سنگ‌نگاری و ژئوشیمی سنگ های آتشفشانی شمال زاویه، جنوب ‌باختر کرج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

در شمال زاویه (جنوب ‌باختر کرج) رخنمون گسترده‌ای از سنگ‌های آتشفشانی- آذرآواری ائوسن با ترکیب بازیک، حدواسط و اسیدی گسترش دارد. این مجموعه آتشفشانی- آذرآواری شامل گدازه‌های با ترکیب سنگ‌شناسی بازالت، تراکی‌بازالت، تراکی‌آندزیت بازالتی، آندزیت، تراکی‌آندزیت، تراکی‌داسیت، ریولیت و سنگ‌های آذرآواری مانند ایگنیمبریت، توف‌ جوش ‌خورده، توف بلورین، توف خرده‌سنگی، توف بلورین خرده‌سنگی، توف خاکستر و لاپیلی‌سنگ است. در این توالی آتشفشانی و آذرآواری ایگنیمبریت حجم قابل ملاحظه‌ای را به خود اختصاص می‌دهد. بافت‌های متداول در سنگ‌های آتشفشانی مورد مطالعه شامل پورفیریتیک، گلوپورفیریتیک، کومولوفیریک، بادامکی و تراکیتی هستند. در سنگ‌های آذرآواری قطعات خرده‌سنگی و بلورهای خرد شده به‌طور معمول یافت می‌شوند. در ایگنیمبریت‌ها بافت اتاکسیتی به‎‌طور متداول دیده می‌شود. ساخت جریانی در گدازه‌های ریولیتی و ساخت منشوری در جریان‌های گدازه و ایگنیمبریت‌های منطقه وجود دارند. کانی‌های اصلی در سنگ‌های مورد مطالعه شامل پیروکسن، آمفیبول، بیوبیت، پلاژیوکلاز و کوارتز است که با کانی‌های فرعی فلدسپار پتاسیم‌دار، کانی‌های کدر و الیوین دگرسان شده همراه هستند. کلسیت، کلریت، اپیدوت و سریسیت نیز به‌عنوان کانی ثانویه وجود دارند. بر پایه مطالعات ژئوشیمیایی، سنگ‌های آتشفشانی مورد مطالعه بیشتر کالک‌آلکالن هستند؛ ولی تعداد کمی از نمونه‎ها در برخی نمودارها در محدوده آلکالن و شوشونیتی قرار می‌گیرند. بی‌هنجاری منفی Nb و Ti، بی‌هنجاری مثبت Pb، غنی‌شدگی از عناصر سنگ‎دوست درشت‎یون، غنی‌شدگی از عناصر خاکی کمیاب سبک و تهی‌شدگی از عناصر با میدان پایداری بالا نشان از این دارد که ماگمای مادر این سنگ­ها از یک گوشته‌ سست‌کره‌ای متاسوماتیسم شده در بالای پهنه فرورانش منشأ گرفته است. وجود بافت غربالی فراوان در پلاژیوکلازها، خورده شدن پلاژیوکلازها و پیروکسن‌ها و همچنین حاشیه‌ سوخته بیوتیت‌ها و آمفیبول‌ها همگی نشان‎دهنده‌ وجود شرایط عدم تعادل در سامانه است که این امر به احتمال زیاد از  اختلاط ماگمایی ناشی می‌شود. با این وجود، هضم، بالاآمدگی سریع ماگما و کاهش فشار نیز می‌تواند این بافت‌ها را ایجاد کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Petrography and geochemistry of the volcanic rocks in north of Zavieh, southwest of Karaj

نویسندگان [English]

  • M. Ebrahimi 1
  • M. Rafiei 2
1 Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 M. Sc., Department of Geology, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Eocene pyroclastic-volcanic rocks, ranging in composition from basic to intermediate and acidic rocks, are widely exposed at north of Zavieh, southwest of Karaj. The pyroclastic-volcanic sequence is composed of basalt, trachy-basalt, basaltic trachy-andesite, andesite, trachy-andesite, trachydacite, dacite and rhyolite along with various pyroclastic rocks including ignimbrite, welded tuff, crystal tuff, lithic tuff, lithic crystal tuff, ash tuff and lapillistone. The pyroclastic-volcanic sequence contains large amount of ignimbrite. Common textures found in the studied volcanic rocks are porphyritic, glomeroporphyritic, cumulophyric, amygdaloidal and trachytic. Rock fragments and broken crystals are usually found in the pyroclastic rocks. Eutaxitic texture is commonly observed in the ignimbrite. Flow banding is seen in the study rhyolitic rocks. Meanwhile, columnar structure is commonly observed in the lava flows and ignimbrites. Pyroxene, amphibole, biotite, plagioclase and quartz are the major minerals in the volcanic sequence along with K-feldspar, opaque minerals and altered olivine as minor minerals. Calcite, chlorite, epidote and sericite are also present as accessory minerals. According to geochemical data the studied volcanic rocks are mainly calc-alkaline, however few samples plot in the alkaline and shoshonitic fields in some diagrams. Negative anomalies of Nb and Ta, Pb positive anomaly, large ion lithophile elements enrichment, rare earth elements enrichments and depletion in high field strength elements all indicate that the parent magma of the studied rocks has originated from a metasomatized asthenospheric mantel over the Benioff-Waddatti zone. Common existence of sieve texture in plagioclase crystals, corroded crystals of plagioclase and pyroxene and dark rim of Fe-Ti oxides around biotite and amphibole crystals all indicate that a disequilibrium condition existed during crystallization which is most probably due to magma mixing. However, assimilation, decompression and rapid ascend of magma may also produce such textures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pyroclastic-volcanic rocks
  • Geochemistry
  • Tectonic setting
  • Karaj
  • Orumih-Dokhtar zone

کتابنگاری

آقانباتی، ع.، 1383- زمین‌شناسی ایران. انتشارات سازمان زمین‌شناسی کشور. 586 ص.

درویش‌زاده، ع.، 1370- زمین‌شناسی ایران، نشر دانش امروز، 901 ص.

درویش‌زاده، ع.، 1386- زمین­شناسی ایران،  انتشارات دانشگاه امیر کبیر، 719 ص.

عمیدی، س. م.، نوگل‎سادات، آ. آ.، هوشمندزاده، ع.، بهروزی، م.، لطفی، ن.، ناظر، خ.، مهدوی، م.، کایا، س.، دهلوی، پ. و مارتین-ژانتین، ب.، 1363- نقشه زمین‌شناسی250000/1 ساوه (نقشه شماره E.5)، انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

قربانی، م.، 1384- ژئوشیمی و پترولوژی سنگ­های آتشفشانی جنوب دانسفهان و جنوب کرج، ماگماتیسم همزمان جزایر قوسی و درون صفحه‌ای، مجله‌ علوم دانشگاه تهران، جلد 31، شماره 1، صص. 21 تا 41.

قلمقاش، ج.، فنودی، م.، مهرپرتو، م.، سحبایی، ج.، قایمی، م. و نوذری، ا.، 1379- نقشه‌ زمین‌شناسی 1:100000 چهارگوش اشتهارد (نقشه شماره 6061)، مقیاس، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

مسعودی، ف.، 1369- چینه‌شناسی، پتروگرافی، ژئوشیمی و پترولوژی سنگ‌های آتشفشانی جنوب بوئین‌زهرا، پایان‎نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت معلم.                                                                                                      

مصوری، ف.، زرعیان، س.، باباخانی، ع. و مهرپرتو، م.، 1377- سنگ‌شناسی و ژئوشیمی سنگ‌های آتشفشانی ائوسن در منطقه‌ دانسفهان، هفدهمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 211 تا 217 .     

معین‌وزیری، ح.، 1364- پترولوژی سنگ‌های آتشفشانی، انتشارات جهاد دانشگاهی، 228 ص.

یوسفی، م.، 1375- بررسی پترولوژیکی و ژئوشیمیایی سنگ‌های ولکانیک جنوب غرب اشتهارد، پایان‎نامه کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد، واحد تهران شمال.                                                                                                     

یوسفی، م.، امامی، م. ه.، علوی، م.، عروج‌نیا، پ.، حدادان، م. و قاسمی، ا.، 1379- نقشه‌ زمین‌شناسی 1:100000 چهارگوش اشتهارد (نقشه شماره 6061)، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

 

References

Alavi, M., 1991- Sedimentary and Structural characteristics of the Paleo-Tethys remnants in northeastern Iran. Geological Society of America Bulletin, 103: 983-992.

Alavi, M., 2004- Regional stratigraphy of the Zagros fold-thrust belt of Iran and its proforeland evolution. American Journal of Sciences 304(1): 1-20.

Barnes, S. J., Acterberg, E., Makovicky, E. and Li, C., 2001- Proton probe results for partitioning of platinum group elements between mono-sulphide solid solution and sulphide liquid. South African Journal of Geology, 104: 337-351.

Berberian, M. and King, G. C. P., 1981- Toward a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences 18: 210-265.

Best, M. G., 2003- Igneous and metamorphic petrology. Blackwell Science, 729 pp.

Best, M.G. and Christiansen, E. H., 2001- Igneous petrology. Blackwell Science, 428 pp.

Browne, B. L., Eichelberger, J. C., Patino, L. C., Vogel, T. A., Uto, K. and Hoshizumi, H., 2006- Magma mingling as indicated by texture and Sr/Ba ratios of plagioclase phenocrysts from Unzen volcano, SW Japan. Journal of volcanology and geothermal research, 154(1): 103-116.

Cabanis, B., 1989- Le diagramme La/10-Y/15-Nb/8: unoutil pour la discrimination des series volcaniques et la mise en evidence des processus de melande et/ou de contamination crustale. CR Acad. Sci. Ser. II, 309: 2023-2029.

Cox, K. G., Bell, J. D. and Pankhurst, R. J., 1989- the interpretation of igneous rocks. Unwin Hyman, London, 450 pp.

Dostal, J., Church, B. N., Reynolds, P. H. and Hopkinson, L., 2001- Eocene volcanism in the Buck Creek basin, central British Columbia (Canada): transition from arc to extensional volcanism. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 170(1-3): 149-170.

Dungan, M. A. and Rhodes, J. M., 1978- Residual glasses and melt inclusions in basalts from DSDP legs 45 and 46: evidence for magma mixing. Contributions to Mineralogy and Petrology, 67(4): 417-431.

Feely, T. C. and Sharp, I. D., 1996- Chemical and hydrogen isotope evidence for in situ dehydrogenation of biotite in silicic magma chambers; Geology, 24: 1021-1024.

Feely, T. C; Cosca, M. A. and Lindsay, C. R., 2002- Petrogenesis and implications of calc-alkaline cryptic hybrid magmas from Washburn volcano, Absaroka volcanic province, U.S.A. Journal of Petrology, 43(4): 663-703.

Garcia, M. O. and Jacobson, S. S., 1979- Crystal clots, amphibole fractionation and the evolution of calc-alkaline magmas. Contrib. Mineral. Petrol., 69: 319-327.

Geng, H., Sun, M., Yuan, C., Xiao, W., Xian, W., Zhao, G., Zhang, L., Wong, K. and Wu, F., 2009- Geochemical, Sr–Nd and zircon U–Pb–Hf isotopic studies of Late Carboniferous magmatism in the West Junggar, Xinjiang: implications for ridge subduction? Chemical Geology, 266(3): 364-389.

Ghasemi, A. and Talbot, C. J., 2005- A new tectonic scenario for the Sanandaj-Sirjan Zone (Iran), Journal of Asian Earth Sciences 26:  683-693.

Harker, A., 1909- The natural history of igneous rocks. Macmillam.

Hassanzadeh, J., 1993- Metallogenic and tectonomagmatic events in the SE sector of the Cenozoic active continental margin of Central Iran (Shahr e Babak area, Kerman Province). Ph.D. thesis, University of California, Los Angeles 204 pp.

Humphreys, M. C., Blundy, J. D. and Sparks, R. S. J., 2006- Magma evolution and open-system processes at Shiveluch volcano: Insights from phenocryst zoning. Journal of Petrology, 47(12): 2303-2334.

Irvine, T. N. and Baragar, W. R. A., 1971- A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks, Canadian Journal of Earth Sciences, 8: 523-548.

Kamber, B. S., Ewart, A., Collerson, K. D., Bruce, M. C. and McDonald, G. D., 2002- Fluid-mobile trace element constraints on the role of slab melting and implication for Archean crustal growth models. Contributions to Mineralogy and Petrology, 144: 38-56.

Kawabata, H. and Shuto, K., 2005- Magma mixing recorded in intermediate rocks associated with high-Mg andesites from the Setouchi volcanic belt, Japan: implications for Archean TTG formation. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 140(4): 241-271.

Kretz, R. 1983- Symbols for rock-forming minerals. American Mineralogist, 68: 277-279.

Kurum, S., Onal, A., Boztug, D., Sper, T. and Arslan, M., 2008- Ar40/Ar39 age and geochemistry of the post-collisional Miocene Yamadag volcanics in the Arapkir area (Malatya Province), eastern Anatolia, Turkey. J. Asian. Earth Sci., 33: 229-251.

Kuscu, G. G. and Floyd, P. A., 2001- Mineral compositional and textural evidence for magma mingling in the Saraykent volcanics. Lithos, 56(2): 207-230.

Kuster, D. and Harms, U., 1998- Post-collisional potassic granitoids form the southern and northwestern parts of the late Neoproterozoic East African Orogen: a review. Lithos, 45: 177-195.

Le Bas, M. J., Le Maitre, R. W., Streckeisen, A. and Zanettin, B., 1986- A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. Journal of petrology, 27(3): 745-750.

Leeman, W. P. and Sisson, V. B., 1996- Geochemistry of boron and its implication for crustal and mantle processes. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 33(1): 645-707.

Mackenzie, W.S., Donaldson, C. H. and Guilford, C., 1982- Atlas of igneous rocks and their textures. Longman Scientific and Technical, 148 pp.

Mohajjel, M., Fergusson, C. L. and Sahandi, M. R., 2003- Cretaceous-Tertiary convergence and continental collision, Sanandaj-Sirjan Zone, Western Iran. Journal of Asian Earth Sciences 21(4): 397-412.

Mullen, E. D., 1983- Mno/Tio2/P2o5: a minor element discriminant for basaltic rocks of oceanic environments and its implication for petrogenesis. Earth. Planet. Sci. Lett., 62: 53-62.

Müller, D. G. D., Rock, N. M. S. and Groves, D. I., 1992- Geochemical discrimination between shoshonitic and potassic volcanic rocks in different tectonic settings: a pilot study. Mineralogy and Petrology, 46(4), pp.259-289.

Nagudi, N. O., Koberl, C. H. and Kurat, G., 2003- Petrography and geochemistry of the Sing granite, Uganda, and implication for its origin. Journal of African Earth Sciences, 35: 51-59.

Nelson, S. T. and Montana, A., 1992- Sieve textured plagioclase in volcanic rocks produced by rapid decompression. American. Mineral., 77: 1242-1249.

Pearce, J. A., 1982- Trace element characteristics of lava from destructive plate boundaries. In Andesites: orogenic andesites and related rocks. Thorpe, R.S. (ed.). Chichester: Wiley, 525-548.

Pearce, J. A., 1983- Role of sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins.In: continental basalts and mantle xenoliths. Hawkesworth, C. J. and Norry, M. G. (eds). Nantwich: Shiva, 230-249.

Price, N. J., 2001- Major impacts and plate tectonics, a model for the Phanerozoic evolution of the earth's lithosphere. Routledge 354 pp.

Raymond, L. A., 2002- The study of igneous sedimentary and metamorphic rocks. McGraw-Hill, 720 p.

Rollinson, H. R., 1993- Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. New York, John Wiley and Sons 352 pp.

Ruprecht, P., Bergantz, G. W., Cooper, K. M. and Hildreth, W., 2012- The crustal magma storage system of Volcán Quizapu, Chile, and the effects of magma mixing on magma diversity. Journal of Petrology 53(4): 801-840.

Rutherford, M. J. and Hill, P. M., 1993- Magma ascent rates from amphibole breakdown: an experimental study applied to the 1980-1986 Mount St. Helens eruptions. Journal of Geophysical Research, 98:19667-19685.

Şengör, A. M. C., 1990- A new model for the Late Paleozoic-Mesozoic tectonic evolution of Iran and implication for Oman. In: Robertson, A. H. F., Searle M. P. and Ries A. C. (Eds), the geology and tectonics of the Oman region. Geological Society of London, Special Publication 49: 791-831.

Shang, G. K., Satir, M., Sieble, W., Nasifa, E. N., Taubuld, H., Liegeoise, J. P. and Tchoua, F. M., 2004- Geochemistry, Rb–Sr and Sm–Nd systematic: case of the Sangmelima region, Ntem complex, southern Cameroon. Journal of African Earth Sciences, 40 (1-2): 61-79.

Shelley, D., 1993- Igneous and metamorphic rocks under the microscope. Chapman and Hall, 445 p.

Srivastava, R. K. and Singh, R. K., 2004- Trace element geochemistry and genesis of Precambrian sub-alkaline mafic dikes from the central Indian craton evidence for mantle metasomatism. Journal of Asian Earth Sciences, 23: 373-389.

Stephen, T. and Nelson, A. M., 1992- Sieve-textured plagioclase in volcanic rocks produced by rapid decompression. American Mineralogist 77: 1242-1249.

Stormer, J. C., 1972- Mineralogy and petrology of the Raton-Clayton volcanic field northeastern New Mexico. Geologic. Soci. America. Bull, 83: 3299-3322.

Sun, S. S. and Mc Donough, W. F., 1989- Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: implication for mantle composition and processes. In: Saunders, A. D. and Norry, M. J. (Eds.), magmatism in the ocean basins. Geological Society of London, Special Publications 42: 313-345.

Temizel, I. and Arslan, M., 2008- Petrology and geochemistry of Tertiary volcanic rocks from the Likizce (ordu) area, NE Turkey: Implications for the evolution of the eastern Pontide paleo-magmatic arc. J. Asian. Earth Sci., 31(4-6): 439-463.

Tsuchiyama, A., 1985- Dissolution kinetics of plagioclase in the melt of the system diopside-albite-anorthite, and origin of dusty plagioclase in andesites. Contributions to Mineralogy and Petrology, 89: 1-16.

Vance, J. A., 1965- Zoning in igneous plagioclase: Patchy zoning. J. Geol, 73: 637-651.

Wilson, M., 1989- Igneous petrogenesis: A global tectonic approach. Unwin Hyman Ltd, 466 pp.

Wood, D. A., 1980- The application of a Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province. Earth and Planetary Science Letters, 50(1): 11-30.

Wu, F., Jahnb, B., Wildec, S. A., Lod, C. H., Yuie, T. F., Lina, Q., Gea, W. and Suna, D., 2003- Highly fractionated I-type granites in NE China (II): isotopic geochemistry and implications for crustal growth in the Phanerozoic. Lithos, 67 (3-4): 191-204.