سنگ‏‌شناسی، زمین‏‌شیمی عنصر‏‌‌های فرعی و کمیاب (خاکی کمیاب) و جایگاه زمین‏‌ساختی سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط شمال‌باختری نایین، اصفهان

پهنة کوهزایی زاگرس بخشی از رشته‌کوه آلپ- هیمالیاست که در پی همگرایی صفحه‌‌های عربی و ایران مرکزی و ناپدیدشدن اقیانوس نئوتتیس در میان این صفحه‌ها پدید آمده است (Agard et al., 2005; Alavi, 2007; Mohajjel and Fergusson, 2014). این پهنه شامل چند پهنة موازی و در ارتباط باهم است. یکی از این پهنه‏‌ها، کمان ماگمایی ارومیه- دختر است که با روند شمال‌‌باختری- جنوب‌‌خاوری به پهنای 50 تا 150 کیلومتر، درازای 1800 کیلومتر و ستبرای 4 کیلومتر در حاشیة باختری ایران مرکزی گسترده شده است و میزبان فعالیت ماگمایی ترشیری است که از پالئوسن آغاز شده و تا پلیوستوسن پایانی ادامه داشته است (Alavi, 2007; Chiu et al., 2013; Hosseini et al., 2017; Fazeli et al., 2017; Karimpour et al., 2021). تحول و تکامل ماگمایی کمان ارومیه- دختر در ارتباط با فرورانش نئوتتیس و برخورد قاره‌ای صفحه‌های عربی و اوراسیا رخ داده است و منجر به پیدایش ماگماتیسم گوناگون و متفاوتی در راستای بخش‌های مختلف این پهنه شده است (Shahabpour, 2005; Agard et al., 2011; Richards, 2015; Karimpour et al., 2021). برای توجیه ماگماتیسم در پهنة ماگمایی ارومیه- دختر، سازوکار‌های گوناگونی پیشنهاد شده است که مهم‌ترین آنها عبارتند از: ذوب گوة گوشته‌ای بالای پهنة فرورانش دگرنهادشده[1]‌ با سیال‌‌های آزادشده از پوستة اقیانوسی و ذوب پوستة قاره‌ای زیرین در پی نفوذ ماگما‌‌های گوشته‌ای (Keskin et al., 2003; Annen et al., 2006; Lustrino and Marjorie, 2007). سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط در شمال‌باختری نایین، بخشی از تکاپوی گسترده ائوسن هستند که در بخش میانی ارومیه- دختر جای گرفته‏‌اند (شکل 1- A). بررسی این واحد‏‌‌های آتشفشانی می‏‌تواند اطلاعات ارزشمندی در زمینة فرورانش صفحه نئوتتیس به زیر بلوک ایران مرکزی، سرشت تختة فرورونده و ادامه فرورانش در ائوسن فراهم کند. تا کنون پژوهشگران بسیاری از دیدگاه‌‌های گوناگون به بررسی توده‏‌‌های آذرین درونی بخش مرکزی ارومیه-دختر پرداخته‌اند (Rezaei- Kahkhaei et al., 2011; Chiu et al., 2013; Asadi et al., 2014; Babazadeh et al., 2018; Chekani Moghadam et al., 2018; Kazemi et al., 2018; Sarjoughian et al., 2018a, 2018b, 2020, 2021, 2022). از مهم‌ترین بررسی‌‌های انجام‌شده روی سنگ‌های آتشفشانی منطقة نایین، می‌توان بررسی آتشفشانی‌‌های کرتاسه در جنوب نایین (Vahabi Moghadam, 1997)، آتشفشانی‌‌های نئوژن جنوب‌باختری نایین (Kheirkhah, 2001) و آتشفشانی‌‌های بازیک- حد واسط با سن الیگو- میوسن در باختر نایین (Yeganehfar et al., 2013) را نام برد. در شمال‌باختری نایین، کانی‏‌زایی‏‌‌های مس فراوانی در واحد‌های آذرآواری و گداز‌های بازیک- حد واسط ائوسن رخ داده است که از میان آنها می‌توان سه گسترة اکتشافی چکاد، صفافولاد و مهراندو را نام برد (شکل 1- B). شدت و گسترش دگرسانی در سنگ‌های آتشفشانی این ناحیه، باعث شده است به این سنگ‌ها از دیدگاه پترولوژی کمتر پرداخته شود و گمان می‌رود شناخت سرشت سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط در محدوده شمال‌‌باختری نایین نیازمند بررسی‏‌‌های دقیق‏‌تری است. از آنجایی‌که رخداد کانه‌زایی مس، از فلززایی‌‌های ویژه در پهنة ساختاری ارومیه-دختر است، بررسی واحد‏‌‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین از دیدگاه پترولوژی دستیابی به شناخت درستی از شرایط زمین‏‌شناسی پیدایش این کانسار‌ها در راستای انجام اکتشافات نویدبخش منطقه را به‌دنبال دارد. ازاین‌رو، در این نوشتار، مناطق چکاد، صفافولاد و مهراندو (شکل 1- B)، که در شمال‌باختری نایین جای دارند برای بررسی‏‌‌های بیشتر برگزیده شدند و تلاش شد با به‌کارگیری بررسی‌ سنگ‌نگاری و ویژگی‏‌‌های زمین‌شیمیایی، خاستگاه و جایگاه زمین‌ساختی سنگ‌های آتشفشانی، این بخش از پهنة ماگمایی ارومیه- دختر بررسی شود.

شکل 1. A) واحد‏‌‌های اصلی رسوبی و ساختاری ایران (Aghanabati, 1998) و محدودة بررسی‌شده که با چهارگوش نشان داده شده است؛ B) نقشة زمین‌شناسی شمال‌باختری نایین بر پایۀ نقشة زمین‌شناسی 1:100000 شهراب (با تغییراتی پس از Bahroudi and Fonoudi (2003)).

Figure 1. A) The major sedimentary and structural units of Iran and the location of the study area shown by a quadrangle (Aghanabati, 1998); B) Geological map of the northwest of Nain based on 1:100000 geological map of Shahrab (Modified after Bahroudi and Fonoudi (2003)).

زمین‌شناسی منطقه

گسترۀ بررسی‌شده در 50 کیلومتری شمال‌باختری نایین و شمال‌خاوری استان اصفهان جای دارد (شکل 1- A). این منطقه با مختصات طول جغرافیایی ʹ33 °52 تا ʹ52 °52 خاوری و عرض جغرافیایی 02 °33 تا 17 °33 شمالی در حاشیۀ باختری پهنۀ ایران مرکزی جای دارد (شکل 1- A). در این منطقه توالی ضخیمی از سنگ‌های آتشفشانی سنوزوییک و سنگ‌های آذرآواری وابسته به آن دیده می‌شود که توده‏‌‌های آذرین درونی و دسته‏‌‌های دایک و سیل با ترکیب و سن متفاوت در این واحد‏‌‌های آتشفشانی نفوذ کرده‌اند (شکل 1- B).

برپایۀ برگة زمین‏‌شناسی یکصد هزار شهراب (Bahroudi and Fonoudi, 2003)، واحد‏‌‌های آتشفشانی طیف ترکیبی بازیک تا اسیدی با سن ائوسن تا الیگوسن (Chiu et al., 2013) و سنگ‌های آذرآواری با سرشت توف، برش و ایگنمبریت هستند که در بخش‌های کم‌ارتفاع با رسوب‌‌های آبرفتی کواترنری پوشیده شده‌اند (شکل 2- A). آندزیت ‌بازالت، آندزیت، تراکی‌آندزیت، داسیت و ریولیت از واحد‏‌‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین، با سن 52 میلیون سال پیش هستند که در ردة سری ماگمایی کالک‌آلکالن جای می‌گیرند (Vahabi Moghadam, 1997; Chiu et al., 2013). سنگ‌های آتشفشانی بازیک تا حد واسط الیگو- میوسن (7/18 تا 5/26 میلیون سال پیش) از دیدگاه ترکیب شیمیایی به سه دسته غنی از Nb، غنی از Th و آداکیت دسته‌بندی شده‌اند (Yeganehfar et al., 2013). در شمال‌باختری نایین، سنگ‌های آذرین درونی با سن الیگو- میوسن شامل شماری تودة کوچک و بزرگ جدا از هم با ترکیب گابرو، کوارتز دیوریت، گرانودیوریت و تونالیت هستند و گمان می‌رود محدودة گسترش آنها با گسل‌‌های منطقه کنترل می‏‌شود (Babazadeh et al., 2018). در مناطق اکتشافی چکاد، صفافولاد و مهراندو، سنگ‏‌‌های آتشفشانی بازیک تا حد واسط با ترکیب بازالت و آندزیت‌بازالت با سن ائوسن رخنمون گسترده‌ای دارند. جوان‏‌ترین واحد سنگ‌‌شناسی آذرینِ منطقه، دایک‌های مافیک با ترکیب دیاباز و دلریت هستند که بخشی از آنها به مراحل میانسالی کمان ماگمایی ارومیه-دختر مربوط هستند. این دایک‌ها به‌صورت دسته‌ای و موازی یکدیگر در سنگ‌های آتشفشانی نفوذ کرده‌اند و دگرسانی اپیدوتی و کلریتی این سنگ‌ها را به‌دنبال داشته‏‌اند (Alaminia et al., 2017). این دایک‌ها با پهنایِ 5/0 تا 4 متر، درازای 2 تا بیشتر از 100 متر و میانگین شیب 50 تا 90 درجه با دو راستای غالب شمال‌باختری- جنوب‌خاوری و خاوری- باختری در کل منطقه به‌صورت برونزد‏‌‌های قهو‌ه‌ای تا خاکستری تیره پراکنده هستند که احتمالاً این تفاوت در رنگ پیامد تأثیر دگرسانی بر آنهاست (شکل 2- B). همچنین، در محدودة بررسی‌شده بیشتر دایک‌های اسیدی موازی یکدیگر و با ضخامت نزدیک به 5/1 تا 2 متر دیده می‏‌شوند. فعالیت‌‌های زمین‌ساختی حاکم بر منطقه، باعث خردشدگی سطح این دایک‌ها شده است (شکل 2- B). از دید زمین‌ساخت، منطقة بررسی‌شده ساختار پیچید‌ه‌ای دارد و گسل‌‌های فراوانی با روند‌های گوناگون ساختار عمومی واحد‌ها را به‌هم ریخته‌اند. گسل کچومثقال با راستای تقریبا خاوری- باختری، گسل کاشان با راستای شمال‌باختری- جنوب‌خاوری و گسل ظفرقند با راستای کلی خاوری- باختری از گسل‌‌های اصلی و فعال منطقه به‌شمار می‌روند و سیمای ریخت‌زمین‌ساختی منطقه را تحت‌تأثیر قرار داده‌اند (Mohammadi et al., 2018). این گسل‌‌ها با سازوکار راستالغز راستگرد با مؤلفه شیبی معکوس باعث تغییر شکل‌های شکننده در مقیاس گسترده و کانی‌سازی در سطح منطقه شده ‏‌است. بر پایۀ ویژگی‌های صحرایی ِمناطق اکتشافی چکاد، صفافولاد و مهراندو، رگه‏‌‌های سیلیسی و کربنات با روند‏‌‌های متفاوت همراه با کانی‌سازی مس در سنگ‌های آتشفشانی آندزیت بازالت و بازالت دیده می‌شوند (شکل 2- C). عیار طلا در نمونه‏‌‌های سطحی برداشت‌شده از رگه‏‌‌های کوارتزی برابر با 6 تا 14 ppb اندازه‏‌گیری شده است. کانی‏‌سازی‌ مس بیشتر به‌صورت اکسید (مالاکیت و آزوریت) و کمتر سولفید (کالکوسیت) و در شکل‌های رگه‌ای و رگچه‌ای، همراه با دگرسانی‏‌‌های پروپلیتیک، کمتر سیلیسی و آرژیلیک در امتداد و محل تقاطع گسل‌‌ها و شکستگی‏‌‌ها و به میزان کمتر در نزدیکی دایک‌ها روی داده است (شکل 2- D).

شکل 2. تصویرهای صحرایی از بیرون‏‌زدگی‏‌‌های واحد‌های سنگی گوناگون در شمال‌باختری نایین؛ A) دورنمای سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری (توف) از محدودة اکتشافی مهراندو (دید رو به شمال)؛ B) دایک‌های مافیک و فلسیک رخنمون‌یافته موازی هم در واحد‏‌‌های آذرآواری با روند شمال‌باختری- جنوب‌خاوری در محدودة اکتشافی صفافولاد (دید رو به شمال‌باختری)؛ C) رگة سیلیسی در سنگ‌های آندزیت بازالت در محدودة اکتشافی چکاد (دید رو به شمال‌باختری)؛ D) کانه‏‌زایی مس در شکستگی‏‌‌ها و همراه با دگرسانی آرژیلیک در محدودة صفافولاد (دید رو به جنوب‌خاوری).

Figure 2. Field photographs of of different rock units' outcrops in the northwest of Nain; A) A far view of volcanic and pyroclastic rocks (tuff) from Mehrando exploration area (northward view); B) mafic and felsic dikes are exposed parallel to each other in pyroclastic units with the Northwest-Southeast trend in Safafoulad exploration area (northwestward view); C) vein of silica in basaltic-andesite rocks in Chakad exploration area (northwestward view); D) presence of copper mineralization in fractures and with argillic alteration in Safafoulad area (southeastward view).

روش انجام پژوهش

برای دست‏‌یابی به اهداف پژوهش، بررسی‌‌های زمین‏‌شناسی صحرایی و نمونه‏‌برداری از سنگ‌های آتشفشانی منطقة شمال‌باختری نایین (محدوده‌‌های چکاد، مهراندو و صفافولاد) انجام شد. مکان همة نمونه‏‌‌های برداشت‌شده در جدول 1 و شکل 1 آورده شده است. پس از تهیه مقاطع نازک و بررسی‏‌‌های سنگ‏‌نگاری و کانی‏‌شناسی این واحد‏‌ها‏‌، شمار 26 نمونة آتشفشانی با کمترین دگرسانی برای تجزیة شیمیایی عنصر‌های فرعی و خاکی کمیاب به روش محلول‌سازی ذوب قلیایی به کمک طیف‌سنج جرمی پلاسمای جفت‌شدة القایی ( ICP-MS) و 7 نمونه برای تجزیة شیمیایی اکسید عنصر‌های اصلی به روش XRF برگزیده شدند و به آزمایشگاه شرکت زرآزما فرستاده شدند. بررسی و طراحی نمودار‏‌‏‌‌ها با نرم‏‌افزارهای GCDkit و Corel Draw X7 انجام شده‏‌ است. داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة زمین‌شیمیایی نمونه‌ها در جدول‌های 1 و 2 آورده شده‌اند. در این نوشتار، نام اختصاری کانی‌ها برگرفته از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) است.

جدول 1. داده‌های شیمیایی اکسید‌های اصلی (برپایۀ درصدوزنی) در سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط شمال‌باختری نایین.

Table 1. Chemical data of major elements' (in wt%) in the basic-intermediate volcanic rocks in the northwest of Nain.

جدول 2. داده‌های شیمیایی عنصر‌های کمیاب و خاکی کمیاب (برپایۀ ppm) در سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط شمال‌باختری نایین.

Table 2. Chemical data of trace and rare earth elements (in ppm) in the basic-intermediate volcanic rocks in the northwest of Nain.

جدول 2. ادامه.

Table 2. Continued.

جدول 2. ادامه.

Table 2. Continued.

جدول 2. ادامه.

Table 2. Continued.

سنگ‌نگاری

بر پایة بررسی‏‌‌های سنگ‌نگاری، سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط منطقة شمال‌باختری نایین، به‌صورت بازالت و آندزیت بازالت، دایک‌های مافیک با ترکیب دیاباز و دلریت و سنگ‌های آذر‏‌آواری به‌صورت توف ریولیتی و آندزیتی رخنمون یافته‌اند.

بازالت

سنگ‌های بازالتی با رنگ ظاهری قهو‌ه‌ای تا سیاه و به‌صورت رخنمون‌‌های کم‌ارتفاع و با کانی‏‌سازی مس به‌صورت پراکنده در منطقه یافت می‏‌شوند. بافت اصلی این سنگ‌ها پورفیری است و از درشت‏‌ بلور‏‌‌های پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن در خمیر‌ه‌ای میکرولیتی و دانه‌ریز ساخته شده‏‌اند. همچنین، بافت‌هایی مانند پویی‏‌کیلیتیک و گلومروپورفیری نیز در بررسی‌‌های میکروسکوپی آنها دیده می‏‌شود. زمینة دانه‌ریز این سنگ‌ها، از میکرولیت‌‌های پلاژیوکلاز، کلینوپیروکسن، الیوین و کانی‌‌های کدر ساخته شده است (شکل 3- A).

شکل 3. تصاویر میکروسکوپی بازالت‌‌های شمال‌باختری نایین؛ A) زمینۀ دانه‌ریز با میکرولیت‌‌های پلاژیوکلاز و بلور‏‌‌های ریز پیروکسن، الیوین و اکسید آهن- تیتانیم (در XPL)؛ B) درشت بلور کلینوپیروکسن و کانی کدر در زمینه‌ای دانه‌ریز از کانی‌‌های دگرسانی و کدر (در XPL) ؛ C) کانی اپیدوت و کلریت پدیدآمده از دگرسانی ِدرشت‌بلور پیروکسن (XPL) ؛ D) کانی الیوین ایدینگزیتی‌شده که تنها قالبی از آن به‌جای مانده است (در PPL).

Figure 3. Microphotographs of basalt in the northwest of Nain. A) Fine-grained groundmass containing plagioclase microlites and microcrystals of pyroxene, olivine, and iron-titanium oxide (in XPL); B) clinopyroxene phenocryst and opaque mineral in a fine-grained groundmass of opaque and alteration minerals (in XPL); C) Epidote and chlorite minerals resulted from alteration of pyroxene phenocryst (in XPL); D) Olivine iddingsite of which only a mold remains (in PPL).

کانی پلاژیوکلاز به‌صورت میکرولیت‌‌های شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار و با اندازة 2/0 تا 5/1 میلیمتر و نزدیک به 30 تا 50 درصدحجمی دیده می‏‌شود. درشت ‌بلور‏‌‌های ‌شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار کلینوپیروکسن با اندازة 1 تا 2 میلیمتر از دیگر سازندگان اصلی این سنگ‌ها هستند و نزدیک به 5 تا 10 درصدحجمی سنگ‌ها را در بر گرفته‌اند (شکل 3- B). در برخی نمونه‏‌ها، کانی کلینوپیروکسن به‌طور کامل به اپیدوت و کلریت دگرسان شده است (شکل 3- C). کانی الیوین به مقدار کم در برخی نمونه‏‌‌های این سنگ‌ها به‌صورت درشت بلور و ایدینگزیتی، دیده می‏‌شود. گاهی شدت ایدینگزیتی‌شدن به انداز‌ه‌ای است که تنها قالب کانی به‌جای مانده است (شکل 3- D).

آندزیت‌ بازالت

آندزیت‌‌بازالت‌‌ها از اصلی‏‌ترین و گسترده‏‌ترین واحد آتشفشانی منطقه هستند و در نمونة دستی به رنگ هوازده قهوه‎ای تیره تا روشن و به‌صورت توده‎ای دیده ‌‌می‌شوند. این واحد، در گسترة بزرگی از محدوده با کانی‏‌سازی مس همراه است. برپایۀ بررسی‌‌های سنگ‏‌نگاری، بافت اصلی این سنگ‌ها، پورفیری با زمینۀ میکرولیتی است و گاهی بافت‌های گلومروپورفیری و جریانی دارند (شکل 4- A).

شکل 4. تصویرهای میکروسکوپی از آندزیت بازالت‌‌های شمال‌باختری نایین؛ A) بافت گلومروپورفیری کانی کلینوپیروکسن (در XPL)؛ B) درشت بلور پلاژیوکلاز در یک زمینه دانه ریز از کانی‌‌های حاصل از دگرسانی و کدر (در XPL)؛ C) بافت غربالی درشت ‌بلور پلاژیوکلاز (در XPL)؛ D) درشت ‌بلور پلاژیوکلاز دگرسان شده به کانی اپیدوت (در PPL).

Figure 4. Microphotographs of basaltic-andesite in the northwest of Nain. A) Glomeroporphyritic texture of clinopyroxene mineral (XPL); B) Plagioclase phenocryst in a fine-grained groundmass of minerals resulting from alteration and opaque (XPL); C) Sieve texture of plagioclase phenocryst (XPL); D) Plagioclase phenocryst altered to epidote mineral (XPL).

این سنگ‌ها، نزدیک به 20 تا 25 درصدحجمی درشت ‌بلور (پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن)‏‌ دارند که در زمینه‌ا‏‌ی دانه‌ریز با میکرولیت‌‌های پلاژیوکلاز و بلور‏‌‌های ریز پیروکسن، الیوین و اکسید آهن- تیتانیم پراکنده هستند. کانی کلینوپیروکسن با اندازة 1/0 تا 5/1 میلیمتر به‌صورت شکل‌دار تا نیمه شکل‌دار از کانی‏‌‌های اصلی سنگ هستند و نزدیک به 15 تا 20 درصد حجم سنگ را دربرگرفته‏‌اند. کانی پلاژیوکلاز به‌صورت شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار با اندازة 2/0 تا 5/2 میلیمتر و نزدیک به 40 تا 60 درصدحجمی به‌صورت درشت‌ بلور و میکرولیت با بافت غربالی دیده می‏‌شود (شکل‌‌های 4- B و 4- C). بافت غربالی و گردشدگی کانی‏‌‌ها نشان‌دهندة نبود تعادل هنگام انجماد ماگماست و شاید در پی بالاآمدن سریع ماگما، افزایش بخار آب و فرایند‏‌‌های آلایش و هضم (Tsuchiyama, 1985; Pudlo and Franz, 1995) و افت پرشتاب و ناگهانی فشار (Nelson and Montana, 1992; Singer et al., 1995; Zellmer et al., 2003) پدید آمده‏‌ باشند. بر پایة زاویة خاموشی، ترکیب درشت ‌بلور‏‌‌های پلاژیوکلاز الیگوکلاز است. در بیشتر موارد، این کانی دگرسان و سوسوریتی شده است و با‌ کانی‌های اپیدوت و کلسیت جایگزین شده است (شکل 4- D).

شکل 5. تصویرهای میکروسکوپی از دایک‌های دیاباز و دلریتی در شمال‌باختری نایین؛ A) بافت اینترگرانولار در نمونة دیاباز؛ B) درشت بلور پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن در نمونة دیاباز؛ C) کانی پیروکسن در حال جایگزینی با آمفیبول و کلریت به‌همراه کانی کدر در نمونة دیاباز؛ D) کانی پلاژیوکلاز در حال جایگزینی با کلسیت و اپیدوت در نمونة دلریتی.

Figure 5. Microphotographs of diabase and doleritic dikes in the northwest of Nain. A) Intergranular texture in the diabase sample; B) Plagioclase phenocryst and clinopyroxene in the diabase sample; C) Pyroxene mineral replacing by amphibole and chlorite along with opaque mineral in the diabase sample; D) Plagioclase mineral replacing by calcite and epidote in the doleritic sample.

سنگ‌شناسی دایک‌های دیابازی و دلریتی

دیاباز‌ها و دلریت‌‌های منطقه به‌صورت دایک رخنمون دارند. این سنگ‌ها در نمونة دستی به رنگ قهو‌ه‌ای تا خاکستری تیره هستند. در بررسی مقاطع میکروسکوپی، بیشتر دیاباز‌ها و دلریت‌ها کانی‌هایی با اندازة ریز تا متوسط دانه دارند و بافت‏‌ اینترگرانولار در آنها دیده می‌شود (شکل 6- A). کلینوپیروکسن و پلازیوکلاز از کانی‌‌های اصلی سازندة این سنگ‌ها هستند (شکل 6- B). افزون بر کانی‌‌های اصلی، کانی‌‌های پدیدآمده هنگام دگرسانی، مانند کلریت، کلسیت، اپیدوت وکوارتز نیز در این سنگ‌ها دیده می‏شوند. در برخی نمونه‏‌‌های دیاباز، کانی پیروکسن در حال جایگزینی با آمفیبول و کلریت است (شکل 6- C). دگرسانی سوسوریتی در برخی نمونه‏‌‌های دیاباز، پلاژیوکلاز را با مجموعه‌ای از کانی‌‌های اپیدوت و کلسیت جایگزین کرده است (شکل 6- D).

شکل 6. تصویرهای میکروسکوپی (در XPL) از توف‏‌‌های شمال‌باختری نایین. B، A) قطعات لیتیک با اندازه و ترکیب‌های متفاوت در نمونه‏‌‌های توف آندزیتی؛ C) کانی پتاسیم‌فلدسپارِ کائولینیتی‌شده در نمونة توف ریولیتی؛ D) کانی کوارتز با خوردگی خلیجی به‌همراه کانی ثانویه اپیدوت در نمونة توف ریولیتی.

Figure 6. Microphotographs (in XPL) of the tuffs in the northwest of Nain. A, B) Lithic piece with different sizes and compositions in andesite tuff sample; C) Kaolinitized potassium feldspar mineral in the rhyolitic tuff sample; D) Quartz with corrosion Gulf along with secondary epidote in the rhyolite tuff sample.

در این نمونه‏‌ها، کانی‏‌ کلینوپیروکسن به‌صورت بی‏‌شکل و اندازة نزدیک به 1 تا 2 میلیمتر دیده می‌شود. در برخی نمونه‏‌‌های دلریتی نیز رگه‏‌‌های کلسیتی دیده می‌شوند.

سنگ‏‌شناسی توف‏‌ها

ترکیب سنگ‏‌شناسی این توف‏‌ها، بیشتر آندزیتی و ریولیتی است و شامل لیتیک توف و کریستال توف هستند. بافت بیشتر این توف‏‌ها، جریانی است. در کل، بلور‌ها شکل‌دار تا نیمه شکل‌دار با اندازه‏‌‌های متفاوت هستند. بیشتر لیتیک‏‌‌ها زاویه‏‌دار و تا اندازه‌ای گردشدگی دارند. جنس لیتیک‏‌‌ها متفاوت است و بافت پورفیری دارند (شکل 6- A). بیشتر لیتیک‏‌‌ها زمینة‏‌ شیشه‌ای دارند و کانی‌های پلاژیوکلاز و کلریت در زمینه‌ای از شیشه دیده می‌شوند (شکل 6- B). در این توف‏‌ها، کانی پیروکسن با کلریت و کانی پلاژیوکلاز به‌طور کامل با کلسیت جایگزین شده است. پتاسیم‌فلدسپار، پلاژیوکلاز و کوارتز از کانی‏‌‌های اصلی توف ریولیتی هستند. در بیشتر موارد، کانی پتاسیم‌فلدسپار کائولینیتی شده است (شکل 6- C). کانی کوارتز به‌صورت درشت بلور با خوردگی خلیجی در توف ریولیتی دیده می‌شود (شکل 6- D). کانی‏‌‌های کدر از مهم‏‌ترین کانی‏‌‌های فرعی در مقاطع به‌شمار می‌روند. در این مقاطع، سریسیت، کلریت، اپیدوت و کوارتز ثانویه از کانی‏‌‌های ثانویه هستند.

زمین‌شیمی سنگ کل

نام‏‌گذاری و شناخت سری ماگمایی

داده‏‌‌های تجزیه شیمیایی عنصر‌های کمیاب و خاکی کمیاب (بر پایة ppm) در سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط در شمال‌باختری نایین در جدول 1 آورده شده‌اند. باتوجه به تأثیر و شدت پدیدة دگرسانی روی سنگ‌های آتشفشانی این مناطق و تغییر در ترکیب شیمیایی و پیدایش آشفتگی در رده‏‌بندی این سنگ‌ها، از فراوانی عنصر‌های کمیاب و کم تحرک Nb، Y، Zr و Ti برای نامگذاری سنگ‌های یادشده بهره گرفته شد. در رده‏‌بندی پیرس (Pearce, 1996) و وینچستر و فلوید (Winchester and Floyd, 1977) که بر پایة تغییرات Nb/Y در برابر Zr/Ti ترسیم شده است، سنگ‌های محدوده‌‌های اکتشافی مهراندو و صفافولاد بیشتر در محدودة بازالت و نمونه‌‌های چکاد بیشتر در گسترة آندزیت ‌بازالت جای می‏‌گیرند (شکل‌های 7- A و 7- B). بررسی سرشت ماگما در شناخت محیط‏‌‌های زمین‌ساختی و ژئودینامیکی اهمیت ویژ‌ه‌ای دارد. برای این ‌منظور نمودار‌های Y در برابر Zr (شکل 7- C)، و نمودار نسبت عنصر‌های کمیاب Co در برابر Th (شکل 7- D)، به‌کار برده شدند. بر پایة نمودار Y در برابر Zr، نمونه‏‌‌های بررسی‌شده در محدودة سری تحولی و کالک‏‌آلکالن هستند و در نمودار Co در برابر Th، نمونه‏‌‌ها در محدودة سری ماگمایی کالک‌آلکالن جای می‏‌گیرند (شکل‌های 7- C و 7- D).

بررسی تغییرات عنصر‏‌‌های کمیاب و خاکی کمیاب

کاربرد عنصر‏‌‌های کمیاب و خاکی کمیاب برای بررسی ویژگی‌های زمین‏‌شیمیایی ماگما، شناخت خاستگاه مجموعه‌‌های سنگی و فرایند‌های مؤثر بر آن بسیار کارآمد است. الگوی تغییرات عنصر‏‌‌های کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989)، برای سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین در شکل 8- A نمایش داده شده است. نمونه‌‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط از عنصر‏‌‌های لیتوفیل بزرگ یون (LILE) غنی‌شدگی و از عنصر‏‌‌های با میدان پایداری بالا (HFSE) تهی‌شدگی نشان می‌دهند. این ویژگی‌ها از ویژگی‌‌های بیشتر ماگما‏‌‌های وابسته به پهنه‌های فرورانش هستند (Yang and Li, 2008; Kuscu and Geneli, 2010). بی‏‌هنجاری مثبت در عنصر‏‌‌های Ba، K و Rb و بی‏‌هنجاری منفی در عنصر‌های Nb، Ti، Ta و Zr، از ویژگی‌‌های زمین‌شیمیایی ماگماتیسم در کمان‌‌های آتشفشانی مرتبط با پهنة فرورانش و حاشیة فعال قاره‌ای هستند و نشان‌دهندة پیدایش این سنگ‌ها از خاستگاه گوشتة سنگ‌کر‌ه‌ای دگرنهاد[2] باشد (Chashchin et al., 2016; Yu et al., 2016). بی‏‌هنجاری منفی Nb شاخص سنگ‌های قاره‌ای است. ازاین‌رو، بی‏‌هنجاری منفی ماگما‏‌‌های گوشته‌ای از این عنصر چه‌بسا نشان‌دهندة مشارکت پوسته در فرایند‏‌‌های ماگمایی است (Reichow et al., 2005).

در نمودار عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (Anders and Grevesse, 1989)، نمونه‌‌های بررسی‌شده، همانند سری‌‌های کالک‌آلکالن، از عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب سبک (LREE) نسبت به عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب سنگین (HREE) غنی‌شدگی نشان می‏‌دهند (Machado et al., 2005; Aslan et al., 2017) و بی‏‌هنجاری منفی ضعیف Eu دارند (شکل 8- B). تهی‌شدگی ضعیف Eu همراه با الگوی کم شیب عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب (REE) چه‌بسا در ارتباط با جدایش اندک کانی پلاژیوکلاز کلسیک و یا فوگاسیتة بالای اکسیژن در محیط تبلور ماگما باشد (Aslan et al., 2017). همچنین، بی‏‌هنجاری منفیِ Eu از ویژگی‌‌های گدازه‏‌‌های کالک‏‌آلکالن وابسته به پهنه‌های فرورانش است و حضور کانی پلاژیوکلاز به‌عنوان فاز بجا‌مانده در هنگام ذوب‌بخشی را نشان می‌دهد (Yang and Li, 2008).

شکل 7. رده‌بندی شیمیایی و تعیین سری ماگمایی سنگ‌های آتشفشانی در شمال‌باختری نایین. A) نمودار نسبت عنصر‌های کمیاب Nb/Y در برابر Zr/Ti (Pearce, 1996)؛ B) نمودار Nb/Y در برابر Zr/Ti (Winchester and Floyed, 1977)؛ C) نمودار Y در برابر Zr (Ross and Bedrad, 2009)؛ D) نمودار Co در برابر Th (Hastie et al, 2007).

Figure 7. Chemical classification and determination of magmatic series of volcanic rocks located in the northwest of Nain. A) Zr/Ti versus Nb/Y trace elements ratio diagram (Pearce, 1996); B) Zr/Ti versus Nb/Y diagram (Winchester and Floyed, 1977); C) Zr versus Y diagram (Ross and Bedrad, 2009); D) Th versus Co diagram (Hastie et al, 2007).

شکل 8. الگوهای عنصرهای کمیاب در سنگ‌های آتشفشانی در شمال‌باختری نایین. A) نمودار عنصر‏‌‌های کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (داده‏‌‌های بهنجارسازی از Sun and McDonough (1989))؛ B) نمودار عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (داده‏‌‌های بهنجارسازی شده از (Anders and Grevesse, 1989).

Figure 8. Trace elements patterns of volcanic rocks located in the northwest of Nain. A) Primitive mantle-normalized trace element diagram (normalization values from Sun and McDonough, 1989), B) Chondrite-normalized REEs elements diagram (normalization values from Anders and Grevesse, 1989).

به‌طورکلی غنی‌شدگی عنصر‌های LREE نسبت به عنصر‌های HREE همراه با غنی‌شدگی در عنصر‌های LILE و تهی‌شدگی عنصر‌های HFSE در واحد‌های آتشفشانی بازیک تا حد واسط شمال‌باختری نایین گویای وابستگی آنها به پهنه‌های فرورانش هستند (Marchev et al., 2004; Nicholson et al., 2004; Helvaci et al., 2009; Zulkarnain, 2009; Asiabanha et al., 2012). برای بررسی رفتار زمین‌شیمیایی عنصر‌ها و نشان‌دادن وابستگی زایشی سنگ‌های آتشفشانی در گسترۀ بررسی‌شده با یکدیگر، نمودار‌های دوتاییِ عنصر‌های کمیاب ناسازگار و سازگار به‌کار برده شدند. برای پی‏‌بردن به روند تحولات ماگمایی از عنصرهایی بهره گرفته شد که با فرایند‌های ثانویه مانند دگرسانی و دگرگونی درجة کم دچار تغییر نمی‌شوند و نامتحرک هستند. این عنصر‌ها شامل عنصر‌های ناسازگار (Zr, Hf, Y, Yb, Nd, Nb, Dy, Lu, Sm, Ce) و برخی عنصر‌های واسطه مانند Ni، Cr و Co هستند (Gahlan et al., 2006). ازاین‌رو، عنصر بسیار ناسازگارِ Zr که تحرک بسیار کمی دارد (Talusani, 2010; Meng et al., 2012) و در نمونه‏‌‌های سنگی دامنۀ تغییرات نشان می‌دهد برای ترسیم نمودار‌های دوتایی به‌کار برده شد (شکل 9).

شکل 9. ترکیب نمونه‏‌‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط شمال‌باختری نایین در نمودار‌های تغییرات عنصر‌های کمیاب و خاکی کمیاب در برابر Zr (بر پایة ppm). (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 9. Composition of the basic-intermediate volcanic rocks of northwest Nain in the varioation diagrams of trace and rare earth elements versus Zr (in ppm) (Symbols are as Figure 7).

در نمودارهای تغییرات (شکل 9)، عنصر‌های ناسازگار (Hf, Y, Yb, Nd, Nb, Dy, Lu, Sm, Ce) در برابر Zr روند مثبت و عنصر‌های سازگار (Ni, Co, Cr) در برابر Zr روند کمابیش منفی نشان می‌دهند. این ویژگی‌ها گویای نزدیکی زایشی و خویشاوندی سنگ‌های منطقه با یکدیگر است (Ghasemi et al., 2017). همچنین، با توجه به حساسیت برخی عنصر‌های کمیاب در برابر تحولات ماگمایی، پراکندگی شماری از نمونه‏‌‌ها می‏‌تواند گویای تغییر شرایط زمین‌شیمیایی در هنگام پیدایش، صعود، فوران و انجماد ماگما باشد.

بررسی نقش تبلور تفریقی و اختلاط ماگمایی در آشیانه ماگمایی

مذاب‏‌‌های نخستین جداشده از گوشته مقدار نیکل (Ni) بیشتر از ppm 400 و کروم (Cr) بیشتر از ppm 1000 دارند (Wilson, 1989). مقدار Cr (ppm 124- 28 با میانگین 56/65 برای بازالت‏‌‌ها و 200- 6 با میانگین 40/48 ppm برای آندزیت‌بازالت‏‌ها) و Ni (38- 6 با میانگین 83/19 برای بازالت‏‌‌ها و 65- 4 با میانگین 88/14 ppm برای آندزیت‌بازالت‏‌ها) در ترکیب این سنگ‌ها بسیار کم است. مقایسه ترکیب سنگ‌های آتشفشانی با مقادیر Ni و Cr در مذاب‏‌‌های اولیة گوشته نشان می‏‌دهد ماگمای سازندة این سنگ‌ها، ماگمای اولیه نبوده است و پس از پیدایش در گوشته، دچار تحول و تکامل شده است. همچنین، شاید ماگما در آشیانة ماگمایی و یا هنگام صعود به‌سوی پوستة بالایی دچار جدایش بلوری شده باشد که حضور درشت بلور‌های پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن نیز این مسئله را تأیید می‏‌کند (Zhang et al., 2009; Shahsavari Alavijeh et al., 2019). همچنین، این روند نشان‌دهندة جدایش بیلورین کانی‏‌‌های کلینوپیروکسن و الیوین است (Tang et al., 2012; Ma et al., 2013). برای بررسی تغییرات فراوانی عنصر‌ها در سنگ‌های آتشفشانی بررسی‌شده در هنگام جدایش بلوری، از نمودار‌های دوتاییِ اکسید اصلی SiO₂ در برابر اکسید عنصر‏‌‌های اصلی بهره گرفته شد. بر پایة شکل 10، روند کاهشی TiO₂، Fe₂O₃، MgO و CaO در برابر افزایش SiO₂ به‌ترتیب پیامد تبلوربخشی کلینوپیروکسن، اکسید‌های آهن- تیتانیم و پلاژیوکلاز دانسته می‏‌شود (Ahmadian et al., 2010). اکسید‌های Na₂O و K₂O که با افزایش SiO₂، روند خطی و افزایشی نشان می‏‌دهند شاخصی برای رخداد فرایند‌های تبلوربخشی و هضم هستند (شکل 10).

شکل 10. رفتار اکسید عنصر‌های اصلی در برابر SiO₂ برای سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین. (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 10. Variation of main oxides of elements versus SiO2 for the volcanic rocks of the northwest Nain (Symbols are as Figure 7).

کاربرد نمودار‌های تغییرات عنصر‌های سازگار و ناسازگار برای بررسی نقش فرایند‌های ذوب‌بخشی و تبلوربخشی می‏‌تواند بسیار کارآمد باشد (Aldanmaz et al., 2000). بر پایة نمودار‌های شکل 11، افزایش Nb و U و کاهش Co در برابر افزایش Th، افزایش K و Ba در برابر افزایش Rb و افزایش نسبت Ba/Yb در برابر افزایش Ba نشان می‏‌دهند جدایش بلوری ماگما هنگام تبلوربخشی در پیدایش سنگ‌های آتشفشانی منطقه دخالت داشته است.

شکل 11. نمودار تغییرات عناصر سازگار و ناسازگار برای بررسی روند‌های زمین‌شیمیایی و فرایند‌های مؤثر در تحول ماگما (علائم مشابه شکل 7).

Figure 11. Diagram of changes in the consistent and incompatible elements to investigate geochemical trends and effective processes in magma evolution (Symbols are as Figure 7).

در هنگام پیدایش ماگما، افزون‌بر جدایش بلوری، اختلاط ماگمایی نیز در سرنوشت ماگما تأثیر بسزایی دارد. پدیدة اختلاط ماگمایی در نمودارهای Nb در برابر Nb/Zr (شکل 12- A) و Sr/Zr در برابر Ti/Zr (شکل 12- B) بررسی می‌شود. بر پایة این دو نمودار، روند صعودی و شیب‏‌دار نمونه‏‌‌های آتشفشانی بررسی‌شده با روند اختلاط ماگمایی همخوانی دارد. همچنین، در نمودار‌های Rb در برابر Rb/Sr و Rb/Sr در برابر Ti/Zr (شکل‌های 12- C و 12- D)، نمونه‏‌‌ها هم‏‌روند با منحنی‏‌‌های آمیختگی هستند که این ویژگی گویای پدیدة اختلاط ماگمایی است. پس به احتمال بالا ماگمای مادر سنگ‌های آتشفشانی منطقة بررسی‌شده از ذوب‌بخشی خاستگاه گوشته‌ای پدید آمده است که به‌علت آمیختگی با ماگمای بازالتی در هنگام صعود و جایگیری در آشیانة ماگمایی هنگام رخداد فرایند‌های جدایش بلوری، آلایش و هضم، انواع متفاوتی از سنگ‌های منطقه را به‌دنبال داشته است.

شکل 12. تعیین پدیده اختلاط ماگمایی در سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین؛ A) نمودار Nb در برابر Nb/Zr (Soesoo, 2000)؛ B) نمودار تغییرات Sr/Zr در برابر Ti/Zr (Karsli et al., 2007)؛ C) نمودار Rb در برابر Rb/Sr (Kaygusuz et al., 2018)؛ D) نمودار Rb/Sr در برابر Ti/Zr (Kaygusuz et al., 2018) (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 12. Determination of magmatic mixing in the volcanic rocks in the Northwest of Nain; A) Nb versus Nb/Zr diagram (Soesoo, 2000); B) Sr/Z versus Ti/Zr diagram (Karsli et al., 2007); C) Rb versus Rb/Sr diagram (Kaygusuz et al., 2018); D) Rb/Sr versus Ti/Zr diagram (Kaygusuz et al., 2018) (Symbols are as Figure 7).

سرشت سنگ خاستگاه

عنصر‏‌‌های کمیاب با ناسازگاری متفاوت برای شناخت غنی‌شدگی یا تهی‌شدگی در خاستگاه ماگما به‌کار برده می‌شوند. ازآنجایی‌که عنصر‏‌‌های با میدان پایداری بالا (HFSE) و عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب سنگین (HREE) در مقایسه با دیگر عنصر‏‌‏‌‌های کمیاب، تحرک کمتری در سیال دارند برای این کار مناسب هستند (Pang et al., 2013). ازاین‌رو، نمودار Ta/Yb در برابر Nb/Yb به‌کار برده شد. بر پایة این نمودار، بیشتر داده‏‌‌های سنگ‌های منطقه در محدودة E-MORB جای می‌گیرند (شکل 13- A). این ویژگی نشان می‌دهد جدای از غنی‌شدگی وابسته به سیال، گوشتة خاستگاه ماگمای سنگ‌های بررسی‌شده نیز از عنصر‏‌‌های کمیاب ناسازگار غنی بوده است. بر پایۀ داده‏‌‌های سان و مک‌دوناف (Sun and McDough, 1989)، مقدار Zr/Y برابر با 46/2 و Nb/Y برابر با 08/0 نشان‌دهندة خاستگاه گوشته‌ای تهی‌شده است. مقدارهای کمابیش متغیر Zr/Y (25/2-91/6) و Nb/Y (1/0-5/0) در نمونه‏‌‌های منطقه نشان‌دهندۀ جدایش آنها از خاستگاه گوشته‌ای غنی‌شده است. همچنین، نمودار تغییرات عنصر‌های ناسازگار Zr در برابر Y، وابستگی این نمونه‌‌ها به گوشته غنی‌شده را نشان می‌دهد (شکل 13- B).

شکل 13. تعیین سرشت خاستگاه سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین. A) نمودار Nb/Yb در برابر Ta/Yb (Pearce, 1982; Pang et al., 2013) (ترکیب N- MORB, E- MORB و OIB از سان و مک‌دوناف (Sun and McDonough, 1989) است. خط منقطع نشانة آرایه گوشته‌ای اسـت کـه برپایة ترکیب N-MORB و OIB برون‏‌یابی شده است)؛ B) نمودار تغییرات Zr در برابر Y (Abu-Hamatte, 2005)؛ C) نمودار Nb در برابر La (Gusev and Korobeinikov, 2009)؛ D) نمودار La/Yb در برابر Nb/La (Chukwu and Obiora, 2014) (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 13. Determining the origin nature of the volcanic rocks in the northwest of Nain. A) Nb/Yb versus Ta/Yb diagram (Pearce, 1982; Pang et al., 2013) (N-MORB, EMORB, and OIB values are after Sun and McDonough., 1989. Dashed lines denote mantle arrays extrapolated from N- MORB and OIB values); B) Diagram of Zr versus Y changes (Abu-Hamatte, 2005); C) Nb versus La diagram (Gusev and Korobeinikov, 2009); D) La/Yb versus Nb/La diagram (Chukwu and Obiora, 2014) (Symbols are as Figure 7).

برای شناخت خاستگاه گوشته سنگ‌کر‌ه‌ای از گوشته سست‌کر‌ه‌ای نسبت Zr/Ba به‌کار برده شده است. نسبت Zr/Ba در خاستگاه سنگ‌کر‌ه‌ای برابر با 3/0تا 5/0 و در خاستگاه سست‌کر‌ه‌ای بیشتر از 5 است (Kürkçüoğlu, 2010). بیشتر نمونه‏‌‌های بررسی‌شده Zr/Ba برابر با 06/0- 24/0 دارند (میانگین: 13/0) که نشان‌دهندة خاستگاه گوشته سنگ‌کر‌ه‌ای برای آنها است. برپایۀ نمودار تغییرات Nb در برابر La، سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین ویژگی گوشتة سنگ‌کر‌ه‌ای نشان می‏‌دهند. میانگین La/Nb در این نمونه‏‌‌ها برابر با 9/4 است (شکل 13- C). همچنین، نمودار La/Yb در برابر Nb/La نیز گویای خاستگاه سنگ‌کر‌ه‌ای این نمونه‏‌‌هاست (شکل 13- D).

تغییرات درجه و ژرفای ذوب‌بخشی

تغییرات درجة ذوب‌بخشی در گوشته و ژرفای خاستگاه گوشته‌ای ماگمای اولیه را می‏‌توان برپایة زمین‌شیمی عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب و از همه مهم‌تر، نسبت این عنصر‏‌‌ها شناسایی کرد (Furman, 2007; Zhao and Zhou, 2007). در نمودار La در برابر La/Lu که برای بررسی تغییرات درجة ذوب‌بخشی الگو‌سازی شده است؛ نمونه‏‌‌های بررسی‌شده روند منفی از خود نشان می‏‌دهند و با کاهش تدریجی نسبت La/Lu در این نمونه‏‌‌ها درجة ذوب‌بخشی افزایش می‏‌یابد (شکل 14- A).

شکل 14. ترکیب نمونه‏‌‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین. A) نمودار La/Lu در برابر La (Lustrino et al., 2002) برای تشخیص تغییرات درجه ذوب‌بخشی؛ B) نمودار La در برابر La/Sm (Aldanmaz et al., 2006) برای تعیین خاستگاه و درجة ذوب‌بخشی؛ C) نمودار Ce در برابر Ce/Yb (Ellam, 1992) برای تعیین ژرفای خاستگاه ماگما (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 14. Composition of the volcanic samples in the northwest of Nain. A) La/Lu versus La diagram (Lustrino et al., 2002) to detect partial melting degree changes; B) La/Sm versus La diagram (Aldanmaz et al., 2006) in order to determine the origin and degree of partial melting; C) Ce versus Ce/Yb diagram (Ellam, 1992) to determine the magma origin depth (Symbols are as Figure 7).

برای تعیین خاستگاه و درجه ذوب‌بخشی ناحیة خاستگاهِ سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین، نمودار La در برابر La/Sm به‌کار برده شد. این نمودار نشان‌دهندة تغییرات درجة ذوب‌بخشی در دو خاستگاه اسپینل لرزولیت و گارنت لرزولیت است. برپایۀ این نمودار، ماگمای مادر سنگ‌های منطقه پیامد ذوب‌بخشی 5 تا 10 درصدی خاستگاه گوشته‌ای گارنت لرزولیتی هستند (شکل 14- B).

بر پایة نمودار Ce/Yb در برابر Ce، ژرفای به‌دست‌آمده برای مکان ذوب ماگمای مادر نمونه‏‌‌های بررسی‌شده 90 تا 100 کیلومتری است (شکل 14- C).

بررسی محیط زمین ساختی پیدایش سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین

سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین، ویژگی‌‌های زمین‌شیمیایی مرتبط با پهنه‌های فرورانش (مانند غنی‌شدگی از عنصر‏‌‌های LILE و تهی‌شدگی از HFSE) را نشان می‏‌دهند. برای تفسیر جایگاه زمین‌ساختی پیدایش مذاب سازندة نمونه‏‌‌های بررسی‌شده نسبت Zr/Nb به‌کار برده می‌شود. به پیشنهاد سامر و همکاران (Sommer et al., 2006)، اگر این نسبت از 10 بیشتر باشد نشان‌دهندة ماگماتیسم مرتبط با فرورانش و نسبت کمتر از 10 نشان‌دهندة خاستگاه غیر کوهزایی است. در همة سنگ‌های منطقه (مگر 3 نمونه) نسبت Zr/Nb برابر با 82/7- 82/32 است (میانگین: 08/16). این مقدارها نشان‌دهندة ارتباط سنگ‌های این منطقه با فرایند‏‌‌های کوهزایی و فرورانش هستند.

همچنین، والن و همکاران (Whalen et al., 2006)، نسبت Nb/Th کوچک‌تر از 3 را یکی از ویژگی‌‌های زمین‌شیمیایی سنگ‌های کالک‏‌آلکالن کمان دانسته‏‌اند. نسبت یادشده در نمونه‏‌‌های بررسی‌شده از 93/0 تا 64/2 در تغییر است و نشان‌دهندة ارتباط نمونه‌‌های بررسی‌شده با سنگ‌های کمانی است.

برای اثبات جایگاه زمین‌ساختی سنگ‌های منطقه از نمودار‏‌‌های گوناگونی بهره گرفته شد. در نمودار Zr در برابر Y، همة سنگ‌های منطقه در محدودة کمان آتشفشانی جای می‌گیرند (شکل 15-A).

برای نشان‌دادن وابستگی سنگ‌های منطقه به پهنه‌های فرورانشی نمودار Th/Zr در برابر Nb/Zr به‌کار برده شد. جایگاه نمونه‏‌‌ها در این نمودار، ارتباط آنها به محیط فرورانشی را نشان می‌دهد (شکل 15- B). در نمودار Ta/Yb در برابر Th/Yb، سنگ‌های آتشفشانی نسبت بالاتری از Th/Yb در مقایسه با Ta/Yb نشان می‌دهند. بالابودن این نسبت را این‌گونه می‌توان توجیه کرد که Th عنصری کم‌تحرک است؛ اما در محیط‌‌های کمانی مانند عنصر‌های متحرک رفتار می‌کند. این عنصر از مواد رسوبی تختة فرورو به‌دست می‌آید (Gorton and Schandl, 2000). دگرنهادشدن ناحیة خاستگاه که پیامد فرایند‌های فرورانش است، غنی‌شدگی Th نسبت به Ta و به‌دنبال آن، افزایش نسبت Th/Yb در مقایسه با Ta/Yb را در پی دارد. در حقیقت، مواد فرورانشی عنصر Th را با خود منتقل می‌کنند؛ اما عنصرهای Ta و Yb را با خود حمل نمی‌کنند. البته ازآنجایی‌که Th در سنگ‌های پوستة قاره‌ای فراوان است، آلودگی پوسته‌ای نیز نسبت Th/Yb را افزایش می‌دهد (Aldanmaz et al., 2000). برپایۀ این نمودار، نمونه‌‌های منطقه ویژگی سنگ‌های حاشیة فعال قاره‌ای را از خود نشان می‌دهند (شکل 15- C).

همچنین، نمودار Ta/Hf در برابر Th/Hf گویای وابستگی نمونه‏‌‌ها به محیط حاشیة فعال قاره‌ای است (شکل 15- D).

بررسی نقش مواد فرورانشی درگیر در ماگماتیسم

برای درک و شناخت بهتر پیدایش ماگما و سنگ‏‌زایی سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین به تشریح و بررسی نقش مواد فرورانشی درگیر در ماگماتیسم، این ناحیه پرداخته می‌شود.

شکل 15. شناسایی پهنۀ زمین‌ساختی سنگ‌های منطقۀ شمال‌باختری نایین؛ A) نمودار Zr در برابر Y (Mȕller and Groves, 2000)؛ B) نمودار Nb/Zr در برابر Th/Zr (Kuscu and Geneli, 2010; Asiabanha et al., 2012)؛ C) نمودار Ta/Yb در برابر Th/Yb (Pearce, 1983; Siddiqui et al., 2007)؛ D) نمودار Th/Hf در برابر Ta/Hf (Schandl and Gorton, 2002) (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 15. Identification of the tectonic zone of rocks in the North-Western region of Nain; A) Zr versus Y diagram (Muller and Groves, 2000); B) Nb/Zr versus Th/Zr diagram (Kuscu and Geneli, 2010; Asiabanha et al., 2012); C) Diagram of Ta/Yb versus Th/Yb (Pearce, 1983; Siddiqui et al., 2007); D) Ta/Hf versus Th/Hf diagram (Schandl and Gorton, 2002) (Symbols are as Figure 7).

برای تشخیص نقش احتمالی مذاب‌‌های حاصل از پوستة اقیانوسی فرورونده در پیدایش سنگ‌های آتشفشانی منطقه نسبت Sr/Y به‌کار برده شد. نسبت 40<Sr/Y نشان‌دهندة مذاب‌‌های جداشده از صفحۀ فرورونده است (Defant and Drummond, 1990)؛ زیرا میزان عنصر Y به‌علت تعادل با مجموعه کانی‌‌های فشار بالا در مادۀ مذاب جداشده از تحتة فرورو بسیار کم است؛ اما از عنصر Sr به‌علت ناپایداری کانی پلاژیوکلاز بسیار غنی است. نسبت Sr/Y در سنگ‌های آتشفشانی منطقه برابر با 07/6 تا 24/29 است. این مقدارها نشان‌دهندة جدایش مذاب سازندة سنگ‌ها از گوة گوشته‌ای هستند (Munker et al., 2004). همچنین، نمودار نسبت Y در برابر Sr/Y، نقش گوة گوشته‌ای به‌عنوان سازندة اصلی درگیر در تولید مذاب را نشان می‌دهد (شکل 16- A). از دیگر سازنده‌های مؤثر در تعیین خاستگاه سنگ‌های منطقه، سرشت سیال‌‌های آزادشده از تختة فرورونده و رسوب‌‌های فرورانده‌شده است. رسوب‌‌های اقیانوسی (خاستگاه پلاژیک و یا با خاستگاه آواری مشتق از محیط‌های قاره‌ای اطراف) می‏‌توانند همراه با سنگ‌کرة اقیانوسی در ناحیة دراز گودال به درون گوشته، فرورانش کنند و روی سیال‌‌ها و یا مذاب‌‌های رهاشده از تختة فرورانده تأثیر چشمگیری بگذارند. این سیال‌‌های آزادشده از تختة اقیانوسی و مذاب‌‌های حاصل از ذوب رسوب‌ها، گوة گوشته‌ای را در پهنه‌های فرورانشی دگرنهاد می‌کنند.

شکل 16. شناسایی نقش احتمالی مذاب‌‌های حاصل از پوستةی اقیانوسی فرورونده، تأثیر سیال جداشده از تختة فرورونده و نقش رسوب‏‌‌ها در پیدایش سنگ‌های آتشفشانی شمال‌باختری نایین. A) نمودار Y در برابر Sr/Y (Castillo, 2012)؛ B) نمودار Th در برابر Ba/Th (Kirchenbaur et al., 2012)؛ C) نمودار Th/Nb در برابر Ba/Th (Orozco-Esquivel et al., 2007) (نماد نمونه‌ها همانند شکل 7).

Figure 16. Identifying the possible role of melts from the subducting oceanic crust, the effect of fluid separated from the subducting blade, and the role of sediments in the formation of volcanic rocks in the northwest of Nain. A) Y versus Sr/Y diagram (Castillo, 2012); B) Th versus Ba/Th diagram (Kirchenbaur et al., 2012); C) diagram of Th/Nb versus Ba/Th (Orozco-Esquivel et al., 2007). (Symbols are as Figure 7).

برای تعیین نقش رسوب‌‌های فرورانده، نمودار Th در برابر Ba/Th و نمودار Ba/Th در برابر Th/Nb به‌کار برده شد. عنصر Ba به‌علت تحرک بالایی که دارد در سیال‌‌ها حل می‌شود و در برابر عنصر Th به‌علت نبود تحرک وارد سیال‌‌های غنی از عنصر‌های متحرک مانند LILE نمی‏‌شود؛ اما در مذاب‌‌های جداشده از رسوب‌‌های تختة اقیانوسی فرورونده تحرک بالاتری از خود نشان می‏‌دهد (Woodhead et al., 2001). از این‌رو، این عنصر‏‌‌ها نشانگر‌های ارزشمندی از مشارکت سیال‌‌ها یا دخالت رسوب‌‌ها در پیدایش ماگما‏‌‌های فرورانشی دانسته می‌شوند. بر پایة نمودار Ba/Th در برابر Th، نقش سیال‌‌های آزادشده از تختة فرورو در ویژگی‌‌های شیمیایی ماگما به‌خوبی دیده می‌شود (شکل 16- B). در این نمودار بالابودن میزان Th نشان‌دهندة تأثیر رسوب‌‌های پلاژیک در خاستگاه ماگماست؛ اما میزان بالای نسبت Ba/Th نشان‌دهندة تأثیر سیال‌‌های آزادشده از تختة فرورونده در ترکیب ماگمای مادر است (Kirchenbaur et al., 2009, Kirchenbaur and Műnker, 2015; Ajalli et al., 2021).

همچنین، سنگ‌های منطقه در نمودار Ba/Th در برابر Th/Nb، مقدارهای Ba/Th و Th/Nb بالایی نشان می‏‌دهند. رفتار این عنصر‌های کمیاب نشان می‌دهد نسبت بالای Th/Nb چه‌بسا پیامد مشارکت مذاب حاصل از ذوب رسوب‌‌های فرورونده یا پوستة بالایی است؛ اما نسبت بالای Ba/Th به دگرنهادشدن خاستگاه گوشته‌ای با سیال‌‌های جداشده از تخته مربوط است. بر پایة این نمودار، در خاستگاه نمونه‌‌های بررسی‌شده افزون‌بر تأثیر سیال‌‌های آزاد‌شده از تختة فرورونده، دگرنهادشدن گوشته در پی ذوب رسوب‌‌ها نیز نقش داشته است (شکل 16- C).

برداشت

مناطق اکتشافی مس چکاد، صفافولاد و مهراندو در شمال‌باختری نایین و در بخش میانی پهنة ماگمایی ارومیه- دختر جای دارند. در این مناطق، سنگ‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط ائوسن با ترکیب سنگ‏‌شناسی بازالت و آندزیت بازالت به‌طور متناوب همراه با سنگ‌های آذرآواری رخنمون دارند. سیال‏‌‌های کانه‏‌ساز مس سبب دگرسانی شدید سنگ‌های آتشفشانی و واحد‏‌‌های آذرآواری در منطقه شده‏‌اند. بر پایة بررسی‏‌‌های سنگ‏‌نگاری، نمونه‏‌‌های آتشفشانی بازیک- حد واسط، بافت پورفیری با خمیرۀ میکرولیتی و دانه‏‌ریز دارند و درشت ‌بلور‏‌‌های آنها را کانی‌‌های پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن می‌سازند. برپایۀ شواهد به‌دست‌آمده، سرشت ماگمایی سنگ‌های منطقه کالک‏‌آلکالن است. برپایۀ نمودار‏‌‌های عنکبوتی، غنی‌شدگی در عنصر‏‌‌های خاکی کمیاب سبک و عنصر‏‌‌های لیتوفیل بزرگ یون و تهی‏‌شدگی در عنصر‏‌‌های با میدان پایداری بالا ( مانند: Nb, Ti و Ta)، از ویژگی‌‌های شاخص کمان‌‌های آتشفشانی در پهنه‌های فرورانش هستند. سنگ‌های آتشفشانی منطقه از ذوب‌بخشی 5 تا 10 درصدی گوشته غنی‌شده گارنت لرزولیتی در ژرفای 90 تا 100 کیلومتری پدید آمده‌اند. گمان می‏‌رود ماگمای سازندۀ این سنگ‌ها تحت‌تأثیر سیال‌‌ها و رسوب‌‌هایِ سنگ‌کره اقیانوسی دگرنهاد شده است. این یافته، حضور گاز کلر در ماگما را که از رسوب‏‌‌های اقیانوسی جدا می‌شود، قوت می‏‌بخشد. با توجه به‌همراهی گاز‌های آتشفشانی مانند کلر و گوگرد در مجموعه سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری و فراوانی عنصر‌های مس و نقره در نمونه‏‌‌های بازالت و آندزیت ‌بازالت (جدول 1) گمان می‌رود عنصر‏‌‌های کانه‏‌ساز در محدوده‏‌‌های اکتشافی چکاد، صفافولاد و مهراندو از شستشوی سنگ میزبان آتشفشانی ائوسن جدا شده‏‌اند. بر پایۀ نمودار‏‌‌های شناسایی پهنۀ زمین‌ساختی، نمونه‏‌‌ها در محدودة ماگما‏‌‌های وابسته به پهنۀ فرورانش در حاشیة فعال قاره‌ای جای می‏‌گیرند. این ماگماتیسم پیامد فرورانش سنگ‌کرۀ اقیانوسی نئوتتیس به زیر صفحة ایران مرکزی است که ماگماتیسم بزرگی در زمان ائوسن و پس از آن را به‌دنبال داشته است. از دیدگاه اکتشافی، پی‏‌جویی این رخساره‏‌‌های سنگی در پهنة ارومیه-دختر به شناسایی منابع جدیدی از کانسار‌های مس کمک می‌کند.

سپاس‏‌گزاری

نگارندگان مقاله از حمایت معاونت پژوهشی دانشگاه اصفهان برای انجام این پژوهش سپاس‌گزاری می‏‌کنند. همچنین، از داوران گرامی برای پیشنهاد‌های مفید و سازنده، سردبیر محترم و هییت تحریریه نشریة پترولوژی سپاس‏‌گزاری می‏‌شود.

[1] metasomatized

[2] metasomatized