بخشی از مقاله
چکیده
تودههاي گرانیتوئیدي درگستره قابلتوجهی از محیطهاي ژئوتکتونیکی یافت شده و داراي ترکیب کانیشناسی متنوعی می باشند. ترکیب شیمی کانیها نظیر بیوتیت، هورنبلند و فلدسپات میتواند نماینده شرایط تشکیل توده هاي گرانیتوئیدي باشند.
در زمان تشکیل ماگماي گرانیتی، ترکیبات و نسبت اکسیدهاي سه عنصر اصلی آهن، آلومینیم و منیزیم در کانی بیوتیت طوري جایگزین میشوند که خصوصیات و شرایط ژئوشیمیایی، تکتونیکی ماگماي سازنده را در خود ثبت میکند به همین دلیل کانی بیوتیت بهعنوان کلیدي در بررسی نوع ماگما و ژئوشیمی گرانیتوئیدها در سطحی گسترده به کار میرود. در این مقاله سعی شده جدیدترین و مهمترین کاربرد شیمی کانی بیوتیت در پترولوژي و همچنین شرایط استفاده صحیح و مناسب از آنرا مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
مقدمه
نامگذاري و شرایط تشکیل سنگهاي آذرین بر اساس مطالعات پتروگرافی و ژئوشیمیایی دقیق نمیباشد، لذا کاربرد شیمی کانیهاي تشکیلدهنده سنگهاي آذرین در این زمینه بسیار سودمند خواهد بود. امروزه از آنالیزهاي نقطهاي الکترون مایکروپروب - EPMA - کانی بیوتیت بعد از تصحیحات لازم و تعیین فرمول عمومی و نام دقیق کانی، میتوان با استفاده از نمودارهاي مختلف، ویژگیهاي ژئوشیمیایی مانند میزان آلومینیم و درجه اکسیداسیون ماگماي سازنده آنها، پتروژنز و منشاء سنگهاي گرانیتوئیدها، دما، فشار - ژئوترموبارومتري - ، عمق جایگزینی گرانیتوئیدها و فوگاسیته اکسیژن ماگما را به دست آورد
ویژگی خاص شیمی کانی بیوتیت، منجر به استفاده از این کانی به عنوان شاخص جایگاه تکتونیکی و پتروژنتیکی گرانیتوئیدها گردیده است که عبارتند از:
-1 بعد از تبلور کانیهاي آلومینوسیلیکاتها، گارنت و کردیریت؛ بیوتیت اولین کانی داوطلب براي دریافت آلومینیم اضافی ماگماي مادر است که در محیط مذاب باقی میماند.
-2 ساختمان بیوتیت به آسانی میتواند متداولترین عنصر موجود در ماگماي مادر را در خود بپذیرد.
-3 بیوتیت تنها کانی شاخص قابل دسترسبراي تعیین مقدار اکسیداسیون و احیاء ماگماي مادر میباشد.
-4 حساسیت بالاي بیوتیت به تغییرات مقدارAl و Fe/Fe+Mg ماگماي مادر منجر گردیده که به طور مستقیم از بیوتیت براي تعیین شرایط سنگ میزبان استفاده میشود.
روش تحقیق
پس از تهیه و مطالعه مقاطع نازك و آشنایی با ویژگیهاي کانیشناسی و سنگشناسی سنگ مورد نظر، تعدادي مقاطع نازك- صیقلی از نمونههاي سالم و با حداقل دگرسانی تهیه میشود. بدین منظوراز نمونههاي انتخاب شده، مقاطع نازك- صیقلی میکروسکوپی استاندارد به ضخامتتقریباً 0/025 میلیمتر تهیه گردیده و کاملاً صیقل داده شده تا کانیهاي فلزي کاملاً داراي انعکاس مناسب در میکروسکوپ انعکاسی نشان بدهند؛ پس از مطالعه و انتخاب کانیها مورد نظر، آنالیز مایکروپروپ الکترونی نقطهاي در مراکز معتبر علمی انجام میگردد.
پس از انجام تصحیح مقادیر آهن بر اساس روش پیشنهادي - 1987 - Droop، با استفاده از نرم افزارهايMinpet وExcel نام دقیق بیوتیت و محاسبه فرمول ساختاري آن بر پایه روش24 اکسیژن تعیین می گردد، جهت تعیین خاستگاه ماگمایی، عمق جایگزینی توده و همچنین مطالعات دماسنجی و فشار سنجی - ژئوترموبارومتري - از صفحه گسترده - Spreadsheet - کانی بیوتیت استفاده میشود.
بحث
بهطورکلی مقدار Al و Tiموجود در بیوتیت تابع شرایط محیط و مجموعهاي از عواملی نظیر فشار، دما، فوگاسیته اکسیژن و ترکیب سنگ کل دارد، لذا براي کاهش خطا و تعیین فشار و دماي واقعیتر سنگها، بیوتیت مورد استفاده در فشارسنجی، دماسنجی و تعیین عمق باید داراي ویژگیهاي خاص به شرح زیر باشد:
-1 تودههاي گرانیتوئیدي حاوي مجموعهاي از کانیهاي کوارتز، فلدسپارآلکالن، پلاژیوکلاز، هورنبلند، بیوتیت، مگنتیت، تیتانیت یا ایلمنیت بهصورت همزیست باشند
-2 بیوتیت در دماي نزدیک به مرز انجماد همراه با کانیهاي ذکرشده با گدازه و فاز سیال به تعادل میرسد و در نهایت ماگما کاملاً متبلور میشود و ترکیب بیوتیت، فشار و عمق تبلور انجماد ماگما را نشان میدهد.
-3 بیوتیت بایستی سالم و بدون دگرسانی و منطقهبندي باشد
-4 کانی بیوتیت با کانی مجاورش درتعادل ماگمایی باشد به طوريکه داراي شکل و مرز مشخص و شارپ با کانی مجاور داشته باشد و توسط آنها در برگرفته یا احاطه نشده باشد.
-5 درمحاسبات فشار و دما از ترکیب بیوتیت ماگمایی استفاده میشود، و باید از بیوتیتهایی که در اثر دگرسانی کانیهاي نظیر هورنبلند و یا حاصل از تبلور مجدد بوجود میآیند، صرف نظر شود.
در ادامه برخی از کاربردهاي شیمی کانی بیوتیت در پترولوژي مورد بررسی قرار میگیرد:
-1 تمایز بیوتیت ماگمایی از دگرگونی:
از آنجاییکه فقط ترکیب شیمی بیوتیت هاي ماگمایی میتوان در تفسیر پترولوژي بهویژه فشارسنجی، دماسنجی و تعیین عمق استفاده نمود، لذا بایستی ابتدا ماگمایی بودن بیوتیتهاي مورد مطالعه اثبات گردد؛ به-همین منظور از نمودار سهتایی ٢FeO+MnO- MgO-TiO - ۵٢٠٠ - Nachit etal, استفاده میشود
در این نمودار سه محدودهA، B و C به ترتیب معرف بیوتیتهاي اولیه حاصل از تبلور ماگما، دگرسانی و تبلور دوباره میباشند. در صورتی که ترکیب شیمی بیوتیت ها در محدودهA قرار گیرند میتوان از آنها جهت تعیین جایگاه تکتونیکی و پتروژنتیکی گرانیتوئیدها مورد نظر استفاده نمود. همچنین اگر مقدار١ - AlVI< بر اساس 24 اکسیژن - باشد از ویژگیهاي بیوتیتهاي ماگمایی است.
شکل-:1 الف - تصویر میکروسکوپی بیوتیت نیمهشکلدار با ترکیب منیزیو بیوتیت
شکل-2 نموارسه تایی تمایز انواع و همزیست با پلاژیوکلاز، ارتوز، کوارتز و مگنتیت درگرانیتها - XPL - ب - همان بیوتیتها
-2 ردهبندي بیوتیت
-1-2 ردهبندي اسپیر - 1984 - و دیر و همکاران - 1984 - Speer : - 1991 - وDeer و همکاران - 1991 - با توجه به تغییرات Al و Fe/ - Fe+Mg - میکاها، چهارگوش آنیت، سیدروفیلیت، فلوگوپیت و ایستونیت - ASPE - را براي نشان دادن ترکیب این کانیها ارائه کردند. دو متغیر به کار رفته در این نمودارها براي تشخیص پرآلومینیته - مقدار - Al و حالت اکسیداسیون و یا احیاء - مقدار - - Fe/ - Fe+Mg سنگ میزبان بیوتیت کمک گرفتند
-2-2ردهبندي ریدر و همکاران Rieder : - 1998 - و همکاران - 1998 - میکاهاي آهن و منیزیمدار را بر اساس نسبت Fe/ - Fe+Mg - به دو گروه بیوتیت و فلوگوپیت تقسیم نمودهاند
-3-2 ردهبندي فوستر Foster : - 1989 - وهمکاران - 1989 - با استفاده از مقادیر کاتیونی Mg، Mn،+٣Fe،+٢Fe، Ti وAl موجود در جایگاه اکتاهدرالی، ردهبندي میکاها را ارائه نمودهاند
شکل-3 رده بندي شیمیایی میکاهاي - ١٩٩١, - Deer etal
شکل-4 رده بندي شیمیایی میکاهاي - ١٩٩٨ - Rieder,
شکل-5 رده بندي شیمیایی بیوتیتها بر اساس نمودارهاي مختلف - ١٩٨٩, - Foster etal
-3 پتروژنز گرانیتها بر اساس ترکیب شیمیایی بیوتیتها
ترکیب کانی بیوتیت نشاندهنده ماهیت و شرایط فیزیکو- شیمیایی ماگماي مادر است
