ارتباط فابریک‏‌های دگرریختی و ذوب‏‌بخشی در میگماتیت‏‌های پلیتی منطقة همدان، پهنة سنندج- سیرجان

وجود مذاب در زمینة سنگ تأثیر بسزایی بر رئولوژی آن و به‌طور کلی ساختار پوسته زمین دارد. هنگامی‌که ذوب‌بخشی آغاز می‏‌شود، بخش مذاب می‏‌تواند به‌سوی سطوح کم‌ژرفای پوسته جریان یابد یا در ناحیه‏‌ای که از آن خاستگاه گرفته، به‌جای بماند. یک سنگ نیمه‌مذاب در نهایت می‏‌تواند جامد شود و به سطح زمین آید و میگماتیت را بسازد (Fedrizzi et al., 2023). ازاین‌رو، میگماتیت نوعی سنگ است که همزمان ویژگی‏‌های بخشی از سنگ که ذوب نشده است (به حالت جامد بجا مانده است) و هم بخشی از سنگ که دچار ذوب‏‌بخشی شده است (به حالت مذاب درآمده و سپس سرد شده است) را با‏‌ هم و در یک رخنمون نشان می‏‌دهد. تغییرات رئولوژی و چگالی سنگ که به‌علت فرایند ذوب‌بخشی روی می‏‌دهد، در تکامل پوسته نقش بنیادین دارد (Vielzeuf et al., 1990). در کل، رفتار سنگ با درجة ذوب‌بخشی تغییر می‏‌کند، ایستایی یا پویایی مذاب (از جامد به‌جامانده) در ریخت‌شناسیِ پدیدآمده نقش مهمی دارد. چین‌ها، رگه‌ها و بودین‌ها و نسل‌های مختلف دگرریختی در حالت پویای مذاب در میگماتیت‌زایی پدید می‌آیند (Goswami et al., 2021).

رده‏‌بندی میگماتیت‏‌ها به متاتکسیت‌ها^[1] و دیاتکسیت‌ها^[2] (بر پایة درجة ذوب) تابعی از تفریق مذاب^[3] و خواص دانه‏‌های جامد (در سنگ دارای ذوب‌بخشی) است (Sawyer, 2008). یک ناحیة تدریجی یا انتقالی میان میگماتیت متاتکسیت و دیاتکسیت دیده می‌شود که بسته به تفریق مذاب شاید از 16/0 تا 6/0 (مقدار ذوب) گسترش یابد. متاتکسیت‏‌ها میگماتیت‏‌هایی هستند که ساختارهای منسجم و پیش از ذوب‌بخشی را در پالئوسوم^[4] و بجامانده^[5] حفظ می‏‌کنند. پالئوسوم بخشی است که دچار ذوب‌بخشی نشده است و نئوسوم^[6] شامل قطعاتی است که به‌تازگی در پی ذوب‌بخشی سنگ اولیه^[7] پدید آمده یا بازسازی شده‌اند و به‌طور کلی به لوکوسوم و ملانوسوم دسته‌بندی می‌شوند. دیاتکسیت‏‌ها زیر سلطة نئوسوم‌های فراگیر هستند و انسجام ساختاری خود را از دست داده‏‌اند (Sawyer, 2008).

پژوهشگران بسیاری به بررسی‌ میگماتیت‏‌های پهنة سنندج- سیرجان در مناطقی مانند شهربابک (Fazlnia, 2010)، تکاب (Shafaii Moghadam et al., 2016)، گلپایگان (Hashemi et al., 2019)، بروجرد (Jafari et al., 2020)، نیریز (Fazlnia et al., 2023) و ... پرداخته‌اند. در منطقة همدان نیز تا کنون بررسی‌های گسترده‏‌ای دربارة تنوع ساختاری، کانی‏‌شناسی و پیدایش^[8] روی میگماتیت‏‌ها انجام شده است (Sepahi, 1999; Baharifar, 2004; Jafari, 2007; Sepahi et al., 2012, 2018; Zare Shooli et al., 2020; Saki et al., 2012, 2021). در بررسی‌های پیشین ذوب‌بخشی عامل اصلی میگماتیت‏‌زایی منطقة همدان دانسته شده است و میگماتیت‏‌های منطقه از نوع کم‌ فشار-دما بالا شناخته شده‏‌اند (Sepahi et al., 2009). ایزدی‏‌کیان و همکاران (Izadi Kian et al., 2013) زمان رشد پورفیروبلاست‌ها و ارتباط آن با دگرریختی را بررسی کرده‏‌اند. سن دگرگونی سنگ‏‌های میگماتیتی همدان را 167 میلیون سال پیش و سن دگرگونی میگماتیت‏‌های تویسرکان را 160 تا 170 میلیون سال پیش می‏‌دانند (Sepahi et al., 2019). با اینکه پژوهش‏‌های بسیاری در زمینة میگماتیت‏‌های همدان انجام شده است، وابستگی میان دگرریختی و ذوب‌بخشی به‌خوبی بررسی نشده است. در این پژوهش با بررسی ساختارها و فابریک‏‌های همزمان با مرحلة ذوب^[9]، پس از تبلور^[10] و حالت جامد^[11] به این موضوع پرداخته می‏‌شود.

زمین‌شناسی منطقه

پهنة سنندج- سیرجان بخشی از کوهزاد زاگرس است (Alavi, 2004; Agard et al., 2005; Mohajjel et al., 2003) و در گستره‌ای به درازای 1500 کیلومتر و پهنای نزدیک به 200 کیلومتر گسترده شده است. برخی پژوهشگران مانند علوی (Alavi, 2004) پهنة سنندج- سیرجان را بخشی از زاگرس فلس‌مانند می‌دانند. محجل و همکاران (Mohajjel et al., 2003) منطقة همدان را در زیرپهنة با دگرریختی پیچیده دسته‌بندی می‌کنند.

سنگ‌نگاری منطقه

سنگ‏‌های دگرگونی منطقة همدان گوناگون هستند و از سنگ‏‌های دگرگونی ناحیه‏‌ای تا سنگ‏‌های دگرگونی همبری و میگماتیت تغییر می‏‌کنند. میگماتیت‏‌ها در مناطقی مانند چشمه‌قصابان (Saki et al., 2020, 2021)، درة مرادبیگ (Jafari, 2020)، سیمین همدان (Sepahi, 1999; Baharifar, 2004; Jafari, 2007)، سرابی تویسرکان و دره‌عمر تویسرکان (Jafari, 2018) رخنمون دارند (شکل 1).

شکل 1. نقشة زمین‌شناسی منطقة همدان (برگرفته از نقشه‌های یکصدهزارم همدان، تویسرکان از جعفری (2018 Jafari, ).

Figure 1. Geological map of Hamedan region (adapted from the maps of 1:100,000 Hamedan, Toyserkan, by Jafari (2018)).

میگماتیت‏‌های منطقة چشمه‌قصابان از نوع مافیک هستند و در پی ذوب‌بخشیِ هورنبلند گابرو و گسترش کم لوکوسوم ترونجمیتی، در حد متاتکسیت دگرگون شده‏‌اند (Saki et al., 2020, 2021). میگماتیت‏‌های مناطق درة مرادبیگ و سیمین از نوع پلیتی هستند و در همبری با گرانیت پورفیرویید دیده می‌شوند. میگماتیت‏‌های منطقة تویسرکان نیز از نوع پلیتی و در همبری با گابرو‏‌ها هستند. همة میگماتیت‏‌های یادشده از متاتکسیت تا دیاتکسیت متغیر هستند. حجم میگماتیت‏‌ها در منطقة سیمین همدان بیشتر از منطقة تویسرکان است و از تنوع ساختی و کانی‏‌شناسی بیشتری دارند (Jafari, 2018). مهم‌ترین ساخت‏‌های میگماتیت‏‌های منطقة همدان شامل انواع استروماتیک، سورئتیک، فلبتیک، نبولیتیک، دیکتیونیتیک، تیگماتیک، شولن و شلیرن هستند (Jafari, 2018) (شکل 2). در منطقة تویسرکان مهم‌ترین فابریک‏‌ها فابریک‏‌های نبولیتیک، شبکه‏‌ای، استروماتیک، شلیرن و دیاتکسیت اصلی هستند (Jafari, 2022).

شکل 2. رده‌بندی سنگ‏‌های میگماتیتی (اصلاح شده از سایر (Sawyer, 2008) و ساختارهای مختلف میگماتیت‏‌ها در مناطق همدان و تویسرکان.

Figure 2. Classification of migmatitic rocks (modified from Sawyer, 2008) and different structures of migmatite in Hamadan and Toyserkan region.

چگونگی پیدایش میگماتیت‏‌های یادشده متنوع است و به‌ترتیب اهمیت فرایندهای ذوب‌بخشی، تفریق دگرگونی و تزریق در میگماتیت‏‌زایی این سنگ‌ها نقش داشته‌اند (Jafari, 2022). دگرگونی تا رخسار‌ة آمفیبولیت بالایی و گاه گذر از رخسارة آمفیبولیت به گرانولیت (2007 Jafari, 2018) و حتی تا آغاز رخسارة گرانولیت (Jafari, 2018) پیش رفته است و درجة ذوب‌بخشی میگماتیت‏‌ها از متاتکسیت تا دیاتکسیت تغییر می‏‌کند. لوکوسوم میگماتیت‏‌ها بافت سنگ‌های آذرین (گرانولار نیمه‌شکل‌دار تا گرانولار نیمه‌شکل‌دار، پرتیت و میرمکیت) را نشان می‌دهد (Jafari, 2007, 2018) و ترکیب سنگ‌شناسی آن از ترونجمیتی تا آلکالی‌فلدسپار گرانیتی تغییر می‏‌کند. میگماتیت‏‌های آلومینوسیلیکات‌دار بیشتر لوکوسوم ترونجمیتی دارند و در میگماتیت‏‌های کردیریت‏‌دار لوکوسوم ترونجمیتی تا آلکالی‌فلدسپار گرانیتی غالب است (Jafari, 2022).

سنگ‌نگاری

بافت لوکوسوم میگماتیت‏‌ها همانند بافت‏‌ِ سنگ‏‌های آذرین است و بافت‏‌های نیمه‌شکل‌دار ‏‌گرانولار و بی‌شکل ‏‌گرانولار در این بخش دیده می‏‌شوند. در بخش لوکوسوم کانی‏‌های کوارتز، ارتوکلاز و پلاژیوکلاز یافت می‌شوند. لوکوسوم در میگماتیت‏‌های سرشار از آلومینوسیلیکات از نوع ترونجمیتی و در انواع سرشار از کردیریت از نوع آلکالی‌فلدسپار گرانیتی است. ملانوسم گسترش کمی در این سنگ‌ها دارد؛ اما اگر حضور داشته باشد، بافت لپیدوبلاستیک و پورفیرولپیدوبلاستیک نشان می‌دهد. در بخش ملانوسم بیوتیت (بیوتیت‏‌های نسل اول) و گاهی گارنت حضور دارند. پالئوسوم بافت پورفیرولپیدوبلاستیک تا لپیدوپورفیروبلاستیک دارد. در بخش پالئوسوم مجموعه کانی‏‌های شاخص سنگ‏‌های متاپلیتی مانند آلومینوسیلیکات‌ها (آندالوزیت، سیلیمانیت، کیانیت، فیبرولیت)، گارنت (آلماندین)، بیوتیت (سیدروفیلیت)، کردیریت (آهن‌دار)، استارولیت، پلاژیوکلاز (آندزین)، اسپینل (هرسینیت)، تورمالین و زیرکن دیده می‏‌شوند.

بیوتیت هم در پالئوسوم و هم در ملانوسوم حضور دارد. پیدایش بیوتیت‏‌های نسل اول را می‏‌توان به دگرگونی ناحیه‏‌ای پیشرونده و فرایند میگماتیت‏‌زایی نسبت داد؛ اما بیوتیت‏‌های نسل دوم در اثر دگرگونی پسرونده‏‌‏‌ای که پس از میگماتیت‏‌زایی روی داده است پدید آمده‏‌اند. بیوتیت‏‌های نسل اول فروبیوتیت‏ و بیوتیت‏‌های نسل دوم مگنزیوبیوتیت‌ هستند (Sepahi et al., 2018). داده‌های تجزیة ریزکاو الکترونی برخی کانی‏‌های پالئوسوم در جدول 1 آورده شد‌ه‌اند.

جدول 1. داده‌های تجزیة ریزکاو الکترونی برخی کانی‌های پالئوسوم در میگماتیت‌های منطقة همدان (Sepahi et al., 2018).

Table 1. Electron microprobe data of some minerals of paleosome in the migmatites of the Hamadan region (Sepahi et al., 2018).

روش انجام پژوهش

در این پژوهش نخست بازدید و بررسی‏‌های میدانی برای توصیف واحدهای سنگی، تحلیل ساختاری، اندازه‏‌گیری دقیق پارامترهایی مانند برگوارگی و خطوارگی و نمونه‌برداری جهت‌دار انجام شد. سپس مقاطع نازک به شمار 44 مقطع موازی خطوارگی و عمود بر برگوارگی در آزمایشگاه تهیة مقطع دانشگاه بوعلی‌سینا، تهیه شد. سپس سنگ‌نگاری و ریزساختارهای آن بررسی و تجزیه و تحلیل شد. نام اختصاری کانی‏‌ها از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) برگرفته شده است.

ساختارهای میگماتیت‌ها

به باور جانسون و هادسون (Johnson et al., 2003)، میگماتیت‌ها به‌علت درشت‌بودن کانی‌ها بیشتر فابریک‏‌های دگرریختی را در مقیاس رخنمون نشان می‏‌دهند. از میان سه بخش لوکوسم، پالئوسوم و ملانوسم در میگماتیت‏‌ها، تنها لوکوسم‏‌ها به استقرار در بخش‌های با کرنش پایین، مانند بودین‌ها و نواحی کششی پهنه‏‌های برشی، گرایش دارند (2003 Johnson et al.,). این وضعیت (دانه‌درشت‌بودن و تجمع لوکوسوم در بخش‌های با کرنش پایین) در میگماتیت‏‌های پلیتی مناطق همدان و تویسرکان نیز دیده می‏‌شود. ساختارهای میگماتیت‏‌ها در این پژوهش به سه گروه ‌دسته‌بندی شده‏‌اند: ساختارهای مرحله ذوب^[12]، ساختارهای پس از تبلور^[13] و ساختارهای حالت جامد^[14]. اما سایر (Sawyer, 2008) در کتاب کار با میگماتیت‏‌ها اصول متفاوت‏‌تری برای توصیف ساختارهای میگماتیتی به‌کار برده است که پایة آنها ریخت‌شناسی مرتبة نخست و دوم میگماتیت‏‌هاست. در مرتبة نخست میگماتیت‏‌ها در دو دستة متاتکسیت و دیاتکسیت جای می‏‌گیرند. در مرتبة دوم ساختارهای متاتکسیت و دیاتکسیتی جداگانه بررسی می‏‌شوند. با توجه به (Sawyer, 2008) و رده‏‌بندی ریخت‌شناسی مرتبة نخست و دوم، برخی ساختارها در منطقة همدان، در متاتکسیت‏‌ها فراوان هستند و برخی در دیاتکسیت‏‌ها گسترش یافته‏‌اند. ساختارهای هر مرحله (متاتکسیت و دیاتکسیت) شامل انواع خاصی از چین‏‌ها، رگه‏‌ها و بودین‏‌هاست که در ادامه به معرفی آنها پرداخته می‏‌شود.

چین‏‌ها

چین‏‌های میگماتیت‏‌ها را می‏‌توان به دو گروه رده‏‌بندی کرد:

1- چین‏‌های میگماتیتی^[15]؛

2- میگماتیت چین‏‌خورده^[16] (Goswami et al., 2021).

درون برخی متاتکسیت‌ها، لایه‌های مقاوم پیدایش چین‌خوردگی خمشی^[17] با ماهیت چین موازی را به‌دنبال داشته است که به‌علت کوتاه‌شدگی موازی لایه‌بندی پدید آمده‌اند (شکل 3-A). ذوب پیشرونده رخداد یک انتقال به چین‌خوردگی جریانی را در پی دارد و این چین‌ها بیشتر چین‌های مشابه با لولای پهن و یال‏‌های باریک هستند (شکل 3-B). وجود لوکوسوم بیشتر در لولاهای چین در مقایسه با یال‏‌ها نشان‌دهندة انتقال مذاب از یال‏‌ها به‌سوی لولاست (Collins and Sawyer, 1996). در صورت وجود تناوب لایه‌های ضخیم و نازک، لایه‌های نازک، چین‌های با طول‌موج کوتاه را زودتر نشان می‌دهند و لایه‌های ضخیم با طول‌موج‌های بزرگ‌تر پس از لایة نازک (با تاخیر زمانی) آغاز به چین‌خوردن می‌کنند (شکل3-C). ازاین‌رو، فاز انتقال با وجود چین‌خوردگی‌های جریان فعال و غیرفعال شناخته می‌شود Sawyer, 2008)). در دیاتکسیت‏‌ها، چین‏‌ها بیشتر از نوع ناهماهنگ یا پیچیده دیده می‏‌شود (شکل 3-D).

در میگماتیت‏‌های منطقة همدان چین‏‌های خمشی که از چین‌خوردن لوکوسوم‌ها پدید آمده‏‌اند و در یال‌های آن شکل‌های Z و S شکل ناشی از دگرریختی یال‌ها دیده می‏‌شوند (شکل 4-A). در برخی بخش‌ها، لوکوسوم‏‌‏‌ها به‌همراه پالئوسوم در چین‌خوردگی فعال شرکت کرده‏‌اند و همزمانی چین‌خوردگی و میگماتیت‏‌زایی را نشان می‏‌دهند (شکل 4-B). همچنین، چین‏‌های برشی فراوانی از جنس متادیوریت (شکل4-C) و لوکوسوم (شکل 4-D) وجود دارد که نشان‌دهندة دگرریختی میگماتیت‏‌ها پس از سردشدن و دگرریختی آنها در حالت جامد است.

شکل3. A) چین موازی که مراحل اولیه میگماتیتی شدن در متاتکسیت را نشان می‏‌دهد. اختلاف مقاومت لایه‏‌ها بالا است. این چین در پی مراحل بعدی یال‌هایش جدا شده است (منطقة سیمین)؛ B) چین مشابه همزمان با میگماتیتی‌شدن که لولای ضخیم و یال‌های نازک از جنس لوکوسوم دارد (منطقة درة مرادبیک)؛ C) تناوب لایه‏‌های نازک و ضخیم لوکوسوم‌ها که لایه‌های نازک چین‏‌های با طول موج کوتاه‏‌تری را پدید آورده‏‌اند (منطقة سیمین)؛ D) چین‏‌های ناهماهنگ در دیاتکسیت‏‌های منطقه (منطقه سیمین).

Figure 3. A) Parallel fold showing early stages of migmatitization in metatexite. The difference in the layers' resistance is high. This fold is separated from its limbs during the later stages (Simin area); B) A similar fold at the syn-migmatitization, which has thick hinges and thin limbs of leucosomes (Moradbeik Valley region); C) Alternation of thin and thick layers of leucosomes, which have created thin folds layers with shorter wavelengths (Simin area); D) Disharmonic folding in diatexite of the region (Simin region).

شکل4. A) چین همزمان با میگماتیت از نوع چین‏‌های خمشی با لایة نازک و ضخیم (منطقة سیمین)؛ B) ملانوسوم (نقطه‌چین‌های زرد) و لوکوسوم همزمان داخل پالئوسوم چین خورده‏‌اند (منطقة درة مرادبیک)؛ C) چین برشی در رگه با ترکیب متادیوریتی در متاتکسیت (منطقة سیمین)؛ D) چین برشی از لایه‏‌های لوکوسوم (منطقة سیمین).

Figure 4. A) Migmatitic fold of the type of flexural folds with thin and thick layers (Simin area); B) Melanosome (yellow dotted line) and leucosome are folded inside the paleosome at the same time (Moradbeik Valley area); C) Shear folds in the vein with metadiorite composition in metatexite (Simin area); D) Shear folds of leucosome layers (Simin area).

رگه‏‌ها

رگه‏‌های آپلیتی، پگماتیتی، کوارتزی و حتی دیوریتی در منطقه به فراوانی دیده می‏‌شوند (شکل‌های 5-A تا 5-D). محتوای کانی‌شناسی رگه‌های آپلیتی و پگماتیتی همانند هم است و اندازة دانه‏‌های آنها با هم متفاوت است و از نوع ساده تا نواری تغییر می‏‌کنند. رگه‌های آپلیتی بیشتر بافت دانه‌شکری دارند؛ اما بافت پگماتیت‏‌ها بیشتر نیمه‌شکل‌دار گرانولار است. کانی‏‌های اصلی آنها شامل کوارتز و آلکالی‌فلدسپار هستند و کانی‌های فرعی مانند تورمالین، گارنت و مسکوویت نیز گاه در آنها یافت می‌شوند. رگه‌های لوکوکراتیک (بیشتر با ترکیب گرانیتی) از نسل‏‌های مختلف در منطقه بسیار رایج هستند و رگه‌های جوان‌تر که پس از رشد میگماتیت پدید می‌آیند، بیشتر روی رگه‌های قدیمی‌تر چین‌خورده که زمینة میگماتیتی دارند، تشکیل شده‏‌‏‌‏‌اند (شکل 5-E). چین‌های روده‏‌ای^[18] تیگماتیک با ریخت‌شناسی نامنظم بیشتر در میگماتیت‌ها دیده می‌شوند که در آن ترکیب سازندة رگه‌ در زمینه‌ای با مقاومت بیشتر از سنگ میزبان میگماتیت فراگرفته شده‌ است (شکل 5-F).

شکل 5. A) رخنمونی از یک رگة آپلیتی در منطقه؛ B) رگه‏‌های پگماتیتی که در میگماتیت متاتکسیتی نفوذ کرده‌اند؛ C) نفوذ رگه‏‌های کوارتزی در میگماتیت‏‌های آلومینوسیلیکات‏‌دار که به اندازة متاتکسیت دگرگون شده‏‌اند؛ D) نفوذ رگه‌های دیوریتی در میگماتیت‏‌های آلومینوسیلیکات‏‌دار که به اندازة دیاتکسیت دگرگون شده‏‌اند؛ E) رگه‏‌های همزمان با میگماتیت و رگه‏‌های جوان‌تر که رگه‏‌های پیشین را قطع کرده‏‌اند؛ F) چین روده‏‌ای.

Figure 5. A) An outcrop of an aplitic vein in the area; B) Pegmatite veins intruded into the metatexitic migmatite; C) Quartz veins intruded the aluminosilicate migmatites that have been altered to the extent of metatexite; D) Intrusion of diorite veins in aluminosilicate migmatites that have been metamorphosed to diatexite; E) Syn-migmatite veins and younger veins that cut previous veins; F) Ptygmatic fold.

بودین‏‌ها

در مراحل آغازین ذوب‏‌بخشی (متاتکسیت) با افزایش درصد‌حجمی مذاب مقاومت سنگ در بخش پالئوسوم کمی کاهش می‏‌یابد. در این مرحله اختلاف مقاومت لایه‏‌ها بالاست و لایه‏‌های نامقاوم شامل تکه‏‌ها و حوضچه‏‌های^[19] لوکوسوم درجا هستند (Li et al., 2023). میزبان مقاوم (بخش پالئوسوم که لوکوسوم در آن نفوذ کرده است) شامل پالئوسوم، ملانوسوم یا دایک مافیک (شکل 6-A) است و ضخامت لایه‏‌ها از میلی‏‌متر تا سانتی‏‌متر تغییر می‌کند. در این مرحله بودین‏‌های نوع برگواره که با مذاب پر شده‌اند^[20] پدید می‌آیند (شکل 6-B). با افزایش درصدحجمی مذاب (بیشتر از 30 درصد) کاهش مرحلة دوم مقاومت سنگ رخ می‏‌دهد و اختلاف مقاومت بسیار بالاست. میزبان نامقاوم شامل مذاب لوکوسوم و لایه‏‌های نامقاوم بلوک‏‌های ملانوسوم (شکل 6-C) یا بجامانده^[21] (شکل 6-D) است. ضخامت لایه‏‌ها cm-m و فاصلة لایه‌ها dm-m است.

شکل 6. A) دایک مافیک میکرودیوریتی بودین‌شده در میگماتیت که انتهای قطعات بودین‌ها حالت پر مانند و نامنظم دارد و در میان قطعات لوکوسوم تجمع یافته است و همزمانی بودین‌شدگی را با میگماتیتی‌شدن نشان می‏‌دهد (منطقة سیمین)؛ B) در میگماتیت متاتکسیتی بودین‏‌های نوع برگواره که با مذاب لوکوسومی پر شده است (منطقة دره مرادبیک)؛ C) بودین‌شدگی در پالئوسوم با کشیدگی بیشتر در بخش پایین (میگماتیت متاتکسیت، منطقة سیمین)؛ D) بودین‏‌های ملانوسم در زمینة لوکوسومِ میگماتیت دیاتکسیت (منطقة سیمین. برگرفته از سپاهی و همکاران (Sepahi et al., 2009)).

Figure 6. A) Boudinaged mafic microdiorite dyke in migmatite, where the ends of the boudin fragments have a feather-like and irregular shape and are accumulated among the leucosome fragments, showing the simultaneity of boudinage and migmatitization (Simin region); B) Melt filled foliation boudins in metatexitic migmatite (Moradbeik Valley region); C) Boudins in the mesosome in metatexite migmatite in which the extension was greater at lower part (Simin region); D) Melanosome boudins in the leucosome in diatexite migmatite (Simin region; Sepahi et al., 2009).

پس از تبلور در میگماتیت‏‌های متاتکسیت اگر اختلاف مقاومت لایه‏‌ها بسیار کم باشد و حجم مذاب از 10 درصد کمتر باشد بودین‏‌های برگواره که با رگه پرشده‏‌اند، پدید می‌آیند. در این مرحله پالئوسوم‏‌هایی که لوکوسوم‏‌‏‌های درجا دارند به‌صورت لایه‏‌های مقاوم رفتار می‏‌کنند. اگر اختلاف مقاومت بالا باشد و حجم مذاب برابر با 10تا30 درصد باشد لوکوسوم‌های تکه‏‌ای یا وصله‏‌دار به‌صورت لایه‏‌های مقاوم رفتار می‏‌کنند و بودین‏‌های عدسی‌شکل^[22] را پدید می‌آورند (Li et al., 2023) (شکل 7-A). اگر درصد حجمی لوکوسوم افزایش یابد یعنی به مرحلة دیاتکسیت برسد، بودین‏‌های نوع بادکردگی-نازک‌شدگی (شکل 7-B)، بلوکی و مخروطی پدید می‌آیند. حضور بودین‏‌های چندلایه‏‌ای^[23] در منطقة همدان (شکل 7-C) نشان‌دهندة اختلاف مقاومت بالای لوکوسوم با سنگ میزبان در هنگام افزایش حجم لوکوسوم است. در میگماتیت‏‌های دیاتکسیت اختلاف مقاومت لایه‏‌ها کم می‏‌شود و پورفیروکلاست‏‌های درشت از لوکوسوم ^[24] پدید می‌آیند (شکل 7-D).

شکل 7. A) بودین‌های نامتقارن از جنس لوکوسوم در میگماتیت متاتکسیت؛ B) بودیناژ بادکردگی نازک‌شده[25] موازی لایه‌بندی در متاتکسیت؛ C) بودین‌های چندلایه‌ای در بخش متاتکسیت؛ D) پورفیروکلاست درشت فلسیک با حرکت برشی راست‌بر (همة عکس‌ها مربوط به منطقة سیمین هستند).

Figure 7. A) Asymmetric boudins of leucosum in the metatexite migmatite; B) Pinch and swell boudinage parallel to metatexite layering; C) Multi-layered boudins in the metatexite part; D) Felsic Megaporphyroclast with dextral shear sense (All photos are from the Simin area).

در منطقه شواهدی وجود دارد که پس از تبلور و سردشدن میگماتیت‏‌ها، دوباره شرایط دگرریختی شکل‌پذیر حاکم شده است و دگرریختی حالت جامد میگماتیت‏‌ها را به‌دنبال داشته است. از شواهد دگرریختی حالت جامد در میگماتیت‏‌ها می‏‌توان بودین‏‌های چین‏‌خورده^[26] (شکل 8-A)، باندهای برشی (شکل 8-B)، چین‏‌های نیامی (شکل 8-C) و چین‏‌های بی‏‌ریشه (شکل 8-D) را نام برد. در این مرحله رگة‏‌‏‌ کوارتزی مقاومت بسیار بالایی دارد. رئولوژی سنگ جامد به‌عنوان تابعی از متغیرهای سازنده و محیطی، مانند کانی‏‌شناسی، محتوای سیال و شیمی، اندازة دانه کانی‌ها، تفریق مذاب، دما، فشار و شرایط تنش تفریقی متفاوت است (2008 Bürgmann and Dresen,). در میگماتیت استروماتیکی منطقة همدان لوکوسوم‏‌های موازی با برگوارگی اولیه وجود دارند که در آغاز، کشیدگی اولیه موازی با لایه را تجربه کرده‌اند و به بودین‌های مخروطی دگرریخت شده‏‌اند و پس از آن، در مرحلة پس هنگام کوتاه‌شدن این بودین‏‌ها چین خورده‏‌اند (شکل 8-A).

شکل 8. A) لوکوسوم‌هایی که نخست بودین شده‏‌ و سپس در دگرریختی پسین چین‏‌خورده‌اند (منطقة سیمین)؛ B) بودین نوع باند برشی از لوکوسوم‌ها در میگماتیت (منطقة سیمین)؛ C) چینِ غلافی با ترکیب لوکوسوم (منطقة درة مرادبیک)؛ D) چین بی‌ریشه در دگرریختی حالت جامد (‌منطقة سیمین).

Figure 8. A) Leucosome that were initially boudinaged and subsequently folded during later deformation (Simin region); B) Shear-band boudinage of leucosomes in migmatite (Simin region); C) Sheath fold with leucosome composition (Moradbeik Valley region); D) Rootless fold in solid-state deformation (Simin region).

ریز ساختارهای میگماتیت‌ها

برای بررسی ریزساختارهای میگماتیت‏‌ها بخش‌های لوکوسوم، ملانوسم و پالئوسوم بررسی شد. مهاجرت مرز دانه‏‌ها از نوع برآمدگی^[27]، ماکل دگرریختی در پلاژیوکلاز و تیغه‏‌های دگرریختی کوارتز در لوکوسوم‏‌‏‌های منطقه به‌فراوانی دیده می‏‌شود که دگرریختی حالت جامد را در لوکوسوم‏‌‏‌ها نشان می‏‌دهد. مرزهای 120 درجة کوارتز که سازوکار بازتبلور و کاهش مساحت مرز دانه پس از پایان دگرریختی را نشان می‏‌د‏‌‏‌هد نیز در لوکوسوم‏‌‏‌ها دیده می‏‌شود که پس از تبلور میگماتیت‏‌ها پدید آمده است (شکل 9). بخش ملانوسوم از بیوتیت‏‌های جهت‏‌دار ساخته شده است (شکل 10). از دیدگاه چگونگی پیدایش، سپاهی و همکاران (Sepahi et al., 2018) بیوتیت‏‌های درون میگماتیت‏‌های همدان را از دو نسل دانسته‏‌اند. بیوتیت‏‌های نسل نخست فراوانی بیشتر و جهت‏‌یابی دارند (Sepahi et al., 2018). گاه گارنت، استارولیت و به مقدار کمتر پلاژیوکلاز و کوارتز نیز در ملانوسوم تمرکز دارد. پلاژیوکلازها ماکل پلی‏‌سینتتیک و ماکل دگرریختی دارند. گارنت‏‌های ملانوسوم نیز خردشدگی نشان می‏‌دهند و پس از زمین‌ساخت پدید آمده‏‌اند (شکل 9).

شکل 9. تصویر میکروسکوپی از A) بازتبلور با برآمدگی (BLG) در لوکوسوم میگماتیت‏‌های منطقة سیمین؛ B) ماکل دگرریختی در پلاژیوکلاز (کوارتزها نیز خاموشی موجی دارند و دگرریختی درون بلوری نشان می‏‌دهد)؛ C) تیغه‏‌های دگرریختی در کوارتز درون لوکوسوم جهت‏‌یابی دارد و دگرریختی آن به‌صورت خزش است؛ D) کاهش مساحت مرز دانه (GBAR) در تجمعات بلورهای کوارتز درون لوکوسوم.

Figure 9. Photomicrographs of A) Bulging recrystallization (BLG) in the leucosome of migmatites of the Simin area; B) Deformation twinning plagioclase (Quartzes also have a undulose extinction and internal crystalline deformation); C) Deformation lamellae in quartz in the leucosome that have prefer orientation and show creep deformation; D) Grain boundary area Reduction (GBAR) in the accumulations of quartz crystals in the leucosome.

شکل 10. A) لایه‏‌های غنی از بیوتیت (ملانوسوم) در کنار لایه‏‌های فقیر از بیوتیت و غنی از کوارتز (لوکوسوم) و جهت‏‌یابی ترجیحی؛ B) کانی‌های گارنت، استارولیت پس از زمین‌ساخت و بیوتیت‏‌های نسل نخست در بخش ملانوسم میگماتیت متمرکز شده‏‌اند؛ C) دگرریختی آندالوزیت در بخش پالئوسوم با حاشیة زبانه‌ای‌شکل. در سمت چپ بلورهای کوارتز در جهت کشش رشد کرده‌اند؛ D) چین‌خوردگی بیوتیت‏‌های نسل نخست در لایه ملانوسم که همزمانی دگرریختی و میگماتیتی‌شدن را نشان می‏‌دهد.

Figure 10. Photomicrographs of A) Biotite-rich layers (melanosomes) in the vicinity of biotite-poor and quartz-rich layers (leucosomes) and preferred orientation; B) Garnet minerals, post-tectonic staurolite and first-generation biotites in the melanosome in migmatite; C) Deformation of andalusite in the mesosome part with a tongue-shaped margin. On the left side, quartz crystals have grown in the tension direction; D) Folding of biotites of the first generation and small amount of muscovite in the melanosome layer, which shows syn-deformation migmatitization.

بحث

از متداول‌ترین ساختارهای موجود در منطقة مورد بررسی، متاتکسیت‌های نوع لکه‏‌ای^[28] است که به‌صورت تکه‌های نیمه‏‌گرد تا بیضی‌شکل از نئوسوم‌های کوچک (تا 1 متر در 1 متر)، پراکنده و بی برگوارگی دیده می‌شود. اینها در مراحل نخستین ذوب‌بخشی در میزبان خود پدید می‌آیند (Slagstad et al., 2005). با پیشرفت بیشتر در ذوب‌بخشی، نئوسوم با ادغام به‌صورت وصله‏‌های بزرگ رشد می‏‌کند. اصطلاح تکه‏‌های نبولیتیکی ^[29] نیز در مکان‌هایی که وصله‏‌های بزرگ نئوسوم مرزهای پراکنده را نشان می‌دهند شناسایی می‌شود. لوکوسوم و ملانوسوم در میگماتیت‌های وصله‏‌دار و نبولیتی معمولاً یکنواختی گسترده‏‌ای را در توزیع حفظ می‏‌کنند. به‌طور کلی، چنین میگماتیت وصله‏‌ای نشان‌دهندة درجه کمتری از اختلالات ساختاری در هنگام ذوب‌بخشی است (Slagstad et al., 2005). با این حال، کرنش سین‌آناتکتیک[30] درباره میگماتیت‌های نبولتیک کمی بیشتر است (Sawyer, 2008). با افزایش بیشتر کرنش سین‌آناتکتیک، نوع وصله‏‌ای می‏‌تواند با انواع دیگر جایگزین شود؛ زیرا مذاب می‏‌تواند به ساختارهای کششی حرکت کند (White et al., 2004). میگماتیت‏‌های با ساختار اتساعی^[31] با توجه به یک مکان ساختاری ترجیحی خاص نئوسوم شناسایی می‌شوند. این ساختارها در رخنمون‏‌هایی دیده می‏‌شوند که لایه‏‌بندی‏‌هایی با اختلاف مقاومت لایه دیده می‏‌شود و بازتابی از نقش رئولوژی لایه هستند (Cavalcante et al., 2016). در اینباره، لوکوسوم‌ها بیشتر در مکان‌های ساختاری کم تنش/کششی (مانند شکستگی‌ها، لولاهای چین خورده، سایه‌های فشار و/یا فضاهای میان بودین‌ها) دیده می‌شوند. ناسازگاری‌های کرنش در سراسر لایه‏‌ها چه‌بسا علت اصلی توسعه میگماتیت‏‌هاست (Cavalcante et al., 2016). ترکیب سنگ‏‌ها در ناحیة دگرریختی میگماتیت بسیار ناهمگن است و تفریق مذاب، نسبت لوکوسوم و اندازة دانه همگی در زمینه‏‌های مختلف سنگ‌شناسی متفاوت است (Li et al., 2023).

رئولوژی و رفتار دگرریختی سنگ‏‌ها در منطقه مورد بررسی در درجة نخست به ترکیب کانی‌شناسی سنگ مربوط می‏‌شود که آن هم به‌نوبه خود تا اندازة بسیار از سنگ مادر سرچشمه گرفته است (شکل 11-A).

شکل 11. نمودار نمادین رابطة  میان نوع بودیناژ و نسبت حجمی لوکوسوم میگماتیت‏‌ها را نشان می‏‌دهد؛ A) تغییر در استحکام سنگ حجیم، ناهمگنی، تفریق مذاب[32] و نوع بودین در طول مرحله میگماتیت‏‌زایی؛ B) تغییر در استحکام توده سنگ، ناهمگنی، تفریق لوکوسوم، و نوع بودین در طول مرحله پس از میگماتیت‏‌زایی (Li et al., 2023).

Figure 11. The schematic diagram shows the relationship between the type of boudinage and the volume ratio of migmatites; A) Changes in bulk rock strength, heterogeneity, melt fraction, and boudinage type during the migmatization stage; B) Changes in rock mass strength, heterogeneity, leucosome fractionation, and boudin type during the post-migmatitization stage (Li et al., 2023).

در طول ذوب، تفریق مذاب به‌طور چشمگیری استحکام سنگ را کنترل می‏‌کند. به‌طور کلی، توزیع ناهمگن مذاب پیدایش تغییرات فضایی و تغییرات لحظه‏‌ای در اختلاف مقاومت میان لایه‌های ملانوسوم و لوکوسوم را به‌دنبال دارد. افزون‌بر تأثیر توزیع مذاب، درجة پیشرفت دگرگونی در میگماتیت نیز با تکامل و توزیع ترکیب کانی‌شناسی در مرحلة ذوب‌بخشی کنترل می‏‌شود (Cavalcante et al., 2016). برای نمونه درجة ذوب‌بخشی و توزیع لوکوسوم در میگماتیت‏‌های کردیریت‏‌دار بیشتر از میگماتیت‌های آلومینوسیلیکات‏‌دار است (شکل 11-B).

در هنگام ذوب‌بخشی، مذاب در امتداد صفحات برگوارگی حرکت می‌کند و در هنگام ذوب به مناطق برشی همسن مهاجرت می‏‌کند. از دست‌دادن مذاب باعث تقویت سنگدانه‏‌های حجیم به‌جا‌مانده می‏‌شود. در چنین شرایطی، دایک‏‌ها و رگه‏‌های مافیک به‌علت با ترکیب کانی مافیک‏‌تر و دمای ذوب بالاتر، مقاومت بیشتری نسبت به بجامانده^[33] دارند و بدون تغییر خاصی به‌صورت رگه یا لایه مستقل در میگماتیت به‌جای می‌مانند (Li et al., 2023). بودیناژ میگماتیت‌های بودین‌شده نشان می‌دهد لوکوسوم در مرحلة دگرریختی حالت جامد که به‌دنبال تبلور کامل پدید می‌آید، مقاومت بیشتری نسبت به ملانوسوم دارد (Li et al., 2023). بودیناژ میگماتیت‏‌های منطقة مورد بررسی به‌طور چشمگیری توسط اختلاف مقاومت میان لوکوسوم و پالئوسوم کنترل می‌شود (شکل 12).

منطقة همدان با توجه به جای‌گرفتن در پهنة کمان قاره‏‌ای (Sepahi, 2008; Ahmadi-Khalaji et al., 2007; Sepahi et al., 2019) از رخدادهای دگرگونی و دگرریختی مرز قاره‏‌ای متعدد متأثر شده است و یکی از پهنه‏‌های زمین‏‌شناسی پیچیده و ناآرام پهنة زمین‌ساختی سنندج -سیرجان است. رخنمون‏‌های میگماتیتی در یک پهنة برشی بزرگ مقیاس (Jafari et al., 2008) با برگوارگی میلونیتی و با شیب متوسط رو به شمال‌باختری و شمال‌خاوری گسترده شده است. این پهنة برشی به‌صورت باندهای برشی در منطقه دیده می‏‌شود و موجب دگرریختی لوکوسوم میگماتیت‏‌ها و نیز بودین‌شدن بلورهای آندالوزیت شده است (Izadi Kian et al., 2013). سپاهی و همکاران (Sepahi et al., 2018) دست کم سه بار گرم‌شدگی در دگرگونی‌های همبری و ناحیه‌ای را، برای منطقة همدان یادآور شده‏‌اند. ایزدی‏‌کیان و همکاران (Izadi Kian et al., 2013) نیز دست‌کم سه مرحلة دگرریختی در این منطقه را معرفی کرده‌اند که با توجه به طرح تداخلی چین‏‌ها در این منطقه، چین‏‌خوردگی هم‌محور در هر سه مرحله روی داده است. برخی کانی‏‌های آلومینوسیلیکات (آندالوزیت) که هنگام دگرگونی‏‌های ناحیه‏‌ای و همبری پدید آمده‌اند، با تنش‏‌های کششی بودین‌شده و فاصلة بودین‏‌ها با کوارتزهای پلی‏‌کریستالین پر شده است. آندالوزیت‏‌های دگرگونی ناحیه‏‌ای جهت‏‌دار هسستند و امتداد غالب آنها رو به جنوب‌خاوری است (Izadi Kian et al., 2013).

شکل 12. توسعة متفاوت درجات ذوب، ساختارهای میگماتیتی و در ظاهر سنگ در لایه‌های مختلف در پی اختلاف در ترکیب لایه‌بندی سنگ مادر (منطقة سیمین).

Figure 12. Different development of melting degrees, migmatite structures, and the rock in different layers due to the different composition of layering in the protolith (Simin region).

برداشت

تجزیه و تحلیل صحرایی و هندسی ساختارهای مختلف در منطقه، سبب می‏‌شود تا روابط میان رئولوژی، اختلاف مقاومت و دگرریختی در هنگام میگماتیت‏‌زایی شناخته شود. میگماتیت‏‌های منطقه دگرریختی را در سه مرحلة همزمان با ذوب‌بخشی، در حالت جامد پس از تبلور و نیز دگرریختی حالت جامد بعدی تجربه کرده‏‌اند:

در مرحلة همزمان با ذوب‌بخشی در منطقة همدان، بودین‌های نوع برگواره که با مذاب پرشدگی دارند، بودین‏‌های پالئوسوم و بودین‏‌های ملانوسوم پدید آمده‏‌اند.

در مرحلة دگرریختی حالت جامد بلافاصله پس از تبلور بودین نوع بادکردگی – نازک شدگی و بودین‏‌های چند لایه‏‌ای پدید آمده‏‌اند و همچنین، پورفیروکلاست‌های درشت با ترکیب لوکوسوم در این مرحله در حضور نیروهای زمین‌ساختی پدیدار شده‏‌اند.

در مرحلة دگرریختی حالت جامد پس از تبلور کامل میگماتیت‏‌های منطقه ساختارهایی مانند بودین‏‌های چین‌خورده، چین‏‌های بی‏‌ریشه، بودین‏‌های نوع باند برشی از جنس لوکوسوم، چین‏‌های نیامی با ترکیب لوکوسوم پدید آمده‏‌اند.

بودین‏‌شدگی سنگ‏‌های میگماتیتی منطقه، به اختلاف مقاومت مکانیکی، درصد ذوب‌بخشی و رفتار رئولوژیک لایه‌های پالئوسوم و لوکوسوم بسیار وابسته هستند.

 رگه‏‌ها و دایک‏‌های مافیک بیشتر به‌صورت سالم در منطقه به‌جای مانده‏‌اند و گاه دچار چین‏‌خوردگی یا بودین‏‌شدگی شده‏‌اند؛ اما به‌علت محتوای کانی‏‌شناسی مافیک‏‌تر و دمای ذوب بالاتر، مقاومت بیشتری دارند و از تغییرات ناشی از ذوب در امان بوده‏‌اند.

چین‌خوردگی سین-آناتکتیک یا چین‌خوردگی در هنگام پیدایش میگماتیت (چین‏‌های میگماتیتی) و نیز چین‏‌خوردگی پس از پیدایش سنگ میگماتیت (میگماتیت چین‏‌خورده) در منطقه حضور دارد. چین‏‌های میگماتیتی همزمان با ذوب‌بخشی از نوع چین مشابه با ترکیب لوکوسوم پدید آمده‌اند که در آنها، ضخامت لوکوسوم در بخش لولای چین بسیار بیشتر از یال‌های آن بوده است؛ اما پیدایش میگماتیت چین‌خورده در مرحلة سوم (دگرریختی حالت جامد) رخ داده است.

در مرحلة ذوب، استحکام سنگ در پی ذوب به‌شدت ضعیف می‏‌شود. استحکام سنگ به آرامی با افزایش تفریق مذاب کاهش می‏‌یابد، اما در مرحلة دگرریختی حالت جامد، وجود لوکوسوم‏‌ها و نفوذ آپلیت‏‌ها تقویت مقاومت میگماتیت‏‌های منطقه را به دنبال داشته است.

[1] Metatexite

[2] Diatexite

[3] Melt fraction

[4] Paleosome

[5] Residuum

[6] Neosome

[7] Protolith

[8] Genesis

[9] Melt stage

[10] After crystallization

[11] Solid state

[12] Melting stage

[13] After crystallization

[14] Solid state

[15] Migmatitic fold

[16] Folded migmatite

[17] Buckle folding

[18] Ptygmatic

[19] pool

[20] Melt filled foliation boudins

[21] Residuum

[22] Object boudin

[23] Multiple layer boudin

[24] felsic mega porphyroclast

^[25] pinch and swell

[26] folded boudin

[27] Bulging

[28] Patch type

[29] Nebulitic patch

^[30] syn-anatectic

[31] Dilation-structured migmatites

^[32] melt fraction

[33] Residum