Document Type : Original Article
Authors
1 1Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 2Department of Geology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
تورمالین دامنه پایداری گسترده‌ای در شرایط P-T دارد و ازاین‌رو، تاریخچه سنگی که در آن پدید آمده است را نشان می‌دهد (Slack, 1996)، همچنین، کانی ارزشمندی در بررسی طیف وسیعی از سیال‌های کانه‌ساز به‌شمار میرود (Griffin et al., 1996). تورمالین بیشتر در پگماتیتهای گرانیتی، رگه‌های پنوماتولیتیک، پارهای از گرانیتها و سنگ‌های دگرگونی متبلور می‌شود (Tindle et al., 2002; Trumbull et al., 2008; Yavuz et al., 2008). بیشتر رگه‌های تورمالین‌دار با نهشتههای ماگمایی– گرمابی گوناگون، رگه‌های مرتبط با سنگ‌های گرانیتوییدی، جانشینی، اسکارن و نهشتههای پورفیری همراه هستند (Burianek and Novak, 2007). در کل، بورداربودنِ مذاب‌های گرانیتی، کاهش دمای ذوب و نقطه تبلور، انتقال ترکیب نقطه کمینة سیستم Ab-Or-Qz-H2O به سوی غنی‌شدگی از آلبیت، افزایش حلالیت آب و افزایش پایداری کوارتز را در پی دارد (Manning and Pichavant, 1983). تورمالین چه‌بسا کانی باشد که از مرحله آغازین تا پایان تبلور در شرایط ماگمایی متبلور می‌شود و یا کانی تأخیری باشد که در شرایط گرمابی تشکیل می‌شود (Burianek and Novak, 2007). همچنین، شاید این کانی در مرحله پنوماتولیتیک دگرسانی تورمالینیشدن با ورود بور در راستای شکستگیها یا فضاهای خالی سنگ‌ها و هنگام واکنش آن با سنگ دیواره پدید آید. در جریان این پدیده، نخست بیوتیت مورد هجوم قرار می‌گیرد و تورمالین زرد رنگ پدید می‌آید و سپس تورمالین‌های آبی، یا سبز- آبی پدیدآمده جانشین فلدسپار‌ها می‌شوند. تورمالین‌هایی که در پی فرایند گرمابی، از بیوتیت متبلور می‌شوند شاید همانند بلورهای نخستین (Primary mineral)تغییرنیافته باشند و یا اینکه چه‌بسا بعداً دچار تحلیل شوند. Akbari (1999) به بررسی سنگ‌شناسی و سنگ‌نگاری توده‌های نفوذی سهیل پاکوه و گلشکنان پرداخته است و برپایه سنگ‌شناسی منطقه، این توده را گرانیت I می‌داند. همچنین، Shirdashtzadeh و همکاران (2010) سنگ‌شناسی گدازههای بالشی و آمفیبولیتها و تأثیر پدیدة دگرگونی روی پریدوتیتهای نایین و افیولیتهای عشین را بررسی کرده‌اند. به باور آنها، افیولیت نایین از زمان پیدایش دچار چندین رویداد دگرگونی شده است؛ به‌گونه‌ای‌که در پی پدیدة دگرگونی ناحیهای در ژوراسیک زیرین، از سنگ‌های بازیک اقیانوسی آمفیبولیت پدید آمده است و این سنگ‌ها با اسکارن‌هایی پوشیده شده که از دگرگونی کربناتها پدید آمده‌اند. همچنین، در کرتاسه بالایی در این افیولیتها شماری دستههای دایک دگرگون‌شده و نیز پیلولاواها پدید آمده است. Bakhshi (2014) نیز بررسی‌هایی در زمینه سنگ‌زایی و پهنه زمین‌ساختی ماگمایِ سازندة توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه (شمال نایین) انجام داده است. با توجه به اینکه تا کنون بررسی‌های گسترده‌ای روی شیمی کانی تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه انجام نشده است، در این بررسی تلاش می‌شود با به‌کارگیری شیمی کانی، تورمالین‌های گوناگون توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه، خاستگاه آنها و نیز سنگ‌زایی سنگ‌های تورمالین‌دار بررسی شوند.
زمین شناسی منطقه
منطقه سهیل پاکوه در 40 کیلومتری شمال نایین و نزدیک به 180 کیلومتری اصفهان است. از دیدگاه رده‌بندی‌های زمین‌شناسی، این منطقه در پهنه ارومیه– دختر و در محدوده نقشه 1:100000 و 1:250000 زمین شناسی شمال نایین و انارک، میان طولهای جغرافیایی ´45°52 تا ´5°53 خاوری و عرض جغرافیایی ´00°33 تا ´15°33 شمالی جای دارد (شکل 1). این منطقه که در شمال پهنه افیولیتی نایین است، با سنگ‌های آتشفشانی ائوسن قطع شده است (Davoudzadeh, 2003).
شکل 1- نقشه ساده‌شده زمین‌شناسی توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه (برپایه نقشه زمین‌شناسی 1:250000 انارک (Amdi et al., 1969)
بخش بزرگی از منطقه دربرگیرندة توده‌های اولترابازیک (آمیزة افیولیتی) کرتاسه بالایی و سنگ‌های آتشفشانی ترشیاری و رخنمونهای کوچکی از توده‌های نفودی است. آندزیت- داسیت و آذرآواری‌های وابسته از سنگ‌های آتشفشانی ائوسن هستند که در باختر منطقه رخنمون دارند (Darvishzadeh, 2001). مجموعه توده نفودی سهیل پاکوه با سن الیگوسن (33 میلیون سال پیش) دربردارندة طیف گسترده‌ای از سنگ‌های گوناگون است. گرانودیوریت، دیوریت، گرانیت، دایک‌های مافیک و گرانیتوییدی آپلیتی و رگه‌های آهن و تورمالین‌دار از فراوان‌ترین آنها هستند. این توده درون آمیزة افیولیتی و سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری منطقه تزریق شده است. گستردگی رخنمون این سنگ‌ها اندک است و جوان‌تر از مجموعه افیولیتی و سنگ‌های آتشفشانی مجاور هستند (Darvishzadeh, 2001). بیشتر این دایک‌های مافیک به رنگ خاکستری تیره تا مایل به سبز تیره دیده می‌شوند و توده گرانیتوییدی را قطع کرده‌اند.
ویژگی‌های صحرایی رگه‌های تورمالین‌دار
توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه از واحد‌های سنگی دیوریت، کوارتزدیوریت، گرانودیوریت، تونالیت، گرانیت و گرانیت آمفیبول‌دار و پیروکسن‌دار ساخته شده است. توده یادشده به‌صورت بیضوی‌شکل و در برخی جاها به‌صورت تپه‌ای و فرسایش‌یافته رخنمون پیدا کرده است. همچنین، در بخش‌هایی نیز به‌صورت مرتفع و ستیغ‌مانند است. شماری دایک‌های مافیک و گرانیتوییدی آپلیتی و رگه‌های کوارتز- تورمالین و نیز رگه آهن– تورمالین‌دار این توده گرانیتوییدی را قطع کرده‌اند. بیشتر این رگه‌ها دچار دگرسانی پنوماتولیتیک شدهاند و ازاین‌رو، در حاشیه آنها رگه‌هایی از دگرسانی اپیدوت و کلسیت دیده می‌شوند. رگه‌های یادشده معمولاً در راستای گسل‌ها، درزها و شکاف‌ها دیده می‌شوند. در بخش شمال‌باختری منطقه سهیل پاکوه، بیشتر رگه‌های آهن- تورمالین‌دار با بزرگی چندین متر در واحد‌های گرانودیوریتی جای دارند (شکل‌های 2- A و 2- B). تورمالین به‌صورت رگه و رگچه و همراه با اکسید‌های آهن دیده می‌شود. انکلاوهای میکروگرانولار مافیک این توده تیره رنگ هستند؛ به شکل‌های کروی، بیضوی و برجسته‌مانند دیده می‌شوند و با سنگ میزبان مرز آشکار و گاه مرز تدریجی دارند.
شکل 2- تصویرهای صحرایی از رگه‌های تورمالین‌دار: (A نمایی از رگه تورمالین– آهن‌دار در میان توده گرانودیوریت؛ B) شگستگی و خردشدگی در رگه تورمالین- آهن‌دار
روش انجام پژوهش
پس از نمونه برداری از سنگ‌های تورمالین‌دار، مقطع‌های نازک ساخته شدند و روی آنها بررسی سنگ‌شناسی با میکروسکوپ دو چشمی پلاریزان نوع Olympus مدل BH2 انجام شد. برای بررسی ترکیب شیمیایی تورمالین رگهای، شمار 6 نمونه از این کانی در 32 نقطه با دستگاه ریزکاو الکترونی (مدل SX 100 Cameca؛ آزمایشگاه گروه زمین‌شناسی دانشگاه اکلاهماسیتی آمریکا) در شرایط ولتاژ شتاب‌دهنده kev20 (کیلوالکترون‌ولت) و شدت جریان nA 20 (نانوآمپر) تجزیه شدند. شماری از این داده‌ها در جدول 1 آورده شدهاند. محاسبه فرمول ساختاری این کانی برپایه 31 آنیون (O, OH) و آهن کلِ دوظرفیتی انجام شد. میزان H2O و B2O3 برای ساخت 4 یون OH و 3 یون B به روش استوکیومتری به‌دست آورده شد. برای به‌دست‌آوردن فرمول ساختاری کانی از صفحه‌های گسترده (SpreadSheet) و همچنین، برای رسم نمودارها از نرم‌افزارهای Minpet 2.02 و Adobe Illustrator CS5 بهره گرفته شد.
جدول 1- شماری از داده‌های ریزکاو الکترونی بلورهای تورمالین (برپایه درصد وزنی) در رگه آهن- تورمالین‌دار گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین)، به‌همراه فرمول ساختاری (برپایه a.p.f.u.) برپایه 31 آنیون (O, OH) و آهن کلِ دوظرفیتی
|
Sample No. |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
C5 |
|
SiO2 |
36.24 |
36.18 |
36.12 |
36.05 |
35.97 |
35.10 |
35.05 |
34.94 |
34.82 |
34.96 |
|
TiO2 |
0.32 |
0.40 |
0.47 |
0.47 |
0.46 |
0.88 |
1.02 |
1.00 |
0.98 |
0.63 |
|
Al2O3 |
27.16 |
27.80 |
28.44 |
28.73 |
29.02 |
24.44 |
23.85 |
24.27 |
24.68 |
24.23 |
|
FeO |
13.93 |
13.12 |
12.31 |
12.27 |
12.23 |
16.89 |
17.92 |
17.26 |
16.60 |
18.12 |
|
MgO |
6.99 |
6.93 |
6.86 |
6.70 |
6.54 |
6.70 |
6.11 |
6.36 |
6.61 |
6.17 |
|
CaO |
1.09 |
1.14 |
1.19 |
1.22 |
1.24 |
1.94 |
1.83 |
1.88 |
1.93 |
1.36 |
|
MnO |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
Na2O |
2.28 |
2.27 |
2.25 |
2.21 |
2.17 |
1.81 |
1.91 |
1.86 |
1.80 |
2.12 |
|
K2O |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
0.05 |
0.04 |
0.04 |
|
BaO |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.02 |
0.00 |
0.03 |
0.03 |
0.02 |
0.01 |
0.01 |
|
F |
0.00 |
0.05 |
0.10 |
0.07 |
0.04 |
0.11 |
0.16 |
0.19 |
0.22 |
0.13 |
|
H2O |
3.58 |
3.57 |
3.56 |
3.58 |
3.59 |
3.44 |
3.39 |
3.39 |
3.38 |
3.40 |
|
B2O3 |
10.39 |
10.42 |
10.44 |
10.45 |
10.45 |
10.12 |
10.06 |
10.08 |
10.10 |
10.05 |
|
O=F |
0.00 |
0.02 |
0.04 |
0.03 |
0.02 |
0.05 |
0.07 |
0.08 |
0.09 |
0.06 |
|
Total |
102.03 |
101.90 |
101.77 |
101.75 |
101.73 |
101.45 |
101.31 |
101.20 |
101.08 |
101.15 |
|
Si |
6.06 |
6.02 |
5.97 |
5.97 |
5.96 |
6.03 |
6.05 |
6.02 |
5.99 |
6.05 |
|
Ti |
0.41 |
0.24 |
0.06 |
0.06 |
0.05 |
0.11 |
0.13 |
0.13 |
0.12 |
0.08 |
|
B |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
|
Al |
5.30 |
5.43 |
5.55 |
5.61 |
5.67 |
4.95 |
4.86 |
4.93 |
5.00 |
4.90 |
|
Fe2+ |
1.94 |
1.82 |
1.70 |
1.70 |
1.70 |
2.43 |
2.58 |
2.48 |
2.38 |
2.61 |
|
Mn |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
Mg |
1.75 |
1.72 |
1.69 |
1.71 |
1.74 |
1.72 |
1.60 |
1.65 |
1.69 |
1.59 |
|
Ba |
0.02 |
0.01 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Ca |
0.19 |
0.20 |
0.22 |
0.22 |
0.22 |
0.36 |
0.35 |
0.35 |
0.35 |
0.25 |
|
Na |
0.73 |
0.72 |
0.70 |
0.70 |
0.69 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
0.59 |
0.71 |
|
K |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.10 |
0.05 |
0.01 |
0.01 |
|
OH |
4.00 |
3.97 |
3.94 |
3.96 |
3.98 |
3.94 |
3.93 |
3.90 |
3.87 |
3.92 |
|
F |
0.00 |
0.03 |
0.05 |
0.04 |
0.02 |
0.06 |
0.09 |
0.10 |
0.11 |
0.07 |
|
Al(Y) |
0.00 |
0.01 |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.06 |
0.03 |
0.06 |
0.09 |
0.06 |
|
Mg(Y) |
1.03 |
1.13 |
1.23 |
1.24 |
1.25 |
0.50 |
0.31 |
0.42 |
0.52 |
0.35 |
|
Al(Z) |
5.30 |
5.42 |
5.54 |
5.59 |
5.63 |
4.81 |
4.76 |
4.80 |
4.85 |
4.79 |
|
Mg(Z) |
0.70 |
0.58 |
0.46 |
0.42 |
0.37 |
1.19 |
1.24 |
1.20 |
1.16 |
1.22 |
|
Mg/(Mg+Fe) |
0.47 |
0.49 |
0.50 |
0.50 |
0.51 |
0.41 |
0.38 |
0.40 |
0.42 |
0.38 |
|
Xvacancy |
0.07 |
0.07 |
0.08 |
0.08 |
0.08 |
0.03 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
0.04 |
|
Xvacancy+Na |
0.80 |
0.79 |
0.78 |
0.78 |
0.77 |
0.64 |
0.65 |
0.64 |
0.64 |
0.75 |
|
R1 |
0.92 |
0.92 |
0.92 |
0.92 |
0.91 |
0.96 |
0.95 |
0.94 |
0.94 |
0.96 |
|
R2 |
0.58 |
0.49 |
0.40 |
0.35 |
0.30 |
0.88 |
0.92 |
0.89 |
0.85 |
0.96 |
|
R3 |
5.85 |
5.74 |
5.63 |
5.69 |
5.74 |
5.10 |
5.03 |
5.09 |
5.16 |
5.00 |
|
R1+R2 |
4.61 |
4.46 |
4.31 |
4.33 |
4.35 |
5.10 |
5.13 |
5.07 |
5.02 |
5.16 |
|
Xvacancy/(Xvacancy+Na) |
3.69 |
0.09 |
0.10 |
0.10 |
0.10 |
0.05 |
0.07 |
0.08 |
0.08 |
0.05 |
|
Mg* |
3.28 |
4.30 |
4.03 |
4.04 |
4.05 |
4.23 |
4.42 |
3.96 |
3.53 |
3.10 |
|
Al* |
6.12 |
4.86 |
5.17 |
5.14 |
5.12 |
4.97 |
4.82 |
5.24 |
5.58 |
5.92 |
|
Na* |
0.74 |
0.84 |
0.61 |
0.61 |
0.61 |
0.68 |
0.85 |
0.64 |
0.66 |
0.72 |
|
Na*+Al* |
0.09 |
6.25 |
6.38 |
6.43 |
6.48 |
5.78 |
5.73 |
5.78 |
5.84 |
5.77 |
|
Mg*+Ca |
6.12 |
3.70 |
3.55 |
3.58 |
3.60 |
4.38 |
4.40 |
4.35 |
4.30 |
4.37 |
|
FeO/(FeO+MgO) |
3.84 |
2.16 |
0.64 |
0.65 |
0.65 |
0.72 |
0.75 |
0.73 |
0.72 |
0.74 |
|
Fe+Mg |
3.69 |
3.54 |
3.39 |
3.41 |
3.43 |
4.14 |
4.18 |
4.13 |
4.07 |
4.20 |
|
End member |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
جدول 1- ادامه
|
Sample No. |
C6 |
C7 |
C8 |
C9 |
C10 |
R6 |
R7 |
R8 |
R9 |
R10 |
|
SiO2 |
35.10 |
34.95 |
34.80 |
34.49 |
34.17 |
36.22 |
36.31 |
36.40 |
36.52 |
36.64 |
|
TiO2 |
0.28 |
0.27 |
0.26 |
0.30 |
0.33 |
0.26 |
0.27 |
0.28 |
0.27 |
0.26 |
|
Al2O3 |
23.77 |
23.32 |
22.86 |
23.15 |
23.44 |
30.60 |
29.97 |
29.33 |
29.59 |
29.84 |
|
FeO |
19.63 |
20.10 |
20.56 |
20.19 |
19.82 |
10.49 |
10.88 |
11.27 |
11.09 |
10.91 |
|
MgO |
5.72 |
5.63 |
5.54 |
5.58 |
5.62 |
7.11 |
7.17 |
7.22 |
7.16 |
7.09 |
|
CaO |
0.78 |
0.78 |
0.77 |
0.88 |
0.98 |
0.78 |
0.84 |
0.89 |
0.91 |
0.92 |
|
MnO |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
Na2O |
2.44 |
2.45 |
2.45 |
2.37 |
2.28 |
2.19 |
2.26 |
2.32 |
2.26 |
2.19 |
|
K2O |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
0.03 |
|
BaO |
0.00 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.00 |
0.05 |
0.04 |
0.03 |
0.03 |
0.02 |
|
F |
0.04 |
0.05 |
0.05 |
0.03 |
0.00 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
0.06 |
0.07 |
|
H2O |
3.42 |
3.41 |
3.40 |
3.42 |
3.43 |
3.64 |
3.62 |
3.60 |
3.61 |
3.61 |
|
B2O3 |
9.99 |
9.92 |
9.85 |
9.91 |
9.97 |
10.60 |
10.56 |
10.51 |
10.55 |
10.59 |
|
O=F |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.01 |
0.00 |
0.01 |
0.02 |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
|
Total |
101.22 |
100.90 |
100.58 |
100.74 |
100.90 |
101.99 |
101.95 |
101.91 |
102.03 |
102.15 |
|
Si |
6.10 |
6.06 |
6.01 |
6.07 |
6.13 |
5.94 |
5.99 |
6.03 |
6.02 |
6.01 |
|
Ti |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
0.04 |
0.05 |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
|
B |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
|
Al |
4.80 |
4.76 |
4.72 |
4.72 |
4.73 |
5.85 |
5.74 |
5.64 |
5.74 |
5.83 |
|
Fe2+ |
2.83 |
2.88 |
2.93 |
2.97 |
3.00 |
1.41 |
1.55 |
1.69 |
1.56 |
1.43 |
|
Mn |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Mg |
1.49 |
1.48 |
1.46 |
1.46 |
1.46 |
1.67 |
1.71 |
1.76 |
1.73 |
1.71 |
|
Ba |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
Ca |
0.14 |
0.15 |
0.15 |
0.17 |
0.18 |
0.15 |
0.16 |
0.17 |
0.19 |
0.21 |
|
Na |
0.83 |
0.78 |
0.74 |
0.75 |
0.75 |
0.72 |
0.73 |
0.74 |
0.73 |
0.72 |
|
K |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
OH |
3.97 |
3.94 |
3.91 |
3.95 |
4.00 |
3.99 |
4.00 |
4.00 |
3.98 |
3.96 |
|
F |
0.02 |
0.01 |
0.00 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.03 |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
|
Al(Y) |
0.04 |
0.03 |
0.03 |
0.07 |
0.11 |
0.09 |
0.06 |
0.03 |
0.02 |
0.01 |
|
Mg(Y) |
0.17 |
0.09 |
0.01 |
0.06 |
0.10 |
1.53 |
1.48 |
1.42 |
1.45 |
1.47 |
|
Al(Z) |
4.72 |
4.66 |
4.60 |
4.63 |
4.65 |
5.80 |
5.73 |
5.65 |
5.70 |
5.75 |
|
Mg(Z) |
1.28 |
1.34 |
1.40 |
1.38 |
1.35 |
0.20 |
0.27 |
0.35 |
0.30 |
0.26 |
|
Mg/Mg+Fe |
0.35 |
0.34 |
0.33 |
0.33 |
0.33 |
0.54 |
0.53 |
0.51 |
0.53 |
0.55 |
|
Xvacancy |
0.02 |
0.06 |
0.10 |
0.08 |
0.05 |
0.12 |
0.10 |
0.08 |
0.07 |
0.07 |
|
Xvacancy+Na |
0.85 |
0.85 |
0.84 |
0.82 |
0.81 |
0.84 |
0.83 |
0.82 |
0.80 |
0.78 |
|
R1 |
0.97 |
0.93 |
0.89 |
0.91 |
0.94 |
0.87 |
0.89 |
0.91 |
0.92 |
0.93 |
|
R2 |
1.06 |
1.14 |
1.22 |
1.16 |
1.09 |
0.17 |
0.23 |
0.28 |
0.19 |
0.10 |
|
R3 |
4.84 |
4.80 |
4.76 |
4.78 |
4.79 |
5.89 |
5.79 |
5.68 |
5.79 |
5.89 |
|
R1+R2 |
5.30 |
5.29 |
5.29 |
5.34 |
5.40 |
3.96 |
4.16 |
4.36 |
4.22 |
4.07 |
|
Xvacancy/(Xvacancy+Na) |
0.02 |
0.07 |
0.12 |
0.09 |
0.07 |
0.15 |
0.12 |
0.10 |
0.09 |
0.09 |
|
Mg* |
3.28 |
3.28 |
3.34 |
3.28 |
3.28 |
3.38 |
3.41 |
3.89 |
4.36 |
3.28 |
|
Al* |
6.12 |
6.12 |
5.68 |
6.12 |
6.12 |
5.77 |
5.71 |
5.25 |
4.79 |
6.12 |
|
Na* |
0.74 |
0.74 |
0.70 |
0.74 |
0.74 |
0.70 |
0.75 |
0.75 |
0.75 |
0.74 |
|
Na*+Al* |
5.70 |
5.62 |
5.54 |
5.56 |
5.58 |
6.64 |
6.55 |
6.45 |
6.55 |
6.64 |
|
Mg*+Ca |
4.44 |
4.47 |
4.51 |
4.56 |
4.60 |
3.21 |
3.40 |
3.59 |
3.45 |
3.31 |
|
FeO/FeO+MgO |
0.77 |
0.78 |
0.79 |
0.78 |
0.78 |
0.60 |
0.60 |
0.61 |
0.61 |
0.61 |
|
Fe+Mg |
4.32 |
4.36 |
4.40 |
4.43 |
4.46 |
3.08 |
3.27 |
3.45 |
3.30 |
3.15 |
|
End member |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
سنگ‌نگاری
بلورهای تورمالینبه‌صورت بلورهای بی‌شکل و با بزرگی ریز تا درشت، به رنگهای سبز مایل به قهوهای بیشتر در نمونههای گرانودیوریت یافت می‌شوند (شکل 3- A). همچنین، این کانی به‌صورت منفرد و میان‌بلوری در فرم تیغهای و سوزنی گاه به‌صورت تجمع‌یافته در نمونههای گرانیت دیده می‌شود (شکل‌های 3- B و 3- C).
شکل 3- تصویرهای میکروسکوپی تورمالین (سهیل پاکوه، شمال نایین): A) بلورهای بی‌شکل و گوهایشکل (Pull apart) تورمالین با چندرنگی سبز تا قهوهای در نمونه گرانودیوریت؛ B) بلورهای تیغهای تورمالین در گرانیت؛ C) بلورهای تیغهای و گوهایشکل تورمالین در گرانیت؛ D) بلورهای تورمالین در میان بلورهای تیغهای هماتیت (Fe-Oxide) مربوط به رگه آهن-تورمالین؛ E) خردشدگی بلورهای کوارتز و تورمالین در پی رفتار فازهای کوهزایی و زمین‌ساختی در منطقه (تورمالین: Tur؛ کوارتز: Qtz؛ اورتوکلاز: Or؛ نام‌های اختصاری کانیها برپایه Whitney و Evans (2010) هستند)
تورمالین‌های درون رگه‌های آهن- تورمالین با چندرنگی سبز مایل به آبی بی‌شکل دیده می‌شوند. تورمالین‌هایی که در بررسی‌های میکروسکوپی منطقه‌بندی دارند، چه‌بسا در مراحل پس از تبلور ماگما، در مرحله گرمابی دچار محلول‌های سرشار از بور شده و پدید آمده‌اند (Manning and Pichavant, 1983). همراه با تورمالین‌ها گاه رگچه‌هایی از کوارتز و گاه کانی‌های اکسید آهن (شاید هماتیت) دیده می‌شوند (شکل 3- D). تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه بافت کششی- جدایشی (Pull apart texture) دارند که حضور مذاب و سیال همزمان با دگرریختی دینامیک را میتوان از شرایط پیدایش آن دانست (Hibbard, 1994). گاه شکستگی‌هایی در مرز و یا درون برخی از فلدسپار‌ها دیده می‌شوند که با جابجایی همراه هستند. به گفته دیگر، شکستگی‌هایی به شکل گوه‌ای دارند که گاه با کوارتز، تورمالین، میکروکلین، پلاژیوکلاز و بیوتیت پر شدهاند و نشان‌دهندة جریان کمابیش ماگمایی هستند (Hibbard, 1994; Vernon, 2004) (شکل‌های 3- A و 3- C). همچنین، رفتار فازهای کوهزایی و زمین‌ساختی در منطقه، خردشدگی بلورهای کوارتز و تورمالین را نیز به دنبال داشته است (شکل 3- E).
شیمی کانی تورمالین
کانی تورمالین از آشکارترین کانی‌های سیلیکاته پیچیده بور (B) و آلومینیم‌دار، با فرمول عمومی XY3Z6(BO3)3Si6O18(OH)4 است و کانی شاخص پتروژنتیک شمرده می‌شود. اِلباییت، دراویت و شورل سه نوع متداول آن هستند. گستره پایداری تورمالین‌ها به عواملی مانند اکتیویته بور (B)، فعالیت آلومینیم، دما، فعالیت آب و عنصرهایی مانند Fe، Mg، F و P بستگی دارد. از میان آنها نقش بور و آلومینیم از همه مهم‌تر است (Wolf and London, 1997). برپایه ایزومورف‌های گوناگون، فرمول کلی تورمالین به‌صورت زیر است (Hawthorn and Henry, 1999):
XY3Z6 (T6O18)(BO3)3V3W
X= Ca, Na, K (X-Vacancy)
Y= Li, Mg, Fe2+, Mn2+, Al, Cr3+, V3+, Fe3+, Ti4+
Z= Mg, Al, Fe3+, V3+, Cr3+
T= Si, Al, (B)
B= B
V= OH, O, (F)
W= OH, F, O
برای بررسی تغییرات ترکیبی در نسبت‌های Ca، Mg، Fe و Na و شناسایی نوع تورمالین‌های بررسی‌شده، نمودارهای دوتایی Xvacancy/Xvacancy+Na در برابر Mg/Mg+Fe به‌کار برده شدند (Trumbull and Chaussidon, 1999). بر این پایه، تورمالین‌های بررسی‌شده که میزان Xvacancy آنها از 07/0 تا 12/0 متغیر است، در محدوده شورل و با گرایش به‌سوی دراویت جای گرفته‌اند و این نکته نشان‌دهندة تبادل Fe و Mg در مقدارهای ثابت Al و Ca است (شکل 4- A).
همچنین، نمودار Fe/(Fe+Mg) در برابر Na/(Na+Ca) برای تورمالین‌های بررسی‌شده، ترکیب یادشده و نیز افزونی میزان Na در برابر Ca و نیز Fe در برابر Mg در روند پیدایش تورمالین را نشان می‌دهد (شکل 4- B). نمونههای تورمالین در نمودارFe در برابر Mg (London and Manning, 1995)، در بالای خط شورل- دراویت جای گرفته‌اند و در راستای بردار فری‌شورل با فرمول FeAl-1 هستند (شکل 5).
شکل 4 -ترکیب شورل مایل به دراویت برای تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین)در نمودارهای Xvacancy/Xvacancy+Na در برابر Mg/Mg+Fe و Na/(Na+Ca) در برابر Fe/Fe+Mg (Trumbull and Chaussidon, 1999)
شکل 5- نمونههای تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین) در نمودار Mg در برابر Fe (London and Manning, 1995) (نمودار نشاندهنده ترکیب فری‌شورل با فرمول FeAl-1 و پیدایش اوویت به میزان ناچیز است)
Hawthorne و Henry (1999) تورمالین‌ها را برپایه میزان K، Ca و Na و موقعیت خالی X به سه دسته آلکالی ،کلسیک و تورمالین‌های با موقعیت خالی X رده‌بندی کرده‌اند. تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه در گروه تورمالین‌های آلکالی جای می‌گیرند و این نشان‌دهندة بالابودن مقدار سدیم در مقایسه با میزان کلسیم در موقعیت X و تهیبودن این جایگاه در ترکیب شیمیایی تورمالین‌های بررسی‌شده است (شکل 6- A).
شکل 6- نمونههای تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین) در: A) نمودار رده‌بندی تورمالین‌های گوناگون برپایه موقعیت X (Hawthorne and Henry, 1999)؛ B) نمودار R1+R2 در برابر R3 و پراکندگی نمونه‌ها در راستای بردار تهیشدن از قلیاییها
این تورمالین‌ها معمولاً در شرایط اسیدی و دمای کم پدید می‌آیند (Collins, 2010). همچنین، چگونگی پراکندگی نمونههای بررسی‌شده در نمودار R3 در برابر R1+R2 (Manning, 1982) نشان می‌دهد با تغییر ترکیب شیمیایی تورمالین‌ها از شورل به‌سوی دراویت، میزان تهیشدن قلیاییها، افزایش مییابد (شکل 6- B).
در نمودارهای سه‌تایی Ca-Fe-Mg و Al-Fe-Mg (Henry and Guidotti, 1985)، تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه در محدوده کوارتز– تورمالین– متاپسامیت‌ها، متاپلیت‌های فقیر از Ca، متاپلیت‌ها و متاپسامیت‌های همزیست با فازی اشباع از آلومینیم جای می‌گیرند (شکل‌های 7- A و 7- B).
تورمالین‌های متا‌پلیت محلول جامد شورل– دراویت هستند و با مقدار کمی اوویت- مگنزیواوویت و فوییتیت– مگنزیوفوییتیت همراه هستند (Abu El-Enen and Orkuch, 2007). معمولاً میزان بالای Mg در ساختار کانی‌هایی مانند تورمالین، بیوتیت و نیز کانی‌های مافیک دیگر، با ترکیب سنگ میزبان کنترل می‌شوند؛ اما میزان کم Mg در کانی‌های یادشده (مانند نمونههای منطقه بررسی‌شده) در پی کاهش دما با پیشرفت روند جدایش بلورین و پیدایش موسکوویت، بیوتیت و تورمالین همراه است و برپایه قانون فازها تفسیر می‌شود (Abbott and Clarke, 1979; Abbott, 1985; Pesquera et al., 2013).
شکل 7- A، B) تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین) روی نمودارهای سه‌تایی Al-Fe50-Mg50 و Ca-Fe-Mg (Henry and Guidotti, 1985) (1: گرانیتوییدهای سرشار از لیتیم، پگماتیت‌ها و آپلیت‌های وابسته به آن؛ 2: گرانیتوییدهای فقیر از لیتیم، پگماتیت و آپلیت‌های وابسته به آن؛ 3: سنگ‌های کوارتز- تورمالین سرشار از3+Fe؛ 3: متاپلیت‌ها و متاپسامیت‌های همزیست با فازی اشباع از آلومینیم؛ 5: متاپلیت‌ها و متاپسامیت‌های ناهمزیست با فازی اشباع از آلومینیم؛ 6: سنگ‌های سیلیکات آهکی، متاپلیت‌ها و سنگ‌های کوارتز- تورمالین سرشار از Fe3+؛ 7: الترامافیک‌های دگرگون‌شده با کلسیم کم و شبهسدیمنتهای سرشار از وانادیم و کروم؛ 8: شبه‌کربنات‌ها و شبه‌پیروکسنیت‌ها؛ 9: سنگ‌های سیلیکاته آهکی، متاپسامیت‌ها و متاپلیت‌های سرشار از Ca؛ 10: سنگ‌های کوارتز- تورمالین متاپسامیت‌ها و متاپلیت‌های فقیر از Ca؛ 11: متاکربنات‌ها؛ 12: اولترامافیک‌های دگرگون‌شده)
در ترکیب تورمالین‌ها معمولاً واکنشهای جانشینی به‌صورت جانشینی با ظرفیتهای همانند (مانند: تبادل Mg به‌جای Fe2+ در موقعیت Y و یا تبادل به‌صورت ظرفیتهای متغیر در چندین موقعیت) روی می‌دهد؛ مانند: تبادل زوجی اوویت (Uvite) که در آن Ca-Mg به‌جای Na-Al روی می‌دهد و دو موقعیت X و Y تغییر می‌کند. برای بررسی واکنشهای جانشینی در ساختار تورمالین، نمودارهای 8-A تا 8- E به‌کار برده می‌شوند.
در نمودار X-site vacancy در برابر Al (Medaris et al, 2003)، نمونههای تورمالین بررسی‌شده میزان کمی از Al (Al=apfu<6.00) را نشان میدهند و با روند بردار Al(NaR)-1همخوانی دارند (شکل 8- A). در نمودار Fe+Mg در برابر Al (Buriánek et al., 2011)، تبادل یونی Na و Ca در تورمالین‌ها ی بررسی‌شده با بردار جانشینی XNa1YR2+_1X□_1YAl_1و نیز با XCa1ZR2+1XNa_1ZAl_1 سازگاری دارد (شکل 8-B).
شکل 8- موقعیت کاتیونی تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین) در: A) نمودار Al در برابر X Site Vacancy (Medaris et al., 2003) (نمونه‌ها روند افزایشی دارند)؛ B) نمودار Al در برابر Fe+Mg (Buriánek et al., 2011) (نمونه‌ها روند کاهشی دارند)؛ C) نمودار Ca در برابر Na (Béziat et al., 1999) (نمونه‌ها روند کاهشی دارند)؛ D) نمودار Al در برابر Na (Buriánek and Novák, 2007) (نمونه‌ها روند خطی دارند)؛ E) نمودار Ca+Mg* در برابر Na*+Al* (Henry and Dutrow, 1990) (نمونه‌ها روند کاهشی دارند)
نمودار Ca در برابر Na برای شناسایی جانشینی عنصرهای مؤثر به‌کار برده می‌شود (Béziat et al., 1999). بیشتر تورمالین‌های بررسی‌شده Ca کمتری از 3/0 دارند که نشانه مقدار ناچیز اوویت در ساختار این کانی است. همچنین، پراکندگی نمونه‌ها در نمودار Na-Ca نشان می‌دهد جانشینی‌هایی مانند AlNa-1Mg-1 و CaMgNa-1Al-1 مهم هستند و نشاندهنده پیدایش فضای خالی در موقعیت X هستند (Pesquara and Torres-ruiz, 1999) (شکل 8-C). در شکل یادشده شماری از نمونه‌ها روند افزایشی نشان میدهند و این پدیده نشان‌دهندة نبود جانشینی Ca و Na در این نمونه‌هاست. نمودار Al در برابر Na (Buriánek and Novák, 2007) نیز نشان می‌دهد روند نمونههای تورمالین کمابیش به‌صورت خطی و در راستای بردار AlOR2+-1(OH)-1 است (شکل 8- D). مقدارهای بالای Al در موقعیت Y پیامد جانشینی AlOMg-1(OH)-1 وAlNa-1Mg-1 هستند (Harraz and Sharkawy, 2001). در نمودار Ca+Mg* در برابر Na*+Al* (Henry and Dutrow, 1990)، تورمالین‌های توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه روند کاهشی نشان میدهند و این پدیده نشاندهنده درجه کم جانشینی اوویت است (شکل 8- E).
به باور Pirajno و Smithies (1992)، میزان FeO/(FeO+MgO) در تورمالین‌ها نشاندهنده شرایط پهنه پیدایش و برپایه فاصله از خاستگاه آنهاست؛ به‌گونه‌ای‌که اگر این نسبت از 86/0 تا 96/0 باشد، نشان‌دهندة بستهبودن سیستم ماگمایی و نزدیک‌تر‌بودن به به خاستگاه ماگماست (Endogranitic تا Proximal یا محدوده A؛ شکل 9). همچنین، اگر میزان آن از 6/0 کمتر باشد، نشاندهنده بازبودن سیستم با خاستگاه بیرونی است (Distal یا محدوده C؛ شکل 9). نسبت‌های برابر با 6/0 تا 8/0 نیز نشان‌دهندة محیطی میان دو خاستگاه یادشده است (Proximate تا intermediate یا محدوده B؛ شکل 9). ازآنجایی‌که در نمودار FeO/(FeO+MgO) در برابر MgO، این نسبت در تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه برابر 60/0 تا 79/0 است، نمونه‌ها در محدودة میان دو سیستم یادشده (محدوده B) جای گرفته‌اند (شکل 9).
شکل 9- پراکندگی تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه (شمال نایین) در محدوده B در نمودار MgO در برابر FeO/(FeO+MgO) (Pirajno and Smithies, 1992)
بحث و نتیجه‌گیری
برپایه ویژگی‌های زمین‌شیمیایی، تورمالین‌های تودة گرانیتوییدی سهیل پاکوه ترکیب شورل مایل به دراویت دارند و از گروه آلکالیها هستند. میزان XVacancy آنها نیز کم (12/0- 07/0) است. نمونه در نمودار Al در برابر XVacancy، های تورمالین روند مثبت دارند و با بردار جانشینی Al(NaR)-1 همخوانی دارند. این نکته نشاندهنده میزان بالای Na آنهاست. معمولاً این نوع تورمالین‌ها در شرایط اسیدی و دمای کم پدید می‌آیند (Collins, 2010). در نمودار R3 در برابر R1+R2 و با افزایش ترکیب تورمالین از شورل به‌سوی دراویت، تهی‌شدگی از قلیایی افزایش مییابد، و با کاهش Al در موقعیت Y، میزان Al در موقعیت Z افزایش مییابد؛ زیرا در پی فرایند جانشینی، Mg هم به سیستم افزوده می‌شود. میزان Ca کمتر از 3/0 نشاندهنده مقدار ناچیز اوویت در ساختار این کانی است. پراکندگی نمونه‌ها با روند کاهشی در نمودار Ca+Mg* در برابر Na*+Al* نیز این نکته را نشان می‌دهد. در نمودارهای سه‌تایی Ca-Fe-Mg و Al-Fe-Mg (Henry and Guidotti, 1985)، تورمالین‌ها در محدوده کوارتز– تورمالین– متاپسامیت‌ها، متاپلیت‌های فقیر از Ca، متاپلیت‌ها و متاپسامیت‌های همزیست با فازی اشباع از آلومینیم جای می‌گیرند.
در کل، مهم‌ترین جانشینی در ساختار تورمالین‌ها در جایگاه Na، Mg، Fe، Al و Ca رخ می‌دهد؛ به‌گونه‌ای‌که تفسیر این جانشینی برای شناسایی تورمالین‌های گرمابی اهمیت ویژهای دارد (Xavier et al., 2002). منطقه‌بندی شیمیایی در تورمالین‌های گرمابی متداول است (Burianek and Novak, 2004). FeO و MgO مهم‌ترین ترکیب‌های کنترل‌کننده منطقه‌بندی شیمیایی هستند (Abu El-Enen and Orkuch, 2007). شکل 10 تغییر عنصرها در طول منطقه‌بندی شیمیایی بلور تورمالین بررسی‌شده را نشان می‌دهد. یک همخوانی وارونه میان Fe وMg در سری محلول جامد شورل – دراویت دیده می‌شود و میزان تغییرات Fe/Fe+Mg از هسته به حاشیه به‌گونة چشمگیری تغییر می‌کند. این تغییرات در هسته بیشتر است. میزان Na تغییراتی را در هسته نشان می‌دهد و درکل، روند ملایمی دارد. بررسی عنصرهایی مانند Mg، Fe، Ca، Al و Na در تورمالین‌های توده گرانیتویید سهیل پاکوه در شکل 10 نشان می‌دهد میزان ترکیب Mg در کناره‌های بلورهای تورمالین در برابر هسته آنها افزایش یافته است؛ اما در منحنیهای منطقه‌بندی برای Na، Fe وCa عکس این حالت مطرح است. همچنین، روند افزایش و کاهش ترکیب‌های Al و Na در کناره‌ها و در لبه تااندازه‌ای همخوانی دارند.
شکل 10- منحنیهای منطقه‌بندی شیمیایی در تورمالین‌های تودة گرانیتوییدی سهیل پاکوه (شمال نایین)
به باور London و Manning (1995)، تورمالین‌های ماگمایی در کل ترکیب یکنواخت و بدون منطقه‌بندی، میزان بالای Fe/Mg (که با عضو پایانی شورل همراه است) و نیز میزان بالایی از Fe/(Fe+Mg) دارند؛ اما تورمالین‌های با خاستگاه گرمابی برپایه ترکیب دراویت، میزان کم نسبت Fe/Mg، زونینگ و Fe/(Fe+Mg) کمتر از 6/0 شناخته می‌شوند.
تورمالین‌های توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه میزان بالای Fe/Mg (05/2 -11/1) با ترکیب شورل مایل به دراویت دارند و نسبت Fe/(Fe+Mg) در آنها برابر 53/0 تا 67/0 است. همچنین، میزان FeO/(FeO+MgO) در تورمالین‌های توده گرانیتوییدی سهیل پاکوه از 60/0 تا 79/0 است. این ویژگی‌ها نشان‌دهندة خاستگاه دوگانه آنها و یا گذر از سیستم ماگمایی به محیطی گرمابی هستند.
سپاس‌گزاری
نگارندگان این پژوهش از کامران اکبری برای در اختیار گذاردن شماری از داده‌های آزمایشگاهی نمونههای تورمالین سپاس‌گزاری می‌کنند. همچنین، از دکتر ناهید شبانیان بروجنی برای همکاری در انجام بخشی از محاسبه‌های نرم افزاری سپاس‌گزاری می‌کنند. از دکتر شیرین فتاحی نیز برای همکاری در رسم نمودارها سپاس‌گزاری می‌شود.
)