بررسی سنگ‌زایی سنگ‌های فرامافیک – مافیک خاور فریمان، شمال خاوری ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم‌زمین، گروه زمین‌شناسی، تهران، ایران

2 سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

3 دپارتمان زمین‌شناسی، دانشگاه دورهام، دورهام، انگلستان

چکیده

رخنمون‌های پراکنده متشکل از سنگ‌های فرامافیک- مافیک و میان لایه‌های رسوبی در شمال خط‌واره فریمان - تربت جام را به طور عمده در مناطق باختر مشهد، خاور فریمان و شمال تربت جام در منطقه آق دربند می‌توان ملاحظه کرد. مطالعه این سنگ‌ها در خاور فریمان،  شواهد صحرایی، مانند وجود سیماهای بالشی و برشی را ارائه کرد که از ماهیت آتشفشانی تا کم‌ژرفای این سنگ‌ها حکایت دارد، ضمن آن که مشــاهده انـواع بافـت‌های نامتـعادل شـامل اولیـوین‌ها و پیروکسـن‌های کشـیده و توخالی، به صورت بافت پیروکسن اسپینیفکس و بافت اولیوین میکرو اسپینیفکس، به ترتیب در سنگ‌های مافیک و فرامافیک و همچنین حضور شیشه بر همین اساس توضیح داده می‌شود. بنابراین ماهیت آتشفشانی تا کم‌ژرفای این سنگ‌ها آشکار بوده و با توجه به معیارهای زمین‌شیمیایی تعریف شده توسط IUGS در خصوص انواع سنگ‌های آتشفشانی غنی از MgO نمونه‌های فرامافیک- مافیک خاور فریمان را می‌توان به ترتیب در ردیف سنگ‌های کماتئیتی، پیکریتی و بازالتی قرار داد. تفاوت‌های اساسی دیده شده در زمینه زمین‌شیمی این سنگ‌ها مانند نسبت‌های مختلف بین عناصر ناسازگار نامتحرک و الگوهای متفاوت تغییرات REE و عنکبوتی را  نمی‌توان صرفاً بر اساس اختلاف در شرایط و درجه ذوب بخشی یک منبع گوشته‌ای یکنواخت و یا  فرایندهای AFC توضیح داد. بنابراین وجود یک منبع گوشته‌ای ناهمگن و یا سازوکار ذوب دینامیک را در این زمینه می‌توان محتمل دانست. علاوه بر ناهمگنی ذکر شده که با انگاره منبع پلوم گوشته‌ای قابل توجیه است، نسبت‌های عناصر ناسازگار  نامتحرک مانند (Nb/Th)Nدر برابر  (Nb/La)N و Nb/Th در برابرZr/Y  را که به نسبت‌های دیده شده در بازالت‌های مربوط به جایگاه دشت‌های اقیانوسی(OPB) شباهت دارد و همچنین موقعیت نمونه‌ها در نمودار نسبت Zr/Y در برابر Nb/Y که بالاتر از خط ∆Nb قرار می‌گیرند را بر همین اساس یعنی نقش پلوم گوشته‌ای در سنگ‌زایی سنگ‌ها می‌توان توضیح داد. در اینجا، پیدایش بافت‌های نامتعادل نیز به فروتافت(Undercooling) ماگماهای فراتافته نشأت گرفته از پلوم گوشته‌ای در حال صعود و نیز رشد سریع بلورها نسبت داده می‌شود. این استدلال با داده‌های موجود در خصوص شیمی بلورهای اولیوین مبنی بر میزان بالای oF که تا حداکثر 0.93 در یک نمونه کماتئیتی بالغ می‌شود و از وجود مذاب‌های والد دما بالا و سرشار از MgO  حکایت داشته، مطابقت می‌کند. بر این اساس، مقدار MgO ماگمای والـد در حدود  % 74/23و دمای آن بیـن Cº  1470تـا Cº  1535برآورد می‌شود. مقادیر ذکر شده فراتر از حدی است که از یک محیط وابسته به فرورانش و یا حتی مورب عادی انتظار می‌رود و بیشتر با دمای حاکم بر محیط‌های مرتبط با نقاط داغ و متأثر از پلوم‌های گوشته‌ای شباهت دارد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Petrogenetic Investigation of Ultramafic – Mafic Rocks At The East Of Fariman, NE Iran

نویسندگان [English]

  • Gh. A. Moafpourian 1
  • M. Pourmoafi 1
  • M. Vosoughi Abedini 1
  • M. H. Emami 2
  • M. R. Jannessari 2
  • S.w. Parman 3
1 Shahid Beheshti University, Faculty of Earth Sciences, Department of Geology, Tehran, Iran.
2 Geological Survey of Iran, Tehran, Iran.
3 Durham University, Department of Earth science, Durham, England.
چکیده [English]

Scattered outcrops of ultramafic – mafic rocks and interbeded sedimentary layers in the North of Fariman – Torbat-e- Jam lineament are exposed mainly at the west of Mashhad, east of Fariman and north of Torbat-e- Jam in Agh- Darband area. Our studies on ultramafic – mafic rocks have revealed several fields and petrographic evidences which demonstrate their volcanic to subvolcanic origin. Moreover, observation of various disequilibrium textures including the presence of glass, elongate and hopper pyroxene and olivine, occurring as pyroxene spinifex and olivine microspinifex textures in mafic and ultramafic rocks, can just be explained on the basis of their volcanic origin. On the basis of geochemical criteria, defined by IUGS for high MgO ultramafic and mafic volcanic rocks, these rocks are classified as komatiitic, picritic and basaltic types. Essential geochemical contrasts, including various ratios of incompatible immobile trace elements and different patterns of REE and spider diagrams, are too high to be explained on the basis of various degrees of partial melting of a uniform mantle source or AFC processes. It is thus possible to consider the role of a heterogeneous mantle source and/or dynamic melting in petrogenesis of these rocks. Furthermore to the cited heterogeneity which can be explained by mantle plume assumption, position of Fariman’s samples in the diagrams of (Nb/Th)N versus (Nb/La)N and  Nb/Th versus Zr/Y which mainly plot at the OPB area, and Zr/Y versus Nb/Y which plot on or above ∆Nb line, coincide with the same assumption. Here we have argued that disequilibrium textures had been formed by undercooling of superheated melts, originated from an ascending mantle plume source, and rapid growth of crystals in such a melts. This arguement is favored with regard to high Fo contents of olivines which make necessary equilibrium of these crystals to high MgO contents and hot melts. We have estimated the MgO content and temperature of parent melt as much as 23.74% and 1470-1535ºC respectively based on maximum Fo content of olivine crystal in a komatiitic sample. These values are too high to correspond to a subduction or even a normal MORB related environments; however, similar to a hot spot tectonic setting.             

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultramafic – Mafic
  • Komatiite
  • Disequilibrium texture
  • Mantle plume

افتخار‌نژاد، .ج. و بهروزی. ا.، 1370- یافته‌های جدید از سنگ‌های افیولیتی و سنگ‌های پالئوزوییک پایانی در شمال خاوری خراسان (از جمله کپه داغ) واهمیت ژئودینامیکی آن. فصلنامه علوم زمین سال اول شماره اول، ص 4-15.

افتخار نژاد، .ج.، اسدبان، ع.، راستگار میرزایی، ع.، 1371- سن مجموعه دگرگونه‌ها و افیولیت‌های شاندرمن- اسالم و ارتباط ژئودینامیکی آنها با پالئوتتیس و پوسته شبه اقیانوسی دریای خزر. فصل نامه علوم زمین بهار71 – سال اول شماره 3.

پورلطیفی، ا.، علوی‌نائینی، م.،  شـجاعی، ن.، Vedige , M،  بهرمنــد، م.، واعظ، ف.،2001-  نقشه زمین‌شناسی ورقه طرقبه مقیــاس  000، 100 : 1، سازمان زمین‌شناسی‌کشور،  مرکز مشهد.

سبزه‌ئی، م. و پورلطیفی، ع.، 1374 - ماگمای افیولیتی و نقش آن در تکوین افیولیت‌های ایران، برداشت‌هایی از گدازه‌های الترابازیک با گرایش کماتئتیتی، چهاردهمین گردهمایی علوم زمین.سازمان زمین‌شناسی‌کشور.

طاهری، ج. و قائمی، ف.،1994-  نقشه زمین‌شناسی ورقه مشهد مقیاس000، 100 : 1، سازمان زمین شناسی کشور. مرکز مشهد.

معاف پوریان، غ.، پورمعافی، م. و وثوقی عابدینی، م.، 1386 - بررسی پتروژنزیک جریان گدازه کماتئیتی لایه لایه در شرق فریمان،  یازدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.

هوشمند زاده، ع.، 1371- پتروژنز سنگ‌های دگرگونه، ترجمه شده، نویسنده Winkler, H.G.F., 1974.

 

References

Alavi, S. M., 1991- Sedimentary and structural characteristics of the Paleo-Tethys remnants in northeastern Iran., Geol. Soc.Amer., Bull., V.103, pp : 983-992.

Alavi, S.  M., 1979- The Virani ophiolite complex and surrounding rocks. Geologisch Rundschau , v.68 , no. 1, p. 334 – 341.

Arndt, N. T., 1986- Diffrentiation of komatiite flows. Journal of Petrology,Vol, 27,  part2, pp. 279-301.

Arndt, N. T., 1994- Komatiites. In: Condie, k.c., (ed) Archean Crustal Evolution. Amesterdam: Elsevier, pp.11 – 44.

Arndt, N.T., Naldrett, A. J., Pyke, D. R., 1977- Komatiitic and Iron-rich tholeiitic lavas of Munro Township, Northeast Ontario.Journal of Petrology, Vol, 18, part 2, pp. 319-369.

Berberian, M., King, G.C.P., 1981- Towards a palaeogeography and tectonic evolution of Iran. Can. J. Earth Sci., 18, 210–265.

Best, M. G., 2001- Igneous petrology. By Blackwell Science,inc.

Bozorgnia, F., 1973 – Paleozoic foraminiferal biostratigraphy of central and east Elbruz mountains , Iran – National Iranian oil company, geological laboratories , publ. No 4 , Tehran.

Belov, A. A., Gatnskyvu, G., Mossakovsky, 1986- A Precis on pre-Alpine Tectonic History of Tethyan Paleooceans, Tectonophys, 127, pp. 197-211,

Cameron, W. E., McCulloch, M. T., Walker, D. A., 1983- Boninite petrogenesis: chemical and Nd-Sr isotopic constraints. Earth and Planetary Science Letters,65, pp. 75-89.

Cameron, W. E., Nisbet, E. G., 1982- Phanerozoic analogues of of komatiitic basalts. In: Arndt, N. T. & Nisbet, E. G., (eds) Komatiites. London: George Allen & Unwin, pp. 29 – 49.

Condie, K. C., 2003- Incompatible element ratios in oceanic basalts and komatiites: Tracking deep mantle sources and continental growth rates with time. Geochemistry, Geophysics, Geosistems,an electronic journal of the Earth Sciences.

Condie, K. C., 1999- Mafic crustal xenoliths and the origin of the lower continental crust, Lithos, 46, 95–101.

Diefenbach,K. W., Davoudzadeh,M., Alavi-Tehrani, N. and Lensch,G., 1986 – Paleozoic ophiolites in Iran and geodynamic implication. Ofioliti ,1986, 11( 3 ) , 305 – 338.

Fang, N., Niu, Y., 2003- Late Palaeozoic ultramafic lavas in Yunnan, SW China, and their geodynamic significance. Journal of Petrology, vol. 44, Number 1, pp. 141-157.

Faure, F., Arndt, N., and Libourel,G., 2006- Formation of Spinifex Texture in Komatiites: an  Experimental Study. Journal of Petrology, Vol, 47, Number 8, pp.1591-1610.

Fitton, J. G., Saunders, A. D., Larsen, L. M., Hardarson, B. S., Norry, M. J., 1998- Volcanic rocks from the Southeast  Greenland margin at 63º N:Composition, petrogenesis,and mantle sources. Proceedings of the ocean drilling program, scientific results,vol. 152, pp. 331-350.

Fitton, J. G., Saunders, A. D., Norry, M. J., Hardarson, B. S., Taylor, R. N., 1997- Thermal and chemical structure of the Iceland plume. Earth planetary science letters. 153, pp.197- 208.

Fleet, M. E., 1975- The growth habits of clinopyroxene. Canadian Mineralogist. Vol, 13, pp. 336-341.

Hanski, E., Walker,r.j., Huhma, H., Polyakov,G . V., Balykin,P. A., Hoa,T. T. and Phuong,N. T., 2004- Origin of the Permian-Triassic komatiitees, Northwestern Vietnam. Contributions to Mineralogy and Petrology, 147, pp. 453-469.

Hanski, E., Huhma, H. Rastas, P. and Kamenetsky, V. S., 2001- The Palaeoproterozoic Komatiite – Picrite association of  Finnish Lapland. Journal of Petrology, Vol, 42, Number 5, pp. 855- 876.

Herzberg, C., 1995- Generation of plume magmas through time: an experimental perspective. Chemial Geology, 126, pp. 1-16.   

Hill, R. E. T, Barnes, S. E., Dowling, S. E. , Thordarson, T., 2004- Komatiites and nickel sulphide ore bodies of the Black Swan area, Yilgarn Craton, Western Australia.1.Petrology and volcanology of host rocks. Mineralium Deposita 39, pp. 684–706.

Hill, R. E. T., Barnes, S.J., Gole, M.J., Dowling, S.E., 1995- The volcanology of komatiites as deduced from field relationships in the Norseman-Wiluna greenstone belt, Western Australia. Lithos, 34, pp. 159-188.

Kerr, A. C., Arndt, N. T., 2001- A note on IUGS reclassification of the high - Mg and picritic volcanic rocks. Journal of Petrology, Vol, 42 Number 11, pp. 2169 – 2171.

Kerr, A. C., Marriner, G. F., Arndt, N.T., Tamey, J., Nivia, A., Saunders, A. D., Duncan, R. A., 1996- The petrogenesis of Gorgona komatiites, picrites and basalts: new field, petrographic and geochemical constraints. Lithos, 37, PP. 245-260.

Kerrich, R., Wyman, D., Fan, J., Bleeker, W. Boninite series: low Ti-tholeiite associations from the 2.7 Ga Abitibi greenstone belt. Earth and Planetary Science Letters 164 (1998) 303–316.

Kozur, H., Mostler, H. with a preliminary note by Ruttner A.W., 1991- pelagic Permian Conodonts from an oceanic sequence at Sang-e-Sefid ( Farman, NE-Iran). Abh Geol B-A 38: 101- 110.

LeBas, M.  J., 2001- Reply to comment by Kerr and Arndt. Journal of petrology, Volume  42, Number 11, pp. 2173-2174. 

LeBas, M. J., 2000- IUGS Reclassification of high-Mg and picritic volcanic rocks.journal of petrology , Volume 41, Number10 ,1467-1470.

Lofgren, G. E., 1983- Effect of  heterogeneous nucleation on basaltic textures: A dynamic crystallization study . Journal of Petrology,Vol. 24, part 3. pp. 229-255, 1983.

Magidi, B., 1983 - The geochemistry of ultrabasic lava flow occurrence in north-east Iran.G.S.I. rep.no. 51, PP: 463 - 477.

Magidi, B., 1981 - The ultrabasic lava flows of Mashhad ,NEIran: Geological magazine,v.118, pp. 49-58.

Nesbitt, R. W., Sun, S. S. and Purvis, A. C., 1979- Komatiites: Geochemistry and Genesis.Canadian Mineralogist. Vol, 17, pp. 165–186.

Nisbet, E. G., Cheadle, M. J., Arndt, N. T. and Bikle, M. J., 1993- Constraining the potential temperature of the mantle : A review of the evidence from komatiites . Lithos, 30, PP. 291-307.