بررسی اختصاصات ژئوشیمیایی رخساره‌های سنگی سازند سنگستان در غرب استان یزد با استفاده از آنالیز چندمتغیره به‌منظور تعیین منشأ رسوبات، روند تغییرات عناصر در محیط رسوبی و شرایط آب‌وهوایی

مقدمه

خرده‌قارۀ ایران مرکزی، شامل سه بلوک لوت، طبس و یزد است که بلوک یزد در قسمت غربی آن قرار دارد (Alavi 1991). این بلوک از غرب با گسل دهشیر- بافت و از شرق با بلوک پشت بادام و گسل انار محدود شده است (شکل 1). دو سازند سنگستان و تفت، متعلق به کرتاسۀ زیرین در این بلوک، گسترش چشمگیری دارند. سازند سنگستان برای اولین بار در نقشۀ چهارگوش یزد به این عنوان نام‌گذاری شده است (Nabavi 1972). چینه‌شناسی و بیواستراتی‌گرافی مقطع تیپ آن، در منطقۀ خارکوه، 35 کیلومتری جنوب شرقی روستای علی‌آباد قرار داشته که به‌طورکامل مطالعه شده است (Parto Azar and Aboutorab 1981) . به‌طورکلی مطالعات انجام‌شده دربارۀ رسوبات کرتاسۀ پیشین، در حوضۀ جنوب یزد بر سازند تفت متمرکز بوده است؛ زیرا میزبان ذخایر بزرگ سرب و روی، مانند مهدی‌آباد، فرح‌آباد، منصورآباد و ... است (Mojtahedzadeh 2002; Maghfouri and Hosseinzadeh 2018; Maghfouri et al. 2019; Maghfouri et al. 2020). در مقابل، دربارۀ سازند سنگستان مطالعات چندانی صورت نگرفته است. یادآوری می‌شود بیشتر این مطالعات بر چینه‌شناسی و دیرینه‌شناسی رسوبات کرتاسۀ پیشین متمرکز بوده و در آن‌ها کمتر به ژئوشیمی و بررسی محیط رسوبی پرداخته شده است.

چینه‌شناسی کرتاسۀ زیرین در نواحی غرب و جنوب غرب یزد را (Khosro Tehrani and  Vaziri Moghadam 1993) بررسی کرد. براساسِ مطالعۀ آن‌ها، مقاطع چینه‌شناسی کوه تهر و کوه معین‌آباد از سازندهای سنگستان و تفت به سن کرتاسۀ پیشین، ازلحاظ ضخامت و تا حدودی لیتولوژی با هم تفاوت دارند. براساسِ مطالعۀ Wilmsen et al. (2015)، سازند سنگستان که در شش مقطع مختلف مطالعه شده، از رسوبات سیلیسی آواری (کنگلومرا، ماسه‌سنگ و سیلتستون) تشکیل شده است. علاوه‌برآن، محیط تشکیل این سازند، مخروط افکنه، رودخانه‌های مارپیچ و محیط دریایی محدودشده، تشخیص داده شد. در مطالعه‌ای دیگر، سازند سنگستان به‌همراه دیگر سازندهای کرتاسۀ پیشین، در حوضۀ جنوب یزد ازنظر چینه‌شناسی و دیرینه‌شناسی بررسی و مدل پلتفرم کربناته برای رسوبات کرتاسۀ پیشین در نظر گرفته شد
(Safaei et al. 2020).

استفاده از ژئوشیمی عناصر اصلی و کمیاب رسوبات آواری، امری بسیار رایج در مطالعات ژئوشیمی رسوبی است که محققان برای اهداف مختلف از آن استفاده کرده‌اند که ازآن‌جمله، می‌توان به جایگاه تکتونیکی و شرایط آب و هوایی قدیمی ناحیۀ منشأ و ماهیت سنگ منشأ اشاره کرد (Shadan and Hosseini-Barzi 2013; Wang et al. 2013; Nowrouzi et al. 2014; Salehi et al. 2014; Zaid et al. 2015; Moallemi et al. 2017; Okon et al. 2017; Periasamy and Venkateshwarlu 2017; Somasekhar et al. 2018; Abubakar et al. 2019; Etesampour et al. 2019; Sci et al. 2019; Xu et al. 2019 علاوه‌برآن، از ژئوشیمی رسوبی به‌منظور شناسایی محیط ته‌نشست رسوبات، جورشدگی هیدرولیکی آن‌ها و درجۀ مچوریتی رسوبات استفاده شده ‌است (Armstrong-Altrin et al. 2015; Zand-Moghadam et al. 2018; Haruna and Ojo 2019; Khan et al. 2019; Patra and Shukla 2020). در روش‌های آماری چندمتغیره می‌توان به منشأ رسوبات مختلف پی برد و همچنین، ارتباط بین چندین عنصر را باهم مشخص کرد که چنین امری در آنالیز‌های تک‌متغیره امکان‌پذیر نیست. باوجود مزیت‌های این روش‌ها، به استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره برای مطالعۀ رسوبات سیلیسی آواری با استفاده از داده‌‌ای ژئوشیمی، تاکنون چندان توجه نشده و تعداد محدودی مطالعه با استفاده از این روش‌ها انجام شده‌ است (Ohta 2004; Zaid and Al Gahtani 2015; Haque and Roy 2020).

در این پژوهش، براساسِ یافته‌های به‌دست‌آمده از ویژگی‌های صحرایی، کانی‌شناسی و مطالعات ژئوشیمی رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان، تلاش شده است جنس دقیق رسوبات و نحوۀ ارتباط آن‌ها با عمیق‌شدن حوضۀ رسوبی مشخص شود. همچنین سعی شده است با استفاده از آنالیز چندمتغیره، ارتباط بین عناصر و منشأ رسوبات شناسایی شود و در پایان با استفاده از داده‌های ژئوشیمی، تلاش شده شرایط آب و هوایی در زمان کرتاسۀ پیشین در بلوک یزد مشخص شود.

گفتنی است در بین سازند سنگستان، یک لایه گدازۀ بازالتی (و در بعضی جاها دو لایه گدازه) با ضخامت قابل‌توجه نیز وجود دارد که در منطقۀ غرب بلوک یزد گسترش بیشتری دارد. این گدازۀ بازالتی در مقالۀ مستقلی به‌تفضیل بررسی شده است (Abbaszadeh et al. 2021). تشکیل مجموعۀ سازند‌های سنگستان، تفت و گدازه‌های بازالتی در کرتاسۀ پایینی، در یک حوضۀ ریفت درون‌قاره‌ای دانسته شده است. مقالۀ حاضر نگاهی به این موضوع هم داشته و به‌دنبال دلایلی برای تصحیح و تکمیل فرضیۀ تشکیل ریفت درون‌قاره‌ای در این ناحیه بوده است.

راه‌های دسترسی و زمین‌شناسی ناحیۀ موردمطالعه

رسوبات سیلسی آواری سازند سنگستان در دو مقطع بیداخوید و کوه علوی بررسی شد که در نقشۀ زمین‌شناسی ورقۀ 1:100000 خضرآباد قرار دارد. منطقۀ بیداخوید در جنوب شرقی روستای علی‌آباد از توابع شهرستان تفت و در طول جغرافیایی 53 درجه و 54 دقیقه و 27 ثانیه و در عرض جغرافیایی 31 درجه و 34 دقیقه و 6/32 ثانیه قرار دارد. همچنین منطقۀ کوه علوی در شمال غربی روستای علی‌آباد و طول جغرافیایی 53 درجه و 48 دقیقه و 7/55 ثانیه و در عرض جغرافیایی 31 درجه و 41 دقیقه و 4/36 ثانیه قرار دارد. این مناطق و راه‌های دسترسی به آن در شکل 1 نشان داده ‌شده‌ است.

ازلحاظ زمین‌شناسی، قدیمی‌ترین رخنمون‌های سنگی، متعلق به دوران پرکامبرین است که شامل شیل، ماسه‌سنگ، سیلستون سبزرنگ و سبز مایل به خاکستری و به‌طور فرعی، لایه‌های دولومیتی قهوه‌ای، متمایل به زرد سازند کهر است.

توالی کرتاسۀ پیشین، بیشترین رخنمون را در مناطق موردمطالعه نشان می‌دهد. به‌طورکلی، این توالی با رسوبات کنگلومرایی و ماسه‌سنگی سازند سنگستان شروع می‌شود که به‌صورت ناپیوستگی آذرین‌پی، ناهمواری‌های گرانیت شیرکوه با سن ژوراسیک را می‌پوشاند و یا اینکه به‌صورت ناپیوستگی دگرشیب، روی رسوبات سازند شمشک قرار گرفته ‌است. سازند تفت با ترکیب سنگ آهک اوربیتالین‌دار به‌صورت تدریجی روی سازند سنگستان قرار گرفته است. سنگ‌های تشکیل‌شده در آب‌های عمیق، سازند درۀ زنجیر بالاترین قسمت توالی کرتاسۀ پیشین را تشکیل داده است که به‌طوردیگر، شیب سازند تفت را می‌پوشاند (Wilmsen et al. 2015). این سنگ‌ها از سنگ‌آهک اسپیکولیتی و مارن‌های آب‌های عمیق تشکیل‌شده‌ و شامل آمونیت‌های فراوانی است (Ghorbani 2019).

توالی کرتاسۀ پیشین، در مناطق بیداخوید و کوه علوی، شامل سازندهای سنگستان و تفت است. سازند سنگستان در برش‌های موردمطالعه با ناپیوستگی آذرین ‌پی، بر روی گرانیت شیرکوه قرار گرفته است. نتایج برداشت زمین‌شناسی نشان داد که ضخامت این سازند در برش بیداخوید حدود 1305 متر و در برش کوه علوی حدود 1342 متر است. همان‌طورکه در ستون چینه‌شناسی، برش‌های موردمطالعه مشاهده می‌شود (شکل 2)، سازند سنگستان با کنگلومرا آغاز می‌شود و با ماسه‌سنگ‌های درشت‌دانه و ریزدانه با رنگ‌های مختلف ادامه پیدا می‌کند (شکل 3). در هر دو منطقۀ موردمطالعه، در بین لایه‌های تخریبی سازند سنگستان، یک افق گدازۀ بازالتی برونزد دارد که به‌صورت هم‌شیب با سایر لایه‌های این سازند قرارگرفته است (شکل 3). با نزدیک‌ترشدن به سمت سازند تفت، سیلتستون‌ها تشکیل شده که به رنگ قرمز و خاکستری تیره مشاهده شده‌اند. در افق‌های بالایی این سازند، یک لایۀ نازک سنگ آهک قرار گرفته و سپس یک لایۀ سیلتستون قرمز روی این لایۀ آهکی نهشته شده است. درنهایت، روی این لایۀ سیلتستونی، لایه‌های کربناتی سازند تفت به‌صورت هم‌شیب نهشته شده‌ است. این روند مشابه در هر دو برش بیداخوید و کوه علوی دیده شد که در شکل 3 نشان داده شده ‌است.

شکل 1- موقعیت جغرافیایی بلوک یزد در زون‌های ساختاری ایران (A) (اقتباس از (Alavi 1991) به‌همراه راه‌های دسترسی و نقشۀ زمین‌شناسی ساده‌شدۀ مناطق موردمطالعه (B) اقتباس از نقشه‌های زمین‌شناسی 1:100000 خضرآباد و یزد (Hajmolla- Ali 1993; Haj Mola ali and Majidifard 2000).

Fig 1- Geographical location of Yazd block in structural zones of Iran (A), access roads and the simplified geological map and access of the studied areas taken from geological maps of Yazd and Khezerabad (1:100000) (B)

شکل 2- ستون چینه‌شناسی تهیه‌شده از سازند سنگستان در برش‌های بیداخوید و کوه علوی؛ محل برداشت نمونه‌های ژئوشیمی با مربع و نمونه‌های پترولوژیکی با ستاره مشخص شده‌ است

Fig 2- The stratigraphic column of Sangestan formation in Bidakhavid , Alavi Mountain sections, the location of geochemical samples and petrological samples have been shown in rectangle and star, respectively.

رسوبات کنگلومرای کرمان به سن کرتاسۀ پسین-پالئوسن، از مهم‌ترین واحدهای سنگی دوران سنوزوئیک در محدودۀ مناطق موردمطالعه است. مهم‌ترین ماگماتیسم در نزدیکی مناطق موردمطالعه، باتولیت شیرکوه با سن Ma159-186 با روش پتاسیم-آرگون روی فلدسپات است که باعث دگرگونی مجاورتی رسوبات قدیمی‌تر شده و رسوبات کرتاسۀ پیشین با ناپیوستگی آذرین پی بر روی آن قرار گرفته است (Az-Mikaelians et al. 2020). این گرانیت از نوع پرآلومین و نوع S است و از سه واحد جداگانۀ گرانودیوریتی، مونزوگرانیتی و لوکوگرانیتی با مرز واضح تشکیل شده است (Sheibi et al. 2012). نقشۀ زمین‌شناسی مناطق موردمطالعه در شکل 1 نشان داده شده‌ است.

شکل 3- تصاویر صحرایی از مناطق پژوهش: A. وجود لایه‌های ماسه‌سنگ قرمز در برش کوه علوی (دید به سمت شمال)، وجود افق بازالتی بین لایه‌های تخریبی سازند سنگستان در برش بیداخوید (دید به سمت جنوب غربی )، نمایی از لایه‌های انتهایی سازند سنگستان و مرز هم شیب با سازند تفت در برش کوه علوی (دید به سمت جنوب متمایل به جنوب غربی (C)، برش بیداخوید (دید به سمت جنوب غربی) (D).

Fig 3- Field images of study areas: A) the existence of red sandstone in Alavi Mountain section (view to north), B) Basalt horizon within Siliciclastic layers of Sangestan formation in the Bidakhavid section (view to the southwest), the photo of the last layers of Sangestan formation which located in conformation with Taft formation in Alavi Mountain section (view to southwest) (C), and Bidakhavid section (view to southwest) (D).

روش انجام پژوهش

پس از بازدیدهای صحرایی، نمونه‌برداری از رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان در هر دو برش چینه‌شناسی به‌منظور مطالعات سنگ‌شناسی و ژئوشیمی انجام شد. از برش کوه علوی، 9 نمونه سیلتستون و 8 نمونه ماسه‌سنگ و از برش بیداخوید 3 نمونه سیلتستونی و 7 نمونه ماسه‌سنگی برداشت شد. از بین نمونه‌های برداشت‌شده، 16 نمونه برای تهیۀ مقطع نازک انتخاب و با میکروسکوپ پلاریزان مدل الیمپوس (Olympus) مطالعه شد. شمارش نقطه‌ای برای نام‌گذاری دقیق 12 نمونه‌ ماسه‎‍سنگی روی مقاطع و به روش گزی-دیکنسون (Gazzi-Dickinson method) انجام شد. تقسیم‌بندی انواع پارامترهای نقطه‌شماری در جدول 1و نتایج حاصل از آن در جدول 2 نشان داده شده است. همچنین نمونه‌های بررسی‌شده، براساسِ تقسیم‌بندی فولک (1980) نام‌گذاری شد.

برای انجام مطالعات ژئوشیمی،آماده‌سازی27 نمونۀ آواری در آزمایشگاه‌های دانشکدۀ معدن و متالورژی دانشگاه یزد انجام شد. ابتدا نمونه‌ها برش داده شد تا سطح هوازده‌نشده و سالمی از نمونه انتخاب شود. پس‌ازآن، نمونه‌ها با دستگاه سنگ‌شکن فکی خرد شده تا به ابعاد مدنظر برای پودرکردن مناسب باشد. درنهایت، نمونه‌ها با آسیاب دیسکی پودر شد تا به‌اندازۀ ذرات زیر 200 مش برسد. درحین آماده‌سازی نمونه‌ها، حداکثر دقت صورت گرفت تا نمونه‌ها از هرگونه آلودگی دور باشد. نمونه‌های پودرشده به آزمایشگاه زرآزما فرستاده شد تا برای عناصر اصلی، فرعی و نادر خاکی آنالیز شود. نمونه‌ها ابتدا با بورات متالیتیم ذوب شده و پس‌ازآن، با اسیدنیتریک رقیق حل شده است تا برای آنالیز عناصر آماده شود. برای تجزیۀ اکسید عناصر اصلی، از روش ICP-OES استفاده شده و سپس با دستگاه ICP-OES 735، ساخت شرکت Varian استرالیا خوانش شده است. همچنین برای آنالیز عناصر فرعی و نادر خاکی از روش ICP-MS استفاده شد که برای این امر از دستگاه Agilent Series4500 ساخت کشور آمریکا استفاده شده ‌است.

برای انجام مطالعات آماری چندمتغیره از نرم‌افزار SPSS و برای رسم نمودارهای سه‌تایی از نرم‌افزار GCDkit استفاده شده‌ است. علاوه‌برآن، برای رسم ستون چینه‌شناسی از نرم‌افزار Rock work 14 استفاده شد.

جدول 1- تقسیم‌بندی انواع پارامترهای نقطه‌شماری‌شده و علائم اختصاری آن‌ها

Table1- The classification of parameters used in modal analysis, and their abbreviations

بحث و تحلیل یافته‌های پژوهش

پتروگرافی و آنالیز مودال

بررسی اولیۀ مقاطع نازک نشان داد که نمونه‌های آواری سازند سنگستان در دو برش موردمطالعه، شامل ماسه‌سنگ و سیلتستون است. نمونه‌های ماسه‌سنگی اغلب، متوسط‌دانه است و درصد کمی درشت‌دانه و دارای گردشدگی متوسط و نابالغ است. دانه‌ها دارای تماس‌های مستقیم و مضرس است و میزان رس در نمونه‌های ماسۀ سنگی کم است. برای انجام مطالعات دقیق‌تر، آنالیز مودال روی آن‌ها انجام شد. ذرات اصلی تشکیل‌دهندۀ این سنگ‌ها نسبت‌به کل سنگ، به‌طور میانگین شامل 56% کوارتز ، 25% فلدسپات و کمتر از 1% خرده‌سنگ است (جدول 2). در ابتدا تصویر یک ماسه‌سنگ آرکوزی نشان داده شده که در آن فلدسپات‎‍ها بیش از 25درصد حجم سنگ را تشکیل داده است. کوارتز‎‍های تک‌بلوری نیز به رنگ شفاف در آن مشاهده می‎‍شود. سیمان اکسید آهن نیز فضای بین بلور‎‍ها را پر کرده ‎‍است که به رنگ تیره دیده می‎‍شود (شکل.a 4). در نمونه‌های ماسه‌سنگی موردمطالعه، کوارتزهای مشاهده‌شده، اغلب به‌صورت تک‌بلوری (حدود 5/54%) و به میزان کم کوارتزهای چندبلوری (5/1%) است. در شکل.b 4، یک کوارتز چندبلوری نشان داده شده ‎‍است. فلدسپات‌های موجود با رخ‎‍های دوجهته، بیشتر از نوع فلدسپات پتاسیم بوده و به میزان بسیار کم پلاژیوکلاز در آن مشاهده شد. سطح بعضی از فلدسپات‌های موجود به میزان کمی به کانی‌های رسی تجزیه شده‌ است و به‌همین‌علت این بلور‎‍ها، در بعضی موارد شفاف نیست و سطح مه‎‍آلود دارد. در شکل.c 4، یک بلور بزرگ فلدسپات دانه‎‍درشت، دارای رخ‎‍های واضح به‌همراه بلور کوارتز نشان داده شده ‎‍است که بین آن‎‍ها را سیمان اکسید آهن پر کرده ‎‍است. در این نمونه‌ها خرده‌سنگ چندانی مشاهده نشد و همان‎‍طورکه بیان شد، کمتر از 1درصد از حجم سنگ‎‍ها را به خود اختصاص داده است. در شکل.d 4، خرده‌سنگ ماسه‎‍سنگی که تجمعی از بلور‎‍های کوارتز و فلدسپات است، بین بلور‎‍های کوارتز مشاهده شده‎‍ است. چرت نیز کمتر از 1 درصد حجم این سنگ‌ها را به خود اختصاص داده ‌است. در شکل.b 4، چرت در گوشه سمت چپ پایین و در شکل.f 4، در مرکز تصویر نشان داده شده ‎‍است. از دیگر ذرات موجود در این سنگ‌ها، کانی‌های فرعی است که شامل کانی‌های خانوادۀ میکا (سریسیت، موسکویت)، بیوتیت، کلریت و کانی فلزی است که درمجموع، درحدود 2 درصد حجم سنگ را تشکیل داده‌اند. در شکل.c 4، کانی بیوتیت به رنگ قهوه‎‍ای و در شکل.e 4، کانی سریسیت به رنگ بنفش مشاهده می‎‍شود که رخ یک‌جهته ‎‍دارد. سیمان در ماسه‌سنگ‌ها، شامل سیمان سیلیسی و اکسید آهن است که مقدار سیمان سیلیسی بیشتر است و به‌طور میانگین حدود12درصد حجم سنگ را اشغال کرده است. ه‌مچنین سیمان اکسید آهن نیز به‌طور متوسط، حدود 4% حجم سنگ را در بر گرفته ‌است (شکل.c 4). نمونه‌های سیلتستونی نیز به‌طورمشابه از کوارتز، فلدسپات و کانی‌های فرعی تشکیل شده‌ است و درحدود 52 درصد کوارتز دارد که قسمت اعظم آن از نوع تک‌بلورین است و تنها کمتر از 1درصد آن را کوارتزهای چندبلورین تشکیل داده‌ است. میزان فلدسپات این سنگ‌ها نسبت‌به ماسه‌سنگ‌ها کمتر است و حدود 16درصد حجم سنگ را تشکیل داده است. در این مقاطع نیز خرده‌سنگ به میزان بسیار کم و بیشتر از نوع سیلیسی بود و تنها در یک مقطع، خرده‌سنگ کربناته مشاهده شد که درمجموع کمتر از یک درصد، سنگ در سنگ وجود دارد. کانی‌های فرعی درمجموع حدود 3درصد سیلتستون‌ها را تشکیل داده و شامل سریسیت، موسکویت بوده است و در یک نمونه، فسیل آهکی نیز مشاهده شد. سیمان این سنگ‌ها، شامل سیمان کربناته و اکسید آهن است که به‌ترتیب حدود 15 و 14درصد حجم سنگ‌های سیلتستونی را به خود اختصاص داده است.

علاوه بر مطالعات پتروگرافی برای طبقه‌بندی نمونه‌های ماسه‎‍سنگی سازند سنگستان، از نمودار فولک استفاده شد. همان‌طورکه در شکل 5 مشاهده می‌شود، باتوجه‌به تقسیم‌بندی فولک (Folk 1980) و درصد کانی‌های تشکیل‌دهنده، نمونه‌های ماسه‌سنگی سازند سنگستان از نوع آرکوز است و تنها یک نمونه در محدودۀ ساب‎‍آرکوز قرار گرفته ‎‍است.

جدول 2- نتایج دانه‌شماری نمونه‌های سیلیسی‌آواری سازند سنگستان در مناطق موردمطالعه ( اقتباس علائم اختصاری به‌کار رفته از جدول 1)

Table 2- The results of modal analysis of siliciclastic samples of Sangestan Formation in studied areas (Abbreviations have taken form Table 1)

جدول 3- درصد محاسبه‌شده از نتایج نقطه‌شماری نمونه‎‍های ماسه‎‍سنگی سازند سنگستان برای استفاده در نمودار فولک

Table 3- Calculated percentage of modal analysis results of sandstone samples for using Folk diagram

شکل 4- تصاویر میکروسکوپی از اجزای تشکیل‌دهندۀ ماسه‌سنگ‌های سازند سنگستان : a) ماسه‌سنگ با ترکیب سنگ‌شناسی از نوع آرکوز دارای کوارتز (Qm)، فلدسپات (F) ؛ b) وجود کوارتز چندبلوری (Qpq) به‌همراه چرت ؛ c) فلدسپات، کانی فرعی بیوتیت، سیمان‎‍های اکسید آهن و سیلیسی ؛ d) وجود خرده‌سنگ ماسه‎‍سنگی بین بلور‎‍های کوارتز؛ e) وجود سریسیت به‌عنوان کانی‌های فرعی موجود در ماسه‌سنگ‌ها؛ f) وجود چرت در بین ذرات ماسه‎‍سنگ‎‍ها. تمامی تصاویر با استفاده از نور عبوری پلاریزه متقاطع گرفته شده ‌است.

Fig 4- Photograph of sandstone components of Sangestan formation: a) the existence of monocrystalline and polycrystalline quartz, b) Arkose sandstone with monocrystalline quartz, Feldsphar and litic fragments, c) Feldsphar with polysynthetic twinkle, d) the existence of chert mineral in the sandstone samples, e) other minerals including sericite and metal minerals, f) Cement types consist of silicious and Fe-oxide cements. (Microscopic images were taken using crossed polarized light)

شکل 5- ترکیب سنگ‌شناسی نمونه‌های ماسه‎‍سنگی سازند سنگستان براساسِ طبقه‌بندی فولک (Folk 1980)

Fig 5- Petrological composition of siliciclastic samples of Sangestan Formation based on Folk classification

ژئوشیمی

مقادیر عناصر اصلی و فرعی به‌دست‌آمده از تجزیۀ شیمیایی کل سنگ (bulk) دربارۀ 27 نمونه رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان در جدول 4 و 5 آورده شده است.

جدول 4- غلظت عناصر اصلی رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان در برش‌های کوه علوی و بیداخوید برحسب درصد وزنی .

Table 4- The Concentration of major elements siliciclastic sediments of Sangestan Formation in Alavi Mountain and Bidakhoid sections (w %).

جدول 5- غلظت عناصر فرعی رسوبات سازند سنگستان در دو برش بیداخوید و کوه علوی (برحسب ppm). (علائم اختصاری مشابه جدول 1 است).

Table 5- The trace element concentrations of sediments of Sangestan Formation in two sections of Bidakhood and Alavi Mountain (ppm). (Abbreviations are similar to Table 1).

از نمودار لگاریتم نسبت Fe₂O₃/ K₂O به لگاریتم نسبت SiO₂ / Al₂O₃ برای طبقه‌بندی رسوبات تخریبی استفاده شد (Herron 1988). براساسِ این نمودار، نمونه‌های سیلیسی آواری سازند سنگستان به انواع آرکوز، لیتارنایت-وک تقسیم شد (شکل 6). همان‌طورکه در قسمت پتروگرافی بیان شد، نمونه‌های ماسه‌سنگی از نوع آرکوز است که با استفاده از دیاگرام ژئوشیمیایی نیز تأیید شد؛ اما نمونه‌های سیلتستونی درمحدودۀ لیتارنایت و وک قرار گرفت. این مسئله، به علت آن است که نمونه‌های سیلتستونی آهن زیادی دارد که باعث‌شده نمونه‌ها از سمت آرکوز به لیتارنایت میل کند.

شکل 6- نمودار تقسیم‌بندی سنگ‌های آواری سازند سنگستان در دو مقطع بیداخوید و کوه علوی ((Herron 1988))

Fig 6- The siliciclastic sediments classification plot of Sangestan Formation in Bidakhavid and Alavi Mountain sections

پردازش داده‌ها

پیش‌پردازش داده‌ها

داده‌های ژئوشیمی معمولاً دارای مقادیر سنسورد (کمتر یا بیشتر از حد تشخیص دستگاه اندازه‌گیری) و مقادیر خارج از ردیف است. در این مطالعه، مقادیر SO₃ بیش از 50 درصد مقادیر سنسورد داشت و از بین داده‌ها حذف شد؛ اما مقادیر سنسورد بقیه داده‌های موردمطالعه از 25% کمتر بود و با روش ساده، سه‌چهارم حد تشخیص دستگاهی جانشین شد. علاوه‌برآن، دادۀ خارج از ردیفی بین داده‌ها مشاهده نشد. همچنین، ازآنجاکه، داده‌های ژئوشیمی به‌صورت ترکیبی گزارش شده است و مجموع آن‌ها باید به یک عدد ثابت برسد، فضای این داده‌ها بسته است (Buccianti and Grunsky 2014)؛ بنابراین، نتایج آنالیزهای چندمتغیرۀ داده‌های ژئوشیمی در این فضا قابل‌اعتماد نیست. برای رفع این مشکل، باید تبدیل‌های مناسبی انجام شود تا داده‌ها باز شود (Aitchison and Egozcue 2005). تبدیل لگاریتمی یکی از روش‌هایی است که باعث بازشدن داده‌های ژئوشیمیایی می‌شود. سه نسبت‌های لگاریتمی مختلف برای این هدف وجود دارد که از بین آن‌ها، نسبت لگاریتمی clr برای داده‌های این مطالعه انتخاب شد که به‌صورت زیر تعریف می‌شود (Buccianti and Grunsky 2014):

که در آن، g(x) میانگین هندسی داده‌هاست.

آنالیزهای آماری چندمتغیره

در این مطالعه به‌جای روش‌های مرسوم بررسی‌های آماری ساده، از روش‌های آماری چندمتغیره استفاده شده است تا براساسِ آن بتوان رابطۀ عناصر در رسوبات را بهتر درک کرد و تغییرات هم‌زمان عناصر را بررسی کرد؛ بنابراین، براساسِ این روش‌ها می‌توان یکسان‌بودن منشأ رسوبات در دو منطقۀ موردمطالعه را بررسی کرد؛ بنابراین، لازم است ابتدا توضیحات مختصری دربارۀ دو روش آماری چندمتغیره (آنالیز خوشه‌ای و آنالیز فاکتوری) داده و پس‌ازآن نتایج آورده شود.

آنالیز فاکتوری

این روش که ابتدا روان‌شناس‌ها آن را به کار گرفتند، تغییرات بین مجموعۀ داده‌ها و ساختار داده‌های چندمتغیره را با استفاده از چند فاکتور نشان می‌دهد. واژۀ فاکتور در روان‌شناسی معادل فرآیندهای کنترل‌کننده در ژئوشیمی است (Reimann et al. 2002). این روش، یکی از آنالیزهای چندمتغیرۀ معمول در مطالعات ژئوشیمیایی است که باعث تبدیل داده‌ها با ابعاد بزرگ (یا تعداد زیاد) به داده‌هایی با بعد کوچک (یا تعداد کم)، با استفاده از ماتریس واریانس/کوواریانس می‌شود. در این روش، چندین متغیر وابسته به یک متغیر مستقل تبدیل شده است و به‌این‌ترتیب، ابعاد کاهش پیدا می‌کند. براساسِ این روش، مجموعۀ متغیرهای ژئوشیمیایی به تعداد کمی فاکتور تبدیل می‌شود. در روش آنالیز فاکتوری، هر فاکتور نشان‌دهندۀ یک فرآیند زمین‌شناسی یا ژئوشیمیایی است که باعث همبستگی بین متغیرها در آن فاکتور می‌شود (Meigoony et al. 2014).

قبل از انجام آنالیز فاکتوری و برای از بین‌بردن اثر مقیاس، داده‌های پس از پیش‌پردازش، با استفاده از روش Zscore استاندارد شد که در آن برای هر عنصر، میانگین داده‌ها از هر داده کم شده است و بر انحراف معیار تقسیم می‌شود. پس از انجام این آنالیز روی 27 نمونه ماسه‌سنگ و سیلتستون، فاکتورهای مهم ازلحاظ آماری با استفاده از نمودار صخره‌ای[1] و جدول واریانس کلی[2] استخراج شد که به‌ترتیب در شکل 7 و جدول 6 نشان داده ‌شده ‌است. براین‌اساس، 5 فاکتور اول، بیش از 86 درصد واریانس کل داده‌ها را به خود اختصاص داد. ازطرفی‌دیگر، این 5 فاکتور دارای مقدار ویژۀ بالاتر از 1 بوده و بقیۀ فاکتورها روند ثابتی را نشان داده است و اهمیت چندانی ندارد. در مرحلۀ سوم، تابع چرخش واریمکس[3] روی مؤلفه‌های اصلی اعمال شده است و ماتریس بار فاکتورها (مقادیر ویژۀ هر فاکتور) مشخص شد. با مطالعۀ عناصر در هر فاکتور و مقدار بار آن، نتایج زیر به دست آمد:

 در فاکتور اول، عناصر Cr, Na₂O, SiO₂, Al₂O₃ دارای مقادیر ویژۀ منفی بالا و عناصر Zr, V, U, Sc, Sr, REE MgO, Fe₂O₃,TiO₂,CaO, دارای مقادیر ویژۀ مثبت بالایی است.

باتوجه‌به توصیف کانی‌های اصلی تشکیل‌دهندۀ سیمان و اجزای اصلی تشکیل‌دهندۀ سنگ‌ها، می‌توان نتیجه گرفت که قرارگرفتن CaO به‌همراه TiO₂ و Fe₂O₃ در یک گروه، نشان‌دهندۀ وجود سیمان کربناته به‌همراه سیمان اکسید آهن و مواد تیتانیم‌دار است. ازطرفی، عناصر Na₂O, SiO₂, Al₂O₃ نیز در یک گروه قرار گرفت و مقادیر ویژۀ منفی این فاکتور را تشکیل داد که نشان‌دهندۀ عناصر تشکیل‌دهندۀ اجزای اصلی ماسه‌سنگ‌ها است.

شکل 7- نمودار صخره‌ای تعیین‌کنندۀ تعداد فاکتور موردنیاز در روش آنالیز فاکتوری

Fig 7- The scree plot determining the number of factors required in the factor analysis method

عناصر Y, MnO, CaO, REE دارای بار فاکتوری مثبت بالا در فاکتور دوم است و رابطۀ عکس با عناصر Cs, Rb, K₂O, Al₂O₃, SiO₂ دارد که دارای بار فاکتوری منفی است. این فاکتور نیز نشان‌دهندۀ همراهی عناصر نادر خاکی با اکسیدهای کلسیم و منگنز است که بیانگر وجود عناصر نادر خاکی در سیمان سنگ است. ازطرفی، عناصر لیتوفیل بزرگ یون نیز رفتاری شبیه اکسید پتاسیم نشان می‌دهد که مشخص می‌کند این عناصر در فیلوسیلیکات‌ها تمرکز پیدا کرده است.

این دو فاکتور، عناصر تشکیل‌دهندۀ سیمان سنگ و عناصر مرتبط با اجزای اصلی ماسه‌سنگ‌ها را از هم تفکیک کرده است. نتایج حاصل از این تفکیک، به‌طورخلاصه در جدول 7 نشان داده شده است.

علاوه‌برآن، همان‌طورکه در جدول 8 مشاهده می‌شود، مقادیر بار فاکتوری هم در سیلتستون‌های منطقۀ بیداخوید و هم در منطقۀ کوه علوی دارای بار مثبت بالا است. درمقابل، این مقادیر در ماسه‌سنگ‌های هر دو منطقه، دارای بار منفی بالا است. این مسئله نشان‌دهندۀ آن است که منشأ سیلتستون‌ها و ماسه‌سنگ‌ها در هر دو منطقۀ موردمطالعه شبیه هم است.

در فاکتور سوم، عناصر با شدت میدان بالا[4]، دارای مقادیر ویژۀ مثبت بالایی است؛ درحالی‌که، BaO مقدار ویژۀ منفی را در این فاکتور نشان می‌دهد. این عناصر باتوجه‌به مقاومت بالایی که دارد، می‌تواند تا فاصلۀ زیادی حمل شده و در حوضه تجمع پیدا کند. فاکتور چهارم، نشان‌دهندۀ بار فاکتوری مثبت برای عناصر Fe₂O₃ و P₂O₅ است. این فاکتور نشان‌دهندۀ همراهی اکسید آهن با فسفات‌ها است. در فاکتور پنجم، عناصر Ni و Co مقدار مثبت بالایی نشان داد که نشان‌دهندۀ وجود عناصر انتقالی در این فاکتور است.

جدول 6- نمایش مقادیر ویژۀ مربوط به هر فاکتور به‌همراه درصد واریانس تجمعی آن‌ها برای نمونه‌های رسوبات سازند سنگستان (عناصر بااهمیت به‌صورت پررنگ نشان داده‌ شده‌ است)

Table 6- The eigenvalue of Factors and their cumulative variance for sediments of the Sangestan Formation

(Important elements are shown in bold)

جدول 7- تفکیک عناصر موجود در سیمان و اجزای اصلی سنگ‌های آواری مناطق بیداخوید و کوه علوی

Table 7- The separation of elements in the cement components and in the principal components of siliciclastic sediments in Bidakhavid and Alavi Mountain areas

جدول 8 - مقادیر بار فاکتوری برای رسوبات سیلیسی آواری در دو منطقۀ کوه علوی و بیداخوید

Table 8- The loading factor values for siliciclastic sediments in Bidakhavid and Alavi Mountain areas

آنالیز خوشه‌ای

هدف از تجزیه‌وتحلیل خوشه‌ای اغلب دسته‌بندی متغیرها یا مشاهدات، به گروه‌های هموژن چندمتغیرۀ معنی‌دار است؛ به‌گونه‌ای‌که، اعضای هر گروه از اعضای گروه‌های دیگر متمایز باشد (Zhou et al. 2018)؛ به عبارت دیگر، تجزیه‌وتحلیل خوشه‌ای، فاصلۀ بین هر جفت از اشیاء را برحسب متغیرهای پیشنهادی اندازه‌گیری و سپس اشیایی را گروه‌بندی می‌کند که نزدیک‌ترین فاصله را نسبت‌به یکدیگر دارد (Tullis and Albert 2013).

آنالیز خوشه‌ای سلسله مراتبی، یکی از روش‌های تجزیه‌وتحلیل خوشه‌ای است که نتایج را به‌صورت یک نمودار درختی نشان می‌دهد. در این روش، ابتدا هر مشاهده داخل یک خوشه قرار می‌گیرد (n خوشه)، در مرحلۀ دوم، دو مشاهده با نزدیک‌ترین فاصله نسبت‌به یکدیگر، به هم ملحق می‌شود و یک خوشه را تشکیل می‌دهد (n-1 خوشه). این فرآیند آن‌قدر تکرار می‌شود تا خوشه‌های ایجادشده نسبت‌به هم، کمترین شباهت را داشته باشد (Tullis and Albert 2013). این آنالیز با استفاده از الگوریتم وارد [5]و روش مربع فاصلۀ اقلیدسی[6] روی داده‌های موردمطالعه انجام گرفت.

نتایج حاصل از آنالیز خوشه‌ای سلسله مراتبی، به‌صورت دندروگرام شکل 8 نشان داده ‌شده است. همان‌طورکه در شکل مشاهده می‌شود، دو گروه اصلی ایجاد شده است که البته در داخل این گروه‌ها، زیرگروه‌هایی نیز مشاهده می‌شود و نتایج این آنالیز تأییدکننده، نتایج آنالیز فاکتوری است. عناصر CaO, MnO, P₂O₅, Y همبستگی قوی را با هم نشان می‌دهند. همبستگی این گروه از عناصر نشان‌دهندۀ آن است که در سیمان کربناته تمرکز پیدا کرده‌ و از دیاژنز اولیه متأثر شده است. این گروه با گروه عناصر Fe₂O3, TiO₂, MgO, Sc, V, REE, Zr, U, Ni, Co, Sr نیز همبستگی نشان می‌دهد. عناصر انتقالی (Ni, V, Sc, Co) با اکسیدهایی مانند: TiO₂ و Fe₂O₃ نشان‌دهندۀ همراهی آن‌ها با اکسیدها است که می‌توانند به‌صورت ذرات معلق در سطح آن‌ها درحین فرآیندهای ژئوشیمیایی جابه‌جا شوند. همراهی زیرکونیوم و عناصر نادر خاکی نشان‌دهندۀ آن است که زیرکن، نقش اساسی در تفریق عناصر نادر خاکی دارد. همراهی آن‌ها با اکسید کلسیم نشان‌دهندۀ آن است که این عناصر در سیمان سنگ‌ها بیشتر یافت می‌شود. اکسیدهای SiO₂, Al₂O₃, Na₂O, K₂O و عناصر لیتوفیل یون بزرگ[7] مانند Cs, Rb, K با هم همبستگی بالایی نشان می‌دهند. همراهی Al₂O₃ با اکسید پتاسیم نشان‌دهندۀ تأثیر کانی‌های غنی از پتاسیم مثل ایلیت در توزیع آلومینیوم است و اینکه کانی‌های رسی، ترکیب عناصر اصلی را کنترل می‌کند. ازطرفی همراهی اکسید سدیم با اکسید آلومینیوم در این سنگ‌ها، به وجود سدیم در ساختار آلومینوسیلیکات‌ها برمی‌گردد. همراهی سیلیس با اکسید آلومینیوم نشان‌دهندۀ آن است که فلدسپات‌ها و سیلیس، از کانی‌های اصلی سنگ بوده و جزء سیمان آن قرار نگرفته است.

همان‌طورکه مشاهده شد، دو گروه عناصر مرتبط با اجزای اصلی ماسه‌سنگ‌ها و عناصر مرتبط با سیمان آن‌ها، با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره به‌خوبی تفکیک شدند. به‌منظور بررسی روند این عناصر در ماسه‌سنگ‌ها، سیلتستون‌ها، ارتباط بین عمق حوضۀ رسوبی و نحوۀ تشکیل رسوبات در سازند سنگستان، روند تغییرات عمقی عناصر مطالعه می‌شود.

روند تغییرات عناصر

با استفاده از آنالیزهای چندمتغیره، عناصر به دو گروه عناصر مرتبط با سیمان سنگ و عناصر مرتبط با اجزای اصلی سنگ تقسیم شد. همان‌طورکه در جدول 7 مشاهده می‌شود، عناصر SiO₂, Al₂O₃, K₂O, Na₂O با اجزای اصلی تشکیل‌دهندۀ سنگ مرتبط است. روند تغییرات عناصر اصلی و فرعی نسبت‌به عمق، در دو منطقۀ بیداخوید و کوه علوی به‌طورجداگانه رسم شده است (شکل‌های 8 و 9). باتوجه‌به شکل‌های فوق، مقدار اکسید آلومینیوم هم برای ماسه‌سنگ‌ها و هم سیلتستون‌ها در هر دو منطقۀ موردمطالعه، نسبتاً ثابت است؛ اما مقدار سیلیس در هر دو منطقه، از طرف ماسه‌سنگ‌ها به سمت سیلتستون‌ها کاهش پیدا می‌کند. مقادیر K₂O و Na₂O نیز از روند تغییرات سیلیس تبعیت کرده و در ماسه‌سنگ‌ها بیشتر بوده است و مقدار آن به سمت سیلتستون‌ها کاهش می‌یابد. عناصر فرعی مانند Cr و Rb در دو منطقۀ موردمطالعه، روند تغییراتی شبیه سیلیس دارد و مقدار آن‌ها به سمت سیلتستون‌ها کاهش می‌یابد. ازطرفی، عناصر مرتبط با سیمان سنگ که شامل: CaO, MnO, MgO, TiO₂, Fe₂O₃, P₂O₅ است (جدول 7)، از ماسه‌سنگ‌ها به طرف سیلتستون‌ها روند افزایشی دارد. این مقدار افزایشی، هم در سیلتستون‌های منطقۀ کوه علوی و هم در منطقۀ بیداخوید مشاهده می‌شود. علاوه‌برآن، روند تغییرات عناصر فرعی REE، Y، V، Sc، Zr و Sr در دو منطقۀ موردمطالعه نیز شبیه روند تغییرات CaO است و از ماسه‌سنگ‌ها به طرف سیلتستون‌ها افزایش می‌یابد.

نمونه‌برداری از قاعدۀ سازند سنگستان و با ماسه‌سنگ‌ها شروع شده و در پایان با نمونه‌برداری از سیلتستون‌ها پایان یافته است. هرچه به طرف سازند کربناته تفت نزدیک‌تر شویم، ماسه‌سنگ‌های ریزدانه و سیلتستون‌ها تشکیل شده‌ است که نشان‌دهندۀ افزایش عمق حوضۀ رسوبی و فاصله از ساحل است؛ بنابراین، ذرات ریزتر و مقاوم‌تر، این فاصله را طی کرده و در حوضۀ رسوبی ته‌نشست کرده‌اند. درنتیجه، افزایش سیمان در سیلتستون‌ها با افزایش عمق حوضه رسوبی و تأثیر بیشتر فعالیت‌های شیمیایی مرتبط است. در اثر این فعالیت‌ها، عناصر با شدت میدان بالا نیز به‌همراه اکسیدهای آهن و تیتانیوم، بین ذرات اصلی سنگ قرار گرفته و سیمان سنگ را تشکیل داده‌اند. در این مرحله از تکامل حوضۀ رسوبی، عناصر انتقالی مثل Ni و Co احتمالاً به‌صورت بار معلق، REE ها، احتمالاً به‌علت شروع فعالیت‌های هیدروترمالی از طریق بازشدگی‌های عمیق پوسته‌ای، در سیستم ریفت درون قاره‌ای احتمالی در این زمان، به‌همراه عنصر تخریبی مانند Zr به‌علت مقاومت بالا در حوضه تشکیل شده‌ است (Chen and Robertson 2020). همان‌طورکه در نتایج آنالیزهای چندمتغیره و سنگ‌شناسی نیز مشاهده شد، این عناصر همراه با سیمان تشکیل‌شده است؛ بنابراین، می‌توان چنین تفسیر کرد که احتمالاً زمان تشکیل سیلتستون‌ها و افزایش مقدار سیمان بین آن‌ها، مقارن با بازشدگی بیشتر حوضه، گسترش ریفت، افزایش عمق آن و افزایش فعالیت‌های شیمیایی و فیزیکی است.

شکل 8- دندروگرام حاصل از روش آنالیز خوشه‌ای سلسله مراتبی بر روی رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان

Fig 8- The dendrogram obtained from the hierarchical cluster analysis on siliciclastic sediments of Sangestan Formation

محاسبۀ میزان هوازدگی و تفسیر شرایط آب‌وهوایی دیرینه

ترکیب کانی‌شناسی و ژئوشیمی عناصر اصلی، از شدت هوازدگی سنگ منشأ، اثر می‌پذیرد که نشان‌دهندۀ شرایط آب‌و‌هوایی است (Sci et al. 2019). به عبارت دیگر، بلوغ کانی‌های رسوبات با فرآیندهای هوازدگی کنترل می‌شود؛ درحالی‌که، درجۀ تبدیل کانی‌های فلدسپات به کانی‌های رسی، در ارتباط با شرایط آب‌وهوایی قدیمی، هوازدگی و رخدادهای تکتونیکی است (Hou et al. 2018)؛ بنابراین، لازم است شاخص‌های دگرسانی پلاژیوکلازها [8]PIA (Fedo et al. 1995)، شاخص دگرسانی شیمیاییCIA [9] (Nesbitt and Young 1982)، شاخص هوازدگی شیمیایی[10] CIW (Harnois 1988) برای بررسی میزان هوازدگی محاسبه شوند. مقادیر بالای اندیس‌ها (75-100) نشان‌دهندۀ هوازدگی شدید است؛ درحالی‌که، هوازدگی با شدت کم، در مقدار اندیس کمتر از 60 مشاهده می‌شود (Zaid et al. 2015). این اندیس‌ها با رابطه‌های 2تا4 محاسبه می‌شود.

در این محاسبه، CaO* مقدار کلسیت در ارتباط با فاز سیلیکاتۀ سنگ است؛ اما CaO در سیمان و خرده‌سنگ‌های کربناته نیز وجود دارد؛ بنابراین، مقدار CaO در فاز سیلیکاته با استفاده از مقدار P₂O₅ و رابطۀ 5 محاسبه شد. اگر این مقدار کمتر از مقدار Na₂O بود، مقدار CaO موجود در شبکۀ سیلیکات‌ها محاسبه شده ‌است؛ ولی اگر مقدار آن بیشتر از مقدار Na₂O بود، مقدار CaO* معادل Na₂O در نظر گرفته می‌شود (McLennan 1993) . برای نمونه‌های موردمطالعه، مقدار CaO* ماسه‌سنگ‌ها کمتر از مقدار Na₂O و برعکس مقدار آن درسیلتستون‌ها بیشتر به دست آمد. ازاین‌رو، برای ماسه‌سنگ‌ها مقدار CaO* محاسبه ‌شده است و برای سیلتستون‌ها مقدارNa₂O مولی در نظر گرفته ‌شد.

اندیس‌های هوازدگی، برای نمونه‌های سیلیسی آواری سازند سنگستان محاسبه شد که نتایج آن در جدول 9 مشاهده می‌شود. مقادیر شاخص‌های فوق، در محدودۀ کمتر از 75 قرار داشته و نشان‌دهندۀ آن است که سنگ‌های منشأ، دچار هوازدگی با شدت کم تا متوسط شده‌ است. مقادیر این اندیس‌ها برای نمونه‌های ماسه‌سنگی و سیلتستونی در هر دو منطقۀ موردمطالعه، نزدیک به هم است که نشان‌دهندۀ شرایط آب و هوایی یکسان در هنگام تشکیل آن‌ها بوده است.

علاوه‌برآن، شرایط آب‌وهوایی دیرینه را می‌توان از طریق نمودار مثلثی (A-CN-K) Al₂O₃-(CaO+Na₂O)-K₂O ارزیابی کرد(Nesbitt and Young 1984). در این نمودار، سنگ‌های غیر هوازده در زیر خط اتصال پلاژیوکلاز-فلدسپات قرار می‌گیرد. نمودار فوق، برای نمونه‌های سیلیسی آواری سازند سنگستان رسم شده است و در شکل 11نمایش داده شد. همان‌گونه در این شکل مشاهده می‌شود، نمونه‌ها نزدیک به خط اتصال پلاژیوکلاز-فلدسپات قرار گرفته و قسمت مرکزی آن را اشغال کرده‌ است که نشان‌دهندۀ شرایط هوازدگی ضعیف است؛ البته میزان هوازدگی نمونه‌های ماسه‌سنگی، کمی نسبت‌به نمونه‌های سیلتستونی بیشتر است. این نتیجه با استفاده از نمودار ارائه‌شده توسط Suttner and Dutta 1986 برای تعیین آب‌وهوای گذشته نیز در تطابق است که نمونه‌های سیلتستونی درمحدودۀ آب‌وهوای خشک و نمونه‌های ماسه‌سنگی درمحدودۀ آب‌وهوای خشک تا کمی مرطوب قرار گرفت (شکل 12).

شکل 11- نمودار مثلثی (A-CN-K) Al₂O₃-(CaO+Na₂O)-K₂O نمونه‌های سیلیسی‌آواری سازند سنگستان در جنوب غربی شهر یزد (Nesbitt and Young 1984). Pl: پلاژیوکلاز، Ksp: فلدسپات پتاسیم

Fig 11- The triangle plot (A-CN-K) Al₂O₃-(CaO+Na₂O)-K₂O of siliciclastic samples of Sangestan formation in the southwest of Yazd city.

شکل 12- نمایش شرایط آب‌وهوایی نمونه‌های سیلیسی‌آواری سازند سنگستان در زمان ته‌نشینی سنگ‌ها در مناطق موردمطالعه (Suttner and Dutta 1986)

Fig 12- Climate conditions of siliciclastic samples of Sangestan formation in the deposition time of rocks

نتایج آب‌وهوای دیرینل به‌دست‌آمده از رسوبات سیلیسی‌آواری سازند سنگستان، در تطابق با نتایج به‌دست‌آمده از مطالعات پالئومغناطیسی است که Mattei et al. 2015 انجام داده است. نتایج پالئومغناطیسی نشان داده است که بلوک یزد ازلحاظ آب‌وهوایی، در کمربند خشک گرمسیری در زمان ژوراسیک پسین- کرتاسۀ پیشین قرار داشته است (شکل 13 ).

شکل 13- بازسازی جغرافیای قدیمی خرده قارۀ ایران مرکزی (بلوک‌های لوت، طبس و یزد) در زمان کرتاسۀ پیشین (Mattei et al. 2015). Y : بلوک یزد، T: بلوک طبس، L : بلوک لوت، A: البرز، SCB: حوضۀ خزر جنوبی، CA: افغانستان مرکزی

Fig 13- The reconstruction of Central East Iranian Microcontinent including Lut, Tabas, and Yazd blocks in the early Cretaceous.

جدول 9- مقادیر شاخص‌های هوازدگی رسوبات سیلیسی آواری سازند سنگستان در برش‌های بیداخوید و کوه علوی

Table 9- The weathering index Values of siliciclastic sediments of Sangestan Formation in Bidakhvid and Alavi Mountain sections

نتیجه‌

سازند سنگستان به‌همراه سازندهای تفت و دره زنجیر، توالی کرتاسۀ پیشین را در حوضۀ جنوب یزد تشکیل می‌دهد. سازند سنگستان از رسوبات سیلیسی آواری و به‌ میزان خیلی کم، از سنگ‌های کربناته تشکیل شده است. به‌منظور شناسایی دقیق سنگ‌های تشکیل‌دهندۀ این سازند و محیط تشکیل آن‌ها، نمونه‌برداری از رسوبات سیلیسی آواری آن و مطالعات کانی‌شناسی و ژئوشیمی صورت گرفته است. براساس نتایج مطالعات آنالیز دانه‎‍شماری، نوع ماسه‌سنگ‌های آن، آرکوز و رسوبات ریزدانه نیز سیلتستون تشخیص داده شد. نتایج آنالیز فاکتوری و خوشه‌ای نیز تمایزدهندۀ عناصر مرتبط با سیمان سنگ‌ها و عناصر مرتبط با اجزای اصلی سنگ‌ها است. عناصر مرتبط با سیمان سنگ هم در سیلتستون‌های منطقۀ بیداخوید و هم در منطقۀ کوه علوی دارای بار مثبت بالا است و در مقابل، ماسه‌سنگ‌ها نیز در هر دو منطقه دارای بار مثبت بالا از عناصر مرتبط با اجزای اصلی سنگ‌ها است. این مسئله نشان‌دهندۀ آن است که منشأ سیلتستون‌ها و ماسه‌سنگ‌ها در هر دو منطقۀ موردمطالعه شبیه هم است. تغییرات عناصر نشان داد که هم‌زمان با تشکیل سیلتستون‌ها، عناصر مرتبط با سیمان نیز افزایش پیدا کرد که می‌تواند با افزایش عمق حوضۀ رسوبی، بازشدگی‌های عمیق پوسته‌ای در کف حوضۀ رسوبی، گسترش ریفت درون‌قاره‌ای در این زمان و ورود موارد هیدروترمالی از عمق بازشدگی‌ها به کف حوضه مرتبط باشد. علاوه‌برآن، مقادیر اندیس‌های هوازدگی نشان داد که تشکیل سیلتستون‌ها و ماسه‌سنگ‌ها در شرایط آب و هوایی مشابهی در کمربند خشک گرمسیری رخ داده است.

[1] Scree Plot

[2] Total Variance Table

[3] Varimax

[4] High field strength elements (HFSE)

[5] Ward

[6] Squared Euclidean Distance

[7] Large Ion Lithophile Elements (LILE)

[8] Plagioclase Index of Alteration

[9] Chemical Index Alteration

[10] chemical index of weathering