توالی سنگی، زمین‏‌شیمی و داده‏‌های ایزوتوپی Sr، Nd و Pb سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون، شمال ابهر (زیرپهنة طارم- هشتجین)

منطقة مرشون در فاصلة نزدیک به 25 کیلومتری شمال ابهر و 120 کیلومتری جنوب‏‌خاوری زنجان جای دارد و بخشی از پهنه البرز- آذربایجان (Nabavi, 1976) در زیر‏‌پهنة ماگمایی- فلززایی طارم- هشتجین (Ghorbani, 2013) به‌شمار می‌رود. همانند بسیاری از بخش‏‌های پهنه البرز- آذربایجان، در این منطقه نیز در پی فرایند کوهزایی آلپی، سنگ‏‌های آذرین بیرونی، نیمه‏‌درونی و درونی فراوانی از ائوسن تا الیگوسن پدید آمده‏‌اند که ارتباط فضایی و مکانی نزدیکی با کانه‏‌زایی‏‌های فلزی آهن، مس، سرب- روی و طلا نشان می‌دهند (Kouhestani et al., 2019a, 2019b, 2020; Ghasemi Siani et al., 2020). تا کنون بررسی‌های بسیاری روی کانه‏‌زایی‏‌های فلزی در بخش‏‌های مختلف زیر‏‌پهنه طارم- هشتجین انجام شده‌اند (Ghasemi Siani, 2014; Nabatian et al., 2014a; Hosseinzadeh et al., 2015; Esmaeli et al., 2015; Mokhtari et al., 2016; Hosseinzadeh et al., 2016; Mehrabi et al., 2016; Kouhestani et al., 2018, 2019a, 2019b, 2020; ). بیشتر بررسی‌های سنگ‌شناسی انجام‏‌شده در این زیرپهنه روی توده‏‌های آذرین درونی متمرکز شده‌اند (Naderi, 2011; Rashidnejhad Omran et al., 2014; Nabatian et al., 2014a, 2014b; Aghazadeh et al., 2015; Nabatian et al., 2016a, 2016b; Saiedi et al., 2018; Yasami et al., 2018; Seyedqaraeini et al., 2020; Ghasemi Siani et al., 2020) و ویژگی‏‌های زمین‏‌شیمیایی و سنگ‌شناسی سنگ‏‌های آتشفشانی کمتر مد نظر قرار گرفته‌اند. در برخی بررسی‌های مربوط به سنگ‌شناسی توده‏‌های آذرین درونی، از نقش این توده‏‌ها در پیدایش کانی‏‌سازی‏‌های منطقه یاد شده است. برای نمونه، به باور قاسمی‌سیانی و همکاران (Ghasemi Siani et al. 2020)، توده‏‌های آذرین درونیِ طارم در فراهم‌کردن گرمای لازم برای گرم‌شدن سیال‌ها و ترکیب شیمیایی سیال‌های گرمابی پدیدآورندة کانه‏‌زایی‏‌های اپی‏‌ترمال نقش داشته‏‌اند.

منطقة مرشون در بخش انتهای جنوب‏‌خاوری پهنة طارم- هشتجین (شکل 1- A)، متشکل از توالی آتشفشانی- رسوبی ائوسن (معادل سازند کرج) است که توده‏‌های آذرین درونی به سن ائوسن بالایی (Castro et al., 2013; Nabatian et al., 2014a; Hosseiny et al., 2016; Nabatian et al., 2016a) آنها را قطع کرده‌اند. برپایة نقشة 1:100000 زمین‏‌شناسی ابهر (Hosseiny et al., 2016)، توالی آتشفشانی- رسوبی ‏‌یادشده شامل تناوب گدازه‏‌ها و توف‏‌های ریوداسیتی، آندزیت‌داسیتی، ایگنیمبریت‏‌، کریستال‏‌توف‏‌های اسیدی همراه با مقادیر کم آندزیت، بازالت و تراکی‌آندزیت، میکروکنگلومرای نومولیت‏‌دار و توف‏‌ ماسه‏‌ای (واحد E₂^dig)، تناوب ماسه‏‌سنگ‏‌های توفی، توف ماسه‏‌ای، لاپیلی‌توف، کنگلومرا و برش توفی به‌همراه گدازه‏‌های آندزیتی، تراکی‌آندزیتی و بازالت‏‌های آندزیتی و الیوین‌بازالت (واحد E_{2- 3}^tsi) هستند. توالی آتشفشانی- رسوبی یادشده، میزبان کانه‏‌زایی‏‌های سرب- روی- مس منطقه (Kouhestani et al., 2019a, 2019b, 2020) است. تا کنون بررسی علمی دقیقی روی توالی سنگ‏‌شناسی، ویژگی‏‌های زمین‏‌شیمیایی و سنگ‌شناسی آنها انجام نشده است. ازاین‌رو، در این نوشتار ویژگی‏‌های سنگ‏‌شناختی، زمین‏‌شیمیایی، داده‏‌های ایزوتوپی Sr، Nd و Pb و محیط تکتونوماگمایی سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون بررسی شده‌اند.

روش انجام پژوهش

این پژوهش شامل دو بخش بررسی‌های صحرایی و آزمایشگاهی است. بررسی‌های صحرایی شامل شناسایی واحدهای آتشفشانی- رسوبی گوناگون منطقه و نمونه‏‌گیری از آنها برای بررسی‌های آزمایشگاهی بوده‌اند. در این راستا، افزون‌بر انجام بررسی‌های صحرایی، ستون سنگ‏‌شناسی منطقه رسم و نقشة زمین‏‌شناسی با مقیاس 1:25000 از منطقه تهیه شد. در این راستا بیش از 30 نمونه برداشت شد که از میان آنها شمار 17 مقطع نازک برای بررسی‌های سنگ‏‌شناختی تهیه شد. انتخاب نمونه‏‌های صحرایی برپایة تغییرات رنگ، بافت و ترکیب سنگ‏‌شناسی واحدهای مختلف بوده و تا جایی که شدنی بود تلاش شد نمونه‏‌های با کمترین نشانه‌های دگرسانی برگزیده شوند. پس از بررسی‌های میکروسکوپی، شمار 10 نمونه از سالم‏‌ترین نمونه‏‌های واحدهای سنگی منطقه برگزیده و برای اندازه‌گیری فراوانی عنصرهای اصلی، کمیاب و خاکی کمیاب به روش‏‌های XRF و ICP-MS در شرکت زرآزما در تهران تجزیه شدند. برای این کار، نخست نمونه‏‌ها با خردکنندة فولادی تا اندازة نزدیک به 5 میلیمتر خردایش شدند و سپس با آسیاب تنگستن کاربید به مدت 2 دقیقه تا اندازة نزدیک به 200 مش پودر شدند. پس از پودر کردن هر نمونه، ماسه‏‌های کوارتزی آسیاب شدند تا انتقال آلودگی نمونه پیشین به نمونه بعدی به کمترین اندازه برسد. سپس، میزان 20 گرم از پودر نمونه‏‌ها برای بررسی میزان عنصرهای اصلی، کمیاب و خاکی کمیاب به آزمایشگاه‏‌های مربوطه فرستاده و تجزیه شد. مقدار LOI نمونه‏‌ها با نگهداری پودر سنگ‏‌ها در دمای 1000 درجة سانتیگراد به مدت 2 ساعت به‏‌دست آمد.

شکل 1. A) جایگاه منطقة مرشون روی نقشة ساختاری ساده‏‌شدة ایران (Ramezani and Tucker, 2003)؛ B) نقشة زمین‏‌شناسی منطقة مرشون با مقیاس 1:25000

Figure 1. A) Location of the Marshoun area on the simplified structural map of Iran (Ramezani and Tucker, 2003); B) Geological map of the Marshoun area in 1:25000 scale.

برای تجزیه به روش XRF برای عنصرهای اصلی، قرصی از نمونه‏‌های پودرشده تهیه شد. برای بررسی میزان عنصرهای خاکی کمیاب نزدیک به 2/0 گرم از هر نمونه در لیتیم‌متابورات/تترابورات ذوب و سپس در اسید نیتریک حل شد. میزان دقت برای عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب برابربا 3 تا 5 درصد بوده است. افزون‌بر این، شمار 4 نمونه از واحدهای گدازه‏‌ای منطقه (2 نمونه از آندزیت‏‌ها و 2 نمونه از داسیت‏‌ها) برای بررسی‌های ایزوتوپی Nd، Sr و Pb برگزیده و در انستیتوی زمین‏‌شناسی و ژئوفیزیک آکادمی علوم‌زمین چین تجزیه شد.

در این نوشتار، نام اختصاری کانی‏‌ها از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) برگرفته شده است.

زمین‏‌شناسی

برپایة نقشة زمین‏‌شناسی 1:25000 تهیه‏‌شده از منطقة مرشون (شکل 1- B)، واحدهای سنگی موجود در این منطقه شامل واحدهای آتشفشانی- رسوبی (E^tv1، E^tv2 و Ad) به‏‌همراه چندین رخنمون توده‏‌ نفوذی با ترکیب کلی پیروکسن کوارتز مونزودیوریت و کوارتز مونزودیوریت و گرانودیوریت (qmz) و دایک‏‌های گابرویی (gb) و گنبد داسیتی (da) است.

واحد E^tv1: این واحد شامل تناوب لایه‏‌های توفی اسیدی (کریستال‌توف، لیتیک‌کریستال‌توف و لیتیک‌توف) و گدازه‏‌های داسیتی- ریوداسیتی و گاه ایگنیمبریت است که بخش‏‌های شمالی و مرکزی محدودة‏‌ بررسی‌شده را دربر گرفته است (شکل 2). روند کلی این واحد، باختری- خاوری و شیب آن به‌سوی جنوب است. تودة گرانیتوییدی (qmz) درون این واحد نفوذ کرده و در مرز همبری با آن، دگرسانی گستردة‏‌ گرمابی به‏‌صورت آرژیلیکی‏‌شدن رخ داده است (شکل 2- A). این دگرسانی در بخش‏‌های باختری شدیدتر است و پهنة‏‌ دگرسانی ‏‌یادشده به‏‌عنوان خاک صنعتی (کائولن) در حال بهره‏‌برداری است (شکل 2- B). این واحد سنگی به سمت بالا با واحد E^tv2 به‏‌صورت هم‏‌شیب پوشیده شده است (شکل 2- B). در بخش‏‌های جنوبی این واحد و در مجاورت با واحد E^tv2، رگة سیلیسی با کانی‏‌زایی سرب- روی مرشون با امتداد N60E/70-80SE دیده می‌شود (شکل 1- B). گدازه‏‌های داسیتی بافت پورفیری و گاه بافت جریانی مشخصی دارند.

شکل 2. A) دورنمایی از نفوذ تودة‏‌ گرانیتوییدی (qmz) درون واحد E^tv1 و پیدایش پهنة‏‌ دگرسانی آرژیلیکی در واحد E^tv1 (دید رو به شمال‏‌باختری)؛ B) دورنمایی از توالی واحدهای E^tv1 و E^tv2 در منطقة مرشون (دید رو به شمال‏‌باختری) (در هر دو تصویر، معدن خاک صنعتی مرشون دیده می‌شود).

Figure 2. A) A view of the granitoid (qmz) intrusion in the E^tv1 unit and formation of argillic alteration within the E^tv1 unit (view to northwest); B) A view from the alternation of E^tv1 and E^tv2 units in the study area (view to northwest) (The Marshoun industrial soil mine is visible in both figures).

واحد E^tv2: این واحد متشکل از تناوب ماسه‏‌سنگ ‏‌توفی، توف ماسه‏‌ای، لاپیلی توف، لیتیک‌توف و توف برش با میان‏‌لایه‏‌های محدودی از گدازه‏‌های ‏‌آندزیتی و بازالت‌آندزیتی است و بخش‏‌های جنوبی منطقه را دربر گرفته است (شکل 1- B). این واحد روند عمومی باختری- خاوری با شیب حدود 50- 35 درجه به‌سوی جنوب دارد و به‏‌صورت هم‏‌شیب روی واحد E^tv1 جای گرفته است (شکل‏‌های 2- B و 3). رگه‏‌های سیلیسی مس‏‌دار در دو نقطه با روند شمال‏‌خاوری- جنوب‏‌باختری درون این واحد پدید آمده‌اند (شکل‏‌ 1- B). لایه‏‌بندی مشخص در لایه‏‌های لیتیک‌توف، لیتیک‌کریستال توف و توف ماسه‏‌ای از بخش‏‌های با قطعات سنگی درشت به سمت ریز و برعکس دیده می‌شود.

واحد Ad: بخش‏‌های گدازه‏‌ای واحد E^tv2 در برخی نقاط ضخامت بالایی دارند و می‏‌توان آنها را واحد جداگانه‌ای دانست (شکل 4). بیشتر این سنگ‏‌ها ترکیب آندزیت، پورفیریتیک آندزیت و بازالت‌آندزیتی دارند. ضخامت این واحدها گاهی تا نزدیک به 20 متر نیز می‏‌رسد.

گنبد داسیتی (da): در بخش خاوری منطقة مرشون، یک گنبد داسیتی در مرز میان واحدهای E^tv1 و E^tv2 دیده می‌شود (شکل‏‌های 1- B و 5). گنبد داسیتی بیضوی‌شکل است و محور طولی آن روند خاوری- باختری دارد.

شکل 3. نمایی از واحد E^tv2 که به‏‌صورت هم‏‌شیب روی واحد E^tv1 جای گرفته است. A) دید رو به شمال؛ B) دید رو به باختر.

Figure 3. Field views of the E^tv2 unit, which is located on E^tv1 unit with concordant conformity. A) northward view; B) westward view.

شکل 4. نمایی از واحد Ad که درون توالی واحد E^tv2 جای گرفته است (دید رو به جنوب).

Figure 4. View from the Ad unit which is located within the Etv2 unit (view to south).

شکل 5. نمایی از گنبد داسیتی (da) در مرز میان واحد‏‌های E^tv1 و E^tv2 (دید رو به خاور) (تصویر از سید قراعینی و همکاران (Seyedqaraeini et al., 2020) برگرفته شده است).

Figure 5. View from the dacitic dome (da) between Etv1 and Etv2 units (view to east) (Figure is from Seyedqaraeini et al. (2020)).

تودة گرانیتوییدی زاجکان (qmz): در شمال محدودة ‏مرشون، تودة‏‌ گرانیتوییدی درون توالی آتشفشانی- رسوبی واحد E^tv1 رخنمون دارد (شکل‏‌های 1- B، 2- A، 3- A و 5). این تودة گرانیتوییدی به‏‌شکل چندین رخنمون جداگانه در منطقه دیده می‏‌شود (شکل 1- B)؛ اما در نقشة 1:100000 ابهر (Hosseiny et al., 2016)، به شکل یک تودة واحد نشان داده شده ‏‌است. بررسی‏‌های صحرایی نشان می‌دهند این توده ترکیب سنگ‏‌شناسی متنوع دارد؛ به‌گونه‌ای‌که از باختر به خاور ترکیب کوارتز مونزودیوریت تا کوارتز مونزونیت و گرانودیوریت آن را می‏‌توان شناسایی کرد (Seyedqaraeini et al., 2020).

دایک‏‌های گابرویی: در منطقة مرشون، دایک‏‌های گابرویی در چند نقطه درون واحدهای E^tv1 و E^tv2 دیده می‌شوند (شکل 1- B). روند بیشتر دایک‏‌های ‏‌یادشده شمال‏‌خاوری- جنوب‏‌باختری (N40- 50E) با شیب به سمت شمال‏‌باختر است و ضخامت آنها تا 5 متر می‏‌رسد.

برپایة ستون سنگ‏‌چینه‏‌ای تهیه‏‌شده از منطقة مرشون (شکل 6)، توالی آتشفشانی- رسوبی بررسی‌شده در مجموع ۹۳۰ متر ضخامت دارد و به 9 بخش تقسیم می‌شود که از پایین به بالا به‏‌ترتیب عبارتند از:

1- گدازة داسیتی با ضخامت ۷۵ متر؛

2- لیتیک‌توف اسیدی با ضخامت ۱۵۰ متر؛

3- گدازه داسیتی با ساخت جریانی با ضخامت ۹۰ متر؛

4- لیتیک‌توف و لیتیک‌کریستال توف اسیدی با ضخامت ۴۵ متر؛

5- گدازة داسیتی با ضخامت ۷۵ متر؛

6- گدازة داسیتی با ساختار جریانی و ایگنمبریت با ضخامت ۱۱۰ متر؛

7- لیتیک‌توف، لیتیک‌کریستال توف و توف ماسه‏‌ای حد واسط با ضخامت ۳۴۰ متر؛

8- گدازة آندزیتی با ضخامت ۲۵ متر؛

9- لیتیک‌کریستال توف حد واسط با ضخامت ۲۰ متر.

گفتنی است که بخش‏‌های 1 تا 6 به واحد E^tv1، بخش‏‌های 7 و 9 به واحد E^tv2 و بخش 8 به واحد Ad مربوط هستند. همچنین، همة بخش‏‌ها به‏‌صورت هم‏‌شیب و پیوسته روی یکدیگر جای گرفته‌اند و تودة آذرین درونی زاجکان با ترکیب پیروکسن کوارتز مونزودیوریت درون بخش‏‌های زیرین توالی ‏‌یادشده نفوذ کرده است.

شکل 6. ستون سنگ‏‌چینه‏‌ای توالی آتشفشانی- رسوبی منطقة مرشون و مقایسه آن با نقشة زمین‏‌شناسی 1:100000 ابهر.

Figure 6. Lithostratigraphic column of the volcano-sedimentary succession in the study area and its comparison with Abhar 1:100000 geological map.

سنگ‏‌شناسی

گدازه‏‌های داسیتی- ریوداسیتی: این سنگ‏‌ها در مقیاس میکروسکوپی بافت‏‌ پورفیری (شکل 7- A)، جریانی (شکل 7- B)، گلومروفیری (شکل 7- C) و اسفرولیتی (شکل 7- D) دارند و متشکل از درشت‏‌بلورهای پلاژیوکلاز، کوارتز، آلکالی‌فلدسپار و کانی‏‌های مافیک (آمفیبول و بیوتیت) در زمینه‌ای دانه‏‌ریز از کوارتز و فلدسپار هستند. کانی‏‌های رسی، رگه‏‌های کوارتزی، کلریت، کلسیت و کانی‏‌های کدر به‏‌صورت ثانویه در این سنگ‏‌ها پدید آمده‏‌اند. درشت‏‌بلورهای پلاژیوکلاز به‏‌صورت بلورهای شکل‏‌دار تا نیمه‏‌شکل‏‌دار دیده می‌شوند و ابعاد آنها تا ۳ میلیمتر می‏‌رسد. بلورهای پلاژیوکلاز گاه منطقه‏‌بندی دارند و برخی بلورها ماکل ناقص و نیزه‏‌ای نشان می‌دهند (شکل 7- E). ماکل نیزه‏‌ای نشان‏‌دهندة این است که بلور‏‌های پلاژیوکلاز هنگام تبلور دچار تنش زمین‌ساختی بوده‏‌اند (Shelley, 1993). پلاژیوکلازها با درجات مختلفی به کانی‏‌های رسی دگرسان شده‏‌اند. کوارتز هم به‏‌صورت اولیه و هم به‏‌صورت ثانویه در این سنگ‏‌ها دیده می‏‌شود. کوارتز‏‌های اولیه به‏‌صورت بلورهای گِرد تا بی‏‌شکل و گاه با حاشیه‏‌های خلیجی در ابعاد تا ۲ میلیمتر دیده می‏‌شوند. کوارتز‏‌های ثانویه یا به‏‌صورت رگچه‏‌های کوارتزی هستند که گاه به همراه کلسیت این سنگ‏‌ها را قطع می‏‌کنند و یا در محل حفره‌ها سنگ پدید آمده‏‌اند. در گدازه‏‌های داسیتی با ساختار جریانی، باندهای ساخته‌شده از بلورهای کوارتز ریزبلور در مسیر جریان دیده می‏‌شوند (شکل 7- B). شمار اندکی از آلکالی‌فلدسپارها به‏‌صورت بلورهای گِردشده و گاه با حاشیه‏‌های خلیجی هستند. ابعاد بلورهای آلکالی‌فلدسپار از ۱ میلیمتر کمتر است. کانی‏‌های مافیک با ابعاد ۱ تا ۲ میلیمتر در این سنگ‏‌ها یافت می‏‌شوند و بیشتر آنها حاشیه‏‌های اوپاسیته‏‌شده دارند. کانی‏‌های مافیک با شکل ظاهری منشوری و صفحه‏‌ای به کانی‏‌های کلریت، کلسیت و کوارتز دگرسان شده‏‌اند. کانی‏‌های مافیک منشوری از نوع آمفیبول (شکل 7- F) ‏‌و کانی‏‌های مافیک صفحه‏‌ای از نوع بیوتیت‏‌ هستند.

شکل 7. تصویرهای میکروسکوپی (نور عبوری پلاریزة متقاطع، XPL[1]) از سنگ‏‌های داسیتی- ریوداسیتی منطقة مرشون. A) بافت پورفیری متشکل از تجمع درشت‏‌بلورها در یک زمینه دانه‏‌ریز کوارتز- فلدسپار؛ B) بافت جریانی در مقیاس میکروسکوپی و لامینه کوارتزی؛ C) بافت گلومروفیری و دگرسانی پلاژیوکلازها به کانی رسی؛ D) بافت اسفرولیتی؛ E) پلاژیوکلاز‏‌های دارای ماکل نیزه‌ای؛ F) آمفیبول اوپاسیته‏‌شده و دگرسان‏‌شده به کلریت و کلسیت (Sph: بافت اسفرولیتی).

Figure 7. Microphotographs from dacitic-rhyodacitic rocks of Marshoun area (in the XPL). A) Porphyritic texture composed of phenocrysts in a fine-grained quartz- feldspar matrix; B) Flow texture in microscopic scale and quartz laminate; C) Glomerophyric texture and alteration of plagioclases to clay minerals; D) Spherolitic texture; E) Plagioclase with spear twining; F) Opacitic amphibole and alteration to chlorite and calcite (Sph: spherolitic texture).

گدازه‏‌های آندزیتی: این سنگ‏‌ها در مقیاس میکروسکوپی بافت پورفیری (شکل 8) و گاه بافت‏‌ گلومروفیری و بادامکی دارند. بافت پورفیری متشکل از بلورهای درشت پلاژیوکلاز و کانی‏‌های مافیک (آمفیبول و پیروکسن) در زمینه‌ای دانه‏‌ریز و در برخی نمونه‏‌ها زمینة میکرولیتی است. بافت بادامکی حاصل پُرشدن حفره‌ها با کوارتز، کلریت و کلسیت است. پلاژیوکلاز‏‌ها فراوان‏‌ترین درشت‏‌بلور این سنگ‏‌ها به‌شمار می‌روند که به‏‌صورت بلورهای شکل‏‌دار تا نیمه‏‌شکل‏‌دار دیده می‏‌شوند (شکل‌های 8- A و 8- C). پلاژیوکلاز‏‌ها با درجات مختلفی به کانی‏‌های رسی و سریسیت دگرسان شده‏‌اند. پلاژیوکلاز‏‌ها از نظر ابعاد به دو دسته تقسیم می‌شوند. بلورهای دانه‏‌درشت که ابعاد آنها تا ۳ میلیمتر می‏‌رسد و بلورهای دانه‏‌ریز زمینه که ابعاد کمتر از 5/0 میلیمتر دارند. کانی‏‌های مافیک شامل آمفیبول و پیروکسن هستند. آمفیبول‏‌ها به‏‌صورت بلورهای شکل‏‌دار و نیمه‏‌شکل‏‌دار حضور داشته و ابعاد آنها تا ۱ میلیمتر می‏‌رسد. این کانی‏‌ها عموماً حاشیه‏‌های اوپاسیته نشان می‏‌دهند (شکل 8- B). پیروکسن‏‌ها به‏‌صورت بلورهای شکل‏‌دار و نیمه‏‌شکل‏‌دار با ابعاد تا ۲ میلیمتر هستند و معمولاً به‏‌طور کامل با کلریت جانشین‏‌ شده‏‌اند (شکل 8- C). کانی‏‌های کدر هم به‏‌صورت اولیه از تبلور ماگما و هم به‏‌صورت ثانویه از دگرسانی کانی‏‌های مافیک پدید آمده‏‌اند. در برخی بخش‌ها، رگچه‏‌هایی از کوارتز و کلسیت این سنگ‏‌ها را قطع کرده‌اند.

شکل 8. تصویرهای میکروسکوپی (تصویر B در نور عبوری پلاریزة صفحه‏‌ای (PPL[2]) و دیگر تصویرها در نور عبوری پلاریزة متقاطع (XPL) از سنگ‏‌های آندزیتی منطقة مرشون. A) بافت پورفیری متشکل از بلورهای پلاژیوکلاز و کانی‏‌های جانشین‏‌شده با کلریت در زمینة دانه‏‌ریز سنگ؛ B) اوپاسیته‌شدن کامل آمفیبول و دگرسانی بلورهای پلاژیوکلاز به کانی‏‌های رسی؛ C) بلور خودشکل پیروکسن جانشین‏‌شده با کلریت به‌همراه پلاژیوکلاز در زمینة دانه‏‌ریز سنگ.

Figure 8. Microphotographs from andesitic rocks of the Marshoun area (Fig. B in PPL and others in the XPL). A) Porphyritic texture composed of plagioclase and minerals replaced with chlorite in a fine-grained matrix; B) Totally opacitic amphibole and alteration of plagioclase crystals to clay minerals; C) Euhedral pyroxene crystal replaced by chlorite along with plagioclase in a fine-grained matrix.

لیتیک‌توف حد واسط: این سنگ‏‌ها در مقیاس میکروسکوپی لایه‏‌بندی ظریفی دارند و متشکل از باندهای ریزدانه و درشت‏‌دانه هستند. همچنین، بخش‏‌های غنی از کانی‏‌های کدر و هیدروکسید آهن نیز باعث ایجاد لایه‏‌بندی شده‏‌اند (شکل 9- A). این سنگ‏‌ها بافت پورفیروکلاستیک دارند (شکل 9) و سازندة اصلی آنها قطعات سنگی به‌همراه بلورهای ریز پلاژیوکلاز است. کانی‏‌های رسی، کلریت، کلسیت، کوارتز و کانی‏‌های کدر به‏‌صورت ثانویه در این سنگ‏‌ها پدید آمده‏‌اند. قطعات سنگی سازندة اصلی این سنگ‏‌ها هستند و به‏‌صورت نیمه‏‌شکل‏‌دار تا بی‏‌شکل دیده می‏‌شوند (شکل‌های 9- A و 9- B). ابعاد آنها در بیشتر موارد کمتر از 1 میلیمتر است و گاه تا 2 میلیمتر نیز می‏‌رسد. بیشتر قطعات سنگی ‏‌یادشده بافت پورفیری دارند و از بلورهای درشت‏‌ پلاژیوکلاز در زمینه‌ای‏‌ دانه‏‌ریز ساخته شده‌اند. پلاژیوکلازهای این سنگ‏‌ها به‏‌صورت بلورهای ریز شکسته‏‌شده و زاویه‏‌دار بیشتر با ابعاد کمتر از 5/0 میلیمتر هستند (شکل 9- C) که این ویژگی نشان‌دهندة تنش انفجاری است. در مواردی ابعاد بلورهای پلاژیوکلاز تا نزدیک به 5/1 میلیمتر نیز می‏‌رسد. بلورهای پلاژیوکلاز معمولاً به کانی‏‌های رسی دگرسان شده‏‌اند. حفره‌های فراوانی در این سنگ‏‌ها دیده می‏‌شود که با کلسیت و کلریت و گاه کوارتز پُر شده‏‌اند. کلسیت و کلریت در این سنگ‏‌ها در پی دگرسانی کانی‏‌های مافیک اولیه نیز پدید آمده‏‌اند.

شکل 9. تصویرهای میکروسکوپی (تصویر A در نور عبوری پلاریزة صفحه‏‌ای (PPL) و تصویرهای B و C در نور عبوری پلاریزة متقاطع (XPL) از لیتیک‌توف‏‌های حد واسط منطقة مرشون. A) لایه‏‌بندی لیتیک‌توف در مقیاس میکروسکوپی (باندهای غنی از هیدروکسید آهن در نمونه دیده می‌شوند)؛ B) بافت پورفیروکلاستیک؛ C) بلورهای شکسته‏‌شده و زاویه‏‌دار پلاژیوکلاز که نشان‌دهندة شدت انفجار هستند (Lithic: خُرده‏‌سنگ).

Figure 9. Microphotographs from intermediate lithic tuffs of Marshoun area (Fig. A in PPL and others in the XPL). A) Layering of lithic tuff in microscopic scale. Layers enrichef from Fe hydroxides present in sample; B) Porphyroclastic texture; C) Broken and angled plagioclase crystals indicating intensity of the explosion (Lithic: rock fragment).

لیتیک‌توف تا کریستال‌لیتیک‌توف اسیدی: این سنگ‏‌ها در مقیاس میکروسکوپی از درشت‏‌بلورهای شکسته‏‌شدة کوارتز، آلکالی‌فلدسپار، پلاژیوکلاز و مقدار کمی بیوتیت همراه با قطعات خُرده‏‌سنگی در زمینه‌ای ریزبلور ساخته شده‏‌اند (شکل 10). بلورهای پلاژیوکلاز عموماً سریسیتی (شکل 10- A) و بیوتیت‏‌ها اوپاسیته شده‏‌اند و در بیشتر موارد، رگچه‏‌های کوارتزی این سنگ‏‌ها را قطع کرده است. قطعات ‏‌سنگیِ توف‏‌های اسیدی بیشتر از جنس داسیت با بافت پورفیری درشت‏‌بلورهای پلاژیوکلاز (شکل 10- B) و یا بافت میکروگرانولار در زمینه‏‌ای دانه‏‌ریز از جنس کوارتز و فلدسپار‏‌ هستند. در برخی بخش‌ها، درشت‏‌بلورهای آلکالی‌فلدسپار نیز دیده می‏‌شود (شکل 10- C). تجمعات اسفرولیتی در برخی نمونه‏‌ها دیده می‏‌شود (شکل 10- C).

شکل 10. تصویرهای میکروسکوپی (نور عبوری پلاریزة متقاطع، XPL) از توف‏‌های اسیدی منطقة مرشون. A) درشت‏‌بلور پلاژیوکلاز با دگرسانی سریسیتی؛ B) قطعه‏‌سنگ داسیتی با بافت پورفیری و دارای پلاژیوکلازهای درشت؛ C) بافت اسفرولیتی در کنار درشت‏‌بلور آلکالی‌فلدسپار (Lith: قطعات خُرده‏‌سنگی، Sph: بافت اسفرولیتی).

Figure 10. Microphotographs from acidic tuffs of Marshoun area (in the XPL). A) Plagioclase phenocrysts with sericitic alteration; B) Dacitic rock fragment with porphyritic texture containing plagioclase phenocryst; C) Spherolitic texture long with alkali feldspar phenocryst (Lithic: rock fragment, Sph: spherolitic texture).

زمین‏‌شیمی

برای بررسی‌های زمین‏‌شیمیایی واحدهای گدازه‏‌ای منطقة مرشون، شمار 10 نمونه شامل 5 نمونه از واحدهای آندزیتی و 5 نمونه از واحدهای داسیتی- ریوداسیتی به روش‏‌های XRF و ICP–MS در آزمایشگاه شرکت زرآزما در تهران تجزیه شدند (جدول 1).

جدول 1. نتایج تجزیة شیمیایی سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون. عنصرهای اصلی بر حسب درصد وزنی (wt.%) و عنصرهای کمیاب بر پایة گرم در تن (ppm) هستند.

Table 1. Analytical results for the volcanic rocks in the Marshoun area. Major elements are in weight percent (wt.%) and trace elements in ppm.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

برپایة نمودار Na₂O+K₂O دربرابر SiO₂ (Le Bas et al., 1986)، سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون در محدودة ریولیت، داسیت، تراکی‏‌آندزیت بازالت و آندزیت‌بازالتی واقع می‏‌شوند (شکل 11- A). از سوی دیگر، این نمودار نشان می‏‌دهد همة نمونه‏‌های برداشت‏‌شده از سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون، در قلمرو ساب‏‌آلکالن جای می‏‌گیرند. از آنجایی‌که فرایند دگرسانی روی عنصرهای کم‌تحرک (مانند: Zr و Ti) تأثیر کمتری دارد، پس کاربرد داده‏‌های این عنصرها برای نام‏‌گذاری سنگ‏‌ها قابل اعتمادتر است (Winchester and Floyd, 1977; Rollinson, 1993; Hastie et al., 2007). برپایة نمودار ‏پیشنهادیِ وینچستر و فلوید (Winchester and Floyd, 1977)، سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون در محدودة ریولیت، داسیت-ریوداسیت، آندزیت و تراکی آندزیت جای می‏‌گیرند (شکل 11- B). برپایة نمودار AFM (A=Na₂O+K₂O، F=FeO_t و M=MgO)، همة نمونه‏‌های بررسی‌شدة در قلمروی کالک‏‌آلکالن جای می‏‌گیرند (شکل 11- C). همچنین، برپایة نمودار Co دربرابر Th (Hastie et al., 2007)، نمونه‏‌های بررسی‌شده در محدودة کالک‏‌آلکالن پتاسیم بالا جای می‏‌گیرند (شکل 11- D).

در الگوی تغییرات عنصرهای کمیاب بهنجارشده به گوشتة اولیه (McDonough and Sun, 1995) برای سنگ‏‌های آتشفشانی، تقریباً همة گروه‏‌های سنگی الگوی مشابهی دارند (شکل 12- A). در این نمودار، غنی‏‌شدگی عنصرهای LILE[3] (Th، Pb و U)، همراه با آنومالی منفی عنصرهای HFSE[4] (Ta، Ti و Nb) و Sr دیده می‏‌شود (شکل 12- A).

شکل 11. ترکیب نمونه‏‌های مربوط به واحدهای آتشفشانی منطقة مرشون روی: A) نمودار SiO₂ دربرابر Na₂O+K₂O (Le Bas et al., 1986)؛ B) نمودار Zr/TiO₂ دربرابر SiO₂ (Winchester and Floyd, 1977)؛ C) نمودار AFM (Irvine and Baragar, 1971)؛ D) نمودار Co دربرابر Th (Hastie et al., 2007).

Figure 11. Composition of the samples from volcanic units of Marshoun area on the: A) SiO₂ versus Na₂O+K₂O diagram (Le Bas et al., 1986); B) Zr/TiO₂ versus SiO₂ diagram (Winchester and Floyd, 1977); C) AFM diagram (Irvine and Baragar, 1971); D) Co versus Th diagram (Hastie et al., 2007).

شکل 12. سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون در: A) الگوی عنصرهای کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (McDonough and Sun, 1995)؛ B) الگوی عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (McDonough and Sun, 1995).

Figure 12. Volcanic rocks of the Marshoun area in: A) Primitive mantle- normalized (McDonough and Sun, 1995) trace element pattern; B) Chondrite- normalized (McDonough and Sun, 1995) rare earth element pattern.

در نمودار عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (McDonough and Sun, 1995)، سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده الگوی غنی از عنصرهای LREE[5] نسبت به HREE[6] را با نسبت متوسط تا بالای LREE/HREE، نسبت (La/Yb)_n برابربا 1/30- 8/3، (La/Sm)n برابربا 25/8- 1/2 و الگوی مسطح در عنصرهای HREE نشان می‏‌دهند (شکل 12- B). همچنین، این نمونه‏‌ها آنومالی منفی بسیار ضعیف Eu دارند (شکل 12- B).

برای تفکیک محیط تکتونوماگمایی سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده نمودارهای گورتن و شاندل (Gorton and Schandle, 2002) به‌کار برده شد. در نمودارهای Ta دربرابر Th، Ta/Yb در برابر Th/Yb، Yb دربرابر Th/Ta و Ta/Hf دربرابر Th/Hf، همة نمونه‏‌های بررسی‌شده محدودة حاشیة فعال قاره‏‌ای را نشان می‏‌دهند (شکل 13).

شکل 13. ترکیب نمونه‏‌های سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون در: A) نمودار Ta دربرابر Th (Gorton and Schandle, 2002)؛ B) نمودار Ta/Yb دربرابر Th/Yb (Gorton and Schandle, 2002)؛ C) نمودار Yb دربرابر Th/Ta (Gorton and Schandle, 2002)؛ D) نمودار Th/Hf دربرابر Ta/Hf (Gorton and Schandle, 2002)

Figure 13. Composition of the volcanic rocks of Marshoun area on the: A) Ta versus Th diagram (Gorton and Schandle, 2002); B) Ta/Yb versus Th/Yb diagram (Gorton and Schandle, 2002); C) Yb versus Th/Ta diagram (Gorton and Schandle, 2002); D) Th/Hf versus Ta/Hf diagram (Gorton and Schandle, 2002).

ایزوتوپ‏‌های Sr، Nd و Pb: شمار 4 نمونه از گدازه‏‌های منطقة مرشون (2 نمونة آندزیتی و 2 نمونة داسیتی) با کمترین دگرسانی و محتوای LOI[7] برای اندازه‏‌گیری ایزوتوپ‏‌های Sr، Nd و Pb برگزیده و در آزمایشگاه‏‌های انستیتوی زمین‏‌شناسی و ژئوفیزیک آکادمی علوم زمین چین تجزیه شدند (جدول 2).

جدول 2. داده‏‌های ایزوتوپی Sr، Nd و Pb برای سنگ‏‌های داسیتی (da) و آندزیتی (an) منطقة مرشون.

Table 2. Isotopic data of Sr, Nd, and Pb for dacitic (da) and andesitic (an) rocks of the Marshoun area.

نسبت ایزوتوپی ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr برای سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون نشان‌دهندة اینست که نسبت ایزوتوپی ‏‌یادشده از گدازه‏‌های آندزیتی (705290/0- 704851/0) به‌سوی گدازه‏‌های داسیتی (706221/0- 706177/0) افزایش نشان می‏‌دهد (جدول 2). مقادیر εNd در سنگ‏‌های ‏‌یادشده از 85/1 تا 11/1 متغیر است و از سنگ‏‌های آندزیتی (85/58- 1/1) به‌سوی سنگ‏‌های داسیتی (52/1- 11/1) کاهش نشان می‏‌دهد (جدول 2). روی نمودار εNd دربرابر ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr نمونه‏‌های آندزیتی در مسیر گوشته‏‌ای و در محدودة گرانیتوییدهای طارم‌علیا (Nabatian et al., 2016a) جای می‏‌گیرند در حالی‌که نمونه‏‌های داسیتی، گرایش به سمت گوشته غنی‏‌شده (EMII) نشان می‏‌دهند (شکل 14- A). نتایج آنالیز ایزوتوپ‏‌های سرب نشان می‏‌دهند نسبت‏‌های ایزوتوپی ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb، ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb و ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb از نمونه‏‌های آندزیتی به سمت نمونه‏‌های داسیتی افزایش نشان می‏‌دهد (به‏‌ترتیب از 7435/18 تا 8030/18، 5938/15 تا 6112/15 و 8138/38 تا 0721/39؛ جدول 2). برپایة نمودار ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb دربرابر ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb، نمونه‏‌های سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده در زیر منحنی تحول ایزوتوپ‏‌های سرب کوهزایی و تا اندازه‌ای در مجاورت با محدوده سنگ‏‌های آتشفشانی ائوسن البرز و ارومیه- دختر جای گرفته‏‌اند؛ هرچند در مقایسه با آنها مقدار ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb بیشتری نشان می‏‌دهند (شکل 14- B). افزون‌بر این، در نمودار ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb دربرابر ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb نیز نمونه‏‌های بررسی‌شده در بالای منحنی تحول ایزوتوپ‏‌های سرب کوهزایی و در مجاورت و ادامة محدودة سنگ‏‌های آتشفشانی ائوسن و الیگوسن ارومیه- دختر و سنگ‏‌های آتشفشانی ائوسن البرز جای می‏‌گیرند؛ هرچند نمونه‏‌های داسیتی در مقایسه با آنها مقادیر ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb و ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb بیشتری نشان می‏‌دهند (شکل 14- C). ویژگی بارز هر دو نمودار، محتوای بیشتر ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb در سنگ‏‌های بررسی‌شده (به‏‌ویژه نمونه‏‌های اسیدی) در مقایسه با داده‏‌های منتشرشده برای سنگ‏‌های آتشفشانی کمان ماگمایی ارومیه- دختر و البرز است. محتوای بالاتر ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb در سنگ‏‌های منطقة مرشون چه‌بسا نشان‌دهندة نقش بیشتر پوستة قاره‏‌ای در پیدایش این سنگ‏‌‏‌هاست. به‏‌طور کلی، این نمودارها نشان‌دهندة نقش غالب گوشته (مشابه با ایزوتوپ‏‌های Sr و Nd) در پیدایش سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون است؛ اما برپایة ایزوتوپ‏‌های Pb گمان می‌رود سنگ‏‌های اسیدی یا از گوشته‌ای غنی‏‌شده‏‌تر خاستگاه گرفته‏‌اند و یا در مسیر صعود، با مواد پوسته‏‌ای آلایش بیشتری پیدا کرده‏‌اند.

شکل 14. A) نسبت‏‌های ایزوتوپی Nd- Sr در سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون (داده‏‌های مربوط به گرانیتوییدهای طارم‌علیا از نباتیان و همکاران (Nabatian et al., 2016a) ، داده‏‌های گرانیتوییدهای طارم از نباتیان و همکاران (Nabatian et al., 2014b) و داده‏‌های گرانیتوییدهای ساوه از نوری و همکاران (Nouri et al., 2018) برگرفته شده‌اند)؛ B) نمودار تغییرات ایزوتوپی ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb دربرابر ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb در سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون؛ C) نمودار تغییرات ایزوتوپی ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb دربرابر ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb در سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون (داده‏‌های مربوط به سنگ‏‌های آذرین ائوسن البرز و ارومیه- دختر از هنرمند و همکاران (Honarmand et al., 2014) و نباتیان و همکاران (Nabatian et al., 2014a, 2014b) و داده‏‌های مربوط به سنگ‏‌های آذرین الیگوسن و میوسن ارومیه- دختر از یگانه‌فر و همکاران (Yeganehfar et al., 2013) برگرفته شده‌اند).

Figure 14. A) Nd- Sr isotopic ratios in volcanic rocks of the Marshoun area (Data for Tarom Olya granitoids from Nabatian et la. (2016a), Tarom granitoids from Nabatian et al. (2014b) and Saveh granitoids from Nouri et al. (2018)); B) ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb versus ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb diagram for volcanic rocks of the Marshoun area; C) ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb versus ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb diagram for volcanic rocks of the Marshoun are (Data for Eocene igneous rocks of the Alborz and Urumieh- Dokhtar from Honarmand et al. (2014) and Nabatian et al. (2014a, 2014b) and data for Oligocene and Miocene igneous rocks of the Urumieh- Dokhtar from Yeganefar et al. (2013)).

بحث

در بخش‌های پیشین گفته شد سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون از نوع آندزیت، بازالت‌آندزیتی، داسیت، ریوداسیت و ریولیت با سرشت کالک‏‌آلکالن پتاسیم بالا هستند. باور بر اینست که بیشتر سنگ‏‌های ماگمایی کالک‏‌آلکالن پتاسیم بالا در کمان‏‌های ماگمایی و محیط‏‌های زمین‌ساختی پسابرخوردی پدید آمده‌اند (Foley and Peccerillo, 1992; Turner et al., 1996) و به‏‌ندرت در محیط‏‌های درون‌صفحه‏‌ای دیده می‏‌شوند (Muller and Groves, 1997; Bonin, 2004). غنی‏‌شدگی از عنصرهای LILE در نمودارهای عنصرهای کمیاب به‏‌هنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه با ذوب‌بخشی ‏‌گوة گوشته‏‌ای و ترکیب‌های برخاسته از تختة فرورونده توجیه‌شدنی است (Green, 2006; Pang et al., 2013). تهی‏‌شدگی از Nb، Ta و Ti نیز از ویژگی‏‌های ماگماهای محیط‏‌های مرتبط با فروانش است که می‏‌تواند پیامد ذوب‌بخشی درجه بالای خاستگاه گوشته‏‌ای (Saccani, 2015)، پایداری فازهای حاوی این عنصرها (مانند روتیل و اسفن) در ناحیة خاستگاه گوشته‏‌ای (Wallin and Metcalf, 1998) و ذوب دوبارة گوشتة تهی‏‌شدة پیشین (Koepke et al., 2009) باشد. غنی‏‌شدگی در LILE و LREE به همراه بی‏‌هنجاری منفی Nb، Ta و Ti، شاخص ماگماهای مرتبط با فرورانش هستند (Wilson, 1989; Foley and Wheler, 1990; Cameron et al., 2003; Wang and Chung, 2004; Vetrin and Rodionov, 2008).

عنصرهایی مانند K، Rb و Ba در محیط‏‌های دگرسانی به‌سادگی از زمینة سنگ رها می‌شوند و تهی‏‌شدگی نشان می‏‌دهند (Wilson, 1989). بر این اساس، تهی‏‌شدگی عنصرهای یادشده در برخی نمونه‏‌های داسیتی- ریوداسیتی را می‏‌توان در ارتباط با تأثیر دگرسانی گرمابی در منطقة مرشون و خروج این عنصرها دانست. در شدت‏‌های بالای دگرسانی، عنصرهای خاکی کمیاب سبک مانند La و Ce نیز ممکن است دچار جابه‏‌جایی و خروج از محیط سنگ شوند. از سوی دیگر، در پی دگرسانی آرژیلیک که در منطقه نیز دیده می‌شود، شاید عنصرهای LREE جذب سطحی کانی‏‌های رسی شوند و محتوای آنها در سنگ ‏‌یادشده افزایش یابد. بر این اساس، تغییرات در الگوی عنصرهایی مانند La و Ce را می‏‌توان به دگرسانی آرژیلیکِ منطقه مرتبط دانست. آنومالی مثبت Pb به متاسوماتیسم ‏‌گوة گوشته‏‌ای با سیال‌های ناشی از پوستة اقیانوسی فرورو و یا آلایش ماگما با پوستة قاره‏‌ای اشاره دارد (Kamber et al., 2002; Wayer et al., 2003; Varekamp et al., 2010). از سوی دیگر، الگوهای با غنی‏‌شدگی LREE نسبت به HREE همراه با الگوی مسطح عنصرهای خاکی کمیاب سنگین در سنگ‏‌های بررسی‌شده نشان‏‌دهندة‏‌ ماگماهای با سرشت کالک‏‌آلکالن (Machado et al., 2005) هستند. به باور جیانگ و همکاران (Jiang et al., 2012)، سنگ‏‌های کالک‏‌آلکالن پتاسیم بالا و شوشونیتی از ذوب‌بخشی گوشتة سنگ‌کره‌ای متاسوماتیسم‏‌شده درپی فرایند فرورانش و با رگه‏‌های آمفیبول و فلوگوپیت پدید می‏‌آیند. ازآنجایی‌که سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده در مجموع از عنصرهای LILE، Th، U، Pb و LREE غنی‏‌شدگی دارند و آنومالی منفیِ HFSE نشان می‏‌دهند (شکل 12)، پس ماگمای اولیه سنگ‏‌های آتشفشانی منطقه از ذوب‌بخشی ‏‌گوة گوشته‌ای متاسوماتیسم‏‌شده در پی فرورانش پدید آمده‏‌ و در مسیر صعود به‌سوی بالا، دچار تفریق و آلایش با پوستة قاره‏‌ای شده است. ‏‌

به باور موراتا و همکاران (Morata et al., 2005) نسبت‏‌های پایین Zr/Nb (7/6- 6/3)، Th/Nb (15/0- 9/0)، La/Nb (03/1- 76/0) و Th/La (15/0- 11/0) نشان‏‌دهندة فعالیت‏‌های ماگمایی مرتبط با گوشتة غنی‌شده هستند؛ اما این نسبت‏‌ها در ماگماهای ‏‌جداشده از پوسته به‏‌صورت Zr/Nb (2/16)،Th/Nb (44/0)، La/Nb (2/2) و Th/La (27/0) گزارش شده‌اند (Weaver and Tarney, 1984; Plank, 2005). مقایسه این نسبت‏‌‏‏‌ها برای سنگ‏‌های آتشفشانیِ بررسی‌شده (Zr/Nb برابربا 8/13- 5/4؛ Th/Nb برابربا 1/1- 39/0؛ La/Nb برابربا 9/4- 85/0 و Th/La برابربا 72/0- 28/0) نشان‌دهندة تمایل آنها به ترکیب حد واسط مذاب‏‌های ‏‌جداشده از گوشته غنی‏‌شده و پوسته است. به باور دی‌پائولو و دالی (DePaolo and Daley, 2000)، نسبت La/Nb در ماگماهای ‏‌جداشده از گوشتة سنگ‌کره‌ای از یک بیشتر است؛ ام این نسبت در ماگماهای ‏‌جداشده از سست‌کره عموماً نزدیک به 7/0 است. در نمونه‏‌های بررسی‌شده، این نسبت از 95/4 تا 85/0 در تغییر است و نشان‏ می‌دهد ماگمای اولیه از ذوب‌بخشی گوشتة سنگ‌کره‌ای پدید آمده است. برپایة آنچه گفته شد، ماگمای اولیه سنگ‏‌های آندزیتی بررسی‌شدة مرشون از ذوب‌بخشی گوشتة سنگ‌کره‌ای متاسوماتیسم‏‌شده پدید آمده و در مسیر صعود دچار جدایش بلورین ماگمایی و آلایش با پوستة قاره‏‌ای شده است.

در محیط‏‌های فرورانشی، میزان Th افزایش می‏‌یابد و نسبت Th/Ta در سنگ‏‌های مرتبط با فرورانش در حاشیة فعال قاره‏‌ها بین 6- 20 متغیر است (Gorton and Schandle, 2002). این نسبت برای سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده برابربا 83/20- 5/6 است. این نکته چه‌بسا نشان‌دهندة پیدایش سنگ‏‌های منطقة مرشون در محیط فرورانشی حاشیة فعال قاره‏‌ای است. نسبت‏‌های Nb/Y (72/1- 32/0) از ویژگی سنگ‏‌هایی است که در کمان‏‌های ماگمایی مرتبط با فرورانش پدید می‏‌آیند (Temel et al., 1998). سنگ‏‌های آتشفشانی بررسی‌شده از عنصرهای HFSE تهی هستند و نسبت Nb/Y در آنها برابربا 95/0- 58/0 (میانگین: 76/0) است. بررسی‌های ایزوتوپی Sr، Nd و Pb سنگ‏‌های آتشفشانی مرشون نشان‌دهندة یک خاستگاه گوشتة سنگ‌کره‌ای غنی‏‌شده برای این سنگ‏‌هاست. گدازه‏‌های آندزیتی منطقة مرشون با نسبت (La/Sm)_N بیشتر از 52/2 و نسبت (Tb/Yb)_N کمتر از 23/1 شناخته می‏‌شوند که نشان‌دهندة پیدایش ماگمای مادر آنها از خاستگاهی گوشته‏‌ای با ترکیب اسپینل پریدوتیت است (شکل 15).

در بررسی‌های انجام‏‌شده روی سنگ‏‌های آتشفشانی منطقه آق‏‌داغ در شمال‏‌خاور ابهر و مجاور با منطقة مرشون (Khalatbari Jafari et al., 2016) نیز سنگ‏‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط منطقه به ذوب‌بخشی گوشتة سنگ‌کره‌ای زیرقاره‏‌ای[8] نسبت داده شده‌اند که با مواد پوسته آلودگی یافته‏‌اند.

شکل 15. ترکیب نمونه‏‌های آندزیتی منطقة مرشون در نمودار (La/Sm)_N دربرابر (Tb/Yb)_N (Wang et al., 2002). داده‏‌ها نسبت به ترکیب کندریت بهنجار شده‏‌اند (داده‏‌های بهنجارسازی از مک‏‌دوناف و سان (McDonough and Sun, 1995) برگرفته شده‌اند).

Figure 15. Composition of the andesitic samples in the Marshoun area on the (La/Sm)_N versus (Tb/Yb)_N diagram (Wang et al., 2002). Data normalized to chondrite values (Normalizing values are from McDonough and Sun (1995)).

برداشت

یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند سنگ‏‌های آتشفشانی منطقة مرشون متشکل از آندزیت بازالت‌آندزیتی، آندزیت، داسیت، ریوداسیت و ریولیت با سرشت کالک‏‌آلکالن پتاسیم ‏‌بالا هستند. ماگمای اولیه سنگ‏‌های آتشفشانی یادشده از ذوب‌بخشی سنگ‌کرة گوشته‏‌ایِ متاسوماتیسم‏‌شدة زیرقاره‏‌ای و در پی فرایند فرورانش در محیط حاشیه قاره‏‌ای پدید آمده است. با توجه به یافته‌های این بررسی و پژوهش‏‌های پیشین (مانند Khalatbari Jafari et al., 2016) می‏‌توان گفت در پی فرورانش حاشیة فعال قاره‏‌ای و کوتاه‏‌شدگی پوسته در البرز در ائوسن ضخیم‏‌شدگی پوسته روی داده است و در ادامه بخش زیرین گوشتة سنگ‌کره‌ای زیرقاره‏‌ای دچار جدایش و فرورفتن[9] شده‌اند. به‌دنبال این رخداد، افزایش گرادیان گرمایی ناشی از صعود جریان‏‌های سست‌کره‌ای ذوب‌بخشی سنگ‌کره‌ زیرقاره‏‌ای را در پی داشته است. ماگمای بازیک پدیدآمده از ذوب‌بخشی گوشتة متاسوماتیسم‏‌شده سنگ‌کره‌ای زیرقاره‏‌ای به سمت ترازهای بالاتر و پوستة قاره‏‌ای صعود کرده و در مسیر با مواد پوسته‏‌ای نیز آغشته شده است. در پایان، جدایش بلورین ماگمای یادشده سنگ‏‌های حد واسط و اسیدی منطقة مرشون را پدید آورده است.

سپاس‏‌گزاری

نگارندگان از پشتیبانی‏‌های مالی دانشگاه زنجان برای انجام این پژوهش سپاس‌گزارند. همچنین، از راهنمایی‏‌های علمی ارزندة داوران گرامی مقاله که منجر به غنای بیشتر این مقاله شد، بسیار سپاس‌گزارند.

[1] Cross Polarized Light

[2] Plane Polarized Light

[3] Large-Ion Lithophile Elements

[4] High Field Strength Elements

[5] Light Rare Earth Elements

[6] Heavy Rare Earth Elements

[7] Loss on Ignition

[8] SCLM = Sub-continental lithospheric mantle

[9] delamination