شیمی کانی و پتروژنز متابازیت های مجموعه دگرگونی – آذرین شترکوه (جنوب خاور شاهرود) شاهدی بر تکوین حوضه های کششی درون قاره ای نئوپروتروزوییک پایانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشیار، گروه پترولوژی و زمین شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استاد، مؤسسه زمین شناسی و ژئوفیزیک، آکادمی علوم چین؛ دانشگاه نورث وست، پکن، چین

4 استاد، گروه پترولوژی و زمین شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

5 دانشجوی دکترا، مؤسسه زمین شناسی و ژئوفیزیک، آکادمی علوم چین، پکن، چین

چکیده

مجموعه دگرگونی- آذرین شترکوه در 80 کیلومتری جنوب خاور شاهرود و در لبه شمالی پهنه ساختاری ایران مرکزی قرار دارد. این مجموعه طیف گسترده‎ای از ترکیبات سنگی مانند متاپلیت­ها، متاپسامیت­ها، متابازیت­ها (آمفیبولیت و گارنت آمفیبولیت)، متاکربنات­ها (مرمرهای آهکی و دلومیتی) و متاریولیت­ها را در برمی­گیرد. سنگ مادر متابازیت­ها شامل گدازه­های ­بازالتی، دسته‌دایک­های دیابازی و توده­های نفوذی گابرودیوریتی کوچک‌مقیاس بوده است. نظر به فراوانی و اهمیت میان­لایه­های بازالتی و دسته دایک­های دیابازی دگرگون ­شده نسبت به دیگر اجزا، این مقاله به‌طور خاص به بررسی تغییر و تحولات آنها اختصاص یافته است. بر پایه شواهد صحرایی و سنگ‌نگاری، افزایش درجه دگرگونی متابازیت­های حاصل از دگرگونی میان­لایه­های بازالتی و دسته دایک­های دیابازی، به تشکیل طیفی گوناگونی از انواع سنگ­ها مانند آمفیبول شیست، آمفیبولیت، گارنت آمفیبولیت و در پایان آمفیبولیت­های میگماتیتی انجامیده است. دما- فشارسنجی مبتنی بر تجزیه شیمیایی نقطه­ای گارنت، آمفیبول و پلاژیوکلازهای سازنده این متابازیت­ها، محدوده دمایی 602 تا 711 درجه سانتی‎گراد و فشار 9 تا 11 کیلو بار را برای تشکیل، توقف تبادل و تعادل پایانی آنها مشخص ساخته که بیانگر شرایط دما و فشار رخساره­های آمفیبولیت و آمفیبولیت بالایی است. از دید ژئوشیمیایی، ماگماهای سازنده این گروه از متابازیت­ها دارای ماهیت توله‎ایتی تا کلسیمی- قلیایی بوده‎اند. این ماگماها از ذوب بخشی گوشته سنگ‌کره‎ای زیر قاره­ای منشأ ­گرفته­اند. روانه­های ­بازالتی زیرآبی و دسته‌دایک­های دیابازی در خلال رژیم‌های زمین‎ساختی کششی حاکم بر سرزمین­های گندوانایی اواخر نئوپروتروزوییک ایران مرکزی تشکیل شده­اند. این رژیم­های زمین‎ساختی کششی با تشکیل حوضه‎های دریایی- اقیانوسی درون قاره­ای (کافتی یا پشت کمانی) همراه بوده­اند. حوضه­های مورد نظر، در یک بازه­ زمانی کوتاه و در طی یک فرایند جمع­شدگی سریع، بسته و به‌صورت آمیزه­های زمین‌ساختی یا منشورهای به­هم افزوده روی پوسته قاره­ای رانده شده­اند. بر پایه سن­سنجی­های صورت­گرفته به روش اورانیم- سرب روی زیرکن­های استخراج ­شده از این متابازیت­ها، این رویداد دگرگونی در فاصله زمانی 526 تا 577 میلیون سال پیش (برابر اواخر نئوپروتروزوییک و رخداد کوهزایی کادومین در سرزمین­های گندوانایی) صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mineral chemistry and petrogenesis of metabasites of metamorphic - igneous Shotor-Kuh complex (SE Shahrood) an indicator for evolution of intracontinental extensional basins of late Neoproterozoic

نویسندگان [English]

  • S. Shekari 1
  • M. Sadeghian 2
  • M. Zhai 3
  • H. Ghasemi 4
  • Y. Zou 5
1 Ph.D. Student, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assocciated Professor, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Professor, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Science, Beijing; Northwest University, Xian, China
4 Professor, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
5 Ph.D Student, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Science, Beijing, China
چکیده [English]

Metamorphic - igneous Shotor-Kuh complex is located in the 80 km of SE Shahrood and in the northern edge of the central Iran structural zone. This complex includes a wide lithological composition range such as metapelite (micaschists and gneisses), metapsammites, metabasites (amphibolite and garnet amphibolite), metacarbonate (limestone and dolomitic marbles) and metrhyolites. Protolith of metabasites have been basaltic lavas, diabasic swarm dikes and small scale gabbro-dioritic intrusions. With respect to abundance and importance of metamorphosed basaltic intercalations and diabasic swarm dikes in comparison to the other basic rocks, this article specially advocated to investigation of their evolution. Based on the field evidence and petrography, increasing the degree of metamorphism of metabasites resulted in producing of amphibole schist, amphibolite, garnet amphibolite and eventually amphibolitic migmatites. Thermobarometery based on the chemical analysis of garnet, amphibole and plagioclase of the metabasites indicates that the thermal range of 602-711 °C and 9-11 Kbar pressure for their formation, stop of exchange and final equilibrium, which accommodate with P-T condition of amphibolite and upper amphibolites facies. From the geochemical points of view, the magmas forming of these metabasites have tholeitic to calc-alkaline nature. These magmas originated from the subcontinental lithospheric mantel source. Submarine basaltic lava flows and diabasic swarm dikes originated during extensional tectonic regimes which affected Late Neoproterozoic Iranian Gondwanan terrains. These extensional tectonic regimes are associated with producing of intracontinental sea to oceanic basins (riffitic or back arc). The mentioned basins closed in a short time and lead to generate tectonic melange or accretionary prisms on the continental crust. Based on the U- Pb age dating of the Zircons extracted from these metasbasites, these metamorphism event occurred in the interval time of 526-577 Million years (corresponds to the late Neoproterozoic and Cadomian orogeny in the Iranian Gondwanan landforms).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Diabasic swarm dike
  • Metabasite
  • Amphibolite
  • Cadomian
  • Central Iran
  • Shotor-Kuh
  • Shahrood

کتابنگاری

بلاغی اینالو، ز.، 1393- پترولوژی و ژئوشیمی مجموعه دگرگونی- آذرین دلبر، بیارجمند (جنوب ­شرق شاهرود)، رساله دکتری، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود.

بلاغی اینالو، ز.، صادقیان، م. و قاسمی، ح.، 1394- کانی­شناسی، زمین­شیمی و دما- فشارسنجی گارنت آمفیبولیت­های مجموعه دگرگونی دلبر، بیارجمند (جنوب ­شرق شاهرود)، مجله بلورشناسی و کانی­شناسی، سال بیست و سوم، شماره سوم، صص 479 تا 494.

حسینی، س. ح.، 1394- پترولوژی، ژئوشیمی و ژئوکرونولوژی توده گرانیتوئیدی بند هزارچاه بیارجمند (جنوب­ شرق شاهرود)، رساله دکترا، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود.

حسینی، س. ح.، صادقیان، م.، مینگو، ج. و قاسمی، ح.، 1395- شیمی­کانی، جایگاه زمین­ساختی و سنگ­زایی توده­ گرانیتوییدی بندهزارچاه (جنوب شرق شاهرود). مجله بلورشناسی و کانی­شناسی، سال بیست و چهارم، شماره دوم، صص 252 تا 272.

رحمتی ایلخچی م.، 1382- شرح نقشه زمین‌شناسی 1:100000 رزوه، انتشارات سازمان زمین‌شناسی کشور.

شکاری س.، صادقیان، م.، مینگو، ج. و قاسمی، ح.، 1395- اولین گزارش سن سنجی از گابرودیوریت‌های مجموعه دگرگونی- آذرین شترکوه (جنوب شرق شاهرود)، بیست و چهارمین همایش بلورشناسی و کانی‎شناسی ایران، 6 و 7 بهمن ماه 1395، دانشگاه صنعتی شاهرود.

شکاری س.، صادقیان، م.، مینگو، ج،. قاسمی، ح. و یی، زو.، (در دست چاپ)- شیمی کانی، تحولات سنگ­شناسی و ژئودینامیک سنگ­های متاپلیتی مجموعه دگرگونی-  آذرین شترکوه (جنوب شرق شاهرود)، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران.

صادقیان، م، حسینی، س. ح.، همتی، ع. و شکاری، س.، 1396- سنگ شناسی، زمین­شیمی و زمین‎زمان­سنجی گرانیتوییدهای جنوب­باختر میامی، فصلنامه علمی- پژوهشی علوم زمین، سال بیست و ششم، شماره 103،  صص. 41 تا 60.

علوی نائینی، م. و هوشمندزاده، ع.، 1355- نقشه زمین­شناسی 1:250000 طرود، سازمان زمین­شناسی کشور.

قاسمی، ح.، 1395- پتروگرافی و پتروژنز سنگ­های دگرگونی، پتروژنز گروه­های ترکیبی و محیط­های زمین­ساختی رخداد دگرگونی، جلد دوم، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود.

کیقبادی، ف.، قربانی، ق. و شفایی مقدم، ه.، 1394- تعیین محیط تکتونیکی و پروتولیت آمفیبولیت­های جنوب غرب پشت بادام، سی و چهارمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی ایران.

هوشمندزاده، ع.، علوی نائینی، م. و حقی پور، ع.، 1357- تحول پدیده­های زمین­شناسی ناحیه طرود (از پرکامبرین تا عهد حاضر)، انتشارات سازمان زمین شناسی کشور، 138 ص.

 

References

Anderson, J. L., 1996- Status of thermobarometery in granitic batholiths: Transactions of the Royal Society of Edinburgh, v. 87, 125-138. [Also published in GSA Special Paper 315]

Balaghi, Z., Sadeghian, M., Ghasemi, H., Zhai, M. G. and Mohajjel, M., 2014- Zircon U–Pb ages, Hf isotopes and geochemistry of the schists, gneisses and granites in Delbar Metamorphic-Igneous Complex, SE of Shahrood (Iran): implications for Neoproterozoic geodynamic evolutions of central Iran, Journal of Asian Earth Sciences 92, 92–124.

Best, M. G., 2003- Igneous and metamorphic petrology, Blackwell Science Ltd, 758 pp.

Bucher, K. and Grapes R., 2011- Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 428 pp.

Coban, H., 2007- Basalt magma genesis and fractionation in collision-and extension-related provinces: A comparison between eastern, central and western Anatolia. Earth-Science Reviews 80, 219-238.

Davies, J. F., Grant, R. W. E. and Whitehead, R. E. S., 1979- Immobile trace elements and Archean volcanic stratigraphy in the Timmins mining area, Ontario. Canadian, Journal of Earth Science. 16, 305–311.

Deer, W. A., Howie, R. A. and Zussman, J., 1992- An introduction to the rock forming minerals, Longman Ltd, 528 pp.

Droop, G. T. R., 1987- A general equation for estimating Fe3+ concentration in ferromagnesian silicates and oxides from microprobe analysis, using stoichiometric criteria, Mineralogical Magazine 51: 431-435.

Ellam, R. M. and Cox, K, G., 1991- An interpretation of Karoo picrate basalts in terms of interaction between asthenospheric magmas and the mantle lithosphere. Earth Plan SciLett. 105, pp. 330 – 342.

Graham, C. M. and Powell, R., 1984- A garnet–hornblende geothermometer: calibration, testing, and application to the Pelona Schist, Southern California. Journal of Metamorphic Geology 3, 13–21.

Hammarastrom, J. M. and Zen, E. A., 1986- Aluminum in hornblende: An empirical igneous geobarometer. American mineralogist 71, 1297-1313.

Hassanzadeh, J., Stockli, D., Horton, B., Axen, G., Stockli, L., Grove, M,. Schmditt, A. and Walker, D., 2008- U-Pb zircon geochronology of late Neoproterozoic – Early Cambrian granitoids in Iran: Implications for paleogeography, magmatism, and exhumation history of Iranian basement, 2008. Tectonophysics 451, 71- 96.

Hollister, L. S., Grissom, G. E., Peters, E. K., Stowell, H. H., and Sisson, V. R. 1987- Confirmation of the empirical correlation of Al in hornblende with pressure of solidification of calc-alkaline plutons". American Mineralogist 72, 231-239.

Hosseini, S. H., Sadeghian, M., Zhai, M., Ghasemi, H., 2015- Petrology, geochemistry and zircon U–Pb dating of Band-e-Hezarchah metabasites (NE Iran): An evidence for back-arc magmatism along the northern active margin of Gondwana, Chemie der Erde 75, 207–218.

Johnson, M. C. and Rutherford, M. J., 1989- Experimental calibration of the aluminum-inhornblende geobarometer with application to Long Valley caldera (California). Geology 17, 837-841.

Kohn, M. J. and Spear, F. S., 1990- Two new geobarometers for garnet amphibolites, with applications to southeastern Vermont. American Mineralogist 75, 89-96.

Leake, B. E., 1965- The relationship between tetrahedral aluminum and the maximum possible octahedral aluminum in natural calciferous and subcalciferous amphiboles, American Mineralogist, 50: 843 - 851.

Leake, B. E., Woolley, A. R., Arps, C. E. S., Birch, W. D., Gilbert, M. C., Grice, J. D., Hawthorne, F. C., Kato, A., Kisch, H. J., Krivovichev, V. G., Linthout, K., Laird, J., Mandarino, J. A., Maresch, W. V., Nickel, E. H., Rock, N. M. S., Schumacher, J. C., Smith, D. C., Stephenson, N. C. N., Ungaretti, L., Whittaker, E. J. W. and Youzhi, G., 1997- Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on new minerals and mineral names. Canadian Mineralogist 35, 219- 246.

Leake, R. E., 1978- Nomenclature of amphiboles. Canadian Mineralogist 16, 501-520.

Middlemost, E. A. K., 1975- The basalt clan. Earth Sci. Rev, 11, 337-364.

Middlemost, E. A. K., 1985- Magma and magmatic rocks, an introduction to igneous petrology. Longman Group U.K, 73-86.

Misra, S. N., 1971- Chemical distinction of high-grade ortho- and para-metabasites. Norsk Geologisk Tidsskrift 51, 311–316.

Pearce, J. A., 1983- Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margin. In: C. J., Hawkesworth and M. J., Norry (Eds.): Continental Basalts and Mantle Xenoliths. Shiva, Nantwich, 230–249.

Pearce, J. A., 1996- A User's guide to basalt discrimination diagrams. In: Wyman, D. A. (eds.) Trace Element Geochemistry of Volcanic Rocks: Applications for Massive Sulphide Exploration", Geological Association of Canada 12, 79- 113.

Pearce, J. A., 2008- Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust, Lithos 100, 14–48.

Perchuk, L. L. and Lavrent'eva, I. V., 1990- Garnetorthopyroxene and garnet-amphibole geothermobarometry. International Geological Review 32, 486-507.

Rahmati-Ilkhchi, M., Faryad, S. W., Holub, F. V., Koˇsler, J. and Frank, W., 2011- Magmatic and metamorphic evolution of the Shotur Kuh metamorphic complex (central Iran). Int. J. Earth.  Sci. 100: 45–62.

Rahmati-Ilkhchi, M., Jera´bek P., Faryad, S. W. and Kosler J., 2008- Tectonometamorphic evolution of the Shotur Kuh metamorphic core complex in the Central Iranian block. In: 6th Meeting of the Central European Tectonic Group, Upohlav Slovakia Slov Tec, 08, 48–49.

Rahmati-Ilkhchi, M., Jerabek, P., Faryad, S. W. and Koyi, H. A., 2010- Mid-Cimmerian, Early Alpine and Late Cenozoic orogenic events in the Shotor Kuh Metamorphic complex, Great Kavir Block, NE Iran. Tectonophysics 494: 101 - 117.

Schmidt, M. W., 1992- Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: An experimental calibration of the AI-in-hornblende barometer. Contributions to Mineralogy and Petrology 110, 304-310.

Stein, E. and Dietl, C., 2001- Hornblende thermobarometery of granitoids from the Central Odenwald (Germany) and their implications for the geotectonic development of the Odenwald, Mineralogy and Petrology 72, 185–207.

Sun, S. S. and McDonough, W. F., 1989- Chemical and isotopic systematics of oceanic basalt: implications for mantle composition and processes. In: Sanders, A.D., Norry, M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins: Geological Society Special Publication, 42, 528–548.

Walker, K. R., Joplin, G. A., Levering, J. F. and Green, R., 1960- Metamorphic and metasomatic convergence of basic igneous rocks and lime-magnesia sediments of the precambrian of northwestern Queensland. 3. Geol. Soc. Australia 6, 149-177.

Winter, J. D., 2001- An introduction to igneous and metamorphic petrology. Prentice Hall, New Jersey, 697 pp.