مدل دولومیتی شدن سازند سلطانیه در جنوب باختر زنجان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران- ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران- ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

در این پژوهش، به منظور تعیین مدل دولومیتی شدن سازند سلطانیه، از یک رخنمون مناسب در 35 کیلومتری جنوب ­باختر شهر زنجان استفاده شده است. سازند سلطانیه در برش مورد مطالعه، 985 متر ستبرا دارد که به‎طور همشیب و مشخص روی شیل­ها و ماسه­سنگ­های سازند بایندر قرار گرفته است و در بالا نیز توسط شیل­ها و ماسه­سنگ­های سرخ رنگ سازند باروت پوشیده شده است. توزیع و گسترش دولومیت­های سازند سلطانیه، موازی با رده­بندی و لایه­های رسوبی و دارای گسترش جانبی قابل ملاحظه­ای است. درون لایه­های دولومیتی آثار جلبک­های سبز- آبی (استروماتولیت­ها) و همچنین گرهک و نوارهای چرت به فراوانی شناسایی شده است. بر پایه شواهد صحرایی، سنگ‎نگاری و ژئوشیمیایی (XRD و ICP-OES)، چهار نوع دولومیت، در سازند سلطانیه تشخیص داده شده است، که عبارتند از دولومیت­های ریزبلور یا دولومیکرایت، دولومیت­های متوسط‌بلور متراکم و نیمه‎شکل‌دار، دولومیت­های درشت‎بلور نیمه‌شکل­دار تا بی­شکل و در پایان سیمان دولومیتی پر کننده حفرات سنگ. در این دولومیت­ها، شواهدی از وجود بلورهای دولومیت زین­اسبی یا سدل دیده نشده است. نتایج این پژوهش بیانگر تشکیل این دولومیت­ها در یک محیط دیاژنزی دفنی کم­ژرفا تا به نسبت ژرف توسط سیال‎های دریایی با شوری متوسط (میانگین سدیم 325 پی­پی­ام)، در اثر تراوش آب دریای تبخیر شده به درون سکوی کربناته سازند سلطانیه در منطقه مورد مطالعه است. مقادیر پایین استرانسیم (میانگین 47 پی­پی­ام) و به نسبت بالاتر آهن (میانگین 3088 پی­پی­ام) و منگنز (میانگین 453 پی­پی­ام) در دولومیت­های درشت‌بلورتر، احتمالاً بیانگر افزایش اندازه بلورهای دولومیت و تبلور دوباره بلورهای دولومیت در طی تدفین است. مقادیر ناچیز باریم (میانگین 12 پی­پی­ام) و نبود دولومیت­های زین­اسبی درون توالی دولومیتی سازند سلطانیه نیز احتمالاً بیانگر دخالت نداشتن محلول­ها و سیال‎های گرمابی در طی فرایند دولومیتی شدن کربنات­های سازند سلطانیه در منطقه مورد مطالعه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dolomitization model of the Soltanieh Formation in the south-west of Zanjan

نویسندگان [English]

  • A. Zohdi 1
  • F. Asemi 2
  • A. Lakirouhani 3
1 Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 M.Sc. Student, Department of Civil Engineering-Geotechnic, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
3 Assistant Professsor, Department of Civil Engineering-Geotechnic, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In this study, to determine a dolomitization model for the Soltanieh Formation a suitable outcrop 35 km southwest of Zanjan city has been studied. The Soltanieh Formation with a total thickness of 985 m sharply laid on the shales and sandstones of the Bayandor Formation and was covered by shales and red-sandstones of the Barut Formation. Distribution and extension of the dolomite layers in the Soltanieh Formation, is parallel with the sedimentary layers and bedding and also has considerable lateral extension. Abundant relict of blue-green algae (stromatolites) and nodules and bands of cherts, have been recognized into the dolomitic layers of the Soltanieh Formation. Based on fieldwork, petrography and geochemistry evidences (ICP-OES and XRD), four different types of dolomite have been distinguished in Soltanieh Formation. These dolomites include: (1) fine crystalline dolomites or dolomicrite; (2) subhedral, dense and medium crystalline dolomite; (3) subhedral to anhedral coarse crystalline dolomite and finally (4) pore-filling dolomite cements. In the studied dolomites of Soltanieh Formation, saddle dolomite were not observed. The results of this research indicate that these dolomites have been formed in shallow to relatively deep diagenetic environments by moderately saline marine fluids (mean Na 435 ppm), via seepage reflux of evaporate seawater into the Soltanieh Formation platform in the study area. Low Sr values (mean 47 ppm) and relatively high Fe (mean 3088 ppm) and Mn values (mean 453 ppm) in coarse crystalline dolomites, likely indicate increase in dolomite crystal size and recrystallization process during the burial. The very low Ba concentration (mean 12 ppm) and the absence of saddle dolomite into the dolomitic sequences of the Soltanieh Formation, indicates ineffectiveness of hydrothermal fluids acting during dolomitization process of the Soltanieh Formation carbonates into the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dolomitization
  • Seepage Reflux
  • Recrystallization
  • Soltanieh Formation
  • Zanjan

کتابنگاری

آقانباتی، ع.، 1383- زمین‌شناسی ایران، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586 ص.

تشیعی، ر.، حمدی، ب.، وزیری، ح. و یوسف‌زاده، ا.، ۱۳۹۱- بیو استراتیگرافی سازند سلطانیه در برش گرماب- سرخدر براساس فسیل‌های ریزپوسته دار اولیه، سی و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

ثیاب قدسی، ع. ا.، 1385- چینه­نگاری زیستی، شیمیایی و محیط رسوبی رسوبات نئوپروتروزوئیک پسین- کامبرین پیشین در شمال (البرز مرکزی) و شمال غرب ایران (جنوب­ شرق زنجان)، پایان‌نامه دکترای زمین‌شناسی دانشگاه شهید بهشتی تهران، 207 ص.

ثیاب قدسی، ع. ا.، حمدی، ب.، آدابی، م. ح. و صادقی، ع.، 1385- بررسی سیستماتیک و تافونومی ایکنوفسیل تریکوفیکوس پدیوم در برش الگوی سازند سلطانیه واقع در جنوب خاوری زنجان، فصلنامه علمی- پژوهشی علوم زمین، سازمان زمین‎شناسی کشور، شماره 16، صص. 116 تا 123.

چشمه‎سری، م.، عابدینی، ع. و علیزاده، ا.، 1391- فاکتورهای کنترل کننده توزیع اورانیوم در نهشته فسفاتی دلیر، جنوب غرب چالوس، استان مازندران، سی و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی واکتشافات معدنی کشور.

حاجیان، ج. و زاهدی، م.، 1383- گزارش نقشه زمین‌شناسی زنجان، مقیاس 100000/1، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

حمدی، ب.، 1374- سنگ‌های رسوبی پرکامبرین- کامبرین در ایران، سازمان زمین‌شناسی کشور، گزارش شماره 20، 353 ص.

زهدی، ا. و ممبنی، ک.،  1395- شرایط محیطی افق­های فسفاته سازند سلطانیه (جنوب ­غرب زنجان)، هشتمین همایش انجمن زمین­شناسی اقتصادی ایران، دانشگاه زنجان.

شاهنده، ز.، حمدی، ب.، شمیرانی، ا. و صادقی، ع.، ۱۳۸۶- ریز پوسته داران ابتدایی سازند سلطانیه در برش سربندان، بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی واکتشافات معدنی کشور.

شبستری، غ. م. و آدابی، م. ح.، 1380- تعیین مرز پرکامبرین- کامبرین در توالی سازند سلطانیه در شمال سمنان به روش چینه شناسی شیمیایی، نشریه دانشکده علوم زمین، شماره­های 4 و 5، صص. 85 تا 91.

شبستری، غ. م. و آدابی، م. ح.، 1381- کاربرد اطلاعات ژئوشیمیایی در تشخیص منشأ و تعیین دمای محیط تشکیل دولومیت‎های سازند سلطانیه در شمال سمنان، مجله بلورشناسی و کانی‎شناسی ایران، دوره 10، شماره 1، صص. 3  تا 16. 

شبستری، غ. م.، 1373- مطالعه سنگ‌شناسی و محیط رسوبی سنگ‌های هم‌ارز سازند سلطانیه (پرکامبرین فوقانی - کامبرین زیرین) در مناطق سربندان (شرق دماوند) و شهمیرزاد (شمال سمنان)، پایان‎نامه کارشناسی ارشد زمین‎شناسی دانشگاه تربیت معلم تهران، 176 ص.

شریفی، ج.، ۱۳۸۴- خصوصیات سنگ شناسی فسفات های پلوئیدی و غیر پلوئیدی کامبرین سازند سلطانیه، منطقه ولی‌آباد (البرز مرکزی)، بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

شریفی، ج.، ۱۳۸5- مطالعه پتروگرافی و زمین‌شیمی فسفات‎های رسوبی سازند سلطانیه (کامبرین زیرین) درالبرز مرکزی، دهمین همایش انجمن زمینشناسی ایران، انجمن زمینشناسی ایران، دانشگاه تربیت مدرس.

موسوی مطلق، س.ه.، 1385- بررسی ژئوشیمی و ژنز افق­های فسفاتی سیدکندی، جنوب ­غرب شهرستان زنجان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین­شناسی اقتصادی دانشگاه تبریز، 145 ص.

 

References

Al-Helal, A. B., Whitaker, F. F. and Xiao, Y., 2012- Reactive transport modeling of brine reflux: dolomitization, anhydrite precipitation, and porosity evolution. Journal of Sedimentary Research, 82: 196-215.

Azmy, K., Veizer, J., Misi, A. and de Oliveira, T. F., Sanches, A. L., and Dardenne, M. A., 2001- Dolomitization and isotope stratigraphy of the Vazante formation, São Francisco Basin, Brazil. Precambrian Research, 112 (3): 303-329.

Behrens, E. W. and Land, L. S., 1972- Subtidal Holocene dolomite, Baffin Bay, Texas. Journal of Sedimentary Research, 42(1).     

Burns, S. J. and Baker, P. A., 1987- A geochemical study of dolomite in the Monterey Formation, California. Journal of Sedimentary Research, 57 (1).

Cai, C., Li, K., Li, H., and Zhang, B., 2008- Evidence for cross formational hot brine flow from integrated 87Sr/86Sr, REE and fluid inclusions of the Ordovician veins in Central Tarim, China. Applied Geochemistry, 23 (8), 2226-2235.

Dickson, J. A. D., 1965- A modified staining technique for carbonate in thin section. Nature, 205-587.

Driese, S. G. and Mora, C. I., 1993- Physico‐chemical environment of pedogenic carbonate formation in Devonian vertic palaeosols, central Appalachians, USA. Sedimentology, 40(2): 199-216.

Geske, A., Zorlu, J., Richter, D. K., Buhl, D., Niedermayr, A. and Immenhauser, A., 2012- Impact of diagenesis and low grade metamorphosis on isotope (δ26Mg, δ13C, δ18O and 87Sr/86Sr) and elemental (Ca, Mg, Mn, Fe and Sr) signatures of Triassic sabkha dolomites, Chemical Geology, 332-333, 45-64.

Gregg, J. M. and Sibley, D. F., 1984- Epigenetic dolomitization and the origin of xenotopic dolomite texture. Journal of Sedimentary Research, 54 (3).

Hamdi, B., 1989- Stratigraphy and Paleontology of the Late Precambrian to Early Cambrian in the Alborz Mountains Northern Iran, Geological Survey of Iran, 41 p.

Hou, M. C., Jiang, W. J., Xing, F. C., Xu, S. L., Liu, X. C. and Xiao, C., 2016- Origin of dolomites in the Cambrian (upper 3rd‐Furongian) formation, southeastern Sichuan Basin, China. Geofluids. DOI: 10.1111/gfl.12193.

Jiang, L., Cai, C. F., Worden, R. H., Li, K. K., and Xiang, L., 2013- Reflux dolomitization of the Upper Permian Changxing Formation and the Lower Triassic Feixianguan Formation, NE Sichuan Basin, China. Geofluids, 13 (2): 232-245.

Kimura, H., Matsumoto, R., Kakuwa, Y., Hamdi, B. and Zibaseresht, H., 1997- The Vendian-Cambrian δ13C record, North Iran: evidence for overturning of the ocean before the Cambrian Explosion, Earth and Planetary Science Letters, 147, El - E7.

Kirmaci, M. Z. and Akdag, K., 2005- Origin of dolomite in the Late Cretaceous-Paleocene limestone turbidites, Eastern Pontides, Turkey. Sedimenatry Geology, 181: 39-57.

Land, L. S. and Hoops, G. K., 1973- Sodium in carbonate sediments and rocks; a possible index to the salinity of diagenetic solutions. Journal of Sedimentary Research, 43 (3): 614-617.

Land, L. S., 1985- The origin of massive dolomite. Journal of Geological Education, 33 (2): 112-125.

Land, L. S., 1991- Dolomitization of the Hope Gate Formation (north Jamaica) by seawater: reassessment of mixing zone dolomite. In: Taylor, H. P., O’Neil, J. R., Kaplan, I. R. (Eds.), Stable Isotope Geochemistry: A Tribute to Samuel Epstein, Geochemical Society, Special Publications, 3: 121-133.

Last, F. M., Last, W. M. and Halden, N. M., 2012- Modern and late Holocene dolomite formation: Manito Lake, Saskatchewan, Canada, Sedimentary Geology, 281: 222-237.

Li, Q., Jiang, Z., Hu, W., You, X., Hao, G., Zhang, J. and Wang, X., 2016- Origin of dolomites in the Lower Cambrian Xiaoerbulak Formation in the Tarim Basin, NW China: Implications for porosity development. Journal of Asian Earth Sciences, 115: 557-570.

Mazzullo, S. J., 1992- Geochemical and neomorphic alteration of dolomite: a review. Carbonates and Evaporites 7(1): 21-37.

Navarro-Ciurana, D., Corbella, M., Cardellach, E., Vindel, E., Gomez-Gras, D. and Griera, A., 2016- Petrography and geochemistry of fault-controlled hydrothermal dolomites in the Riópar area (Prebetic Zone, SE Spain), Marine and Petroleum Geology, 71: 310-328.

Qing, H., Bosence, D. W. J. and Rise, E. P. F., 2001- Dolomitization by penesaline sea water in Early Jurassic peritidal platform carbonates, Gibraltar, western Mediterranean. Sedimentology, 48: 153-163.

Rivers, J. M., Kyser, K. and James, N. P., 2012- Salinity reflux and dolomitization of southern Australian slope sediments: the importance of low carbonate saturation levels, Sedimentology, 59: 445-465.

Rott, C. M. and Qing, H., 2013- Early dolomitization and recrystallization in shallow marine carbonates, Mississippian Alida Beds, Williston Basin (Canada): evidence from petrography and isotope geochemistry. Journal of Sedimentary Research 83, 928-941.

Sanchez Roman, M., Vasconcelos, C., Schmid, T., Dittrich, M., McKenzie, J. A, Zenobi, R., and Rivadeneyra, M. A., 2008- Aerobic microbial dolomite at the nanometer scale: Implications for the geologic record. Geology, 36: 879-882.

Sibley, D. F., and Gregg, J. M., 1987- Classification of dolomite rock textures. Journal of Sedimentary Research, 57 (6).

Simms, M., 1984- Dolomitization by groundwater-flow systems in carbonate platforms: Gulf Coast Association of Geological Societies. Transactions, 34: 411-420.

Stöcklin, J., Ruttner, A. and Nabavi, M. H., 1964- New data on the Lower Paleozoic and Pre-cambrian of North Iran. No. 1. Geological Survey of Iran.

Suzuki, Y., Iryu, Y., Inagaki, S., Yamada, T., Aizawa, S. and Budd, D. A., 2006- Origin of atoll dolomites distinguished by geochemistry and crystal chemistry: Kita-daito-jima, northern Philippine Sea. Sedimentary Geology, 183 (3): 181-202.

Swart, P. K., Cantrell, D. L., Westphal, H., Handford, C. R. and Kendall, C. G., 2005- Origin of dolomite in the Arab-D reservoir from the Ghawar Field, Saudi Arabia: evidence from petrographic and geochemical constraints. Journal of Sedimentary Research, 75 (3): 476-491.

Tucker, M. E. and Wright, V. P., 1990- Carbonate Sedimentology Petrology. Black Well, Oxford, 482 p.

Vandeginste, V., John, C. M. and Manning, C., 2013- Interplay between depositional facies, diagenesis and early fractures in the Early Cretaceous Habshan Formation, Jebel Madar, Oman. Marine and Petroleum Geology, 43: 489-503.

Veizer, J., 1983- Chemical diagenesis of carbonates: theory and application of trace element technique. In: Arthur, M. A., Anderson, T. F., Kaplan, I. R., Veizer, J., Land, L. S. (Eds.), Stable Isotopes in Sedimentary Geology, Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Short Course, 10: 3-100.

Warren, J., 2000- Dolomite: occurrence, evolution and economically important associations. Earth-Science Reviews, 52 (1), 1-81.

You, X., Sun, S. and Zhu, J., 2014- Significance of fossilized microbes from the Cambrian stromatolites in the Tarim Basin, Northwest China, Science China Earth Sciences, 57 (12): 2901-2913.

You, X., Sun, S., Zhu, J., Li, Q., Hu, W. and Dong, H., 2013- Microbially mediated dolomite in Cambrian stromatolites from the Tarim Basin, northwest China: implications for the role of organic substrate on dolomite precipitation. Terra Nova, 25 (5): 387-395.

Zhu, D., Meng, Q., Jin, Z., Liu, Q. and Hu, W., 2015- Formation mechanism of deep Cambrian dolomite reservoirs in the Tarim basin, northwestern China. Marine and Petroleum Geology, 59: 232-244.