پژوهشی نوین بر پتروژنز و سن‌یابی گدازه‌های بازیک کواترنری شمال باختری ایران، در مقایسه با مراکز منشأ در فلات ایرانی – ترکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، پژوهشکده علوم‌زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

بسیاری از مراکز آتشفشانی در ایران سن پلیوکواترنری دارند که ده‌ها میلیون سال پس از برخورد اولیه عربی- اورازیا شکل گرفته‌اند. سنگ‌های بازالتی شمال باختری ایران در استان آذربایجان غربی، بخشی از سریهای گسترده ماگماهای پلیوکواترنری گوشته‌ای هستند که در فلات ایرانی- ترکی فوران یافته‌اند. طیف گسترده‌تر ترکیبات نمونه‌های سنگی این فلات از بازالت‌های اولیه تا ریولیت همراه با گدازه‌های پتاسیمی تا اولتراپتاسیک است. بازالت‌های آلکالن با ویژگی درون صفحه‌ای و بازالتهای مشابه بازالت‌های جزایر اقیانوسی در این فلات حضور دارند.از این‌رو، مطالعات دقیق سنگ‌شناختی و تعیین سن تکاپوی آتشفشانی بازیک کواترنری شمال باختر ایران که در بخش خاوری این فلات قرار گرفته است،  اهمیت بسیاری دارد. این مقاله ماهیت و سن‌های جدید به روش 40Ar/39Ar سنگ‌های آتشفشانی بازیک شمال باختر ایران را در مقایسه با آتشفشان‌های جوان خاور ترکیه (آناتولی)، آرارات و تندورک و ایگیتداغی مورد بررسی قرار می‌دهد. این آتشفشان‌های جوان در چند مرحله مواد آذرآواری و روانه‌‌های گدازه‌ را با  ترکیب بازیک تا میانه فوران کرده‌اند. چنان‌که از شمال ماکو تا جنوب باختری دریاچه ارومیه (حدود 200 کیلومتر)، طی مدت زمان کوتاهی در طی کواترنری از مواد بازیک پوشیده شده است. این سنگ‌های بازیک تا میانه از آتشفشان‌های آرارات (آگری‌داغی)، تندورک و ایگیتداغی منشأ گرفته‌اند. بررسی تغییرات شیمی سنگ‌های آتشفشانی کواترنری نشان از پیشرفت ژئوشیمیایی ترکیبات از کالک‌آلکالن به آلکالن، از سوی شمال (ماکو) به سمت جنوب (سلماس) منطقه، با نزدیک‌شدن به صفحه عربی دارد. گدازه‌ها حدود 10 میلیون سال پیش از یک پوسته ستبر و یک گوشته سنگ‌کره‌ای نازک در فلات ایرانی- ترکی فوران یافته‌اند. دامنه‌های سنی این گدازه‌های بازالتی، از  87/1 تا 4/0 میلیون سال برآورد شده است. این داده‌های سنی، از مطالعات سن‌یابی که پیش‌تر در ترکیه انجام شده است، سن‌های بسیار دقیق‌تری را نشان می‌دهد و  ایگیتداغی که پیش از این تعیین سن نشده بود، در این مطالعه سن‌یابی شده است. با مطالعات سنگ‌شناختی و برآورد سنی دقیق از گدازه‌های شمال باختر ایران و مقایسه با سنگهای مشابه در ترکیه می‌توان به تصویر کاملی از  تکاپوی ماگمایی سرتاسری این بخش از فلات ایرانی- ترکی دست یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

New Investigation on Petrogenesis and Age Dating of Quaternary Basic Lavas in Northwest Iran, to Compare with Source Centers in Turkish- Iranian Plateau

نویسنده [English]

  • Monireh Kheirkhah
Assistant Professor, Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Many centres within Iran are Plio-Quaternary in age and so formed 10s of millions of years after initial Arabia-Eurasian collision. Both composite volcanoes and lava fields present from Anatolia to eastern Iran. Basaltic rocks from Maku in the northwest Azerbaijanprovince of Iran are part of a widespread series of  Pliocene-Quaternary mantle-derived magmas erupted within the Turkish-Iranian orogenic plateau. A wide range of compositions has already been identified. Rock types span the range from primitive basalts to rhyolites with rare potassic and ultrapotassic lavas. Therefore, detail petrological studies and age dating on the Quaternary volcanism in NW of Iran, on the eastern of this plateau are very important. This paper presents new 40Ar/39Ar ages for lavas in the northwest Iran and compare them with the other young volcanoes, within the eastern Turkey (Anatolia); for example, Ararat (Agri Dagi), Tendürek and YigitDagi. These young volcanoes were erupted some of lava flows and were covered a big amounts of basaltic materials in eastern Turkey and also from N-Maku to Salmas and western of Urumieh lake (~200 km) during a short time in the Quaternary. This young basic to intermediate rocks are generated from the Ararat, Tendürek and YigitDagi. The variations in the lava chemistry of the Quaternary volcanic rocks indicate a geochemical progression from calcalkaline to more alkaline compositions in time and a spatial shift from north (Maku samples) to south ( Salmas samples) towards the Arabian plate. These lavas were erupted from a thick crust and thin mantle lithosphere within the Turkish-Iranian plateau, beginning at ~10 Ma.. The ranges dating of these basaltic lavas are, between ca. 1.87 and 0.40 Ma. These aging data indicate more exactly aging which were published in Turkey and the Yigit Dagi is determined ageing, which were not aging before. It will allow a complete picture of magmatism across an entire this part of Turkish-Iranian plateau by determination ages of the lava flows in northwest of Iran with comparing of the same flows in eastern Turkey

کلیدواژه‌ها [English]

  • Basaltic rocks
  • Turkish-Iranian plateau
  • Northwest Iran
  • Eastern Turkey
  • Dating 40Ar/39Ar
Ahmadzadeh, G., Jahangiri, A., Lentz, D. & Mojtahedi, M., 2010- Petrogenesis of Plio-Quaternary post-collisional ultrapotassic volcanism in NW of Marand, NW Iran. J. Asian Earth Sci., 39, 37-50.
Alavi, M. & Bolourchi, M., 1975- Geological Quadrangle Map of Iran,1:250,000 scale, sheet A1 (Maku), Geol. Survey. Iran.
Allen, M. B. & Armstrong, H. A., 2008- Arabia-Eurasia collision and the forcing of mid Cenozoic global cooling, Palaeogeogr., Palaeoclimatol.   Palaeoecol., 265, 52–58.
Allen, M. B., Mark, D. F., Kheirkhah, M., Barfod, D., Emami, M. H. & Saville, C., 2011- 40Ar/39Ar dating of Quaternary lavas in northwest Iran: constraints on the landscape evolution and incision rates of the Turkish-Iranian plateau. Geophysical Journal International 185, 1175-1188.
Allen, M. B., Kheirkhah, M., Neill, I., Emami, M. H. & Macleod, C., 2013- Generation of arc and within-plate chemical signatures in collision zone magmatism: Quaternary lavas from Kurdistan province, Iran. Journal of Petrology, in press, doi:10.1093/petrology/egs090.
Angus, D. A., Wilson, D. C., Sandvol, E. & Ni, J. F., 2006- Lithospheric structure of the Arabian and Eurasian collision zone in eastern Turkey from S-wave receiver functions. Geophysical Journal International 166, 1335^1346.
Chiu, H. Y., Sun-Lin, Ch., Zarrinkoub, M. H., Mohammadi, S. S., Khatib, M. M. & Yoshiyuki, L., 2013- Zircon U-Pb Age Constraints from Iran on the Magmatic Evolution Related to Neotethyan Subduction and Zagros Orogeny. LITHOS 2912. PII: S0024-4937(13)00011-X.
Chiu, H. Y., Zarrinkoub, M. H., Chung, S. L., Lin, I. J., Yang, H. H., Lo, C. H., Mohammadi, S. S. & Khatib, M. M., 2010- Zircon U-Pb age and geochemical constraints on the magmatic and tectonic evolution in Iran. In Y. Dilek et al. (eds.) Tectonic Crossroads: Evolving Orogens of Eurasia-Africa-Arabia, Ankara, Turkey, Geol. Soc. Amer. Abstract Volume, p.31.
Copley, A. & Jackson, J., 2006- Active tectonics of the Turkish-Iranian Plateau, Tectonics, 25, TC6006, doi:10.1029/2005TC001096.
Cox, K. G., Bell, J. D. & Pankhurst, R. J., 1979- The interpretation of igneous rocks, Davidson, J., Hassanzadeh, J., Berzins, R., Stockli, D.F., Bashukooh, B., Turrin, B. & Pandamouz, A., 2004. The geology of Damavand volcano, AlborzMountains, northern Iran, Bull. Geol. Soc. Am., 116, 16–29.
Dewey, J. F., Hempton, M. R., Kidd, W. S. F., Saroglu, F. & Seng¨or, A. M. C., 1986- Shortening of continental lithosphere: the neotectonics of Eastern Anatolia: a young collision zone, Geol. Soc. Lond. Spec. Pub., 19, 3–36.
Dowall, D. P., Nowell, G. M. & Pearson, D. G., 2003- Chemical pre-concentration procedures for high-precision analysis of Hf-Nd-Sr isotopes in geological materials by plasma ionisation multi-collector mass spectrometry (PIMMS) techniques. I. In: Holland, J. G., Tanner, S. D., (eds), Plasma Source Mass Spectrometry: Applications and Emerging Technologies. Cambridge, The Royal Society of Chemistry, 321-337.
Fitton, J. G. & Godard, M., 2004- Origin and evolution of magmas on the Ontong Java Plateau. In: Fitton, J.G., Mahoney, J.J., Wallace, P.J., Saunders, A.D. (Eds.). Origin and Evolution of the Ontong Java Plateau. Geological Society of London Special Publication, v. 229, p.p. 151-17.
Jackson, J., 2001- Living with earthquakes: know your faults, J. earthq. Eng., 5, 5–123.
Keskin, M., 2003- Magma generation by slab steepening and breakoff beneath a subduction-accretion complex: an alternative model for collisionrelated volcanism in Eastern Antalia, Turkey, Geophys. Res. Lett., 30, 1-4.
Keskin, M., 2007- Eastern Anatolia: a hot spot in a collision zone without a mantle plume. In: Foulger, G.R., Jurdy, D.M. (Eds.) Plates, Plumes, and Planetary Processes. Geological Society of America Special Paper, vol. 409, p.p. 1-25.
Keskin, M., Chugaev, A.V., Lebedev, V. A., Sharkov, E.V., Oyan, V., Kavak, O., 2012- Geochronology and origin of mantle sources for Late Cenozoic intraplate volcanism in the frontal part of the Arabian Platein the Karacadağ Neovolcanic Area of Turkey. Part1.The results of isotope – geochronologic studies. J. Volcanol. Seismol. 6, 31– 42, http://dx.doi.org/10.1134/S0742046312060036.
Keskin, M., Lebedev, V., Sharkov, E., Oyan, V. & Unal, E., 2010- A new look at the collision-related volcanism in Eastern Anatolia, Turkey: Volcanic history of the northern Van neovolcanic province. Geophysical Research Abstracts, v.12 EGU2010-12629.
Keskin, M., Pearce, J. A. & Mitchell, J. G., 1998- Volcano-stratigraphy and geochemistry of collision-related volcanism on the Erzurum-Kars Plateau, northeastern Turkey, J. Volc. Geotherm. Res., 85, 355–404.
Kheirkhah, M., Allen, M. B. & Emami, M. H., 2009- Quaternary syn-collision magmatism from the Iran/Turkey borderlands, J. Volc. Geotherm, Res182, 1–12.
 Lebedev, V. A., Sharkov, E. V., Keskin, M. & Oyan, V., 2010- Geochronology of Late Cenozoic volcanism in the area of Van Lake, Turkey: an example of development dynamics for magmatic processes, Dokl. Earth Sci., 433, 1031–1037.
Li, X. H., Liu, Y., Li, Q. L., Guo,C.H. & Chamberlain, K. R., 2009- Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb age by multicollector SIMS without external standardization. Geochemistry Geophysics Geosystems 10, no. 4, Q04010, doi: 10.1029/2009GC002400
Lin, Y. C., Chung, S. L., Karakhanyan, A., Jrbashyan, R., Navasardyan, G., Galoyan, G., Chiu, H. Y., Lin, I. J., Chu, C. H. & Lee, H. Y., 2011- Geochemical and Sr-Nd isotopic constraints on the petrogenesis of pre- to post-collisional volcanic rocks in Armenia. EGU General Assembly 2011, Geophysical Research Abstracts Vol. 13, EGU2011-5422.
Lustrino, M., Keskin, M., Mattioli, M., Lebedev, V. A., Chugaev, A., Sharkov, E. & Kavak, O., 2010- Early activity of the largest Cenozoic shield volcano in the circum-Mediterranean area: Mt. Karacadag, SE Turkey, Eur J. Mineral., 22, 343–362.
Maggi, A. & Priestley, K., 2005- Surface wave form tomography of the Turkish-Iranian plateau, Geophys. J. Int., 160, 1068–1080.
Mark, D. F., Barfod, D., Stuart, F. M. & Imlach, J., 2009- The ARGUS multi-collector noble gas mass spectrometer: performance for 40Ar/39Ar geochronology, Geochem. Geophys. Geosys., 10, 1525–2027.
McKenzie, D. P. & O’Nions, R. K., 1991- Partial melt distribution from inversion of rare earth element concentrations. J. Petrol., 32, 1021–1091.
Myashiro, A., 1978- Nature of Alkalic volcanic rock series. Contributions to Mineralogy and Petrology 66, 91–104.
Okay, A. I. & Tüysüz, O., 1999- Tethyan sutures of northern Turkey, in Durand, B., Jolivet, L., Horváth F., and Séranne, M., eds., The        Mediterranean Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen: Geological Society of London Special Publication156, p. 475–515  
Okay, A. I., Zattin, M. & Cavazza, W., 2010- Apatite fission-track data for the Miocene Arabia-Eurasia collision, Geology, 38, 35–38.
Pearce, J. A., Bender, J. F., De Long, S. E., Kidd, W. S. F., Low, P. J., Gunner, Y., Saroglu, F., Yilmaz, Y., Moorbath, S. & Mithchell, J. G.,                                                        1990- Genesis of collision volcanism in eastern Anatolia, Turkey, J. Volc. Geotherm. Res, 44, 189–229.
Priestley,  K. & McKenzie, D., 2006- The thermal structure of the lithosphere from shear wave velocities. Earth and Planetary Science Letters 244, 285^301.
Renne, P. R., Swisher, C. C., Deino, A. L., Karner, D. B., Owens, T. L. & De- Paolo, D. J., 1998- Intercalibration of standards, absolute ages and uncertainties in 40Ar/39Ar dating, Chem. Geol., 145, 117–152.
Sen, P. A., Temel, A. & Gourgaud, A., 2004- Petrogenetic modelling of Quaternary postcollisionalvolcanism: a case study of central and eastern Anatolia. Geological Magazine 141, 81–98.
Seng¨or, A. M. C., Ozeren, S., Genc, T. & Zor, E., 2003- East Anatolian high plateau as a mantle-supported, north-south shortened domal structure, Geophys. Res. Lett., 30, 8045, doi: 10.1029/2003GL017858.
Sengo¨ r, A. M. C. & Kidd, W. S. F., 1979- Post-collisional tectonics of the Turkish-Iranian Plateau and a comparison with Tibet.     Tectonophysics, 55, 361–376
Sengo¨ r, A. M. C. & Yilmaz, Y., 1981- Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics, 75, 181–241.
Shabanian, E., Acocella, V., Gioncada, A., Ghasemi, H. & Bellier, O., 2012- Structural control on volcanism in intraplate post collisional settings: Late Cenozoic to Quaternary examples of Iran and Eastern Turkey. Tectonics 31, TC3013, doi:10.1029/2011TC003042.
Shaw, D. M., 1970- Trace element fractionation during anatexis, Geochim, Cosmochim, Acta 24, 237-243.
Solaymani Azad, S., Dominguez, S., Philip, H., Hessami, K., Forutan, M. R., Shahpasan Zadeh, M. & Ritz, J. F., 2011- The Zandjan fault system: Morphological and tectonic evidences of a new active fault network in the NW of Iran, Tectonophysics, 506, 73-85, doi: 10.1016/j.tecto.2011.04.012.
Stampfli, G. M. & Borel, G. D., 2002- A plate tectonic model for the Paleozoic and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and restored synthetic oceanic isochrons. Earth and Planetary Science Letters 196, 17^33.
Stampfli, G. M., 2001- Tethyan oceans. in ‘‘Tectonics and Magmatism in Turkey and the Surrounding Area’’, E. Bozkurt, J.A. Winchester, J. D. A. Piper, eds. Geol. Soc. Lond Spec. Publ., 173, 1–23.
Steiger, R. H., & Jager, E., 1977- Sub commission on geochronology: convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology, Eart planet. Sci. Lett., 36, 359–362.
Sun, S. S. & McDonough, W. F., 1989- Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition.
Taghizadeh-Farahmand, F., Sodoudi, F., Afsari, N. & Ghassemi, M. R., 2010- Lithospheric structure of NW Iran from P and S receiver functions, J Seismol., 14, 823–836.
Yilmaz, Y., Guner, Y. & Saroglu, F., 1998- Geology of the quaternary volcanic centers of the east Anatolia, J. Volc. Geotherm. Res, 85, 173–210.
Zinder, A. & Hart, S., 1986- Chemical Geodynamics. Annul Reviews in Earth and Planetary Sciences 14, 493-571.
Zor, E., Sandvol, E., G¨urb¨uz, C., T¨urkelli, N., Seber, D. & Barazangi, M., 2003- The crustal structure of the East Anatolian plateau from receiver functions, Geophys. Res. Lett., 30, 8044, doi: 10.10.