Document Type : Original Article
Authors
Abstract
Keywords
مقدمه
فعالیت‌های وسیع آتشفشانی دوران سوم به ویژه ائوسن در تمام ایران به جز زاگرس و کپه داغ رخ داده است Moin vaziri, 1996)؛ Darvishzadeh, 2004). این فعالیت‌های شدید و مداوم آتشفشانی در ایران مرکزی مستثنی نبوده است (Moin vaziri, 1996). سنگ‌های آتشفشانی جنوب‌غرب جندق (شمال‌شرق اصفهان) از جمله سنگ‌های آتشفشانی ائوسن ایران مرکزی محسوب می‌شوند (شکل 1) که رخنمون اصلی آن در کوه گدارسیاه و جنوب‌غرب آن با مختصات طول شرقی
20 °54-´10 °54 و عرض شمالی ´58 °33-´53 °33 است. نخستین پروژه پژوهشی مدون زمین‌شناسی برای تهیه نقشه‌های 100000/1 در نواحی انارک، خور، جندق و شمال اردستان توسط شرکت Technoexport در سال‌های 1974 و 1984 انجام شد که مطابق با آن، سنگ‌های آتشفشانی بررسی شده را بازالت-آندزیت‌های ائوسن می‌دانند (شکل 2). پژوهش‌های پترولوژی انجام شده روی سنگ‌های آتشفشانی ائوسن ایران مرکزی و شوشونیتی نواحی انارک، عشین و عروسان کبودان به Sayyari (2006)، Torabi (2006) و Bahadoran (2007) مربوط است. سنگ‌های آتشفشانی ائوسن جنوب‌غرب جندق، جزو پهنه ایران مرکزی و در جنوب گسل درونه برون‌زد دارند. این گسل با حرکت راستاگرد خود تأثیر به سزایی بر فوران، آلتراسیون و دگرسانی ولکانیک‌های ائوسن در منطقه مورد بررسی داشته است (Wellman, 1966). بررسی انجام شده توسط Nogol-Sadat (1994) نشان می‌دهد که علاوه بر سازوکار فشاری و راستالغز چپگرد، که برای بخش باختری و مرکزی گسل درونه شناخته شده، برای بخش خاوری آن سازوکار راستالغز راستگرد را می‌توان برشمرد.
در این پژوهش، با بررسی‌های پتروگرافی، ژئوشیمی سنگ کل و نمودارهای تکتونیکی، سعی در بررسی ماهیت ژئوشیمیایی، تعیین سنگ منشأ و درجه ذوب بخشی گوشته، موقعیت تکتونوماگمایی و سایر عوامل مؤثر در تشکیل سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه است.
روش انجام پژوهش
پس از بررسی‌های صحرایی، نمونه‌برداری و تهیه مقاطع نازک، پتروگرافی سنگ‌ها توسط میکروسکوپ پلاریزان Olympus مدل BH-2 انجام شد. در ادامه پژوهش‌های میکروسکوپی، 6 نمونه مناسب و فاقد آلتراسیون انتخاب و با روش ICP-MS در شرکت ALS Chemex کانادا تجزیه شدند (جدول 1). ترسیم نمودارهای ژئوشیمیایی سنگ کل با نرم‌افزارهای New pet و Minpet انجام شد.
شکل 1- موقعیت منطقه مطالعه شده بر روی نقشه زمین‌شناسی ایران (Azizi and Jahangiri, 2008).
شکل 2- نقشه زمین‌شناسی ساده شده جنوب‌غرب جندق (برگرفته از نقشه 100000/1 چوپانان)
پتروگرافی
بر اساس بررسی‌های صحرایی و میکروسکوپی سنگ‌های آتشفشانی منطقه به طور کلی شامل: بازالت، آندزیت و داسیت با بافت‌های پورفیری، میکرولیتی پورفیری و هیالوپورفیری هستند (Mahmoudabadi et al., 2012). سنگ‌های آندزیتی در مقایسه با دیگر سنگ‌ها فراوان‌ترند (شکل 3).
جدول 1- داده‌های آنالیز شیمیایی سنگ کل کوه گدارسیاه اکسیدها (Wt%) عناصر فرعی و نادر (ppm)
|
|
j-12-2 |
j-2-2 |
825 |
828 |
j-10-2 |
j-22-1 |
|
SiO2 |
63.90 |
53.90 |
54.90 |
55.60 |
60.80 |
62.30 |
|
TiO2 |
0.49 |
0.66 |
0.70 |
0.54 |
0.58 |
0.57 |
|
Al2O3 |
12.45 |
15.30 |
15.25 |
14.05 |
15.00 |
14.90 |
|
Fe2O3 |
1.21 |
1.37 |
1.50 |
1.27 |
1.13 |
1.10 |
|
FeO |
3.03 |
3.91 |
4.29 |
3.17 |
2.83 |
2.75 |
|
MnO |
0.04 |
0.07 |
0.07 |
0.10 |
0.05 |
0.05 |
|
MgO |
3.23 |
2.57 |
4.24 |
2.58 |
1.69 |
1.58 |
|
CaO |
3.53 |
7.32 |
5.49 |
6.27 |
5.73 |
5.53 |
|
Na2O |
2.37 |
4.06 |
4.13 |
3.69 |
3.51 |
3.52 |
|
K2O |
3.95 |
2.91 |
3.29 |
4.49 |
3.28 |
3.22 |
|
P2O5 |
0.40 |
0.39 |
0.49 |
0.41 |
0.27 |
0.28 |
|
LOI |
4.07 |
5.64 |
2.82 |
6.63 |
3.61 |
3.55 |
|
Total |
98.67 |
98.10 |
97.17 |
98.80 |
98.48 |
99.35 |
|
Cr |
90.00 |
130.00 |
160.00 |
80.00 |
110.00 |
80.00 |
|
Ni |
72.00 |
46.00 |
78.00 |
51.00 |
45.00 |
48.00 |
|
Co |
17.00 |
21.00 |
27.40 |
20.10 |
14.00 |
14.90 |
|
V |
101.00 |
177.00 |
198.00 |
127.00 |
119.00 |
128.00 |
|
Cu |
61.00 |
36.00 |
50.00 |
10.00 |
42.00 |
41.00 |
|
Pb |
2000.00 |
43.00 |
64.00 |
22.00 |
39.00 |
38.00 |
|
Zn |
94.00 |
88.00 |
85.00 |
86.00 |
94.00 |
97.00 |
|
Sn |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
W |
1.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
2.00 |
|
Mo |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
2.00 |
4.00 |
3.00 |
|
Ag |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
K |
32788.95 |
24155.91 |
27310.29 |
37271.49 |
27227.28 |
26729.22 |
|
Rb |
108.00 |
53.50 |
86.10 |
149.50 |
97.20 |
102.50 |
|
Cs |
1.87 |
0.85 |
1.49 |
1.98 |
2.73 |
2.80 |
|
Ba |
965.00 |
794.00 |
1065.00 |
1215.00 |
689.00 |
732.00 |
|
Sr |
1132.00 |
1265.00 |
2120.00 |
522.00 |
1090.00 |
1210.00 |
|
Tl |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
0.50 |
|
Ga |
16.80 |
19.40 |
20.20 |
17.00 |
18.90 |
20.00 |
|
Ta |
0.60 |
0.40 |
0.50 |
0.40 |
0.60 |
0.60 |
|
Nb |
8.50 |
6.70 |
9.10 |
6.80 |
7.00 |
7.40 |
|
Hf |
5.00 |
4.30 |
5.80 |
4.40 |
4.50 |
4.70 |
|
Zr |
189.00 |
157.00 |
221.00 |
163.00 |
161.00 |
170.00 |
|
Ti |
2937.55 |
3956.70 |
4196.50 |
3237.30 |
3477.10 |
3417.15 |
|
Y |
15.10 |
16.20 |
16.20 |
13.70 |
12.50 |
13.00 |
|
Th |
17.30 |
9.67 |
17.65 |
11.75 |
12.55 |
13.35 |
|
U |
3.97 |
2.55 |
4.76 |
3.10 |
3.57 |
3.76 |
|
La |
62.20 |
45.70 |
66.70 |
52.60 |
38.50 |
40.00 |
|
Ce |
118.50 |
89.40 |
124.00 |
100.00 |
73.00 |
79.30 |
|
Pr |
14.05 |
10.90 |
14.25 |
11.80 |
8.35 |
8.67 |
|
Nd |
50.00 |
41.10 |
50.50 |
43.30 |
29.40 |
30.60 |
|
Sm |
8.26 |
7.07 |
8.30 |
7.19 |
5.05 |
5.17 |
|
Eu |
1.85 |
1.60 |
2.11 |
1.69 |
1.23 |
1.24 |
|
Gd |
6.52 |
5.57 |
6.89 |
5.73 |
4.20 |
4.43 |
|
Tb |
0.69 |
0.65 |
0.78 |
0.63 |
0.53 |
0.51 |
|
Dy |
3.13 |
3.22 |
3.65 |
2.93 |
2.56 |
2.55 |
|
Ho |
0.54 |
0.60 |
0.62 |
0.52 |
0.47 |
0.48 |
|
Er |
1.51 |
1.69 |
1.83 |
1.40 |
1.32 |
1.36 |
|
Tm |
0.19 |
0.23 |
0.25 |
0.19 |
0.19 |
0.19 |
|
Yb |
1.32 |
1.48 |
1.55 |
1.21 |
1.19 |
1.27 |
|
Lu |
0.20 |
0.21 |
0.24 |
0.19 |
0.18 |
0.19 |
|
Eu*/Eu |
0.25 |
0.26 |
0.28 |
0.26 |
0.27 |
0.26 |
|
||
|
شکل 3- تصویر‌های صحرایی- میکروسکوپی از سنگ‌های مطالعه شده. (A رخنمونی از سنگ‌های داسیتی، |
||
|
(XPL)، (D منطقه‌بندی پیچیده پلاژیوکلازهای نمونه آندزیتی (XPL)، (E نمای میکروسکوپی هورنبلند آندزیت‌ها (PPL)، |
||
بازالت‌ها در نمونه دستی، رنگ خاکستری تا تیره داشته، همچنین با وجود فنوکریست‌های روشن پلاژیوکلاز در زمینه‌ای تیره و یکنواخت کاملاً مشخص هستند. در این سنگ‌ها بیشتر کلینوپیروکسنها کلریتی شده‌اند. پلاژیوکلازهای بازیک فراوان‌ترین کانی بازالت‌ها، گاهی دارای حاشیه‌های غباری و بافت‌های غربالی و یا پهنه‌بندی نوسانی و معکوس نشان می‌دهند. آمفیبول، کلریت، سوسوریت، کلسیت و کانی‌های اپاک ازکانی‌های ثانویه بازالت‌ها هستند (Mahmoudabadi et al., 2012).
آندزیت‌ها در نمونه دستی به رنگ خاکستری روشن تا متمایل به قرمز و دارای رگه‌های سفید رنگی از کوارتز هستند. کانی‌های اصلی این سنگ‌ها شامل فنوکریست‌های پلاژیوکلاز با دو اندازه متفاوت، کلینوپیروکسن، آمفیبول و بیوتیت هستند که در زمینه دانه ریزی سرشار از پلاژیوکلاز و کانی‌های اپاک قرار گرفته‌اند. کوارتز و کانی‌های اپاک از کانی‌های فرعی و کلریت، اپیدوت، سریسیت، کلسیت از کانی‌های ثانویه آندزیت‌های این منطقه هستند. پلاژیوکلازهای موجود در آندزیت‌ها از نوع آندزین-لابرادوریت است که گاهی به کلریت و سریسیت تبدیل شده و ماکل مکرر خود را از دست داده‌اند. در برخی از پلاژیوکلازها پهنه‌بندی نوسانی و بافت‌های غربالی مشاهده می‌شود که میتواند ناشی از اختلاط ماگمایی باشد. ترکیب کانی‌شناسی کلینوپیروکسنها از دیوپسید تا اوژیت تغییر می‌نماید. حفرات موجود در آندزیت‌ها توسط کلسیت، کلریت و اپاک که شاید حاصل از تجزیه کانی‌های اصلی هستند، پُر شده‌اند. کانی‌های فرومنیزین مانند پیروکسن، آمفیبول و بیوتیت اغلب دارای حاشیه ناپایدارند (Mahmoudabadi et al., 2012).
داسیت‌هاروشن و مزوکرات و واجد فنوکریست‌های پلاژیوکلاز، بیوتیت و کوارتز با چشم غیر مسلح مشاهده می‌شوند. پلاژیوکلاز، کوارتز، بیوتیت و آمفیبول از جمله کانی‌های اصلی و آلکالی فلدسپار از کانی‌های فرعی این سنگ‌ها است. اپیدوت، سریسیت، کلسیت، آلبیت، کلریت و کوارتز را می‌توان به صورت کانی‌های ثانویه مشاهده کرد. این سنگ‌ها بافت‌های پورفیری و هیالوپورفیری دارند. پلاژیوکلاز موجود در داسیت‌ها، غالباً منطقه‌ای بوده و در اثر تجزیه، سریسیتی شده و ضمن از دست دادن ماکل مکرر، تجمع آنها بافت گلومروپورفیری ایجاد نموده است. در این سنگ‌ها نیز، ترکیب کانی‌شناسی کلینوپیروکسنها از دیوپسید تا اوژیت تغییر می‌نماید. هورنبلند موجود در داسیت ها، از نوع مگنزیوهاستینگسیت و در برخی موارد به طور کامل توسط کانی‌های اپاک جایگزین شده است (Mahmoudabadi et al., 2012). کوارتز، هم به صورت فنوکریست، هم در زمینه و هم در امتداد حاشیه و رخ کانی‌هایی از قبیل: بیوتیت و پیروکسن دیده می‌شود و گاهی دارای خوردگی خلیجی است. خوردگی خلیجی میتواند در نتیجه کاهش ناگهانی فشار در حین فوران سریع و یا بر اثر عدم تعادل به دلیل اختلاط و آلایش ایجاد شود. آمفیبول‌های موجود در داسیت‌ها دارای دو نسل هستند. نسل اول آمفیبول‌های شش‌گوش که به راحتی قابل شناسایی‌اند و گاهی با حفظ شکل اولیه خود سوخته شده و به مجموعه اپیدوت، کلسیت، آلبیت، کلریت و کوارتز دگرسان شده‌اند. آمفیبول‌های نسل دوم، ثانویه و از دگرسانی پیروکسن‌ها به وجود آمده‌اند. داسیت‌های موجود در منطقه که واجد فنوکریست‌های هورنبلند و پلاژیوکلاز هستند، شامل: پلاژیوکلازهای یوهدرال، دارای ترکیب آندزین همراه فنوکریست‌های هورنبلند آلتره نشده‌اند (Mahmoudabadi et al., 2012).
ژئوشیمی
برای بررسی ویژگی‌های ژئوشیمیایی و فرآیندهای پترولوژی سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه، از داده‌های عناصر اصلی، فرعی و کمیاب 6 نمونه استفاده شده است (جدول 1).
نام‌گذاری سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه
برای طبقه‌بندی و پژوهش‌های پترولوژیکی از نمودار ژئوشیمیایی TAS استفاده شد. در نمودار TAS از Le Bas و همکاران (1986) نمونه‌های کوه گدارسیاه در محدوده ترکیبی، تراکی‌آندزیت بازالتی، تراکی‌آندزیت، آندزیت و داسیت واقع شده‌اند (شکل 4).
با توجه به اینکه احتمال دگرسانی و آلتراسیون برای سنگ‌های آتشفشانی بیشتر از سنگ‌های درونی است، بنابراین، با عناصری که امکان جابه‌جایی کمتری دارند، می‌توان اقدام به نام‌گذاری سنگ‌ها نمود (Karimpour, 1998). از جمله این عناصر می‌توان به Zr و Ti اشاره کرد. نمودار SiO2 در برابر Zr/TiO2 از Winchester و Floyd (1977) یکی از این گونه نمودار‌هاست که محدوده سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه را تراکی آندزیت، آندزیت و داسیت تعیین می‌نماید (شکل 5).
|
شکل 4- تقسیم‌بندی سنگ‌های آتشفشانی منطقه مطالعه شده بر اساس مجموع آلکالی در مقابل سیلیس (Le Bas et al., 1986). |
شکل 5- نام‌گذاری سنگ‌های آتشفشانی مطالعه شده بر روی نمودار Zr/TiO2 در مقابل SiO2 (Winchester and Floyd, 1977). AB: آلکالی‌بازالت و Sub-AB: بازالت‌های ساب‌آلکالن. |
سرشت ماگمایی
نمودار K2O در مقابل SiO2 (Peccerillo and Taylor, 1976) برای آگاهی از سرشت ماگمایی به کار گرفته شد که نمونه‌ها در محدوده شوشونیت قرار می‌گیرند (شکل 6-الف). نمودار دو متغیره Th در برابر Co (Hastie et al., 2007) برای تفکیک سری‌های ماگمایی استفاده می‌شوند. این نمودار از دو عنصر با رفتارهای کاملاً متفاوت تشکیل شده است. Th یک عنصر ناسازگار است که در درجات پایین ذوب بخشی وارد مذاب می‌شود. در صورتی که Co به واسطه پایداری میدان بلوری خود و مشابهت شعاع مؤثر آن با عنصر Mg در درجات بالای ذوب بخشی وارد مذاب می‌شود. در نمودار مذکور، نمونه‌ها در محدوده سنگ‌های High-K کالک‌آلکالن و شوشونیتی و از نوع بازالت آندزیتی و آندزیت هستند (شکل 6-ب).
نمودار نسبت Th/Yb در برابر Ta/Yb از Pearce (1983) و Pearce و Peate (1995) علاوه بر تعیین سری ماگمایی میتواند فرآیندهای مهم دیگری را نشان دهد. در این نمودار می‌توان سنگ‌های کمان آتشفشانی با Th بالاتر را از مورب‌ها تفکیک نمود. ناهمگنی در این نمودار به طور یکسان تحت تأثیر دو عنصر Ta و Th است. نمونه‌های مطالعه شده در نمودار مذکور در محدوده شوشونیت قرار می‌گیرند (شکل 7).
|
شکل 6- الف) نمودار K2O در مقابل SiO2 (Peccerillo and Taylor, 1976)، ب) نمودار Th در برابر Co (Hastie et al., 2007) که موقعیت نمونه‌های منطقه را کالک‌آلکالن K بالا و شوشونیتی نشان می‌دهد. |
|
شکل 7- نمودار Th/Yb در برابر Nb/Yb برگرفته از Pearce (1983) و Pearce و Peate (1995) محل قرارگیری نمونه‌های منطقه را شوشونیتی نشان می‌دهد.
نمودار Ce/Yb در برابر Ta/Yb برگرفته از Pearce (1982) از دیگر نمودارهای تفکیک سری‌های شوشونیتی از کالک‌آلکالن و توله‌ایتی است. با این پیش فرض، محل قرارگیری نمونه‌های منطقه کوه گدارسیاه، شوشونیتی هستند (شکل 8).
شکل 8- نمودار Ce/Yb در برابر Ta/Yb از Pearce (1982) محل قرارگیری نمونه‌های منطقه کوه گدارسیاه را شوشونیتی نشان می‌دهد.
بررسی نمودارهای REE و عنکبوتی
از نمودارهای عنکبوتی برای تعیین کیفی نوع سنگ منشأ، کیفیت ذوب بخشی سنگ منشأ، تبلور جزیی ماگما و همچنین، تفکیک سری‌های ماگمایی استفاده می‌شود. البته هر گونه تعبیر و تفسیر این نمودارها باید با شواهد صحرایی و پتروگرافی همخوانی داشته باشد.
نمودار عناصر کمیاب REE (شکل 9) بهنجار شده نسبت به کندریت (Sun and McDonough, 1989) نشان‌دهنده غنی‌شدگی LREE نسبت به HREE در سنگ‌های منطقه و در حقیقت شیب منفی نمودارهای REE از مشخصات ماگماهای کالک‌آلکالن، آلکالن و شوشونیتی است. با توجه به شباهت روندها و آنومالی‌ها، ولکانیک‌های منطقه گدارسیاه همگی دارای یک خاستگاه و منشأ ماگمایی هستند. صفحه فرورونده و رسوبات همراه آن با فرو‌رفتن در گوشته، جریانی از سیالات آبدار تولید می‌نماید که به صورت یک کاتالیزور عمل نموده، باعث ذوب بخشی بالای گوه گوشته مانند و عامل حمل عناصر LILE و LREE می‌شود (Pearce and Peate, 1995). حضور گارنت در منشأ ماگما (Patino et al., 2000) و درجه ذوب بخشی پایین در گوشته اولیه، به وسیله تمرکز بالای عناصر فرعی ناسازگار (Sun and Hanson, 1975) و غنی‌شدگی LREE نسبت به HREE (Wass and Rogers, 1980) مشخص شده است. دیگر عامل مؤثر بر سنگ‌های این ناحیه شاید آلایش و اختلاط در ماگمای منطقه است. برخی پژوهشگران (مانند: Kelemen et al., 1990؛ Pearce and Peate, 1995؛ Patino et al., 2000) معتقدند مواد فوران یافته در قوس‌های ولکانیکی دارای شباهت‌های بسیاری با ماگمای مادر تولید شده از ذوب بخشی گوشته فوقانی دارند. به این دلیل، عناصر HFSE از قبیل Nb و Ti تهی‌شدگی زیادتری نسبت به یون‌های عناصر LILE و LREE نشان می‌دهند. با توجه به نمودارهای عنکبوتی که بر اساس داده‌های Sun و McDonough (1989) نسبت به گوشته اولیه بهنجار شده‌اند (شکل 10). تهی‌شدگی در عناصر Ti، Nb و V، غنی‌شدگی از Pb و نبود آنومالی منفی بالا برای عنصر شناخته شده Eu دیده می‌شود.
عناصر HFSE نسبت به LILE غنی‌شدگی کمتری دارند. غنی بودن ماگما از عناصر LILE و آنومالی مثبت Pb به علت عبور ماگما از پوسته قاره‌ای و آلایش پوسته‌ای میتواند باشد.
شکل 9- نمودار عناصر کمیاب بهنجار شده نسبت به کندریت بر اساس داده‌های (Sun and McDonough, 1989)
شکل 10- نمودار عنکبوتی بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه Sun and McDonough, 1989)) برای سنگ‌های آتشفشانی مطالعه شده
غنی‌شدگی LILE و تهی‌شدگی HFSE از مشخصه‌های ماگماتیسم زون فرورانش است و از ویژگی‌های ماگماهای شوشونیتی محسوب می‌شود Saunders et al., 1980)؛Foley and Wheller, 1990). Jung و Hoernes (2000) معتقدند فقدان آنومالی منفی Eu نسبت به عناصر واسطه مجاور آن میتواند نشانه تفریق پلاژیوکلازها در فشار بالا باشد. از سوی دیگر، نبود آنومالی منفی Eu، میزان کم Y، Nb و Ti میتواند دلیلی بر منشأ اکلوژیت و یا گارنت- اکلوژیت باشد (Leube et al., 1990). همچنین، Martin (1999) معتقد است تبلور همزمان آمفیبول/پیروکسن با پلاژیوکلاز میتواند سبب حذف و تعدیل آنومالی Eu شود. در این نمودارها غنی‌شدگی نمونه‌ها از عناصر خاکی کمیاب سبک و نبود آنومالی منفی Eu دیده می‌شود که میتواند نشان‌دهنده حضور پلاژیوکلازهای کلسیک به عنوان عامل کنترل‌کننده تحول ماگما، حضور نداشتن آنها در فاز باقی مانده و یا فعالیت بالای O2 در سنگ‌های منطقه باشد (Rollinson, 1993). در این نمودار، آنومالی منفی عناصر Ni و Cr شاید به علت آن است که این عناصر در هنگام ذوب بخشی سنگ منشأ وارد مذاب نشده‌اند. زیرا کلینوپیروکسن و الیوین در سنگ‌های منطقه دیده می‌شوند.
در نمودارهای عناصر فرعی بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه بر اساس داده‌های Sun و McDonough (1989) داده‌های سه منطقه قوس آتشفشانی، جزایر آتشفشانی و حوضه‌های پشت قوس‌های آتشفشانی با منطقه مورد بررسی مقایسه شده است. در این نمودار، به خوبی تطابق روندی میان نمودار عنکبوتی سنگ‌های قوس آتشفشانی و منطقه مورد بررسی نشان داده شده است (شکل 11).
شکل 11- نمودارهای عناصر فرعی بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه (Sun and McDonough, 1989) نشان‌دهنده تطابق روندی میان نمودار عنکبوتی سنگ‌های قوس آتشفشانی و منطقه بررسی شده است.
سنگ منشأ
به عقیده Mattsson و Oskarsson (2005) نسبت پایین Ce/Yb در بازالت‌ها حاکی از درجه ذوب بخشی بالا و وجود اسپینل در فاز باقی مانده بوده، نسبت بالای Ce/Yb نشان‌دهنده درجه ذوب بخشی اندک و وجود گارنت در فاز باقی مانده است. با توجه به نسبت بالای Ce/Yb در سنگ‌های منطقه که از نمودار شکل 8 برداشت می‌شود، نقش گارنت در سنگ منشأ و فرآیندهای ذوب شایان توجه است.
حساسیت توزیع REEها نسبت به حضور گارنت در سنگ منشأ باقی مانده، نقش مهمی در ایجاد روندهای تفریقی REE بازی می‌کند (Coban, 2007). بر همین اساس، نمودارهایی بر اساس نسبت عناصر نادر برای بررسی سنگ منشأ ارائه شده است. با حضور گارنت در مذاب‌های بخشی گوشته، نسبت Sm/Yb در مقایسه با حالتی که گارنت حضور ندارد سریع‌تر افزایش می‌یابد (Hawkesworth et al., 1994). با توجه به شکل 12 می‌توان حضور گارنت در باقی مانده ذوب را به وضوح مشاهده نمود (Curtis et al., 1999). طی پژوهش‌های انجام شده، حضور آمفیبولیت‌ها و اکلوژیت‌ها در پهنه‌های فرورانشی پذیرفته شده و نیز تولید ماگمای بازالتی از یک پروتولیت اکلوژیتی به طور تجربی انجام شده است. حضور دو کانی امفاسیت و پیروپ در اکلوژیت‌ها میتواند تأثیر بالایی در مواد مذاب به دست آمده از آن داشته باشد. به این صورت که در عمق و فشارهای مختلف جدا شدن امفاسیت از مذاب میتواند سبب ایجاد ماگمای توله‌ایتی و جدایش گارنت میتواند یک ماگمای آلکالی بازالت را به وجود آورد (Yoder and Tilley, 1962). بنابراین، منشأ یک ماگمای آلکالی‌بازالتی همراه با کانی‌های آبدار فراوان، میتواند یک آمفیبولیت گارنت‌دار یا اکلوژیت گارنت‌دار باشد.
برای آگاهی از کانی‌شناسی سنگ منشأ نیز از نمودار رقومی ضریب Yb در برابر La/Yb از Bart و همکاران (2002) و Van Westrenen و همکاران (2000) استفاده شده است. با توجه به شکل 13 می‌توان منشأ سنگ‌ها را آمفیبولیت‌هایی حاوی صفر تا ده درصد گارنت در نظر گرفت.
تعیین جایگاه تکتونیکی
بررسی ژئوشیمی سنگ‌های شوشونیتی منطقه در شکل‌های 14 و 15 (Müller and Groves, 1997) بیانگر یک محیط تکتونیکی وابسته به قوس ماگمایی است. نمودار Nb/U در برابر Nb (Hofmann et al., 1986) موقعیت قوس آتشفشانی را برای سنگ‌های مطالعه شده نشان می‌دهد (شکل 16). در این نمودار، محدوده‌های تعیین شده برای MORB، OIB و Arc Volcanic توسط Hofmann و همکاران (1986)؛ Hart و Reid (1991)؛ Edwards و همکاران (1994)؛ Miller و همکاران، 1994؛ Kersting و Arculus (1995) و Pearce و همکاران (1995) ارائه شده است. نمودار Zr/Y در برابر Nb/Y که توسط Condie (2003) ارائه شده نیز تأییدکننده قوس‌های آتشفشانی درون قاره‌ای برای سنگ‌های آتشفشانی مطالعه شده است (شکل 17).
|
|
|
شکل 12- روندهای مشاهده شده در نمودار Ce/Sm در برابر Sm/Yb برای سنگ‌های آتشفشانی منطقه (Curtis et al., 1999) |
شکل 13- نمودار دوتایی Yb در برابر La/Yb از Bart و همکاران (2002) و Van Westrenen و همکاران (2000) حاکی از سنگ منشأیی با صفر تا ده درصد گارنت است. این نمودار بر اساس داده‌های E-MORB از Sun و McDonough (1989) ترسیم می‌شود. |
|
شکل 14- نمودار اکسید عناصر اصلی TiO2 در برابر Al2O3 نشان‌دهنده موقعیت قوسی سنگ‌ها است (Müller and Groves, 1997). |
شکل 15- نمودار Y در برابر Zr موقعیت تکتونوماگمایی را از نوع قوسی نشان می‌دهد (Müller and Groves, 1997). |
|
شکل 16- نمودار Nb/U در برابر Nb نمونه‌ها را در موقعیت یک قوس آتشفشانی نشان می‌دهد (Hofmann et al., 1986). |
شکل 17- نمودار Zr/Y در برابر Nb/Y موقعیت قوس را نشان می‌دهد Weaver, 1991)؛ (Condie, 2003. محدوده‌های مشخص شده به صورت: ARC = بازالت‌های کمان آتشفشانی، NMORB= بازالت‌های جزایر اقیانوسی نوع N، OIB= بازالت جزایر اقیانوسی است. |
نتیجه‌گیری
بررسی ژئوشیمی سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه در جنوب‌غرب جندق در کنار بررسی‌های صحرایی و کانی‌شناسی نشان می‌دهد که این سنگ‌ها شامل بازالت، آندزیت بازالت، تراکی‌آندزیت، آندزیت و داسیت و دارای ماهیت شوشونیتی هستند. این سنگ‌ها از محتوای بالای K2O، Ta/Yb، Th/Yb، Ce/Yb و TiO2 پایین برخوردار هستند. شیب منفی نمودارهای REE، نسبت عناصر نادر، غنی‌شدگی از LILE و تهی‌شدگی از HFSE و آنومالی مثبت Pb بیانگر ویژگی‌های ماگمای کالک‌آلکالن و شوشونیتی است که در یک قوس آتشفشانی قاره فوران یافته است. همچنین، بر اساس نسبت عناصر نادر و ترکیب گوشته در مناطق قوس آتشفشانی می‌توان یک منشأ گارنت آمفیبولیت با درجه ذوب بخشی پایین را به عنوان سنگ منشأ ذوب شده (عدم شرکت گارنت در فرآیند ذوب) در تشکیل ماگمای سنگ‌های آتشفشانی کوه گدارسیاه در نظر داشت. نمودارهای مشخص‌کننده محیط تکتونیکی که بر مبنای اکسیدهای اصلی کم تحرک و نیز عناصر فرعی ارائه شده‌اند، محیط تشکیل این سنگ‌ها را قوس آتشفشانی معرفی می‌کند که ویژگی یک ماگماتیسم مرتبط با فرورانش مناطق قاره‌ای است.
سپاسگزاری
از حمایت‌های مالی تحصیلات تکمیلی دانشگاه اصفهان سپاسگزاریم.
)