نقش گوشته منبع مورب و پوسته قاره‌ای در منشأ سنگ‌های آتشفشانی ترسیری، منطقه ناش در شرق رودبار، شمال ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران

چکیده

سنگ‌های آتشفشانی ترسیری ناش در کوه‌های البرز در شرق رودبار (شمال ایران) دارای تنوع ترکیبی بین اولیوین بازالت، آندزیت بازالتی، پیروکسن آندزیت و آندزیت هستند. از نظر پتروگرافی وجود گزنولیت‌ها و گزنوکریست‌های متنوع، از شواهد آلودگی پوسته‌ای این سنگ‌هاست. همبستگی مثبت CaO/Al2O3 در برابر MgO و همبستگی مثبت Al2O3 در برابر SiO2 از نشانه‌های تفریق اولیوین و کلینوپیروکسن در روند تحولات سنگ‌های منطقه است. همبستگی مثبت K2O/P2O5 با SiO2 و همبستگی مثبت La/Sm در برابر K2O/P2O5 حکایت از آلودگی ماگما با پوسته قاره‌ای‌ دارد. مطالعه الگوهای عناصر کمیاب ناسازگار و مقایسه آنها با مقادیر پوسته‌ای بیانگر آلودگی سنگ‌های منطقه با پوسته‌ قاره‌ای زیرین و فوقانی است. روندهای خطی در نمودار تغییرات Nb/Y در برابر Zr/Y، دو ناحیه منشأ متفاوت، یکی گوشته منبع مورب و دیگری پوسته قاره‌ای را برای منشأ سنگ‌های منطقه معرفی می‌کند. تغییرات Y/Nb در برابر Zr/Nb و نیز Rb/Y در برابر Nb/Y بیانگر آلودگی پوسته‌ای ماگماهای منشأ گرفته از منبع مورب است. بررسی‌های ژئوشیمیایی نشان می‌دهد که سنگ‌های منطقه از ذوب 15 درصد یک منبع گوشته‌ای تیپ مورب با رخساره اسپینل در یک محیط داخل صفحه قاره‌ای حاصل شده است که با درجات متفاوتی با سنگ‌های پوسته قاره‌ای آلوده شده‌اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The role of MORB-mantle source and continental crust in genesis of Tertiary volcanic rocks of Nash area in the east of Roudbar, North of Iran

نویسندگان [English]

  • Shahrooz Haghnazar
  • Zahra Shafeie
استان گیلان - لاهیجان- خیابان کاشف شرقی- انتهای خیابان شقایق- دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان- گروه زمین شناسی صندوق پستی : 1616
چکیده [English]

The Nash's Tertiary volcanic rocks in the Alborz Mountains in the east of Roudbar (North of Iran) show a compositional range from olivine basalt, basaltic andesite, pyroxene-andesite to andesite. From petrographical point of view, the diversity of xenoliths and xenocrysts are evidences for crustal contamination. The positive correlation of CaO/Al2O3 vs. MgO and Al2O3/CaO vs. SiO2 are signatures of differentiation of olivine and clinopyroxene in magmatic evolution. The positive correlations of K2O/P2O5 vs. SiO2 and La/Sm vs. K2O/P2O5 indicate the contamination of magma with continental crust. The incompatible elements patterns and their comparison with those of continental crust point to the contamination of volcanic rocks with lower and upper continental crust. The linear trends on Zr/Y vs. Nb/Y diagram, indicate two different sources for the studied rocks. The MORB-mantle source and the continental crust. The variations of Zr/Nb vs. Y/Nb and Rb/Y vs. Nb/Y display the crustal contamination of magmas which are derived from MORB-mantle source. Geochemical studies show that the studied rocks were originated from 15% melting of a MORB source in spinel facies in continental within-plate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MORB-mantle source
  • volcanic rocks
  • MORB
  • mantle source
  • Crustal Contamination
  • Tertiary
  • Nash
  • Alborz

مقدمه

یکی از مهم‌ترین کاربردهای علم پترولوژی آذرین تعیین نقش گوشته استنوسفری و لیتوسفری در ساخته شدن مذاب و ارتباط و وابستگی آن با رویدادهای ژئوتکتونیکی است. به نحوی که برای منشأ بازالت‌های قاره‌ای و اقیانوسی ترکیب گوشته از بیشترین اهمیت برخوردار است (Jung, 2003). اما آنچه که باید در مناطق قاره‌ای مورد توجه قرار گیرد آن است که ماگماهای اولیه از ذوب بخشی گوشته به دلیل بر‌ هم‌‌کنشی با پوسته قاره‌ای طی صعود مورد تعدیل و تغییر قرار می‌گیرند (Wilson, 1989). بنابراین، باید در پتروژنز ماگماهای درون‌صفحه قاره‌ای همواره نقش آلودگی پوسته‌ای را در نظر گرفت. زیرا برای مثال آلودگی پوسته‌ای می‌تواند ویژگی‌های ژئوشیمیایی بازالت‌های درون صفحه قاره‌ای را تغییر دهد و ویژگی‌های ژئوشیمیایی سنگ‌های مناطق فرورانش را به طور کاذب نشان دهد (Wilson, 1989). بررسی علایم ژئوشیمیایی و ایزوتوپی سنگ‌ها، اجازه شناسایی ترکیب گوشته و فرآیندهای ماگمایی نظیر: اختلاط، آلایش و هضم را می‌دهد. همه بازالت‌های قاره‌ای الگوهای عناصر کمیاب غنی‌شده را نشان می‌‌دهند. این غنی‌شدگی یا به وسیله نفوذ سیالات متاسوماتیکی به وجود آمده، یا به وسیله پذیرش اجزاء غنی‌شده مثل پوسته و یا لیتوسفر توسط استنوسفر و مواد گوشته‌ای فقیر‌شده توضیح داده می‌شوند (Jung, 2003). از سوی دیگر، می‌توان بین منبع گوشته‌ای و جایگاه تکتونیکی سنگ‌ها ارتباط برقرار نمود: مثلاً، گوشته تیپ EM در واقع گوشته غنی‌شده لیتوسفری است (Weaver, 1991) که احتمالاً در اثر فرورانش مواد پوسته‌ای به ‌داخل گوشته به وجود آمده است (Rollinson, 1993). متاسوماتیسم‌ گوه ‌گوشته فوقانی به وسیله سیالات آبی آزاد شده از ورقه فرو رانده شده باعث غنی‌شدگی از عناصر ناسازگار در این سنگ‌ها شده است (Mysen, 1982). اما در مناطق ریفتی درون‌قاره‌ای گوشته استنوسفری منبع OIB و منبع MORB در پتروژنز بازالت‌ها نقش دارد (Wilson, 1989). از سوی دیگر، گوشته لیتوسفری زیر قاره‌ای نیز اغلب در پتروژنز بازالت‌ها مطرح است و هم گوشته و هم پوسته لیتوسفری به عنوان آلوده‌کننده‌های ماگماهای استنوسفری مطرح هستند (Ellam, 1992). در پژوهش حاضر، سعی شده است تا به کمک شواهد ژئوشیمیایی، ویژگی‌های منشأ گوشته‌ای و نقش پوسته قاره‌ای در تحولات ماگمایی سنگ‌های آتشفشانی ترسیری منطقه ناش بررسی و ارتباط آن با محیط ژئودینامیکی حاکم در زمان تشکیل این سنگ‌ها تعیین شود. این موضوع می‌تواند ما را در درک صحیح‌تر محیط تکتنوماگمایی سنگ‌های ترسیری در البرز و به طور کلی در ایران یاری رساند.

 

زمین شناسی منطقه ناش

منطقه ناش در 75 کیلومتری شرق شهرستان رودبار در استان گیلان واقع شده است (شکل 1). منطقه مورد بررسی طبق تقسیم‌بندی Stocklin (1968) در پهنه البرز و طبق تقسیم‌بندی Engalenc (1968) در پهنه ترسیر مرکزی قرار دارد. محدوده این منطقه در بخش مرکزی ورقه 100000/1 جیرنده بین طول‌های جغرافیایی
'48 °49 تا '50 °49 و عرض‌های '48 °36 تا
'51 °36 قرار دارد (شکل 2). ورقه 100000/1 جیرنده بخشی از پهنه البرز مرکزی را در بر گرفته است که در آن واحد‌های سنگی پالئوزوئیک تا عهد حاضر نمایان هستند. واحدهای آتشفشانی-رسوبی مزوزوئیک بیشتر در شمال منطقه به صورت برگه‌های رانده شده در مناطق گسله رخنمون دارد. اما بخش بزرگی از منطقه به وسیله واحدهای رسوبی-آتشفشانی سنوزوئیک به ویژه ترسیری پوشیده شده‌اند (Ghalamghash, 2002). برونزد غالب سنگ‌های منطقه ناش را سنگ‌های آتشفشانی و آتشفشانی-رسوبی به سن پالئوژن به ویژه ائوسن میانی به خود اختصاص داده است که روی نقشه با واحد Eat مشخص هستند. سنگ‌های این واحد از توف‌های اسیدی تا حد واسط با ترکیب داسیت تا ریوداسیت و میان‌لایه‌ها و افق‌های متعدد گدازه‌ای تشکیل شده که در روی زمین به رنگ خاکستری تا خاکستری تیره و قرمز دیده می‌شوند. این واحدها بیشتر توسط دایک‌ها و توده‌‌‌های نفوذی کوچک و توده‌های نیمه عمیق قطع شده‌اند.

 

 

   

شکل 1- راه‌های دسترسی به منطقه ناش در شرق رودبار در استان گیلان، شمال ایران

 

شکل 2- نقشه زمین‌شناسی منطقه ناش (Ghalamghash, 2002)

 


 

 


روش انجام پژوهش

پس از انجام بررسی‌های صحرایی، با توجه به تنوع لیتولوژی از واحدهای آتشفشانی منطقه تعداد 50 نمونه برداشت و مقطع نازک تهیه شد و از نظر پتروگرافی با میکروسکوپ پلاریزان بررسی شد. سپس، از میان نمونه‌های فوق تعداد 13 نمونه که دارای کمترین میزان هوازدگی بود، انتخاب و برای تجزیه عناصر اصلی با روش AES-ICP و 13 نمونه دیگر برای تجزیه عناصر فرعی و REE با روش ICP-MS به آزمایشگاه SGS تورنتو کانادا ارسال شد. تحلیل داده‌ها با نرم‌‌افزارهای Igpet 2007 و GCDkit انجام شده است.

 

پتروگرافی

بر اساس بررسی‌های میکروسکوپی روی سنگ‌های آتشفشانی منطقه، به لحاظ پتروگرافی مجموعه‌های زیر از یکدیگر تفکیک شد:

1- اولیوین بازالت، 2- آندزیت بازالتی، 3- پیروکسن آندزیت، 4- آندزیت

1- اولیوین بازالت

بافت این سنگ‌ها پورفیریک با خمیره میکرولیتی تا میکرولیتی-شیشه‌ای و دانه متوسط است. فنوکرسیت‌ها شامل اولیوین و پلاژیوکلاز و در مقادیر کمتر کلینوپیروکسن است (شکل 3). پلاژیوکلازها به صورت خود‌شکل تا نیمه‌خودشکل با ماکل‌های پلی‌سنتتیک و کارلسباد و گاهی بافت غربالی و ساختمان منطقه‌ای‌ را نشان می‌دهد. اولیوین‌ها به صورت خود‌شکل تا نیمه‌ خود‌شکل بوده، گاهی دگرسانی به کلریت و اکسیدهای آهن را نشان می‌دهد. برخی از اولیوین‌ها کاملاً ایدنگسیتی شده و تنها قالب آن به جای مانده است. اولیوین در بعضی نمونه‌ها به صورت پویی‌کلیتیکی داخل پلاژیوکلاز و پیروکسن دیده می‌شود که نشان از تقدم تبلور اولیوین نسبت به پلاژیوکلاز و پیروکسن دارد. پیروکسن‌ها در مقادیر کمتر به صورت خود‌شکل تا نیمه‌ خود‌شکل در متن سنگ حضور داشته و به صورت پویی‌کلیتیکی حاوی ادخال‌های پلاژیوکلاز است و از طرفی گاهی بلورهای پلاژیوکلاز به صورت ساب‌افیتیک پیروکسن‌ها را قطع نموده‌اند. از سوی دیگر، پلاژیوکلازها به صورت پویی‌کلیتیکی بلورهای ریز پیروکسن را در بر گرفته‌‌اند. حضور پویی‌کلیتیکی پلاژیوکلاز داخل پیروکسن و پیروکسن داخل پلاژیوکلاز و همچنین، بافت ساب‌افیتیک از شواهد تبلور همزمان پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن است (Shelley, 1993). خمیره اولیوین بازالت‌ها از میکرولیت‌های پلاژیوکلاز، دانه‌های کلینو‌پیروکسن و مگنتیت دانه‌ریز تشکیل شده است که گاهی فضای بین آنها توسط شیشه اکسیده شده پُر شده است.

2- آندزیت بازالتی

بافت این سنگ‌ها پورفیریک با خمیره میکرولیتی-شیشه‌ای بوده و فنوکریست‌های غالب در آنها به ترتیب پلاژیوکلاز و پیروکسن است (شکل 4). تفاوت اصلی این سنگ‌ها با اولیوین بازالت‌ها، فقدان کانی اولیوین به عنوان فاز اصلی فنوکریستی است. پلاژیوکلازها به صورت خود‌شکل تا نیمه خودشکل با ماکل پلی‌سنتتیک و ساختمان منطقه‌ای و تا حد زیادی سالم و تازه است. بعضی از پلاژیوکلازها بافت غربالی واضحی را نشان می‌دهند که البته این موضوع در همه بلورها مشاهده نمی‌شوند. پیروکسن‌ها به صورت خود‌شکل تا نیمه خودشکل و یک پلئوکروئیسم متمایل به سبز را نشان می‌دهند. مگنتیت نیز به‌ صورت نیمه خود‌شکل و بی‌شکل همراه فنوکریست‌ها مشاهده می‌شود. خمیره از میکرولیت‌های پلاژیوکلاز و دانه‌های ریز کلینوپیروکسن تشکیل شده که مگنتیت و شیشه فضای بین آنها را پُر نموده‌اند.

 

 

 

شکل 3- فنوکریست‌های اولیوین در سنگ اولیوین بازالت، (a در نور XPL، (b در نور PPL

 

شکل 4- فنوکریست‌های پیروکسن و پلاژیوکلاز در آندزیت بازالتی، (a در نور XPL، (b در نور PPL

 

 

3- پیروکسن آندزیت

وجه اختلاف این سنگ‌ها با نمونه‌های آندزیت بازالتی، مربوط به ظهور کانی آمفیبول در این سنگ‌هاست (شکل 5). پلاژیوکلاز به عنوان فراوان‌ترین فنوکریست هم به صورت درشت‌بلور و هم ریز‌بلور در متن سنگ وجود دارند. پلاژیوکلاز گاهی دارای بافت غربالی است. آمفیبول‌ها به صورت خود‌شکل تا نیمه خود‌شکل بوده و پلئوکروئیسم قهوه‌ای نشان می‌دهد و دارای حاشیه سوخته (اپاسیتی شده) است. این حاشیه سوخته به صورت نواری نازک در اطراف آمفیبول‌ها مشاهده می‌شود. پیروکسن‌ها سومین فنوکریست را از نظر فراوانی تشکیل داده و از نظر ویژگی‌های کانی‌شناسی مشابه آندزیت‌های بازالتی است. خمیره این سنگ‌ها از میکرولیت‌های ریز پلاژیوکلاز و دانه‌های کلینوپیروکسن تشکیل شده که فضای بین آنها توسط شیشه دگرسان شده پُر شده است.

4- آندزیت

بافت این سنگ‌ها پورفیریک با خمیره میکرولیتی جریانی و یا میکرولیتی-شیشه‌ای است. فنوکریست‌ها به ترتیب فراوانی شامل پلاژیوکلاز و آمفیبول است (شکل 6). وجه اختلاف این سنگ‌ها با نمونه‌های آندزیت بازالتی و پیروکسن آندزیت، فقدان بلورهای پیروکسن، هم در فنوکریست و هم در خمیره است. از ویژگی‌های پتروگرافی این سنگ‌ها ضخامت حاشیه سوخته (اپاسیتی شده) آمفیبول‌ها است که در نمونه‌های آندزیتی بسیار بیشتر از نمونه‌های پیروکسن آندزیتی است، به نحوی که گاهی تمام پیکره آمفیبول اپاسیتی شده و تنها اجساد آنها بر جای مانده است. بررسی‌های پتروگرافی، یک تفریق قابل توجه در نمونه‌های سنگی منطقه را نشان می‌دهد. این تحول از اولیوین بازالت به آندزیت بازالتی با حذف اولیوین، از آندزیت بازالتی به پیروکسن آندزیت با ظهور آمفیبول و کاهش تدریجی پیروکسن در پیروکسن آندزیت و از سمت پیروکسن آندزیت به آندزیت با حذف کامل پیروکسن مشخص می‌شود.

از دیگر ویژگی‌های پتروگرافی سنگ‌های منطقه، حضور گزنولیت‌ها و گزنوکریست‌های متنوع در تمامی ترم‌های سنگی منطقه است (شکل 7). گزنولیت‌ها بیشتر دارای ترکیب گابرویی، دیوریتی و گاهی بازالتی بوده، بیشتر در نمونه‌های پیروکسن آندزیتی و آندزیتی دیده می‌شود. این بیگانه‌ سنگ‌ها و بلورها از شواهد پتروگرافی آلایش پوسته‌ای است.

 

ژئوشیمی

در جدول 1 نتایج تجزیه شیمیایی اکسیدهای اصلی 13 نمونه از سنگ‌های آتشفشانی منطقه با روش ICP-AES و نتایج تجزیه شیمیایی عناصر فرعی و REE آنها با روش ICP-MS در جدول 2 نشان داده شده است.

 

 

شکل 5- فنوکریست‌های پلاژیوکلاز غربالی شده، آمفیبول و پیروکسن در پیروکسن آندزیت، (a در نور PPL، (b در نور XPL

 

شکل 6- فنوکریست‌های پلاژیوکلاز و آمفیبول در آندزیت، (a در نور XPL، (b در نور PPL

 

a

c

b

شکل 7- گزنولیت‌ها در سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناش. (a بیگانه‌سنگ گابرویی، (b بیگانه‌سنگ دیوریتی، (c بیگانه‌سنگ بازالتی

 

جدول 1- نتایج تجزیه شیمیایی اکسیدهای عناصر اصلی سنگ‌های آتشفشانی ناش با روش ICP-AES

N-16

N-15

N-14

N-12

N-11

N-10

N-9

N-8

N-7

N-5

N-4

N-3

N-2

Sample

57.9

59.4

56.2

57.5

53.7

56.7

55.4

45.3

46

63.6

52

50.6

59.1

SiO2

18.2

17.7

18

17.8

17.8

18.6

17.5

18.6

18.8

15.5

18.5

18.4

17.1

Al2O3

5.51

4.73

6.19

5.51

6.42

5.45

6.06

9.17

8.97

4.2

7.73

7.94

5.13

Fe2O3

4.31

4.11

5.09

5.92

6.61

6.2

6.64

11.4

9.55

3.92

7.9

7.71

4.33

CaO

3.12

1.41

2.22

3.26

4.11

2.33

3.98

3.64

3.5

1.52

2.97

3.04

2.65

MgO

3.7

3.8

3.6

3.3

2.7

3.2

3

3.6

4.3

4.2

3.6

3.4

3.6

Na2O

3.02

3.07

2.94

2.16

2.83

2.37

2.06

1.62

1.89

2.45

2.31

2.28

3.81

K2O

0.13

0.09

0.12

0.11

0.11

0.11

0.11

0.16

0.13

0.11

0.13

0.13

0.05

MnO

0.24

0.2

0.33

0.22

0.19

0.24

0.19

0.16

0.35

0.17

0.41

0.39

0.23

P2O5

0.67

0.52

0.85

0.54

0.55

0.68

0.55

0.9

1.29

0.47

1.08

1.07

0.51

TiO2

1.17

2.4

1.49

1.59

2.64

2.13

1.43

3.02

3.17

2.38

1.52

2.44

2.04

LOI

98

97.4

97.1

98

97.7

98

97.9

97.75

97.65

98.5

98.1

97.5

98.7

Total

 

جدول 2- نتایج تجزیه شیمیایی عناصر فرعی و REE سنگ‌های آتشفشانی ناش با روش ICP-MS

N-16

N-15

N-14

N-12

N-11

N-10

N-9

N-8

N-7

N-5

N-4

N-3

N-2

Sample

530

560

520

690

610

750

690

300

510

800

680

680

500

Ba

18

17

19

10

10

11

9

3

9

24

9

8

16

Nb

380

370

470

420

400

390

380

460

480

370

660

640

370

Sr

20

30

20

20

20

20

20

20

20

20

30

30

20

Y

105

69

72

62

69

69

72

78

78

63

91

102

62

Zn

200

200

190

140

130

170

130

60

130

250

140

130

190

Zr

57.4

58.5

54

51.3

47.4

61.1

47.7

21.9

49.1

80.2

57

54.1

53.4

Ce

9.4

6.8

11.6

12.3

15.9

10.5

16

23.9

21.5

6.1

15.4

15.7

6

Co

2.7

3.1

2.7

2.5

2.4

2.6

1.7

0.2

2.3

2.1

0.5

0.6

1.8

Cs

18

13

25

28

34

27

37

63

59

15

43

55

16

Cu

3.74

3.69

3.37

3.05

3.3

4.1

3.15

2.76

4.16

3.57

5.25

4.93

3.09

Dy

2.47

2.18

1.87

1.69

1.91

2.41

1.9

1.58

2.24

2.19

2.9

2.83

1.94

Er

1.29

1.04

1.21

1.08

1.09

1.32

1.03

1.14

1.81

1.24

1.87

1.71

1.04

Eu

18

17

18

17

17

18

17

18

19

18

19

19

17

Ga

4.15

3.89

3.94

3.53

3.78

4.78

3.37

3.01

5.01

4.27

5.73

5.71

3.34

Gd

5

5

5

4

3

4

3

2

3

6

4

4

4

Hf

0.85

0.78

0.74

0.63

0.69

0.94

0.68

0.61

0.84

0.74

1.05

1.04

0.7

Ho

33.4

34.3

30.9

29.6

28.7

34.2

27.6

11.4

26.7

47.4

29.7

27.9

32.6

La

0.39

0.37

0.3

0.28

0.26

0.34

0.25

0.21

0.3

0.32

0.42

0.36

0.28

Lu

24

23.9

22.6

21.7

22

27

20.9

12.5

25.8

29.4

30.1

28.5

21.5

Nd

15

34

57

19

27

12

25

17

18

10

12

11

8

Ni

6.84

6.83

6.53

6.17

6.14

7.54

5.8

3.03

6.49

8.89

7.63

7.1

6.23

Pr

113

112

123

113

80.1

117

66.3

9.5

54.7

92.8

49.1

47.4

106

Rb

4.9

4.5

4.5

4.2

4.4

5.4

4.2

3

5.5

5.2

6.7

6.6

3.9

Sm

2

2

2

2

2

2

2

1

1

2

2

2

2

Sn

1.4

1.4

1.5

0.7

0.6

0.7

0.6

0.4

0.4

1.8

0.4

0.4

1.2

Ta

0.62

0.6

0.61

0.49

0.51

0.72

0.53

0.47

0.74

0.62

0.89

0.84

0.55

Tb

9.1

9.7

8

9.7

9.2

11.3

9.1

2.3

4.9

11.7

4.6

4.5

9

Th

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

Tl

0.34

0.36

0.29

0.28

0.3

0.37

0.25

0.23

0.34

0.32

0.44

0.4

0.28

Tm

2.87

3.02

2.42

2.8

2.39

3.54

2.48

0.65

1.36

3.07

1.33

1.26

2.6

U

72

48

71

67

95

92

105

183

190

40

149

149

56

V

2.4

2.5

2.1

1.7

1.9

2.4

1.8

1.5

2.2

2.2

2.8

2.6

2.1

Yb

 


 

 

 

مقدار SiO2 درسنگ‌های منطقه در طیفی گسترده از 3/45 تا 6/63 درصد قرار دارد. چهار نمونه بین 45 تا 52 درصد سیلیس داشته که جزو سنگ‌های بازیک منطقه محسوب می‌شود و سایر سنگ‌ها در طیف سنگ‌های حد واسط تا اسیدی قرار دارد. در نمودار لگاریتمی Zr/TiO2 در برابر Nb/Y از Winchester و Floyd (1977) نمونه‌ها روندی از بازالت، آندزیت‌های بازالتی تا تراکی‌آندزیت را نشان می‌دهند (شکل 8). در نمودارهای هارکر با افزایش مقدار SiO2 مقادیر اکسیدهای MgO، CaO، Fe2O3، TiO2 و Al2O3کاهش و مقادیر Na2O و K2O افزایش می‌یابد (شکل 9). همچنین، همگام با افزایش روند تفریق، یعنی کاهش مقدار MgO، نسبت CaO/Al2O3 به طور منظم کاهش می‌یابد (شکل 10). تفریق اولیوین نمی‌‌تواند نسبت CaO/Al2O3 را تغییر دهد و تنها با مصرف Mg در ساختار خود مقدار MgO را در مذاب باقیمانده کاهش می‌دهد. اما از سوی دیگر، نسبت CaO/Al2O3 در پلاژیوکلاز اندک بوده، به نحوی که مقدار این نسبت در کلینوپیروکسن در حدود ده برابر پلاژیوکلاز است. بنابراین، نسبت CaO/Al2O3 همگام با تفریق کلینوپیروکسن کاهش می‌یابد (Le Roux, 2002). در نمودار تغییرات Al2O3/CaO در برابر SiO2 (شکل 11) همبستگی مثبت خطی بین نمونه‌ها مشاهده شده، از بردار تفریق کلینوپیروکسن تبعیت می‌نمایند (Dicheng et al., 2007). از طرفی، همگام با کاهش مقدار MgO، یعنی افزایش تفریق، مقدار Al2O3 ثابت مانده که این موضوع بیانگر عدم تفریق پلاژیوکلاز است (شکل 12). دیاگرام‌های تغییرات عناصر اصلی تفریق اولیوین و کلینوپیروکسن را در روند تحول ماگمایی سنگ‌های منطقه نشان می‌دهد. در شکل 13 همبستگی مثبت خطی بین عناصر ناسازگار مشابه مشاهده شده و به طور قابل توجهی از مبدأ مختصات عبور می‌کند. به عقیده Wilson (1989) ثابت ماندن غلظت عناصر ناسازگار تنها در نتیجه تبلور تفریقی محتمل است و به عقیده وی این موضوع سیمای مشخصی در بسیاری از سری‌های آتشفشانی ریفت درون قاره‌ای شرق آفریقاست. البته به عقیده Wilson (1989) باید در تفسیر همبستگی نمونه‌ها و روندهای ایجاد شده به عنوان خط واقعی نزول مایع محتاط بود. زیرا این روند‌ها در سری‌هایی که در معرض فرآیند AFC (هضم به همراه تفریق بلوری) قرار گرفته‌اند، نیز حفظ می‌شود.

 

 

شکل 8- موقعیت سنگ‌های منطقه ناش در نمودار لگاریتمی Zr/TiO2 در برابر Nb/Y اقتباس از Winchester و Floyd (1977)

   
   
   

شکل 9- تغییرات عناصر اصلی در برابر سیلیس در سنگ‌های آتشفشانی ناش

   

شکل 10- نمودار تغییرات Al2O3/CaO در برابر MgO در سنگ‌های آتشفشانی ناش

شکل 11- نمودار تغییرات Al2O3/CaO در برابر SiO2 در سنگ‌های آتشفشانی ناش اقتباس از Dicheng و همکاران (2007)

 

شکل 12- نمودار تغییرات Al2O3 در برابر MgO در سنگ‌های آتشفشانی ناش

 

شکل 13- نمودار تغییرات عناصر کمیاب ناسازگار در سنگ‌های آتشفشانی ناش


 

 

 

آلایش پوسته‌ای

در بررسی‌های پتروژنز تمامی ایالت‌های درون‌صفحه‌ای قاره‌ای باید به این نکته توجه داشت که ماگماها ضمن صعود تا چه حد با سنگ‌های پوسته قاره‌ای بر ‌هم‌کنشی داشته‌اند. بنابراین، در منشأ ماگماهای این مناطق همواره باید نقش آلودگی پوسته‌ای را در نظر داشت (Wilson, 1989).

نسبت K2O/P2O5 در نمونه‌های منطقه بین 87/3 در بازیک‌ترین نمونه تا 56/16 در اسیدی‌ترین نمونه تغییر می‌کند. معمولاً بازالت‌های منشأ گرفته از گوشته دارای نسبت 2 ≤ K2O/P2O5 است (Carlson and Hart, 1988). هضم پوسته یا تفریق آپاتیت سبب بالا رفتن نسبت مزبور می‌شود (Carlson and Hart, 1988). در شکل 14 همبستگی مثبت K2O/P2O5 نسبت به SiO2 مشاهده می‌شود. به عقیده Brueseke و Hart (2009) افزایش نسبت K/P همگام با افزایش SiO2 نشانه تفریق بلورین ماگمای مافیک همراه با هضم پوسته سیلیسی غنی از K است. به عقیده این پژوهشگران، این پدیده عامل اصلی تولید ماگماهای حد واسط در جایگاه درون صفحه قاره‌ای عنوان شده است. شاخص La/Sm نیز از معرف‌های حساس به ‌آلودگی پوسته‌ای است (Lightfoot and keays, 2005). در شکل 15 همبستگی مثبتی خطی بین نسبت La/Sm در برابر K2O/P2O5 مشاهده می‌شود. نمونه N8 یعنی بازیک‌ترین نمونه دارای پایین‌ترین نسبت La/Sm و K2O/P2O5 و نمونه N5 به عنوان اسیدی‌ترین نمونه دارای بالاترین نسبت‌های La/Sm و K2O/P2O5 است.

بررسی الگوی عناصر کمیاب ناسازگار و مقایسه آنها با مقادیر پوسته‌ای حکایت از دو مرحله آلایش پوسته‌ای در سنگ‌های منطقه دارد. در شکل 16 الگوی میانگین عناصر کمیاب سنگ‌های بازیک و حد واسط منطقه درمقایسه با مقادیر پوسته زیرین و فوقانی نشان داده شده است. الگوها به خوبی همبستگی روند عنصری سنگ‌های بازیک منطقه با پوسته تحتانی و سنگ‌های حد واسط منطقه را با پوسته فوقانی نشان می‌دهد. روندهای مشابه و فراز و نشیب‌های یکسان نمونه‌ها، بر ‌هم‌کنشی ماگماهای بازیک منطقه را با پوسته زیرین و سنگ‌های حد واسط منطقه را با پوسته فوقانی مدلل می‌سازد.

در شکل 17 الگوی عناصر REE سنگ‌های حد واسط منطقه بهنجار شده با پوسته فوقانی نشان داده شده است. روند خطی نمونه‌ها منطبق با مقادیر پوسته فوقانی، آلایش پوسته‌ای سنگ‌های حد واسط منطقه با پوسته فوقانی را نشان می‌دهد. به نظر می‌رسد در منطقه بررسی شده دو مخزن ماگمایی مرتبط با هم یکی در پوسته تحتانی و دیگری در پوسته فوقانی به وجود آمده است.

 

منشأ گوشته‌ای

از نسبت‌های عناصر کمیاب ناسازگار در سیستم‌های بازالتی برای تمیز منابع گوشته‌ای و پوسته‌ای استفاده می‌شود (Weaver, 1991). به عقیده Hoffman (1997) نسبت‌های عناصر کمیاب ناسازگار می‌تواند به عنوان ردیاب‌های ژئوشیمایی ناحیه منشأ عمل کند. از نمودار دو تایی Y/Nb در برابر Zr/Nb می‌توان به ‌منظور تأثیر زبانه‌های گوشته‌ای داغ منبع OIB (پلوم) بر ژئوشیمی مورب‌ استفاده نمود (Wilson, 1989). در نمودار Y/Nb در برابر Zr/Nb، نمونه‌های منطقه ناش آشکارا بر روی روندی قرار دارند که آمیزه‌ای از یک منبع MORB تهی شده و منبع غنی‌شده (مشخصه ریفت کنیا و یا منبع غنی‌شده OIB) است (شکل 18). بازیک‌ترین نمونه (N8) به منبع مورب نزدیک بوده، نمونه‌ها روندی خطی به سمت پوسته قاره‌ای و منبع OIB نشان می‌دهند. به عقیده Wilson (1989) مشاهده این روند دخالت منبع گوشته‌ای استنوسفری منبع مورب را در پتروژنز سنگ‌های منطقه ناش نشان می‌دهد. در نمودار Rb/Y در برابر Nb/Y از Zhao و Zhou (2007) نمونه‌های منطقه از سمت بازیک به سمت حد واسط روندی از یک منبع مورب به سمت پوسته قاره‌ای فوقانی نشان می‌دهند (شکل 19). موقعیت نمونه‌های منطقه در نمودار لگاریتمی Nb/Y در برابر Zr/Y نشان داده شده است (شکل 20). به طور کلی، این نمودار تقریباً غیر حساس به تأثیر فرآیندهای آلتراسیون، تفریق بلورین درجات متغیر ذوب بخشی است (Fitton et al., 1997). به عقیده Wilson و Lyashkevich (1996) روندهای خطی در نمودار، حداقل دو ناحیه منشأ متفاوت را در پتروژنز ماگماها مطرح می‌کند. همان طور که، ملاحظه می‌شود بازیک‌ترین نمونه منطقه (N8) دارای نسبت‌های پایین Nb/Y و Zr/Y است که از ویژگی‌های منابع تهی شده مثل منبع مورب است. در حالی که به صورت تدریجی و خطی نمونه‌ها به سمت گوشته OIB منحرف شده، دقیقاً از روند پوسته قاره‌ای تبعیت می‌کنند. این موضوع دخالت دو منبع گوشته استنوسفری منبع مورب و پوسته قاره‌ای را در پتروژنز سنگ‌های آتشفشانی منطقه مطرح می‌نماید.

 

   

شکل 14- نمودار تغییرات K2O/P2O5 نسبت به SiO2 در سنگ‌های آتشفشانی ناش

شکل 15- نمودار تغییرات La/Sm در برابر K2O/P2O5 در سنگ‌های آتشفشانی ناش. نمونه N8 بازیک‌ترین و نمونه N5 اسیدی‌ترین نمونه سنگ‌های منطقه است.

   

شکل 16- مقایسه الگوی میانگین عناصر کمیاب سنگ‌های بازیک ناش در مقایسه با پوسته تحتانی (سمت راست) و مقایسه الگوی میانگین عناصر کمیاب سنگ‌های حد واسط ناش در مقایسه با پوسته فوقانی (سمت راست).

   

شکل 17- الگوی عناصر REE سنگ‌های حد واسط منطقه بهنجار شده با پوسته فوقانی

شکل 18- موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش در نمودار دوتایی Y/Nbدربرابر Zr/Nb

   

شکل 19- موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش در نمودار دوتایی Rb/Y در برابر Nb/Y اقتباس از Zhao و Zhou (2007)

شکل 20- موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش در نمودار لگاریتمی Nb/Y در برابر Zr/Y اقتباس از Fitton و همکاران (1997)

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

سنگ‌های آتشفشانی ترسیری منطقه ناش در شمال ایران واقع در رشته کوه‌های البرز تنوع ترکیبی بین اولیوین بازالت، آندزیت بازالتی، پیروکسن آندزیت و آندزیت را نشان می‌دهد که بر اساس شواهد ژئوشیمیایی این سنگ‌ها با پوسته قاره‌ای تحتانی و فوقانی آلوده شده‌اند. حضور گزنولیت‌های متنوع و گزنوکریست‌ها در این سنگ‌ها این آلودگی را تأیید می‌کند. بررسی‌های نسبت‌های عناصر کمیاب ناسازگار نشان می‌دهد که نمونه‌های بازیک منطقه به منابع گوشته استنوسفری منبع مورب نزدیک بوده، روندهای بین نمونه‌های اولیه و تکامل یافته آرایشی خطی بین گوشته منبع مورب و پوسته قاره‌ای را نشان می‌دهد که نشان از بر هم‌کنشی ماگماهای منشأ گرفته از گوشته منبع مورب با پوسته قاره‌ای دارد. در نمودار (Tb/Yb)N در برابر (La/Sm)N، تمامی نمونه‌ها به صورت روند افقی با نسبت تقریباً ثابت 28/1 در محدوده گوشته اسپینل قرار گرفته‌اند (شکل 21). مقادیر 8/1>(Tb/Yb)N از شاخصه‌های منشأ گوشته‌ای با رخساره اسپینل است (Wang et al., 2002). در این نمودار، بازیک‌ترین نمونه (N8) به منبع مورب نزدیک است و همان طور که در شکل 15 نشان داده شده، نسبت La/Sm به شدت متأثر از آلودگی پوسته‌ای بوده و روند خطی مشاهده شده در نتیجه آلایش پوسته‌ای است. در نمودار La/Sm در برابر Sm/Yb (شکل 22) درصدهای ذوب بخشی یک منبع مورب نشان داده شده است (Kuepouo et al., 2006). همان طور که، ملاحظه می‌شود نمونه‌های منطقه نسبت‌های ثابتی از Sm/Yb را نشان داده، به نحوی که بازیک‌ترین نمونه دارای کمترین مقدار La/Sm و به منبع مورب نزدیک‌تر است. با توجه به این که نمونه‌های بازیک منطقه نیز دچار آلودگی با پوسته تحتانی شده‌اند (شکل 16)، بنابراین شاید نمونه‌های اولیه قبل از آلودگی دارای نسبت‌های پایین‌تر La/Sm بوده، روند خطی عمودی نمونه‌ها، ذوب حدود 15 درصد یک منبع مورب را نشان می‌دهند. شواهد ژئوشیمیایی گویای آن است که سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناش از ذوب 15 درصد یک گوشته استنوسفری منبع مورب با رخساره اسپینل منشأ گرفته است که به درجاتی با سنگ‌های پوسته قاره‌ای آلوده‌ شده‌‌اند. نقش گوشته استنوسفری منبع مورب هم در مورد پتروژنز بازالت‌های پشته‌های میان اقیانوسی و هم بازالت‌های ریفتی درون قاره و بازالت‌های طغیانی قاره‌ای مطرح است (Wilson, 1989).

در نمودار لگاریتمی K2O/Yb در برابر Ta/Yb از Pearce (1982) نمونه‌ها درون آرایه گوشته‌ای روندی از سمت گوشته منبع مورب به سمت گوشته غنی ‌شده داخل صفحه نشان می‌دهند (شکل 23). در نمودار Ba/La در برابر La/Sm (Ryan et al., 1996) موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش نشان داده شده است (شکل 24). به عقیده Ryan و همکاران (1996) نسبت Ba/La به شدت تابع سیالات آزاد شده از صفحه فرو رانده شده بوده، در حالی که نسبت La/Sm متأثر از آلودگی پوسته‌ای است. همان طور که در نمودار مشاهده می شود نمونه‌های منطقه ناش دارای نسبت‌های کم و تقریباً ثابت از Ba/La و روندی افقی از سمت منبع مورب در جهت بردار آلایش پوسته‌ای نشان می‌دهند.

در نمودار لگاریتمی Th/Hf در برابر Ta/Hf (Wang et al., 2001) تمامی نمونه‌ها در محدوده IV یعنی بازالت‌های داخل صفحه قاره‌ای و بخش IV3 یعنی کمربندهای کششی قاره‌ای یا ریفت اولیه (initial rift) قرار گرفته‌‌اند (شکل 25). با توجه به شواهد آلودگی ماگماها با پوسته قاره‌ای که در مباحث قبلی نیز بیان شد، موضوع ارتباط سنگ‌های منطقه با بازالت‌های تیپ MORB اقیانوسی منتفی بوده، ارتباط آنها با محیط‌های داخل صفحه قاره‌ای محتمل است. به عقیده Wilson (1989) گوشته استنوسفری منبع مورب در پتروژنز ریفت‌های درون قاره‌ای که فعال‌ترین کشش را نشان می‌دهد، نقش مهمی را ایفا می‌کند و این موضوع در سنگ‌های آتشفشانی ریفت‌های آفار در اتیوپی، ریوگراند در نیومکزیکو آمریکا و ایالت باسین‌اند‌رنج در غرب آمریکا مشاهده می‌شود. تصور می‌شود که سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناش در اثر ذوب 15 درصد یک گوشته استنوسفری منبع مورب با رخساره اسپینل در یک محیط ریفت درون قاره‌ای به وجود آورده که به درجاتی با سنگ‌های پوسته قاره‌ای آلوده شده و متحمل فرآیند AFC شده‌اند.

 

   

شکل 21- موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش در نمودار (Tb/Yb)N در برابر (La/Sm)N

شکل 22- موقعیت نمونه‌های آتشفشانی منطقه ناش در نمودار La/Sm در برابر Sm/Yb. اقتباس از Kuepouo و همکاران (2006)

   

شکل 23- موقعیت سنگ‌های منطقه ناش در در نمودار لگاریتمی K2O/Yb در برابر Ta/Yb اقتباس از Pearce (1982)

شکل 24- موقعیت سنگ‌های منطقه ناش در نمودار Ba/La در برابر La/Sm اقتباس از Ryan و همکاران (1996)

 

شکل 25- نمودار لگاریتمی Th/Hf در برابر Ta/Hf اقتباس از Wang و همکاران (2001). مناطق شامل: (I منطقه MORB تیپ N در حاشیه صفحات واگرا، (II بازالت‌های مناطق حاشیه صفحات هم‌گرا، (II1 بازالت‌های مناطق جزایر کمان اقیانوسی، (II2 بازالت‌های مناطق ولکانیک حاشیه کمان قاره‌ای و جزایر حاشیه کمان قاره‌ای، (III مناطق MORB تیپ E و MORB تیپ T و بازالت‌های مناطق جزایر اقیانوسی درون صفحه اقیانوسی، (IV بازالت‌های مناطق درون صفحه‌ای قاره‌ای، (IV1 ریفت‌های درون قاره‌ای و ریفت‌های توله‌ایت‌های حاشیه قاره‌ای، (IV2 آلکالی بازالت‌های مناطق ریفت درون قاره‌ای، IV3) بازالت‌های مناطق کمربندهای کششی قاره‌ای یا ریفت اولیه،
(V بازالت‌های مناطق پلوم‌های مناطق‌گوشته‌ای

Brueseke, M. E. and Hart, W. K. (2009) Intermediate composition magma production in an intracontinental setting: Unusual andesites and dacites of the mid-miocene Santa Rosa-Calico volcanic field, Northern Nevada. Journal of Volcanology and Geothermal Research 188: 197-213.

Carlson, R. W. and Hart, W. K. (1988) Flood basalt volcanism in the northwestern United States. In: Continental basalt (Ed. Mc Dougal, J. D.) 273-310. Kluwer Academic Publishers, Durdrecht.

Dicheng, Z., Guitang, P., Xuanxue, M., Zhongli, L., Xinshenng, J., Liquan, W. and Zhidan, Z., (2007) Petrogenesis of volcanic rocks in the sangxiu formation, central segment of Tethyan Himalaya: a probable example of plume-litospher interaction. Journal of Asian Earth Sciences 29: 320-335.

Ellam, R. M. (1992) Littospheric thickness as a control on basalt geochemistry. Geology 20: 153-156.

Engalenc, M. (1968) Geologie, geomorohologie, hydrogeology de la region de Tehran (Iran), These es science, Monpellier (in French).

Fitton, J. G., Saunders, A. D., Norry, M. J., Hardarson, B. S. and Taylor, R. N. (1997) Thermal and chemical structure of the Iceland Plume. Earth and planetary Sciences Letters 153: 197-208.

Hoffman, A. M. (1997) Mantle geochemistry: The messages from oceanic volcanism. Nature 385: 219-229.

Jung, C. (2003) Geochemische and Isotopen-geochemische Unter Suchungen an tertiaeren valkaniten der Hocheifel-einbeitag zur identifizierung der mantelquellen von Rift-bezogenenvulkaniten, Dissetation zur Erlangung des doktorgrades Naturwissenchaften, vorgelegt dem fachbreich Geowissenschaften der Philipps-Universitaet Marburg, Deuschland (in German).

Kuepouo, G., Tchouankoue, J. P., Nagao, T. and Sato, H. (2006) Transitional tholeiitic basalts in the Tertiary Bana volcano-plutonic complex, Cameroon line. Journal of African Earth 45: 318-332.

Le Roux, P. J. (2002) Crystallization processes beneath the southern Mid-Atlantic Ridge (40-55° S), evidence for high-pressure initiation of crystallization. Contributions to Mineralogy and Petrology 45: 318-332.

Lightfoot, P. C. and Keays, R. R. (2005) Siderophile and chalcophile metal variations in tertiary picrites and basalts from west Greenland with implications for the sulphide saturation history of continental flood basalt magmas. Economic Geology 100: 439-462.

Mysen, B. O. (1982) The role of mantle anatexis. In: Andesites (Ed. Thorpe, R. S.) 489-522. Johnn Wiley & Sons Inc., New York.

Pearce, J. A. (1982) Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries. In: Andesites (Ed. Thorpe, R. S.) 528-548. Johnn Wiley & Sons Inc., New York.

Rollinson, H. R. (1993) Using geochemical fata: evolution, presentation, interpretation. Longman Scientific and Technical, Londen.

Ryan, J., Morris, J., Bebout, G. and Leeman, B. (1996) Describing chemical fluxes in subduction zones: insights from'' Depth-Profiling'' studies of arc and forearc rocks. In: Subduction top to bottom (Eds. Bebout, G. E., Scholl, D. W., Kirby, S. H. and Platt, J. P.) 263-268. American Geophisical Union, Washington DC.

Shelley, D. (1993) Igneous and metamorphic rocks under the microscope. Chapman and Hall, New York.

Stocklin, J. (1968) Structural history and tectonic of Iran: a review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin 52(7): 1229-1258.

Wang, K., Plank, T., Walker, J. D. and Smith, E. I. (2002) A mantle melting profile across the Basin and Range, SW USA. Journal of Geophysical Research 107: 1-21.

Wang, Y., Zhang, C. and Xia, S. (2001) Th/Hf-Ta/Hf identification of tectonic setting of basalts. Acta Petrologica Sinica 17: 413-421 (in Chinese).

Weaver, B. L. (1991) The origion of ocean island basalt end-member compositions: trace element and isotopic constraints. Earth and Planetary Science Letters 104: 381-397.

Wilson, M. (1989) Igneous Petrogenesis a global tectonic approach .Unwin Hyman, London.

Wilson, M. and Lyashkevich, Z. M. (1996) Magmatism and the geodynamics of rifting of the Pripyat-Dnieper-Donetsrift, East European Platform. Tectonophysics 268: 65-81.

Winchester, J. A. and Floyd, P. A. (1977) Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation product using immobile elements. Chemical Geology 20: 325-343.

Zhao J. H. and Zhou, M. F. (2007) Geochemistry of Neoproterozoic mafic introsions in the panzhihua district (Sichuan province, SW China): Implication for subduction related metasomatism in the upper mantle. Precambrian Research 152: 27-47.

Ghalamghash, J. (2002) Geologycal map of jirandeh. Geologycal Survey of Iran, Tehran.