Document Type : Original Article
Authors
1 Ph.D. Student, Department of Geology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Department of Geology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
3 Ph.D., Department of Geology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
فرمول ساختاری تورمالین بهصورت زیر است:
XY3Z6 (T6O18) (BO3)3V3W (Hawthorne and Henry, 1999);
X= Na, Ca, Vacant;
Y= Li, Fe+2, Mg, Mn, Al, Cr+3, Fe+3, V+3, Ti+3;
Z= Mg, Al, Fe+3, V+3, Cr+3
T= Si, Al, B;
V= OH, O;
W= OH, F, O
تورمالین مهمترین کانی آبدار دارای عنصر بور است که در دما و فشار گستردهای پایدار است و از سیالهایی با ترکیب گوناگون و بهطور معمول بهصورت فاز فرعی در سنگهایی با ترکیب بسیار متفاوت، از رسوبی، گرمابی، دگرگونی تا ماگمایی، متبلور میشود (Shaw et al., 1988; Henry and Dutrow, 1996; Henry et al., 1999; Marschall et al., 2009; Dutrow and Henry, 2011). فراوانی کانی تورمالین در گرانیتها و پگماتیتهای گرانیتی کم تا فرعی بهشمار میرود. همچنین، در سنگهای دگرگونی با درجة کم تا بالا نیز پدید میآید (Krmícek et al., 2020). کانیهای گروه تورمالین میتوانند ترکیب خود را برای سازگاری با محیطهای مختلف تنظیم کنند و ازاینرو، محدودة پایداری بزرگی از نظر فشار، دما، ترکیب سیال و ترکیب سنگ میزبان نشان میدهند (Van Hinsberg et al., 2011). از آنجاییکه تورمالین انتشار درونبلوری ناچیزی نشان میدهد میتواند شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط خود را ثبت کند و این اطلاعات را در دورههای زمانی زمینشناسی حفظ کند. ازاینرو، تورمالین ترکیب سیالها و مذابهایی که از آن متبلور شده است را بهطور دقیق و مشخص ارائه میکند (Marks et al., 2013). با اینکه تورمالین در بسیاری از سنگها معمول است، اما در کربناتهای دگرگونشده معمول نیست (Krmícek et al., 2020).
در پهنة سنندج-سیرجان (شکل 1) و در شمال گلپایگان، تورمالین در دو منطقه دیده میشود (شکل 2). در منطقة نخست در باختر مزرعة اوچستان، لکوگرانیتهای پگماتیتی با ساختارهای همساز یا ناهمساز در سنگ میزبان گسترش یافتهاند. ویژگی شاخص این لکوگرانیتهای پگماتیتی، حضور تورمالین سیاه بهعنوان فراوانترین کانی فرومنیزین است. بیشتر این تودهها در همراهی با میکاشیستها هستند و شیخالاسلامی و زمانیپدرام (Sheikholeslami and Zamani Pedram, 2008) سن آنها را پالئوزوییک دانستهاند.
شکل 1. نقشة سادة زمینشناسی ایران و جایگاه سنگهای مورد بررسی در پهنة سنندج-سیرجان (Fergusson et al., 2016).
Figure 1. The simplified geological map of Iran and the location of studied rocks in the Sanandaj-Sirjan zone (Fergusson et al., 2016).
شکل 2. منطقة مورد بررسی در بخشی از نقشة زمینشناسی 1:100000 محلات (برگرفته از: Sheikholeslami and Zamani Pedram, 2008).
Figure 2. The study area in a part of 1:100000 geological map of Mahallat (modified after Sheikholeslami and Zamani Pedram, 2008).
واحدهای سنگی درون این منطقه که در پیمایش صحرایی دیده شدند شامل تودة گرانیت- پگماتیتی و شیستهای گوناگون هستند (شکل 2).
تودة گرانیت- پگماتیتی اوچستان با سه نوع سنگ میزبان خود شامل اسکارن، میکاشیست و آمفیبول شیست، همبری مستقیم دارد. رخداد تورمالین در گرانیت- پگماتیت (Gt) (نمونههای برداشتشده در مختصات ״51׳33°39 تا ״5/29׳50°22) و همچنین، در همبری توده با میکاشیست (Mt) (نمونههای برداشتشده در ״58/44׳33°38 تا ״45/44׳50°21) دیده میشود. همچنین، آمفیبول شیستها (At) (نمونههای برداشتشده در مختصات ״80/31׳33°39 تا ״4/56׳50°22) بیشتر میزبان رگههای فلسیک و شیرابههای پایانی هستند و در همبری آنها تورمالینهای شکلدار پدید آمدهاند. در همبری تودة گرانیت- پگماتیتی با اسکارن هیچ تورمالینی دیده نمیشود. در نقشة 1:100000 محلات (شکل 2)، میکاشیست در اطراف تودة گرانیت –پگماتیت اوچستان گزارش نشده است؛ اما در پیمایش صحرایی، میکاشیت در اطراف تودة گرانیتی- پگماتیتی دیده میشود. در بررسیهایِ موحدی (Movahedi, 2009) و میرلوحی (Mirlohi, 2015) وجود میکاشیست در اطراف تودة گرانیتی- پگماتیتی اوچستان گزارش شده است. شکلهای 3- A تا 3- C تصویرهای صحرایی از منطقة اوچستان را نشان میدهند. در منطقة دوم در شمالخاوری روستای اسفاجرد، تورمالین درون مرمر (Ct) (نمونههای برداشتشده در مختصات ״59/2׳33°35 تا ״04/2׳50°22) یافت میشود. مرمرها در منطقة شمالخاوری اسفاجرد در نزدیکی میکاشیستها و با فاصلة بیشتری از آلکالیسینیت (به سن پالئوسن) جای دارند (شکلهای 2 و 3- D). بررسی تورمالینها از دیدگاه سنگنگاری و زمینشیمیایی در منطقة شمال گلپایگان برای شناخت ساز و کار پیدایش این کانی و مشخصکردن تفاوتهای میان تورمالینهای متبلورشده در همبری و گرانیتویید و همچنین، تورمالین درون مرمرها انجام شده است.
زمینشناسی منطقه
مجموعة دگرگونی شمال گلپایگان در پهنة ساختاری سنندج-سیرجان (شکل 1) جای دارد. پهنة سنندج-سیرجان از شمالباختری (سنندج) تا جنوبخاوری (سیرجان) با پهنای 150 تا 200 کیلومتر، موازیِ کمربند رانش چینخوردة زاگرس، 1500 کیلومتر امتداد دارد (Tillman et al., 1981). این پهنه شامل واحدهای دگرگونی، آذرین و رسوبی است که در آن چند مرحلة دگرریختی و دگرگونی در حد رخسارههای شیست سبز تا آمفیبولیت رخ داده است. مهمترین رویداد دگرگونی که پهنة سنندج-سیرجان را تحتتأثیر قرار داده است به فازهای زمینساختی مرتبط با باز و بستهشدن اقیانوس نئوتتیس در مزوزوییک مربوط است (Mohajjel and Fergusson, 2000; Mohajjel et al., 2003; Hassanzadeh and Wernicke, 2016; Fergusson et al., 2016). برپایة بررسیهای کریمی و همکاران (Karimi et al., 2012) و همچنین، موسوی و همکاران (Moosavi et al., 2014)، منطقة شمال گلپایگان یک ناحیه با دگرریختی چند مرحلهای است.
نخستین بررسیهای زمینشناسی در منطقة شمال گلپایگان را تیله و همکاران (Thiele et al., 1968) انجام دادهاند. در نقشة زمینشناسی 1:100000 محلات، دگرگونیهای این ناحیه در حد رخسارة آمفیبولیت و سنگ خاستگاه آنها شیلهای پالئوزوییک دانسته شده است (شکل 2) (Sheikholeslami and Zamani Pedram, 2008). سنگهای دگرگونی شمال گلپایگان از دیدگاه سنگشناسی شامل اسلیت، فیلیت، شیست (میکاشیست، گارنت شیست، آمفیبول شیست)، میلونیتگرانیت، گنایس، آمفیبولیت، گرانیت- پگماتیت، مرمر، کوارتزیت، اسکارن و هورنفلس هستند و درجات دگرگونی متفاوتی را نشان میدهند (Sheikholeslami and Zamani Pedram, 2008).
شکل 3. تصویرهایی از رخنمونهای مختلف پیدایش تورمالین. A) همبری گرانیت-پگماتیت با آمفیبول شیستهای تورمالیندار (At)؛ B) همبری گرانیت-پگماتیت با میکاشیستهای تورمالیندار (Mt)؛ C) تورمالین درون گرانیت- پگماتیت اوچستان (Gt)؛ D) تصویری از چگونگی ارتباط میان مرمرهای تورمالیندار (Ct) با میکاشیستهای اطراف آن در شمالخاوری اسفاجرد (Tour: تورمالین).
Figure 3. Different outcrops of tourmaline formation. A) Contact between granite-pegmatite and tourmaline-bearing amphibole-schists (At); B) Contact between granite-pegmatite (Mt) and tourmaline-bearing micaschists; C) Tourmaline in the Ochestan granite-pegmatite (Gt); D) An image illustrating how tourmaline-bearing marbles (Ct) are connected with the surrounding micaschists in the northeast of Esfajard (Tour: Tourmaline).
در این پژوهش، تورمالینهای بررسیشده در منطقة اوچستان، در سنگهای گرانیتویید، میکاشیست و آمفیبولشیست و در منطقة شمال اسفاجرد در سنگ مرمر دیده میشوند.
در منطقة اوچستان، گرانیتویید تورمالیندار در گرانیت- پگماتیتهایی با ماهیت پرآلومینوس، کالکآلکالن و از نوع S یافت میشود که در پی ذوببخشی متاپلیتها پدید آمدهاند (Mirlohi, 2015). پیدایش مذاب پگماتیتی در پی ذوب مرطوب و شکستهشدن مسکوویت و فلدسپار رخ داده است که این فرایند بهدنبال دگرریختی، برخاست مجموعه و عملکرد نیروهای کششی در پهنه برشی (فاز لارامید) روی داده است (Mirlohi, 2015).
در شمال گلپایگان، سنگهای دگرگونی کربناته به سه شکل مرمر، کالکسیلیکات و اسکارن گزارش شدهاند (Izadi, 2011; Eslami, 2011). مرمر در منطقة شمالخاوری اسفاجرد در نزدیکی میکاشیستها رخنمون دارد. در حقیقت، این میکاشیستها بیوتیت مسکوویت گارنت شیست هستند. در فاصلة دورتر از مرمرهای بررسیشده، تودة آلکالیسینیت رخنمون دارد که نفوذ آن در منطقة شمال اسفاجرد پیدایش هورنفلس و شیستهای لکهدار را بهدنبال داشته است.
روش انجام پژوهش
پس از بررسیهای صحرایی و تهیه مقاطع نازک، بررسی سنگنگاری به کمک میکروسکوپ پلاریزان الیمپوس مدل BH-2 برای شناخت بافت، کانیشناسی انجام شد و نمونههای مناسب برای انجام تجزیة نقطهای کانیها برگزیده شدند.
ترکیب شیمیایی تورمالینها در گرانیت- پگماتیت اوچستان و سنگهای دگرگونی اطراف گرانیت- پگماتیت، در دانشگاه گرانادا در کشور اسپانیا و با دستگاه تجزیة ریزکاو الکترونی مدل Cameca Sx-50 اندازهگیری شد. در هنگام انجام این تجزیة نقطهای، ولتاژ شتابدهندة دستگاه 20 کیلوولت و شدت جریان nA 20 بوده است. ترکیب شیمیایی تورمالینها و بیوتیتها در دیگر سنگها در دانشگاه دولتی مسکو در کشور روسیه و با دستگاه تجزیة ریزکاو الکترونی مدل JEOL JXA-8800 اندازهگیری شد. در هنگام انجام این تجزیة نقطهای، ولتاژ شتابدهنده دستگاه 20 کیلوولت و شدت جریان nA 12 بوده است. دادههای بهدستآمده از تجزیة نقطهای کانیها در جدولهای 1 تا 5 آورده شدهاند.
از آنجاییکه تجزیة ریزکاو الکترونی، توانایی تجزیة برخی عنصرهای مهم در تورمالین مانند بور و لیتیم را ندارد، برای بهدستآوردن فراوانی این عنصرها در فرمول ساختاری تورمالینها روشهای استوکیومتری بهکار برده شد. در این پژوهش مقدار عنصر بور در فرمول ساختاری تورمالین بهصورت 3B= در نظر گرفته شد (Hawthorne, 1996) و مقدار عنصر لیتیم نیز به کمک رابطة Li=3-∑Y برآورد شد (Henry and Dutrow, 1996).
نام اختصاری کانیها بر گرفته از ویتنی و اوانز (Whitney and Evans, 2010) است.
جدول 1. دادههای ریزکاو الکترونیِ تورمالین درون گرانیت- پگماتیت اوچستان (Gt)، بههمراه فرمول ساختاری بهدستآمده برپایة 5/24 اکسیژن.
Table 1. Electron microprobe data of tourmaline in the Ochestan granite-pegmatite (Gt), and the calculated structural formula based on 24.5 oxygen.
|
Point No. |
7t1 |
7t2 |
10t1 |
10t2 |
10t3 |
|
SiO2 |
35.47 |
36.1 |
35.17 |
35.31 |
34.91 |
|
Al2O3 |
29.88 |
30.29 |
33.45 |
33.05 |
30.83 |
|
FeO |
18.05 |
17.4 |
13.51 |
13.76 |
13.97 |
|
MgO |
0.99 |
1.08 |
0.87 |
0.88 |
0.87 |
|
CaO |
0.2 |
0.21 |
0.35 |
0.37 |
0.33 |
|
Na2O |
2.15 |
1.95 |
1.68 |
1.71 |
1.74 |
|
TiO2 |
0.57 |
0.56 |
0.84 |
0.8 |
0.78 |
|
K2O |
0.03 |
0.04 |
0.02 |
0.03 |
0.02 |
|
Cr2O3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
MnO |
0.55 |
0.51 |
0.99 |
0.76 |
0.79 |
|
ZnO |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Total |
87.89 |
88.14 |
86.88 |
86.67 |
84.24 |
|
Si |
6.04 |
6.08 |
5.89 |
5.93 |
6.06 |
|
Al |
5.99 |
6.02 |
6.61 |
6.55 |
6.31 |
|
Fe |
2.57 |
2.45 |
1.89 |
1.93 |
2.03 |
|
Mg |
0.25 |
0.27 |
0.22 |
0.22 |
0.22 |
|
Ca |
0.04 |
0.04 |
0.06 |
0.07 |
0.06 |
|
Na |
0.71 |
0.64 |
0.54 |
0.56 |
0.58 |
|
Ti |
0.07 |
0.07 |
0.11 |
0.10 |
0.10 |
|
K |
0.006 |
0.009 |
0.004 |
0.006 |
0.004 |
|
Cr |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Mn |
0.08 |
0.07 |
0.14 |
0.11 |
0.12 |
|
Zn |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Al- T |
0 |
0 |
0.11 |
0.07 |
0 |
|
Al- Z |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
Al- Y |
0 |
0.02 |
0.50 |
0.48 |
0.30 |
|
Y |
3 |
2.92 |
2.92 |
2.91 |
2.84 |
|
Li |
0 |
0.07 |
0.08 |
0.09 |
0.16 |
|
X |
0.72 |
0.65 |
0.55 |
0.56 |
0.59 |
|
Xvac |
0.28 |
0.35 |
0.45 |
0.44 |
0.41 |
|
Fe# |
0.95 |
0.94 |
0.94 |
0.94 |
0.94 |
|
Name |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
Schorl |
جدول 2. دادههای ریزکاو الکترونیِ تورمالین در آمفیبولشیستهای اطراف گرانیت- پگماتیت اوچستان (At)، بههمراه فرمول ساختاری بهدستآمده برپایة 5/24 اکسیژن.
Table 2. Electron microprobe data of tourmaline in the amphibole- schists around Ochestan granite-pegmatite (At) and the structural formula calculated based on 24.5 oxygen.
|
Point No. |
P12 |
P13 |
P14 |
P15 |
P16 |
P17 |
|
SiO2 |
35.36 |
35.59 |
35.64 |
35.57 |
35.66 |
35.49 |
|
Al2O3 |
28.07 |
28.24 |
28.48 |
28.41 |
28.47 |
28.49 |
|
FeO |
11.63 |
11.34 |
11.36 |
11.57 |
11.46 |
11.56 |
|
MgO |
6.47 |
6.67 |
6.52 |
6.39 |
6.45 |
6.29 |
|
CaO |
0.86 |
0.84 |
0.79 |
0.85 |
0.81 |
0.83 |
|
Na2O |
2.3 |
2.31 |
2.35 |
2.33 |
2.3 |
2.3 |
|
TiO2 |
1.1 |
1 |
1 |
1.02 |
0.96 |
0.99 |
|
K2O |
0.07 |
0.08 |
0.06 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
|
Cr2O3 |
0.03 |
0.2 |
0.01 |
0.04 |
0.04 |
0.01 |
|
MnO |
0.26 |
0.16 |
0.27 |
0.26 |
0.21 |
0.17 |
|
ZnO |
0 |
0 |
0.07 |
0.04 |
0 |
0.01 |
|
Total |
86.15 |
86.43 |
86.55 |
86.55 |
86.43 |
86.21 |
|
Si |
5.98 |
5.98 |
5.98 |
5.98 |
5.99 |
5.99 |
|
Al |
5.59 |
5.59 |
5.63 |
5.63 |
5.64 |
5.66 |
|
Fe |
1.64 |
1.59 |
1.59 |
1.63 |
1.61 |
1.63 |
|
Mg |
1.63 |
1.67 |
1.63 |
1.60 |
1.62 |
1.58 |
|
Ca |
0.15 |
0.15 |
0.14 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
|
Na |
0.75 |
0.75 |
0.76 |
0.76 |
0.75 |
0.75 |
|
Ti |
0.14 |
0.15 |
0.13 |
0.13 |
0.12 |
0.12 |
|
K |
0.01 |
0.02 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
Cr |
0.004 |
0.03 |
0.03 |
0.005 |
0.005 |
0.001 |
|
Mn |
0.04 |
0.02 |
0.04 |
0.04 |
0.03 |
0.02 |
|
Zn |
0 |
0 |
0.008 |
0.005 |
0 |
0.001 |
|
Al- T |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.01 |
0.002 |
0.01 |
|
Al- Z |
5.58 |
5.57 |
5.61 |
5.62 |
5.64 |
5.65 |
|
Al- Y |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Y |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Li |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
X |
0.92 |
0.93 |
0.91 |
0.92 |
0.91 |
0.91 |
|
Xvac |
0.07 |
0.07 |
0.08 |
0.08 |
0.09 |
0.09 |
|
Fe# |
0.64 |
0.63 |
0.63 |
0.64 |
0.64 |
0.65 |
|
Name |
Schorl |
Dravite |
Dravite |
Schorl |
Dravite |
Schorl |
جدول 3. دادههای ریزکاو الکترونیِ تورمالین در میکاشیستهای اطراف گرانیت- پگماتیت اوچستان (Mt)، بههمراه فرمول ساختاری بهدستآمده برپایة 5/24 اکسیژن.
Table 3. Electron microprobe data of tourmaline in the mica- schists around Ochestan granite- pegmatite (Mt) and the structural formula calculated based on 24.5 oxygen.
|
Point No. |
P2 |
P4 |
P5 |
P7 |
P8 |
P9 |
|
SiO2 |
35.8 |
35.62 |
35.57 |
35.22 |
35.57 |
35 |
|
Al2O3 |
28.71 |
27.51 |
27.82 |
27.03 |
27.16 |
26.45 |
|
FeO |
10.97 |
11.34 |
11.02 |
11.86 |
11.04 |
12.21 |
|
MgO |
6.68 |
7.31 |
7.22 |
7.31 |
7.28 |
7.43 |
|
CaO |
1.04 |
1.22 |
1.39 |
1.44 |
1.39 |
1.83 |
|
Na2O |
2.14 |
2.2 |
2.12 |
2.07 |
2.11 |
1.9 |
|
TiO2 |
0.73 |
0.83 |
0.89 |
0.82 |
1.33 |
1.15 |
|
K2O |
0.06 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
0.08 |
0.08 |
|
Cr2O3 |
0.04 |
0.01 |
0.04 |
0 |
0.01 |
0.03 |
|
MnO |
0.16 |
0.17 |
0.21 |
0.17 |
0.16 |
0.18 |
|
ZnO |
0 |
0.05 |
0.02 |
0.01 |
0.03 |
0.04 |
|
Total |
86.33 |
86.33 |
86.37 |
86 |
86.16 |
86.3 |
|
Si |
6.01 |
6.01 |
5.99 |
5.99 |
6.01 |
5.96 |
|
Al |
5.68 |
5.47 |
5.52 |
5.42 |
5.41 |
5.31 |
|
Fe |
1.54 |
1.60 |
1.55 |
1.69 |
1.56 |
1.74 |
|
Mg |
1.67 |
1.84 |
1.81 |
1.85 |
1.83 |
1.89 |
|
Ca |
0.19 |
0.22 |
0.25 |
0.26 |
0.25 |
0.33 |
|
Na |
0.69 |
0.72 |
0.69 |
0.68 |
0.69 |
0.63 |
|
Ti |
0.09 |
0.10 |
0.11 |
0.10 |
0.17 |
0.15 |
|
K |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.02 |
|
Cr |
0.005 |
0.001 |
0.005 |
0 |
0.001 |
0.004 |
|
Mn |
0.02 |
0.02 |
0.03 |
0.02 |
0.02 |
0.03 |
|
Zn |
0 |
0.006 |
0.002 |
0.001 |
0.004 |
0.005 |
|
Al- T |
0 |
0 |
0.009 |
0.007 |
0 |
0.04 |
|
Al- Z |
5.68 |
5.47 |
5.51 |
5.41 |
5.41 |
5.27 |
|
Al- Y |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Y |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Li |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
X |
0.88 |
0.98 |
0.95 |
1 |
0.94 |
1 |
|
Xvac |
0.12 |
0.02 |
0.04 |
0 |
0.06 |
0 |
|
Fe# |
0.62 |
0.61 |
0.60 |
0.62 |
0.60 |
0.62 |
|
Name |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
جدول 4. دادههای ریزکاو الکترونیِ تورمالین در کربناتهای دگرگون شده حاوی تورمالین در شمالخاوری اسفاجرد (Ct)، بههمراه فرمول ساختاری بهدستآمده برپایة 5/24 اکسیژن
Table 4. Electron microprobe data of tourmaline in the meta-carbonates containing tourmaline in the northeast of Esfajard (Ct) and the structural formula calculated based on 24.5 oxygen.
|
Point No. |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
|
SiO2 |
36.76 |
36.28 |
36.43 |
36.52 |
36.41 |
|
Al2O3 |
34.68 |
34.81 |
34.74 |
34.72 |
34.29 |
|
FeO |
7.86 |
7.58 |
7.92 |
7.21 |
7.86 |
|
MgO |
5.76 |
5.87 |
5.45 |
5.36 |
5.28 |
|
CaO |
0.72 |
0.84 |
0.58 |
0.36 |
0.58 |
|
Na2O |
2.18 |
2.21 |
2.17 |
2.24 |
2.14 |
|
TiO2 |
0.43 |
0.35 |
0.47 |
0.51 |
0.37 |
|
Total |
88.4 |
87.94 |
87.76 |
86.92 |
86.93 |
|
Si |
5.87 |
5.82 |
5.85 |
5.89 |
5.90 |
|
Al |
6.52 |
6.58 |
6.58 |
6.61 |
6.55 |
|
Fe |
1.05 |
1.02 |
1.06 |
0.97 |
1.06 |
|
Mg |
1.37 |
1.40 |
1.30 |
1.29 |
1.27 |
|
Ca |
0.12 |
0.14 |
0.10 |
0.06 |
0.10 |
|
Na |
0.67 |
0.69 |
0.68 |
0.70 |
0.67 |
|
Ti |
0.05 |
0.04 |
0.06 |
0.06 |
0.04 |
|
Al- T |
0.13 |
0.18 |
0.15 |
0.10 |
0.10 |
|
Al- Z |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
Al- Y |
0.39 |
0.40 |
0.43 |
0.50 |
0.45 |
|
Y |
2.86 |
2.86 |
2.86 |
2.83 |
2.84 |
|
Li |
0.14 |
0.14 |
0.14 |
0.17 |
0.16 |
|
X |
0.80 |
0.83 |
0.78 |
0.76 |
0.77 |
|
Xvac |
0.20 |
0.17 |
0.22 |
0.24 |
0.23 |
|
Fe# |
0.57 |
0.56 |
0.59 |
0.57 |
0.59 |
|
Name |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
Dravite |
جدول 5. دادههای ریزکاو الکترونیِ بیوتیت در مرمرهای تورمالیندار شمال اسفاجرد، بههمراه فرمول ساختاری به دست آمده برپایة 22 اکسیژن.
Table 5. Electron microprobe data of biotite in tourmaline-bearing marbles of North Esfajard and the obtained structural formula based on 22 oxygen.
|
Point No. |
Btd1 |
Btd2 |
Btd3 |
Btd4 |
Btd5 |
|
SiO2 |
37.79 |
37.68 |
37.74 |
37.47 |
37.74 |
|
Al2O3 |
18.39 |
18.69 |
18.52 |
18.46 |
18.92 |
|
FeO |
15.03 |
14.56 |
14.62 |
14.81 |
14.92 |
|
MgO |
13.76 |
13.69 |
13.69 |
13.53 |
13.28 |
|
CaO |
0.1 |
0.12 |
0.09 |
0.14 |
0.18 |
|
K2O |
9.95 |
9.83 |
9.99 |
9.81 |
9.9 |
|
Na2O |
0.1 |
0.1 |
0.11 |
0.08 |
0.09 |
|
TiO2 |
1.59 |
1.42 |
1.33 |
1.64 |
1.48 |
|
MnO |
0 |
0 |
0 |
0.09 |
0.12 |
|
ZnO |
0.14 |
0 |
0.13 |
0.14 |
0.08 |
|
Total |
97.05 |
96.08 |
96.22 |
96.17 |
96.71 |
|
Si |
6.04 |
6.04 |
6.57 |
6.02 |
6.03 |
|
Al |
3.46 |
3.53 |
3.50 |
3.50 |
3.56 |
|
Fe |
2.008 |
1.95 |
1.96 |
1.99 |
1.99 |
|
Mg |
3.28 |
3.27 |
3.27 |
3.24 |
3.16 |
|
Ca |
0.017 |
0.02 |
0.01 |
0.02 |
0.03 |
|
K |
2.03 |
2.01 |
2.04 |
2.01 |
2.02 |
|
Na |
0.31 |
0.03 |
0.03 |
0.02 |
0.03 |
|
Ti |
0.19 |
0.17 |
0.16 |
0.20 |
0.17 |
|
Mn |
0 |
0 |
0 |
0.01 |
0.02 |
|
Zn |
0.02 |
0 |
0.15 |
0.02 |
0.01 |
سنگنگاری
1- تورمالین در منطقة اوچستان
تورمالین در این منطقه در سنگهای گرانیت- پگماتیت (Gt)، میکاشیستها (Mt) و همچنین، آمفیبولشیستها (At) دیده میشود. در بررسیهای میکروسکوپی، گرانیت-پگماتیت اوچستان کوارتز، پلاژیوکلاز، آلکالیفلدسپار، تورمالین، بیوتیت و مسکوویت دارد. تورمالینهای نوع Gt شکلدار، درشتبلور و بدون میانبار هستند (شکل 4- A). سنگنگاری میکاشیستهای اطراف گرانیت- پگماتیت اوچستان نشاندهندة وجود کانیهای تورمالین، کوارتز، فلدسپار، بیوتیت و مسکوویت در این سنگهاست که بافت لپیدوبلاستیک را نیز بهخوبی نشان میدهند. تورمالینهای نوع Mt غربالی یا اسفنجیشکل هستند (شکل 4- B) که نشاندهندة کمبود سیال و نبود شرایط لازم برای رشد کامل بلور است. همچنین، این ویژگی نشاندهندة خاستگاه گرمابی آنها است (Trumbull and Chaussidon, 1999). آمفیبولشیستهای این ناحیه متشکل از تورمالین، آلکالیفلدسپار، آمفیبول و کوارتز است. تورمالینهای نوع At شکلدار و بدون میانبار هستند (شکل 4- C).
2- تورمالین در شمالخاوری اسفاجرد
مرمر در این ناحیه تورمالین، بیوتیت، اپیدوت، سرسیت، کلسیت و دولومیت دارد. در این سنگها، تورمالینها بهصورت ریز دانه و آبی رنگ هستند و در اطراف بیوتیتهای آثار خوردگی دارند. این ویژگیها نشاندهندة واکنش آنها با سیال است (شکل 4- D). بیوتیت در اندازههای متوسط تا ریز بلور دیده میشود. در جاهاییکه تورمالین وجود دارد، بیوتیت دچار خوردگی شده است و در برابر آن، بیوتیتهای سالم و بدون خوردگی در جاییکه تورمالین نیست، دیده میشوند (شکل 4- D). در این سنگها اپیدوت و سرسیت فراوان هستند که نشان از واکنش سیالها با مرمرها دارد.
شکل 4. تصویرهای میکروسکوپی از نمونههای بررسیشده. A) تصویری (در PPL) از نمونهای تورمالین در گرانیت- پگماتیت؛ B) تورمالینهای اسفنجی درون میکاشیست (Mt) (در XPL)؛ C) تورمالینهای شکلدار در آمفیبولشیست (At) (در PPL)؛ D) وجود تورمالین (Ct) در اطراف بیوتیت درون مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد (در XPL).
Figure 4. Microscopic imagery of studied samples. A) A tourmaline sample in granite-pegmatite (in PPL); B) Spongy tourmalines in mica- schist (Mt) (in XPL); C) Idiomorphic tourmalines in amphibole- schist (At) (in PPL); D) Presence of tourmaline (Ct) around biotite in the northeast marbles of Sfajard (in XPL).
شیمی تورمالین
منطقة اوچستان: تورمالینهای درون گرانیت- پگماتیت اوچستان (Gt) از نوع آلکالیتورمالین با ترکیب شورل است (شکل 5) که از آلومینیم غنی است (شکل 6- A). این تورمالینها در زیر خط 3= (Fe+Mg)∑ جای گرفتهاند (شکل 6- B) که نشاندهندة جانشینشدن Al در جایگاه Y (R2) است (London and Manning, 1995). تورمالینهای نوع Gt بهعلت بالابودن میزان Al و جانشینشدن Al در جایگاه Y، بیشتر در اطراف خط نقص قلیایی جای میگیرند (شکل 6- C) و بهعلت بالابودن میزان Fe نسبت به Mg، نوع جانشینی آنها Al(NaFe+2)- 1 است (شکل 7).
تورمالینهای درون آمفیبولشیست (At) از نوع آلکالی تورمالین با ترکیب شورل- دراویت و تورمالینهای درون میکاشیست (Mt) از نوع آلکالیتورمالین با ترکیب دراویت هستند (شکل 5) که هر دو نوع تورمالین آلومینیم کمی دارند (شکل 6- A) و در بالای خط 3= (Fe+Mg)∑ جای میگیرند (شکل 6- B). این ویژگی نشاندهندة نبود جانشینی Al در جایگاه Y (R2) است (London and Manning, 1995). تورمالینهای نوع At و Mt در خارج از خطهای نقص پروتونی و نقص قلیایی جای میگیرند (شکل 6- C). تورمالینهای نوع At بهعلت تغییر در میزان Mg و Fe هم از نوع جانشینی Al(NaFe+2)-1 و هم از نوع جانشینی Al(NaMg)-1 بهرهمند هستند. در برابر آنها، تورمالینهای نوع Mt بهعلت بالابودن میزان Mg نسبت به Fe، جانشینی آنها بیشتر از نوع Al(NaMg)-1 است. البته جانشینی Fe+3Al-1 در هر دو نوع تورمالین دیده میشود (شکل 7).
منطقة شمالخاوری اسفاجرد: در این ناحیه تورمالینها در سنگ مرمر (Ct) جای دارند و ترکیب آنها آلکالی و از نوع دراویت (شکل 5) و غنی از آلومینیم است (شکل 6- A) که در زیر خط 3=(Fe+Mg)∑ جای گرفتهاند (شکل 6- B) و نشاندهندة جانشینی Al در جایگاه Y (R2) است (London and Manning, 1995). تورمالین نوع Ct بهعلت بالابودن میزان Al و جانشینشدن Al در جایگاه Y، میان خطهای نقص پروتونی و نقص قلیایی جای میگیرند (شکل 6- C). همچنین، بهعلت بالابودن میزان Mg نسبت به Fe، جانشینی آنها از نوع Al(NaMg)-1 است (شکل 7).
شکل 5. ترکیب شیمیایی تورمالینها در منطقة مورد بررسی. A) نمودار سهتایی Xvac- Ca- Na+K (Hawthorne and Henry, 1999) زیرگروه تورمالینها برپایة قرارگیری در جایگاه X؛ B) نمودار Mg/(Fe+Mg) در برابر Xvac/(Na+Xvac) (Hawthorne and Henry, 1999) زیرگروه تورمالین برپایة جایگاه X و Y؛ C) نمودار Na/(Na+Ca) در برابر Fe/(Fe+Mg) (Hawthorne and Henry, 1999) زیرگروه تورمالین برپایة جایگاه X و Y. تورمالین در گرانیت (Gt)، تورمالین در میکاشیست (Mt)، تورمالین در آمفیبولشیست (At)، تورمالین در کربناتهای دگرگونشده (Ct).
Figure 5. Chemical composition of tourmalines in the studied area. A) Xvac- Ca- Na+K ternary diagram (Hawthorne and Henry, 1999). Tourmaline subsets based on placement in X position; B) Mg/(Fe+Mg) versus Xvac/(Na+Xvac) diagram (Hawthorne and Henry, 1999). Tourmaline subset based on X and Y positions; C) Na/(Na+Ca) versus Fe/(Fe+Mg) plot (Hawthorne and Henry, 1999). Tourmaline subset based on X and Y positions. Tourmaline in the granite (Gt), tourmaline in the micaschist (Mt), tourmaline in the amphibole-schist (At), tourmaline in the meta-carbonates (Ct).
شکل 6. A) نمودار نسبت Fe/(Fe+Mg) در برابر Al (Trumbull and Chaussidon, 1999) و مقایسه ترکیب تورمالینهای منطقه گلپایگان با ترکیب ایدهآل شورل- دراویت؛ B) نمودار Mg در برابر Fe برای نمونههای تورمالین (London and Manning, 1995)؛ C) نمودار R3 در برابر R1+R2 برای نمایش ساز و کارهای جانشینی معمول در تورمالین (Trumbull and Chaussidon, 1999). R1=Ca+Na، R2=Fe+Mg+Mn و R3=total Al+1.33Ti. تورمالین در گرانیت (Gt)، تورمالین در میکاشیست (Mt)، تورمالین در آمفیبولشیست (At)، تورمالین در کربناتهای دگرگونشده (Ct).
Figure 6. A) Fe/(Fe+Mg) ratio versus Al diagram (Trumbull and Chaussidon, 1999) and comparison of tourmaline compositions in the Golpayegan region with ideal schorl-dravite composition; B) Mg versus Fe diagram for tourmaline samles (London and Manning, 1995); C) R3 versus R1+R2 diagram illustrating usual replacement mechanisms in the tourmaline (Trumbull and Chaussidon, 1999). R1= Ca+Na, R2= Fe+Mg+Mn and R3= total Al+1.33Ti. Tourmaline in the granite (Gt), tourmaline in the micaschist (Mt), tourmaline in the amphibole-schist (At), tourmaline in the meta-carbonates (Ct).
شکل 7. نمودارهای جانشینی تورمالین در نمونههای سنگی مورد بررسی. A) نمودار Al در برابر Fe (Hazarika et al., 2015). B) نمودار Fe در برابر Xvacancy (Hazarika et al., 2015). C) نمودار Al در برابر Xvacancy (Hazarika et al., 2015). نماد در نمودارها، نشاندهندة فضای خالی (vacancy) در جایگاه B است. تورمالین در گرانیت (Gt)، تورمالین در میکاشیست (Mt)، تورمالین در آمفیبولشیست (At)، تورمالین در کربناتهای دگرگونشده (Ct).
Figure 7. Diagrams for tourmaline replacement in studied rock samples. A) Fe versus Al plot (Hazarika et al., 2015); B) Fe versus Xvacancy plot (Hazarika et al., 2015); C) Al versus Xvacancy plot (Hazarika et al., 2015). The symbol in the diagrams indicates vacancy in position B. Tourmaline in the granite (Gt), tourmaline in the micaschist (Mt), tourmaline in the amphibole-schist (At), tourmaline in the meta-carbonates (Ct).
بحث
1- منطقة اوچستان
ترکیب تورمالین در Gt از نوع شورل (Fe/Fe+Mg= 91/0-89/0) (شکلهای 5- B و 5- C) هستند و در جایگاه Y جانشینی آلومینیم دارند (شکل 6- B؛ جدول 1). ترکیب تورمالین در نوع Mt از نوع دراویت (Fe/Fe+Mg=47/0- 45/0) (شکلهای 5- B و 5- C) و ترکیب تورمالین در نوع At از نوع شورل- دراویت (Fe/Fe+Mg =51/0- 49/0) (شکلهای 5- B و 5- C) است که در هر دو نوع تورمالین درون شیستها، جانشینی آلومینیم در جایگاه Y روی نمیدهد (جدولهای 2 و 3). در نتیجه تورمالینهای گرمابی آلومینیم کمتر (یعنی تورمالینهای نوع At و Mt) و تورمالینهای درون تودة گرانیتی - پگماتیتی آلومینیم بیشتری (یعنی تورمالین نوع Gt) دارند (Trumbull and Chaussidon, 1999). در شکل 6- C، شماری از نمونههای تورمالینی درون گرانیت- پگماتیت (Gt) میان دو خط نقص پروتونی و نقص قلیایی جای میگیرند که نشاندهندة خاستگاه ماگمایی آنهاست. نمونههای تورمالینی درون شیستهای اطراف گرانیت- پگماتیت (Mt و At)، بیرون از دو خط نقص پروتونی و نقص قلیایی و بهسمت جانشینی اوویت جای میگیرند که نشاندهندة خاستگاه گرمابی آنهاست. به باور لندن و منینگ (London and Manning, 1995)، تورمالینهای گرمابی در مقایسه با تورمالینهای ماگمایی، کاستی کمتری در جایگاه X دارند. برپایة دادههای جدولهای 1، 2 و 3، کاستی در جایگاه X در تورمالینهای نوع At و نوع Mt نزدیک به 02/0- 12/0 و در تورمالینهای نوع Gt نزدیک به 45/0- 28/0 است.
برپایة مقدار Fe# (=FeO/FeO+MgO) میتوان جایگاه پیدایش تورمالینها را شناسایی کرد. چنانچه مقدار Fe# در تورمالین از 8/0 بیشتر باشد نشاندهندة بستهبودن سیستم ماگمایی، نبود دخالت شارهها و آلایش آنها با تهنشستهای غنی از Al است؛ اما چنانچه این نسبت از 6/0 کمتر باشد گویای دگرنهادی بور با تهنشستهای غنی از Al و برخاستن بور از خاستگاهی خارجی است (Pirajno and Smithies, 1992). در شکل 8، تورمالینهای درون گرانیت- پگماتیت (Gt) (94/0- 93/0=Fe#) در بخش a جای میگیرند که نشاندهندة خاستگاه ماگمایی آنهاست؛ اما تورمالینهای At (64/0- 62/0=Fe#) و تورمالینهای Mt (62/0- 6/0=Fe#) در بخش c یعنی دور از تودة ماگمایی هستند که به خاستگاه گرمابی آنها اشاره دارد.
شکل 8. نمودار MgO در برابر Fe# (Pirajno and Smithies, 1992) و جایگاه تورمالین در منطقة بررسیشده. تورمالینهای Gt در بخش a و هر دو دسته تورمالینهای شیستها (Mt و At) و تورمالینهای درون مرمرها (Ct) در بخش c جای گرفتهاند. تورمالین در گرانیت (Gt)، تورمالین در میکاشیست (Mt)، تورمالین در آمفیبول شیست (At)، تورمالین در کربناتهای دگرگونشده (Ct).
Figure 8. MgO versus Fe# plot (Pirajno and Smithies, 1992) and location of tourmalines in the study area. Gt tourmalines fall in part a and both types of tourmalines of schists (Mt and At) and tourmalines inside marbles (Ct) fall in part c. Tourmaline in the granite (Gt), tourmaline in the micaschist (Mt), tourmaline in the amphibole-schist (At), tourmaline in the meta-carbonates (Ct).
برپایة شکل 9، نمونههای تورمالین Gt در محدودة گرانیتوییدهای فقیر از لیتیم و پگماتیتها و آپلیتهای مرتبط با آنها و نمونههای تورمالین At و Mt در محدودة سنگهای کوارتز- تورمالین و متاپسامیتها و متاپلیتهای تهی از Ca و ناهمزیست با یک فاز اشباع از Al جای میگیرند.
2- منطقة شمالخاوری اسفاجرد:
تورمالینهای درون مرمرهای شمال اسفاجرد (Ct) از نوع دراویت با نسبت Fe/Fe+Mg برابر با 45/0-42/0 (شکلهای 5- B و 5- C)، میزان آلومینیم بالا و جانشینی آلومینیم در جایگاه Y هستند (شکل 6- B؛ جدول 4).
جانشینی آلومینیم در جایگاه Y بههمراه جانشینی Al(NaMg) نشاندهندة خاستگاه غیرماگمایی آنهاست (Henry and Dutrow, 1990). همچنین، جانشینی Al(NaMg)-1 از جانشینیهای مهم در دگرگونیهاست (Krmícek et al., 2020). در تورمالینهای نوع Ct هم جانشینی آلومینیم در جایگاه Y (شکل 6- B؛ جدول 4) و هم جانشینی Al(NaMg)-1 (شکل 7) دیده میشود که نشان از خاستگاه غیرماگمایی این نوع تورمالینها دارد. جانشینی Al(NaMg)-1 (مانند تورمالینهای نوع Ct) نشاندهندة نسبت کم Fe+3/Fe+2 است (Hazarika et al., 2016).
برپایة شکل 9- B، تورمالین نوع Ct در محدودة متاپلیتها و متاپسامیتهای همزیست با یک فاز اشباع از Al جای میگیرند. به باور ونهینسبرگ و همکاران (Van Hinsberg et al., 2011)، تورمالین در کربناتها از سیالها یا از مذابهایی که با این سنگها واکنش دادهاند پدید میآیند. یکی از نیازهای بنیادی برای پیدایش تورمالین دسترسی به عنصر بور است که امکان رشد تورمالین در سنگها را فراهم میکند. خاستگاه بور میتواند از بیرون از سنگ میزبان یا درون سنگ میزبان باشد (Henry and Dutrow, 2012).
نسبت FeO/(FeO+MgO) در تورمالینهای Ct از 6/0 (56/0- 59/0) کمتر است که حمل بور با رسوبهای سرشار از آلومینیم و بور از خاستگاهی خارجی را نشان میدهد (Pirajno and smithies, 1992). ایلیت و مسکوویت در متاپلیتها، بیشترین میزان بور را در خود دارند (Sperlich et al., 1996). بر همین پایه، دگرگونی پیشرونده تحرک بیشتر بور درون کانی مسکوویت و خروج سیالهای حاصل از شکستهشدن فاز آبدار به بیرون از سنگ را به دنبال دارد (Bast et al., 2014). تورمالینهای نوع Ct درون مرمر دیده شدهاند و میکاشیستها در اطراف آنها جای دارند (شکل 3- D). سنگهای میکاشیست اطراف مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد (Ct) در واقع گارنت استارولیت میکاشیست هستند که گارنت، مسکوویت، بیوتیت، کوارتز، آلکالیفلدسپار و استارولیت دارند. این سنگها دچار چهار فاز دگرگونی و سه فاز دگرریختی شدهاند (Karimi et al., 2012). ازاینرو، میتوان گفت در پی دگرگونی پیشرونده، بور خارجشده از مسکوویت درون میکاشیستها وارد سیال شده است و نفوذ این سیالها در مرمرهای اطراف، در پیدایش تورمالین مؤثر بوده است. نفوذ سینیتهای شمال اسفاجرد، رخداد دگرگونی همبری در سنگهای اطراف را بهدنبال داشته است (Sharifi, 1997). پس سیالهای تأخیری حاصل از ماگمای سینیتی که در فاصلة دورتر از مرمرها هستند (شکلهای 2 و 8)، در پیدایش تورمالینهای نوع Ct مؤثر بودهاند. ازاینرو، میتوان گفت سیالهای تأخیری- گرمابی حاصل از ماگمای سینیتی شمال اسفاجرد بههمراه سیالهای حاصل از دگرگونی پیشرونده در میکاشیستها، سبب پیدایش تورمالین در مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد شدهاند.
شکل 9. ترکیب شیمیایی تورمالین. A) نمودار سه تایی Henry and Guidotti, 1985) Ca-Fe-Mg). B) نمودار سهتایی Al-Fe-Mg (Henry and Guidotti, 1985). تورمالین در گرانیت (Gt)، تورمالین در میکاشیست (Mt)، تورمالین در آمفیبولشیست (At)، تورمالین در کربناتهای دگرگونشده (Ct) (1: گرانیتوییدهای غنی از Li و پگماتیتها و آپلیتهای مرتبط با آنها؛ 2: گرانیتوییدهای فقیر از Li و پگماتیتها و آپلیتهای مرتبط با آنها؛ 3: سنگهای کوارتز- تورمالین سرشار از Fe+3؛ 4: متاپلیتها و متاپسامیتهای همزیست با فازی اشباع از آلومینیم؛ 5: متاپلیتها و متاپسامیتهای ناهمزیست با فازی اشباع از آلومینیم؛ 6: سنگهای کالکسیلیکاته، متاپلیتها و سنگهای کوارتز- تورمالین سرشار از Fe+3؛ 7: الترامافیکهای دگرگونشده با کلسیم کم و تهنشستهای دگرگونشده سرشار از وانادیم و کروم؛ 8: متاکربناتها و متاپیروکسنیتها؛ 9: سنگهای کالکسیلیکاته و متاپسامیتها و متاپلیتهای غنی از کلسیم؛ 10: سنگهای کوارتز- تورمالین و متاپسامیتها و متاپلیتهای فقیر از کلسیم؛ 11: متاکربناتیتها؛ 12: متاالترامافیکها).
Figure 9. Chemical composition of tourmaline. A) Ternary diagram of Ca-Fe-Mg (Henry and Guidotti, 1985); B) Al - Fe - Mg ternary diagram (Henry and Guidotti, 1985). Tourmaline in the granite (Gt), tourmaline in the micaschist (Mt), tourmaline in the amphibole- schist (At), tourmaline in the meta-carbonates (Ct) (1: Li- rich granitoids and related pegmatites and aplites; 2: Li- poor granitoids and related pegmatites and aplites; 3: Quartz- tourmaline rocks rich in Fe+3; 4: Metapelites and metapsamites coexisting with aluminum- saturated phase; 5: Metapelites and metapsamites not coexisting with aluminum saturated phase; 6: Calc- silicate rocks, metapelites, and quartz- tourmaline rocks rich in Fe+3; 7: Metamorphosed ultramafics with low calcium and metamorphosed sediments rich in vanadium and chromium; 8: Meta- carbonates and meta- pyroxenites; 9: Calc- silicate rocks and calcium-rich metapsamites and metaplites; 10: Quartz-tourmaline rocks and metapsamites and metaplites poor in calcium; 11: Metacarbonatites; 12: Metaultramafics).
فراوانی کانی بیوتیت در اطراف تورمالینهای نوع Ct (شکل 4- D؛ جدول 5)، نشاندهندة فراهمآمدن آهن و منیزیم مورد نیاز برای پیدایش تورمالین از بیوتیت است (Deer et al., 1992). برپایة شکل 10، بیوتیتها در سنگهای شمالخاوری اسفاجرد، از نوع بیوتیت منیزیمدار هستند و نسبت FeO/(FeO+MgO) آنها برابر با 370/0- 386/0 است.
شکل 10. ردهبندی شیمیایی میکاهای بررسیشده در مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد. A) نمودار Al در برابر FeO/(FeO+MgO) (Nachit et al., 2005). خط جداکنندة محدودههای فلوگوپیت و بیوتیت را دیر و همکاران (Deer et al., 1992) به نمودار افزودهاند. B) نمودار Fe/(Fe+Mg) در برابر Si (Foster, 1960).
Figure 10. Chemical classification of investigated micas in the marbles of northeast Esfajerd. A) Al versus FeO/(FeO+MgO) plot (Nachit et. al., 2005). Line separating phlogopite and biotite ranges was added by Deer et al. (1992); B) Fe/(Fe+Mg) versus Si plot (Foster, 1960).
برای بررسی تقدم و تأخر پیدایش کانیهای بیوتیت و تورمالین در مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد از دماسنجی برپایة مقدار تیتانیم در کانی بیوتیت و دماسنجی برپایة تبادل Mg- Fe بهره گرفته شد.
دما برپایة مقدار تیتانیم در کانی بیوتیت برپایة فرمول زیر بهدست میآید:
T= {[ln (Ti) - a - c (XMg)3]/b}0.333 (Henry et al., 2005).
در فرمول بالا مقدار a برابر با 3594/2-، مقدار b برابر با 9-10×6482/4 و مقدار c برابر با 728/1- است. کاربرد این دماسنج برای مقدارهای 6/0- 04/0=Ti(apfu)، 0/1- 275/0=XMg و 800- 480=T(ºC) معتبر است. دماهای بهدستآمده از فرمول یادشده برای بیوتیتهای درون مرمرهای شمال اسفاجرد، در جدول 6 آورده شدهاند.
جدول 6. دماهای بهدستآمده از دماسنجی برپایة تیتانیم بیوتیتهای (Henry et al., 2005) درون مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد و دماسنجی برپایة تبادل آهن و منیزیم میان تورمالین و بیوتیت در مرمرها (Colopietro and Friberg, 1987) (KD: ضریب توزیع).
Table 6. Thermometric results in the marbles of northeast Esfajord. Thermometry based on titanium- biotites in marbles (Henry et. al., 2005) and thermometry based on exchange of Fe and Mg between tourmaline and biotite in marbles (Colopietro and Friberg, 1987). KD is distribution coefficient.
|
(Henry et al., 2005) |
|||||
|
0.177 |
0.198 |
0.160 |
0.171 |
0.191 |
Ti in Biotite |
|
584.04 |
607.97 |
567.33 |
581.60 |
601.05 |
T (º C) |
|
(Colopietro and Friberg, 1987) |
|||||
|
0.754 |
0.813 |
0.734 |
0.823 |
0.800 |
KD |
|
421.98 |
433.74 |
417.92 |
435.67 |
431.13 |
T (º C) |
تبادل Mg-Fe تورمالین با بیوتیت به دما وابسته نیست (van Hinsberg and Schumacher, 2009). محاسبات تعادل برای مجموعه کانیها نشان میدهد تورمالین از نظر ترکیب در تعادل با همه فازهای همزیست است؛ ازاینرو، برای همة این فازها میتوان دماسنج مربوطه را تعریف کرد. روابط میان KD در برابر T دامنة گستردهای دارند که البته علت آن به تجزیه، منطقهبندی ترکیبی یا نبود تعادل میان کانیها مربوط نیست؛ بلکه برپایة بررسیهای تجربی علت آن توزیع عنصرها در جایگاههای اکتاهدرالی Y و Z تورمالین است (van Hinsberg and Schumacher, 2009).
در این پژوهش، دماها برپایة تبادل Mg-Fe میان کانیهای تورمالین و بیوتیت در مرمرهای منطقة شمالخاوری اسفاجرد از فرمول زیر بهدست آورده شدند (جدول 6):
Ln KD= - 3150/T (K) + 4/52 (Colopietro and Friberg, 1987);
KD= (Mg/Fe)Tour/ (Mg/Fe)Bt
در این فرمول KD ضریب توزیع است. بر همین اساس، در مرمرهای شمالخاوری اسفاجرد، دماسنجی برپایة مقدار تیتانیم در کانی بیوتیت، دمایی نزدیک به 566- 9/607 درجة سانتیگراد را بهدست میدهد (جدول 6). در برابر آن، برپایة دماسنجی تبادل Mg-Fe میان کانیهای تورمالین و بیوتیت، دمایی نزدیک به 417- 6/435 درجة سانتیگراد برآورد شد (جدول 6). تفاوت در مقدارهای بهدستآمده از این دو نوع دماسنج نشان میدهد در مرمرها در دمای بالاتر از 566 درجة سانتیگراد، نخست بیوتیت پدید آمده است و سپس در دمای کمتر، تورمالین از بیوتیت پدید آمده است. در مرمرهای شمال اسفاجرد، وجود کانیهایی مانند اپیدوت و سرسیت و وجود تورمالین در جاهایی که بیوتیت دچار خردگی شدهاند (شکل 4- D) نشان میدهد بور از خاستگاه خارجی و همراه با سیالهای گرمابی خارجی آزاد به سنگ افزوده شده است و این موضوع با توجه به تفاوت در نتایج دو دماسنجی همخوانی دارد؛ بهگونهایکه نخست بیوتیت در دمای بالاتر پدید آمده است و در دمای کمتر، این بیوتیتها در اثر سیالهای بوردار ناپایدار شدهاند و آهن و منیزیم مورد نیاز برای پیدایش تورمالینها را فراهم کردهاند.
برداشت
1) تودة گرانیت-پگماتیت اوچستان در میان شیستهای پلیتی این ناحیه رخنمون دارند و تحتتأثیر فرایندهای ماگمایی کانی تورمالین در خود توده و همچنین، فرایندهای گرمابی در همبری آن متبلور شده است. بیشتر تورمالینهای درون توده (نوع Gt) درشت دانه و بدون میانبار هستند و افزونبر خاستگاه ماگمایی، ترکیب شورل با درصد آهن بالا نشان میدهند. تورمالینهای درون همبریِ تودة گرانیت- پگماتیت با دیوارههایی از جنسهای گوناگون ریختشناسی متفاوتی دارند. در همبری با میکاشیست (نوع Mt)، تورمالینها ترکیب دراویتی دارند و بافت اسفنجی نشان میدهند؛ اما در همبری با آمفیبولشیست (نوع At)، تورمالینها شورل- دراویت شکلدار و بدون میانبارهای فراوان هستند. شواهد زمینشیمیایی نشاندهندة خاستگاه گرمابی برای هر دو دسته تورمالین درون شیستها هستند. این خاستگاه نسبتاً مشترک نشان میدهد تفاوت ریختی تورمالینها بیشتر بازتابی از شرایط فیزیکی محیط است. نبود سیال مورد نیاز و زمان کوتاه پیدایش تورمالینهای غربالی (اسفنجی) را در همبری با میکاشیست (نوع Mt) پدید آورده است. از سوی دیگر، میتوان گفت نفوذ رگهای گرانیت- پگماتیت در آمفیبولشیست ها (نوع At)، شرایط بهتری برای تبلور تورمالین فراهم آورده است و فرصت بیشتری را برای رشد کانیهای نوظهور پدید آورده است. ازاینرو، از آنجاییکه این نفوذ در مراحل پایانی روی داده است و سیال بیشتری نیز فراهم بوده است، این دسته از تورمالینها شکلدار و بدون میانبار هستند. برای پیدایش تورمالین حضور عنصرهای بور، آلومینیم، آهن و منیزیم نیاز است، ازاینرو، بور و دیگر عنصرهای مورد نیاز برای پیدایش تورمالینهای نوع Gt خاستگاه ماگمایی دارند. در برابر آن، خاستگاه این عنصرها در تورمالینهای نوع At و Mt در ارتباط با واکنشهای مربوط به فرایندهای ماگمایی گرانیتویید اوچستان در مراحل تأخیری- گرمابی با سنگهای شیستی اطراف گرانیتویید اوچستان است.
2) تورمالینهای منطقة شمالخاوری اسفاجرد درون مرمرها (نوع Ct) پدید آمدهاند و از نوع دراویت و با آلومینیم بالا هستند. این تورمالینها برپایة جایگرفتن در محدودة سنگهای متاپسامیتها و متاپلیتهای فقیر از Ca و همزیست با یک فاز اشباع از Al، و رخداد جانشینی Al(NaMg)-1 و جانشینی آلومینیم در جایگاه Y خاستگاه دگرگونی دارند. در پی دگرگونی پیشرونده، خروج سیال از سنگهای میکاشیستی اطراف مرمرها بههمراه سیالهای تأخیری- گرمابی حاصل از ماگمای سینیتی شمال اسفاجرد و هجوم آنها به مرمرها، پیدایش تورمالین در این سنگها در منطقة شمالخاوری اسفاجرد را بهدنبال داشته است. وجود تورمالین همراه با بیوتیتهایی با خوردگی و همچنین، تفاوت در دماهای بهدستآمده از دو روش دماسنجی (دماسنجی برپایة مقدار تیتانیم در کانی بیوتیت و دماسنجی تبادل Mg-Fe میان کانیهای تورمالین و بیوتیت) نشان میدهد بیوتیت بهصورت اولیه در دمای بالاتر از 566 درجة سانتیگراد پدید آمده است و سپس در دمایی بسیار کمتر تحتتأثیر سیالهای بوردار ناپایدار شده است و آهن و منیزیم مورد نیاز برای پیدایش تورمالین را فراهم آورده است.
)
