زیست چینه‌نگاری و زیست رخساره‌های نهشته‌های دونین سازند بهرام در برش کوه شوراب (جنوب غرب دامغان) بر اساس فونای کنودونتی

مقدمه

منطقه جام سمنان از لحاظ جایگاه زمین‌شناختی در شمالی‌ترین قسمت زون ساختاری ایران مرکزی واقع شده است. این منطقه در حد فاصل زون‌های ساختاری ایران مرکزی و البرز (ناحیه جام) در بخش شمالی منتهی الیه زون ایران مرکزی قرار دارد (شکل 1). کــوه شوراب و کوه رضــاآبــاد در گوشــه شــمال شــرق بخــش ســاختاری زون ایران مرکزی قــرار گرفتــه و از لحــاظ پالئوژئوگرافی، نوع رسوبات، ضخامت واحدها و محتوی فسیلی به زون ساختاری ایران مرکزی شباهت بیشتری دارند (Alavi-Naini 1973). از زمان کامبرین – اردویسین تا دونین اختلاف پالئوژئوگرافی مشهودی بین دو منطقه البرز و ایران مرکزی وجود داشته که علت اصلی وجود آن نیز عملکرد گسل عطاری بوده است (Alavi-Naini 1973; Alavi Naini and Flandrin 1970; Berberian 1976) به صورتی که در زون ایران مرکزی حدود 400 متر آهک، ماسه سنگ و شیل‌های مربوط به سیلورین و مجموعاً حدود 700 متر ماسه سنگ، شیل، دولومیت و گاهاً گچ در دونین زیرین دیده می‌شود. در ابتدای دونین میانی پیشروی دریا مجدداً در این ناحیه شروع شده و حداکثر رسوب‌گذاری در دونین بالایی انجام گردیده است. کربونیفر میانی و بالایی در هیچ نقطه‌ای از منطقه جام مشاهده نشده که این نبود را می‌توان به حرکات خشکی‌زایی هرسینین منتسب دانست. پرمین در این ناحیه نیز با یک واحد ماسه سنگ و شیل قرمز قابل تطابق با سازند درود که منشأ آواری داشته و مؤید کاهش عمق دریا است، آغاز می‌گردد و در ادامه وجود نهشته‌های آهک و دولومیتی سازند جمال شروع گسترش حوضه دریایی را نشان می‌دهد (Alavi-Naini 1973).

این تحقیق به بررسی زیست چینه‌نگاری و بیوفاسیس نهشته‌های سازند بهرام بر مبنای کنودونت‌ها در برش کوه شوراب برای تعیین محدوده سنی و نوع فونای کنودونتی موجود در این برش می‌پردازد .

بحث

منطقه جام سمنان از لحاظ جایگاه زمین‌شناسی در شمالی‌ترین قسمت زون ساختاری ایران مرکزی واقع شده است. برش کوه شوراب واقع در این منطقه و شمال روستای شوراب، 55 کیلومتری جنوب غرب دامغان که از طریق کیلومتر 25 جاده دامغان به سمنان و گذر از روستای عبدل‌آباد و کنارگذر راه‌آهن با مختصات جغرافیایی N 35^◦ 51′ 49″ -
 E 54^◦ 07′ 33″ قابل دسترسی است (شکل 1 و 2).

شکل1- نقشه زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه (Alavi Naini 1973)

شکل2- نقشه زمین‌شناسی ساختاری (واحدهای تکتونیکی ایران) و راه‌های دسترسی به برش مورد مطالعه (بختیاری 1387).

سنگ چینه‌نگاری

نهشته‌های دونین سازند بهرام در برش کوه شوراب را از نظر سنگ چینه‌نگاری می‌توان به هشت واحد سنگ‌شناسی شامل نهشته‌های کربناته و تخریبی تقسیم نمود. نهشته‌های دونین در قاعده به صورت پوشیده با رسوبات عهد حاضر و در مرز فوقانی با ناپیوستگی همشیب توالی قرمز رنگ ماسه سنگی و مارنی سازند درود به سن پرمین قرار گرفته است. نبود کربنیفر در این ناحیه حاکی از وجود حوضه‌های رسوبی با پستی و بلندی زیاد در اثر هورست و گرابن است که گویای حرکات قائم خشکی‌زایی هرسینین و حوادث تکتونیکی محلی است (شکل 3).

شکل 3- نمایی از برش مورد مطالعه به همراه تفکیک سازندها (دید به جنوب)

شرح واحدهای سنگ‌شناسی برش مورد مطالعه به صورت زیر است: (شکل‌های 4 - الف و 4 - ب)

لیتولوژی واحد A- این واحد با ضخامت حدود 5/57 متر شامل لایه‌های آهک خاکستری نازک تا متوسط لایه و با میان لایه‌های دارای فسیل شامل تنتاکولیتسTentaculites cf. tietzei، براکیوپودCyrtosprifer sp., Spinatrypa sp., Atrypa sp., Uchtosprifer sp., Cyphoterorhynchus sp., Ripidiorhynchus sp. و در نمونه‌های میکروسکوپی دارای قطعات هولوتورین، ریز بقایای مهره داران و پوسته‌های استراکود است.

لیتولوژی واحد B- این واحد با ضخامتی در حدود 5/48 متر با شروع تناوب لایه‌های شیل و ماسه سنگ و در ادامه با حضور لایه‌های آهکی دارای خرده فسیل و افق ماسه سنگی ختم می‌گردد.

لیتولوژی واحد C- این واحد با ضخامتی در حدود 5/46 متر شامل آهک میکریتی تیره با میان لایه‌های نازک دولومیت است.

لیتولوژی واحد D- این واحد مشتمل بر 29 متر افق‌های عمدتاً ماسه سنگ زرد رنگ با میان لایه شیلی دارای ساختار کراس بدینگ است.

لیتولوژی واحد -E این واحد با ضخامتی در حدود 169 متر با افق‌های عمدتاً آهک خاکستری نازک تا ضخیم لایه و میان لایه‌های شیل سبز تا زرد رنگ دارای مرجان‌های منفرد و کلنی، خرده‌های تریلوبیت، براکیوپود و گاستروپود شامل می‌گردد.

لیتولوژی واحد -F این واحد ولکانیکی که بر اساس شواهد صحرایی جنس آن بازالت است ضخامتی در حدود 8 متر به صورت نفودی و هم‌شیب در بین لایه‌های رسوبی قرار گرفته است.

لیتولوژی واحد -G این واحد تخریبی که شامل 15 متر ماسه سنگ‌های قهوه‌ای است.

لیتولوژی واحد  -Hاین واحد مشتمل بر 81 متر دارای افق‌های آهکی دارای فسیل بازوپایان و میان لایه‌های شیل و مارن است. از بازوپایان قابل شناسایی در این واحد می‌توان بهLeptagonia sp., Aulacella sp., Athyris sp., Cleiothyridina sp., Mesopelica sp., اشاره نمود.

زیست چینه‌نگاری

تعداد 25 نمونه 4 تا 6 کیلوگرمی از توالی مورد مطالعه به طور سیستماتیک برداشت گردید و مورد اسید شویی و مطالعات آزمایشگاهی قرار گرفت، حدود 340 عنصر کنودونتی از 19 نمونه دارای کنودونت به دست آمد، علاوه بر کنودونت‌ها، تنتاکولیت، اسپیکول اسفنج، بقایای ماهی‌ها، گاستروپود، بقایای هولوتورین و براکیوپودها از سایر فونای موجود در نمونه‌ها هستند.

زیست زون‌های استاندارد کنودونتی دونین میانی – پسین توسط نارکیوز و بولتینک 2007 و نارکیوز و بولتینک 2010؛ در نهشته‌های کم عمق تا عمیق حوضه‌های مختلف اروپا، سندبرگ و همکاران 1978؛ زیگلر و سندبرگ 1990و جی و زیگلر 1993، بر اساس فونای عمیق پالئوتتیس اروپا پیشنهاد گردیده است (جدول 1) .

شکل4- الف نمای پانورامیک از برش مورد مطالعه (1)، واحدهای آهک خاکستری فسیل‌دار کربناته E و H (2)، مرز ناپیوستگی واحد کربناته H با واحدهای شیل و ماسه‌سنگ قرمز قاعده پرمین سازند درود (3)، واحد آهک خاکستری کربناته A (4)، واحدهای شیل و ماسه سنگ و میان لایه‌های کربناته B و C (5 و 6)، نمای نزدیک واحدهای کربناته E و H (7 و 8) و مرز ناپیوستگی دونین – پرمین (8)

شکل 4- ب آهک‌های خاکستری نازک تا متوسط لایه واحد E و محل نمونه H18 (1)، آهک‌های خاکستری واحد B و محل نمونه H8 (2)، ماسه سنگ‌های دارای کراس بدینگ واحد D (3)، آهک‌های خاکستری فسیل‌دار واحد E و افق دارای مرجان‌های کلنی (4)، افق ماسه سنگی واحد D (5 و 7) و اثر فسیل‌های Rhizocollium (6 و 8 و 9).

جدول 1- تطابق بین زیست زون‌های کنودونتی محیط‌های دیرینه کم عمق تا عمیق بالاترین بخش‌های ایفلین تا بخش‌های پائینی فرازنین (سمت راست) (Narkiewicz & Bultynck 2010). برگرفته از:

Bultynck 1987; Bultynck & Gouwy 2008; Klapper & Johnson 1990; Ziegler & Klapper 1982; Ziegler & Sandberg 1990; Sandbeg & Dreseen 1984

زیست زون‌های کنودونتی استاندارد جهانی دونین میانی تا دونین پسین Ji and Ziegler 1993; Ziegler and Sandberg 1990 (سمت چپ).

با مطالعه فونای کنودونتی و بررسی گستره سنی هر کدام از گونه‌های کنودنونتی و مقایسه با زیست زون‌های جهانی، در این برش پنج زیست زون معرفی گردید:

زیست زون شماره 1Older than Upper falsiovalis zone

این نهشته‌ها که شامل لایه‌های H 01 تا H 05 است به دلیل جایگاه قرارگیری در زیر زیست زون شماره 1 که منطبق بر مرز ژیوتین – فرازنین است و همچنین نبود کنودونت‌های قابل زون‌بندی می‌توان نتیجه گرفت سن این نهشته‌ها ژیوتین پسین و به نام زون Older than Upper falsiovalis zone نام‌گذاری نمود. در این بخش گونه‌های کنودونتی زیر حضور دارند:

 Polygnathus dubios, Polygnathus xylus, Icriodus expansus, Icriodus brevis, Polygnathus webbi.  

زیست زون شماره 2 . Lower transitans zone to Upper falsiovalis zone

این زیست زون با ضخامت حدود 60 متر، در برگیرنده نمونه‌های H 05 تا  H 09است؛ که لیتولوژی آن آهک خاکستری، متوسط لایه دارای افق‌های نازک ماسه سنگ و شیلی و دارای استراکد، گاستروپود، مرجان و بازوپایان است. بر این اساس گستره سنی Ancyrodella pristina  از زیست زون کنودونتی upper lower falsiovalis zone تا upper falsiovalis zone  است. همچنین  Ancyrodella binodosa دارای گستره سنی upper falsiovalis zone است، گونه Polygnathus alatus دارای گستره سنیansatus zone to upper rhenana  و گونه  Polygnathus polloki دارای گستره سنی lower disparilis to upper jamieae و نهایتاً گونه کنودونتیPolygnathus aequalis  دارای گستره سنی، زیست زون‌های transitans zonetoearly rhenana zone است. مرز زیرین این زیست زون منطبق بر اولین حضور گونه‌های Ancyrodella pristina و Ancyrodella aff. binodosa که این مرز منطبق بر مرز اشکوب ژیوتین با فرازنین است، مرز بالایی آن نیز منطبق بر اولین حضور گونه Polygnathus aequalis است.

این زیست زون با حضور گونه‌های کنودونتی زیر همراه است:

Icriodus expansus, Icriodus excavates, Polygnathus webbi, Polygnathus cf. webbi, Icriodus tafilaltensis, Icriodus cedarensis, Icriodus subterminus, Polygnathus cf. olgae, Polygnathus brevilaminus, Polygnathus zinaidae, Polygnathus aspelundi. Polygnathus sp. Ancyrodella sp. and Icriodus sp.

زیست زون شماره 3. Lower transitans zone to Lower rhenana zone

این زیست زون با ضخامت حدود 5/157 متر، در برگیرنده نمونه‌ای H 09 تا  H 16است؛ که لیتولوژی آن آهک و دولومیت، دارای افق‌های ماسه سنگ و شیلی و دارای استراکد، گاستروپود، مرجان، بریوزوئر و هولوتورین است.

بر این اساس گستره سنی Polygnathus webbi  از زیست زون کنودونتیlower falsiovalis zone to Linguformis zone است. همچنین  Polygnathus politus دارای گستره سنیlower rhenana to Linguformis zones  است، نهایتاً گونه کنودونتی Polygnathus aequalis دارای گستره سنی، زیست زون‌هایzonetoearly rhenana zone transitans است. مرز زیرین این زیست زون منطبق بر اولین حضور گونه Polygnathus aequalis است مرز بالایی آن نیز منطبق بر آخرین حضور همین گونه است.

این زیست زون با حضور گونه‌های کنودونتی زیر همراه است:

Polygnathus webbi, Polygnathus brevilaminus, Polygnathus politus, Icriodus sp. and Polygnathus sp.  

زیست زون شماره 4 .Lower rhenana zone to linguiformis zone

این زیست زون با ضخامت حدود 107 متر، در برگیرنده نمونه‌های H 16 تا  H 20است؛ که لیتولوژی آن آهک خاکستری تا تیره رنگ، متوسط لایه تا ضخیم لایه دارای افق‌های شیلی سبز و زرد رنگ و دارای استراکد، گاستروپود، مرجان ،تنتاکولیت و هولوتورین است.

بر این اساس گستره سنی Polygnathus webbi  از زیست زون کنودونتی lower falsiovalis zone to linguformis zone است. همچنین Icriodus alternathus دارای گستره سنیlower rhenana to linguformis zones  است، مرز زیرین این زیست زون منطبق بر آخرین حضور گونه Polygnathus aequalis است مرز بالایی آن نیز منطبق بر آخرین حضور گونه Polygnathus webbi  است.

این زیست زون با حضور گونه‌های کنودونتی زیر همراه است:

Polygnathus brevilaminus, Icridus iowaensis, Polygnathus sp. and Icriodus sp.

زیست زون شماره 5 .Lower triangularis to Upper crepida zones

این زیست زون با ضخامت حدود 82 متر، در برگیرنده نمونه‌های H 20 تا  H 25است؛ که لیتولوژی آن غالباً آهک خاکستری تا دولومیت زرد، دارای افق‌های نازک شیلی و مارنی و دارای استراکد، گاستروپود، مرجان و بازوپایان است.

بر این اساس گستره سنی  Pelekysgenathus serradentatus از زیست زون کنودونتی lower cripida zone to lower rhomboida zone است. همچنین  Pelekysgenathus inclinathus دارای گستره سنی  early cripida zone to late late presulcata zone است، گونه  Icriodus iowaensis گستره سنی upper rhenana zone to lower rhomboidea zone و گونهIcriodus alternathus  دارای گستره سنیlower rhenana to linguformis zones است. مرز زیرین این زیست زون منطبق بر آخرین حضور گونه Polygnathus webbi  و مرز بالایی آن منطبق بر آخرین حضور گونهIcriodus alternathus  است.

این زیست زون با حضور گونه‌های کنودونتی زیر همراه است:

Polygnathus brevilaminus, Pelekysgenathus sp., Polygnathus angustidiscus, Polygnathus sp. and Icriodus sp.

بر اساس شناسایی فونای کنودونتی به دست آمده و تعیین سن آن‌ها محدوده سنی سازند بهرام در این برش ژیوتین پسین تا فامنین پیشین پیشنهاد می‌گردد.

رخساره‌های زیستی و تفسیر بیوفاسیس برش مورد مطالعه

پراکندگی فونای کنودونتی بر مبنای تغییر شرایط محیطی است و فونای مختلف، قسمت‌های مختلف یک پلاتفرم را در بر می‌گیرند. تفسیر رخساره‌های کنودونتی دونین توسط (زیگلر و ودیگه 1999؛ سندبرگ و درزن 1984 سندبرگ و زیگلر 1979) انجام و بر این اساس پنج رخساره کنودونتی در زمان دونین و یک رخساره متعلق به کربنیفر زیرین که نواحی کم عمق تا عمیق هستند، معرفی گردیده است (شکل 6).

در مطالعات فونای کنودونتی پس از شمارش گونه‌های کنودونتی، جدول پراکندگی کنودونت‌ها ترسیم و در نهایت با تعیین نسبت جنس‌های کنودونتی، دیاگرام بیوفاسیس کنودونت‌های مطالعه شده حاصل می‌گردد. این دیاگرام به تفسیر بهتر محیط و شرایط اکولوژیکی گذشته کمک خواهد نمود.

تفسیر بیوفاسیس برش مورد مطالعه بر مبنای توزیع 4 جنس ایکریودوس، پلی‌گناتوس، پلکیس‌گناتوس و انسیرودلا در زیست رخساره‌های فوق صورت گرفته است که بر این اساس دو رخساره غالب ایکرودید – پلی گناتید و پلیگناتید – ایکریودید شناسایی گردید. با توجه به وجود فراوان گونه‌های رخساره‌های کم عمق و فراوانی ایکریودوس، وجود پلی‌گناتوس و همچنین نبود جنس پالماتولپیس در فونای به دست آمده در این برش، می‌توان نتیجه گرفت که نهشته‌های مورد مطالعه در بخش کم عمق شلف کربناته تشکیل گردیده‌اند. به منظور تطابق تغییرات سطح آب دریا با تغییرات جهانی آن از منحنی تغییرات جهانی پیشنهاد شده توسط جانسون و همکاران، 1985 استفاده گردید، بر این اساس، در زمان ژیوتین و در زیست زون‌های Upper varcus to Lower hermanni zones بر اساس افزایش نسبت فراوانی ایکریودوس‌ها، پسروی سطح آب قابل مشاهده است که با منحنی تغییرات سطح آب جهانی تطابق دارد. در ژیوتین بالایی و در زیست زون‌های Lower hermanni Zone to subterminus Fauna Zone,  ابتدا یک پسروی و سپس پیشروی در منحنی بیوفاسیس کنودونت‌ها مشاهده می‌شود. همچنین بین زیست زون‌هایto Early falsiovalis zones  disparilis  منطبق بر مرز ژیوتین – فرازنین پسروی و سپس در فرازنین (rhenana zone) پیشروی‌های قابل تطابق وجود دارد، همچنین در مرز فرازنین – فامنین همان‌گونه که در نمودار شکل 7 مشخص است کاهش ناگهانی سطح آب به طور محسوس قابل مشاهده است (شکل 7).

شکل 5- ستون زیست چینه‌نگاری برش مورد مطالعه همراه با پراکندگی عناصر کنودونتی.

شکل 6- مدل رخساره‌ای زیستی کنودونت‌های دونین (سندبرگ و درزن 1984).

تطابق زیست چینه‌نگاری

سازند بهرام در مناطق مختلف از برش الگو تا برش‌های انارک، ترود، حوض دوراه، قلعه کلاغو و کال‌سردر شامل سنگ آهک‌های تیره خاکستری لایه لایه دارای کنودونت، تنتاکولیت فراوان، براکیوپودهایCyphoterorhynchus, Productella, Cyrtospirifer, Spinatrypa، مرجان‌های منفرد، افق‌های بیوسترومی مرجانی Hexagonaria دار، اسپیکول‌های اسفنج و استراکد است. این سازند به صورت دیاکرون هم در مرز زیرین و هم در مرز بالایی بوده و با سن‌های مختلف بر روی سازند دولومیتی سیبزار با یک گذر تدریجی قرار می‌گیرد. در ناحیه طبس این سازند با گذر تدریجی در زیر سازند شیشتو 1 قرار می‌گیرد ولی در سایر نواحی و برش‌ها عموماً سازند بهرام با ناپیوستگی در زیر سازند دولومیتی جمال یا واحد های پرمین معادل آن قرار می‌گیرند به طوری که در برش‌های حوضه کرمان (غلامعلیان و همکاران 2011؛ برش باغین؛ بهرامی و همکاران 2011؛ برش شمس آباد؛ غلامعلیان 2006؛ برش هوتک؛ غلامعلیان و کبریایی 2008؛ برش هجدک؛ بهرامی و همکاران 2014؛ برش سراشک؛ احمدی و همکاران 2012؛ برش حور؛ غلامعلیان و همکاران 2014؛ برش گریک)، گستره سنی بخش زیرین این سازند از Upper hermanni zone ژیوتین در برش باغین تاUpper rhenana zone فرازنین پسین در برش شمس آباد است، همچنین مرز بالایی این سازند از linguiformis zone در برش‌های باغین، سراشک و حور تا Uppermost marginifera zone فامنین بالایی در برش شمس آباد است.

در حوضه طبس (غلامعلیان 2007؛ برش­های کال سردر، حوض دوراه و قلعه کلاغو؛ یزدی 1999؛ برش کال سردر؛ غلامعلیان و همکاران 1393؛ برش کال سردر؛ بهرامی و همکاران 2013؛ برش کال سردر و حوض دوراه1 و 2؛ بهرامی و همکاران 2011؛ برش‌های حوض دو راه، 2،1 و قلعه کلاغو)، گستره سنی بخش زیرین این سازند از Older than jamiaei zone فرازنین تا Upper rhenana zone در برش‌های حوض دو راه و کال سردر است، همچنین مرز بالایی این سازند Middle praesulcata zone فامنین پسین در برش حوض دو راه است.

در حوضه البرز برش‌های دروار، سیمه کوه و دهملا (کبریایی‌زاده 1388) به بررسی زیست چینه نگاری و زیست زون‌بندی بازوپایان سازند جیرود پرداخته و سن فامنین پیشین تا پسین را برای بخش‌های کربناتی این سازند در نظر گرفته است. حسینی‌نژاد و همکاران 1386 با بررسی بازوپایان و کنودونت‌های سازند جیرود در برش کلاریز سن فامنین پسین را برای نهشته‌های سازند جیرود مشخص نموده‌اند.

شکل 7- تغییرات سطح آب در برش مورد مطالعه و تطابق با تغییرات جهانی آب دریا.

A- ستون زیست چینه‌نگاری، B- رخساره زیستی، C- تغییرات سطح آب در برش مورد مطالعه، D- تغییرات جهانی سطح آب دریا (جانسون و همکاران 1985).

شکل 8- زیست زون‌های جهانی استاندارد کنودونتی (Ziegler and Sandberg 1990; Ji and Ziegler 1993) و تطابق سنی

سازند بهرام بر اساس مطالعات کنودونتی در حوضه طبس، کرمان، یزد