گرانولیت‏‌های مافیک در هستة کریستالین درجه بالای کمپلکس نی‏‌باز

مقدمه

پیدایش و تکامل پوستة قاره‌ای از مسائل بنیادی در زمین‌شناسی است که بیشتر در دوره‌های آرکئن و پروتِروزوییک رخ داده است (مانند: Condie, 1980; Taylor and McLennan, 1981). مناطق دگرگونی درجه بالا که ویژگی آنها پاراژنز رخسارة گرانولیت است، بخش‌های کلیدی پوستة قاره‌ای زیرین به‌شمار می‌روند و بینش‌های حیاتی دربارة ترکیب و تاریخچه ژئودینامیکی آن ارائه می‌دهند (Smithson and Brown, 1977; Harley 1989; Bohlen, 1991). به‏‌طور ویژه، گرانولیت‌های مافیک، آرشیوهای منحصر به‌فردی برای بازسازی فرایندهای رشد پوسته، به‌ویژه آنهایی که با ماگماتیسم کمانی و تمایز پوستة ژرف مرتبط هستند، به‌شمار می‌روند.

ماگماتیسم و دگرگونی مربوطه به پیدایش دو مجموعه لیتولوژیکی فراوان انجامیده است: کمربندهای گرانیت-گرین‌استون که نشان‌دهندة دگرگونی درجه پایین (رخسارة شیست‌سبز-آمفیبولیت) هستند و نواحی دگرگونی درجه بالا با رخساره آمفیبولیت-گرانولیت که معمولاً با پاراژنز بایمودال فلسیک و مافیک شناخته می‌شوند (Bora et al., 2013). گرانولیت‌های مافیک آرکئن-نئوپروتروزوییک که منبعی برای بررسی پوستة زیرین هستند، در مناطق گوناگونی مانند کمربند متحرک گاتهای شرقی (هند)، هوگار (الجزایر‌)، ساکسون (آلمان)، لابرادور شمالی (کانادا)، و وارپایسیه‌یروی (فنلاند) مستند شده‌اند (مانند: Gross et al., 2009).

توالی‌های پی‌سنگ پرکامبرین-کامبرین ایران که در چندین واحد ساختاری (مانند ایران مرکزی و سنندج-سیرجان) رخنمون دارند، برای درک تکامل زمین‌ساختی منطقه‌ای ضروری هستند (مانند: Hosseini et al., 2015). در میان این توالی‌ها، سازند چاپدونی که قدیمی‌ترین کمپلکس پی‌سنگی ایران است و در میان دو گسل پی‏‌سنگی چاپدونی در باختر و چاتک‏‌-‏‌نی‏‌باز در خاور جای گرفته است، اهمیت ویژه‌ای دارد. این سرزمین پی‏‌سنگی با ستبرایی نزدیک به ۴۰۰۰ متر در سه رخنمون اصلی به نام‌های کلوت چاتک، کلوت چاپدونی و کوه نی‏‌باز پدیدار شده است (Nadimi 2007) و از گنیس‌ها و میگماتیت‌های دگرگونی درجه بالا و در رخسارة گرانولیت پدید آمده است (Haghipour and Plissier, 1977). با اینکه برخی بررسی‌های سن‌سنجی، بازة گسترده‌ای از پروتروزوییک پایانی تا میوسن را نشان می‌دهند (Haghipour, 1974; Ramezani and Tucker, 2003)، اما یافته‌های جدیدتر، وجود سنگ‌های کهن‌تر در کنگلومرای کرتاسه را نشان می‌دهند که این ویژگی، سن‌های بسیار جوان‌تر را رد می‌کند. سن‌های جوان‌تر چه‌بسا بازتابی از فعالیت‌های زمین‌ساختی و ماگمایی بعدی در دوره‌های ژوراسیک میانی، ائوسن و میوسن هستند (Asadi et al., 2016). ازاین‌رو، سن واقعی مجموعه نی‏‌باز بیشتر با کوهزایی‌های چاپدونی (Nadimi, 2007) و کادومین (Asadi et al., 2016) همخوانی دارد که نشان‌دهندة پیشینة طولانی و پیچیده این بخش از فلات ایران است.

با وجود بررسی‌های گسترده روی پی‌سنگ ایران، تا کنون هیچ گزارش رسمی دربارة وجود یا ویژگی‌سازی دقیق گرانولیت‌های مافیک در کمپلکس نی‏‌باز منتشر نشده است. این موضوع به پبدایش خلأ کلیدی در درک ما از تکامل پوستة ژرف در ایران مرکزی انجامیده است. این پژوهش بر پایة یافته‌های اولیه که برای نخستین‌بار رخنمون‌های گرانولیتی را در این ناحیه شناسایی کرده است (Valiei et al., 2025)، یک نوآوری کلیدی به‌شمار می‌رود. هدف اصلی این پژوهش، بررسی جامع ویژگی‌های سنگ‌نگاری، زمین‌شیمیایی و شرایط دگرگونی گرانولیت‌های کمپلکس نی‏‌باز است. افزون‌بر تحلیل داده‌های جدید و مقایسة آنها با الگوهای موجود، اهدف این بررسی بررسی خاستگاه سنگ مادر، تاریخچة دگرگونی و جایگاه زمین‌ساختی این سنگ‌های کهن است. این یافته‌ها می‌توانند درک ما از تکامل ژئودینامیکی پی‌سنگ پرکامبرین ایران مرکزی را ژرف‌تر کنند.

زمین‏‌شناسی منطقه

بخش ایرانی سیستم کوهزایی آلپ-هیمالیا تاریخچة زمین‌ساختاری پیچیده‌ای از پرمین تا کواترنری دارد که با فرایندهای پی‌درپی کافت‌زایی و برخورد در راستای پهلوی شمالی قارة بزرگ گندوانا همراه بوده است (Stöcklin, 1968). این منطقه محصول پیچیده‌ای از جدایش زودرس مزوزوییک بلوک‌های قاره‌ای ایران از تودة خشکی گندوانا (Alavi, 1994) است که سپس با فرورانش سنگ‌کرة اقیانوسی نئوتتیس به زیر صفحة ایران در کرتاسة پایانی و در پایان برخورد پلیت‌های ایرانی و آفرو-عربی در زمان میوسن شکل گرفته است (مانند:Sarkarinejad et al., 2008).

میان رشته‏‌کوه‏‌های البرز-کپه‏‌داغ و کمان ماگمایی ارومیه-دختر (که یک کمان ماگمایی از نوع آند در صفحات قاره‏‌ای رویی که پیامد فرورانش سنگ‌کرة اقیانوسی نئوتتیس است (Alavi, 1994, 2004)) یک منطقه بزرگ سه‌گوش با توپوگرافی کمابیش کم قرار دارد که شامل پهنة ایران مرکزی (CIB[1]) و خردقارة شرق-ایران مرکزی (CEIM[2]) است. خردقارة شرق-ایران مرکزی (CEIM) که دربرگیرندة ناحیة مورد بررسی است، از بلوک‌های قاره‌ای اصلی ایران است که با گسل‌های ژرف پی‌سنگی (مانند گسل‌های پشت‌بادام و چاپدونی) فراگرفته شده است و دربردارندة سه بلوک لوت، طبس و یزد است (Alavi, 1991).

کمپلکس دگرگونی نی‏‌باز که در ناحیة باختری این خرد‌قاره جای دارد، از دیدگاه ساختاری در میان دو سامانة گسلی مهم پی‌سنگی چاتک-نی‏‌باز و چاپدونی رخنمون دارد (شکل 1-A). این موقعیت، اهمیت ناحیه نی‏‌باز را در بازسازی زمین‌ساختی منطقه دوچندان می‌کند؛ زیرا بسیاری از رخدادهای ماگمایی و دگرگونی ایران مرکزی پیامد فعالیت‌های این گسل‌ها در دوران‌های پرکامبرین-پرکامبرین پسین دانسته می‌شود.

شکل 1. A) پهنه‏‌های ساختاری اصلی ایران (با تغییر پس از Ghasemi and Talbot (2006)) و جایگاه کمپلکس دگرگونی نی‏‌باز در پهنة ساختاری ایران مرکزی؛ B) نقشة زمین‏‌شناسی واحدهای سنگی کمپلکس دگرگونی نی‏‌باز (Modified after Ramezani and Tucker (2003)).

Figure 1. A) Major structural zones of Iran (Modified after Ghasemi and Talbot, 2006) and the location of the Neybaz Metamorphic Complex within the Central Iran structural zone. B) Geological map showing the lithological units of the Neybaz Metamorphic Complex (Modified after Ramezani and Tucker, 2003).

شکل 1. ادامه.

Figure 1. Continued.

توالی‌های دگرگونی در نی‏‌باز بخشی از پی‌سنگ پرکامبرین-کامبرین ایران هستند که در اصطلاح عمومی سازند چاپدونی نامیده می‌شوند و قدیمی‌ترین توالی‌های سنگی ایران دانسته می‌شوند (Haghipour and Plissier, 1977). این پی‌سنگ از واحدهای دگرگونی درجه بالا، شامل گنیس‌ها، میگماتیت‌ها، شیست‌ها و گرانولیت‌های مافیک، ساخته شده است (شکل 1-B). بنابراین، گرانولیت‌های مافیک کمپلکس نی‏‌باز که نشان‌دهندة شرایط دگرگونی در پوستة زیرین هستند، پتانسیل منحصربه‌فردی برای درک سرشت پی‌سنگ خردقارة شرق-ایران مرکزی و فرایندهای کراتونی‏‌شدن در هنگام رخداد کوهزایی‌های پرکامبرین-پرکامبرین پسین دارند.

سنگ‏‌نگاری

ویژگی‌های ماکروسکوپی و بافتی

هستة بلوری درجه بالای کمپلکس نی‏‌باز از مجموعة متنوعی از سنگ‌ها شامل متاکربنات‌ها، کالک‌سیلیکات‌ها، گارنت/کردیریت شیست، آمفیبول شیست، گنیس‌های میگماتیتی و میلونیتی، آمفیبولیت، گرانولیت، میگماتیت و گرانیت‌های آناتکتیک ساخته شده است.

گرانولیت‌های مافیک بررسی‌شده به رنگ روشن تا تیره، به‏‌صورت پچ‏‌های پراکنده در همبری با گنیس‌های گرانولیتی رخنمون دارد و در برخی رخنمون‏‌ها، نشانه‌هایی از میلونیتی‌شدن، دگرریختی پلاستیک شدید و رخداد ذوب‌بخشی در آنها دیده می‏‌شوند (شکل 2). اندازة دانه‌های آنها متوسط تا درشت است و از دیدگاه ساختاری، توده‌ای و گنیسی هستند.

شکل ۲. تصویرهای صحرایی و میکروسکوپی از گرانولیت‌های مافیک کمپلکس نی‌باز. A) رخداد صحرایی گرانولیت مافیک و درشت‌دانه نی‏‌باز. B، D، E، F) رخداد صحرایی و رابطه گنیس چشمی/میگماتیتی رخسارة گرانولیت و گرانولیت‏‌های مافیک در محدودة نی‌باز؛ C) پیروکسن‏‌های پورفیروبلاستیک در گرانولیت مافیک به ساخت گنیسی؛ D، E) رخداد گارنت‏‌های پورفیروبلاستیک و لوکوسم در گرانولیت مافیک نی‏‌باز؛ F) رخداد صحرایی و ارتباط گرانولیت مافیک با فولیاسیون ضعیف و گنیس چشمی نی‌باز؛ G، H) تصویرهای میکروسکوپی گرانولیت‏‌های مافیک نی‌باز. کوته‏‌نوشت‏‌ها برگرفته از وار (Warr, 2021).

Figure 2. Field photographs and photomicrographs of Neybaz mafic granulites. A) Field occurrence of massive and coarse-grained the Neybaz mafic granulite; B, D, E, F) Field occurrence and relationship of granulite-facies Migmatitic-/augen gneiss and mafic granulites of Neybaz; C) Porphyroblastic pyroxenes in the gneissose mafic Granulite of Neybaz; D, E) Occurrence of garnet porphyroblasts and leucosome in the Neybaz mafic granulite; F) Field occurrence and relationship of weakly foliated mafic granulite and augen gneiss of Neybaz; G, H) Photomicrographs of the studied mafic granulites. Abbreviations from Warr, 2021).

در مقیاس میکروسکوپی

گرانولیت‌های نی‏‌باز بافت ناهم‏‌بعد گرانوبلاستیک دارند و از مجموعه کانی‌شناسی ارتوپیروکسن-کلینوپیروکسن-پلاژیوکلاز- آمفیبول ± گارنت ± بیوتیت± آپاتیت و کانی‏‌های کدر ساخته شده‌اند (شکل‌های 2-G و 2-H). فابریک گنیسی در مقیاس میکروسکوپی نیز به به‏‌صورت تناوب کانی‏‌های فرومنیزین (پیروکسن و آمفیبول) و پلازیوکلازهای کشیده گسترش یافته است (شکل 2). نبود/پیشرفت اندک دگرگونی پس‌رونده در این گرانولیت‌ها می‌تواند با مانع جنبشی در برابر آبگیریِ دوباره در ارتباط باشد (Semprich and Simpson, 2014).

روش انجام پژوهش

برای استخراج داده‏‌های زمین‏‌شیمیایی واحدهای سنگی نی‌باز، 10 نمونه در آزمایشگاه شرکت مطالعات مواد معدنی زرآزما (تهران، ایران) با دستگاه‌های ICP-OES و ICP-MS تجزیه شد. برای بررسی محتوای اکسیدهای اصلی از روش ذوب قلیایی[3] به‌کار برده شد. در این روش نمونه‏‌ها با لیتیم متابورات ذوب شدند؛ سپس محصول ذوب با اسید نیتریک رقیق حل شد و محصول پایانی با دستگاه ICP-OES خوانش شد و غلظت اکسیدهای اصلی به‌دست‌ آورده شد. روش سنجش شیمیایی برای تعیین FeO و روش شیمیایی مرطوب برای تعیین میزان LOI[4] به‌کار برده شدند. برای به‌دست‌آوردن فراوانی عنصرهای فرعی و کمیاب، پس از انحلال به روش تجزیة چند اسیدی و به‌کارگیری هضم مایکروویو[5]، محصول نهایی با دستگاه ICP-MS تجزیه شد و غلظت عنصرهای کمیاب به‌دست‌ آورده شد.

زمین‌شیمی

داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة زمین‌شیمیایی نمونه‏‌های سنگی معرف در جدول‌های 1 و 2 آورده شده‌اند. گسترة تغییرات در محتوای سیلیس (SiO₂: wt%18/56 – 08/48) و تیتانیم (TiO₂: wt%21/0 – 05/1) در این سنگ‏‌ها محدود است. در برابر، محتوای Al₂O₃ و گسترة تغییرات آن بسیار است (wt%81/14 – 35/24؛ میانگین: wt%60/17). این محتوای بالای Al₂O₃ برای نمونه‏‌های بررسی شده‏‌ای که ترکیب عنصرهای کمیاب مشابه بازالت‌های جزیره‌های کمانی (IAB) دارند به دلیل انباشتگی پلاژیوکلاز نیست؛ بلکه از ویژگی‌های ذاتی مذاب‌های مادر است (Garrido et al., 2006). محتوای بالای Al₂O₃ از ویژگی‏‌های ماگماهای کمانی تکامل‏‌یافته است (15 تا 20 درصدوزنی Al₂O₃ برای عدد Mg برابر 40 تا 50؛ مانند: Beard and Day, 1988)؛ زیرا محتوای کمابیش بالای H₂O آنها از تبلور پلاژیوکلاز جلوگیری می‏‌کند (Müntener et al., 2001). بازالت‌های پشتة میانی اقیانوسی (MORB) تکامل‌یافته برای همین بازة عدد Mg، به‏‌طور چشمگیری محتوای Al₂O₃ کمتری دارند (Garrido et al., 2006). این نمونه‏‌ها ترکیب غنی از CaO (wt%1/9 – 97/13) و MgO و FeO^T متغیر (wt%90/1-18/10: FeO^T و wt%54/0–42/10: MgO) دارند. محتوای K₂O، Na₂O و P₂O₅ نمونه‏‌های بررسی شده به‌ترتیب برابر با 15/0-83/0، 71/1-66/5 و 06/0-29/0 درصدوزنی است. LOI گرانولیت‏‌های بررسی‌شده از 53/0 تا 76/1 در نوسان است که با حضور فازهای آبدار مانند آمفیبول و بیوتیت ارتباط دارد. مقدارهای کم LOI در سنگ کل[6] نشان می‏‌دهد فرایندهای آبگیریِ پس از ماگماتیسم/پس از دگرگونی و دگرسانی محدود بوده است (Smith and Humphries, 1998).

عدد Mg این گرانولیت‏‌ها در بازة 70/33 تا 61/73 درصد در نوسان است. بازة گستردة عدد منیزیم در ترکیب سنگ کل نمونه‏‌های بررسی‌شده با بازة گستردة MgO و FeO^Toatal آنها همخوانی دارد. عدد منیزیم 3 نمونه از گرانولیت‏‌های نی‌باز با عدد منیزیم ماگمای بازالتی اولیه (75-68Mg#=) همخوانی نشان می‌دهد (61/73، 47/73، 07/72Mg#=)؛ اما 2 نمونه به گروه Mg# بالا تعلق دارد (62/59، 66/53Mg#=). یک نمونه نیز در گروه تکامل یافته جای می‏‌گیرد (55/39Mg#=) (جدول 1). مقدارهای کم Mg# نسبت به ماگمای بازالتی اولیه (Mg# = 68~75) می‌تواند با درجة کمتر جدایش بلورینِ ماگمایی در ماگمای اولیه یا جدایش و تبلور کانی‌های مافیکِ ماگما در ارتباط باشد (Dong et al., 2016)

این گروه تنوع گسترده‌ای در محتوای عنصرهای کمیاب نشان می‌دهند: Rb (ppm14-35)، Ba (ppm70-162)، Sr (ppm8/166- 6/1064)، Zr (ppm9-36)، V(ppm6-227)، Nb (ppm<1 – 4/47)، Y (pmm7/15- 89) (جدول 2).

جدول 1. داده‌های شیمیایی اکسید عنصرهای اصلی (بر پایة wt%) و نسبت‏‌های زمین‌شیمیایی برای گرانولیت‏‌های مافیک نی‏‌باز.

Table 1. Major element oxide chemical data (in wt %) and geochemical ratios for Neybaz mafic granulites.

تفاوت‏‌های بارزی در محتوای عنصرهای سازگار Ni، Cr و Sc گرانولیت‏‌های بررسی شدة با ماهیت توله‌ایتی (Ni: 164-211 ppm; Cr: 655-754 ppm; Sc: 38.6-42.6 ppm)، با آفینیتة کالک‏‌آلکالین (Ni: 13-36 ppm; Cr: 76-387 ppm; Sc: 9.3-18.5 ppm) و آلکالین (Ni: ˂1 ppm; Cr: 10 ppm; Sc: ˂0.5 ppm) دیده می‏‌شود (جدول 2). این تفاوت‏‌های بارز در متحوای عنصرهای سازگار گرانولیت‏‌های بررسی شده می‏‌تواند با درجه تفریق ماگمایی، ترکیب ناحیه خاستگاه و درجه ذوب‌بخشی در ارتباط باشد.

جدول 2. داده‌های شیمیایی عنصرهای فرعی (بر پایة ppm) و نسبت‏‌های زمین‌شیمیایی برای گرانولیت‏‌های مافیک نی‏‌باز.

Table 2. Trace elements chemical data (in ppm) and geochemical ratios for Neybaz mafic granulites.

جدول 2. ادامه.

Table 2. Continued.

در نمودارهای هارکر، تغییرات اکسید عنصرهای اصلی و عنصرهای کمیاب در برابر MgO (به‌عنوان شاخص جدایش بلورین ماگمایی) نمایش داده شده است (شکل 3). در این نمودارها، SiO₂، CaO، TiO₂، P₂O₅، Al₂O₃ و Y با MgO همبستگی منفی دارند و Cr و Ni همبستگی مثبت نشان می‏‌دهند.

نمودارهای شکل ۴ رابطة عدد منیزیم (Mg#) و عنصرهای سازگار کروم (Cr) و نیکل (Ni) را نشان می‌دهند. داده‌ها آشکارا همبستگی مثبت نشان می‌دهند؛ به‌گونه‌ای‌که مقدارهای بالاتر Cr و Ni با Mg# بالاتر همخوانی دارند. این روند شناخته‌شده زمین‌شیمیایی، ویژگی جدایش بلورین ماگمایی است. در مراحل آغازین سرد‌شدن و تبلور ماگما، عنصرهای سازگار مانند Ni و Cr به‏‌صورت ترجیحی در کانی‌های فرومنیزیم‌دار مانند الیوین و پیروکسن جای می‌گیرند. حذف این بلورها از مذاب به کاهش تدریجی غلظت‌های Ni و Cr در مایع بجامانده می‌انجامد که کاهش Mg# مذاب بازتابی از آن است. بنابراین، این همبستگی به‌شدت نشان می‌دهد تبلوربخشی فرایند کلیدی در تکامل مذاب‌های اولیه این سنگ‌ها بوده است. نامتحرک‌بودن Ni و Cr در شرایط دگرگونی با درجة بالا (Treloar, 1987)، از این نتیجه‌گیری پشتیبانی می‌کند و نشان می‌دهد ویژگی‏‌های زمین‌شیمیایی دیده‌شده، ویژگی اولیه سنگ مادر هستند و به‏‌طور چشمگیری با دگرگونی‌های بعدی تغییر نکرده‌اند.

نمونه‏‌ها در نمودار Zr/TiO₂ در برابر SiO₂، در موقعیت بازالت ساب‏‌آلکالی و آندزیت جای دارند (شکل 5-A). در نمودار Nb/Y در برابر Zr/Ti، مگر یک نمونه که ترکیب آلکالی‌بازالتی دارد، دیگر نمونه‏‌ها ترکیب بازالتی نشان می‌دهند (شکل 5-B). در نمودار سه‌تایی (FeO^T+TiO₂)-Al₂O₃-MgO، دو نمونه در بازة ترکیبی بازالت‏‌های توله‌ایتی منیزیم بالا، سه نمونه در بازة ترکیبی آندزیت تا بازالت و یک نمونه در بازة ترکیبی ریولیت جای گرفته‌اند (شکل 5-C).

شکل 3. نمودار پراکندگی محتوای اکسید عنصرهای اصلی و عنصرهای فرعی در برابر محتوای MgO برای گرانولیت‌های نی‌باز.

Figure 3. Projection of major and trace elements contents versus MgO Content for Neybaz granulites.

گرانولیت‏‌های مافیک محتوای کل REE بالا و از 78/25 تا 17/233 ppm (میانگین: ppm 46/132) در نوسان است (جدول 2). محتوای LREEs (میانگین: ppm61/105) بیشتر از HREE (میانگین: ppm87/10) است (جدول 2). نسبت‏‌های REE نمونه‏‌ها شامل _N(La/Sm)، _N(La/Yb) و _N(Gd/Yb) به‌ترتیب 69/1 تا 39/4 (مگر یک نمونه با نسبت La/Sm برابر با 42/26)، 02/2 تا 68/2 (مگر دو نمونه با نسبت La/Yb برابر با 72/6 تا 70/9)، 63/0 تا 24/1 است (ترکیب پیشنهادیِ باینتون (Boynton, 1984) برای کندریت در بهنجارسازی به‌کار رفته است).

شکل 4. نمودار پراکندگی محتوایMg# در برابر محتوای Cr و Ni برای گرانولیت‌های نی‌باز.

Figure 4. Projection of Mg# Content versus Cr and Ni contents as an evolution index for Neybaz granulites.

شکل 5. نمودارهای رده‏‌بندی زمین‌شیمیایی. A) نمودار Zr/TiO₂ در برابر SiO₂ (Winchester and Floyd, 1977)؛ B) نمودار Nb/Y در برابر Zr/Ti (پس از: Pearce, 1996)؛ C) نمودار (FeO^T+TiO₂)-Al₂O₃-MgO (Jensen, 1976).

Figure 5. Geochemical classification diagrams: A) Zr/TiO₂ versus SiO₂ (wt%) diagram of Winchester and Floyd (1977); B) Nb/Y versus Zr/Ti diagram (after Pearce, 1996); C) (FeO^T+TiO₂)–Al₂O₃–MgO diagram of Jensen (1976).

در نمودار عنکبوتی بهنجارشده به ترکیب کندریت پیشنهادِ باینتون (Boynton, 1984)، همة نمونه‌ها روندی کمابیش هموار با ناهنجاری‏‌ منفی Eu (Eu/Eu*: 51/0 تا 73/0) را نشان می‌دهند (شکل 6-A). در نمودار عنکبوتی بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (شکل 6-B؛ McDonough and Sun, 1995)، عنصرهای لیتوفیل بزرگ یون (LILE: Rb, K, Sr, Ba, U, Ce, Pb)، الگوی یکنواختی ندارند و غنی‌شدگی/تهی‏‌شدگی نشان می‌دهند. در این نمودار، K و Pb در برخی نمونه‏‌ها، ناهنجاری‏‌ مثبت و در برخی دیگر ناهنجاری‏‌ منفی نشان ‏‌دهند. همچنین، اندازه ناهنجاری‏‌‏‌های مثبت و منفی این دو عنصر مستقل از هم است. Sr نیز رفتار یکنواختی ندارد؛ به‌گونه‌ای‌که هم ناهنجاری‏‌ مثبت و هم ناهنجاری‏‌ منفی اندک نشان می‏‌دهد. از سوی دیگر، Ba در همة نمونه‏‌ها یک ناهنجاری‏‌ منفی آشکار نشان می‏‌دهد. این ناهنجاری‏‌ برجسته در غنی‌شدگی LILE احتمالاً تأثیرات پوسته را نشان می‌دهد. عنصرهای با قدرت میدان بالا (HFSE: Nb, Yb, Zr, Ti, Yb)، الگوی کاهشی با ناهنجاری‏‌ بارز Nb، Zr و Ti را نشان می‌دهند. بیشتر نمونه‌ها ناهنجاری‏‌‌های Nb نسبت به Th و La نشان می‌دهند؛ اما دو نمونه با Nb بهنجارشدة کمتر از Th و بیشتر از La مشخص می‏‌شوند. در همة نمونه‏‌ها Zr ناهنجاری‏‌ منفی با شدت متفاوت نشان می‏‌دهد. P ناهنجاری‏‌ منفی اندک نشان می‏‌دهد. محتوای Ti متغیر است و ناهنجاری‏‌ منفی/بدون ناهنجاری‏‌ بارز است.

شکل 6. نمودارهای عنکبوتی برای گرانولیت‌های مافیک نی‌باز. A) الگوهای عنصرهای کمیاب خاکی (REE) بهنجارشده به ترکیب کندریت (ترکیب کندریت برگرفته از بوینتون (Boynton, 1984))؛ B) نمودار عنکبوتی بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (ترکیب گوشتة اولیه برگرفته از مک‌دوناف و سان (McDonough and Sun, 1995)).

Figure 6. Spider plots for Neybaz mafic granulites: A) Chondrite normalized REE diagram (Normalization values after Boynton (1984)); B) Primitive mantle-normalized spider diagram (Normalization values after McDonough and Sun (1995)).

بحث

محیط زمین‌ساختی

زمین‌شیمی عنصرهای اصلی و کمیاب سنگ کل در گرانولیت‏‌ها، به‌همراه نمودارهای تمایز زمین‌ساختی ابزاری کارآمد در شناسایی محیط‌های زمین‌شناسی و فرایندهای مسئول پیدایش آنهاست (Cui et al., 2021).

محیط زمین‌ساختی گرانولیت‏‌های مافیک بر پایة نمودار‏‌های تفکیک زمین‌ساختی برای سنگ‏‌های بازالتی مشخص شده است. نمونه‏‌های نی‌باز بسته به نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی در موقعیت‏‌های گوناگونی رسم شده‏‌اند (شکل 7). در نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی Nb/Yb در برابر Th/Yb، همة نمونه‌ها بالاتر از آرایة MORB-OIB رسم می‏‌شوند (شکل 7-A). بازالت‌های مرتبط با پهنه‌های فرورانش، بازالت‌های آلکالن و بازالت‌های آلوده به پوسته که مقدار خوبی از اجزای پوستة بازیافتی را در خود دارند، در نمودارهای تفکیک زمین‌شیمیایی، بالاتر از آرایه MORB-OIB جای می‏‌گیرند (Roy et al., 2025). در نمودار تفکیک محیط زمین‌ساختی Ti/1000 در برابر V نمونه‏‌ها در موقعیت‏‌های IAT[7]، MORB[8] و OFB[9] رسم می‏‌شوند (شکل 7-B). در نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی Zr/Y در برابر Ti/Y (شکل 7-C) که بازالت‏‌های حاشیه پلیت را از بازالت‏‌های درون پلیت متمایز می‏‌کند همة گرانولیت‏‌های مافیک نیباز در موقعیت بازالت‏‌های حاشیه پلیت رسم می‏‌شوند. در نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی Cr در برابر Y (شکل 7-D؛ پس از Pearce (1982))، نمونه‏‌های بررسی شده در موقعیت‏‌های MORB و IAT رسم می‏‌شوند. همچنین، برخی نمونه با موقعیت BSA[10] همپوشانی دارند (شکل 7-D). در نمودار سه‏‌تایی تمایز محیط زمین‌ساختی FeO^T-MgO-Al₂O₃ (شکل 7-E؛ Pearce et al., 1977)، در موقعیت‏‌های کوهزایی[11] و بستر و پشته اقیانوسی[12] رسم می‏‌شوند. در نمودار سه‏‌تایی تمایز محیط زمین‌ساختی 10MnO–TiO₂-10P₂O₅، نمونه‌های مافیک در محدودة CAB[13]، IAT، BON[14] جای می‌گیرند (شکل 7-F). در نمودار تمایز ژئوتکتونیکی Nb/La در برابر La/Yb (شکل 7-G)، نمونه‏‌های بررسی شده در دو موقعیت مورب/جزیره‌های اقیانوسی و کمانی (قاره‏‌ای/آلکالن) رسم می‏‌شوند. در نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی Nb/La در برابر Nb (شکل 7-H) که بازالت‌های آنورژنیک (غیرکوهزایی) را از بازالت‏‌های کمانی تفکیک می‏‌کند، نمونه‏‌های مافیک نی‌باز در دو گروه بازالت‏‌های غیرکوهزایی با نسبت Nb/La بیشتر از 1 (Nb/La: 63/1 تا 34/1) و بازالت‌های کمانی با نسبت Nb/La کمتر از 1 (Nb/La: 33/0 تا 63/0) جای می‏‌گیرند. در نمودار تمایز محیط زمین‌ساختی Th/Nb در برابر La/Nb (شکل 7-I) که بازالت‌های غیرکوهزایی (آن‌اوروژنیک) که از گوشتة بالایی تهی‌شده (MORB) با مقدارهای کم Th/Nb (اغلب < 1/0) خاستگاه می‌گیرند، را از بازالت‌های کمانی که مؤلفه رسوبی قاره‌ای دارند (نسبت Th/La برابر با 1/0 تا 3/0) استفاده می‌شود. نسبت‌های Th/La گرانولیت‏‌‌های نی‌باز (Th/La: 20/0 تا 46/0) با خاستگاه بازالت‌های کمانی همخوانی دارد.

سنگ‌زایی

هدف این بررسی ارائه داده‌های زمین‌شیمیایی جدید، همراه با مشاهدات سنگ‌شناسی و صحرایی برای تعیین خاستگاه و تاریخچة تکاملی گرانولیت‌های مافیک در هستة بلورین کمپلکس نی‌باز است. برداشت‏‌های صحرایی نشان می‌دهند این گرانولیت‌ها دچار دگرریختی در مقیاس بزرگ شده‌اند. این دگرریختی شامل ساختارهای میلونیتی، بلورهای کشیده شده و پورفیروبلاست‌هایی است که تنوع ترکیبی از مافیک تا فلسیک را در مقیاس‌های مختلف نشان می‌دهند. بررسی‌های سنگ‌شناسی نشان می‌دهند گرانولیت‌های مافیک بافت‌های گرانوبلاستیک از دگرگونی‌های با درجه بالا دارند.

شکل 7. نمودارهای تمایز محیط زمین‌ساختی برای گرانولیت‏‌های مافیک نی‏‌باز. A) نمودار Nb/Yb در برابر Th/Yb (Pearce, 2008)؛ B) نمودار Ti/1000 در برابر V (Shervais, 1982)؛ C) نمودار Ti/Y در برابر Zr/Y (Pearce and Gale, 1977)؛ D) نمودار Y در برابر Cr (پس از: Pearce, 1982)؛ E) نمودار FeO^T-MgO-Al₂O₃ (Pearce et al., 1977)؛ F) نمودار 10MnO-TiO₂-10P₂O₅ (Mullen, 1983)؛ G) نمودار La/Yb در برابر Nb/La (Hollocher et al., 2012)؛ H) نمودار در Nb برابر Nb/La (Xia and Li, 2019) برای تمایز بازالت‏‌های آنورژنیک از بازالت‏‌های کمانی؛ I) نمودار La/Nb در برابر Th/Nb (Plank, 2005). بازالت‏‌های مورب با نسبت‏‌های بسیار کم Th/Nb مشخص می‏‌شوند؛ اما بازالت‏‌های کمانی به‏‌طور کلی مقادیر بالای از نسبت یادشده نشان می‏‌دهند (IAT: توله‌ایت جزیره‌های کمانی؛ MORB: بازالت پشتة میان‌اقیانوسی؛ WPB: بازالت درون‌صفحه‌ای؛ OFB: بازالت کف اقیانوسی؛ OIA: آلکالی‌بازالت جزیره‌های اقیانوسی؛ OIT: توله‌ایت جزیره‌های اقیانوسی؛ CAB: بازالت کالک‌آلکالن؛ OIB: بازالت جزیره‌های اقیانوسی؛ Bon: بونینیت؛ BSA:  بازالت‌های ساب‌آلکالن پساکمانی/ پهنة پشت کمانی).

Figure 7. Tectonic discrimination diagrams for Neybaz mafic granulites. A) Nb/Yb versus Th/Yb diagram (Pearce, 2008); B) Ti/1000 versus V diagram (Shervais, 1982); C) Ti/Y versus Zr/Y diagram (Pearce and Gale, 1977); D) Y versus Cr discrimination diagram (after Pearce, 1982); E) FeO^T-MgO-Al₂O₃ diagram of Pearce et al (1977); F) 10MnO-TiO₂-10P₂O₅ diagram of Mullen (1983); G) La/Yb versus Nb/La diagram of Hollocher et al (2012); H) Nb versus Nb/La diagram of Xia and Li (2019) for discriminating anorogenic and arc basalts; I) La/Nb versus Th/Nb diagram (Plank, 2005). MORB basalt is characterized by very low Th/Nb ratios, while arc basalts generally show elevated ratios (Abbreviations: IAT: Island Arc Tholeiite; MORB: Mid Ocean Ridge Basalt; WPB: Within-Plate-Basalt; OFB: Ocean Floor Basalt; OIA: Ocean Island Alkali-basalt; OIT: Ocean Island Tholeiite; CAB: Calc Alkali Basalt; OIB: Oceanic Island Basalt; Bon: Boninite; BSA: Back‑arc Sub‑alkaline basalt).

از آن‏‌جایی‌که گرانولیت‏‌های بررسی‌شده دچار دگرگونی شدید شده‏‌اند روش‏‌های زمین‌شیمیایی برای بازسازی سنگ مادر آنها به‌کار برده شده‌اند. سنگ مادر گرانولیت‏‌های مافیک نی‌باز طیفی از بازالت تا دیوریت با ماهیت توله‌ایتی، آلکالن و کالک‌‏‌آلکالن است (شکل 5). افزون‌بر این، یک روند تکاملی پایدار برای مجموعه متابازیت‌های نی‏‌باز (بیشتر گابرو/بازالت) به همبستگی نیکل (Ni) و کروم (Cr) با Mg# (شکل ۴) می‌انجامد.

نیکل و کروم نسبت به تیتانیم (Ti) (از متحرک‌ترین عنصرها در پوستة زیرین؛ مانند: Rollinson and Pease, 2021) نه افزایش می‌یابند و نه کاهش می‌یابند که این ویژگی گویای اطلاعاتی دربارة سرشت سنگ‌های اولیه است.

در نمودار SiO₂ در برابر TiO₂ (Tarney, 1976) که سنگ مادر آذرین و رسوبی را از هم تفکیک می‏‌کند همة گرانولیت‏‌های مافیک نی‏‌باز در محدودة سنگ‏‌های آذرین دگرگون‌شده رسم می‏‌شوند (شکل 8). همچنین، ارتباط نزدیک گرانولیت‏‌های بررسی‌شده با گنیس‌های میزبان آنها که سنگ مادر متابازالتی/متاتونالیتی و متاگری‌وکی دارند (گنیس‏‌ها در این‏‌جا آورده نشده‏‌اند)، نشان‌دهندة خاستگاه آنها از مرز صفحه‏‌های فعال است. این دیدگاه با داده‌های زمین‌شیمیایی سنگ کل تأیید می‌شود. با حذف عنصرهایی که در هنگام دگرگونی متحرک بودند (Cs, Rb, Ba, K, Pb, Sr, U). غلظت دیگر عنصرهای در بیشتر متابازیت‌ها با خاستگاه آنها از توله‌ایت‌های جزیره‌های کمانی، بازالت‌های پهنة پشت‌کمانی یا بازالت‌های کالک‌آلکالن سازگار است. تنها برخی از نمونه‌ها سنگ مادرMORB دارند.

مقدارهای به‌نسبت بالای عنصرهای سازگار در دو نمونه با سرشت توله‌ایتی می‏‌تواند با فراوانی بالای پیروکسن و درجة کم جدایش بلورین در ارتباط باشد؛ اما مقدارهای بسیار کم عنصرهای سازگار در گرانولیت‏‌های با سرشت آلکالن/کالک‌‏‌آلکالن بررسی‌شده (کم‌تر از مقدارهای ماگمای بازالتی اولیه) نشان می‌دهد سنگ مادر به‌جای پیدایش مستقیم از ماگمای اولیه، دچار فرایندهای تبلور و جدایش شده‌اند (Zhang et al., 2024).

الگوهای عنصرهای خاکی کمیاب (REE) بهنجارشده به ترکیب کندریت، غنی‌شدگی در LREE و الگوی کمابیش هموار در HREE را نشان می‌دهند (شکل 6-A). ناهنجاری‏‌ منفی Eu در نمودار REE بهنجارشده به ترکیب کندریت برای گرانولیت‏‌های نی‏‌باز، گواهی بر جدایش پلاژیوکلاز از ماگمای مادر است. همچنین، الگوی هموار در HREE و غنی‌شدگی LREE نشان‌دهندة نبود گارنت در خاستگاه گوشته‌ای است؛ زیرا HREE در ساختار گارنت سازگار است و ضرایب توزیع بالایی میان گارنت و مذاب دارد. از سوی دیگر، الگوی کمابیش هموار REE برای برخی نمونه‏‌ها چه‌بسا نشان‌دهندة این است که آنها از منابعی کمابیش غنی‌نشده و از طریق درجات بالاتری از ذوب‌بخشی، با تفکیک کم فازهای مافیک، به‌دست آمده‌اند (Yellappa et al., 2014).

نمودار عنکبوتی بهنجارشده به گوشتة اولیه (شکل 6-B)، غنی‌شدگی چشمگسیر Rb، Cs، Pb، K، U و ناهنجاری‏‌‌های منفی Nb و Ti به‌همراه شیب منفی نمودار و غنی‌شدگی LILE نسبت به HFSE می‏‌تواند با ویژگی‌های زمین‌شیمیایی محیط‌های کمانی در ارتباط باشد که پیدایش آنها با گوشتة سنگ‌کره‌ای دگرنهادشده، فرورانش، حاشیه‌های فعال قاره‌ای و همچنین، هضم/آلودگی ماگما توسط پوستة قاره‌ای مرتبط است (Temizel and Arslan, 2008; Kurt et al., 2008; Zulkarnain, 2009; Kuscu and Geneli, 2010; Zheng, 2019). نسبت بالای LILE به HFSE در نمونه‏‌های مورد بررسی می‏‌تواند با غنی‌شدگی منطقه فرورانش و/یا آلودگی پوسته‌ای ناحیه خاستگاه در ارتباط باشد (Arvin and Rostami, 2000).

عنصرهای با قدرت میدان بالا (HFSE) شامل Nb، Yb، Zr Ti و Y، الگوی زمین‌شیمیایی ویژه‌ای را در نمونه‌های مافیک بررسی‌شده نشان می‌دهند. نمودار عنکبوتی بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه، الگوی کاهشی در این عنصرها را با ناهنجاری‏‌‌های بارز در Nb، Zr، و Ti نشان می‌دهند. این ناهنجاری‏‌‌های منفی Nb به‌همراه رفتار متغیر Zr و Ti، از ویژگی‌های رایج بازالت‌های کوهزایی مانند توله‌ایت‌های جزیره‌های کمانی (IAT) یا بازالت‌های کالک‏‌آلکالن (CAB) هستند (Schmidt and Jagoutz, 2017). این ویژگی‏‌ها، با فرایندهای زمین‌شیمیایی در یک محیط فعال، مانند فرورانش، و تأثیر کانی‌های خاص مانند روتیل در ناحیة خاستگاه در ارتباط است.

با توجه به نمودارهای بهنجارشده نمونه‏‌های بررسی‌شده (شکل 6-B)، ناهنجاری‏‌ منفی Ba را می‏‌توان پیامد کمبود پلاژیوکلاز و بیوتیت در سنگ خاستگاه مذاب آنها دانست. این در حالی است که ناهنجاری‏‌ منفی Ti و Nb به نبود یا کمبود کانی‏‌های آمفیبول و ایلمنیت در سنگ خاستگاه و گرایش این کانی‏‌ها در نگه‏‌داشتن عنصرهای HFSE و تهی‏‌شدگی این عنصرها در مذاب بخشی مربوط است (مانند: Ratajeski et al., 2005). ناهنجاری‏‌ مثبت Pb نسبت به ترکیب گوشتة اولیه، می‏‌تواند با دگرنهادشدن گوة گوشته‏‌ای توسط سیال‌های آزادشده از پوستة فرورونده یا آلایش ماگمایی با پوستة قاره‏‌ای در ارتباط باشد (Srivastava and Singh, 2004).

شکل 8. نمودار SiO₂ در برابر TiO₂ (Tarney, 1976).

Figure 8. SiO₂ versus TiO₂ diagram (Tarney, 1976).

نسبت‏‌های Nb/La و Ti/Zr نمونه‏‌های بررسی‌شده Nb/La (63/1- 33/0) و Ti/Zr (00/339- 65/130) (جدول 2) نیز نشان می‏‌دهد هر دوی منابع گوشته‏‌ای و پوسته‏‌ای در پیدایش سنگ مادر سنگ‏‌های بلورین یادشده سهیم بوده‏‌اند (Woodhead and Johnson, 1993).

 نسبت‏‌های REE _N(La/Sm)، _N(La/Yb) و _N(Gd/Yb) نمونه‏‌های بررسی‌شده به‌ترتیب 69/1 تا 39/4 (مگر یک نمونه با نسبت La/Sm برابر با 42/26)، 02/2 تا 68/2 (مگر دو نمونه با نسبت La/Yb برابر با 72/6 تا 70/9)، 63/0 تا 24/1 است (مقدارهای بهنجارشده به ترکیب کندریت (Boynton, 1984)). مقدارهای کم این نسبت‏‌ها گواهی بر جدایش کم عنصرهای کمیاب خاکی سنگین (HREE) و ذوب‌بخشی گوشته‌ای در میدان پایداری اسپینل است (Lai et al., 2012; Manikyamba et al., 2014)؛ اما مقدارهای بالاتر این نسبت‏‌ها می‏‌تواند با ذوب‌بخشی گوشته‏‌ای در میدان پایداری گارنت در ارتباط باشد. رسم نمودار دوتایی Ce در برابر Nd (شکل 9-A) نشان می‏‌دهد گرانولیت‏‌های با مقدار Ce بیشتر محصول ذوب‌بخشی درجه کم (7-8%) است؛ اما نمونه‏‌های با محتوای بالای Ce از درجات بالای ذوب‌بخشی (28%) حاصل شده‏‌اند. نمودار La در برابر La/Sm (شکل 9-C)، نشان می‏‌دهد گرانولیت‏‌های مافیک نی‏‌باز از منابع گوشته‏‌ای مختلط، درجات ذوب‌بخشی متفاوت و در گسترة پایداری گارنت لرزولیت و اسپینل لرزولیت پدید آمده‌اند. نمودار Nb/La در برابر La/Yb (شکل 10-A)، نشان می‌دهد گرانولیت‏‌های مافیک نی‌باز از منابع گوشته‌ای گوناگونی، شامل سنگ‌کره‌ای، سست‌کره‌ای و ترکیبی از آنها، خاستگاه گرفته‌اند. در نمودار‏‌های Nb/Zr در برابر Th/Zr (شکل 10-B) و Rb/Y در برابر Nb/Y (شکل 10-C)، نمونه‏‌های گرانولیت‏‌های نی‏‌باز روند غنی‏‌شدگی ناشی از ذوب و سیال را نشان می‏‌دهند (با نسبت‏‌های Nb/Th: 90/5- 66/1 و Rb/Nb: 30/9- 30/0).

کراتونی‏‌شدن جزیره‌های کمانی

الگوهای زمین‌شیمیایی سنگ‌های گرانولیتی مافیک، شواهد قوی برای بازسازی جایگاه زمین‌ساختی آنها فراهم می‌کند. الگوهای عنصرهای با قدرت میدان بالا (HFSE) که شامل ناهنجاری‏‌‌های منفی Nb و Ti هستند، به‌ویژه در ترکیب با غنی‌شدگی عنصرهای لیتوفیل با یون بزرگ (LILE)، به‏‌طور قوی با محیط‌های جزیره‌های کمانی و حاشیه‌های فعال همخوانی دارد. این ویژگی‏‌ها به‌عنوان شاخص‌های کلاسیک ماگماهای پهنه‌های فرورانش شناخته می‌شوند و نشان‌دهندة این است که سنگ مادر این گرانولیت‌ها در یک محیط کمانی پدید آمده است. این یافته‌ها، همراه با دیگر شواهد سنگ‌شناسی، از الگوی تکاملی کراتونی‌شدن نوع جزیره‌های کمانی برای پی‌سنگ پرکامبرین این بخش از ایران مرکزی پیروی می‌کند. تفسیر داده‏‌های زمین‌شیمیایی گرانولیت‌های مافیک کمپلکس نی‌باز نشان می‌دهد سنگ مادر این سنگ‌ها ویژگی‌های ماگمایی متنوعی مانند سری‌های توله‌ایتی، آلکالی و کالک-آلکالی دارند. این تنوع، گویای منبع گوشته‌ای ناهمگن و تاریخچة زمین‌ساختی پیچیده است.

شکل ۹. A) نمودار Nd در برابر Ce. منحنی ذوب‌بخشی محاسبه‌شده از احمد و تارنی (Ahmad and Tarney, 1991)؛ B) نمودار (La/Sm)_N در برابر (Tb/Yb)_N (بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (McDonough and Sun, 1995). مرز میان محصولات ذوب غالب اسپینل و گارنت لرزولیت از وانگ و همکاران (Wang et al., 2002)؛ C) La (بر پایة ppm) در برابر La/Sm (Aldanmaz et al., 2000).

Figure 9. A) Nd versus Ce plot. Calculated partial melting curve is after Ahmad and Tarney (1991); B) (La/Sm)_N versus (Tb/Yb)_N diagram (normalized to primitive mantle values of McDonough and Sun, 1995). The boundary between products of spinel- and garnet-dominated melting is from Wang et al., (2002) and references therein; C) La (in ppm) versus La/Sm plot (Aldanmaz et al., 2000).

نمودارهای تمایزمحیط زمین‌ساختی نشان می‌دهند سنگ مادر این سنگ‏‌ها با محیط‌های مرز صفحه‌ای مرتبط بوده‌اند. با این حال، این نمودارها نمی‌توانند به‏‌طور دقیق مشخص کنند آیا این محیط‌ها همگرا بوده‌اند یا واگرا؛ زیرا نمونه‌ها هم ویژگی‏‌های جزیره‌های کمانی و هم پشتة میان اقیانوسی را نشان می‌دهند (شکل 6).

تنوع گسترده در موقعیت‌های زمین‌ساختی گرانولیت‌های مافیک نی‏‌باز در نمودارهای تمایز زمین‌شیمیایی، از ویژگی‌های متضاد MORB و درون‌صفحه‌ای گرفته تا ویژگی‌های شاخص کمان‌های قاره‌ای، گویای یک تاریخچة زمین‌شناسی پیچیده و چندمرحله‌ای است که نمی‌توان آن را به یک محیط زمین‌ساختی ساده نسبت داد. دلیل اصلی این تنوع، پیدایش این سنگ‌ها در یک سیستم حاشیة فعال قاره‌ای[15] یا یک محیط کمان-پشت‌کمان[16] است؛ جایی‌که فعل و انفعالات شدیدی میان خاستگاه گوشته‌ای، فرایندهای فرورانش و پوستة قاره‌ای وجود دارد (Pearce and Stern, 2006).

شکل 10. نمودارهای تمایزی برای شناسایی خاستگاه گوشته گرانولیت‌های مافیک نی‌باز. A) نمودار La/Yb در برابر Nb/La (Smith et al., 1999; Abdel-Rahman and Nasar, 2004)؛ B) نمودار Th/Zr در برابر Nb/Zr (after Zhao and Zhou, 2007)؛ C) نمودار Nb/Y در برابر Rb/Y.

Figure 10. Discrimination diagrams to identify the source mantle for the Neybaz mafic granulites. A) Nb/La versus La/Yb diagram (Smith et al., 1999; Abdel-Rahman and Nasar, 2004); B) Nb/Zr versus Th/Zr diagram (after Zhao and Zhou, 2007); C) Nb/Y versus Rb/Y diagram.

جای‌گرفتن نمونه‌ها بالاتر از آرایة MORB-OIB در نمودار Nb/Yb-Th/Yb و نسبت‌های بالای Th/La (46/0- 20/0) به‌روشنی نشان‌دهندة ورود مؤلفه‌های پوسته‌ای یا رسوبات حاصل از فرورانش به منبع مذاب است. این پدیده باعث می‌شود سنگ‌هایی که به‌ ذات خاستگاه گوشته‌ای دارند، ویژگی‏‌های کمانی[17] از خود نشان دهند (Pearce, 2008). از سوی دیگر، حضور نمونه‌هایی با ویژگی‌های MORB و محیط‌های غیرکوهزایی[18] در کنار نمونه‌های کمانی نشان‌دهندة ناهمگنی در خاستگاه گوشته‌ای است؛ به‌گونه‌ای‌که بخش‌هایی از گوشته تحت‌تأثیر سیالات فرورانش غنی شده‌اند؛ اما بخش‌های دیگر ویژگی‌های تهی‌شدة گوشتة بالایی را حفظ کرده‌اند (Hollocher et al., 2012).

همچنین، نوسان نسبت Nb/La (از مقدارهای کمتر از 1 تا بیشتر از 1) می‌تواند یا گویای گذار زمین‌ساختی از محیط کششی (مانند پشت‌کمان یا کافتش اولیه) به محیطی فشارشی کوهزایی باشد، یا گویای درجات مختلف آلودگی پوسته‌ای در هنگام بالاآمدن ماگما از میان پوستة ضخیم قاره‌ای باشد (Xia and Li, 2019). در سنگ‌های دگرگونی درجه بالا مانند گرانولیت‌ها، فرایندهای ذوب‌بخشی و واکنش‌های کانی‌شناسی در رخساره‌های بالا نیز می‌توانند بر توزیع عنصرهای نیمه‌متحرک تأثیر بگذارد و به پراکندگی نقاط در نمودارهای تمایز بیانجامد (Cui et al., 2021). ازاین‌رو، این تنوع زمین‌شیمیایی در نی‏‌باز، بازتابی از یک محیط زمین‌ساختی گذار است که در آن ویژگی‌های خاستگاه گوشته‌ای تهی‌شده با اثرات دگرنهادی پهنة فرورانش و هضم پوستة قاره‌ای در هم آمیخته شده است (Roy et al., 2025; Shervais, 1982).

داده‌های زمین‌شیمیایی به‌روشنی نشان می‌دهند سنگ مادر این سنگ‌ها از محیط‌های زمین‌ساختی گوناگونی مانند MORB، کمان جزیره‌ای و برخوردی سرچشمه گرفته‌اند. این یافته‌ها به‏‌طور منسجم یک تاریخچة تکاملی را روایت می‌کنند: ویژگی‌های MORB و آلکالی چه‌بسا نشان‌دهندة مراحل آغازین کافت‌شدگی و باز‌شدن پهنه‌های اقیانوسی باشند. با بسته‌شدن این پهنه‌ها، فرایند فرورانش آغاز شده است که به پیدایش یک جزیره کمانی با ویژگی‌های توله‌ایتی، تهی‌شدگی در HFSE و غنی‌شدگی در LILE انجامیده است. با ادامه فرورانش، این کمان به کمانی قاره‌ای با ویژگی‌های کالک-آلکالی تبدیل شده است و سرانجام به فاز کوهزایی (اوروژنی) و دگرگونی با درجة بالا ختم شده است.

شرایط ذوب و خاستگاه سنگ مادر نیز از این الگو پشتیبانی می‌کنند. نمودارها نشان می‌دهند ذوب‌بخشی در ژرفاهای گوناگون گوشته رخ داده است و نمونه‌ها هم در محدوده پریدوتیت اسپینل (ژرفای کم) و هم در محدودة پریدوتیت گارنت (ژرفای بسیار) جای دارند. این امر می‌تواند پیامد یک فرایند ذوب چندمرحله‌ای در طول فرورانش باشد. افزون‌بر این، گرانولیت‌های نی‌باز از سنگ مادر‌های دوگانه (آذرین و رسوبی) ساخته شده‌اند. این ترکیب با فرایند کراتونی‌شدن از نوع جزیره‌های کمانی که در آن مواد آتشفشانی و رسوبی در یک حاشیة فعال انباشته می‌شوند، کاملاً همخوانی دارد.

سرانجام همة این ویژگی‌های زمین‌شیمیایی و سنگ‌شناسی از یک الگوی تکاملی پشتیبانی می‌کنند که شامل کراتونی‌شدن از نوع جزیره‌های کمانی است (Nadimi, 2007). این الگو به‌خوبی فرایندهای فرورانش، برخورد قاره‌ای و ترکیب پیچیده سنگ‌های نخستین را توضیح می‌دهد که سرانجام به پیدایش پی‌سنگ پرکامبرین در این بخش از خرده‌قاره ایران مرکزی انجامیده است.

الگوهای زمین‌شیمیایی، به‌ویژه غنی‌شدگی در عنصرهای LILE (عنصرهای لیتوفیل بزرگ یون) و ناهنجاری‏‌‌های منفی Nb و Ti، به‏‌طور قوی با محیط‌های کمان جزیره‌ای همخوانی دارد. این الگوها در سنگ‌های پرکامبرین، شواهدی از فرایندهای کراتونی‌شدن در محیط‌های حاشیه فعال دانسته می‌شوند (Kröner et al., 1991; Hawa et al., 2021). این یافته‌ها به‏‌طور منسجم با الگوی تکاملی دیوی و برد (Dewey and Bird, 1970) همخوانی دارد. در این الگو، برخورد قاره‏‌ای در پی بسته‌شدن پهنه‌های اقیانوسی و فرورانش، به دگرگونی ناحیه‌ای و پیدایش پی‌سنگ‌های بلورین می‏‌انجامد. دگرگونی درجه بالای گرانولیت‏‌های مافیک در هستة بلورین کمپلکس نی‌باز، می‏‌تواند با رژیم‌های زمین‌ساختی فشاری در هنگام رخداد فازهای برخوردی پالئو- تا نئوپروتروزوییک در گسترة باختری خردقارة ایران مرکزی در ارتباط باشد. این یافته‌ها با الگوی ژئودینامیکی پیشنهادیِ ندیمی (Nadimi, 2007) برای پی‌سنگ پرکامبرین ایران مرکزی در منطقة ساغند (کراتونی‌شدن نوع جزیره‌های کمانی) همخوانی دارد. ندیمی (Nadimi, 2007) حضور کمربندهای گرین‌استون، پهنه‌های دیرینه‌درز و سنگ‌های افیولیتی در پیرامون سازند چاپدونی (در امتداد گسل‏‌های پی‌سنگی پشت‌بادام و چاتک‏‌-‏‌نی‌باز) را گواهی از کراتونی‌شدن از نوع جزیره‌های کمانی دانسته است.

برداشت

بر پایة بررسی‌های صحرایی، سنگ‌شناسی و زمین‌شیمیایی روی سنگ‌های مافیک دگرگون‌شده در هستة بلورین کمپلکس نی‏‌باز روشن شد گرانولیت‌های گارنت/پیروکسن سنگ مادر بازالتی تا آندزیتی با ترکیب متاآلومینوس داشته‌اند. این سنگ‌ها از دیدگاه زمین‌شیمیایی با غنی‌شدگی در عنصرهای LILE و LREE و تهی‏‌شدگی عنصرهای HFSE شناخته می‌شوند.

بررسی‌های زمین‌شیمیایی نشان می‌دهند ماگمای مادر گرانولیت‌های نی‏‌باز از ذوب‌بخشی درجه پایین تا بالای اسپینل لرزولیت و گارنت لرزولیت پدید آمده است و از منابع مختلط گوشته‌ای خاستگاه گرفته است. این ویژگی‌ها به‌خوبی نشان‌دهندة پیدایش سنگ مادر گرانولیت‌ها در محیط کمان جزیره‌ای هستند. این یافته‌ها، رویداد دگرگونی ناحیه‌ای در منطقة ساغند را به فازهای برخوردی در دوره‌های پالئو- تا نئوپروتروزوییک (مانند رویداد چاپدونین/کادومین) مرتبط می‌سازند.

در این بررسی، یک الگوی دو مرحله‌ای برای تکامل گرانولیت‏‌های مافیک نی‌باز پیشنهاد شده است: مرحلة نخست که در آن بازالت و آندزیت کالک‌آلکالن با وابستگی به جزیره‌های کمانی به لایه‌ای ژرف‌تر از پوسته فرورانش کرده است و دچار دگرگونی در رخسارة گرانولیت شده است و گرانولیت مافیک را پدید آورده است. پس از آن، مرحلة بعدی که در آن این سیستم با راندگی در پایان دوران پالئوزوییک به پوستة بالایی برون‌زد کرده است.

[1] Central Iran Basin

[2] Central-East Iranian Microcontinent

[3] Lithium Borate Fusion

[4] Loss On Ignition

[5] Microwave Digest

[6] Whole Rock

[7] Island Arc Tholeiite

[8] Mid Ocean Ridge Basalt

[9] Ocean Floor Basalt

[10] Back-Arc Basin Basalt

[11] Orogenic

[12] Ocean Ridge and Floor

[13] Calc Alkali Basalt

[14] Boninite

[15] Active Continental Margin

[16] Arc-Back Arc System

[17] Arc-like

[18] Anorogenic