بررسی چگونگی رخداد تورمالین در مجموعة دگرگونی شمال گلپایگان، پهنة سنندج-سیرجان

احمدی بنکدار, سلیمان; طباطبائی منش, سید محسن; میرلوحی, اکرم السادات

doi:10.22108/ijp.2023.134165.1283

تعداد نشریات	42
تعداد شماره‌ها	1,513
تعداد مقالات	12,470
تعداد مشاهده مقاله	24,703,856
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	10,426,584

بررسی چگونگی رخداد تورمالین در مجموعة دگرگونی شمال گلپایگان، پهنة سنندج-سیرجان

پترولوژی

دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 52، دی 1401، صفحه 87-106 اصل مقاله (1.27 M)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/ijp.2023.134165.1283

نویسندگان

سلیمان احمدی بنکدار¹؛ سید محسن طباطبائی منش^* ²؛ اکرم السادات میرلوحی³

¹دانشجوی دکتری، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

²دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

³دکتری، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

رخداد تورمالین در دو منطقه در شمال گلپایگان دیده می‏‌شود. در منطقة نخست در باختر مزرعة اوچستان، تورمالین درون تودة متبلور به‌صورت نیمه‌شکل‏‌دار (Gt)، در همبریِ آمفیبول‏‌شیست به‌صورت شکل‌دار (At) و در همبریِ میکا‏‌شیست به‌صورت اسفنجی (Mt) دیده می‏‌شود. در منطقة دوم، در شمال روستای اسفاجرد، تورمالین درون مرمر (Ct) است. تورمالین‏‌های نوع Gt با ترکیب شورل Fe# بالای 93/0 دارند و خاستگاه آنها ماگمایی است. این تورمالین‌ها با گرانیتوییدهای فقیر از Li سازگار هستند. هر دو دسته تورمالین‏‌های نوع Mt و تورمالین‏‌های نوع At به‌ترتیب با ترکیب دراویت و شورل- دراویت، خاستگاه گرمابی و سازگار با سنگ‏‌های متاپسامیت‏‌ها و متاپلیت‏‌های فقیر از Ca دارند. تورمالین‏‌های نوع Ct ترکیب دراویت دارند و با Fe# کمتر از 6/0 با متاپسامیت‏‌ها و متاپلیت‏‌های فقیر از Ca سازگاری دارند و با یک فاز اشباع از Al همزیست هستند. حضور تورمالین نوع Ct در کنار بیوتیت‏‌هایی با آثار خوردگی و حضور کانی های ثانویه در سنگ و همچنین، تفاوت در دماسنجی، نشان‌دهندة پیدایش تورمالین در دمای کمتر در اثر واکنش سیال‌های بور‏‌دار با بیوتیت است. در پیدایش این تورمالین‏‌ها سیال‌های ناشی از دگرگونی پیشروندة میکاشیست‏‌ها و سیال‌های تأخیری- گرمابی برخاسته از ماگمای آلکالی‌سینیت نقش داشته‌اند.

کلیدواژه‌ها

تورمالین شیست مرمر گرانیت گلپایگان سنندج؛ سیرجان

اصل مقاله

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
X_vac	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
X_vac	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
X_vac	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
X_vac	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 X_vac- Ca- Na+K (Hawthorne and Henry, 1999) زیرگروه تورمالین‌‏‌ها برپایة قرارگیری در جایگاه X؛ B) نمودار Mg/(Fe+Mg) در برابر X_vac/(Na+X_vac) (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) X_vac- Ca- Na+K ternary diagram (Hawthorne and Henry, 1999). Tourmaline subsets based on placement in X position; B) Mg/(Fe+Mg) versus X_vac/(Na+X_vac) 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 X_vacancy (Hazarika et al., 2015). C) نمودار Al در برابر X_vacancy (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 X_vacancy plot (Hazarika et al., 2015); C) Al versus X_vacancy 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 آپلیت_‏‌های 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 (X_Mg)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=X_Mg 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) (K_D: 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). K_D 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	K_D
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 K_D 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 K_D= - 3150/T (K) + 4/52 (Colopietro and Friberg, 1987);

K_D= (Mg/Fe)_Tour/ (Mg/Fe)_Bt

در این فرمول K_D 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.

مراجع

Bast, R., Scherer, E. E., Mezger, K., Austrheim, H., Ludwig, T., Marschall, H. R., Putnis, A. and Löwen, K. (2014) Boron isotopes in tourmaline as a tracer of metasomatic processes in the Bamble sector of Southern Norway. Contributions to Mineralogy and Petrology, 168, 1069.

Colopietro, M. R. and Friberg, I. M. (1987) Tourmaline- biotite as a potential geothermometer for metapelites, Black Hills, South Dakota. Abstracts with programs, Geological Society of America, 19 (7), 624.

Deer, W. A., Howie, R. A. and Zussman, J. (1992) An introduction to the Rock-forming minerals. 17^th edition, Longman Ltd., London, UK.

Dutrow, B. L. and Henry, D. J. (2011) Tourmaline: A geologic DVD. Elements, 7(5), 301–306.

Eslami, Z. (2011) Petrology and petrography of skarns in the Ochestan (SouthMahallat, Markazi province). M.Sc. Thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Fergusson, C L., Nutman, P., Mohajjel, M. and Bennett, V. C. (2016) The Sanandaj–Sirjan Zone in the Neo- Tethyan suture, western Iran: Zircon U–Pb evidence of late Palaeozoic rifting of northern Gondwana and mid- Jurassic orogenesis. Gondwana Research, 40, 43- 57.

Foster, M. D. (1960) Interpretation of the composition of trioctahedral micas. United States Geological Survey, Professional Paper, 354-B, 11- 46.

Hassanzadeh, J. and Wernicke, B. P. (2016) The Neotethyan Sanandaj- Sirjan zone of Iran as an archetype for passive margin- arc transitions. Tectonics, 35, 586- 621.

Hawthorne, F. C. (1996) Structural mechanisms for light element variations in tourmaline. The Canadian Mineralogist, 34 (1), 123–132.

Hawthorne, F. C. and Henry, D. J. (1999) Classification of the minerals of the tourmaline group. European Journal of Mineralogy, 11, 201- 215.

Hazarika, P., Mishra, B. and Pruseth, K. L. (2015) Diverse tourmaline compositions from orogenic gold deposits in the Hutti–Maski greenstone belt, India: implications for sources of ore-forming fluids. Econ. Society of Economic Geologists, 110, 337–353.

Hazarika, P., Mishra, B. and Pruseth, K. L. (2016) Scheelite, apatite, calcite and tourmaline compositions from the late Archean Hutti orogenic gold deposit: Implications for analogous two stage ore fluids. Ore Geology Reviews, 72, 989–1003.

Henry, D. J. and Dutrow, B. L. (1990) Ca substitution in Li-poor aluminous tourmaline. The Canadian Mineralogist, 28, 111–124.

Henry, D. J. and Dutrow, B. L. (1996) Metamorphic tourmaline and its petrologic applications, In: Boron: Mineralogy, petrology, and geochemistry (Eds. Grew, E. S. and Anovitz, L. M.) 33, 503-557. Reviews in Mineralogy and Geochemistry.

Henry, D. J. and Guidotti, C. V. (1985) Tourmaline as a petrogenetic indicator mineral: an example from the staurolite- grade metapelites of NW Maine. American Mineralogist, 70, 1- 15.

Henry, D. J. and Dutrow, B. L. (2012) Tourmaline at diagenetic to low-grade metamorphic conditions: Its petrologic applicability. Lithos, 154, 16–32.

Henry, D. J., Guidotti, C. V. and Thomson, J. A. (2005) The Ti- saturation surface for low- to- medium pressure metapelitic biotite: Implications for Geothermometry and Ti- substitution Mechanisms. American Mineralogist, 90, 316- 328.

Henry, D. J., Kirkland, B. L. and Kirkland, D. W. (1999) Sector-zoned tourmaline from the cap rock of a salt dome. European Journal of Mineralogy, 11(2), 263- 280.

Izadi, F. (2011) Petrology and Geochemistry of calc-silicates and metabasites in the Northeast of Golpayegan. M.Sc. Thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Karimi, S., Tabatabaei Manesh, S. M., Safaei, H. and Sharifi, M. (2012) Metamorphism and Deformation of Golpayegan Metapeiitic Rocks Sanandaj-Sirjan Zone, Iran. Petrology, 20 (7), 658–675.

Krmícek, L., Novak, M., Trumbull, R. B., Cempírek, J. and Houzar, S. (2020) Boron isotopic variations in tourmaline from metacarbonates and associated calc-silicate rocks from the Bohemian Massif: Constraints on boron recycling in the Variscan orogen. Geoscience Frontiers, 12(1), 219-230.

London, D. and Manning, D. A. C. (1995) Chemical variation and significance of tourmaline from Southwest England. Economic Geology, 90, 495– 519.

Marks, M. A. W., Marschall, H. R., Schühle, P., Guth, A., Wenzel, T., Jacob, D. E., Barth, M. and Markl, G. (2013) Trace element systematics of tourmaline in pegmatitic and hydrothermal systems from the Variscan Schwarzwald (Germany): The importance of major element composition, sector zoning, and fluid or melt composition. Chemical Geology, 344, 73–90.

Marschall, H. R., Korsakov, A. V., Luvizotto, G. L., Nasdala, L. and Ludwig, T. (2009) On the occurrence and boron isotopic composition of tourmaline in (ultra) high-pressure metamorphic rocks. Journal of the Geological Society, 166, 811- 823.

Mirlohi, A. (2015 (Petrogenesis leucogranites in the northeast of Golpayegan (Aderba- Ochestan, Sanandaj- Sirjan zone). Ph.D. thesis, University) of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Mohajjel, M., Fergusson, C. and Sahandi, M. R. (2003) Cretaceous–Tertiary convergence and continental collision, Sanandaj–Sirjan zone, western Iran. Asian Earth Sciences, 21, 397– 412.

Mohajjel, M. and Fergusson, C. L. (2000) Dextral transpression in Late Cretaceous continental collision, Sanandaj - Sirjan Zone, western Iran. Structural Geology, 22, 1125- 1139.

Moosavi, E., Mohajjel, M. and Rashidnejad–Omran, N. (2014) Systematic changes in orientation of linear mylonitic fabrics: An example of strain partitioning during transpressional deformation in north Golpaygan, Sanandaj–Sirjan zone, Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 94, 55- 67.

Movahedi, M. (2009) Petrography and Petrology of granitoids in the Ochestan (South Mahallat, Markazi province). M.Sc. Thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Nachit, H., Ibhi, A., Abia, E. H. and Ohoud, M. B. (2005) Discrimination between primary magmatic biotites, reequilibrated biotites, and neoformed biotites. Comptes Rendus Geoscience, 337, 1415- 1420.

Pirajno, F. and Smithies, R. H. (1992) The FeO/ (FeO+MgO) ratio of tourmaline: a useful indicator of spatial variations in granite- related hydrothermal mineral deposits. Journal of Geochemical Explorations, 42, 371- 381.

Sharifi, M. (1997) Geology and petrology of metamorphic and igneous rocks northeast of Golpayegan. M.Sc. Thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Shaw, D. M., Truscott, M. G., Gray, E. A. and Middleton, T. A. (1988) Boron and lithium in high-grade rocks and minerals from the Wawa- Kapuskasing region, Ontario. The Canadian Journal of Earth Sciences, 25(9), 1485–1502.

Sheikholeslami, M. R. and Zamani Pedram. M. (2008) Explanatory text of Mahallat. Geological Quadrangle Map 1:100000, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.

Sperlich, R., Giere, R. and Frey, M. (1996) Evolution of compositional polarity and zoning in tourmaline during prograde metamorphism of sedimentary rocks in the Swiss Central Alps. American Mineralogist, 81, 1222- 1236.

Thiele, O., Alavi- Naini, M., Assefi, R., Hushmand– Zadeh, A., Seyed- Emami, K. and Zahedi, M. (1968) Explanatory text of Golpaygan. Geological Quadrangle Map 1:250,000, No. E7, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.

Tillman, J. E., Poosti, A., Rossello, S. and Eckert, A. (1981) Structural evolution of Sanandaj- Sirjan Ranges near Esfahan, Iran. American Association of Petroleum Geologist Bulletin, 65, 674- 687.

Trumbull, R. B. and Chaussidon, M. (1999) Chemical and boron isotopic composition of magmatic and hydrothermal tourmalines from the Sinceni granite- pegmatite system in Swaziland. Chemical Geology, 153, 125- 137.

Van Hinsberg, V. J., Henry, D. J. and Marschall, H. R. (2011) Tourmaline: an ideal indicator of its host environment. The Canadian Mineralogist, 49, 1–16.

van Hinsberg, V. J., and Schumacher, J. C. (2009) The geothermobarometric potential of tourmaline, based on experimental and natural data. American Mineralogist, 94(5-6), 761-770.

Whitney, D. L. and Evans, B. W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95, 185- 187.

آمار

تعداد مشاهده مقاله: 145

تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 66

سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب

پیوندهای مفید

اخبار و اعلانات

آمار

بررسی چگونگی رخداد تورمالین در مجموعة دگرگونی شمال گلپایگان، پهنة سنندج-سیرجان