Document Type : Original Article
Authors
1 M.Sc.Department of Geology, Faculty of Sciences, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Professor, Department of Geology-Faculty of Sciences-University of Birjand, Birjand, Iran
3 Assistant professor, Department of mining engineering, Faculty of civil , mining and chemistry, Birjand university of technology, Birjand, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
منطقة ابراهیمآباد در جنوبباختری گزیک میان طولهای جغرافیایی خاوری ˝28 ´01 °60 تا ˝08 ´06 °60 و عرضهای جغرافیایی شمالی ˝27 ´38 °32 تا ˝59 ´42 °32 در استان خراسان جنوبی جای دارد. از دیدگاه پهنهبندی واحدهای ساختمانی ایران، این منطقه در بخش شمالی زمیندرز سیستان جای دارد (Pang et al., 2012; Saccani et al., 2010; Tirrul et al., 1983; Camp and Griffis, 1982).
پهنة سیستان، پهنهای جوشخورده میان بلوک لوت و هلمند (افغان) است که در دورة کوتاه پیدایش خود رویدادهای گوناگونی را پشت سر گذاشته است (Tirrul et al., 1983; Camp and Griffis, 1982). برپایة پژوهش Babazadeh (2013)، پهنة جوشخورده سیستان از سرشاخههای نئوتتیس است که در زمانهای کرتاسه پیشین تا پالئوژن پدید آمده و از دو بخش جداگانة زمینساختی- رسوبی (گزیک و سهلآباد) ساخته شده است. واحدهای سنگی گوناگون زمیندرز سیستان به حوضة رسوبی سفیدابه و یک ناحیه بههمریخته که دربرگیرندة دو کمپلکسِ نه (Neh) و رتوک (Ratuk) است، ردهبندی میشوند. سنگهای قدیمیتر از کرتاسه پسین در این پهنه دیده نمیشوند. در پهنة سیستان، سنگهای آذرین بیرونی و درونی کمابیش گسترش بالایی دارند. کهنترین سنگهای آذرین شناختهشده در این پهنه، گروه چشمهاستاد نامیده شده است (Tirrul et al.,1983).
به باور Camp و Griffis (1982)، سن ماگماتیسم در پهنة جوشخوردة سیستان تا کرتاسه پسین نیز میرسد؛ اما بیشترین فعالیت آذرین این پهنه از پالئوژن تا نئوژن روی داده است. پیامد ماگماتیسم ائوسن- الیگوسن خاور ایران سنگهای آتشفشانی (گدازهها و آذرآواری) و نیمهژرف فراوان است که برپایة رخنمون سطحی این سنگها، ناحیهای نزدیک به 120000 کیلومترمربع را پوشش میدهند (Pang et al., 2013).
برای بررسی ویژگیهای سنگشناسی گدازههای خاور ایران، برونزدهای این سنگها در برخی بخشهای خاور ایران، بهویژه در پهنة زمیندرز سیستان بررسی شدهاند (Pang et al., 2012; Vahedi Tabas et al., 2017; Malekian Dastjerdi et al., 2016; Mohammadi et al., 2017; Delavari et al., 2017). در منطقة ابراهیمآباد در جنوبباختری گزیک، گدازههای ترشیری با ترکیبهای سنگی مختلف رخنمون داشته و تا کنون از دیدگاه سنگشناسی بررسی نشدهاند.
در این پژوهش تلاش شده است با بهرهگیری از دادههای زمینشیمیایی، خاستگاه و محیط زمینساختی سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد شناخته شود که این کار به تکمیل دادههای بهدستآمده از بررسیهای پیشین و همچنین، شناخت سرشت و محیط زمینساختی ماگماتیسم خاور ایران کمک خواهد کرد.
زمینشناسی منطقه
منطقة ابراهیمآباد در جنوبباختری نقشة زمینشناسی 1:100000 گزیک (Guillou et al., 1981) جای دارد. واحدهای آتشفشانی منطقة بررسیشده شامل واحدهای گدازهای و آذرآواری به سن ائوسن تا میوسن است (Guillou et al., 1981). سنگهای گدازهای دربردارندة آندزیتبازالتی، آندزیت و داسیت و نهشتههای آذرآواری شامل توف هستند (شکل 1). در بخشهایی از مرکز و شمال منطقة بررسیشده، واحد آذرآواری EOt، کریستالتوف است و بهصورت تپهماهوری دیده میشود. واحدهای آتشفشانی روی توفها جای گرفتهاند (شکلهای 2- A و 2- B) که نشاندهندة سرشت انفجاری فرایندهای آتشفشانی در مرحلههای نخستین هستند.
شکل 1- نقشة زمینشناسی منطقة ابراهیمآباد برپایة نقشة 100000/1 گزیک (Guillou et al., 1981) با اصلاح و رسم دوباره
شکل 2- A) آندزیت با رخنمون گنبدی و ساخت منشوری روی توف (دید رو به شمالخاوری)؛ B) رخنمونی از تودة داسیتی روی واحد آذرآواری در منطقة ابراهیمآباد (دید رو به باختر)
کهنترین واحد آتشفشانی در منطقة ابراهیمآباد، آندزیتبازالتی (EOab) است که بهصورت تودههای منفرد و گاهی به هم پیوسته در شمال باختری منطقه رخنمون دارند (شکل 1). بیشتر این سنگها در نمونة دستی به رنگ تیره دیده میشوند و در پی تأثیر عوامل ساختاری (مانند: درزهها و شکستگیها)، استحکام نخستین خود را از دست دادهاند و در پی هوازدگی و دگرسانیها، به رنگ سرخ و قهوهای نیز دیده میشوند. از پدیدههای رایج در این واحد سنگی، خردشدگی و بلوکهشدن است که در پی گسترش سیستم درزه و شکستگیهای منظم پدید آمده است. در کل، منطقة بررسیشده تحتتأثیر بخشهای شمالی گسل نِه خاوری با روند کلی شمالی- جنوبی و سازوکار راستگرد با مؤلفه معکوس (Walker and Jakson, 2004) بوده است. افزونبراین، این منطقه تحتتأثیر پهنههای گسلی کوچکتری با نام ابراهیمآباد، همتآباد، زولسک، دستهقیچ و شامه بوده است که راستای آنها از N20W تا N50W و مؤلفه راستالغز در این پهنهها نیز از نوع راستگرد با مؤلفه معکوس است. همانگونهکه گفته شد، رفتار یکی از این پهنههای گسلی در منطقة ابراهیمآباد، خردشدگی واحدهای گدازهای بهویژه آندزیت بازالتی را در پی داشته است. بافت حفرهای و حفرهای- بادامکی از بافتهای دیدهشده در آندزیتبازالتی بهشمار میروند. واحد گدازهای OMa شامل آندزیت است که بهصورت تودههای خردشده در بخش خاوری محدوده رخنمون دارند (شکل 1). بلورهای تیرة آمفیبول سوزنی در نمونة دستی این سنگ دیده میشوند که اندازه بلورهای آن گاه تا 3 میلیمتر میرسد. بافت پورفیری و درشتبلورهای پلاژیوکلاز در سطح نمونهها بهخوبی شناسایی میشوند. این واحد سنگی به رنگهای سرخ و خاکستری روشن تا تیره و بهصورت گنبدی با ساخت منشوری (شکل 2- A) رخنمون دارد. این ساخت چهبسا پیامد نیروهای زمینساختی رویداده پس از انجماد توده نیز باشد (Blatt et al., 2006). واحد OMd شامل داسیت با گنبدهای مرتفع و گاه منفرد، در بخش جنوبی منطقه با گستردگی کمابیش بسیاری جای گرفته است (شکل 1). رنگ این واحد، در نمونة دستی روشن است (شکل 2- B). فرایند پوستهپوستهشدن و فرسایش پوستِ پیازی در داسیتها دیده میشود. در بخشهای خاوری محدوده بررسی شده، رخنمونهایی از کنگلومرا دیده میشود. این کنگلومرا بیشتر از پارههای سنگهای آتشفشانی ساخته شده و نسبت به واحدهای آتشفشانی جوانتر است. سنگهای آذرآواری و آتشفشانی منطقة بررسیشده، تحتتأثیر فرایندهای دگرسانی دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی شده و پهنههای دگرسانی را پدید آوردهاند که دگرسانیهای شاخص دیدهشده در منطقه شامل پروپیلیتی، سریسیتی، آرژیلیتی وکربناتی از آن جملهاند.
روش انجام پژوهش
پس از گردآوری اطلاعات موجود از منطقة بررسیشده، برداشتهای صحرایی و نمونهبرداری از واحدهای سنگی انجام گرفت. از شمار 82 نمونة سنگی برداشتشده، 61 مقطع نازک ساخته و با میکروسکوپ پلاریزان بررسی دقیق سنگنگاری شدند. سپس 13 نمونه از سنگهای با کمترین دگرسانی برگزیده و تجزیة عنصرهای اصلی به روش ICP-OES و عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب به روش ICP-MS (با ذوب به کمک لیتیممتابورات/تترابورات و هضم در اسیدنیتریک رقیق) در آزمایشگاه Acme کانادا انجام شد (جدول 1). دادههای بهدستآمده از تجزیه، برای بررسیهای زمینشیمیایی و شناخت جایگاه زمینساختی واحدهای بررسیشده، با نرمافزار GCDkit تعبیر و تفسیر شدند. در رسم نمودارها و نقشة زمینشناسی از نرمافزارهای CorelDraw و ArcGIS بهره گرفته شد.
سنگنگاری
واحدهای گدازهای منطقة ابراهیمآباد شامل آندزیت بازالتی، آندزیت و داسیت هستند که در زیر، ویژگیهای سنگنگاری آنها بررسی شدهاند:
آندزیت بازالتی: بافت این سنگها عموماً پورفیری با زمینه میکرولیتی، مگاپورفیری و پوییکیلیتیک است. گاهی نیز تجمع بلورهای پلاژیوکلاز و پیروکسن، بافت گلومروپورفیری را پدید آورده است. زمینة این سنگ را معمولاً میکرولیتهای پلاژیوکلاز و پیروکسنهای ریز دربر گرفتهاند. پلاژیوکلاز به میزان 50 تا 60 درصد حجم سنگ را دربر گرفته است. درشتبلورهای شکلدار تا نیمهشکلدار این کانی بر پایه زاویة خاموشی، ترکیب لابرادوریت تا آندزین دارند و در اندازههای 1 تا 3 میلیمتر دیده میشوند. برخی بلورهای پلاژیوکلاز حاشیة واجذبی (شکل 3- A)، منطقهبندی (شکل 3- B) و بافت غربالی نشان میدهند. چهبسا تغییرات دما، فشار و ترکیب شیمیایی، تعادل تودة ماگمایی را برهم زده باشد. در پی نبود تعادل، کمکم در بخشهایی از بلور ذوبشدن آغاز میشود. چنانچه ماگما بیرون بریزد و فرصت کافی برای سردشدن نداشته باشد، بخشهای ذوب شده، با شیشه پر میشوند و بهصورت بافت غربالی دیده میشوند (Kawabata and Shuto, 2005; Perugini and Poli, 2012).
شکل 3- تصویرهای میکروسکوپی (در XPL) از گدازههای منطقة ابراهیمآباد: A) حاشیة واجذبی و مضرس در پلاژیوکلازهای درون آندزیتبازالتی؛ B) منطقهبندی در پلاژیوکلازهای درون آندزیتبازالتی؛ C) بافت گلومروپورفیری و کلینوپیروکسن با ماکل نواری در آندزیتبازالتی؛ D) حاشیة ایدنگزیتیشده الیوین در آندزیتبازالتی؛ E) حضور بیگانهبلور کوارتز و کلینوپیروکسن در پیرامون آن در آندزیتبازالتی؛ F) پلاژیوکلاز با حاشیة خلیجی در آندزیت؛ G) هورنبلند اپاسیتیشده در آندزیت؛ H) بیوتیت کلریتیشده در آندزیت؛ I) کوارتز با حاشیة خلیجی در داسیتهای منطقه (نام اختصاری کانیها برگرفته از Whitney و Evans (2010) است)
کلینوپیروکسن از نوع اوژیت- دیوپسید نزدیک به 30 تا 40 درصدحجمی سنگ را در برگرفته است و گاهی ماکل نواری دارند (شکل 3- C). الیوین به میزان نزدیک به 2 تا 3 درصدحجمی است و گاه ایدنگزیتی شده است (شکل 3- D). بیگانهبلورهای کوارتز در برخی نمونهها از پدیدههای مهم در نمونههای آندزیت بازالتی ابراهیمآباد برشمرده میشوند (شکل 3- E). در کنارة این بیگانهبلورها، حاشیة ریزدانهای از جنس کلینوپیروکسن پدید آمده است. حضور بیگانهبلورهای کوارتز با حاشیة واکنشی، از نشانههای سنگنگاری رخداد آلایش ماگمای سازندة این سنگها با پوستة قارهای در هنگام بالاآمدن بهسوی سطح زمین است (Meade et al., 2009; Shitaoka et al., 2013). برپایة بررسیهایِ Rutherford و Devin (2003)، هرچه سرعت بالاآمدن ماگما به سطح زمین آهستهتر باشد، حاشیة واکنشی گسترش بیشتری یافته و ضخیمتر است. در نمونههای آندزیت بازالتی ابراهیمآباد، ضخامت متغیر حاشیة واکنشی و دانهبندی متفاوت بلورها، نشاندهندة اینست که سرعت بالاآمدن ماگما دچار تغییرات بوده است. برپایة پژوهش Sato (1975)، حاشیة ضخیم کلینوپیروکسن در اطراف کوارتز نشانة آلایش ماگمایی است. هالة اطراف این بیگانهبلورها، از درون به بیرون دو منطقه دارد:
منطقة I: شیشهای است و بیشتر با پلیمورف سیلیس (تریدیمیت) مرتبط است. این منطقه ضخامت متفاوت دارد و گاه هرگز دیده نمیشود؛
منطقة II: از بلورهای پیروکسن، کانی کدر و شیشه ساخته شده است.
آندزیت: بافتهای رایج در این سنگ، پورفیری با زمینه میکرولیتی و گلومروپورفیری است. پلاژیوکلاز فراوانترین کانیِ آندزیتهاست و گاه 70- 65 درصد حجم سنگ را دربر گرفته است. این کانی، در اندازههای 1 تا 3 میلیمتر دیده میشود. درشتبلورهای شکلدار پلاژیوکلاز برپایة زاویة خاموشی در محدودة الیگوکلاز تا آندزین جای میگیرند. این کانی حاشیة خلیجی (شکل 3- F) و منطقهبندی دارد. لبههای خلیجی در پلاژیوکلازها چهبسا در پی تزریق ماگمای مافیک (Murphy et al., 2000)، همرفتی در آشیانة ماگمایی (Rutherford and devin, 2003) و یا کاهش فشار حاکم بر ماگما در هنگام بالاآمدن ماگما (Blundy and Holland, 1990) پدید آمده باشند. دگرسانی پلاژیوکلاز به کلسیت و سریسیت رایج است. آمفیبول نوع هورنبلند فراوانترین کانی فرومنیزین این سنگ است که نزدیک به 15 تا 20 درصد حجم سنگ را در بر میگیرد. درشتبلورهای هورنبلند، نشانة ماگماتیسم آبدار و پهنههای کمان ماگمایی هستند (Poma et al., 2004). فرایند اپاسیتهشدن روی این بلورها تأثیر بسیاری گذاشته و در بیشتر مقاطع، کم و بیش یا بطور کامل سوخته هستند (شکل 3- G). فنوکریستهای هورنبلند با حاشیة سوخته، نشاندهندة واکنش اکسیداسیون هستند که به نبود تعادل این کانی در محیطهای آبدار و پر دما بستگی دارد (Roozbahani and Arvin, 2010). کلینوپیروکسن نوع اوژیت- دیوپسید نزدیک به 10 تا 15 درصد و بیوتیت کمتر از 3 درصد حجم سنگ را فرا گرفته است که با کلریت جایگزین شدهاند (شکل 3- H).
داسیت: نمونة صحرایی این واحد سنگی، در ظاهر با آندزیت تفاوتی ندارد؛ اما داسیتها فنوکریستهایی از کوارتز اولیه دارند. بافت رایج در داسیت، پورفیری با زمینه ریزدانه است. زمینة این واحد سنگی 60 تا 65 درصد و دربردارندة ریزبلورهای پلاژیوکلاز، کوارتز و گاهی شیشه است. فنوکریست پلاژیوکلاز به میزان20 تا 25 درصد حجم سنگ را دربرگرفته و اندازه آنها از 2/0 تا 3 میلیمتر متغیر است. این کانی از نوع آلبیت تا الیگوکلاز است و لبههای گردشده و گاه شکسته و غبارآلود دارد. از دیدگاه Raymond (2002)، لبههای گردشده پلاژیوکلازها چهبسا پیامد نبود تعادل شیمیایی، بالاآمدن سریع ماگما، کاهش ناگهانی فشار و نقش آلایش پوستهای باشد. درشتبلورهای کوارتز با اندازة 5/0 تا 2 میلیمتر، گردشده و با لبههای خلیجی (شکل 2- I) نزدیک به 10 درصدحجمی سنگ را در بر گرفتهاند. هورنبلند بهصورت نیمهشکلدار و به مقدار کم وجود دارد. بیشتر هورنبلندها لبههای سوخته دارند. بیوتیت از دیگر کانیهای مافیک است که به مقدار کم یافت میشود.
زمینشیمی
دادههای بهدستآمده از تجزیة زمینشیمیایی گدازههای منطقة ابراهیمآباد (جدول 1) نشان میدهند مقدار SiO2 در این سنگها از 06/55 تا 66/68 درصدوزنی متغیر بوده و نشاندهندة ویژگی حد واسط تا اسیدی برای این سنگهاست.
جدول 1- دادههای تجزیة زمینشیمیایی عنصرهای اصلی (برپایة درصدوزنی) و کمیاب (برپایة ppm) برای سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد
14 |
5 |
26 |
30 |
28 |
27 |
Sample No. |
|
Dacite |
Dacite |
Andesite |
Basaltic Andesite |
Basaltic Andesite |
Basaltic Andesite |
Rock type |
|
E˝57 ´02 °60 |
E˝01 ´05 °60 |
E˝16 ´2 °60 |
E˝45 ´03 °60 |
E˝29 ´02 °60 |
E˝15 ´02 °60 |
X |
Sample Location: |
N˝13 ´41 °32 |
N˝44 ´41 °32 |
N˝03 ´41 °32 |
N˝26 ´40 °32 |
N˝06 ´42 °32 |
N˝18 ´42 °32 |
Y |
|
67.04 |
66.6 |
62.08 |
55.82 |
55.54 |
55.06 |
SiO2 |
|
0.51 |
0.49 |
0.67 |
1.15 |
1.26 |
1.23 |
TiO2 |
|
16.14 |
16.13 |
16.4 |
16.92 |
16.94 |
16.43 |
Al2O3 |
|
3.81 |
3.54 |
4.49 |
7.74 |
5.52 |
6.65 |
Fe2O3T |
|
0.03 |
0.01 |
0.09 |
0.12 |
0.14 |
0.12 |
MnO |
|
0.44 |
0.47 |
2.25 |
4.24 |
2.97 |
4.27 |
MgO |
|
4.36 |
4.24 |
6.06 |
7.35 |
8.27 |
7.50 |
CaO |
|
4.09 |
4.08 |
4.39 |
4.13 |
4.19 |
4.13 |
Na2O |
|
2.03 |
1.95 |
1.14 |
1.05 |
1.54 |
1.47 |
K2O |
|
0.17 |
0.19 |
0.25 |
0.24 |
0.33 |
0.32 |
P2O5 |
|
1.2 |
2.2 |
2.0 |
1.0 |
3.0 |
2.6 |
LOI |
|
99.91 |
99.9 |
99.85 |
99.81 |
99.78 |
99.79 |
Total |
|
7 |
7 |
9 |
21 |
16 |
15 |
Sc |
|
43 |
52 |
71 |
121 |
121 |
109 |
V |
|
6.0 |
5.3 |
13.8 |
26.8 |
26.8 |
26.9 |
Co |
|
28 |
22 |
37 |
39 |
64 |
77 |
Ni |
|
13.8 |
13.3 |
13.3 |
13.8 |
13.8 |
13.8 |
Ga |
|
67.6 |
64.8 |
33.2 |
32 |
32 |
28.8 |
Rb |
|
285.4 |
267.2 |
259.3 |
714.8 |
714.8 |
557.2 |
Sr |
|
5.2 |
5.4 |
4.2 |
4.3 |
4.3 |
4.4 |
Hf |
|
10.0 |
9.4 |
9.8 |
16.4 |
16.4 |
15.6 |
Nb |
|
2.1 |
4.5 |
2.9 |
4.4 |
4.4 |
2.5 |
Cs |
|
253 |
230 |
224 |
164 |
221 |
213 |
Ba |
|
0.8 |
0.8 |
0.9 |
1.2 |
1.2 |
1.1 |
Ta |
|
9.6 |
8.5 |
6.4 |
4.8 |
4.8 |
4.6 |
Th |
|
2.0 |
1.7 |
1.5 |
1.0 |
1.0 |
1.2 |
U |
|
215.6 |
224.8 |
177.5 |
206.4 |
206.4 |
195.1 |
Zr |
|
18.8 |
17.4 |
13.7 |
22.6 |
22.6 |
20.8 |
Y |
|
27.9 |
27.1 |
22.5 |
22.7 |
22.7 |
21.5 |
La |
|
50.8 |
49.5 |
42.1 |
43.2 |
43.2 |
41.3 |
Ce |
|
5.44 |
5.28 |
4.39 |
4.97 |
4.97 |
4.59 |
Pr |
|
19.7 |
18.9 |
15.8 |
18.7 |
18.7 |
18.9 |
Nd |
|
3.82 |
3.55 |
3.13 |
3.90 |
3.90 |
3.91 |
Sm |
|
0.97 |
0.94 |
0.90 |
1.31 |
1.31 |
1.27 |
Eu |
|
3.56 |
3.53 |
2.93 |
4.17 |
4.17 |
3.99 |
Gd |
|
0.57 |
0.53 |
0.45 |
0.69 |
0.69 |
0.65 |
Tb |
|
3.35 |
2.98 |
2.75 |
4.14 |
4.14 |
3.36 |
Dy |
|
0.69 |
0.70 |
0.58 |
0.80 |
0.80 |
0.76 |
Ho |
|
2.05 |
2.02 |
1.56 |
2.48 |
2.48 |
2.3 |
Er |
|
0.31 |
0.29 |
0.23 |
0.36 |
0.36 |
0.32 |
Tm |
|
1.95 |
1.88 |
1.57 |
2.28 |
2.28 |
2.17 |
Yb |
|
0.32 |
0.29 |
0.23 |
0.34 |
0.34 |
0.33 |
Lu |
|
0.81 |
0.81 |
0.91 |
0.99 |
0.99 |
0.98 |
Eu/Eu* |
|
9.56 |
9.72 |
9.66 |
6.71 |
6.71 |
6.68 |
LaN/YbN |
جدول 1- ادامه
016- 12 |
EN- 27 |
EN- 24 |
EN- 17 |
34 |
4 |
3 |
Sample No. |
|
Dacite |
Dacite |
Dacite |
Dacite |
Dacite |
Dacite |
Dacite |
Rock type |
|
E˝34 ´02 °60 |
E˝08 ´04 °60 |
E˝10 ´04 °60 |
E˝44 ´04 °60 |
E˝52 ´03 °60 |
E˝53 ´04 °60 |
E˝32 ´05 °60 |
X |
Sample Location: |
N˝18 ´40 °32 |
N˝30 ´40 °32 |
N˝39 ´38 °32 |
N˝04 ´39 °32 |
N˝26 ´42 °32 |
N˝57 ´40 °32 |
N˝10 ´39 °32 |
Y |
|
66.46 |
68.66 |
67.43 |
66.97 |
64.47 |
66.78 |
65.18 |
SiO2 |
|
0.83 |
0.32 |
0.51 |
0.47 |
0.44 |
0.47 |
0.57 |
TiO2 |
|
17.19 |
16.10 |
16.60 |
15.84 |
16.82 |
15.80 |
16.40 |
Al2O3 |
|
3.08 |
2.11 |
2.52 |
2.87 |
3.41 |
3.15 |
3.87 |
Fe2O3T |
|
0.02 |
0.02 |
0.01 |
0.05 |
0.05 |
0.02 |
0.04 |
MnO |
|
0.45 |
0.49 |
0.31 |
0.43 |
1.03 |
0.75 |
0.68 |
MgO |
|
4.14 |
3.64 |
4.42 |
4.33 |
4.24 |
3.94 |
4.67 |
CaO |
|
4.37 |
3.92 |
4.12 |
3.97 |
4.01 |
4.00 |
4.04 |
Na2O |
|
1.90 |
1.30 |
2.00 |
1.47 |
2.01 |
2.04 |
1.80 |
K2O |
|
0.21 |
0.11 |
0.20 |
0.19 |
0.20 |
0.18 |
0.20 |
P2O5 |
|
1.6 |
3.2 |
1.8 |
3.3 |
3.0 |
2.7 |
2.4 |
LOI |
|
99.93 |
99.92 |
99.9 |
99.89 |
99.88 |
99.9 |
99.89 |
Total |
|
16 |
4 |
7 |
7 |
5 |
6 |
9 |
Sc |
|
50 |
28 |
55 |
60 |
49 |
54 |
75 |
V |
|
6.0 |
3.1 |
3.8 |
7.1 |
7.0 |
11.6 |
8.4 |
Co |
|
22 |
20 |
20 |
20 |
20 |
24 |
31 |
Ni |
|
17.0 |
14.6 |
14.2 |
14.0 |
15.2 |
12.6 |
13.6 |
Ga |
|
65.7 |
24.2 |
71.0 |
71.1 |
70.1 |
65.8 |
59.4 |
Rb |
|
279 |
344.4 |
289.9 |
315.5 |
400.0 |
260.1 |
280.7 |
Sr |
|
5.1 |
3.7 |
5.2 |
5.0 |
4.4 |
5.0 |
5.1 |
Hf |
|
10.8 |
6.3 |
10.3 |
10 |
14.3 |
9.5 |
8.5 |
Nb |
|
4.6 |
1.4 |
4.5 |
12.3 |
6.1 |
3.5 |
4.0 |
Cs |
|
243 |
248 |
251 |
284 |
285 |
220 |
221 |
Ba |
|
0.8 |
0.5 |
0.9 |
0.9 |
1.0 |
0.8 |
0.6 |
Ta |
|
1.41 |
8.1 |
9.9 |
9.3 |
7.8 |
8.4 |
8.6 |
Th |
|
1.42 |
1.5 |
1.8 |
2.3 |
2.5 |
1.5 |
1.6 |
U |
|
236 |
154.7 |
226.5 |
215 |
199 |
210.8 |
217.8 |
Zr |
|
20.0 |
11.3 |
17.0 |
19.6 |
15.3 |
17.9 |
19.8 |
Y |
|
25.8 |
22.4 |
27.6 |
27.6 |
29.1 |
25.5 |
25.5 |
La |
|
49.8 |
40.1 |
50.2 |
51.6 |
50.7 |
45.8 |
47.3 |
Ce |
|
5.50 |
4.14 |
5.45 |
5.53 |
5.35 |
5.15 |
5.24 |
Pr |
|
19.9 |
14.7 |
20.2 |
19.6 |
18.9 |
17.9 |
20.0 |
Nd |
|
3.80 |
2.43 |
3.57 |
3.77 |
3.19 |
3.74 |
3.75 |
Sm |
|
1.00 |
0.72 |
0.98 |
0.99 |
0.93 |
0.89 |
0.95 |
Eu |
|
3.57 |
2.21 |
3.58 |
3.88 |
3.13 |
3.39 |
3.62 |
Gd |
|
0.56 |
0.34 |
0.53 |
0.59 |
0.48 |
0.53 |
0.57 |
Tb |
|
3.27 |
2.05 |
3.09 |
3.64 |
2.69 |
2.96 |
3.63 |
Dy |
|
0.64 |
0.43 |
0.64 |
0.76 |
0.58 |
0.7 |
0.71 |
Ho |
|
1.87 |
1.26 |
1.78 |
2.24 |
1.72 |
1.96 |
2.42 |
Er |
|
0.27 |
0.19 |
0.26 |
0.32 |
0.25 |
0.29 |
0.35 |
Tm |
|
1.78 |
1.26 |
1.99 |
2.33 |
1.69 |
2.04 |
2.50 |
Yb |
|
0.27 |
0.22 |
0.28 |
0.35 |
0.26 |
0.28 |
0.36 |
Lu |
|
0.83 |
0.95 |
0.84 |
0.79 |
0.90 |
0.98 |
0.99 |
Eu/Eu* |
|
9.77 |
11.99 |
9.74 |
7.90 |
11.61 |
8.43 |
6.88 |
LaN/YbN |
شکلهای 4- A و 4- B، ردهبندی و نامگذاری سنگهای بررسیشده برپایة نمودارهای پیشنهادیِ Winchester و Floyd (1977) و Le Bas و همکاران (1986) را نشان میدهد. در این نمودارها، ترکیب نمونهها در گسترة آندزیتبازالتی، آندزیت و داسیت و در محدودة ساب آلکالن جای گرفته است. همچنین، بررسیهای زمینشیمیایی و کاربرد نمودار شناسایی سری ماگمایی (شکل 4- C) نشان میدهند این سنگها سرشت کالکآلکالن دارند. گدازههای منطقة ابراهیمآباد، بر پایه نمودار K2O دربرابر SiO2(شکل 4- D) در گسترة کالکآلکالن با پتاسیم متوسط جای میگیرند. سنگهای آتشفشانی کالکآلکالن (آندزیت و داسیت) از فراوردههای مهم پهنههای زمینساختی مرزهای صفحههای همگرا هستند (Harangi et al., 2007).
شکل 4- ردهبندی سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد برپایة: A) نمودار دادههای عنصرهای کمیاب (Winchester and Floyd, 1977)؛ B) نمودار مجموع آلکالن دربرابر سیلیس (Le Bas et al., 1986)؛ C) نمودار شناسایی دستة ماگمایی سنگهای بررسیشده (Irvin and Baragar,1971)؛ D) نمودار K2O دربرابر SiO2 (Peccerillo and Taylor, 1976)
الگوی عنصرهای کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989) برای نمونههای حد واسط و اسیدی منطقة ابراهیمآباد در شکل 5- A نمایش داده شده است. این نمودار الگوی پراکندگی یکنواخت در REE، غنیشدگی عنصرهای K، Sr، U، Th و Cs و آنومالی منفی P، Ba، Nb و Ti بهویژه در نمونههای داسیتی نشان میدهد. غنیشدگی LILE، تهیشدگی از HFSE و آنومالی منفی Nb و Ti از ویژگیهای بارز سنگهای پهنههای فرورانش است (Pearce, 1983; Winter, 2001; Sommer et al., 2006; Wilson, 2007; Gill, 2010). به باور Green (2006)، تهیشدگی HFSE دربرابر LILE چهبسا پیامد تأثیر سیالها یا مواد مذاب پدیدآمده از صفحة فرورانده روی گوة گوشتهای باشد. نمودار الگوی عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (Boynton,1984) نشاندهندة غنیشدگی LREE، تهیشدگی HREE و آنومالی منفی ضعیف Eu بهویژه در نمونههای آندزیت و داسیت است (شکل 5- B) که از ویژگیهای سنگهای کالکآلکالن آتشفشانهای در مرز فعال قارهای بهشمار میروند (Nagudi et al., 2003). مقدارهای بهدستآمدة *Eu/Eu برای سنگهای بررسیشده از 76/0 تا 99/0 در نوسان هستند. Barnes و همکاران (2001)، بیهنجاری منفی ضعیف Eu را پیامد فرایند تبلوربخشی کانی پلاژیوکلاز میدانند. به باور Lin و همکاران (1989)، الگوی هموار میان عنصرهای Dy و Lu چهبسا نشاندهندة ذوب خاستگاهی لرزولیتی باشد. مقدارهای کمابیش کم YbN در همة نمونهها نشاندهندة گارنت بجامانده در خاستگاه هستند (Machado et al., 2005).
شکل 5- گدازههای منطقة ابراهیمآباد در: A) نمودار الگوی عنصرهای کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989)؛ B) نمودار الگوی عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (Boynton, 1984) (نشانهها همانند شکل 4 هستند)
بحث
جایگاه زمینساختی و خاستگاه
برای شناخت جایگاه زمینساختی سنگهای بررسیشده از نمودار لگاریتمی 100Th/Zr در برابر 100Nb/Zr (Pearce, 1983; Asiabanha et al., 2012) بهره گرفته شد. برپایة این نمودار، سنگهای منطقة ابراهیمآباد در جایگاه فرورانش جای میگیرند (شکل 6- A). پهنههای فرورانش پیچیدهترین پهنههای پیدایش ماگما دانسته شدهاند (Mandal et al., 2012). برای شناخت اینکه سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد در محیط کمان جزیره یا در جایگاه زمینساختی مرز فعال قارهای فوران کردهاند، از نمودار Th/Yb در برابر Ta/Yb (Pearce, 1983) بهره گرفته شد. در این نمودار (شکل 6- B) که بر پایه عنصرهای کمیاب و متحرک پیشنهاد شده است، سنگهای بررسیشده در گستره مرز قارهای فعال جای گرفتهاند. نمودار Zr/Nb در برابر Nb/Th (Condie, 2005) نشان میدهد ماگمای مادر این سنگها در پی ذوببخشی یک گوشتة غنیشده در محیط کمان پدید آمده است (شکل 7).
برای بررسی فرایندهای اساسی ماگمایی و نشاندادن روند تحولات مذاب سازندة سنگهای بررسیشده، نمودار تغییرات درصدوزنی MgO در برابر درصدوزنی CaO (شکل 8) بهکار برده شد. این نمودار نشاندهندة نقش تبلوربخشی در تحول سنگهای منطقه است؛ بهگونهایکه ماگمای خاستگاهگرفته از ذوببخشی پریدوتیت، تبلوربخشی الیوین، کلینوپیروکسن و پلاژیوکلاز را نشان میدهد (شکل 8).
شکل 6- نمودارهای تمایز محیط تکتونوماگمایی برای سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد. A) نمودار 100Nb/Zr دربرابر 100Th/Zr (Pearce, 1983; Asiabanha et al., 2012)؛ B) نمودار Ta/Yb دربرابر Th/Yb (Pearce, 1983)
شکل 7- نمودار تغییرات Nb/Th دربرابر Zr/Nb (Condie, 2005) (نشانهها همانند شکل 6 هستند)
شکل 8- نمودار تغییرات درصدوزنی CaO دربرابر MgO (Cook et al., 2016; Herzberg and Asimow, 2008) (نشانهها همانند شکل 6 هستند)
ماگماهای وابسته به گوشتة سنگکرهای نسبت La/Nb بیشتر از 1 دارند؛ اما این نسبت در ماگماهای جداشده از گوشتة سستکرهای غنیشده نزدیک به 7/0 است. در صورت رخداد آلودگی این ماگماها با گوشتة سنگکرهای هنگام صعود، تا اندازهای این نسبت افزایش مییابد (DePaolo and Daley, 2000). این نسبت در نمونههای بررسی شده، برابربا 1/1 تا 5/1 است و نشاندهندة خاستگاه گوشتة سنگکرهای برای آنهاست. مذابهای پدیدآمده در محدودة پایداری گارنت، عموماً نسبت Dy/Yb بالا (بیشتر از 5/2) دارند؛ اما ذوب در محدودة پایداری اسپینل، مذابی با نسبت Dy/Yb کم (کمتر از 5/1) پدید میآورد (Shaw et al., 2003)، میانگین مقدار Dy/Yb نمونههای بررسیشده 5/1 است که نشاندهندة خاستگاه اسپینل- گارنت لرزولیت برای آنهاست. افزونبراین، برای شناخت ویژگیهای خاستگاه ماگمای مادر سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد، نمودار درصدوزنی CaO/Al2O3 دربرابر Al2O3 (Herzberg, 1995; Cook et al., 2016) بهکار برده شد. برپایة این نمودار، گدازههای بررسیشده در بازة فشار 1 تا 2 گیگاپاسکال جای گرفتهاند (شکل 9- A). در نمودار فشار- دما که نشاندهندة دما و ژرفای ذوب برای MORB است (دادهها از Lee et al., 2009)، نمونههای بررسیشده، دمای نزدیک به 1300 تا 1350 درجه سانتیگراد را نشان میدهند و در نزدیک منطقة انتقالی اسپینل- گارنت لرزولیت جای گرفتهاند (شکل 9- B). برپایة این نمودار، ماگما از ژرفای 60 تا 80 کیلومتری و در پی 10 درصد ذوببخشی در منطقة تحول اسپینل- گارنت لرزولیت خاستگاه گرفته است.
شکل 9- A) نمودار تغییرات درصدوزنی CaO/Al2O3 دربرابر Al2O3 (Herzberg, 1995; Cook et al., 2016)؛ B) نمودار فشار- دما که نشاندهندة دما و ژرفای ذوب برای MORB (دادهها از Lee et al., 2009) و سنگهای آندزیتی منطقة ابراهیمآباد است (نشانهها: مربع توپر: آندزیت بازالتی، ستاره: آندزیت)
بررسی آلایش پوستهای در گدازههای منطقة ابراهیمآباد
حضور بیگانهبلورهای کوارتز از ویژگیهای آندزیت بازالتی ابراهیمآباد و نشاندهندة رخداد آلودگی پوستهای در گدازههای منطقة بررسیشده است. برای بررسی آلودگی پوستهای، نسبتهای Nb/La و Nb/U بهکار برده میشوند که به آلایش پوستهای حساس هستند (Hafmann et al., 1986; Furman, 2007; He et al., 2018). این نسبتها در سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد بهترتیب برابربا 7/0- 2/0 و 4/16- 2/4 هستند. ازآنجاییکه مقدار آنها در پوسته بهصورت 39/0 = Nb/La و 4/4 = Nb/U (Teng et al., 2004) و برای گوشته بهصورت 5±25 = Nb/La و 50 = Nb/U (Hafmann et al., 1986; Sun and McDonough, 1989) است، آلایش پوستهای در سنگهای منطقة بررسیشده تأیید میشود. ماگماهای حد واسط و اسیدی در مقایسه با ماگمای بازیک مدت زمان بیشتری در پوسته سپری میکنند. ازاینرو، سنگهای حد واسط و اسیدی شواهد پوسته در تکامل ماگما را بهتر نشان میدهند (Verma and Verma, 2018). نمودار SiO2 دربرابر Nb/La (شکل 10- A)، نشاندهندة همخوانی میان این نسبت با میزان سیلیس نمونهها و رخداد آلودگی پوستهای در هنگام پیدایش آنهاست.
شکل 10- بررسی نقش پوسته در تحولات ماگمایی سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد در: A) نمودار SiO2 دربرابر Nb/La (He et al., 2018)؛ B) نمودار Ba/Th دربرابر Th/Nb (Orozco- Esquivel et al., 2006) (نشانهها همانند شکل 6 هستند)
نسبت Th/U نیز برای شناسایی آلودگی پوستهای در سنگهای بررسیشده بهکار برده شد. این نسبت در پوستة بالایی نزدیک به 8/3 (Rudnick and Gao, 2014)، و در نمونههای منطقة ابراهیمآباد برابربا 8/3 تا 3/6 است و نشاندهندة تأثیر آلودگی پوستهای در آنهاست. بررسیها نشان دادهاند پوستة قارهای در Nb و Ta نسبت به دیگر عنصرهای ناسازگار (مانند: La) تهیشدگی دارد. Nb، Ta و REE در پوستة قارهای بالایی بیشتر از پوستة زیرین تمرکز دارند و شناخت ترکیب کلی پوسته دشوار است (Barth et al., 2000). تهیشدگی Nb نسبت به LREE در پوسته نشاندهندة مرزهای همگراست و آلودگی پوستهای، تغییر (افزایش) آنومالی Nb را بهدنبال دارد (Verma and Verma, 2018). براینپایه، برای بررسی نقش بخشهای پوستهای در تکامل ماگما، تغییرات زمینشیمیایی عنصرهای کمیاب بهکار برده میشود. برای نمونه، از نسبتهای Zr/Nb، La/Nb، Ba/Nb و Rb/Nb بهره گرفته میشود (Koszowska et al., 2007). مقدارهای این نسبتها در گوشتة اولیه و پوستة قارهای بهترتیب عبارتند از: Zr/Nb = 8/14 و 2/16، La/Nb = 94/0 و 2/2، Ba/Nb = 9 و 54، Rb/Nb= 91/0 و 7/4 (Koszowska et al., 2007). مقدارهای میانگین نسبتهای یادشده برای گدازههای منطقة ابراهیمآباد بهترتیب برابربا 32/20، 36/1، 3/23و 03/5 هستند. این مقدارها نشاندهندة مشارکت بخشهای پوستهای در تکامل ماگمای سازنده آنهاست. برای بررسی نقش پوستة بالایی و پوستة زیرین در تحولات ماگمایی، نمودار Th/Nb دربرابر Ba/Th (Orozco-Esquivel et al., 2006) بهکار برده شد (شکل 10- B).
مقدارهای بالای Th/Nb و کم Ba/Th نمونهها، نشاندهندة مشارکت مواد پوستهای در پیدایش آنها هستند. به گفتة دیگر، مقدار این نسبتها چهبسا نشاندهندة نقش محلولها و مواد مذاب در محیط فرورانش و یا مواد پوستهای در تکامل ماگما باشد. مقدارهای بالای Th/Nb در این سنگها، همانند این نسبت در سنگهای پهنههای فرورانش هستند. ازاینرو، برپایة نمودارهای زمینشیمیایی، ماگمای سازندة سنگهای گدازهای منطقة ابراهیمآباد، تأثیر سیالهای آزادشده از صفحة اقیانوسی فرورونده و آلودگی پوستهای را نشان میدهند.
سنگهای آتشفشانی که دچار آلودگی پوستهای شده باشند، نسبت22La/Ta> دارند (Abdel-Rahman and Nassar, 2004). مقدار این نسبت در سنگهای کالکآلکالن بررسیشده 40- 18 است و اثر آلودگی پوستهای را نشان میدهد. هنگام رویداد فرایندهای دگرسانی و یا دگرگونی، عنصر Th پایدار است (Rolland et al., 2000). نمودار Th/Co دربرابر La/Th (Stevenson et al., 1999) نشان میدهد سنگهای حد واسط منطقة ابراهیمآباد در مقایسه با سنگهای اسیدی نسبتهای بالاتری از La/Th دارند (شکل 11- A).
شکل 11- A) نمودار تغییرات نسبتهای Th/Co در برابر La/Th (Stevenson et al., 1999) (نسبت Th/Co شاخص تبلوربخشی است و پیکان روند جدایش بلورین را نشان میدهد)؛ B) نمودار Ba/La در برابر Th/Yb (Wang et al., 2010; Qian et al., 2016) (نشانهها همانند شکل 6 هستند)
در نمودار یادشده، نمونههای آندزیتبازالتی از MORB دورتر هستند و ویژگیهای نزدیک به پوسته نشان میدهند. نمونة آندزیتی و داسیتها کمکم از آندزیت بازالتی دورتر شدهاند و نسبتهای بالاتری از Th/Co دارند. نسبت Th/Co در داسیتها مشابهت بسیاری با نسبتهای پوسته نشان میدهد. بر پایه این نمودار، در گدازههای منطقة ابراهیمآباد، آلایش پوستهای انتظار میرود. افزونبر تأثیر آلایش پوستهای در سنگهای آتشفشانی ابراهیمآباد که پیش از این گفته شد، تهیشدگی Ta و Nb به حلالیت بسیار کم آنها در سیالهای متاسوماتیسمکنندة پدیدآمده از سنگکره اقیانوسی فرورونده نسبت داده میشود که تمرکز آنها در پوستة اقیانوسیِ آبگیریشده را در پی دارد (Saunders et al., 1991). آمفیبول کانی میزبان مهمی برای این عنصرها در گوشتة بالایی است و آنومالی این عنصرها که ویژگی اصلی محیطهای کمانی است را کنترل میکند (Ionof and Hofmann, 1995؛ Al-Saleh and Boyle, 2001). برپایة نمودار Ba/La در برابر Th/Yb (شکل 11- B)، در خاستگاه نمونههای بررسیشده از میان اجزای فرورانشی، متاسوماتیسم وابسته به رسوبهای فرورونده، بیشترین نقش را داشته است و چهبسا نشانة مشارکت رسوبهای فرورونده در پیدایش ماگمای مادر این سنگهاست.
نتیجهگیری
سنگهای آتشفشانی منطقة ابراهیمآباد شامل آندزیت بازالتی، آندزیت و داسیت هستند که بهصورت گنبدهایی با ساخت منشوری روی نهشتههای آذرآواری مانند توف جای گرفتهاند. پلاژیوکلاز، پیروکسن و الیوین از کانیهای اصلی آندزیتبازالتی، پلاژیوکلاز، هورنبلند، پیروکسن از کانیهای اصلی در آندزیت و پلاژیوکلاز، کوارتز و هورنبلند از کانیهای اصلی در گدازههای اسیدی هستند. سنگهای آتشفشانی و آذرآواری بررسیشده، در پی فرایندهای دگرسانی دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی شدهاند و پهنههای دگرسانی را پدید آوردهاند که از میان آنها، دگرسانیهای شاخص دیدهشده در منطقه مانند پروپیلیتیک، سریسیتیک، آرژیلیک و کربناتی نام برده میشوند. حضور بیگانهبلورهای کوارتز از ویژگیهای آندزیتبازالتی ابراهیمآباد است که چهبسا نشاندهندة وجود بیگانه سنگهای گرانیتوییدی و رخداد آلایش ماگمایی باشد. در کنارة این بیگانهبلورها، حاشیة ریزدانهای از جنس کلینوپیروکسن پدید آمده است. ضخامت متغیر حاشیة واکنشی و دانهبندی متفاوت بلورها نشاندهندة اینست که سرعت بالاآمدن ماگما دچار تغییرات بوده است. وجود حاشیة ضخیم کلینوپیروکسن در پیرامون کوارتز در برخی نمونهها، رخداد آلایش ماگمایی را نشان میدهد. دادههای زمینشیمیایی و کاربرد نسبتهای عنصرهای کمیاب نیز اثر آلودگی پوستهای در سنگهای آتشفشانی بررسیشده را نشان میدهند. نمودار تغییرات درصدوزنی MgO در برابر درصدوزنی CaO نشاندهندة نقش تبلوربخشی در تحول سنگهای منطقة ابراهیمآباد است؛ بهگونهایکه ماگمای خاستگاهگرفته از ذوببخشی پریدوتیت، تبلوربخشی الیوین، کلینوپیروکسن و پلاژیوکلاز را نشان میدهد. نمودارهای الگوی عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب گدازههای ابراهیمآباد، نشاندهندة غنیشدگی LILE، آنومالی منفی P، Ba، Nb و Ti، غنیشدگی LREE و تهیشدگی HREE هستند و پیدایش این سنگها در پهنههای فرورانش را نشان میدهند. یکنواختی الگوی توزیع عنصرهای کمیاب نمونهها نشاندهندة وابستگی این سنگها به یکدیگر از راه جدایش بلوری است. الگوی صاف میان عنصرهای Dy و Lu نشانة ذوب خاستگاهی لرزولیتی و مقدارهای کمابیش کم YbN در نمونهها، نشاندهندة گارنت بجامانده در خاستگاه است. دادههای زمینشیمیایی نشان میدهند ماگمای مادر سنگهای بررسیشده در پی رخداد نزدیک به 10درصد ذوببخشی در ژرفای نزدیک به 60 تا 80 کیلومتری، در منطقة تحول اسپینل- گارنت لرزولیت و در دمای نزدیک به 1300 تا 1350 درجه سانتیگراد پدید آمده است. همچنین، میانگین مقدار نسبت Dy/Yb در نمونههای بررسیشده برابربا 5/1 است و خاستگاه اسپینل- گارنت لرزولیت را برای آنها نشان میدهد.
سپاسگزاری
نگارندگان از معاونت آموزشی و تحصیلات تکمیلی دانشگاه بیرجند برای حمایتهای مادی و معنوی برای بهباررسیدن این پژوهش بسیار سپاسگزارند.