Document Type : Original Article
Authors
دانشگاه صنعتی شاهرود - دانشکده علوم زمین
Abstract
Keywords
مقدمه
پتروگرافی، ژئوشیمی، پترولوژی و پتروژنز تودههای گرانیتوئیدی به طور متعارف کانون توجه بسیاری از پژوهشگران زمینشناس به ویژه پترولوژیستهاست. اما بررسی سازوکار جایگیری و تغییر شکل تودههای نفوذی به ویژه گرانیتوئیدها از جمله مسایل مهمی است که کمتر به آن توجه شده است. در گذشته برای مشخص کردن نحوه جایگیری تودههای گرانیتوئیدی از ویژگیهای قابل مشاهده در مقیاس ماکروسکوپی و میکروسکوپی نظیر: برگوارگی و خطوارگی حاصل از آرایشیافتگی کانیهای سازنده آنها یا همان پتروفابریک استفاده میشد. این روش هنوز نیز متداول است ولی در مورد تودههایی که از لحاظ ساختی و بافتی تا حد زیادی همگن باشند از کارآیی کمتری برخوردار است. روش بررسی ناهمگنی پذیرفتاری مغناطیسی (Anisotropy of Magnetic Susceptibility)، که به اختصار به روش AMS یا فابریکهای مغناطیسی معروف است، یکی از روشهای بررسی جدید است که بر اساس اندازهگیری شاخصهای مغناطیسی یا تحلیل فابریکهای مغناطیسی نمونههای سنگی استوار است Hrouda, 1982)؛ Tarling and Hrouda, 1993). این روش، در تعیین سازوکار و مدل جایگیری تودههای نفوذی از جایگاه ویژهای برخوردار است. اکنون بیش از پنجاه سال از معرفی روش AMS میگذرد و کاربرد آن در شاخههای مختلف علوم زمین از جمله: چینهشناسی مغناطیسی، دیرینه مغناطیس، زمینساخت، زمینشناسی زیستمحیطی، زمینشناسی اقتصادی، کانیشناسی، سنگشناسی (پترولوژی) و به ویژه در تعیین سازوکار جایگیری تودههای گرانیتوئیدی، توسعه پیدا کرده است. شایان ذکر است، در این پژوهش، فقط به تفسیر کمی مقادیر میانگین پذیرفتاری مغناطیسی و ارتباط آن با سنگشناسی واحدهای سنگی مختلف سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند پرداخته شده است که از بررسی 294 مغزه گرفته شده، به دست آمده است.
از سال 1386 با فراهم شدن امکانات اندازهگیری ویژگیهای مغناطیسی سنگها در آزمایشگاه محیط و دیرینه مغناطیس در سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور و در آزمایشگاه ژئومغناطیس دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود، امکان انجام بررسی فابریکهای مغناطیسی و دیرینه مغناطیس در ایران فراهم شده است. بررسیهای اندکی که قبلاً در این زمینه در ایران و با امکانات دانشگاههای خارج از کشور یا با کمک آنها انجام شده عبارتند از: Ghalamghash (2002)؛ Sadeghian (2004)؛ Sadeghian و همکاران (2005)؛ Esmaeily و همکاران (2007)؛ Ghalamghash و همکاران (2009)؛ Sheibi (2009). بررسی تغییرات AMS تودههای گرانیتوئیدی میتواند نتایج با ارزشی در شناخت زمینشناسی ایران همراه داشته باشد. شایان ذکر است توده گرانیتوئیدی ظفرقند همگام و همزمان با بررسی فابریکهای مغناطیسی آن، از دیدگاه ژئوشیمی و پترولوژی نیز بررسی شده است (Ghaffari, 2010). نتایج به دست آمده طی این دو تحقیق به تحکیم و تأیید نتیجهگیریهای انجام شده کمک شایان توجهی نموده است.
زمینشناسی منطقه
توده گرانیتوئیدی ظفرقند با وسعت تقریبی 80 کیلومتر مربع، در 35 کیلومتری جنوبشرق اردستان و در پهنه ساختاری ارومیه-دختر (Aghanabati, 2004) واقع شده است (شکل 1-A). این توده نفوذی با روند کلی شمالغرب-جنوبشرق در بین سنگهای آتشفشانی و آتشفشانی-رسوبی ائوسن (Emami, 2000) نفوذ کرده است. توده گرانیتوئیدی ظفرقند دارای طیف ترکیبی گابرو، دیوریت، کوارتزدیوریت، مونزونیت، گرانودیوریت و گرانیت است (شکل 1). وجود آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک و دایکهای گسیخته شده شناور (با ترکیبات حدواسط تا اسیدی) از ویژگیهای بارز این توده هستند (Ghaffari, 2010).
در محدوده مورد بررسی تعداد زیادی دایک آندزیتی-بازالتی رخنمون دارند که با توجه به روابط صحرایی و تقدم و تأخر زمانی آنها نسبت به توده گرانیتوئیدی ظفرقند به دو گروه تقسیم میشوند که عبارتند از:
1- دایکهایی که سنگهای آتشفشانی و آتشفشانی تخریبی-رسوبی میزبان توده نفوذی ظفرقند را قطع میکنند و بیشتر دارای روند شمالغرب-جنوبشرق هستند و توسط توده گرانیتوئیدی ظفرقند قطع شدهاند و قطعاتی از آنها به صورت آنکلاو توسط این توده نفوذی در برگرفته شدهاند. این دسته به عنوان دایکهای متقدم یا پیشرس (نسل اول) معرفی شدهاند، در واقع این دایکها قدیمیتر از توده گرانیتوئیدی ظفرقند هستند.
2- دایکهایی که توده گرانیتوئیدی ظفرقند را قطع کردهاند و نسبت به آن جوانترند. با توجه به شواهد صحرایی و ویژگیهای منحصر به فرد (حاشیههای سینوسی شکل، زبانههای مثلثی شکل، تغییر مسیر (راستا) و ضخامت دایکها، جا به جاییهای موضعی آنها، متاسوماتیسم پتاسیک موضعی (تبدیل هورنبلند سبز به بیوتیت و تحلیل رفتن پلاژیوکلازها و جایگزین شدن آنها توسط ارتوز (فلدسپارزایی)، ایجاد میرمکیت در حاشیه پلاژیوکلازها، کلریتزایی و اپیدوتزایی) این دایکها در گروه دایکهای سین پلوتونیک یا همزمان با تشکیل توده نفوذی محسوب میشوند و در واقع در مراحل پایانی جایگزینی این توده به وجود آمدهاند و اختلاف زمانی آنها نسبت به پیکره اصلی توده نفوذی چندان زیاد نیست. این گروه از دایکها به عنوان دایکهای متأخر یا نسل دوم در نظر گرفته شدهاند (Ghaffari, 2010؛ (Sadeghian and Ghaffary, 2011.
|
A
|
B
|
|
C
|
شکل 1- (A موقعیت جغرافیایی و راههای ارتباطی منطقه مورد مطالعه (اقتباس از نقشه راههای کشور، پایگاه اینترنتی اطلس جامع راههای ایران)، (B نقشه تغییرات ترکیب سنگشناسی در توده گرانیتوئیدی ظفرقند بر حسب تغییرات مشاهده شده در هر ایستگاه (Sadeghian, 2010)، (C نقشه زمینشناسی اصلاح شده مبتنی بر تلفیق نقشههای زمینشناسی منتشر شده قبلی، تصاویر ماهوارهای، بررسیهای سنگشناسی، مطالعه فابریکهای مغناطیس و در نظر گرفتن کلیه ملاحظات زمینشناسی (Gavanji, 2010) (مختصات نقشه بر حسب UTM است). |
با توجه به شواهد سنگشناسی و زمینشناسی، ماگمای سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند، یک تفریق دو مرحلهای عمده را پشت سر گذاشته است:
در ابتدا سنگهای گابرویی تا دیوریتی-کوارتزدیوریتی حاصل شدهاند؛ سپس، سنگهای گرانودیوریتی تا آلکالیفلدسپارگرانیتها که فازهای تفریق یافته بعدی همان ماگمای تشکیلدهنده گابروها و دیوریتها هستند، جایگزین شدهاند (Ghaffari, 2010).
شایان ذکر است بر روی سنگهای آتشفشانی و آتشفشانی رسوبی میزبان این توده و تودههای گرانیتوئیدی همجوار، بررسیهای متعددی انجام شده است که در آنها بیشتر به بررسی ویژگیهای سنگشناسی و ژئوشیمیایی پرداخته شده است Emami et al., 1992)؛ Mansouri, 1992؛ Mohammadi, 1995؛ Latifi, 2000؛ Nasr Esfahani and Vahabi Moghadam, 2010).
روش کار
با فراهم شدن امکانات آزمایشگاهی بررسی AMS در دانشگاه صنعتی شاهرود، اندازهگیری شاخصهای مغناطیسی مورد نیاز برای اجرای روش AMS امکانپذیر شد. تعیین فابریک مغناطیسی و اجرای روش AMS مستلزم طی مراحل مختلف و متنوعی است که در ادامه به شرح آنها پرداخته میشود:
ابتدا بر اساس نقشههای زمینشناسی نظیر: نقشههای زمینشناسی 250000: 1 کاشان (Zahedi and Amidi, 1975) و 100000 : 1 اردستان (Radfar, 1998)، تصاویر ماهوارهای، مشاهدات صحرایی و تنوع سنگشناسی توده گرانیتوئیدی ظفرقند، یک الگوی نمونه برداری اولیه (تقریباً به ازای هر یک تا دو کیلومتر مربع یک ایستگاه مغزهگیری) طراحی شد. سپس، در 123 ایستگاه، توسط دستگاه مغزهگیر قابل حمل از توده گرانیتوئیدی ظفرقند با روشهای متعارف
Bouchez, 1997)؛ Sadeghian, 2004؛ Gavanji, 2010؛ Gavanji, 2011؛ (Shekari, 2011 مغزههای جهتدار برداشت شده است.
در ضمن، مختصات جغرافیایی هر ایستگاه ثبت و در نهایت، به تهیه نقشه توزیع ایستگاههای مغزهگیری منجر شد. ویژگیهای سنگشناسی در هر ایستگاه به دقت بررسی و با توجه به بررسیهای پتروگرافی و نتایج تحلیلهای شیمیایی برخی نمونههای سنگی انتخاب شده، نقشه تنوع ترکیبات سنگشناسی در هر ایستگاه نیز تهیه و ترسیم شد (شکل 2).
در مواردی که ترکیبات سنگی متفاوت در پیرامون ایستگاه نمونهبرداری رخنمون داشتند، تعداد مغزه به تناسب تنوع واحدهای سنگی افزایش یافت (حداقل دو مغزه به ازای هر نوع ترکیب سنگشناسی). تعداد کل مغزههای تهیه شده 294 عدد است. سپس، مغزههای به دست آمده به قطعاتی با ارتفاع 22 میلیمتری برش داده شدند و از هر مغزه 2 تا 4 قطعه نمونه به دست آمد (در مجموع 1008 قطعه).
شاخصهای مغناطیسی نمونههای آمادهسازی شده توسط دستگاه کاپابریج مدل MFK1-FA (شکل 3) در آزمایشگاه ژئومغناطیس دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود اندازهگیری شد. این دستگاه قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی را با دقت 10-8 SI اندازهگیری میکند چگونگی عملکرد این دستگاه، به طور خلاصه به شرح زیر است Ghalamghash, 2002)؛ Sadeghian, 2004؛ Sheibi, 2009؛ Gavanji, 2010؛ Badallo, 2011؛ (Shekari, 2011: نمونه آماده اندازهگیری در داخل محفظه نگهدارنده نمونه قرار میگیرد و به کمک یک نوار نقاله پلاستیکی و فاقد هر گونه خاصیت مغناطیسی، به درون یک فضای استوانهای شکل فرو میرود و در این فضا به چرخش در میآید. به وسیله دو سیمپیچ که در دو طرف این فضای استوانهای شکل تعبیه شدهاند، میدان مغناطیسی القایی با شدت معین (H) (200 میلیتسلا) بر آن اعمال میشود. پس از اعمال میدان، با توجه به ترکیب کانیشناسی و چگونگی حضور کانیهای سازنده، هر نمونه، گشتاورهای مغناطیسی مربوط به کانیهای دارای خواص مغناطیسی، در پاسخ به میدان مغناطیسی القا شده دستخوش تغییر و تحولاتی میشوند که به طور خلاصه مغناطیسشدگی گفته و با نماد M نشان داده میشود. باید توجه داشت که میزان مغناطیسشدگی به عوامل زیادی بستگی دارد Tarling and Hrouda, 1993)؛ Butler, 2004؛ Martín-Hernández et al., 2004؛ Bouchez and Nedelec, 2011) که شرح آن خارج از مجال بحث این تحقیق است.
شایان ذکر است که برای اطمینان از صحت اندازهگیریهای انجام شده باید قبل از شروع اندازهگیری و در طی کار در چند نوبت، دستگاه کاپابریج توسط نمونه استاندارد، کالیبره شود. حاصل نسبت بین میزان مغناطیسشدگی ایجاد شده در نمونه و شدت میدان مغناطیسی القا شده بر آن (M/H) به صورت شاخص K یا ضریب قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی تعریف میشود. شاخص K فاقد بُعد است اما در اندازهگیریها بر اساس µSI بیان میشود (SI=Standard International). شاخص K مهمترین شاخص در سنجش فابریکهای مغناطیسی به حساب میآید.
|
شکل 2- نقشه پراکندگی ایستگاههای نمونهبرداری و نوع ترکیب سنگشناسی در هر ایستگاه. ترکیبات سنگشناسی مشخص شده بر اساس مشاهدات صحرایی، بررسی مقاطع نازک (پتروگرافی) و نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل تحلیلهای شیمیایی نمونههای سنگی منتخب تحلیل شده، استوار است. |
|
|
شکل 3- تصویری از دستگاه MFK1-FA و متعلقات آن که از چپ به راست شامل قسمتهای زیر است: 1- بخش اندازهگیری کننده (kappabridge) 2- ریزپردازشگر (microprocessor) 3- واحد پردازش داده یا همان کامپیوتر که نرمافزار SAFYR4W بر روی آن نصب شده و به ریزپردازشگر متصل است. |
شاخص K دارای دو مفهوم عددی و برداری است. مفهوم عددی آن فاقد جهت است و با میزان توانایی مغناطیسشدگی اجزای سازنده سنگها، در ارتباط مستقیم و در واقع کوچک و بزرگی آن، انعکاسی از ترکیب شیمیایی، فراوانی و نحوه حضور کانیهای سازنده سنگ است. مقادیر برداری K که به صورت K1، K2 و K3 معرفی میشوند دارای جهت (آزیموت) و میل (پلانج) و میتوان آنها را در یک فضای سه بُعدی به صورت یک بیضوی مغناطیسی نشان داد. این بیضوی در واقع معرف تجسم تغییرات مقادیر ضریب قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی در فضای سه بعدی نمونه سنگی مورد بررسی است. برخی از شاخصهای مغناطیسی، براساس نسبتهای بین مقدار عددی مطلق یا جهت و مقدار شیب محورهای بیضوی مغناطیسی تعریف و توصیف شدهاند و میتوانند اطلاعات ارزشمندی در مورد فابریکهای مغناطیسی سنگها ارائه نمایند.
مقادیر مطلق یا عددی K در راستای محورهای K1، K2 و K3 نیز قابل اندازهگیری هستند (به ترتیب: Kmax، Kint و Kmin) و مبنای محاسبه برخی از شاخصهای مغناطیسی نظیر: Km (میانگین قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی)، P (ناهمگنی مغناطیسی) و T (شاخص شکل) قرار میگیرند. در این پژوهش، تنها شاخص Km بررسی شده است. مقادیر Km طبق رابطه زیر و برای هر ایستگاه به طور مجزا محاسبه میشود:
|
K1+K2+K3 |
Km= |
|
3 |
مقادیر میانگین Km محاسبه شده برای نمونههای سنگی مورد بررسی در جدول 1 ارائه شده است.
دادههای خروجی حاصل از دستگاه کاپابریج ابتدا به ریزپردازشگر (microprosseour) منتقل و سپس به واحد پردازش داده یا همان کامپیوتری که نرمافزار Safyr4W برروی آن نصب است، منتقل میشود. نرمافزار Safyr4W ضمن کنترل عملکرد دستگاه کاپابریج به کاربر اجازه میدهد تا مطابق خواست خود از قابلیتهای مختلف این دستگاه استفاده نماید. شایان ذکر است دادهها با فرمت RAN و ASCI ذخیره میشوند. فایلهای دارای فرمت RAN ابتدا توسط نرمافزار Anisoft 4.2 خوانده، تغییرات لازم بر روی آن انجام میشود تا برای مراحل بعدی قابل استفاده باشد. نرمافزار Anisoft 4.2 میتواند بخشی از اطلاعات به دست آمده را به صورت استریونت یا استریوگرام نمایش دهد. شاخصهای توصیف شده برخی از ابزارها مورد نیاز بررسی فابریکهای مغناطیسی سنگها است. بررسی فابریکهای مغناطیسی به اختصار روش AMS نامیده میشود.
روش AMS برای تعیین و ارزیابی فابریکهای سنگهایی که ساختهای مزوسکوپی آنها به خوبی توسعه نیافته و یا به عبارتی، در مقیاس صحرایی به خوبی قابل مشاهده و تفکیک نیست، بسیار مفید است (Hrouda and Lanza, 1989) و حتی میتواند برگوارگی و خطوارگی مغناطیسی سنگهایی را مشخص نماید که در نمونههای دستی و صحرایی فاقد برگوارگی و خطوارگی قابل مشاهده هستند. بنابراین، میتوان با روش AMS، فابریکهای سنگهای به ظاهر همگن (ایزوتروپ) را بررسی کرد و نقشه ساختاری تودههای آذرین دارای ترکیبات سنگشناسی متنوع را تهیه نمود (Bouchez, 1997). در هنگام شناخت فابریکهای گرانیتها در مقیاس صحرایی و تطابق جایگیری و دگرشکلی آنها، پیچیدگیها و مشکلات زیادی وجود دارد که بررسی فابریکهای مغناطیسی میتواند به حل آنها کمک نماید (López de luchi et al., 2004). AMS، متأثر از وجود انواع کانیهای دارای رفتار مغناطیسی متفاوت (مانند دیامغناطیس، پارامغناطیس و فرومغناطیس)، سهم حجمی یا فراوانی و ویژگیهای آنها است (Graham et al., 2004). در سنگهای گرانیتی دگرشکل شده فاقد مگنتیت، سیلیکاتهای پارامغناطیس آهندار مانند بیوتیت و هورنبلند سبز که برگوارگی سنگ را تشکیل میدهند، مسؤول ناهمگنی مغناطیسی این دسته از سنگها هستند (Rochette, 1987؛ (Archanjo et al., 1994.
پس از معرفی روش کار و کلیاتی درباره آن، به تحلیل و بررسی دادههای به دست آمده میپردازیم. متوسط مقادیر میانگین قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی (برحسب µSI) در گروههای سنگی مختلف سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند بدین قرار است: گابروها (32536)، دیوریتها (23768)، گرانودیوریتها (18436)، گرانیتها (8067) و تونالیتها (68) (شکل 4-الف). در ضمن آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک که دارای ترکیب چیره دیوریتی و کوارتزدیوریتی هستند، Km آنها بین 6412 تا 19500 متغیر است و به طور میانگین Km آنها برابر با µSI 11080 است. بدین ترتیب، گابروها دارای بیشترین و تونالیتها دارای کمترین قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی هستند. تونالیتها تقریباً فاقد کانیهای سیلیکاته مافیک و اکسیدهای آهن (از جمله مگنتیت) اند. شایان ذکر است که، گرانودیوریتها اصلیترین سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند هستند. دیوریتها و گرانیتها در مرتبه بعدی اهمیت قرار میگیرند. سایر گروههای سنگی از فراوانی بسیار اندک برخوردار هستند (شکل 4-ب). مقادیر بالای قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی با حضور مگنتیت به عنوان حامل اصلی رفتار مغناطیسی، حضور مقادیر اندکی هماتیت و وجود کانیهای سیلیکاته پارامغناطیس آهندار نظیر: الیوین، پیروکسن (اوژیت)، هورنبلند سبز و بیوتیت توجیهپذیر است. مقادیر بالای قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی (µSI500 <) در بیشتر نمونههای سنگی مورد بررسی بیانگر آن است که این توده گرانیتوئیدی در گروه گرانیتوئیدهای فرومغناطیس (Bouchez, 1997) قرار میگیرد و معادل گرانیتوئیدهای نوع I (Chappell and White, 1974؛Chappell and White, 2001) و سری مگنتیت (Takahashi et al., 1980) است.
جدول 1- مختصات جغرافیایی ایستگاههای مغزهگیری، مقادیر میانگین قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی (Km) و ترکیب سنگشناسی در هر ایستگاه مغزهگیری (نمونهبرداری). Litho (Lithology)= ترکیب سنگشناسی؛ X و Y= مختصات جغرافیایی بر حسب UTM؛ Km (μSI)= قابلیت پذیرفتاری مغناطیسی میانگین بر حسب μSI، Gb= گابرو، Dio= دیوریت، Grd= گرانودیوریت، Gr= گرانیت، Ton= تونالیت، Enc= آنکلاو میکروگرانولار مافیک، Dk–Ap= دایک آندزیت پورفیری
|
Site No. |
X |
Y |
Litho |
Km (μSI) |
|
Site No. |
X |
Y |
Litho |
Km (μSI) |
|
NZ-1 |
626103 |
3669311 |
Grd |
7411 |
|
NZ-12 |
626240 |
3666800 |
Gr |
7361 |
|
NZ-2 |
625608 |
3668883 |
Grd |
8894 |
|
NZ-13 |
625563 |
3667634 |
Gr |
6323 |
|
NZ-3 |
624869 |
3668820 |
Grd |
5005 |
|
NZ-14 |
626002 |
3668800 |
Grd |
4120 |
|
NZ-4 |
624162 |
3668647 |
Grd |
20606 |
|
NZ-15 |
627913 |
3667472 |
Grd |
20028 |
|
NZ-5 |
624364 |
3668357 |
Grd |
1736 |
|
NZ-16 |
628028 |
3667578 |
Gb |
24530 |
|
NZ-6 |
625280 |
3668919 |
Grd |
1365 |
|
NZ-16c,d |
628028 |
3667578 |
Grd |
11782 |
|
Z-7 |
625720 |
366804 |
Grd |
4245 |
|
NZ-17 |
627225 |
3667424 |
En |
7305 |
|
Z-8 |
62568 |
367221 |
Gr |
7318 |
|
NZ-18 |
626973 |
3667319 |
Gr |
8267 |
|
NZ-9 |
62 982 |
3666884 |
Gr |
8636 |
|
NZ-19 |
626545 |
3667415 |
Gr |
8720 |
|
NZ-10 |
626483 |
3666289 |
Gr |
11519 |
|
NZ-20 |
626292 |
3667999 |
Gr |
9215 |
|
NZ-11 |
626694 |
3666712 |
Grd |
13612 |
|
NZ-21 |
626835 |
3668116 |
Gr |
2962 |
|
ادامه جدول 1 |
||||||||||
|
NZ-22 |
627691 |
3670933 |
Grd |
13096 |
|
NZ-74 |
628014 |
3664165 |
Dio |
6374 |
|
NZ-23 |
627267 |
3670548 |
Grd |
12129 |
|
NZ-75 |
628144 |
3664012 |
Grd |
4590 |
|
NZ-24 |
626886 |
3670161 |
Grd |
7588 |
|
NZ-76 |
628652 |
3663437 |
Gr |
6122 |
|
NZ-25 |
627201 |
3669193 |
Grd |
26322 |
|
NZ-77 |
629105 |
366323 |
Gr |
7125 |
|
NZ-26 |
627278 |
3669280 |
Dio |
12037 |
|
NZ-78 |
628762 |
3662969 |
Grd |
6137 |
|
NZ-27 |
627709 |
3669147 |
Grd |
6185 |
|
NZ-79 |
628659 |
3662450 |
Dio |
15376 |
|
NZ-28 |
627883 |
3669134 |
Grd |
41292 |
|
NZ-80 |
627952 |
3662945 |
Grd |
6343 |
|
NZ-29 |
626973 |
3669391 |
Dio |
32164 |
|
NZ-81 |
627499 |
3663348 |
Gr |
4293 |
|
NZ-30 |
626449 |
3669616 |
Dio |
5200 |
|
NZ-82 |
628289 |
36 2682 |
Gr |
3234 |
|
NZ-31 |
632727 |
3666412 |
Gr |
14495 |
|
NZ-83 |
629864 |
3664313 |
Dio |
1 471 |
|
NZ-32 |
632064 |
3666166 |
Dio |
24065 |
|
NZ-84 |
629487 |
3664975 |
Dio |
14232 |
|
NZ-33 |
634686 |
3661586 |
Dio |
19850 |
|
NZ-85 |
628836 |
3666126 |
Grd |
15790 |
|
NZ-34 |
635752 |
3660341 |
Grd |
13533 |
|
NZ-86 |
628773 |
3667007 |
Grd |
28067 |
|
NZ-35 |
636862 |
3659163 |
Dio |
15887 |
|
NZ-87 |
628170 |
3667549 |
Dio |
28521 |
|
NZ-36 |
636934 |
3657959 |
Grd |
26897 |
|
NZ-88 |
628137 |
3667462 |
Grd |
17430 |
|
NZ-37 |
637487 |
3658053 |
Grd |
27115 |
|
NZ-89 |
629112 |
3666434 |
Dio |
16795 |
|
NZ-38 |
63806 |
3657775 |
Dio |
7411 |
|
NZ-90 |
629478 |
3663891 |
Gr |
10507 |
|
NZ-39 |
637326 |
3658698 |
Grd |
32705 |
|
NZ-91 |
630123 |
3663965 |
Dio |
46286 |
|
NZ-40 |
636558 |
3659482 |
Dio |
33372 |
|
NZ-92 |
629894 |
3663282 |
Dio |
37515 |
|
NZ-41 |
636090 |
3659892 |
Dio |
24102 |
|
NZ-93 |
631199 |
3664932 |
Grd |
15165 |
|
NZ-42 |
635475 |
3661229 |
Grd |
631 |
|
NZ-94 |
631576 |
3664487 |
Dio |
21699 |
|
NZ-43 |
635645 |
3661164 |
Dio |
12029 |
|
NZ-95 |
631440 |
3663824 |
Dio |
21366 |
|
NZ-44 |
634336 |
3661145 |
Ton |
87 |
|
NZ-96 |
632417 |
3661806 |
Grd |
50301 |
|
NZ-45 |
634350 |
3661196 |
Af-gr |
139 |
|
NZ-97 |
631566 |
3662254 |
Dio |
28572 |
|
NZ-46 |
634108 |
3662319 |
Dio |
40681 |
|
NZ-98 |
630807 |
3664640 |
Grd |
13348 |
|
NZ-47 |
633113 |
3663202 |
Dk-Ap |
42851 |
|
NZ-99 |
630473 |
3664885 |
Grd |
8560 |
|
NZ-48 |
632819 |
3663197 |
Gr |
17171 |
|
NZ-100 |
630459 |
3664110 |
Grd |
21119 |
|
NZ-49 |
632579 |
3663892 |
Grd |
11636 |
|
NZ-100a |
630459 |
3664110 |
Gb |
51711 |
|
NZ-50 |
632379 |
3665336 |
Grd |
12730 |
|
NZ-101 |
630571 |
3666231 |
Grd |
12915 |
|
NZ-51 |
632756 |
3664620 |
Dio |
10667 |
|
NZ-102 |
630610 |
3665872 |
Gr |
10539 |
|
NZ-52 |
631641 |
3660169 |
Grd |
45817 |
|
NZ-103 |
630807 |
3665582 |
Grd |
16833 |
|
NZ-53 |
633385 |
3659968 |
Dk-Ap |
73955 |
|
NZ-104 |
630385 |
3665292 |
Grd |
62516 |
|
NZ-54 |
634354 |
3659759 |
Dio |
21701 |
|
NZ-105 |
631093 |
3665491 |
Grd |
35101 |
|
NZ-55 |
635013 |
3659662 |
Dio |
16983 |
|
NZ-106 |
632318 |
3663136 |
Grd |
28932 |
|
NZ-56 |
634777 |
3659733 |
Grd |
20226 |
|
NZ-107 |
632503 |
3663504 |
Grd |
16881 |
|
NZ-57 |
634374 |
3660351 |
Grd |
27009 |
|
NZ-108 |
633964 |
3661730 |
Grd |
16204 |
|
NZ-58 |
634048 |
3659561 |
Grd |
18246 |
|
NZ-109 |
633881 |
3661577 |
Grd |
31862 |
|
NZ-59 |
636370 |
3657947 |
Grd |
22368 |
|
NZ-110 |
635102 |
3660673 |
Grd |
39230 |
|
NZ-60 |
634914 |
3657190 |
Gr |
7486 |
|
NZ-111 |
635720 |
3659725 |
Grd |
35684 |
|
NZ-61 |
634675 |
3657261 |
Grd |
16451 |
|
NZ-112 |
635969 |
3659487 |
Grd |
11648 |
|
NZ-62 |
633845 |
3658509 |
Dio |
16629 |
|
NZ-113 |
636097 |
3659073 |
Grd |
18987 |
|
NZ-63 |
634616 |
3658389 |
Grd |
25157 |
|
NZ-114 |
636049 |
659650 |
Grd |
14553 |
|
NZ-64 |
635162 |
3658552 |
Grd |
21974 |
|
NZ-115 |
636612 |
3658831 |
Grd |
23306 |
|
NZ-65 |
634324 |
3658368 |
Dio |
15355 |
|
NZ-116 |
636448 |
3658616 |
Dio |
15376 |
|
NZ-66 |
631238 |
3662516 |
Dio |
18091 |
|
NZ-117 |
63572 |
3661173 |
Gr |
965 |
|
NZ-67 |
630857 |
3663533 |
Dio |
13743 |
|
NZ-118 |
635865 |
3661202 |
Gr |
17638 |
|
NZ-68 |
632700 |
3661250 |
Dio |
24166 |
|
NZ-119 |
624688 |
3668826 |
Grd |
28842 |
|
NZ-69 |
632822 |
3661191 |
Ton |
49 |
|
NZ-120 |
624582 |
3668901 |
Grd |
37451 |
|
NZ-70 |
633377 |
3660897 |
Dio |
43454 |
|
NZ-121 |
632257 |
3664053 |
Grd |
16599 |
|
NZ-71 |
633458 |
3660962 |
Gr |
163 |
|
NZ-122 |
631929 |
3663942 |
Dio |
20180 |
|
NZ-72 |
633857 |
3660940 |
Dio |
6458 |
|
NZ-123 |
631888 |
3663946 |
Dio |
17701 |
|
NZ-73 |
633938 |
3660999 |
Gr |
19028 |
|
|
|
|
|
|
مقاطع صیقلی تهیه شده از برخی نمونههای سنگی مورد بررسی نیز، وجود مگنتیت در گابروها، دیوریتها و گرانودیوریتها، را تأیید میکند (شکل 5 -الف و ب).
با توجه به این که عناصری نظیر: Fe، Mn، Ti و ... باعث بروز ویژگیهای مغناطیسی اجسام تشکیل شده از آنها هستند، تغییرات اکسیدهای آنها یا مجموع تعدادی از اکسیدهای آنها را در مقابل Km مورد بررسی قرار میدهند. بر همین اساس، تغییرات میانگین مجموع FeOt+MnO+TiO2 در مقابل میانگین Km برای گروههای سنگی اصلی سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند در قالب دو نمودار با ساختار نقطهای (شکل 6 -الف) و هیستوگرام یا ستونی (شکل 6-ب) نشان داده شده است تا فهم تغییرات ملموستر باشد.
|
شکل 4- الف) نمودار ستونی فراوانی یا تنوع ترکیبات سنگشناسی مختلف در مقابل درصد ایستگاههای نمونهبرداری شده |
ب) نمودار نشاندهنده تغییرات مقادیر Km در گروههای سنگی چیره سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند |
|
الف |
ب |
|
شکل 5-الف) تصویر میکروسکوپی معرف حضور لختههایی از کانیهای اپاک (مگنتیت) در دیوریتهای کوارتزدار که توسط بیوتیت و اوژیت در بر گرفته شدهاند (XPL) (Pl= پلاژیوکلاز، Bio= بیوتیت، Aug= اوژیت). ب) تصویر میکروسکوپی معرف وجود مگنتیت در سنگهای مورد بررسی به ویژه گابروها (در نور منعکسه- پلاریزه عادی)
|
|
|
الف |
ب |
شکل 6- نمودارهای نشان دهنده تغییرات میانگین مجموع FeOt+MnO+TiO2 در مقابل میانگین Km برای گروههای سنگی اصلی سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند |
|
این نمودارها به وضوح نشان میدهند که با افزایش مجموع FeOt+MnO+TiO2، مقدار Km نیز افزایش مییابد و یک رابطه یا تطابق مثبت و صعودی بین آنها وجود دارد. در شکل 6-ب به دلیل بسیار اندک بودن مقدار Km در تونالیتها، قابل نمایش نبوده است و یادآوری میشود این امر از نبود داده یا اشتباه در ترسیم نمودار ناشی نشده است. رابطه فوق با حضور گسترده کانیهای دارای Fe، Mn و Ti (به ویژه Fe) نظیر مگنتیت، الیوین، اوژیت، هورنبلند سبز در سنگهای مورد نظر تأیید میشود. کانیهای دیگر نظیر کلریت، اسفن و اپیدوت نیز در این ارتباط سهیم هستند. از آنجا که این کانیها بیشتر ثانویه هستند اظهار نظر در مورد آنها به تأمل و دقت بیشتر نیاز دارد. نتایج تحلیل شیمیایی بر اساس تجزیه شیمیایی 23 نمونه سنگی متعلق به گروههای مختلف اصلی سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند استوار است. برای ترسیم این نمودارها، از مقادیر میانگین آنها استفاده شده است. نتایج تحلیل شیمی از Ghaffari (2010) اقتباس شده است. قرارگیری موقعیت ترکیبی نمونههای سنگی توده گرانیتوئیدی ظفرقند در قلمرو گرانیتوئیدهای نوع I در نمودار Na2O در مقابل K2O (Chappell and White, 2001) نیز نتایج فوق را تأیید میکند (شکل 7).
برای تعیین حاملهای اصلی رفتار مغناطیسی سنگهای مورد بررسی، 6 نمونه با ترکیب سنگشناسی مختلف از ایستگاههای A57 (گرانیت)، B77 (گرانیت)، A94 (دیوریت)، C16 (گابرو)، B53 (گرانودیوریت) و C100 (گابرو) انتخاب و پودر شدند. سپس، این نمونهها در آزمایشگاه محیط دیرینه و مغناطیس سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور با دستگاه CS3 که خود بخشی از متعلقات دستگاه اندازهگیری پذیرفتاری مغناطیسی است، از دمای آزمایشگاه (20 درجه سانتیگراد) تا دمای 700 تا 720 درجه سانتیگراد حرارت داده شدند. دستگاه اندازهگیری پذیرفتاری مغناطیسی با توجه به نرمافزارهایی که بر روی آن پیشبینی شده است، میتواند همزمان تغییرات مغناطیسی در مقابل دما را اندازهگیری و به صورت نمودار ارائه نمایدکه به آنها نمودارهای ترمومگنتیک گفته میشود.
با توجه به مبانی تفسیر نمودارهای ترمومگنتیک، و افت شدید مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در حدود نقطه کوری مگنتیت (580 درجه سانتیگراد) و هماتیت (700 درجه سانتیگراد) مگنتیت عامل و حامل اصلی رفتار مغناطیسی در نمونههای سنگی توده گرانیتوئیدی ظفرقند است (شکل 8). در برخی نمونهها اندکی هماتیت وجود دارد که غالباً حاصل دگرسانی مگنتیت است. پتروگرافی مقاطع صیقلی تهیه شده از سنگهای گابرویی و گرانودیوریتی این توده نفوذی، این نتایج را تأیید میکند. بر اساس مشاهدات صحرایی، بررسی مقطع نازک و تغییرات مقادیر Km در محدوده توده گرانیتوئیدی ظفرقند، نقشه زمینشناسی این توده نفوذی اصلاح و نقشهای جدید و دقیقتر برای آن ترسیم شد (شکل 1-ج). این نقشه، در طی نمایش و تحلیل فابریکهای مغناطیسی به عنوان نقشه مبنا استفاده شده است. برای درک بهتر تغییرات Km، مقادیر این شاخص در سطح رخنمون توده گرانیتوئیدی ظفرقند به صورت یک طیف رنگی از آبی (کمترین مقدار) تا قرمز (بیشترین مقدار) بر روی نقشه معرف گسترش سطحی این توده نفوذی (شکل 9) نشان داده شده است.
|
شکل 7- نمودار Na2O در مقابل K2O (Chappell and White, 2001) که نمونه های سنگی توده گرانیتوئیدی ظفرقند بر روی آن نشان داده شده است. علائم نشان داده شده معرف گروههای سنگی زیر هستند: ¢ دیوریت، آلکالی فلدسپار گرانیت، ¿ کوارتزمونزونیت، p گرانودیوریت، گرانیت، T گابرودیوریت، p مونزوگابرو، à گابرو |
|
|
الف |
ب |
|
شکل 8- نمودارهای تغییرات مقادیر پذیرفتاری مغناطیسی در مقابل افزایش (heating curve) یا کاهش دما (cooling curve). افت بسیار شدید حساسیت مغناطیسی در دمای حدود 580 درجه سانتیگراد (دمای کوری مگنتیت) معرف حضور مگنتیت در نمونههای سنگی است. الف) حضور پیک (نقطه اوج) اندکی متفاوت در طی مسیر کاهش دما به ویژه در دماهای بیش از 600 درجه سانتیگراد، ب) حضور مقداری هماتیت در نمونههای سنگی بررسی شده. |
|
|
شکل 9- نقشه تغییرات میانگین مقادیر پذیرفتاری مغناطیسی (Km) در توده گرانیتوئیدی ظفرقند (که به صورت یک طیف رنگی از آبی (کمترین) تا قرمز (بیشترین) نشان داده شده است. |
|
مناطق دارای مقادیر کم به محدوده رخنمون گرانیتها و گرانودیوریتها معطوف میشود، در حالی که، مناطق دارای مقادیر زیاد و بسیار زیاد Km با محدوده رخنمون دیوریتها، گابرودیوریتها و گابروها منطبق است. شواهد میکروسکوپی از جمله: حضور گسترده مگنتیت و کانیهای سیلیکاته فرومنیزین نظیر: الیوین، اوژیت، هورنبلند سبز و به مقدار کمتر بیوتیت، نیز این موضوع را تأیید میکند. در سمت غرب-شمالغرب توده گرانیتوئیدی ظفرقند، گرانودیوریتها از گسترش بیشتری برخوردار هستند و معمولاً دارای مقادیر در خور توجهی آنکلاو میکروگرانولار مافیک با ترکیب چیره دیوریت- کوارتزدیوریت هستند. حضور گسترده آنکلاوهای میکروگرانولار مافیک در اطراف روستای مخروبه برگهر و سد خاکی تازه تأسیس اونج معرف انجام اختلاط ماگمایی گسترده بین اعضای مافیک و فلسیک در توده گرانیتوئیدی ظفرقند است Ghaffari, 2010)؛ Sadeghian and Ghaffary, 2011).
نتیجهگیری
اندازهگیری Km سنگهای سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند نشان میدهد که مقادیر میانگین Km (بر حسب µSI) برای گروههای سنگی بارز این توده نفوذی بدین قرار است: گابروها (32536)، دیوریتها (23768)، گرانودیوریتها (18436)، گرانیتها (8067)، تونالیتها (68). بدین ترتیب، گابروها دارای بیشترین و تونالیتها دارای کمترین Km هستند.
مقادیر بالای Km (به طور میانگین بیش از µSI500) بیانگر آن است که این توده گرانیتوئیدی، در گروه گرانیتوئیدهای فرومغناطیس (معادل گرانیتوئیدهای نوع I و سری مگنتیت) قرار میگیرد. بررسی مقاطع صیقلی و بررسیهای نمودارهای ترمومگنتیک حضور مگنتیت در اکثر ترکیبات سنگی بررسی شده را تأیید میکند و در ضمن معرف آن است که مگنتیت مهمترین حامل رفتار مغناطیسی در سنگهای مورد نظر است. شایان ذکر است که مقادیر Km با ترکیب کانیشناسی و سنگشناسی سنگهای بررسی شده ارتباط بسیار جالب و تنگاتنگی نشان میدهند؛ منتهی تفسیر آنها باید در پرتو بررسیهای پتروگرافی صحیح و دقیق صورت گیرد. تغییرات میانگین مجموع FeOt+MnO+TiO2 در مقابل میانگین Km برای گروههای سنگی اصلی سازنده توده گرانیتوئیدی ظفرقند نشان میدهد که با افزایش مجموع FeOt+MnO+TiO2، مقدار Km نیز افزایش مییابد و یک رابطه یا تطابق مثبت و صعودی بین آنها وجود دارد. رابطه فوق با حضور گسترده کانیهای دارای Fe، Mn و Ti (به ویژه Fe) نظیر: مگنتیت، الیوین، اوژیت، هورنبلند سبز و به مقدار کمتر بیوتیت در سنگهای بررسی شده تأیید میشود. کانیهای دیگر نظیر: کلریت، اسفن و اپیدوت نیز در این ارتباط سهیم هستند اما از آن جایی که این کانیها اغلب ثانویه هستند، اظهار نظر در مورد آنها به تأمل و دقت بیشتر نیاز دارد.
سپاسگزاری
نگارندگان از ریاست محترم دانشگاه صنعتی شاهرود دکتر علی مرادزاده و معاونت محترم اداری و مالی سابق دانشگاه دکتر حبیباله قاسمی که طی تجهیز و راهاندازی آزمایشگاه ژئومغناطیس نهایت همکاری و مساعدت را مبذول نمودند صمیمانه تشکر و قدردانی مینمایند. همچنین، از مدیریت محترم امور زمینشناسی منطقهای سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور دکتر جلیل قلمقاش و مسؤول محترم آزمایشگاه محیط و دیرینهمغناطیس دکتر حبیب علیمحمدیان تشکر میشود.
)