سنگ‌نگاری، سنگ‌شناسی و زمین‌شیمی توده‌های نیمه‌آتشفشانی در کانسار مس- مولیبدن پورفیری دوگان (کمربند ترود- چاه‌شیرین)

مقدمه

محدودة معدنی دوگان در حاشیة شمالی کویر مرکزی ایران و در شمال‌باختری روستای ترود از توابع شهرستان شاهرود جای دارد. از دیدگاه ساختاری، گسترة استان سمنان از شمال به جنوب شامل پهنه‌های ساختاری البرز مرکزی، البرز خاوری، ایران مرکزی (شامل سنگ‌های آذرین ترشیری و زیرپهنة یزد) است. ویژگی‌های ساختاری و تکتونیکی- رسوبی یادشده، باعث پیدایش کانسارها و محیط فلززایی متفاوت شده است. این محدوده از دیدگاه زمین‌شناختی، بخشی از کمربند ترود- چاه‌شیرین (TCS) به‌شمار می‌رود (شکل ۱؛ (Houshmandzadeh et al., 1978). کمربند ترود-چاه‌شیرین یک منطقة معدنی در شمال ایران است که با راستای شمالی از سیستم‌های اپی‌ترمال غنی از فلزات پایه و طلا-نقره ترشیری تعریف می‌شود و بخشی از کمربند کوه‌زایی البرز خاوری ایران به‌شمار می‌رود (TaleFazel et al., 2019). بررسی‌های اخیر (Abedini et al., 2023) نشان می‌دهند کمربند ترود-چاه‌شیرین بیشتر شامل سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری ائوسن و توده‌های نیمه‌آتشفشانی و آذرین درونی معادل آن است؛ اگرچه رخنمون‌های پراکنده‌ای از سنگ‌های دگرگون‌شده پالئوزوییک و مزوزوییک نیز یافت می‌شوند.

شکل 1. جایگاه کمربند ترود چاه- شیرین (TCS) در نقشة پهنه‌‏‌های ساختاری ایران با تغییراتی پس از Moghadam and Stern (2014)).

Figure 1. Location of the Toroud‐Chah Shirin belt (TCS) on the structural zone map of Iran (Modified after Moghadam and Stern, 2014).

الگوهای ساختاری این کمربند را دو گسل راستالغز اصلی، انجیلو در شمال و ترود در جنوب، کنترل می‌کنند که هر دو روند شمال‌خاوری دارند. محدودة بررسی‌شدة دوگان از لحاظ تفکیک و بررسی توده‌های آذرین درونی تا کنون به‌طور مفصل بررسی نشده است؛ در بررسی‌های پیشین (Eskandari et al., 2025)، این محدوده تنها یک کانسار مس – مولیبدن پورفیری دانسته شده است و از یک تودة نیمه‌آتشفشانی میکرودیوریتی یاد شده است؛ اما در بررسی‌های جدید بر پایة بازدیدهای دقیق صحرایی، بررسی مغزه‌های حفاری و همچنین، بررسی‌های سنگ‌نگاری، دست‌کم سه تودة نیمه‌آتشفشانی شناسایی شده‌‌اند که به‌صورت تلسکوپی در منطقه تزریق شده‌اند و هر سه توده، کانی‌سازی مس به‌صورت افشان و رگه- رگچه‌ای دارند. از این‌رو، در این پژوهش به معرفی، تفکیـک و بررسی این توده‌ها از دیدگاه ویژگی‌های سنگ‌نگاری و زمین‌شیمیایی پرداخته می‌شود.

زمین‏‌شناسی منطقه

حجم اصلی واحدهای سنگی در منطقة دوگان بر پایة نقشة زمین‌شناسی ۱:۱۰۰۰ دوگان (شکل 2؛ Moayyed and Alinezhad, 2020) شامل گدازه‌های آندزیتی، توف‌های آذرآواری و توده‌های نیمه‌آتشفشانی گوناگون است.

شکل 2. نقشة زمین‏‌شناسی 1:1000 دوگان (Moayyed and Alinezhad, 2020).

Figure 2. 1:1000 geological map of Dogan (Moayyed and Alinezhad, 2020).

بر پایة بررسی‌های سنگ‌نگاری، توده‌های نیمه‌آتشفشانی در این ناحیه ترکیب کوارتزمونزونیت تا مونزودیوریت پورفیری، دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری و کوارتزدیوریت تا گرانودیوریت پورفیری دارند. بیشترین گسترش این توده‌ها در بخش‌های شمال‌خاوری، مرکزی و جنوب‌خاوری محدوده است که در میان آنها، تودة کوارتزمونزونیت پورفیری گسترش بیشتری نسبت به دیگر توده‌ها دارد.

این توده‌های نیمه‌آتشفشانی در بخش‌های مختلف این محدوده در سنگ‌های آتشفشانی- رسوبی ائوسن نفوذ کرده‌اند و تأثیرات حرارتی محسوسی را روی این سنگ‌ها گذاشته‌اند. در پی نفوذ توده‌های یادشده و تأثیر شار حرارتی ناشی از آن فرایند دگرگونی همبری روی داده است و سنگ‌های یادشده دچار دگرگونی درجه پایین تا بسیار پایین شده‌اند. از دیگر ویژگی‌های این توده‌ها حضور آپوفیزهای کوچک است که به‌گونة باریک و کشیده دیده می‌شوند.

در ادامه به توصیف ویژگی‌های صحرایی این واحدهای آذرین درونی پرداخته می‌شود:

واحد کوارتزمونزونیت تا مونزودیوریت پورفیری (Qmz): بخش بزرگی از بخش مرکزی در محدودة بررسی‌شده را این تودة پورفیری فراگرفته است و از آنجایی‌که این توده را توده‌های دیگر قطع کرده‌اند پس سن آن از توده‏‌های دیگر قدیمی‏‌تر است و درون واحدهای ائوسن تزریق شده است (شکل‌های 3-A و 3-B).

واحد دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری (Dr): یکی دیگر از توده‏‌های بخش مرکزی این محدوده است که گسترش آن از برونزد تودة کوارتز مونزونیت پورفیری کمتر است. این توده در بخش مرکزی، تودة کوارتز مونزونیت پورفیری را قطع کرده است و ازاین‌رو، سن آن جوان‌تر است؛ اما قطع‌شدن آن با دایک‏‌های تودة کوارتز دیوریت پورفیری نشان می‏‌دهد از این توده قدیمی‌تر است (شکل 3-C).

واحد کوارتز دیوریت تا گرانودیوریت پورفیری (Qdr): جوان‌ترین توده در بخش مرکزی محدوده است که گسترش کمتری نسبت به دیگر توده‏‌های برونزد دارد (شکل 3-D).

روش انجام پژوهش

برای دستیابی به اهداف این پژوهش، پس از بررسی‏‌های میدانی و بازدید از رخنمون‌های گوناگون، نمونه‏‌برداری از مغزه‏‌های حفاری بخش‏‌های مختلف منطقة دوگان انجام شد. از نمونه‏‌های برداشت‌شده نزدیک به 200 مقطع نازک برای بررسی‏‌های سنگ‏‌نگاری و نزدیک به 60 مقطع صیقلی برای بررسی‏‌های کانه‏‌نگاری تهیه شد. پس از بررسی‏‌های میکروسکوپی و سنگ‏‌نگاری و تفکیک واحدهای نیمه‏‌آتشفشانی منطقه، برای اندازه‏‌گیری میزان اکسیدهای اصلی و فراوانی عنصرهای کمیاب و کمیاب خاکی نزدیک به 15 نمونه با کمترین دگرسانی (5 نمونه از هر توده‏‌) انتخاب شدند و برای بررسی شیمی و تعیین خاستگاه زمین‏‌ساختی واحدهای آذرین در آزمایشگاه شرکت مطالعات مواد معدنی زرآزما به روش فلورسانس پرتوی ایکس (XRF) و ICP-MS تجزیه شدند. سپس برای رسم نمودارها نرم‏‌افزار GCDkit به‌کار برده شد. داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة شیمیایی در جدول 1 آورده شده‌اند.

سنگ‌نگاری

کوارتزمونزونیت تا کوارتزمونزودیوریت پورفیری (Qmz): بر پایة بررسی‌های میکروسکوپی بافت غالب این توده، پورفیری با خمیرة ریزبلور است و کانی‌های اصلی آن شامل پلاژیوکلاز (45-40 درصدحجمی)، پتاسیم‌فلدسپار (35-30 درصدحجمی)، کوارتز (15-10 درصدحجمی) هستند. کانی‌های فرعی نیز (10-5 درصدحجمی) شامل آمفیبول، بیوتیت، آپاتیت، زیرکن و کانی‌های کدر هستند. فنوکریستال‏‌های پلاژیوکلاز شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار هستند و با سریسیت و کربنات سودومورف شده‏‌اند و در خمیرة ریز بلوری از کوارتز جای گرفته‌اند. فنوکریست‏‌های متوسط بلور پلاژیوکلاز نیز با سریسیت بسیار سودومورف شده‏‌اند (شکل 4-A). کانی‏‌های فرومنیزین که بیشتر شامل آمفیبول و بیوتیت هستند و کاملاً به کلریت و مگنتیت دگرسان شده‏‌اند و شناسایی کانیِ اولیه امکان‌پذیر نیست (شکل 4-B). کانی‏‌های سریسیت، کلریت، کربنات و اکسیدهای آهن از کانی‏‌های ثانویه‏‌ای هستند که در پی دگرسانی در این توده پدید آمده‏‌اند. بررسی‌ مغزه‌های حفاری که دگرسانی غالب فیلیک ضعیف تا متوسط- پروپلیتیک متوسط تا شدید در ژرفای کم دارند نشان می‌دهد با افزایش ژرفا شدت دگرسانی پروپلیتیک کاسته می‌شود و دگرسانی فیلیک شدت می‏‌یابد.

شکل 3. تصویرهای صحرایی از واحدهای نیمه‏‌آتشفشانی در منطقة دوگان. A) نمایی از توده کوارتزمونزونیت پورفیری و مرز آن با واحدهای ائوسن و تودة میکرودیوریت پورفیری (دید رو به شمال‏‌خاوری)؛ B) نمایی از توده کوارتزمونزونیت پورفیری در بخش مرکزی محدوده مورد بررسی (دید رو به خاور)؛ C) تودة کوارتزمونزونیت پورفیری و مرز آن با تودة میکرودیوریت پورفیری (دید رو به شمال‌)؛ D) همبری تودة کوارتز مونزونیت پورفیری با تودة گرانودیوریتی دید رو به شمال‌باختری) (Qmz: واحد کوارتزمونزونیت تا مونزودیوریت پورفیری؛ Dr: واحد دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری؛ Qdr: واحد کوارتز دیوریت تا گرانودیوریت پورفیری).

Figure 3. Field photographs of the subvolcanic units in the study area. A) View of the porphyritic quartz monzonite body and its boundary with the Eocene units and the porphyritic microdiorite body (view to the northeast); B) View of porphyritic quartz monzonite body in the central part of the study area (view to the east); C) porphyritic quartz monzonite body and its boundary with the porphyritic microdiorite body (view to the north); D) Contact of the porphyritic quartz monzonite body with the porphyritic granodiorite body (view to the northwest) (Qmz: Porphyritic quartz monzonite to quartz monzodiorite; Dr: Porphyritic diorite to microdiorite; Qdr: Porphyric quartz diorite to granodiorite body).

دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری (Dr):  بر پایة بررسی‌های میکروسکوپی، این واحد شامل کانی‏‌های اصلی پلاژیوکلاز (80-75 درصدحجمی)، آلکالی فلدسپار (5-0 درصدحجمی)، آمفیبول (15-10 درصدحجمی) است. همچنین، کانی‌های فرعی (10-5 درصدحجمی) شامل کوارتز، آپاتیت، زیرکن و کانی‏‌های کدر هستند. بافت سنگ میکرولیتی پورفیریک است و فنوکریستال‏‌های نیمه‌شکل‌دار پلاژیوکلاز با منطقه‏‌بندی ترکیبی، در خمیرة میکرولیتیکی متشکل از پلاژیوکلاز و اندکی کوارتز به‌همراه تجمعاتی از بیوتیت‏‌های ریز و پولکی ثانویه جای دارند (شکل 5-A). همچنین، فنوکریستال‏‌های پلاژیوکلاز به سریسیت و کانی‏‌های رسی دگرسان شده‏‌اند (شکل 5-B). بلورهای آمفیبول نیمه‌شکل‌دار تا بی‌شکل با کلریت و اکسیدهای آهن به‏‌صورت سودومورف جانشین شده‏‌اند (شکل 5-C).

شکل 4. تصویرهای میکروسکوپی (در XPL) از تودة کوارتزمونزونیت تا کوارتز مونزودیوریت پوفیری. A) فنوکریست پلاژیوکلاز دگرسان‌شده به سریسیت ؛ B) فنوکریستال شکل‌دار آمفیبول دگرسان به کلریت (در XPL).

Figure 4. Photomicrographs (in XPL) of porphyritic quartz monzonite to quartz monzodioritic body. A) Plagioclase phenocryst altered to sericite; B) Euhedral phenocryst of amphibole altered to chlorite.

کوارتز دیوریت تا گرانودیوریت پورفیری (Qdr): بر پایة بررسی‌های میکروسکوپی این توده شامل کانی‏‌های اصلی پلاژیوکلاز (60-55 درصدحجمی)، پتاسیم‌فلدسپار (15-10 درصدحجمی)، کوارتز (20-15 درصدحجمی) است. همچنین، کانی‌های فرعی آن (10-5 درصدحجمی) شامل زیرکن و آپاتیت است. این کانی‏‌ها در خمیرة ریزبلوری از کوارتز و شاید فلدسپار پراکنده‌ هستند و در واقع، بافت سنگ پورفیریک با خمیرة ریز بلور به‌شمار می‌رود. بیشتر فنوکریستال‏‌های شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار پلاژیوکلاز منطقه‏‌بندی ترکیبی دارند و اندکی به سریسیت دگرسان شده‏‌اند؛ اما در حالت کلی می‌توان گفت شدت دگرسانی کمتری دارند (شکل 6-A). بلورهای آمفیبول به‌صورت نیمه‌شکل‌دار و کشیده هستند و در برخی از مقاطع به‌صورت کمابیش سالم دیده می‌شوند؛ هرچند در برخی مقاطع دیگر نیز به کلریت دگرسان شده‏‌اند (شکل 6-B). بلورهای بیوتیت در همة مقاطع این واحد سنگی، به دو شکل دیده می‌شوند:

• بیوتیت‏‌های اولیه یا ماگمایی که مستقیماً از ماگما پدید آمده‌اند‏‌ و کمتر تحت‌تأثیر عوامل ثانوی بوده‌‏‌اند. این بیوتیت‌ها معمولاً به‌صورت شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار هستند و رخ‏‌های مشخص به رنگ قهوه‏‌ای و قهوه‏‌ای مایل به سبز دارند.
• بیوتیت‏‌های ثانویه که به‌صورت پولکی و ریزبلور و به رنگ قهوه‏‌ای در زمینة سنگ دیده می‏‌شوند (شکل 6-C).

شکل 5. تصویرهای میکروسکوپی از توده دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری. A) بافت میکرولیتیک پورفیری؛ B) دگرسانی فنوکریستال‏‌های شکل‌دار تا نیمه‌شکل‌دار پلاژیوکلاز از بخش مرکزی به سریسیت؛ C) دگرسانی فنوکریستال‏‌های آمفیبول به کلریت و اکسیدهای آهن تصویر A و B در XPL، تصویر C در PPL).

Figure 5. Photomicrographs of the porphyritic diorite to microdiorite: A) Porphyry microlithic texture; B) Alteration of plagioclase euhedral to subhedral phenocrysts from the central part to sericite; C) Amphibole phenocrysts altered to chlorite and iron oxides (Image A and B in XPL, Image C in PPL).

زمین‌شیمی سنگ کل

در جدول 1 داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة شیمیایی عنصرهای اصلی، کمیاب و خاکی کمیاب واحدهای نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان آورده‌ شده‌اند.

بحث

زمین‏‌شیمی عنصرهای اصلی و فرعی

ازآنجایی‌که واحدهای سنگی نیمه‏‌آتشفشانی دوگان تا اندازه‌ای دستخوش دگرسانی گرمابی شده‏‌ا‏‌ند، برای رده‌‏‌بندی و نامگذاری آنها نمودار SiO₂ در برابر Zr/TiO که بر پایة عنصرهای نامتحرک فرعی و کمیاب است، به‌کار برده شد. در این نمودار معادل درونی واحدهای یادشده آورده شده است. بر پایة این نمودار، سنگ‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان در محدودة سنگ‏‌شناسی گرانودیوریت، تونالیت و دیوریت جای می‌گیرند (شکل 7-A). برای تعیین سری ماگمایی سنگ‏‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان نمودار SiO₂ در برابر K₂O به‌کار برده شد. بر پایة این نمودار، نمونه‌ها سرشت کالک‏‌آلکالن تا کالک‏‌آلکالن با پتاسیم بالا دارند (شکل 7-B). در نمودار A/NK در برابر A/CNK درجة اشباع آلومین در توده‏‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقه، ویژگی متاآلومین و پرآلومین نشان می‏‌دهد (شکل 7-C).

شکل 6. تصویرهای میکروسکوپی (در XPL) از تودة کوارتزدیوریت تا گرانودیوریت پورفیری. A) فنوکریستال شکل‏‌دار تا نیمه‌‌شکل‏‌دار پلاژیوکلاز با منطقه‏‌بندی ترکیبی؛ B) بلورهای شکل‌دار و کشیده آمفیبول؛ C) بیوتیت ماگمایی در کنار بلورهای ریز و پولکی بیوتیت ثانویه.

Figure 6. Photomicrographs (in XPL) of the porphyritic Quartz diorite to granodiorite body A) Euhedral to subhedral phenocrysts of plagioclase with compositional zoning; B) Euhedral and elongated amphibole crystals; C) Magmatic biotite beside small and flaky crystals of secondary biotite.

جدول 1. داده‌های زمین‌شیمیایی اکسید عنصرهای اصلی (بر پایة درصدوزنی)، کمیاب و خاکی کمیاب در نمونه‌های سنگی منطقة دوگان.

Table 1. Geochemical data of major element oxides, trace and rare earth elements in the rock samples from Dogan region.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

جدول 1. ادامه.

Table 1. Continued.

 جایگاه ‌زمین‌ساختی ‌و ‌سنگ‌زایش‌واحدهای‌سنگی

سنگ‏‌های گرانیتوییدی بر پایة ویژگی‌های سنگ‌شناسی، کانی‌شناسی و زمین‏‌شیمیایی به چند گروه دسته‌بندی می‌شوند. هر نوع سنگ گرانیتی در رژیم‌های زمین‏‌ساختی متفاوتی پدید می‌آید که گویای تاریخچة تکاملی ماگمای مادر و جایگاه زمین‌ساختی پیدایش آن است (Wilson, 1989; Barbarin, 1999; Li et al., 2017; Yan et al., 2017). برای شناسایی محیط‌های زمین‏‌ساختی از عنصرهای کمیاب می‌توان استفاده کرد که در میان آنها، عنصرهای Th، Yb، Nb، Ta و Y (به‌علت تحرک کم هنگام رخدادِ فرایندهای پس از پیدایش سنگ‏‌های ماگمایی) اهمیت بالایی دارند (Pearce et al., 1984; Zarasvandi et al., 2005). برای بررسی محیط زمین‏‌ساختی نمونه‌های مربوط به توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان از نمودارهای پیرس و همکاران (Pearce et al., 1996) (شکل‌های 8-A، 8-B و 8-C) و شندل و گورتون (Schandl and Gorton, 2002) (شکل 8-D) و همچنین، نمودار تمایزی براون و همکاران (Brown et al. 1984) (شکل 8-E) به‌کار برده شدند. در این نمودارها، همة نمونه‌ها در محدودة حاشیة فعال قاره‌ای (VAG) و کمان قاره‌ای نرمال جای می‌‌گیرند.

عنصرهای خاکی کمیاب (REE)

برای بررسی تغییرات ماگمای سازنده نسبت به ماگمای اولیه و همچنین، خاستگاه و روابط ژنتیکی آنها، عنصرهای کمیاب سنگ‏‌های منطقة دوگان به داده‏‌های ترکیب گوشتة اولیه و کندریت بهنجار شدند‏‌ و نمودارهای عنکبوتی آنها رسم شد (شکل 9). در نمودار بهنجارشدة عنصرهای کمیاب بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه، کمابیش همة نمونه‌های دوگان، از عنصرهای خاکی کمیاب سبک (LREE) نسبت به عنصرهای خاکی کمیاب سنگین (HREE) غنی‌شدگی نشان می‌دهند. غنی‌شدگی در عنصرهای خاکی کمیاب سبک را می‌توان به دو عامل نسبت داد: نخست، درجة ذوب‏‌بخشی کم در خاستگاه گوشته‌ای و دوم، آلایش ماگمایی با مواد پوسته‌ای (Almeida et al., 2007).

دربارة نمونه‌های منطقة دوگان می‌توان گفت با توجه به جدایش‌یافتگی مذاب سازندة سنگ‏‌های دوگان، ذوب مستقیم آنها از گوشته و تأکید بر نرخ ذوب نادرست است؛ اما نرخ ذوب می‌تواند بر غنی‌شدگی ماگمای بازیک سازندة این سنگ‏‌ها تأثیر داشته باشد. با توجه به سرشت کالک‏‌آلکالن تا کالک‏‌آلکالن با پتاسیم بالا، نرخ ذوب کم گزینة خوبی نیست و بیشتر تأثیر آلایش ماگمایی حاصل از هضم مواد پوسته‌ای دخیل بوده است. عنصرهایی مانند Sm، Sr و Yدر نمونه‌های تودة کوارتزمونزونیت تا مونزودیوریت پورفیری نسبت به توده‌های دیگر تهی‌شدگی نشان می‏‌دهند که این ویژگی می‌تواند پیامد دگرسانی شدید فیلیک – آرژیلیک در این توده باشد. همچنین، آنومالی منفی Sr را می‌توان پیامد نقش تبلور‏‌بخشی و جدایش بلورین پلاژیوکلاز در این توده دانست.

غنی‏‌شدگی از عنصرهای لیتوفیل با یون بزرگ (LILE) مانند Ba، Rb، Cs و K در بیشتر نمونه‏‌های منطقة دوگان ویژگی‏‌های زمین‏‌شیمیایی یک محیط ژئودینامیکی مرتبط با فرورانش را نشان می‏‌دهد (شکل 9-A).

بر پایة یک توافق کلی، اجزای مربوط به فرورانش نقش تعیین‌کننده‌ای در پیدایش سنگ‏‌های آذرین درونی میزبان ذخایر مس ± طلا ± مولیبدن پورفیری دارند (Richards et al., 2012).

شکل 7. سنگ‌های نیمه‌آتشفشانی دوگان در A) نمودار Zr/TiO₂ در برابر SiO₂ (Winchester and Floyd, 1977)؛ B) نمودار SiO₂ در برابر K₂O (Peccerillo and Taylor, 1976)؛ C) نمودار A/CNK ((Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O) در برابر A/NK (Al₂O₃/(Na₂O+K₂O)) (Shand, 1943).

Figure 7. Dogan subvolcanic rocks in A) Zr/TiO₂ versus SiO₂ diagram (Winchester and Floyd., 1977); B) SiO₂ versus K₂O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976); C) A/NK [molar ratio Al₂O₃/ (Na₂O + K₂O)] versus A/CNK [molar ratio Al₂O₃/ (CaO + Na₂O + K₂O)] diagram (Shand, 1943).

شکل 8. ترکیب سنگ‌های نیمه‌آتشفشانی دوگان در A، B، C) نمودارهای تمایز جایگاه زمین‏‌ساختی پیدایش ماگما (Pearce et al., 1984)؛ D) نمودار Ta در برابر Th (Schandl and Gorton, 2002)؛ E) نمودار تکتونوماگمایی Nb در برابر Rb/Zr (Brown et al., 1984).

Figure 8. Dogan subvolcanic rocks in A-B-C) Tectonomagmatic discrimination diagrams (Pearce et al., 1984); D) Ta versus Th diagram (Schandl and Gorton, 2002); E) Nb versus Rb/Zr tectonomagmatic diagram (Brown et al., 1984).

 شکل 9. ترکیب توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان در A) نمودار الگوی عنصرهای خاکی بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989)؛ B) نمودار الگوی عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (Boynton, 1984).

Figure 9. Composition of Dogan subvolcanic bodies in A) trace elements primitive mantle-normalized diagram (primitive mantle normalization values from Sun and McDonough, 1989), B) rare earth elements chondrite-normalized diagram (chondrite normalization values from Boynton, 1984).

همچنین، در نمودار بهنجارشدة عنصرهای کمیاب در برابر ترکیب گوشتة اولیه مقدار بالاتر عنصرهای K، Rb و Th نسبت به مقدار کمتر عنصرهایی مانند Sr، Ti و P چه‌بسا نشان‏‌دهندة آلودگی پوسته‌ای هنگام رخداد تحولات ماگمایی است. آنومالی مثبت Pb در همة نمونه‏‌ها نشانه‏‌ای دیگر از آلودگی پوسته‌ای ماگما و یا آبگیری[1] است (Pearce et al., 1984).

در نمودار عنکبوتی عنصرهای خاکی کمیاب که نسبت به REE کندریت (Boynton, 1984) بهنجار شده‏‌انـد (شکل 9-B)، الگوی پراکندگی عنصرهای خاکی کمیاب در نمونه‏‌های دوگان کمابیش هم‏‌راستا و موازی یکدیگر است و شیبی تندی نشان می‌دهد. به‌ گفتة دیگر، در این نمودار، غنی‏‌شدگی بالایی از LREE نســبت بــه HREE دیده می‏‌شود که از ویژگی‌های ماگماهای پدیدآمده در پهنه‌های فرورانش است (Gill, 1981; Wilson, 1989; Pearce, 1996; Rollinson, 1993). همچنین، این روند، وابستگی این سنگ‏‌ها به سری‏‌های کالک‏‌آلکالن را نشان می‏‌دهد (Winter, 2001).

در این نمونه‏‌ها مقدار 41/0-94/0 Eu/Eu*=، 02/20-83/1= (La/Yb)_n، 19/5-76/0= (La/Sm)_n و 78/1-97/0(Dy/Yb)_n= است. وضعیت اکسیداسیون یوروپیم در شرایط ماگمایی معمولی به دو صورت ⁺Eu² و ⁺Eu³ است. کاتیون Eu دو ظرفیتی جایگزین Ca²⁺ در پلاژیوکلاز می‌شود و ازاین‌رو، یک شاخص حساس برای جدایش پلاژیوکلاز از مذاب (با ناهنجاری‏‌های منفی در Eu نسبت به REE شناخته می‏‌شود) است. نمونه‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان تا اندازه‌ای با ناهنجاری‌های منفی Eu شناخته می‌شوند که می‌تواند پیامد نبود حالت اکسیداسیون و/یا جدایش پلاژیوکلاز باشد (Richards et al., 2012).

نقش آلایش پوسته‌ای

آلایش با مواد پوسته‌ای می‌تواند به افزایش میزان عنصرهایی مانند Rb، K و Ba و از سوی دیگر، تهی‌شدگی از عنصرهایی مانند Y، Ti، Zr و Nb بیانجامد (Reichow et al., 2004). افزون‌بر این، غنی‏‌شدگی از عنصرهای دیگری مانند Th به‌همراه تهی‏‌شدگی از P نیز به آلودگی پوستة بالا در هنگام تحولات ماگمایی نسبت داده شده است (Chappell and White, 2001). برای بررسی نقش آلودگی پوسته‌ای در توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقه نمودار Nb/Rb در برابر Rb/Y به‌کار برده شد (شکل 10).

شکل 10. ترکیب توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان در نمودار Nb/Rb در برابر Rb/Y (Temel et al., 1998).

Figure 10. Composition of Dogan subvolcanic bodies in Nb/Rb versus Rb/Y diagram (Temel et al., 1998).

روندهای عمودی در این نمودار پیامد غنی‌شدگی در پهنة فرورانش یا آلودگی پوسته‌ای است (Temal et al., 1998). به‌طور کلی، روند نمونه‏‌های توده‏‌های نیمه‏‌آتشفشانی در منطقة دوگان روی این نمودار نشان می‏‌دهد ماگمای سازندة این سنگ‏‌ها در پی ذوب گوة گوشته‌ای دگرنهادشده با سیالات آزادشده از سنگ‏‌کرة اقیانوسی فرورونده پدید آمده است و در هنگام صعود دچار جدایش بلورین و آلایش با مواد پوستة زیرین شده است. همچنین، برای بررسی رخداد آلایش پوسته‌ای کاربرد نسبت Ce/Pb بسیار کارآمد است؛ زیرا مواد سازندة سنگ‏‌کرة اقیانوسی فرورونده سرشار از عنصرهای Pb، LILE، Na₂O، K₂O و Th هستند و این عنصرها هنگام ذوب‏‌بخشی یا تبلور‏‌بخشی از یکدیگر جدا نمی‌شوند و نسبت‏‌های آنها نشان‏‌دهندة این نسبت‌ها در خاستگاه ماگماست (Hofmann, 1988). میانگین نسبت‏‌های Ce/Pb در بازالت‏‌های اقیانوسی برابر با 5±25 است (Hofmann, 1988). این میزان به‌طور چشمگیری از مقدار این نسبت برای میانگین پوستة قاره‌ای (3/3؛ Rudnick and Fountain, 1995) بیشتر است. میانگین نسبت Ce/Pb در توده‌های دوگان برابر با 8/5 است که از میانگین بازالت‌های اقیانوسی کمتر است و نشان‌دهندة آلایش ماگما با پوستة قاره‌ای است. گفتنی است نمی‌توان تنها بر پایة نسبت‏‌های Nb/Rb، Rb/Y یا Ce/Pb با قطعیت دربارة آلایش پوسته‌ای نتیجه‌گیری کرد و باید در کنار آن از داده‌های ایزوتوپی نیز بهره گرفت. به دلیل نبود داده‌های ایزوتوپی در منطقة دوگان از این موارد استفاده شده است.

سرشت آداکیتی نمونه‏‌های منطقة دوگان

با توجه به میزبانی کانسارهای تیپ پورفیری توسط گروهی از آداکیت‌ها باید وابستگی توده‌های نیمه‏‌آتشفشانیِ دارای کانه‌زایی‌ در منطقة دوگان با آداکیت‌ها بررسی شود. آداکیت نخستین‌بار به سنگ‏‌هایی گفته شد که از ذوب‏‌بخشی پوستة اقیانوسی جوان و فرورونده پدید آمده بودند (Defant and Drummond, 1990; Kay, 1978). آداکیت‌ها سنگ‏‌هایی با سیلیس بالا (SiO₂ بیشتر از 56 درصدوزنی)، آلومین بالا (Al₂O₃ بیشتر از 15 درصدوزنی)، گدازه‌های پلاژیوکلاز و آمفیبول‌دار با Na₂O بیشتر از 5/3 درصدوزنی، مقدار بالای Sr (بیشتر از ppm400)، مقدار کم Y (کمتر از ppm18)، نسبت‏‌های بالای Sr/Y (بیشتر از 40)، مقدار کم Yb ppm)9/1) و نسبت بالای La/Yb (20<) هستند (Defant and Kepezhinskas, 1990). ازآنجایی‌که این مقدارها با مقدارهای نمونه‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان همخوانی دارند و همچنین، با توجه به نمودار Y در برابر Sr/Y و Yb_n در برابر (La/Yb)_n، بیشتر نمونه‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان شاخص شبه‏‌آداکیتی دارند (شکل‌های 11-A و 11-B).

نسبت Sr/Y در توده‏‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان به‌صورت زیر است: در تودة کوارتزمونزونیت تا مونزودیوریت پورفیری برابر با 13/14-28/50 (میانگین: 13/28)، در تودة دیوریت تا میکرودیوریت پورفیری برابر با 77/47 -49/74 (میانگین: 26/63) و در توده کوارتزدیوریت تا گرانودیوریت پورفیری برابر با 51/58- 03/137 (میانگین: 52/115).

از آنجایی‌که در برخی نمونه‌های تودة کوارتزمونزونیت تا مونزودیودیت پورفیری مقدار Sr/Y کمتر است (میانگین: 13/28)، پس این نمونه‌ها را می‌توان در محدودة آندزیت کالک‏‌آلکالن جای داد. در تودة کوارتزدیوریت تا گرانودیوریت پورفیری نسبت Sr/Y بالاست (میانگین: 52/115) و پتانسیل کانی‌سازی بالایی نشان می‏‌دهد. البته دربارة کاربرد نمودار آداکیت‌ها و نسبت Sr/Y باید جانب احتیاط را نگه داشت؛ زیرا در شرایط دگرسانی شدید در سیستم‌های پورفیری، Sr بسیار متحرک است و حتی عنصرهای خاکی کمیاب نیز متحرک می‌شوند.

برداشت

1. توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی محدودة معدنی دوگان بر پایة نمودار SiO₂ در برابر Zr/TiO₂ در محدودة سنگ‏‌شناسی گرانودیوریت، تونالیت و دیوریت جای می‌گیرند. این گرانیتوییدها در محدودة گرانیتوییدهای نوع I جای دارند و سرشت کالک‏‌آلکالن تا کالک‏‌آلکالن با پتاسیم بالا و نیز سرشت متاآلومین تا پرآلومین نشان می‌دهند. از دیدگاه محیط زمین‏‌ساختی نیز در ناحیة کمان قاره‌ای نرمال جای دارند.
2. تهی‏‌شدگی در عنصرهایی مانند Sm، Nd، Ti و Y به‌همراه غنی‏‌شدگی در عنصرهای لیتوفیل با یون بزرگ (LILE) مانند Ba، Rb، Cs و K در بیشتر نمونه‏‌های منطقة دوگان ویژگی‏‌های زمین‏‌شیمیایی یک محیط ژئودینامیکی مرتبط با فرورانش را نشان می‏‌دهد. همچنین، در الگوی پراکندگی عنصرهای خاکی کمیابِ نمونه‏‌های بررسی‌شده، غنی‏‌شدگی از LREE نســبت بــه HREE دیده می‏‌شود که ویژگی ماگماهای پدیدآمده در پهنة فرورانش است.
3. افزایش در نسبت Y/Rb در توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی منطقة دوگان چه‌بسا گویای غنی‏‌شدگی در پهنة فرورانش یا آلودگی پوسته‌ای ماگماست. همچنین، میانگین نسبت Ce/Pb در این توده‌ها از میانگین آن در بازالت‏‌های اقیانوسی کمتر است که این ویژگی نشان‌دهندة آلایش ماگما با پوستة قاره‌ای است؛ به‌گونه‌ای‌که می‌توان گفت نمونه‏‌های توده‏‌های نیمه‏‌آتشفشانی در منطقة دوگان روی این نمودارها نشان می‏‌دهد ماگمای سازندة این سنگ‏‌ها در پی ذوب گوة گوشته‌ای دگرنهادشده با سیالات آزادشده و تأثیر سنگ‏‌کرة اقیانوسی فروروندة پدید آمده است و در هنگام صعود دچار جدایش بلورین و آلایش با مواد پوستة زیرین شده است.
4. بر پایة نمودار Y در برابر Sr/Y و Yb_n در برابر (La/Yb)_n، بیشتر واحدهای نیمه‏‌آتشفشانی دوگان ویژ‌گی‌هایِ شبه‏‌آداکیتی نشان می‌دهند و توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی کوارتزدیوریت تا گرانودیوریت پورفیری با نسبت بالای Sr/Y (میانگین: 52/115) پتانسیل کانی‌سازی بالایی نسبت به دیگر توده‌ها دارند.

سپاس‌گزاری

این مقاله بخشی از رسالة دکتری اینجانب است که در دانشگاه تبریز در حال انجام است و بخشی از هزینه‌های آن را دانشگاه تبریز و همچنین، مجتمع شهید عارفی فراهم کرده‌اند. ازاین‌رو، از مدیریت محترم تحصیلات تکمیلی دانشگاه تبریز و همچنین، مدیریت محترم مجتمع شهید عارفی بسیار سپاس‌گزارم.

شکل 11. ترکیب توده‌های نیمه‏‌آتشفشانی دوگان در A) نمودار Y در برابر Sr/Y (Defant and Drummond, 1990)؛ B) نمودار Yb_n در برابر (La/Yb)_n (Defant and Drummond, 1990).

Figure 13. Composition of Dogan subvolcanic bodies in A) Y versus Sr/Y diagram (Defant and Drummond, 1990); B) Yb_n versus (La/Yb)_n diagram (Defant and Drummond, 1990

[1] Hydration