رسوب‎‍شناسی، رخساره‎‍ها و مدل رسوبی مخروط‎‍افکنۀ آبیک، استان قزوین

مقدمه

مخروط‎‍افکنه‎‍ها ازجمله مهم‎‍ترین زیرمحیط‎‍های کلیدی برای ردیابی تغییرات اقلیم، تکتونیک و سطح آب دریا در محیط‎‍های قاره‎‍ای‌اند. اندازۀ دانه و حجم رسوبات مخروط‎‍افکنه‎‍ها تحت تأثیر عوامل مختلفی ازجمله اقلیم، تکتونیک و سنگ‎‍شناسی حوضۀ آبریز است (Chakraborty and Paul 2013). مطالعۀ این شاخص‎‍ها بر رخسارۀ مخروط‎‍افکنه، بدون در نظر گرفتن آثار آنها کار دشواری است (Nichols and Thompson 2005). در این راستا، طبقه‎‍بندی مخروط‎‍افکنه‎‍ها توسط Blair and McPherson  (1994) براساس فرایندهای رسوبی، فرضیۀ قدیمی مخروط‎‍افکنه‎‍های خشک و مرطوب را تقویت می‎‍کند. با این ‎‍حال صحت فرضیۀ پاسخ اقلیمی^[1] همچنان بحث‎‍برانگیز باقی ‎‍مانده است (Blair and McPherson 2009). هدف اصلی این مطالعه بررسی مخروط‎‍افکنۀ آبیک با سن کواترنر در حاشیۀ شمال شرقی دشت قزوین است (شکل 1). در حاشیۀ شمالی دشت قزوین، بالاآمدگی و تغییرات اقلیم، اثر درخور توجهی بر زمین‎‍ریخت‎‍شناسی، رسوب‎‍شناسی و فرایندهای خاکزایی در مخروط‎‍افکنه‎‍ها به جا گذاشته است. در مقالۀ پیش رو، دربارۀ فرآیندهای رسوبی اولیه و رسوب کربنات ثانویه (درجا) در مخروط‎‍افکنۀ آبیک بحث می‌شود؛ بنابراین نتایج برای دیگر مخروط‌افکنه‎‍هایی استفاده‌شدنی است که در سیستم‎‍های مشابه قرار گرفته‎‍اند. به‌طور کلی، هدف از این مطالعه 1) بررسی اختصاصات رسوبی و توصیف و تفسیر رخساره‎‍های رسوبی به‌منظور شناسایی رخساره‎‍های رسوبی و مدل رخساره‎‍ای مخروط‎‍افکنۀ آبیک و 2) بررسی نقش آب و هوا، زمین‎‍ساخت و سنگ‎‍شناسی در تشکیل رخساره‎‍های رسوبی است.

موقعیت جغرافیایی

دشت قزوین در شمال ایران، یک زون ساختاری (گرابن) است که ناشی از فعالیت گسل شمال قزوین و گسل ایپک به‌ترتیب در حاشیۀ شمالی و جنوبی آن است (شکل 1). Rieben (1966) نهشته‎‍های آبرفتی دشت قزوین را به چهار گروه از قدیم به جدید تقسیم می‎‍کند که عبارت‎‍اند از: 1) آبرفت A (سازند هزاردره)؛ 2) آبرفت B، آبرفت C و آبرفت D. داده‎‍های ژئوفیزیکی بسیار ناچیزی دربارۀ پی‌سنگ این منطقه وجود دارد. تنها رخنمون پی‌سنگ دشت قزوین در شمال و جنوب آن وجود دارد که مربوط به سازند کرج (به سن ائوسن) است. بیشتر مخروط‎‍افکنه‎‍های منطقه در امتداد حاشیۀ شمالی دشت قزوین و در مجاورت گسل‎‍های فشاری شمال قزوین رخ می‎‍دهند که دو مورد از آ‎‍نها (یعنی گسل‎‍های شمال قزوین و کاوندج) به‌تازگی ازنظر لرزه‎‍ای فعال‌اند (Berberian et al. 1993). این مخروط‎‍افکنه‎‍ها براساس سنگ‎‍شناسی غالب حوضۀ آبریز، به دو گروه تقسیم می‌شود: 1) سنگ‎‍های کربناتۀ لایه‎‍بندی‌شده، سنگ‎‍های ولکانی کلاستیک (به‌ویژه توف سبز) و رسوبات آواری ریزدانه (عمدتاً گل سنگ و سیلت استون) و 2) سنگ‎‍های آتشفشانی (یعنی توف سبز) مرتبط با دیگر سنگ‎‍های رسوبی آواری (برای مثال، کنگلومرا، ماسه سنگ و گل سنگ) (Annells et al. 1975). گروه اول در حوضۀ مخروط‎‍افکنۀ آبیک در حاشیۀ شمالی دشت قزوین مشاهده می‎‍شود. این مخروط‎‍افکنه 3500 متر طول دارد. منطقۀ مطالعه‌شده دارای آب و هوای خشک تا نیمه‎‍خشک با میانگین دمای سالانه 12 تا 14 درجۀ سانتی‌گراد و بارندگی سالانه 220 میلی‌متر است (Iran Meteorological Organization 2011).

شکل 1- نقشۀ موقعیت مخروط‎‍افکنۀ آبیک. ایستگاه‎‍های نمونه‎‍برداری با مثلث مشخص شده است.

Fig 1- Location map of Abyek alluvial fan. Sampling stations are marked with triangles.

مواد و روش‎‍ها

پس از تعیین مسیرهای پیمایش صحرایی براساس وجود برش‎‍های مطالعه‌شدنی، برداشت نمونه‎‍ به‎‍صورت نقطه‎‍ای بر مبنای تغییر رسوب‎‍شناسی، بافت، ساخت، رنگ و ضخامت صورت گرفت. بر این اساس تعداد 45 نمونه از رخساره‎‍های مختلف در قالب تعداد 9 برش رسوبی و 9 نمونۀ سطحی جمع‌آوری‌ شد (شکل 1 و جدول 1). از GPS برای تعیین مختصات جغرافیایی برش‎‍ها استفاده‌ شد. به‌منظور آنالیز جهت جریان دیرینه، شیب و آزیموت ساختارهای رسوبی جهت‎‍دار نظیر طبقه‌بندی‌های مورب مسطح و عدسی‌شکل و آرایش فلسی پبل‎‍ها در صحرا از کمپاس استفاده شد. شناسایی رخساره‎‍های رسوبی در صحرا، بر مبنای طبقه‎‍بندی Miall (2006) و براساس اختصاصات بافتی و ساختاری صورت گرفت. ویژگی‎‍های مورفولوژیکی بزرگ‎‍مقیاس کالکریت‎‍ها با استفاده از طبقه‎‍بندی  Alonso-Zarza and Wright (2010) در بررسی‎‍های میدانی شناسایی شد. همچنین با استفاده از چارت‎‍های مانسل‌رنگ رسوبات و خاک‎‍های دیرینه در توالی‎‍های رسوبی تعیین شد. نظر به اینکه اندازۀ دانه‎‍های رسوبات آبرفتی به‎‍خصوص در مخروط‎‍افکنه‎‍ها و پادگانه‎‍ها تغییرات وسیعی را از بولدر تا رس نشان می‎‍دهد، دانه‎‍سنجی با روش‎‍های گوناگونی مانند اندازه‎‍گیری مستقیم، الک و دانه‎‍سنجی لیزری انجام می‎‍شود. نمونه‎‍های سطحی از عمق 2/0 تا 5/0 متر زیر سطح برداشت شد تا از تغییرات ثانویۀ احتمالی اجتناب شود. طبقه‎‍بندی دانه‎‍ها براساس مقیاس ونت‎‍ورث انجام شد. از طرف دیگر، به‎‍منظور دانه‎‍سنجی دانه‎‍های پبلی، سعی بر آن شد که از هر ایستگاه، قطر بلند صد پبل درشت‎‍تر از 6 سانتی‎‍متر به روش مستقیم اندازه‎‍گیری شود و درنهایت طبقه‎‍بندی برای درصد فراوانی دانه‎‍های با قطرهای مختلف ارائه شد (He et al. 2017). همچنین برای تهیۀ مقاطع نازک، تعداد 11 نمونه از بخش ماسه‎‍ای (جدول 1) و تعداد 12 نمونه کالکریت به‎‍ترتیب، به‌منظور تعیین منشأ رسوبات و ویژگی‎‍های میکروسکوپی، پس از اشباع با رزین تهیه شد (Carver 1971). برای نام‌گذاری رسوبات گراولی و ماسه‎‍ای ازنظر ترکیبی از طبقه‌بندی Folk (1980) بهره گرفته شد. آنالیز مدال برای نمونه‎‍های ماسه‌سنگی با شمارش بیش از 250 نقطه در هر مقطع، بر مبنای روش گزی-دیکنسون (Gazzi 1966; Dickinson 1970) صورت گرفت. برای تفکیک کانی‎‍های کربناته از روش رنگ‌آمیزی توسط آلیزارین رد اس (Carver 1971) استفاده شد. کانی‎‍های سنگین نمونه‎‍های منتخب با استفاده از مایع سنگین بروموفورم جداسازی و مطالعه شد. در این مطالعه به‌منظور بررسی دقیق نمونه‎‍های کالکریت، 6 نمونه مقطع نازک و همچنین 2 بلوک‎‍ با ابعاد 1×1 سانتی‎‍متر با قاعدۀ صیقلی و سطح ناهموار تهیه و با میکروسکوپ الکترونی FESEM تصویربرداری شد. مطالعۀ میکروسکوپ الکترونی در آزمایشگاه بیم‎‍گستر تابان با دستگاه FESEM مدل MIRA3 TESCAN با دقت 2/1 نانومتر و حداکثر ولتاژ 20 کیلوولت انجام‌ شد. نمونه‌ها برای آماده‌سازی قبل از اسکن، با لایه‎‍ای از طلا/پالادیوم پوشیده ‎‍شد. همچنین تعداد 5 نمونه به‌صورت پودر و 3 نمونه رس جهت‌یافته برای تعیین کانی‎‍شناسی رسوبات آنالیز شد (جدول 1). از هر نمونۀ رسی سه اسلاید اشباع با منیزیم، اشباع با منیزیم و اتیلن گلیکول، اشباع با پتاسیم آماده شد. نمونه‎‍های اشباع با کلرید منیزیم به مدت حداقل 5 ساعت با بخار اتیلن گلیکول در دمای 70 درجه واکنش داده شد و نمونه‎‍های اشباع با کلرید پتاسیم در کوره به مدت 3 ساعت در معرض حرارت 550 درجۀ سانتی‌گراد تیمار شد (Moore and Reynolds 1989; Poppe et al. 2001). نمونه‎‍ها در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه ملایر با دستگاه اشعۀ ایکس مدل Unisantis-XMD 300 با منبع CuKαشناسایی شد. درنهایت با تلفیق داده‎‍های صحرایی، آزمایشگاهی و ژئوشیمیایی، رخساره‎‍های رسوبی، منشأ رسوبات و مدل مخروط‎‍افکنۀ آبیک و ویژگی‎‍های دیاژنز و پدوژنز رسوبات آن شناسایی و تحلیل شد.

نتایج

ویژگی بافتی رسوبات مخروط‎‍افکنه

از گراول‎‍های درشت‎‍ (قطر بلندتر از 6 سانتی‎‍متر) مخروط‎‍افکنۀ‎‍ مطالعه‌شده، گراول‎‍های با قطر 6 تا 12 سانتی‎‍متر، فراوان‎‍ترین رده (50 تا 70درصد) به ‎‍شمار می‎‍روند. پس از این گروه، فراوانی رده 12 تا 25 سانتی‎‍متر در مخروط‎‍افکنه‎‍ 5 تا 30درصد است. درصد فراوانی دیگر گروه‎‍ها کمتر از 20درصد است (شکل 2). بولدرهای با قطر 1 تا 2 متر به‌ندرت مشاهده شد. چارچوب[2] اصلی رسوبات این مخروط‎‍افکنه را دانه‎‍های گراولی بزرگ‎‍تر از mm4 تشکیل می‎‍دهند و زمینه از دانه‎‍های mm4> تشکیل ‎‍شده است. برخی از آنها بافت دانه‎‍افزون و برخی دیگر بافت گل‎‍افزون دارند. بافت بیشتر رسوبات مخروط‎‍افکنه‎‍ای گراول ماسه‎‍ای و گراول است (شکل 3). این رسوبات عمدتاً شامل گراول درشت تا سیلت و رس ریزدانه‌اند و کاهش اندازۀ دانه‎‍ها به‌سمت بخش‎‍های پایینی مخروط‎‍افکنه‎‍ها مشاهده می‎‍شود و عمدتاً جورشدگی بد (52/1 فی) تا خیلی بد را (03/3 فی) نشان می‎‍دهند (شکل A4). کج‎‍شدگی نمونه‎‍های برداشت‌شده از 83/0- تا 77/0 متغیر است، به‌طوری که در بالادست مخروط‎‍افکنۀ‎‍ مثبت تا خیلی‎‍مثبت و در بخش‎‍های پایینی منفی‎‍تر است (شکل B4). منحنی توزیع اندازۀ دانه‎‍ها ازنظر کشیدگی در محدودۀ بسیار پهن (60/0) تا بی‎‍نهایت کشیده (09/3) قرار گرفته‎‍اند، این در حالی است که منحنی کشیدگی عمدتاً پهن تا متوسط‌اند (شکل C-D4). مقایسۀ کشیدگی نمونه‎‍های بالادست مخروط‎‍افکنه‎‍ها نسبت‌به پایین‎‍دست نشان می‎‍دهد ارتباط نسبتاً معنی‎‍داری بین ریزدانه‎‍شدن نمونه‎‍های پایین‎‍دست و پهن‎‍ترشدن منحنی فراوانی وجود دارد.

جدول 1– پارامترهای آماری اندازۀ رسوبات مخروط‎‍افکنۀ آبیک. نمونه‎‍ها با ستارۀ سیاه و قرمز به‎‍ترتیب برای آنالیز مدال بخش ماسه‎‍ای و آنالیز XRD بخش رسی استفاده شده‎‍اند.

Table 1- Statistical parameters of the size of sediments of Abyek alluvial fan. The samples with black and red stars have been used for modal analysis of the sand fraction and XRD analysis of the clay fraction, respectively.

شکل 2-تصویر شماتیک برش عرضی، تصاویر صحرایی محل اندازه‎‍گیری نمونه‎‍ها و هیستوگرام گراول‎‍های درشت‎‍تر از 6 سانتی‌متر در مقطع طولی مخروط‌افکنۀ مطالعه‌شده. ضخامت آبرفت‎‍ها فرضی است.

Fig 2- Schematic image of transverse section, field images of granolometery location of samples and histogram of gravels larger than 6 Centimeters in the longitudinal section of the studied alluvial fan. The thickness of alluvium is hypothetical.

جنس دانه‎‍ها

از گراول‎‍های تشکیل‌دهندۀ رسوبات مخروط‎‍افکنۀ آبیک خرده‎‍سنگ‎‍های آهکی با میانگین فراوانی 03/91درصد، سهم درخور توجهی را به خود اختصاص داده‎‍اند. علاوه بر این، مارن و ماسه‎‍سنگ به‌ترتیب با فراوانی 2/6 و 1/2درصد مشاهده شد. دیگر خرده‎‍سنگ‎‍ها سهم بسیار ناچیزی (کمتر از 67/0درصد) در رسوبات منطقۀ مطالعه‌شده دارند. همچنین خرده‎‍سنگ آهکی با سهم 9/75درصد فراوان‎‍ترین جزء تشکیل‎‍دهندۀ دانه‎‍های ماسه‎‍ای منطقه است. خرده‎‍سنگ ماسه‎‍سنگی، کوارتز مونوکریستالین، خرده‎‍سنگ آتشفشانی و کانی‎‍های سنگین به‌ترتیب با فراوانی 2/8، 7/1، 7 و 8/3درصد، ازجمله اجزای ماسه‎‍ای منطقۀ مطالعه‌شده‌اند.

شکل 3- نمودار مثلث بافتی رسوبات منتخب مخروط‎‍افکنۀ‎‍ مطالعه‌شده (محدودۀ بافتی بخش‎‍های بالایی، میانی و پایینی مخروط‎‍افکنه بر شکل تفکیک‎‍ شده است) براساس Folk (1980). U.Fan: بالادست مخروط‌افکنه؛ M.Fan: بخش میانی مخروط‌افکنه و L.Fan: بخش پایین‌دست مخروط‌افکنه.

Fig 3- The textural triangle diagram of selected sediments of the studied alluvial fan (the textural range of the upper, middle and lower parts of the alluvial fan is separated on the figure) based on Folk 1980.

شکل4- نمودارهای دومحورۀ توزیع شاخص‎‍های آماری رسوبات مخروط‎‍افکنه‎‍: A) میانگین اندازۀ دانه‎‍ها در مقابل جورشدگی؛ B) میانگین اندازۀ دانه‎‍ها در مقابل کج‎‍شدگی؛ C) میانگین اندازۀ دانه‎‍ها در مقابل کشیدگی؛ D) جورشدگی در مقابل کشیدگی. راهنمای علایم رخساره‎‍ها در شکل 3-2 ارائه ‎‍شده است. U.Fan: بالادست مخروط‎‍افکنه؛ M.Fan: بخش میانی مخروط‎‍افکنه و L.Fan: بخش پایین‌دست مخروط‎‍افکنه.

Fig 4- Biaxial graphs of the distribution of statistical indices of alluvial fan sediments: A) mean vs. sorting; B) mean vs. skewness; C) mean vs. Kurtosis; D) Sorting vs. kurtosis.

دیگر اجزا ازجمله چرت، فلدسپار، کوارتز پلی کریستالین و خرده‌سنگ، دگرگونی درمجموع 4/3درصد رسوبات را تشکیل داده‌اند. کانی‎‍های سنگین ازجمله آمفیبول (هورنبلند)، هماتیت، لیمونیت، توپاز، زیرکن و سیدریت در رسوبات مطالعه‌شده وجود دارد. مهم‎‍ترین نوع سیمانی که اطراف دانه‎‍های ماسه‎‍ای مشاهده شد، سیمان‎‍های کربناته (شکل‎‍ 5 و 6) است. دیگر سیمان‎‍ها مانند اکسید آهن سهم بسیار ناچیزی دارد.

جدول2- درصد فراوانی اجزای شناسایی‎‍شده در بخش ماسه‎‍ای مخروط‎‍افکنۀ آبیک

Table 2- The percentage of abundance of components identified in the sandy fraction of the Abyek alluvial fan

شکل 5-تصاویر میکروسکوپی از اجزای تشکیل‎‍دهندۀ بخش ماسه‎‍ای: A) کوارتز مونوکریستالین؛ B) کوارتز پلی‎‍کریستالین؛ C) پلاژیوکلاز با ماکل پلی‎‍سنتتیک (پیکان سفید) و ارتوز (پیکان زرد)؛ D) میکروکلین (پیکان سفید)

Fig 5 - Microscopic images of the constituents of of the sandy fraction: A) monocrystalline quartz; B) polycrystalline quartz; C) plagioclase with polysynthetic macel (white arrow) and orthosis (yellow arrow); D) microcline (white arrow)

منحنی‎‍ اشعۀ ایکس مربوط به بخش گلی مخروط‎‍افکنۀ‎‍ آبیک در شکل (A7) ارائه‎‍ شده است. در این شکل پیک‎‍های 2/4 و 69/4 آنگستروم وجود کلریت و احتمالاً اسمکتیت را نشان می‎‍دهد. پیک 10 و 99/4 آنگستروم به‎‍ترتیب به‎‍عنوان پیک‎‍های ردۀ اول و دوم، حضور ایلیت و میکا را نشان می‎‍دهند. پیک قوی 05/7 آنگستروم به‎‍عنوان پیک ردۀ اول کائولینیت و ردۀ دوم کلریت، حضور این دو کانی را مشخص می‎‍کند. پیک‎‍های 34/4 و 31/3 مؤید وجود کوارتز در این رسوبات است. وجود کلسیت و فلدسپار نیز با پیک‎‍های 82/2 و 73/3 شناسایی شد. به این ترتیب کانی‎‍های موجود در این نمونه عبارت‎‍اند از: کلسیت، کوارتز، اسمکتیت، کلریت، ایلیت، میکا، کائولینیت و فلدسپار.

شکل 6- تصاویر میکروسکوپی از خرده‎‍سنگ‎‍های بخش ماسه‎‍ای: A) خرده‎‍سنگ‎‍های آهکی؛ B) خرده‎‍ ماسه‎‍سنگ؛ C) خرده سیلتستون (پیکان سفید) و چرت (پیکان زرد)؛ D) شیل (پیکان سفید).

Fig 6- Microscopic images of the rock fragments of the sandy fraction: A) calcareous rock fragments; B) sandstone; C) siltstone (white arrow) and chert (yellow arrow); D) shale (white arrow) (XPL).

در بخش رسی نمونۀ کالکریتی (شکل B7)، وجود پالیگورسکیت با پیک ردۀ اول 42/10 و ردۀ دوم 36/6 مشخص می‎‍شود. پیک 59/14 آنگستروم در تیمار با منیزیم به پیک‎‍های 69/17 و 71/17 به‎‍ترتیب متعلق به اسمکتیت و کلریت تبدیل‎‍ شده است. وجود کائولینیت نیز با مشاهدۀ پیک ردۀ اول 11/7 در تیمار با منیزیم، پیک 39/7 آنگستروم در تیمار با منیزیم و اتیلن‎‍گلیکول و تخریب آن در تیمار با پتاسیم و حرارت 550 درجۀ سانتی‎‍گراد مشخص شد. شدت پیک اسمکتیت و پالیگورسکیت در این نمونه نسبت‌به دیگر نمونه‎‍ها بیشتر است. با توجه به ‎‍اینکه این دو کانی بیشتر در خاک‎‍های آهکی تشکیل می‎‍شوند، بنابراین احتمال تشکیل درجای پالیگورسکیت و اسمکتیت را تأیید می‎‍کند. ترتیب فراوانی کانی‎‍های رسی در این نمونه به این شرح است: پالیگورسکیت، اسمکتیت، کلریت، ایلیت، کائولینیت و کوارتز.

رخساره‎‍های رسوبی

درمجموع، با بررسی رخساره‎‍های مخروط‎‍افکنۀ آبیک، تعداد سه رخساره با منشأ جریان‎‍های خرده‎‍دار، سه رخساره با منشأ جریان‎‍های رودخانه‎‍ای و یک رخسارۀ کالکریتی شناسایی شد که در ادامه به‌طور دقیق توصیف و تفسیر می‎‍شوند.

شکل 7- منحنی پراش پرتو ایکس (XRD) مخروط‎‍افکنۀ‎‍ آبیک: A) نمونه‎‍های پودری بخش گلی؛ B) افق‎‍ کالکریت. اختصارات: Chl: کلریت؛ Sm: اسمکتیت؛ Plg: پالیگورسکیت؛ I: ایلیت؛ M: میکا؛ K: کائولینیت؛ Fld: فلدسپات؛ Ca: کلسیت؛ Gy: ژیپس؛ Q: کوارتز؛ Amp: آمفیبول.

Fig 7- XRD patterns from a) bulk sample, b) clay fractions of samples from the calcrete profile, oriented sample; c) clay fractions of samples from the calcrete profile of fan 2, oriented sample. XRD patterns in black – Mgsaturated air-dried, blue – glycolated, red – heated at 550˚C. Abbreviations: plg: palygorskite; Ilt: illite; Sm: Smectite; Chl: chlorite; K: kaolinite; Q: quartz.

رخساره‎‍های جریان خرده‎‍دار

رخسارۀ‎‍ گراول زمینه‎‍پشتیبان (Gms)/رخسارۀ گراول دانه‎‍پشتیبان (Gcs)

توصیف: هر دو رخسارۀ Gms و Gcs (شکل‎‍ 8) شامل خرده‎‍سنگ‎‍هایی به ‎‍اندازۀ پبل تا بولدر در زمینه‎‍ای از رسوبات ماسه‎‍ای ریز تا درشت‎‍دانه‌اند. رنگ این رخساره‎‍ها قرمز تا قهوه‎‍ای کم‌رنگ است. رخسارۀ Gcs ویژگی‎‍های مشابه‎‍ای با Gms دارد، ولی فاقد زمینه است و یا زمینۀ بسیار ناچیزی دارد. این رخساره‎‍ها به‎‍صورت موازی یا نیمه‎‍موازی نسبت‌به سطح با مرز زیرین معمولاً غیرفرسایشی و یا فرسایشی محلی رخ می‎‍دهد. شکل هندسی این رخساره، صفحه‎‍ای تا تیغه‎‍ای‌شکل با گسترش جانبی درخور توجه است. لایه‎‍های غنی از خرده‎‍سنگ‎‍ گاهی لامیناسیون موازی و یا طبقه‎‍بندی مورب ضعیف را نشان می‎‍دهند. خرده‎‍سنگ‎‍ها معمولاً به ‎‍موازات جریان صف‎‍بندی^[3] و جهت‎‍یابی فلسی ضعیف تا نسبتاً خوب را نشان می‎‍دهند و گاهی به بخش بالایی لایه رانده می‎‍شوند. ضخامت این رخساره‎‍ از 1 تا 7 متر متغیر است. در این دو رخساره‎‍، به‌خصوص در رخسارۀ Gms به‌سمت بالا، تغییرات شاخصی ازنظر رنگ، مقدار زمینه و توزیع اندازۀ دانه‎‍ها در قالب افقی قرمزرنگ یا شکل هندسی عدسی رخ می‎‍دهد. این افق‎‍های شاخص با رخسارۀ گراول زمینه‎‍ تا دانه‎‍پشتیبان پایینی، مرز تدریجی و با رخساره‎‍های بالایی، مرز مشخص و ناگهانی دارد. ضخامت این افق‎‍ از 3/0 تا حدود 1 متر با گسترش جانبی از 6 تا 15 متر متغیر است و در سراسر مخروط‎‍افکنه‎‍ مشاهده ‎‍‎‍شده است. فراوانی بخش گلی در هر دو رخسارۀ Gms و Gcs کمتر از 5درصد است و فقط در افق‎‍های قرمزرنگ این مخروط‎‍افکنه به حدود 50درصد می‎‍رسد. خرده‎‍‎‍‎‍سنگ‎‍هایی به ‎‍اندازۀ پبل و بولدر با قطر 20 سانتی‎‍متر در این افق‎‍های قرمز یافت می‎‍شود که در بعضی موارد، لایه‎‍هایی نازک را با گسترش ضعیف (معمولاً با ضخامت 5 تا 15 سانتی‎‍متر) در بالا و پایین افق‎‍ها تشکیل می‎‍دهند (شکل 5-2).

تفسیر: رخساره‎‍های Gms و Gcs مهم‎‍ترین نهشته‎‍های جریان خرده‎‍دار سودوپلاستیک با انرژی زیاد در نظر گرفته می‎‍شوند (Miall 2006). نبود یا مقدار ناچیز زمینه در رخسارۀ Gsc می‎‍تواند ناشی از حذف زمینه در اثر شست‌وشوی ناشی از یک فرایند ثانویه باشد. ویژگی زمینه‎‍پشتیبان، حضور بولدرهای بسیار درشت و جهت‎‍یابی فلسی ضعیف خرده‎‍‎‍سنگ‎‍ها حاکی از غلظت بالای سیال و قدرت مکانیکی زمینه به‎‍عنوان مهم‎‍ترین فرایند حمل و رسوب‎‍گذاری است که در آن خرده‎‍سنگ‎‍ها قادر به حرکت آزادانه نیستند (Walker 1967). این امر به توزیع پراکندۀ دانه‎‍های درشت در رخساره منجر می‎‍شود که از مهم‌ترین وجه تمایز این رخساره‎‍ها از رخساره‎‍های دیگر است. به‎‍طور محلی، خرده‎‍سنگ‎‍های درشت‎‍تر ممکن است به لایه‎‍های بالایی رانده ‎‍شوند که این امر نیز قدرت فوق‎‍العاده زیاد زمینه را تأیید می‎‍کند (Larsen and Steel 1978). علاوه ‎‍بر این، مرز غیرفرسایشی و جهت‎‍یابی فلسی ضعیف دانه‎‍ها نشان‎‍دهندۀ جریان خطی با ویسکوزیتۀ بالاست نه یک جریان کششی (Sohn et al. 1999). طی چنین جریانی، تمرکز محلی دانه‎‍های درشت‎‍تر و یا تغییر میانگین اندازۀ دانه‎‍ها به چینه‎‍بندی (یا صف‎‍بندی[4]) ضعیف آنها منجر می‎‍شود (Hayward 1983). از طرفی، مرز تدریجی افق‎‍های قرمز به‎‍عنوان جریان‎‍های غنی از گل با جریان‎‍های خرده‎‍دار زیرین، حاکی از ارتباط بین این دو فرایند رسوبی است. این افق‎‍ها به‌صورت پوششی از جریان در حال فروکش (دنبالۀ رقیق جریان خرده‎‍دار) برای جریان‎‍های خرده‎‍دار عمل می‎‍کنند (Went 2005). درواقع در مراحل پایانی مهاجرت جریان خرده‎‍دار به‌سمت پایین‎‍دست، هنگامی که قدرت جریان کاهش می‎‍یابد، نهشته‎‍هایی با جورشدگی ضعیف با بافت شناور تشکیل می‎‍شوند. افق‎‍های قرمز عمدتاً در بخش‎‍های میانی و پایانی جریان اصلی با کم‌شدن شیب زمین تشکیل می‎‍شوند و نشانگر شرایط اکسیداسیون خشکی‌اند که درنتیجۀ کاهش سرعت رسوب‌گذاری رخ داده است (Walker 1967). همچنین این افق‎‍ها به‎‍عنوان خاک ‎‍دیرینه[5] تفسیر می‎‍شوند که مؤید تناوب رسوب‎‍گذاری، رخنمون و فرسایش در جریان‎‍های خرده‎‍دار است (Mather et al. 2016). لایه‎‍های پبلی با گسترش ضعیف در سطح پایین و بالای افق‎‍های قرمز درنتیجۀ قدرت زیاد زمینه و رانده‎‍شدن دانه‎‍ها به حاشیه تشکیل می‎‍شوند که به‎‍عنوان لایۀ پبلی زره‌مانند برای این افق‎‍ها تفسیر می‎‍شوند (Lindsey et al. 2005).

رخسارۀ گراول با طبقه‎‍بندی تدریجی معکوس (Gci)

توصیف: رخسارۀ Gci از خرده‎‍سنگ‎‍هایی با طبقه‎‍بندی تدریجی از پبل تا بولدر با جهت‎‍یابی فلسی نسبتاً خوب در زمینه‎‍ای از رسوبات ماسه‎‍ای ریز تا درشت‎‍دانه تشکیل ‎‍شده است (شکل 9). این رخساره جورشدگی بسیار ضعیف و رنگ قرمز تا قهوه‎‍ای دارد. ضخامت این رخساره از 9/0 تا 2 متر و گسترش جانبی آن از 4 تا 16 متر متغیر است. سهم بخش گلی در این رخساره‎‍ کمتر از 5درصد است. مهم‎‍ترین ساخت رسوبی طبقه‎‍بندی تدریجی معکوس خرده‎‍سنگ‎‍هاست. شکل هندسی این رخساره صفحه‎‍ای تا تیغه‎‍ای است و در بالادست مخروط‎‍افکنه با خرده‎‍سنگ‎‍های اکثراً نیمه‌زاویه‎‍دار و بافت دانه‎‍پشتیبان یافت‌ شده و در بخش بالایی برش با مرز کاملاً ناگهانی و مشخص با رخسار‎ۀ پایینی قرار گرفته است.

تفسیر: بافت و ساخت این رخساره بیانگر تشکیل آن به‌وسیلۀ جریان خرده‎‍دار سودوپلاستیک با گرانروی بالاست (Miall 2006) که بر لوب‎‍های گسترۀ مخروط‎‍افکنه به‌عنوان خاکریز[6] تشکیل ‎‍شده است. در جریان‎‍های خرده‎‍دار، قدرت فوق‎‍العاده زیاد زمینه (Hayward 1983) و جورشدگی در طی حمل به تجمع خرده‎‍سنگ‎‍ها در بالا و مقابل جریان و درنتیجه به طبقه‎‍بندی تدریجی معکوس منجر می‎‍شود (Franke et al. 2015).

شکل 8- تصاویر صحرایی رخسارۀ گراول زمینه‎‍پشتیبان (Gms)، گراول دانه‎‍پشتیبان (Gcs) و افق‎‍های خاک ‎‍دیرینۀ قرمز (RH). به لایۀ پبلی زره‌مانند با گسترش ضعیف بالا و پایین افق قرمزرنگ توجه کنید (پیکان سفید).

Fig 8- Photographs of facies of facies A) matrix-supported gravel (Gms), B) clast-supported gravel (Gcs) and interbedded, lenticular, redcolored, matrix-supported gravels or mudflows (RH). Pay attention to poorly developed thin pebbly layers are formed as weakly defined armors above and below mud lenses

شکل 9- تصاویر صحرایی رخسارۀ Gci در مخروط‎‍افکنۀ ‎‍آبیک. A-B) رخسارۀ گراول دانه‎‍پشتیبان با طبقه‎‍بندی تدریجی معکوس (Gci)؛ C) رخسارۀ Gci پوشیده‌شده با زوج لایه‎‍های ناشی از سیلاب صفحه‎‍ای (Gcp-Gmp)؛ نمای نزدیک رخساره Gci.

Fig 9- Photographs of facies A-B) Inversely graded clast-supported gravels facies (Gci); C) Gci facies overlaid by Gcp-Gmp facies. D) Close-up photos of Gci facies.

رخساره‎‍های جریان رودخانه‎‍ای (آبی[7])

رخسارۀ گراول با طبقه‎‍بندی تدریجی نرمال (Gmg)

توصیف: نهشته‎‍های رخسارۀ Gmg شامل لایۀ پایه‎‍ای از گرانول تا پبل‎‍های درشت‌اند که به‌سمت بالا به‌تدریج به رسوبات ماسه‎‍ای تبدیل می‎‍شوند (شکل 10). خرده‎‍سنگ‎‍ها جورشدگی متوسط دارند و از زاویه‎‍دار تا نیمه‎‍گرد متغیرند. رنگ این رخساره قرمز تا زرد-قهوه‌ای کم‎‍رنگ است. خرده‎‍سنگ‎‍های درشت با جهت‎‍یابی فلسی بر مرز فرسایشی قرار گرفته‎‍اند. شکل هندسی این رخساره صفحه‎‍ای است. مرز این رخساره با رخساره‎‍های زیرین تا حدودی فرسایشی با تماس صفحه‎‍ای (نه مقعر به‎‍سمت بالا) است. مرز بالایی این رخساره ناگهانی و مشخص است. این رخساره عمدتاً در بخش‎‍های بالادست تا میانی مخروط‎‍افکنه‎‍ مشاهده می‎‍شود. ضخامت و گسترش جانبی این رخساره به‎‍ترتیب از 5/0 تا 5/1 متر و از 8 تا 15 متر متغیر است.

تفسیر: این رخساره نشان‎‍دهندۀ جریان‎‍های آبی آزاد ناگهانی^[8] است که در یک رویداد واحد نهشته‎‍ شده است. هریک از این جریان‎‍ها با گذر زمان و دور‎‍شدن از منشأ، انرژی خود را از دست می‎‍دهند و باعث طبقه‎‍بندی تدریجی گراول‎‍های پبلی در پایین تا رسوبات ماسه‎‍ای در بالای یک لایۀ واحد می‎‍شوند. با توجه به موقعیت نزدیک به منشأ این رخساره، این احتمال می‎‍رود که حوادث ناگهانی توسط جریان قوی رواناب‎‍های عبورکننده ازطریق کانال‎‍های تغذیه‎‍کننده تشکیل می‎‍شوند و آب و رسوب آن از حوضه‎‍های زهکشی بالادست حوضه منشأ می‎‍گیرند (Basu et al. 2014).

رخسارۀ زوج‌لایه‎‍های گراول دانه‌پشتیبان/گراول زمینه ‌پشتیبان صفحه‎‍ای ریتمیک (Gcp/Gmp)

توصیف: این رخساره از تناوب ریتمیک رخساره‎‍های دانه‎‍پشتیبان گراولی پبلی کابل‎‍دار (Gcp) و رخسارۀ گراول زمینه‎‍پشتیبان (Gmp) تشکیل‎‍ شده است (شکل 5-5). زوج‎‍لایه‎‍ها معمولاً به‌صورت موازی با سطح لایه‎‍بندی یا با زاویۀ کمی نسبت‌به آن قرار گرفته‎‍اند و مرز بین آنها ناگهانی و غیر‎‍فرسایشی است. شکل هندسی این رخساره صفحه‎‍ای تا عدسی‌شکل با گسترش جانبی محدود است و به‌سمت حاشیه نازک می‌شود و به‌تدریج از بین می‎‍رود. خرده‎‍سنگ‎‍های درشت عمدتاً نیمه‎‍زاویه‎‍دار تا زاویه‎‍دارند و به‌صورت موازی یا نیمه‎‍موازی نسبت‌به سطح لایه، جهت‎‍یابی کرده‎‍اند. این مجموعه رخساره ازنظر حجمی درصد بسیار ناچیزی از رخساره‎‍ها را به خود اختصاص می‎‍دهند و به‎‍ندرت‎‍ در توالی‎‍ها مشاهده می‎‍شوند.

تفسیر: برانبارش ریتمیک زوج‎‍لایه‎‍های متناوب در طی سیلاب‎‍های مجزا مربوط به ماهیت اتوسیکلیک ردیف‎‍هایی از امواج رسوب و آب است که امواج ایستاده^[9] نامیده می‎‍شوند و ناشی از جریان‎‍های فوق بحرانی‌اند^[10] (Mutti et al. 1996). درواقع این زوج‎‍لایه‎‍ها درنتیجۀ سیلاب‎‍های ورقه‎‍ای با رژیم جریانی بالای غنی از رسوب با توان و ظرفیت بالا تشکیل شده‎‍اند. حجم زیاد آب از حوضۀ آبگیر به‌دنبال بارش سنگین ممکن است به جریان‎‍های گرانشی سیال منجر شود و رسوبات پوشانندۀ شیب حوضه را ازطریق سیلاب‎‍های ناگهانی بر مخروط‎‍افکنه انتقال دهد؛ بنابراین رسوبات درشت‎‍دانه در طی مرحلۀ (فاز) شست‌وشوی سریع در لایه‎‍ای مسطح با مرز غیر دگرشیب به‎‍سمت پایین‎‍دست ته‎‍نشین می‎‍شوند. از طرفی، رسوبات ریزدانه در پی آشفتگی بالای محلی، به حالت معلق در می‎‍آیند؛ سپس به‌علت کاهش سریع آشفتگی با یک مرز ناگهانی غیرفرسایشی بر رسوبات درشت‎‍دانه تجمع می‎‍کنند (Chakraborty and Paul 2014). این تناوب در مخروط‎‍افکنه‎‍های جوان به‎‍عنوان بار بستر و بار معلق ناشی از شست‌وشوی شدید در نظر گرفته می‎‍شوند (Nichols and Thompson 2005).

رخسارۀ گراول‌دانه‎‍ تا زمینه‎‍پشتیبان عدسی‎‍شکل با طبقه‎‍بندی تدریجی نرمال (Glns)

توصیف: رخسارۀ Glns از خرده‎‍سنگ‎‍هایی به ‎‍اندازۀ پبل تا کابل تشکیل ‎‍شده است که به‎‍سمت بالا به‌صورت تدریجی به رسوبات ریزدانه تبدیل می‎‍شوند (شکل B-A10). تفاوت اصلی این رخساره با رخسارۀ Gmg مربوط به شکل هندسی، مرز پایینی فرسایشی و گسترش جانبی محدود آن است. در مواردی به‌سمت بالا طبقه‎‍بندی افقی تا مورب مسطح در آن مشاهده می‎‍شود. جهت‎‍یابی فلسی خرده‎‍سنگ‎‍ها به‎‍وضوح ‎‍مشاهده‌شدنی است. شکل هندسی این رخساره عدسی‌شکل و با گسترش جانبی محدود است. خرده‎‍سنگ‎‍ها اکثراً نیمه‎‍زاویه‎‍دار تا نیمه‎‍گردند. ضخامت این رخساره از 25/0 تا حدود 1 متر است و به‌صورت پراکنده و بین لایه با دیگر رخساره‎‍ها در بخش‎‍های مختلف مخروط‎‍افکنه مشاهده می‎‍شود.

تفسیر: سیلاب در حال فروکش به‎‍طور محلی بستر را حفر می‎‍کند و کانال‎‍هایی را تشکیل می‎‍دهد که در آنها رسوبات دانه‎‍درشت ته‎‍نشین می‎‍شوند. نهشته‎‍های ناشی از سیلاب حفر‎‍کنندۀ کانال عمدتاً از خرده‎‍سنگ‎‍های درشت تشکیل می‎‍شوند که از حوضۀ آبگیر یا فرسایش دیواره‎‍ها یا کف ‎‍کانال مشتق می‎‍شوند. بستر کانال‎‍های حفر‎‍شده معمولاً دارای رسوبات دانه‎‍درشت است و ممکن است شامل لایه یا پوشش نازکی از رسوبات ریزدانه باشد که در طی افت انرژی سیلاب ته‎‍نشین می‎‍شود. کانال‎‍های حفرشده در ابتدا به‌صورت مجراهایی برای انتقال رسوبات در مخروط‎‍افکنه عمل می‎‍کنند؛ بنابراین نهشته‎‍های آنها عمدتاً به‌صورت لایه یا لایه‎‍های پوششی بر دیگر نهشته‎‍های ناشی از فرایندهای اولیه مانند جریان‎‍های خرده‎‍دار یا سیلاب‎‍های ورقه‎‍ای قرار می‎‍گیرند (Blair and McPherson 2009). وجود جهت‎‍یابی فلسی، پاسخ بار بستر به جریان یک‎‍جهتی است و وجودنداشتن طبقه‎‍بندی مورب نشان می‎‍دهد مقاومت بار بستر موجب جدایی جریان نشده است و همچنین عمق جریان ناچیز است (Rust 1972).

شکل 10-A) رخساره‎‍های Gmg، Glns، Gcp/Gmp و Gcp؛ B) رخسارۀ Glns از نمای نزدیک. به جهت‎‍یابی فلسی دانه‎‍ها توجه شود (پیکان سفید)؛ C) رخسارۀ Gmg؛ D) رخسارۀ Gmg از نمای نزدیک.

Fig 10-A) Gmg, Glns, Gcp/Gmp and Gcp facies; Glns facies from a close-up view, pay attention to the imbrication (white arrow); C) Gmg facies; D) Gmg facies close-up.

رخسارۀ کالکریت (Plc)

توصیف: این رخساره در بخش نزدیک به منشأ مخروط‎‍افکنۀ آبیک مشاهده شد (شکل 11). شواهد ماکروسکوپی نشان می‎‍دهد رسوبات میزبان این رخساره از گراول‌زمینه تا دانه‎‍پشتیبان با افق‎‍های خاک دیرینۀ قرمز تشکیل‎‍ شده است. همان‌طور که قبلاً گفته شد بیش از نود درصد رسوبات میزبان، از خرده‎‍سنگ‎‍های آهکی تشکیل شده‎‍اند. دانه‎‍های پوشش‍دار[11]، ترک‎‍های ناشی از خشک‎‍شدگی و آثار ریشه به ‎‍فراوانی در این پروفیل مشاهده می‎‍شود. دانه‎‍های پوشش‎‍دار از خرده‎‍سنگ‎‍های زاویه‎‍دار تا نیمه‎‍زاویه‎‍دار (معمولاً با قطر بلند بزرگ‌تر از 15 میلی‎‍متر) به‎‍عنوان هسته و یک پوشش نامتقارن، بیشتر در بخش پایینی هسته تشکیل شده‎‍اند. ازنظر میکروسکوپی، این پروفیل از زمینۀ میکرواسپاری با میکرایت‎‍ لخته‎‍ای پراکنده، ترک‎‍های متنوع پرشده با سیمان و دانه‎‍های منبسط[12] ناشی از جابه‌جایی و جانشینی (شکل A12) تشکیل‎‍ شده است. فرایند جابه‌جایی که به رشد چندجهتی سیمان کلسیتی منجر می‎‍شود (Wright and Peeters 1989)، یک فرایند معمول در این پروفیل است. علاوه بر این، میکروفابریک‎‍های بیوژنیک مانند به‌هم‎‍ریختگی رسوبات و قالب ریشۀ گیاه نیز مشاهده می‎‍شود. با وجودی ‎‍که این پروفیل ظاهراً از کالکریت توده‎‍ای تشکیل‎‍ شده است، مهم‎‍ترین ویژگی آن حضور افق پیزولیتی (با ضخامت کم‎‍تر از 5 سانتی‎‍متر) در بخش بالایی است (شکل B12). واژۀ پیزویید در این پروفیل، به دانه‎‍های پوشش‎‍دار بیضوی یا کروی با لامینه‎‍های متحدالمرکز و یا انواع بدون ساختار درونی با قطر بزرگ‎‍تر و یا کوچک‎‍تر از 2 میلی‎‍متر اشاره دارد. پیزوییدها عمدتاً از زمینۀ میکرایتی/میکرواسپارایتی همراه با فیلامنت‎‍های ارگانیک کلسیتی (شکل C12) و پالیگورسکیت فیبری-سوزنی (شکل D12) تشکیل‎‍ شده‎‍اند. خرده‎‍های پیزولیتی در زمینه‎‍ای قرمزرنگ قرار گرفته‎‍اند (شکل E12) و برخی از آ‎‍نها به‎‍طور محلی با پوستۀ لامینار[13] کم‎‍ضخامت (2 تا 4 میلی‎‍متر) و از تناوب لامینه‎‍های تیره و روشن استروماتولیت‌شکل پوشیده ‎‍شده است (شکل G12). لامینه‎‍های تیرۀ غنی از اسپور قارچ (گونۀ آسپرژیلوس نایجر) به‌صورت مجزا و گل‌مانند[14] (شکل H12) یا به‌صورت ستونی‌شکل (شکل I12) و تجمع‎‍های خوشه‎‍ای، شعاعی و توده‎‍ای‌اند. بلورهای لوزی‌شکل دولومیت از دیگر عارضه‎‍های مشاهده‎‍شده در پروفیل کالکریت توده‎‍ای است (شکل J12). لامینه‎‍های روشن نیز عمدتاً از کلسیت میکرواسپاری تا اسپاری تشکیل ‎‍شده است.

تفسیر: در پروفیل کالکریت‎‍، فراوانی دانه‎‍های پوشش‎‍دار نشان می‎‍دهد فرایند کالکریتی‎‍شدن با تشکیل پوشش نامتقارن دانه‎‍ها ناشی از فرایند پدوژنیک در طی دوره‎‍های خشک در زون وادوز آغاز شده است (Alonso-Zarza et al. 1992)؛ بنابراین در طی تغییرات دیاژنزی درجازای رسوبات کربناتۀ میزبان، ازجمله انحلال و سیمانی‎‍شدن، کالکریت توده‎‍ای تشکیل و به مسدود‎‍شدن تخلخل و درنهایت جلوگیری از حرکت پایین‎‍روندۀ آب‎‍های متئوریک منجر می‎‍شود. این فرایند، در طی دوره‎‍های خشک طولانی‌مدت و در شرایطی با توقف رسوب‌گذاری یا رسوب‌گذاری با سرعت بسیار کم رخ می‎‍دهد و به گسترش آب‎‍های سطحی کم‎‍عمق پراکندۀ دوره‎‍ای و حرکت جانبی آب در بخش بالایی افق توده‎‍ای یا در امتداد ترک‎‍ها و شکستگی‎‍ها منجر می‎‍شود (Gallala et al. 2010)؛ سپس، افق پیزولیتیک تشکیل می‎‍شود. این افق همراه با پوستۀ لامینار (Wright and Tucker 1991) است که در بخش بالایی افق کالکریت توده‎‍ای یافت‎‍ شده است. پوستۀ لامینار یک افق کلیدی است که می‎‍تواند برای درک بهتر منشأ کالکریت استفاده شود. این پوسته بیشتر از توالی لامینه‎‍های تیره و روشن تشکیل ‎‍شده است (Verrecchia 1996). به ‎‍عقیدۀ Verrecchia (1996)، این پوسته ممکن است از شش شکل متنوع (ازنظر مراحل رشد) تشکیل‎‍ شده باشد.

مراحل تشکیل پوستۀ لامینار از مسطح تا ستونی است که درنهایت به تشکیل اشکال ستونی منجر می‎‍شود. علاوه بر این، نقش چسبندۀ اسپورها باعث تجمع و توزیع کربنات‎‍کلسیم بین لامینه‎‍های ارگانیک می‎‍شود. همان‌طور که در شکل 12 F و G نشان‎‍ داده شده است، ساختارهای استروماتولیت‎‍شکل شامل توالی‎‍های منظمی است که در زمینۀ رسوباتی تشکیل نمی‎‍شود که از قبل وجود دارند و تشکیل آ‎‍نها مستلزم وجود یک فضای باز است؛ بنابراین، با توجه به فراوانی اسپورها در تشکیل پوسته‎‍های لامینار، منشأ بیوژنیک برای پوسته‎‍های لامینار پیشنهاد داده می‎‍شود (Verrecchia 1996; Alonso-Zarza 2003). از طرف دیگر، حضور پروفیل‎‍های پیزولیتی همراه با پوسته‏های لامینار در افق قرمز در بخش بالایی این پروفیل، نشان می‎‍دهد مرحلۀ برشی‎‍شدن پس از تشکیل پیزوییدها و احتمالاً پوستۀ لامینار رخ ‎‍داده است. قطع پیزولیت‎‍ها توسط ترک‎‍های پرشده با سیمان کلسیتی در برش‎‍های پیزولیتی (شکل 12 E)، فرایند چند فازی (چندمرحله‎‍ای) برشی‎‍شدن را درنتیجۀ شرایط اقلیمی خشک نشان می‎‍دهد. علاوه بر این، ترک‎‍خوردگی ممکن است ناشی از رشد سیمان کلسیتی، تکرار شرایط خشک و مرطوب‎‍شدن و انحلال و سیمانی‎‍شدن مجدد در شرایط وادوز باشد (Harrison and Steinen 1978). افق خاک ‎‍دیرینۀ ‎‍قرمز در این پروفیل احتمالاً پس از فرایند کالکریتی‎‍شدن در شرایط خشک تشکیل ‎‍شده است. درنتیجه، پروفیل کالکریتی بالغ آبیک مرحلۀ ششم تشکیل کالکریت را نشان می‎‍دهد که بیشتر تحت تأثیر فرایندهای پدوژنتیک، بیوژتیک و دیاژنتیک است؛ بنابراین، می‎‍توان پیشنهاد داد که این نوع کالکریت در شرایط پایدار اقلیمی، ژئومورفیک و رسوب‌گذاری تا قبل از مرحلۀ برشی‎‍شدن و وقوع افق خاک ‎‍دیرینه تشکیل شده است (Reeves 1976).

شکل 11-تصویر صحرایی پروفیل کالکریتی

Fig 11- Field photograph of the calcrete profile

بحث و برررسی

فرایندهای مؤثر بر تشکیل مخروط‎‍افکنۀ‎‍ آبیک

نهشته‎‍های جریان خرده‎‍دار، رنگ قرمز رسوبات، ترک‎‍های گلی چند ضلعی، افق‎‍های قرمز و کالکریت در مخروط‎‍افکنۀ‎‍ مطالعه‌شده، نشانگر شرایط اقلیم گرم و خشک است (Clyde et al. 2010) که در دیگر زیرمحیط‎‍های رسوبی دشت قزوین به فراوانی مشاهده می‎‍شوند. تشکیل جریان‎‍های خرده‎‍دار مستلزم وجود خرده‎‍های آواری زیاد، شیب تند و تخلیۀ سریع آب برای آغاز این فرایند است. درواقع خرده‎‍سنگ‎‍های فراوان ناشی از هوازدگی مکانیکی در طی دوره‎‍های خشک طولانی‎‍مدت در منطقه‎‍ای با پوشش گیاهی ناچیز است که با وقوع سیلاب‎‍های ناگهانی به‎‍سمت مناطق پایین‎‍دست حمل می‎‍شوند (Miall 2006). همچنین، جریان‎‍های خرده‎‍دار غیرچسبندۀ ناشی از حوضه‎‍های آبریز با مقدار گل ناچیز (به‌خصوص رس) است. در این مطالعه، نتایج دانه‎‍سنجی نشان می‎‍دهد مقدار گل نمونه‎‍های آنالیز‎‍شده (به استثنای جریان گلی مخروط‌افکنۀ آبیک) بسیار ناچیز (غالباً کمتر از 5درصد) است. با توجه به اینکه بخش‎‍های سلیتی و رسی محصول هیدرولیز فلدسپات و کانی‎‍های فرعی است و یا ازطریق برش‎‍های شدید تکتونیکی تشکیل می‎‍شوند (Blair 1999)، بنابراین چنین واکنش‎‍هایی در اقلیم گرم و خشک بسیار کند است و به مقدار ناچیز بخش گلی منجر می‎‍شود (Blair and McPherson 2009). از طرفی وجود خاک ‎‍دیرینه (افق‎‍های قرمز) حاکی از رسوب‎‍گذاری دوره‎‍ای و شرایط اقلیم گرم و خشک است (Yan et al. 2007). حضور کالکریت‎‍ در مخروط‎‍افکنه و همچنین کانی رسی پالیگورسکیت، که کانی رسی مختص کالکریت‎‍ است (Zucca et al. 2014)، نشانه‎‍های بارز دیگری برای تأیید اقلیم گرم و خشک‌اند. از طرفی، ترکیب و آنالیز جهت جریان دیرینه براساس جهت‎‍یابی فلسی خرده‎‍سنگ‎‍ها نشان می‎‍دهد رسوبات مخروط‎‍افکنه بیشتر از شمال به‎‍سمت جنوب حمل شده‎‍اند؛ بنابراین بالاآمدگی تکتونیکی ناشی از گسلش البرز جنوبی سهم چشمگیری در تشکیل مخروط‎‍افکنه‎‍های حاشیۀ شمالی دشت قزوین دارد. شرایط تکتونیکی پایدار و اقلیم گرم و خشک (Reeves 1976; Wright and Tucker 1991) از عوامل اصلی کنترل‎‍کنندۀ تشکیل کالکریت در این مخروط‎‍افکنه است. با توجه به تحلیل‎‍ها و نتایج به دست آمده از دانه‎‍سنجی، رسوبات این مخروط‎‍افکنه عمدتاً از طیف گسترده‎‍ای از دانه‎‍های نیمه‎‍درشت تا دانه‎‍ریز تشکیل‎‍ شده است؛ درصد بولدر در آنها بسیار کم است و خرده‎‍سنگ‎‍های درشت به‎‍ندرت در آ‎‍نها یافت می‎‍شود. به ‎‍عبارت دیگر، از بین گراول‎‍های درشت‎‍تر از 6 سانتی‎‍متر، برتری با گراول‎‍های با قطر 6 تا 12 سانتی‎‍متر (40 تا 90درصد) است. این امر نشان می‎‍دهد خرده‎‍سنگ‎‍های درشت، به‎‍ندرت در حوضۀ آبریز تشکیل می‎‍شود. علت اصلی تشکیل چنین نهشته‎‍های نسبتاً ریزدانه‎‍ در مخروط افکنۀ آبیک، سنگ‎‍های تشکیل‎‍دهندۀ حوضۀ آبریز است که بیشتر از سنگ‎‍های آهکی (به‌خصوص از نوع مارن)، سنگ‎‍های آتشفشانی ریز‎‍دانه، ماسه‎‍سنگ، سیلتستون و شیل مشتق شده‎‍اند که به‌آسانی تجزیه و خرد می‎‍شوند. فراوانی ناچیز خرده‎‍سنگ‎‍ها می‎‍تواند جایی رخ دهد ‎‍که برش‎‍های شدید تکتونیکی، سنگ‎‍های حوضۀ آبریز را نیز پودر کرده‎‍ است (Blair 2003). با این ‎‍حال، با توجه به نوع سنگ‎‍ مادر در حوضۀ آبریز، ترکیب سنگ‎‍شناسی سنگ ‎‍مادر علت اصلی تشکیل چنین نهشته‎‍هایی است. علاوه بر این، بالغ‎‍ترین نوع کالکریت در مخروط‎‍افکنۀ آبیک با ترکیب سنگ‎‍شناسی آهکی یافت ‎‍شده است که به‎‍وضوح سهم بیشتر سنگ ‎‍مادر آهکی را بر تشکیل کالکریت نشان می‎‍دهد.

مدل مخروط‎‍افکنه‎‍ براساس فرایندهای رسوبی

جریان خرده‎‍دار، سیلابی و رودخانه‎‍ای فرایندهای رسوبی، کنترل‎‍کنندۀ مخروط‎‍افکنه‎‍هاست. سهم هریک از این فرایندها در مخروط‎‍افکنه‎‍های مختلف متفاوت است که بستگی به مساحت، توپوگرافی و هیدرولوژی حوضۀ آبریز دارد (Moscariello 2017). جریان خرده‎‍دار به‎‍لحاظ حجم موادی که به‌صورت مستقیم بر سطح مخروط‎‍افکنه‎‍ها به‎‍ جا می‎‍گذارد، مهم‌ترین فرایند گراویته-رسوبی در این زیرمحیط به‎‍ شمار می‎‍رود (Blair and McPherson 2009). از طرفی وقوع جریان‎‍های خرده‎‍دار مستلزم شرایط خاصی است که عبارتند از: 1) حضور گل در واریزه‎‍ها. گل با کاهش نفوذپذیری واریزه، فشار منفذی هیدرواستاتیک را افزایش می‎‍دهد و با غلبه بر مقاومت برشی، آغاز حرکت جریان‎‍های خرده‎‍دار را تسهیل می‎‍بخشد؛ 2) شیب 27 تا 56 درجه برای آغاز حرکت جریان؛ 3) دورۀ بازگشت طولانی‎‍مدت وقوع جریان‎‍های خرده‎‍دار (حدود 300 تا 10000 سال) (Hubert and Filipov 1989)؛ به این علت که سیلاب‎‍های ناگهانی ناکافی‎‍اند و تجمع واریزه‎‍ها نیازمند زمان‎‍ طولانی است؛ از این رو، وقوع جریان‎‍های خرده‎‍دار بیشتر دوره‎‍ای است و رسوبات طی چند مرحله به محیط اضافه می‎‍شوند (Blair and McPherson 2009). بر این ‎‍اساس، می‌توان وقوع افق‎‍های قرمز را نشانگر پایان یک دوره جریان ‎‍خرده‎‍دار (نه یک جریان رودخانه‎‍ای) در سطح مخروط‎‍افکنه معرفی کرد. از طرف دیگر، فرایندهای مختلف مسافت‎‍های متفاوتی را می‎‍توانند از رأس تا پنجه مخروط‎‍افکنه طی کنند؛ به‎‍طوری ‎‍که شعاع عملکرد جریان‎‍های خرده‎‍دار از چند صدمتر تا چند کیلومتر، جریان سیلابی از یک تا ده کیلومتر و جریان رودخانه‎‍ای از یک تا ده‎‍ها کیلومتر است (Nichols 2009). مدل مخروط‎‍افکنۀ آبیک را می‎‍توان با توجه به اختصاصاتی ازجمله فراوانی (80 تا 95درصد) رخسارۀ Gms، حضور افق قرمزرنگ، مقدار گل کمتر از 5درصد و شعاع کم (تقریباً 5/3 کیلومتر) به‌عنوان مخروط‎‍افکنۀ ناشی از تجمع زبانه‎‍های جریان خرده‎‍دار غیرچسبنده (Blair and McPherson 2009) در نظر گرفت.

این مخروط افکنه نوع خاصی از مخروط‎‍‎‍افکنه‎‍های حاصل از واریزه‎‍های غیرچسبنده (با درصد رس بسیار پایین) است که در طی تخلیه‎‍های ناگهانی تشکیل شده است. فراوانی بسیار ناچیز (10 تا 15درصد) رخساره‎‍های گراولی ناشی از رواناب‎‍ها، نشان می‎‍دهد سهم سیلاب‎‍ها برای تجمع اولیۀ رسوبات مخروط‌افکنۀ آبیک بسیار ناچیز است و تنها به حمل و رسوب‌گذاری مجدد رسوبات به‌صورت محلی منجر می‎‍شود (شکل 13).

شکل 12-تصاویر پروفیل کالکریت: A) جابه‌جایی (d)، جانشینی (r) در دانۀ منبسط (XPL)؛ B) نمونۀ دستی از پیزولیت (p) که روی کالکریت توده‎‍ای (m) قرار گرفته است. C) فیلامنت‎‍های ارگانیک کلسیتی‎‍شده در پیزوییدها (پیکان) (SEM)؛ D) تجمع میکرایت و دانۀ تخریبی میزبان همراه با رورشدی‎‍های پالیگورسکیت فیبری-سوزنی (SEM)؛ E) برش پیزولیتی. قطع پیزوییدها توسط برشی‎‍شدن و ترک‎‍ (پیکان) مراحل چندگانۀ برشی‎‍شدن را نشان می‎‍دهد؛ F) پوستۀ لامینار استروماتولیت‌شکل؛ G) تجمع اسپورها در لامینه‎‍های تیره‌رنگ پوستۀ لامینار به‌صورت شکل‎‍های مسطح تا ستونی مربوط به شش مرحلۀ رشدی (XPL)؛ I) پوستۀ لامینار شامل اسپورهای مجزا و ستونی (SEM) و J) بلورهای دولومیتی لوزی‎‍شکل (XPL).

Fig 12- Photomicrographs of calcrete profile.A) Displacement (d), replacement (r) and expansion of host grains (XPL); B) and sample of Massive calcrets (m) overlied by pisolitics (p); C) calcified organic filament in pisoide (SEM); D) accumulation of micrite and host detrital grain associated with overgrows of fibrous-needle palygorskite (SEM); E) pisolitic-breccia fragment. Note thecutting of pisoids caused by brecciating and cracking that show the multiple stages of brecciation(XPL); F) laminar crust G) laminar crust, showing flat (f) to columnar shapes (c) (six groups of shapes) (XPL); H) flower-like massive form of microcodium (SEM); I) laminar crust containing of single and pillar-shaped microcodium (SEM); J) rhombshaped dolomite crystals containing calcite (XPL).

شکل 13-طرح شماتیک رخساره‎‍ها و مدل رسوبی، ترکیب و اندازۀ دانه‎‍ها و جهت جریان قدیمۀ مخروط‌افکنۀ آبیک

Fig 13- An illustration of sedimentary model and facies, grain size and composition, and paleoclimate trend of the alluvial fan of Abyek

نتیجه‎‍

با بررسی رخنمون‎‍ها در نه برش رسوبی و نه نمونۀ سطحی، شش رخسارۀ رسوبی در گروه رسوبات دانه‌درشت شامل Gms، Gcs، Gci، Gcp/Gmp، Gmg و Glns و یک رخسارۀ کالکریتی (Plc) برای رسوبات مخروط‌افکنۀ آبیک شناسایی شد. نتایج دانه‎‍سنجی رخساره‎‍ها نشان می‎‍دهد اندازۀ رسوبات مخروط‎‍افکنۀ‎‍ آبیک تغییرات وسیعی را از گراول تا رس نشان می‎‍دهد و بافت رسوبات این مخروط‎‍افکنه عمدتاً گراول و گراول ماسه‎‍ای با جورشدگی ضعیف و کج‎‍شدگی مثبت است. از گراول‎‍های درشت‎‍ (قطر بلندتر از 6 سانتی‎‍متر)، گراول‎‍های با قطر 6 تا 12 سانتی‎‍متر، فراوان‎‍ترین رده (50 تا 70درصد) هستند. داده‎‍های حاصل از مطالعۀ بخش گراولی و نقطه‌شماری بخش ماسه‎‍ای و تعیین درصد اجزای اصلی آ‎‍نها (آنالیز مدال)، نشانگر سهم درخور توجه خرده‎‍سنگ‎‍های آهکی در بخش گراولی (03/91درصد) و ماسه‎‍ای (9/75درصد) است. دیگر اجزای بخش ماسه‎‍ای منطقۀ مطالعه‌شدۀ خرده‎‍سنگ ماسه‎‍سنگی، کوارتز مونوکریستالین، خرده‎‍سنگ آتشفشانی و کانی‎‍های سنگین به‌ترتیب با فراوانی 2/8، 7/1، 7 و 8/3درصدند. با توجه به خرده‎‍سنگ‎‍های شناسایی‎‍شده، سنگ مادر رسوبات مخروط‎‍افکنۀ آبیک بیشتر واحدهای کربناته و به مقدار بسیار ناچیز سنگ‎‍های آتشفشانی حد واسط، مافیک و فلسیک است.

حضور نهشته‎‍های جریان خرده‎‍دار، رنگ قرمز رسوبات، ترک‎‍های گلی چند ضلعی، افق‎‍های قرمز و کالکریت در مخروط‎‍افکنۀ مطالعه‌شده، نشان‌دهندۀ منشأ رسوبات مخروط‎‍افکنه را می‎‍توان به جریان‎‍های خرده‎‍دار در شرایط اقلیم گرم و خشک نسبت داد.

کالکریت‎‍ مخروط‎‍افکنۀ آبیک در مناطق متروک بالادست مخروط‌افکنه تحت شرایط ثبات تکتونیکی و رسوب‎‍گذاری ناچیز تشکیل شده است. در این مناطق مراحل کالکریتی‎‍شدن با تشکیل لکه‎‍ها و یا دانه‎‍های پوشش‎‍دار آغاز می‌شود و سپس سیمانی‎‍شدن تخلخل بین دانه‎‍ها رخ می‎‍دهد. درنهایت به‌علت میانگین بارش کم، افق پیزولیتی، پوستۀ لامینار و برشی‌شدن شدید رخ می‎‍دهد.

[1] Climate-response hypothesis

[2] Framwork

^[3] Clast alignment

^[4] Clast Alignment

^[5] Paleosol

^[6] Levee

[7] Water-Flow

^[8] Catastrophic unconfined water-flows

^[9] Standing waves

^[10] Supercritical water flow

^[11] Coated grains

^[12] Expansion grains

^[13] Laminar crust

^[14] Flower-like