پتروگرافی، ژئوشیمی و سن سنجی توده های گرانیتوئیدی منطقه سیدال(جنوب شرق بیرجند)، خراسان جنوبی

مقدمه توده گرانیتوئیدی سیدال در شرق ایران و در مرز غربی زون جوش خورده سیستان واقع شده است. این زون به عنوان بقایای سنگ کره یک حوضه اقیانوسی شناخته می شود که طی فرایندهای برخورد قاره ای و بسته شدن اقیانوس شکل گرفته است. توده های گرانیتوئیدی متعددی با سن های متفاوت از کرتاسه تا ائوسن در این زون شناسایی شده اند. توده گرانیتوئیدی سیدال که در مجاورت روستای سیدال و ۱۵۰ کیلومتری جنوب شرق بیرجند قرار دارد، در مطالعات گذشته با عناوینی مانند پلاژیوگرانیت، گنایس و لوکوگرانیت با سن کرتاسه فوقانی معرفی شده است. با توجه به شواهد جدید مبنی بر جوان تر بودن این توده و لزوم بازنگری در سن آن، پژوهش حاضر با هدف بررسی پتروگرافی، آنالیز شیمیایی و سن سنجی توده گرانیتوئیدی سیدال انجام شده است. منطقه مورد مطالعه منطقه سیدال در شمال غربی زون جوش خورده سیستان قرار گرفته است. این زون معرف یک مجموعه به هم افزوده حاصل از فرورانش سنگ کره اقیانوسی سیستان است که قدیمی ترین واحدهای سنگی آن به سن کرتاسه تحتانی باز می گردد. مجموعه افیولیتی منطقه که شامل واحدهای پریدوتیت، گابرو و بازالت است، طی فعالیت های ماگمایی در اواخر کرتاسه و اوایل ائوسن مورد هجوم قرار گرفته است. جدیدترین فعالیت ماگمایی منطقه شامل ولکانیسم بازالتی آلکالن است که در اواسط میوسن تا کواترنری رخ داده است. بر اساس مطالعات، واحدهای سنگی منطقه سیدال شامل چهار گروه اصلی هستند: سنگ های دگرگونی ناحیه ای با سن کرتاسه، شامل اسلیت، فیلیت، شیست و آمفیبولیت که عمدتا در جنوب منطقه رخنمون دارند. مجموعه افیولیتی ملانژ با سن کرتاسه، شامل واحدهای پریدوتیت، گابرو و بازالت. واحدهای رسوبی آواری و کربناته با سن کرتاسه (محیط دریایی عمیق) و ائوسن (محیط دریایی کم عمق) شامل شیل، ماسه سنگ و سنگ های کربناته که در شمال منطقه گسترش یافته اند. . توده گرانیتوئیدی سیدال به طول ۱۹ کیلومتر و با روند NW-SE که به درون واحدهای افیولیتی و سنگ های دگرگونی کرتاسه نفوذ کرده است. توده گرانیتوئیدی سیدال خود به سه بخش اصلی تقسیم می شود: - بخش گرانودیوریتی که بزرگ ترین واحد توده را تشکیل داده و حدود ۹۹ درصد از حجم آن را در بر می گیرد. - بخش مونزوگرانیتی که به صورت توده های کوچک در مرز واحد گرانودیوریتی و واحدهای اولترامافیک مشاهده می شود. - بخش سینوگرانیتی که به صورت توده ای کوچک در شمال منطقه و در مرز با واحدهای اولترامافیک و گرانودیوریتی برونزد دارد. مواد و روش ­ها مطالعات این پژوهش با بررسی مطالعات قبلی و تحلیل تصاویر ماهواره ای از جمله ASTER،Sentinel-۲  و Landsat-۸ آغاز شد. سپس در مرحله میدانی، ۲۳۰ نمونه سنگی از منطقه برداشت شد که از میان آن ها ۱۲۳ نمونه برای تهیه مقاطع نازک میکروسکوپی به آزمایشگاه منتقل گردید. پس از بررسی پتروگرافی، ۱۰ نمونه سالم (فاقد دگرسانی و هوازدگی) انتخاب و پس از خردایش و پودر کردن، برای آنالیز شیمیایی به روش ICP (برای عناصر اصلی) و ICP-MS (برای عناصر کمیاب) به شرکت SGS  کانادا ارسال شد. داده های به دست آمده با استفاده از نرم افزار GCDkit v۵ تحلیل شده و برای ترسیم نقشه زمین شناسی منطقه، نرم افزار ArcGIS v۱۰.۵ به کار گرفته شد. برای تعیین سن دقیق توده گرانودیوریتی، یک نمونه برای جداسازی زیرکن به انستیتوی زمین شناسی و ژئوفیزیک پکن ارسال شد. زیرکن ها با استفاده از محلول های سنگین و روش های مغناطیسی جداسازی شده و به دانشگاه ملی تایوان انتقال یافتند. ۵۷ دانه زیرکن درشت خود شکل با اپوکسی قالب گیری و تا ضخامت µm۲۰ صیقل داده شدند. تصاویر کاتد لومینسانس (CL) تهیه و نقاط مناسب برای پرتو لیزر جهت انجام سن سنجی زیرکن -اورانیوم- سرب به روش LA-ICP-MS انتخاب شدند. سن سنجی با استفاده از دستگاه Agilent ۷۵۰۰ LA انجام شد و نتایج برای ترسیم نمودارهای کنکوردی مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج و بحث در مطالعه پتروگرافی توده های گرانیتوئیدی منطقه سیدال، سنگ های این توده بر اساس نتایج مودال در محدوده گرانودیوریت و گرانیت (مونزوگرانیت و سینوگرانیت) قرار می گیرند. بافت غالب این سنگ ها گرانولار است و بافت های دیگری نظیر میرمکیتی، گرافیکی و پرتیتی نیز مشاهده می شود. این بافت ها می توانند نشان دهنده رشد همزمان از یک مذاب، واکنش میان جامد و مذاب یا اختلاط ناپذیری دو جامد باشند. انواع توده های گرانیتوئیدی و ویژگی های سنگ نگاری گرانودیوریت گرانودیوریت بزرگ ترین واحد گرانیتوئیدی منطقه بوده و با بافت گرانولار، دانه متوسط و لوکوکرات مشخص می شود. بافت های پوئی کیلیتیک و میرمکیتی نیز در این واحد دیده می شود. کانی های اصلی شامل کوارتز، پلاژیوکلاز و پتاسیم فلدسپار هستند: - پلاژیوکلاز: به صورت شکل دار تا نیمه شکل دار، با ماکل آلبیتی، از نوع الیگوکلاز و آندزین، و در برخی موارد سرسیتی شده است. - پتاسیم فلدسپار: از نوع ارتوکلاز و میکروکلین، با ماکل کارلسباد، کمی سرسیتی شده. - کوارتز: به صورت بی شکل تا نیمه شکل دار با ابعاد ۳-۱ میلی متر. - کانی های فرومنیزین شامل بیوتیت و هورنبلند سبز بوده که حدود ۱۰ درصد حجمی سنگ را تشکیل می دهند. کانی های فرعی شامل اسفن، زیرکن و آپاتیت است. اسفن به صورت بلورهای قهوه ای شکل دار، زیرکن و آپاتیت به عنوان ادخال در سایر کانی ها دیده می شوند. کانی های ثانویه شامل کلریت، اپیدوت و کانی های رسی هستند. مونزوگرانیت بافت غالب مونزوگرانیت ها گرانولار است و بافت های گرانوفیری و میرمکیتی نیز مشاهده می شود. کانی های اصلی این واحد شامل: پلاژیوکلاز: ۳۵-۳۰ درصد حجمی. - پتاسیم فلدسپار: از نوع ارتوکلاز و به ندرت میکروکلین، معمولا بی شکل و ۳۵-۳۰ درصد حجمی. - کوارتز: ۲۵-۲۰ درصد حجمی. - بیوتیت: با فراوانی ۱-۳ درصد و مسکوویت با فراوانی حدود ۸ درصد. در برخی نمونه ها پتاسیم فلدسپارها به کانی های رسی، پلاژیوکلازها به سرسیت و کانی های فرومنیزین به کلریت و اپیدوت تبدیل شده اند. کانی های فرعی شامل آپاتیت و زیرکن هستند. سینوگرانیت سینوگرانیت دارای بافت غالب گرانولار، دانه درشت و بافت های گرانوفیری و گرافیکی است. ترکیب کانی شناسی اصلی آن شامل: - پتاسیم فلدسپار: ۶۰-۵۰ درصد حجمی از نوع ارتوکلاز و به ندرت میکروکلین. - کوارتز: با خاموشی موجی و بی شکل، ۲۰-۳۰ درصد حجمی. - پلاژیوکلاز: ۱۵-۱۰ درصد حجمی از نوع الیگوکلاز. کانی های فرومنیزین شامل مسکوویت (۳-۸ درصد حجمی) و بیوتیت (حداکثر ۱ درصد حجمی) هستند. بلورهای گارنت نیز در این واحد مشاهده شده که از ویژگی های گرانیتوئید نوع S است. انکلاوهای موجود در توده های گرانیتوئیدی انکلاوهای میکروگرانولار غنی از کانی های مافیک این انکلاوها فراوان ترین نوع در توده های گرانودیوریتی هستند و ترکیب اصلی آنها شامل پلاژیوکلاز، هورنبلند و کوارتز است. اندازه این انکلاوها از چند سانتی متر تا ۱ متر متغیر بوده و عموما نسبت به توده میزبان دانه ریزتر هستند. ترکیب کانی شناسی آنها مشابه توده گرانودیوریتی است اما به علت تفریق کمتر، دارای کانی های مافیک بیشتر و کوارتز کمتر هستند. این انکلاوها احتمالا از بخش های زود تبلور یافته ماگمای گرانیتوئیدی به وجود آمده و در مراحل بعدی نفوذ، به قسمت های بالاتر منتقل شده اند. زینولیت های مافیک زینولیت های مافیک شامل قطعات جدا شده از توده های گابرویی در مسیر صعود ماگمای گرانیتوئیدی هستند. این زینولیت ها ابعادی بین ۲ تا ۱۰ سانتی متر داشته و مرز مشخصی با سنگ میزبان دارند. ترکیب اصلی آنها شامل پیروکسن و پلاژیوکلاز است که به دلیل دگرسانی شدید، سوسوریتی شدن در آنها پیشرفت کرده و بافت دانه ریز ایجاد کرده است. بر اساس داده های ژئوشیمیایی حاصل از روش هایICP  و ICP-MS، نمونه های گرانیتوئیدی منطقه سیدال در محدوده گرانودیوریت، مونزوگرانیت و سینوگرانیت قرار می گیرند. تحلیل های ژئوشیمیایی نشان داد که گرانودیوریت ها به سری کالک آلکالن و مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها به سری کالک آلکالن غنی از پتاسیم تعلق دارند. ترکیب ژئوشیمیایی بررسی داده های شیمیایی عناصر اصلی و کمیاب نشان داد که گرانودیوریت ها در محدوده متاآلومین و مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها در محدوده پرآلومین قرار دارند. تحلیل عناصر خاکی نادر (REE) بر اساس نمودار عنکبوتی بهنجار شده به کندریت و گوشته اولیه، غنی شدگی عناصر خاکی سبک (LREE) و غنی شدگی کمتر در عناصر خاکی سنگین (HREE) را در گرانودیوریت ها نشان می دهد. همچنین، آنومالی های مثبت در عناصر Rb،  Th و Ce و آنومالی های منفی در عناصر Nb، Ti  و Ba  شواهدی از فرایندهای تفریق بلورین و ذوب بخشی در محیط های مرتبط با فرورانش ارائه می کند. تحلیل نمودارهای ژئوشیمیایی مطالعات نشان داد که گرانودیوریت های منطقه از ویژگی های گرانیتوئیدهای قوس آتشفشانی وابسته به مناطق فرورانش برخوردارند. نابهنجاری منفی Nb در این توده ها به تفریق بلورین آمفیبول، تیتانیت و روتیل نسبت داده شده است. از سوی دیگر، مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها، با آنومالی های منفی Ba،Sr  و Ti و آنومالی های مثبت Rb،Th  و La، منشا پوسته ای خود را تایید می کنند. منشا ماگمایی و محیط تکتونیکی بررسی داده ها حاکی از آن است که گرانودیوریت ها از ذوب بخشی سنگ های آمفیبولیتی منشا گرفته اند، در حالی که مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها حاصل ذوب بخشی رسوبات پلیتی هستند. این تفاوت در منشا ماگمایی، تفاوت در ترکیب ژئوشیمیایی این دو گروه سنگ را توضیح می دهد. گرانودیوریت ها از ویژگی های گرانیتوئیدهای نوع I و مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها از ویژگی های گرانیتوئیدهای نوع S برخوردارند. سن سنجی برای تعیین سن تبلور توده گرانودیوریتی، یک نمونه برای جداسازی زیرکن انتخاب شد و سن سنجی به روش زیرکن  - اورانیوم- سرب انجام گرفت. دانه های زیرکن با استفاده از مایعات سنگین جداسازی شده و تصاویر CL (کاتد لومینسانس) نشان دهنده زونینگ ماگمایی در زیرکن ها بودند. نتایج سن سنجی نشان داد که سن تبلور این توده ۷/۰ ± ۳/۵۴ میلیون سال (اوایل ائوسن) است که جوان تر از سن فرض شده قبلی (کرتاسه) است. نسبت U/Th کمتر از ۱ در زیرکن ها نشان دهنده ماهیت ماگمایی این دانه ها است. نتیجه ­گیری توده های گرانیتوئیدی سیدال، شامل گرانودیوریت، مونزوگرانیت و سینوگرانیت، ویژگی های ژئوشیمیایی و تکتونیکی مرتبط با محیط های قاره ای فعال پس از برخورد را نشان می دهند. این توده ها پس از بسته شدن باریکه اقیانوسی و جایگیری سنگ کره اقیانوسی بر حاشیه قاره، در اثر فرایندهای ذوب بخشی و آلایش پوسته ای تشکیل شده اند. گرانودیوریت ها از یک منشا مافیک (متابازالت) و مونزوگرانیت ها و سینوگرانیت ها از رسوبات پلیتی مشتق شده اند. داده های ژئوشیمیایی، پتروگرافی و سن سنجی همگی نشان دهنده این است که توده گرانیتوئیدی سیدال نمونه ای از توده های گرانیتوئیدی در زون های تکتونیکی پس از برخورد است که به عنوان یک سیستم پوسته ای- ماگمایی پیچیده، اطلاعات ارزشمندی درباره تحولات زمین ساختی منطقه ارائه می کند.

پتروگرافی، ژئوشیمی و سن سنجی توده های گرانیتوئیدی منطقه سیدال(جنوب شرق بیرجند)، خراسان جنوبی Keywords:

پتروگرافی , سیدال , جنوب شرق بیرجند , زون جوش خورده سیستان , گرانیتوئیدهای نوع Sو I