نگرشی بر کانی شناسی و زایش زئولیت ها در محدوده هیر واقع در استان اردبیل بر اساس یافته های ایزوتوپ های پایدار

مقدمه زئولیت­ها که بزرگ­ترین گروه کانی­های سیلیکاتی را تشکیل می­دهند به خانواده سیلیکات­های داربستی تعلق دارند که در آنها بنیان­های چهار وجهی [SiO۴]۴- و [AlO۴]۵- در قالب یک شبکه سه بعدی به گونه­ای به یکدیگر متصل می­شوند که در بین آنها فضای خالی ایجاد شده و از قرارگیری فضاهای خالی به دنبال هم کانال­هایی در ساختار زئولیت­ها ایجاد می­شود. زئولیت ها خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی دارند که سبب کاربرد گسترده آنها در حوزه­های مختلف گردیده است. بیشتر زئولیت ها کانی­های ثانویه­ای هستند که در یک محیط غنی از آب در محدوده دمایی ۴۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی­گراد تشکیل می­شوند. زئولیت­ها در طی واکنش سیالات آبی با سنگ­ها در محیط­های مختلف زمین شناسی می­توانند تشکیل شوند. آنها در طی فرآیندهای دیاژنتیکی در سنگ های رسوبی (از جمله نهشته های آتشفشانی) که می توانند در چندین محیط زمین شناسی یا سیستم های هیدرولوژیکی، مانند سیستم های هیدرولوژیکی باز، سیستم های هیدرولوژیکی بسته، خاک و رسوبات سطحی و رسوبات عمیق دریایی گروه بندی شوند، تشکیل می­شوند. زئولیت­های موجود در حفره­های گدازه آتشفشانی یا در طی دگرگونی تدفینی توده­های گدازه، دگرسانی گرمابی بازالت­های قاره­ای یا دیاژنز در مناطق با جریان گرمای بالای ناشی از سیستم­های زمین گرمایی فعال تشکیل می­شوند. هدف از این پژوهش تعیین نوع کانی­های زئولیت به وجود آمده در سنگ میزبان آتشفشانی واقع در کمربند ماگمایی البرز- آذربایجان در شمال غرب ایران و چگونگی زایش آنها بر پایه داده­های به دست آمده از ایزوتوپ­های پایدار اکسیژن و دوتریم است. مواد و روش ­ها محدوده مورد مطالعه در ۲۵ کیلومتری جنوب شرق اردبیل و شرق شهرستان هیر واقع شده است که بر طبق نقشه زیرتقسیمات اصلی تکتونیکی ایران در پهنه آتشفشانی ترشیر-کواترنر بر روی زون البرز غربی - آذربایجان قرار دارد. در این تحقیق برای تعیین نوع سنگ­های میزبان از آنالیز فلورسانس پرتوی ایکس (XRF) استفاده شده است. مطالعات پتروگرافی با استفاده از مقاطع نازک میکروسکوپی توسط میکروسکوپ پلاریزان صورت گرفته است. همچنین برای مطالعه کانی شناسی نمونه­ها از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و تعیین ترکیب شیمیایی آنها از روش میکروپروب الکترونی (EMP) استفاده شده است. آنالیز ایزوتوپ­های پایدار اکسیژن و هیدروژن جهت تعیین ترکیب ایزوتوپی کانی­های زئولیتی به روش طیف سنج جرمی (MS) انجام شده است. نتایج و بحث واحدهای سنگی در محدوده مورد مطالعه از تنوع بالایی برخوردار نبوده و سنگ­های آتشفشانی جوان تقریبا تمامی منطقه را پوشانده­اند. تجزیه نمونه­های برداشت شده از سنگ میزبان نشان داد که زئولیت­ها در داخل واحد آتشقشانی آندزیتی ائوسن با بافت پورفیری تا مگاپورفیری تشکیل شده­اند. پلاژیوکلازها مهمترین درشت­بلورهای سنگ میزبان را تشکیل می­دهند. بر اساس نتایج آنالیز XRD و مطالعه مقاطع نازک، زئولیت­های منطقه هیر از کانی­های استیلبیت، بارریت، استلریت، شابازیت، اسکولسیت و مزولیت تشکیل شده­اند. بلورهای زئولیت به رنگ شیری تا زرد کمرنگ و اغلب با آرایش­های شعاعی، حبه قندی، دسته­ای، تیغه­ای درهم و سوزنی به صورت رگه­ای، پر کننده فضای خالی و دروزی به طور پراکنده در داخل حفرات و شکستگی­های سنگ میزبان آتشفشانی تشکیل شده­اند. کانی­سازی زئولیت در مقاطع نازک به سه صورت توده­ای، پر کننده حفرات و میهمان دیده می­شود. انواع توده­ای استیلبیت اغلب بافت موزاییکی و درهم رشد کرده داشته و انواع پرکننده آن، اغلب بافت شعاعی و بادبزنی دارند. بلورهای سوزنی مزولیت به صورت محدود و در قالب میهمان در داخل برخی از بلورهای استیلبیت تشکیل شده­اند. نتایج حاصل از آنالیز میکروپروب بر روی نمودار Ca+Mg–Na–K+Ba+Sr نشان داد که زئولیت­های بررسی شده شامل استیلبیت، اسکولسیت و شابازیت سرشت کلسیک داشته و استیلبیت و شابازیت در کنار کلسیم به عنوان تشکیل دهنده اصلی حاوی مقادیری سدیم نیز در ترکیب خود هستند. همچنین نتایج بررسی ایزوتوپ­های اکسیژن و هیدروژن سه نوع زئولیت انتخابی نشان داد که مقادیر ایزوتوپی آنها نزدیک به هم بوده و در نمودار δ۱۸O - δD به موازات محدوده آب­های گرمابی جوی و نزدیک به خط کائولینیت واقع شده­اند که نزدیک بودن به خط کائولینیت دلالت به تشکیل آنها تحت شرایط سطحی دارد. استیلبیت، اسکولسیت و شابازیت در محدوده دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتی­گراد با ترتیب توالی استیلبیت ← اسکولسیت ← شابازیت تشکیل می­ شوند. نتیجه­ گیری وجود شواهدی نظیر تشکیل بلورهای درشت و شکل­دار زئولیت، محدود بودن آنها به داخل شکاف­ها و شکستگی­ها سنگ­های آتشفشانی جوان و نبود کانی­های دگرگونی متعلق به رخساره زئولیتی (نظیر پرهنیت)، منشا گرمابی بودن زئولیت­ها را در منطقه هیر نشان می­دهند. با توجه به شکل پیدایش کانی­های زئولیت در محدوده هیر، وجود سنگ میزبان مناسب و نتایج به دست آمده از مطالعات ایزوتوپ­های پایدار تصور می­شود که سیالات جوی با نفوذ به داخل واحدهای آتشفشانی و گرم شدن تدریجی، با تخریب ترکیبات شیشه­ای خمیره سنگ­ها و کانی­های مستعد دگرسانی نظیر پلاژیوکلازها مواد لازم برای تشکیل زئولیت­ها (CaO, Al۲O۳, SiO۴, Na۲O) را فراهم کرده است. سیالات در ادامه با چرخش در داخل حفرات، شکستگی­ها و فضاهای باز موجود در واحدهای آتشفشانی در مناطق نزدیک به سطح که دمای پایین­تری داشته­ اند سبب ترسیب آنها شده ­اند.

نگرشی بر کانی شناسی و زایش زئولیت ها در محدوده هیر واقع در استان اردبیل بر اساس یافته های ایزوتوپ های پایدار Keywords:

آندزیت , ایزوتوپ پایدار , زئولیت , هیر