تفسیر تاریخچه رسوبگذاری و جغرافیای دیرینه پالئوسن در شمال شرق ایران

مقدمه: حوضه کپه داغ با بسته شدن دریای هرسینین و پس از کوهزایی تریاس میانی، که در اثر برخورد پلیت ایران و توران به وقوع پیوسته، در شمال شرق ایران و ترکمنستان به فرم یک حوضه درون قاره ای تشکیل گردیده است (افشار حرب 1994، بربریان و کینگ 1981). رسوب گذاری در این حوضه با فرو نشینی بخش شمالی حوضه در طول گسل های اصلی از ژوراسیک آغاز شده است (افشار حرب 1979). ولیکن موسوی حرمی و برنر (1992) پیشنهاد کرده اند که بیشتر فرو نشینی پس از ژوراسیک در شرق کپه داغ در ارتباط با بار رسوبی بوده است. در طی ژوراسیک آغازین و میانی، رسوبات سیلیسی آواری در محیط های دلتایی- دریایی بر جای گذاشته شده (مدنی 1977) و در اواخر ژوراسیک میانی و پسین، شرایط تشکیل کربنات، به استثنای شرقی ترین بخش حوضه (موسوی حرمی 1989)، در منطقه مهیا گردیده و رسوبات ضخیم کربناته بر جای گذاشته شده اند (آدابی و رائو 1991 ، لاسمی 1995). در اوخر ژوراسیک تا اوایل کرتاسه، دریا از منطقه مورد مطالعه پسروی کرده و رسوبات قرمز رنگ سیلیسی آواری در سیستم رودخانه ای بر جای گذاشته شده است (موسوی حرمی و برنر 1990 و 1993). با پیشروی مجدد دریا، شرایط تشکیل رسوبات فراهم شده و این موقعیت تا اواخر کرتاسه، به استثنای مدت کوتاهی در تورونین (کلانتری 1987)، ادامه داشته است. در اواخر کرتاسه، با پسروی دریا رسوبات قرمز رنگ سازند پسته لیق با سن پالئوسن تحتانی در محیط رود خانه ای و پلایایی بر جای گذاشته شده است (موسوی حرمی 1993) و سپس با بالا آمدن سطح آب دریا با نرخ سریع، منشاء رسوبات سیلیسی آواری به طرف مرکز و جنوب شرق حوضه رفته و منجر به تشکیل کربنات های سازند چهل کمان با سن پالئوسن فوقانی در منطقه شده است (محبوبی و دیگران 1377، برنر و دیگران 1999). پیشروی و پسروی موضعی تا میوسن ادامه داشته تا هنگامیکه سازند های حوضه کپه داغ در طی کوهزایی آلپ پسین چین خورده و تاقدیس ها و ناودیس هایی را در منطقه تشکیل داده است.
هدف از این مطالعه، بررسی تاریخچه رسوب گذاری و تفسیر جغرافیای دیرینه شمال شرق ایران در طی پالئوسن است تا بتواند به عنوان راهنمایی در کارهای تفصیلی اکتشافی بعدی در این منطقه مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا 6 ستون چینه شناسی از سازندهای پسته لیق و چهل کمان اندازه گیری و بیش از 1000 نمونه برداشت و مطالعه شده است. تعبیر و تفسیر جغرافیای دیرینه عمدتاٌ بر اساس شناخت رخساره های سنگی و تغییرات عمودی و جانبی آنها در صحرا و نیز مطالعه مقاطع نازک صورت گرفته است. بر این اساس، 9 نقشه جغرافیای دیرینه در شمال شرق ایران در طی پالئوسن ارائه شده است.
تاریخچه رسوبی و جغرافیای دیرینه: در اواخر ماستریشتین (کرتاسه فوقانی)، دریای اپی کنتینانتال در منطقه مورد مطالعه از جنوب شرق به طرف شمال غرب پسروی کرده است. این وضعیت تا پالئوسن تحتانی (دانین) ادامه داشته و منجر به ته نشست ضخامت زیادی از رسوبات سیلیسی آواری قرمز رنگ (سازند پسته لیق) شده است. سپس در پالئوسن فوقانی (تانیتین) دریا پیشروی کرده و رسوبات کربناته سازند چهل کمان بر جای گذاشته شده است. ضخامت رسوبات پالئوسن در منطقه مورد مطالعه از غرب به شرق افزایش یافته (359 به 418 متر) که در ارتباط با ضخامت رسوبات دانه درشت سیلیسی آواری در جنوب شرق ناحیه است. مطالعات انجام شده نشان می دهد که سری پالئوسن در منطقه بر اساس مجموعه های رخساره ای در 6 مرحله مختلف بر جای گذاشته شده است که با توجه به این نتایج می توان تعداد 9 نقشه جغرافیای دیرینه ارائه کرد.
مرحله اول: رسوبات تحتانی ترین قسمت این مرحله در بخش مرکزی و غربی منطقه مورد مطالعه از مجموعه ای از گلسنگ های قرمز رنگ با مقادیری گچ تشکیل شده است. این رسویات فاقد هر گونه ساختمان رسوبی بوده و گاهی اوقات تناوبی از ماسه سنگ های دانه ریز با لایه بندی یا لامیناسیون مورب در بین آنها دیده می شود. این مجموعه به طرف جنوب شرق تغییر رخساره داده و به کنگلومرا و ماسه سنگ تبدیل می شود. رسوبات دانه درشت بخش شرقی در یک سیستم رود خانه ای بریده بریده تشکیل شده است، در حالیکه به طور همزمان رسوبات دانه ریزتر گلسنگی و تبخیری ها در یک محیط دریاچه ای شور (پلایایی) یا حواشی دریاچه در قسمت های مرکزی و غربی منطقه مورد مطالعه ته نشست کرده اند.
مرحله دوم: رسوبات این مرحله عمدتاٌ از ماسه سنگ، ماسه سنگ پبل دار و کنگلومرا با مقادیر کمتری رسوبات دانه ریزتر در یک سیستم رودخانه ای بر جای گذاشته شده است. در هنگام تشکیل این بخش از توالی، رودخانه از جنوب و جنوب شرق به طرف شمال و شمال غرب در طول منطقه مورد مطالعه در حرکت بوده و عمدتاٌ رسوبات دانه درشت را در کانال های رودخانه ای بر جای گذاشته است. کاهش اندازه دانه ها و ضخامت رسوبات دانه درشت به طرف شمال و شمال غرب و نیز تفسیر جهت جریان قدیمه (Paleocurrent) موید حرکت رودخانه در این مسیر بوده است. حضور پبل های حاوی فسیل های کرتاسه و سنگ های قدیم تر نیز نشان می دهد که در اوایل پالئوسن محدوده آق دربند به عنوان منطقه ای فعال، سنگ منشاء رسوبات آواری در این ناحیه را تشکیل می داده است.
مرحله سوم: آخرین مرحله رسوب گذاری در پالئوسن تحتانی با ته نشست شیل های قرمز رنگ و مقادیر زیادتری از تبخیری ها همراه است. علاوه بر این، تعداد زیادی لایه دولومیت و سنگ آهک بدون فسیل نیز در این بخش وجود دارد. حضور رسوبات دانه ریز موید این موضوع است که رودخانه رسوبات دانه درشت تر را در مناطق دورتر و در جنوب ناحیه بر جای گذاشته و این منطقه ناحیه پستی (دریاچه های پلایایی) را تشکیل می داده است. همچنین ضخامت زیادتری از رسوبات آواری دانه ریز با تناوبی از لایه های ماسه ای در شرقی ترین قسمت موید این مطالب است که غرب منطقه مورد مطالعه نسبت به شرق در ارتفاعات کمتری (پست تر) قرار داشته است.
مرحله چهارم: در ابتدای این مرحله (پالئوسن فوقانی، تانیتین) دریا از طرف شمال غرب به طرف جنوب شرق پیشروی کرده و رسوبات کربناته سازند چهل کمان را در منطقه در محیطی دریایی بر جای گذاشته است. تحتانی ترین رسوبات این مرحله در توالی های مطالعه شده عمدتاٌ از سنگ آهک های دریایی با فسیل های شاخص و بین لایه های دولومیتی تشکیل شده که در طی پیشروی سریع دریا در ابتدای پالئوسن فوقانی ته نشست کرده اند. در طی رسوب گذاری این بخش از مرحله چهارم، رسوبات در قسمت های بالای بین جزر و مدی و مردابی ته نشست کرده که تدریجاٌ به طرف بالا به پشته های ماسه ای تبدیل شده است. سپس دریا به حالت سکون در آمده و به دلیل تغییرات ناحیه ای سطح آب دریا توالی های به طرف بالا کم عمق شونده ای را بر جای گذاشته است. در طی رسوب گذاری رسوبات کربناته این بخش از مرحله چهارم، در شرقی ترین ناحیه مورد مطالعه، شرایط تشکیل رسوبات سیلیسی آواری، و به احتمال زیاد در یک محیط ساحلی، حکمفرما بوده است. وجود رسوبات سیلیسی آواری در این ناحیه نیز موید این است که آق دربند رفته رفته بالا آمده و به عنوان منشاء تولید رسوبات آواری عمل کرده و از تشکیل کربنات ها در بخش شرقی ناحیه مورد مطالعه جلوگیری کرده است. همچنین وجود رسوبات گلسنگی و تبخیری در رسوبات بخش فوقانی این مرحله نشان می دهد که این رسوبات در محیطی نیمه بسته تا بسته در حواشی دریا بر جای گذاشته شده اند.
مرحله پنجم: این مرحله با پیشروی سریع دریا در اواسط پالئوسن فوقانی (اواسط تانیتین) از شمال غرب به جنوب غرب شروع شده است. در اثر این پیشروی ضخامت زیادی از رسوبات کربناته بر جای گذاشته شده که می توان آنها را در توالی های چینه شناسی برداشت شده شماره 2 تا 6 مشاهده نمود. نبود رسوبات دریایی در توالی شماره 1 ممکن است به 2 دلیل باشد: 1- نرسیدن پیشروی دریا به این منطقه به طوریکه در زمان تشکیل رسوبات دریایی در بخش مرکزی و غربی ناحیه مورد مطالعه، رسوبات سیلیسی آواری قاره ای و ساحلی در شرق بر جای گذاشته می شده است، 2- این احتمال وجود دارد که رسوب گذاری صورت گرفته و سپس بر اثر فرسایش و در هنگام پایین رفتن سطح آب دریا از بین رفته است که به دلیل عدم مشاهده سطح فرسایشی، احتمال وقوع مورد اول بیشتر است. وجود ضخامت زیادی از سنگ های کربناته که از تعداد زیادی پاراسکانس به طرف بالا کم عمق شونده تشکیل شده و رسوب گذاری در محیط های دریای باز تا جزر و مدی را نشان می دهد موید این موضوع است که تغییرات موضعی در سطح آب دریا در این ناحیه وجود داشته است.
مرحله ششم: آخرین مرحله از رسوب گذاری پالئوسن فوقانی با لایه ای از خاک های قدیمه (پالئوسل) شروع می شود که حاکی از خروج کوتاه مدت منطقه از آب بوده است. این ویژگی در کلیه توالی های چینه شناسی مطالعه شده مشاهده گردیده است. عقیده بر این است که این قسمت از مرحله ششم در هنگام افت یا پایین افتادن سطح آب دریا تشکیل شده و باعث فرسایش برخی از رسوبات کربناته پالئوسن فوقانی شده است. وجود یک کانال فرسایشی بزرگ که توسط کنگلومرا پر شده و در مقطع شماره 2 قابل رویت است نیز موید این مطالب است. پبل های آهکی تشکیل دهنده این کنگلومرا علاوه بر داشتن فسیل ژوراسیک و کرتاسه دارای شواهدی از کربنات های ابتدای پالئوسن فوقانی نیز می باشد که این خود گواه دیگری بر فرسایش بخشی از رسوبات کربناته پالئوسن فوقانی در طی ته نشست ابتدای مرحله ششم است. دریای پالئوسن فوقانی مجدداٌ از شمال غرب به طرف جنوب شرق پیشروی نموده که پس از سکون نسبی سطح دریا، تناوبی از واحد های کربناته به طرف بالا کم عمق شونده و شیلی را بر جای گذاشته است. مطالعه رخساره های سنگی این واحد های کربناته نیز نشان می دهد که محیط تشکیل آنها از دریای باز تا بخش بالای بین جزر و مدی در تغییر بوده است. با ورود رسوبات دانه ریز سیلیسی آواری در ابتدای ائوسن (اپیرزین)، شرایط تشکیل کربنات ها متوقف شده و رسوبات شیلی سازند خانگیران در محیط دریایی بر جای گذاشته است.
نتیجه گیری: رسوبات پالئوسن در حوضه رسوبی کپه داغ در شمال شرق ایران شامل مجموعه ای از رسوبات سیلیسی آواری، کربناته به همراه رسوبات تبخیری اند که سازند های پسته لیق (پالئوسن تحتانی) و چهل کمان (پالئوسن فوقانی) را در این ناحیه تشکیل می دهند. مطالعه رخساره های سنگی در صحرا و آزمایشگاه منجر به تفسیر 6 مرحله برای رسوب گذاری در منطقه شده است. در مرحله اول منطقه عمدتاٌ به فرم ناحیه ای پست بوده است در حالیکه در مرحله دوم با فعال شدن منطقه آق دربند، این ناحیه توسط رودخانه ای بریده بریده پوشیده شده و رسوبات دانه درشت برجای گذاشته شده است. در مرحله سوم، مجدداٌ ناحیه به فرم پست (دریاچه ای- پلایایی) درآمده و رسوبات دانه درشت تر در جنوب منطقه مورد مطالعه و دور تر بر جای گذاشته شده اند. مرحله چهارم که همراه با پیشروی دریا و سپس به حالت سکون درآمدن نسبی سطح دریا بوده است، رسوبات کربناته به فرم پارا سکانس های کم عمق شونده به طرف بالا در محیطی دریایی بر جای گذاشته شده است. مرحله پنجم نیز مجدداٌ با پیشروی سریع دریا در اواسط تانیتین آغاز شده و منجر به ته نشست ضخامت زیادی از رسوبات کربناته در محیط دریایی شده است. عدم وجود رسوبات کریناته در شرقی ترین مقطع احتمالاٌ به دلیل نرسیدن پیشروی دریا به این ناحیه بوده است. مرحله ششم با لایه ای از خاک های قدیمه (پالئوسل) شروع شده که موید خروج رسوبات از آب و نیز پایین افتادن سطح دریا در منطقه است. در خاتمه دریا مجدداٌ پیشروی کرده و برای مدتی به حالت سکون بوده است و پارا سکانس های کم عمق شونده به طرف بالا را تشکیل داده است. تفسیر شرایط رسوب گذاری بر اساس تغییرات رخساره ای منجر به ارائه 9 نقشه جغرافیای دیرینه گردیده است.