قاعده سازندرسوبات سیلیسی کالستیک برخاستگاه تعییناصلی عناصر ژئوشیمی با استفاده از کالت ، سیدرضا موسوی حرمی*2، محمدحسین محمودی قرایی1مهناز کشمیری

4، اسدالله محبوبی3

- دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی1mahnazkeshmiri@mail.um.ac.irمشهد،

- دانشیار، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد،2mhmgharaie@um.ac.ir

- استاد، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد،3moussavi@um.ac.ir

- استاد، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد،4mahboubi@um.ac.ir

چکیده ایران شامل تناوبی از سنگشرقشمال حوضه کپه داغ واقع در )مایستریشتین( در سازند کالت

و ش00یل اس00ت. ماسهس00نگهای این س00ازند اغلب از ن00وع س00ابلیت آرن00ایت و ، ماسه س00نگآهک ماسهای شامل خردهسنگ، کوارتز و به میزان کم فلدسپات هستند. س00یمان این ماسهس00نگها از ن00وع کربنات00ه و

نشاندهندۀ? موقعیت زمینساختی از نوعSiO2/Al2O3برابر در K2O/Na2Oنسبتهای نمودار هماتیتی است. حاشیۀ? قاّرهای غیر فعّال برای ماسهسنگهای م00ورد مطالع0ه ب0وده ک00ه از س00نگهای ماگم0ایی ب0ا ت00رکیب

حد واسط نشأت گرفتهاند. بر اساس دادههای ژئوشیمیایی، شرایط آب و هوایی مرط00وب ت00اتااسیدی نیمهمرطوب در طی نهشتهشدن این ماسهسنگها در ناحیۀ? منشأ حکمفرما بودهاست.

کلید واژهها: ژئوشیمی، منشأ، موقعیت تکتونیکی، ماسهسنگ، سازند کالت.Abstract Kalat Formation in the Kopet-Dagh basin in NE Iran consists of sandy-limestone,sandstone and shale. The Sandstones of this formation are mostly Sublitharenite containing rock fragment, quartz, and some feldspars. The cement type of the sandstones are carbonate, and hematite. Based on K2O/Na2O versus SiO2/Al2O3 diagram, the sandstones plotted on the passive continental margin with felsic-plutonic detritus. Based on geochemical analysis, a climate condition during the deposition of these sandstones was probably sub humid to humid in the source area. Key words: Major oxides, Sediment Provenance, Tectonic Setting, Kalat Formation.

مقدمه س00یر تکام00ل زمین شناس00یمنش00اء و برخاستگاه سنگهای رسوبی آواری، ت00رکیب، عه مطال

را مشخص می سازد. ترکیب شیمیایی سنگهای رسوبی توسط سنگهای ناحی00ه منش00أرسوبات کنترل میگردد. با استفاده از فراوانی نس00بی عناص00ر اص00لی ماسهس00نگها میت00وان ب00ه وض00عیت

Dickinsonبرخاستگاه رسوبی آنه00ا پی ب00رد) and Suzek, (. م00وقعیت زمینس00اختی تحت ت00اثیر1979 ,Bhatiaفراین000دهای تهنش000ینی، دی000اژنز و ت000رکیب رس000وبات ق000رار دارد) (. مشخص000ههای1983

ب0رای تع0یین وض0عیتK2O/Na2O و Al2O3/SiO2نس0بت ه0ای ژئوشیمیایی عناصر اص0لی از قبی0ل ,Bhatiaزمینساختی حوضههای رسوبگذاری مورد استفاده قرار میگیرن00د) (. ه00دف از انج00ام1983

این مطالع00ه، تفس00یر منش00أ، م00وقیت زمینس00اختی و ش00رایط آبوه00وایی دیرین00ۀ? ناحی00ۀ? منش00أ ماسهسنگهای سازند کالت )ماستریشتین( میباشد. برش الگوی این سازند در تنگ نیزار )ج00اده

گ00زارش م00تر 277مشهد به سرخس( معرفی شده است؛ ک00ه در این ب00رش ض00خامت س00ازند در ب00رش الگ00و، م00رز این س00ازند ب00ا س00ازند ن00یزار بص00ورت(.00 1994)افشار حرب، شدهاست

ناپیوستگی فرسایشی و مرز فوقانی آن با سازند پستلیق همشیب و ناپیوسته اس00ت )محب00وبی با سازند نیزار توسط ی00کسازند کالت (. در برش مورد مطالعه مرز زیرین 1384و همکاران،

1

کیلوم00تری ج00اده مش00هد ب00ه135الیه خاک قدیمه )پالئوس00ل( مش00خص میش00ود. این ب00رش در سرخس قرار دارد.روش مطالعه

نمونه سنگی از این برش17 به منظور مطالعات ژئوشیمیایی و پتروگرافی تعداد نمونۀ? ماسه سنگی برای آنالیز عناصر اصلی و فرعی8برداشت شده است. از این تعداد

انتخاب گردید.

: ستون چینهشناسی منطقۀ? مورد مطالعه1شکل نمونههای انتخابشده پس از پودرشدن، و کربنات شویی در آزمایشگاه ژئوشیمی رسوبی

دانشکده علوم دانشگاه فردوسی مشهد، جهت اندازه گیری اکسیدهای اصلی و نیز تع00دادی از (، ب00ه آزمایش00گاه تاب00ان گس00ترXRFعناصر فرعی به وسیله دس00تگاه فلورس0انس اش00عه ایکس)

و مورد آنالیز قرار گرفت. تهران ارسال بحث

ارائ0ه ش0ده اس0ت. س0یلیس،1 آنالیز عناصر اصلی ماسه سنگهای سازند کالت در ج00دول 78.97 تا 74.44بین SiO2فراوانترین عنصر در نمونههای مورد مطالعه بهشمار میرود. مقدار

درصد( در تغییر است. بعد از س00یلیس، اکس00ید آلومی00نیوم از77.235درصد )با مقدار میانگین 10.33درص00د )می00انگین 11.42 ت00ا 8.88بیشترین فراوانی برخوردار است که مق00دار آن، بین

2

K2O درص00د( ، 3.0 )می00انگین Fe2O3درصد( متغییر است. سایر عناصر اصلی بترتیب ف00راوانی: TiO2 درص00د(، 1.56 )می00انگین MgOدرص00د(، 1.95 )می00انگین Na2O درص00د( ، 2.15)می00انگین MnO درص00د(، و 0.13 )می00انگین P2O5 درص00د(، 0.39 )می00انگین CaO درص00د(، 0.51)می00انگین درصد( میباشند.0.03)میانگین

: نتايج آناليز اكسيدهاي اصلي ماسه سنگ هاي سازند کالت1جدول

CIALOI%

P2O5%

MnO%

TiO2%

K2O%

MgO%

Na2O%

CaO%

Fe2O3%

Al2O3%

SiO2%

SampleNr.

67.421.700.120.030.502.191.011.860.243.628.8878.97NC 14

71.051.600.120.020.432.171.341.820.222.9110.3478.23NC 15

70.331.720.130.030.522.261.271.920.233.6810.4677.65NC 16

70.761.800.080.020.592.271.622.190.272.5611.4277.07NC 21A

64.973.500.120.030.502.371.742.091.322.7010.7274.44NC 21B

70.251.180.110.020.572.241.502.150.262.5110.9777.10NC 24A

70.402.300.090.020.431.951.541.950.202.149.7478.65NC 24B

73.212.500.230.030.581.742.501.600.373.9110.1275.77NC 25

وجود دارد ک00ه در نم00ودار SiO2 وAl2O3 در ماسهسنگهای سازند کالت همبستگی منفی بین است. نمایش داده شده3دوتایی شکل

بیانگر این است که سیلیس در این ماسه سنگ ها عمدتا از Al2O3و SiO2 منفی بین ارتباط و از طرفی نیز این نمودار به( Rahman and Suzuki, 2007; Hu et al., 2015) کوارتز منشأ گرفته است

(.3 )شکل فراوانی بیش تر کوارتز نسبت به سایر کانی های سیلیسی کالستیک اشاره دارد

SiO2در برابر Al2O3: نمودار پراکندگی 3شکل

.می توان انواع آن را مشخص نم00ودماسهسنگها ژئوشیمیائی بر اساس نتایج حاصل از آنالیز نمودار نامگذاری ماس0ه س0نگ ه0ا ب0ر اس0اس عناص0ر اص0لی را مع0رفی1987پتی جان در سال

( قرار گرفتند.4ماسهسنگهای سازند کالت در محدودۀ? سابلیتآرنایت )شکل نمود. بر این اساس

3

(.1987: نامگذاری ماسهسنگهای سازند کالت بر اساس تقسیمبندی پتی جان و همکاران)4شکل برخاستگاه:

- موقعیت تکتونیکی از نم00ودارمی ت00وان برای تعیین موقعیت زمینساختی ماسهسنگها در ناحیۀ? مورد مطالع00ه

(. بر مبنایKroonenberg, 1994 )کرداستفاده SiO2/20 و TiO2 + Fe2O3 + MgO ،K2O + Na2Oسهتایی (.5این نمودار نمونههای ماسهسنگی در محدودۀ? حاشیۀ? قاّرهای غیر فعال قرار میگیرند)ش00کل

این نتایج با نقشههای جغرافیای قدیمی همخوانی دارد چرا که در این زمان، حوض00ۀ? کپهداغ ب00ه(.Golonka, 2004پلت توران متصل بوده و حاکی از یک محیط آرام تکتونیکی است )

. محدودۀ?SiO2/20 (Kroonenberg, 1994) و TiO2 + Fe2O3 + MgO ،K2O + Na2Oنمودار سهتایی : 5شکل (، و حاشیۀ? قاّرهای غیر فعّال)C(، جزایر اقیانوسی)B(، جزایر کمانی قاّرهای)Aزمینساختی حاشیۀ? قاّرهای فعّال)

D.)

ب00اس00نگ ه00ای آذرین جهت تفکیک منشأ رسوبات ): ناحیۀI منشأشناسیترکیب سنگ )می ش00ود استفاده Rbدر برابر K2O اسیدی تا حد واسط از ترکیب بازیک( از نمودار بترکی

Floyd and Leveridge, مشاهده میشود، نمونههای ماسهس00نگی6(. همانگونه که در شکل 1987 حدواسط مشتق شدهاند.تا از سنگهای ماگمایی با ترکیب اسیدی مورد مطالعه

4

(.Floyd and Leveridge, 1987برای ماسهسنگهای مورد مطالعه) Rbدر برابر K2O: دیاگرام 6شکل

میزان هوازدگی در س0نگهای رس0وبی ب00ا اس0تفاده از هوازدگی در ناحیۀI منشأ: (CIA( محاس00به میش00ود. ان00دیس ش00یمیایی ه00وازدگی)1982ان00دیس ه00وازدگی ن00زبیت و یان00گ)

توسط رابطه ذیل بهدست میآید و اکسیدها در آن بصورت نسبت مولی بیان میشوند: CIA: [Al2O3/(Al2O3+CaO+Na20+K2O)]*100

متغیر است. بطور میانگیندرصد 74 تا 65از CIA در نمونههای مورد مطالعه، محدودۀ? درص00د اس00ت ک00ه بی00انگر ه00وازدگی ش00یمیایی8/69این اندیس در ماسهسنگهای س00ازند کالت

نسبتاً باال در سنگ منشأ است. این میزان هوازدگی، با مشاهدات پتروگرافی مب00نی ب00ر م00یزان Al2O3در برابر SiO2کم پالژیوکالز و دانههای فلدسپات پتاسیمدار مطابقت دارد. رسم دیاگرام

+ K2O + Na2O (Suttner and Dutta, 1986) ،برای ماسهسنگهای سازند کالت، نشاندهندۀ? شرایط آب و (. در این زم00ان حوض00ۀ? رس00وبی7هوایی نیمهمرطوب در زمان نهش00ته ش00دن آنهاس00ت)ش00کل

درجۀ? شمالی قرار داشته که در این ناحی00ۀ? نیمهحاّرهای،30 تا 20کپهداغ در عرض جغرافیایی شرایط آب و هوایی نیمه مرطوب در طی نهشته شدن این ماسهسنگها حکمفرما بودهاست.

.Al2O3 + K2O + Na2O(Suttner and Dutta, 1986) در برابر SiO2: نمودار دوتایی 7شکل

نتیجهگیری نشان میدهد که ماسهسنگهای سازند کالت از نوع سابلیتآرنایتپژوهشیافتههای این

+ TiO2میباش00د. رس00م نم00ودار س00هتایی Fe2O3 + MgO ،K2O + Na2O و SiO2/20بی00انگر جایگ00اه زمینساختی حاشیۀ? قاّرهای غیر فعّال ب00رای ماسهس00نگها اس00ت. این ماسهس00نگها دارای منش00أ

( نس00بتاً ب00اال،CIA حد واسط هستند. مشخصۀ? ه00وازدگی ش00یمیایی)تاماگمایی با ترکیب اسیدی

5

حاکی از هوازدگی شیمیایی نسبتاً شدید و بیانگر ش00رایط آب و ه00وایی نیمهمرط00وب در ناحی00ۀ?منشأ این ماسهسنگها است.

منابع 275- زمین شناسی کپه داغ، انتشارات سازمان زمین شناسی ایران، تهران، 1373افشار حرب، ا.،

صفحه - چینهنگاری سکانسی و1384محبوبی، ا.، موسوی حرمی، ر.، نجفی، م.، منصوری دانشور، پ.،

تاریخچۀ? تغییرات سطح آب دریا در سنگهای آهکی سازند کالت)مایستریشتین باالیی( در شمال مشهد،.2-17فصلنامۀ? علوم زمین، شماره پیاپی پنجاه و هفتم

Amireh, B., S., 1991. Mineral composition of the Cambrian-Cretaceous Nubian series of Jordon: provenance, tectonic setting and climatologocal implication. Sedimentary Geology, 71 July, pp. 99-119.Bhatia, M.R., 1983. Plate tectonics and geochemical composition of sandstone, The Journal of Geology, 91, 611-627.Dabard, M.P., 1990. Lower Briverian Formations (Upper Proterozoic) of the Armorican Massif (France):

Geodynamic evolution of source areas revealed by sandstone petrography and geochemistry. SedimentaryGeology 69, 45-58.

Dickinson, W.R., 1988. Provenance and Sediment Dispersal in Relation to Paleotectonics and Paleogeography ofSedimentary Basins. In: Kleinspehn, K.L., Poala, C. (Eds.), New Prespectives in Basin Analysis. SpringerVerlag, New York, 2-25Floyd, P., A., Leveridge, B., E., 1987. Tectonic environment of the Devonian Granscatho basin, soth Corn Wall: framework mode and geochemical evidence from turbidite sandstone. Journal of Geological Society of London, 144, September, pp. 531-542.Golonka. J., 2004. Plate tectonic evolution of the Sothern margin of Eurasia in the Mesozoic and Cenozoic. Tectonophysics, 39, June, pp. 251- 252.Hu, J., Li, Q., Huang, J., Ge, D., 2015. Geochemical characteristics and depositional environment of the MiddlePermian mudstones from central Qiangtang Basin, northern Tibet, Geological Journal, DOI: 10.1002/gj.2653.Kroonenberg, S.,B., 1994. Effects of provenance, sorting and weathering on the geochemistery of fluvial sands from different tectonic and climatic environment. Proceedings of the 29th International Geological Congress part A, pp. 69-81.Nesbitt, H.W., Young, G.M., 1982. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major elementchemistry of lutites, Nature, 299, 715-717.Pettijohn, F.J., Potter, P.E., Siever, R., 1987, Sand and Sandstone. Berlin7 Springer-Verlag, 553p.Rahman, M.J.J., Suzuki, S., 2007. Geochemistry of sandstones from the Miocene Surma Group, Bengal Basin,Bangladesh: Implications for Provenance, tectonic setting and weathering. Geochemical Journal, 41, 415-428.

Suttner, L.J., DuttP.K., 1986,Alluvial sandstone composition and Paleoclimate, I. Framework mineralogy, Gournal ofsedimentary Petrology, 56,329-345.

6