پترولوژی سنگ‌های آذرین مافیک و اولترامافیک در مجموعه افیولیتی شرق بیرجند

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده فتوحی راد، غلامرضا ـ امینی، صدرالدین
تاريخ برگزاری ۱۲ مهر ۱۳۸۴

متن اصلی:
     سنگهای آذرین مافیک و اولترامافیک مورد مطالعه در یک مجموعه افیولیتی که در فاصله حدود 120 کیلومتری شرق بیرجند واقع شده است، رخنمون دارند (شکل 1 سمت راست). افیولیت مذکور در حقیقت شرقی ترین بخش افیولیتهای شرق ایران است که در زون ساختاری جوش خورده سیستان (شکل 1 سمت چپ)واقع شده است. براساس سن میکروفسیلهای موجود در سنگهای کربناته همراه (اوربیتوئیدس)و سنگهای کربناته روی این افیولیت (نومولیت‌ها و ...)، سن جایگزینی آن کرتاسه پسین (کامپانین ـ ماستریشتین) بوده و روند کلی آن شمال غرب ـ جنوب شرق می‌باشد.


شکل (1)


سن تشکیل و تبلور سنگهای مجموعه افیولیتی اوائل کرتاسه پسین بوده است که با یک ریفتینگ قاره‌ای در بلوک واحدی که دو بلوک قاره‌ای لوت و هلمند فعلی از اجزاء آن می‌باشند، آغاز شده و سپس با پیشرفت ریفت و تبدیل آن به ریفت اقیانوسی، بخشهای مختلف یک مجموعه افیولیتی در ریفت اقیانوسی حاصله تشکیل شده است (تیرول و همکاران، 1983). با تغییر حرکات تکتونیکی شرق ایران از کششی به فشارشی تحت تأثیر حرکت صفحه آفروعربی به سمت شمال شرق، پوسته اقیانوسی مزبور به تبعیت از سرعت احتمالی بیشتر بلوک لوت نسبت به بلوک هلمند به سمت شرق شمال شرق فرورانش خود را به زیر بلوک هلمند آغاز نموده است و لذا بخشی از پوسته اقیانوسی که نمی توانسته است به فروخزش خود ادامه دهد، به همراه بخشی که در محل تماس دو صفحه و تحت فشار تکتونیکی و سایر عوامل به طرف بالا رانده شده است و نیز رسوبات نوع فلیش که در کناره ریفت در حال تشکیل بوده‌اند، در محل برخورد ظاهر شده و ضمن تحمل دگرگونی ناحیه‌ای دیناموترمال با هم مخلوط شده‌اند.
لازم به ذکر است که به دلیل افزایش حجم مطالب از ارائه عکس‌های صحرایی سنگ‌های مورد مطالعه و نیز پتروگرافی این سنگ‌ها در این نوشته صرف نظر شده است.
شیمی کانیها ژئوشیمی ژئوترموبارومتری و بحث
بخش اعظم افیولیت منطقه مورد مطالعه فرآیندهای دگرگونی شده است. از سنگهای آذرین تنها سه نمونه در گروه علوم زمین دانشگاه منچستر انگلستان توسط فتوحی راد مورد آنالیز میکروپراب کانیها قرار گرفته است؛ این سنگها عبارت از هارزبورژیت، لرزولیت و متاگابرونوریت می‌باشند که نتایج آن به دلیل کمبود جا در اینجا ارائه نشده است. همچنین جهت بررسیهای ژئوشیمیایی و تفسیرهای پترولوی تعدادی از نمونه‌های سنگی پریدوتیت‌ها و گابروها در دانشگاه تربیت مدرس تهران به روش XRF مورد آنالیز سنگ کل جهت عناصر اصلی و کمیاب قرار گرفته است که نتایج این آنالیزها نیز به دلیل حجم زیاد و کمبود جا در اینجا ارائه نشده است.
با توجه به نمودارهای شکل‌های 2 تا 5 ترکیب اورتوپیروکسن‌ها و کلینو پیروکسن‌های نمونه های هارزبورژیت و لرزولیت در میدان اورتوپیروکسنها و کلینوپیروکسن‌های مربوط به انباشتهای مورب (ویلسون، 1989،1996)قرار می‌گیرند، لذا این پریدوتیت‌ها مربوط به سری انباشتی مورب می‌باشند.


شکل (2)



 


شکل (3)



 


شکل (4)



 


شکل (5)



 


شکل (6)


براساس نمودار شکل 6- کلینو پیروکسن‌ها در نمونه متاگابرونوریت شاخص دیوپسید و اوژیت دیوپسیدی می‌باشد. همچنین با توجه به همین شکل این کانیها در میدان مورب قرار گرفته‌اند و لذا این کانیها و در نتیجه سنگهای دربردارنده، مربوط به سری کلینوپیروکسنها و سنگهای مافیک انباشتی نوع مورب می‌باشند.
سری ماگمایی پریدوتیت‌ها طبق شکل 7 تولئیتی است که با توجه به نتایج حاصله از شیمی کانیها در نمودارهای فوق‌ الذکر و مطالعات صحرایی مسلما بعضی از این سنگها پریدوتیت های متعلق به توالی انباشتی مجموعه افیولیتی منطقه مورد مطالعه هستند. در نمودار جنسن (1978)در شکل 7 (وسط)ترکیب شمیایی این سنگ‌ها درمیدان کماتئیت های اولترامافیک قرار گرفته است که مؤید ترکیب اولترا بازیک آنهاست. درصد SiO2 این سنگ‌ها کمتر از 45 است؛ بنابراین در گروه سنگ‌های اولترابازیک نیز قرار می‌گیرند.


شکل (7)



 


شکل (8)


همانگونه که در شکل 8 مشاهده می‌شود دو نمونه An-19 و TDF4 در نمودار سمت چپ شکل 8 در محدوده انباشتی‌های اولترامافیک واقع شده است. در نمودار AFM تنها نمونهTDF4 در میدان سنگ‌های انباشتی اولترامافیک متعلق به مجموعه‌های افیولیتی ترسیم شده است. سایر نمونه‌ها درهر دو نمودار شکل 8 در میدان پریدوتیت‌های دگرگونی قاعده افیولیت واقع شده‌اند. فرآیندهای سرپنتینیزاسیون و اکسیداسیون بخشی در بعضی از این سنگ‌ها (بخصوص نمونه‌هایی که مجاور محدوده‌های انباشتی قرار گرفته‌اند) می‌تواند دلیلی بر افزایش میزان منیزیم نسبت به آهن و کلسیم و در نتیجه جابجایی نقطه معرف ترکیب شیمیایی آنها به سمت میدان پریدوتیت‌های دگرگونی باشد. نمودارهای عنکبوتی پریدوتیت‌ها تشابه پریدوتیت‌ها را با گوشته اولیه و موربها نشان می‌دهد. تشابه نسبت به گوشته اولیه منشأ گوشته‌ای این سنگ‌ها را اثبات می‌نماید.


شکل (9)


براساس نتایج آنالیزهای XRF ترکیب شیمیایی سنگ‌های مافیک (بازیک)در نمودار لوباس و دیگران (1986)و در نمودار کاکس و دیگران (1979)در محدوده آندزیت بازالتی، بازالت و پیکریت بازالت ترسیم شده است. سری ماگمایی این سنگ‌ها با توجه به نمودارهای شکل 9 تولئیتی است.


شکل (10)


بطوری که مشاهده می‌شود ترکیب اغلب این نمونه‌ها در نمودارهای تمایز محیط تکتونیکی بازالت‌ها (شکل 10)در میدان بازالت‌های کف اقیانوسی و پشته‌های میان اقیانوسی ترسیم شده است. این موضوع حاکی از ارتباط قطعی آنها با ماگمای بازالتی تولئیتی پشته میان اقیانوسی افیولیت منطقه با عنایت به سایر نتایج فوق‌ااذکر دارد. جابجایی نقاط معرف ترکیب شیمیایی بعضی از نمونه‌ها به دلیل تأثیر فرآیند دگرگونی اعمال شده بر این سنگ‌ها است.
همانگونه که در شکل 11 مشاهده می‌شود ترکیب شیمیایی سه نمونه از این سنگها در میدان انباشتهای مافیک افیولیت‌ها ترسیم شده است. به دلیل دگرگونی شدید‌تر ترکیب شیمیایی سه نمونه دیگر این سنگ‌ها خارج از میدان مذکور قرار گرفته است. بخصوص نمونه FJI که به دلیل مقدار بالای CaO در ترکیب شیمیایی آن از میدان انباشتهای مافیک اوفیولیت ها فاصله بیشتری گرفته است. نکات فوق الذکر در مورد نمودار AFM در شکل 11 نیز دقیقا به همان دلیل صادق است.
نمودارهای عنکبوتی، نشان می‌دهند که گابروها الگوهایی مشابه بازالتهای تولئیتی کف اقیانوسی نوع غنی شده (Eor P-MORB)دارند. لذا بر این اساس نیز گابروها ومتاگابروهای مذکور متعلق به سری تولئیتی افیولیت منطق هستند.
ژئوترموبارومتری کاربرد روشهای ترمودینامیک تعادلی برای بدست آوردن وضعیت های فشار ـ دمایی مجموعه کانیهای در حال تعادل در محل و زمان تشکیل و تبلور آنهاست (دروپ، 1979؛ ساتیرات و دروپ، 2001). اساس این روش توسط بسیاری از محققین عنوان شده است (به عنوان مثال فریزر، 1977؛ وود و فریزر، 1977؛ پاول، 1978؛ دروپ، 1979؛ پاول و هلند، 1985؛ اسن، 1989؛ هلند و پاول 1992،1998).


شکل (11)


براساس نتایج آنالیز الکترون میکروپراب کانیهای سنگ هایآرین مافیک و اولترامافیک اکتیویته کانیهای مختلف این سنگ‌ها با نرم افزار مربوطه (Active exe) بدست آمد که برای محاسبه اکتیویته در مورد کانیهای مختلف از روشهای محققین مختلفی نیز استفاده شده است.
بعنوان مثال برای کیلنوپیروکسنها اکتیویته با استفاده از روش هلند و پاول (1990) و برای پلاژیوکلاز با روش هلند و پاول (1992)، محاسبه شده است. لازم به ذکر است که برای تخمین میزان درصد Fe3+ بعضی از کانیها از معادله دروپ (1987) استفاده شده است. همچنین از میان دو نرم افزار مهم مربوطه برای محاسبات ترموبارومتری یعنی TWEEQU برمن (1991) و Thermocalc هلند و پاول (1998)، نرم افزار دومی به دلیل انجام اتوماتیک تصحیحات لازم در محاسبات که در اولی انجام نمی‌شود (پاول و هلند، 1994)انتخاب شد. لذا محاسبات فشار دمایی نیز توسط نرم افزار اخیرالذکر انجام گرفت. همچنین در همه نمونه‌ها از کالیبراسیون های مختلفی که توسط محققین مختلفی ارائه شده است استفاده شد که نتایج حاصله بصورت خلاصه در جدول 1 ارائه شده است.
بطور که در جدول 1 مشاهده می‌شود نتایج ژئوترموبارومتری دماهایی بین 944 درجه سانتیگراد در گابروها تا 1294 درجه سانتیگراد در پریدوتیت‌ها بدست آمده است. البته از پریدوتیت‌ها دماهای بالای 1421 تا 1585 درجه سانتیگراد براساس بعضی ترمومترها بدست آمده است که منطقی نمی‌ نماید. برای تبلور این سنگ ها براساس محاسبات نرم‌افزار ترموکالک هلند و پاول (1998)دماهایی بین 748 درجه سانتیگراد در گابروها تا 1282 درجه سانتیگراد در پریدوتیت‌ها و فشارهایی بین 46/17 در گابرو تا 7/24 و 6/33 کیلوبار در پریدوتیت‌ها بدست آمده است. اغلب دماهای بدست آمده مذکور بخصوص دماهای ترموکالک تبلور این سنگها از ماگمای غنی از منیزیم نوع مورب در یک مرکز گسترش کف اقیانوسی را تایید می‌نماید.


جدول (1)

کلید واژه ها: خراسان جنوبى