي سنگ هاي آذرين با استفاده از نمودار مجموعه ي قليايي نسبت به سيليس [۱۱]. شکل ۳ ب ) رده بندي سنگ هاي منطقه ي مورد بررسي با استفاده از نمودار Nb.Y-Zr.Ti[12]. نماد مثلث وجود سنگ هاي نفوذي و دايره توپر سنگ هاي آتشفشاني را نشان مي دهند.
شکل ۴ نمودار رده بندي بر اساس Th.Yb- Ta.Yb و نمودار Ce.Yb- Ta.Yb براي مشخص کردن سري ماگمايي [۱۳].
بررسي هاي ژئوشيمايي عناصر کمياب اطلاعاتي در مورد فرآيندهايي که در پوسته و گوشته ي زمين رخ مي دهند، در اختيار ما قرار مي دهد. الگوي فراواني عناصر نادر خاکي سنگ - هاي بررسي و بهنجار شده نسبت به کندريت [۱۴]، روندهاي مشابه و موازي را نشان مي دهد (شکل ۵) که اين امر دلالت بر تشابه فرآيندهاي ماگمايي سازنده ي اين سنگ ها دارد. با استفاده از نسبت هاي (LaN.YbN) ,LaN.SmN) و (CeN.YbN) که به کندريت بهنجار شده [۱۴] است ، مي توان درجه ي جدايش به ترتيب LREE, REE و HREE را تعيين کرد [۱۵]. نسبت هاي فوق به ترتيب براي سنگ هاي مورد بررسي برابرند با ۱۸.۶-۱۳.۱، ۶.۲-۴.۷ و ۲۷.۴-۹. ميزان پايين HREE ها نسبت به LREE ها مي تواند به علت درجه ي پايين ذوب بخشي خاستگاه گوشته اي و آلودگي ماگما با پوسته [۱۶]، باقي ماندن گارنت در سنگ خاستگاه [۱۷] و يا حضور نقش فاز شاره در ماگماي اسيدي هنگام جدايش ماگما [۱۸] باشد. بالا بودن نسبت LREE.HREE نشان دهنده ي عمق زياد توليد ماگما يعني همان خاستگاه گارنت لرزوليت است . زيرا عناصر نادر خاکي سنگين معمولاً در شبکه روتيل ، زيرکن و گارنت جاي مي گيرند. لذا وقتي که ذوب در اعماق زياد صورت مي گيرد اين عناصر HREE در گارنت ، روتيل و زيرکن متمرکز مي شوند،و از ورود آنها به گدازه ي حاصل از ذوب بخشي جلوگيري شده و بنابراين نسبت HREE.LREE در فاز مايع کاهش مي يابد. همچنين درجات کم ذوب بخشي (کمتر از ۱۰ درصد) مي تواند به تشکيل ماگماي بازالتي قليايي منجر شود، که يک غني شدگي در الگوي عناصرکمياب خاکي سبک (LREE) نشان دهد [۱۹]. بنابراين مي توان گفت درجات پايين ذوب بخشي به همراه وجود گارنت ، زيرکن و روتيل در خاستگاه از مهمترين عوامل غني شدگي LREE نسبت به HREE محسوب مي شوند.
در نمودار بهنجار شده به گوشته ي اوليه (شکل ۶) [۲۰]، در اين سنگ ها بيهنجاري هاي منفي Nb، Ti و Ta را مي توان به پايداري کاني هايي مانند تيتانيم ، روتيل ، ايلمنيت و آمفيبول در گوه ي گوشته اي نسبت داد. اين گوه ي گوشته اي به وسيله ي
