Isotopic geochemistry of Rb-Sr, Sm-Nd and 40Ar-39Ar dating of Ghoshchi gabbros, north of Uromiyeh, northwest of Iran
Subject Areas :
Sh. Shahabi
1
,
Hadi Shafaii Moghadam
2
*
,
Ghasem Ghorbani
3
1 -
2 - Damghan University
3 -
Keywords: Ghoshchi gabbros, 40Ar-39Ar dating, Within-plate- magmatism.,
Abstract :
The studied Ghoshchi complex gabbros are located in the north of Uromiyeh city and NW of Central Iran structural zone. These rocks are intruded into the Cadomian basement, and late diabasic, granitic and aplitic dikes crosscut these gabbros. Clinopyroxene and plagioclase are the main minerals of the gabbros. These rocks are characterized by relatively low 87Sr/86Sr (0.703280-0.704343) ratios. Their isotopic signatures indicate a within plate environment for the formation of gabbros and derivation from an enriched mantle source. 40Ar-39Ar dating shows 316.55±1.68 Ma (Carboniferous period) as minimum age and are related to almost early phases of Neotethys opening. The Ghoshchi gabbros are originated more likely from a spinel-garnet lherzolitic mantle source with about 5% partial melting.
ادوای، م.، جهانگیری، ا.، مجتهدی، م. و قلمقاش، ج.، 1388. سنگشناسی و ژئوشیمی باتولیت قوشچی شمال غرب ایران. مجله بلورشناسی و کانی¬شناسی ایران، 4، 716-733.
- ادوای، م. و قلمقاش، ج.، 1389. پتروژنز و سال سنجی رادیومتری U-Pb زیرکن در گرانیت هریس (شمال غرب شبستر) استان آذربایجان شرقی. مجله بلورشناسی و کانی¬شناسی ایران، 4، 633-646.
- اسدپور ، م.، 1379. پترولوژی وژئوشیمی سنگهای حدواسط و اولترامافیک ناحیه قوشچی. پایان¬نامه کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی، ایران.
- بهنیا، پ.، 1374. پتروژنز گرانیتوئیدهای ناحیه قوشچی. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه تهران، ایران.
- جهانگیری، ا.، 1371. بررسی پترولوژی و ژئوشیمیایی گرانیت¬های ناحیه قوشچی. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز، ایران.
- خدابنده، ا. و امینی فضل، ا.، 1372.. نقشه زمینشناسی 100000/1 تسوج. سازمان زمینشناسی ایران.
- خدابنده، ا.، 1372. نقشه زمینشناسی 100000/1 سلماس. سازمان زمینشناسی ایران.
- شهابی، ش.، 1391، ژئوشیمی، پترولوژی و تعیین سن گرانیت¬های آلکالن (نوع A) و گابروهای منطقه قوشجی، شمال غرب ایران. پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه دامغان.
- شهابی ش.، شفایی مقدم ه. و قربانی ق.، 1397 ، ژئوشیمی ایزوتوپی Sr-Nd و سن¬سنجی 40Ar-39Ar و Rb-Sr گرانیت¬های نوع A2 قوشچی، شمال ارومیه، شمال باختر ایران. فصلنامه علوم زمین، 107، 27 - 40.
Aldanmaz, E., Pearce, J.A., Thirlwall, M.F. and Mitchell, J.G. 2000. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and geothermal Research. 102, 67-95.
Bea, F.,Mazhari, A., Montero, P., Amini, S. and Ghalamghash, J., 2011. Zircon dating, Sr and Nd isotopes, and element geochemistry of the Khalifan pluton, NW Iran: evidence for Variscan magmatism in a supposedly Cimmerian superterrane. Journal of Asian Earth Sciences 40, 172–179.
Berberian, F. and Berberian, M., 1981. Tectono-plutonic episodes in Iran. In: Gupta, H.K., Delany, F.M. (Eds.), Zagros, Hindu Kush, Himalaya. Geodynamic Evolution. American Geophysical Union, Geodynamics Series, 3, 5-32.
Chiu, H.-Y., Chung, S.-L., Zarrinkoub, M.H.,Mohammadi, S.S., Khatib,M.M. and Iizuka, Y., 2013. Zircon U–Pb age constraints from Iran on the magmatic evolution related to Neotethyan subduction and Zagros orogeny. Lithos 162–163, 70–87.
De Paolo, D. J. and Wasserburg, G. J., 1976. Inferences about magma sources and mantle structure from variations of 143Ndr/144 Nd. Journal of Geophysic Research. Letter, 3, 743-746.
Kretz, R., 1983. Symbols for rock-forming minerals. American Mineralogist, 68, 277–79.
McKenzie, D.P. and O’Nions, R.K., 1991. Partial melt distribution from inversion of rare earth element concentrations. Journal of Petrology. 32, 1021– 1091.
McKenzie, D. and O’Nions, R.K., 1995. The source regions of oceanic island basalts. Journal of Petrology, 36, 133–159.
Moghadam, H.S., Ghorbani, G., Khedr, M.Z., Fazlnia, N., Chiaradia, M., Eyuboglu, Y., Santosh, M., Francisco, C.G., Martinez,M.L., Gourgaud, A. and Arai, S., 2014a. Late Miocene K-rich volcanism in the Eslamieh Peninsula (Saray), NW Iran: Implications for geodynamic evolution of the Turkish–Iranian High Plateau. Gondwana Research 26, 1028–1050.
Pearce, J. A. and Norry, M. J., 1979. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y, and Nb variations in volcanic rocks. Contributions to Mineralogy and Petrology. 69(1), 33-47.
Pearce, J. A. and Cann, J. R., 1973. Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace element analysis. Earth and Planetary Science Letters. 19, 290-300.
Prytulak, J. and Elliott, T., 2007. TiO2 enrichment in ocean island basalts. Earth and Planetary Science Letters. 263, 388-403.
Richard, P., Shimizu, P. and Allegre, J.C., 1976. 143Nd/144Nd, a natural tracer: an implication to oceanic basalt. Earth and Planetary Sciences Letters 31, 269-278.
Saccani, E., Azimzadeh, Z., Dilek, Y. and Jahangiri, A., 2013. Geochronology and petrology of the Early Carboniferous Misho Mafic Complex (NW Iran), and implications for the melt evolution of Paleo-Tethyan rifting in Western Cimmeria. Lithos, 162-163, 264-278.
Safonova, I. Y., Buslov, M. M., Simonov, V. A., Izokh, A. E., Komiya, T., Kurgansgaya, E. V. and Ohno, T., 2011. Geochemistry, petrogenesis and geodynamic origin of basalts from the Katun’ accretionary complex of Gorny Altai (southwestern Siberia). Russian Geology and Geophysics, 52, 421-442.
Shafaii Moghadam H., Li X.H., Ling X.X., Stern R.J., Santos J.F., Meinhold G., Ghorbani Gh. and Shahabi S., .2015. Petrogenesis and tectonic implications of Late Carboniferous A-type and gabbronorites in NW Iran: Geochronological and geochemical constraints. Lithos, 212-215, 266-279.
Shaw, D. M., 1970. Trace element fractionation during anatexis. Geochimica et Cosmochimica Acta, 34, 237-243.
Shervais, J. W., 1982. Ti-V plots and the petrogenesis of modern ophiolitic lavas. Earth and Planetary Science Letters, 59, 101-118.
Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin 52, 1229–1258.
Sun, S. S. and McDonough, W. E., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D., Norry, M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London. Special Publication. 313-345.
Thompson R.N., 1982. British Tertiary volcanic province. Scottish Journal of Geology, 18, 49-107.
Wilson, M., 1989. Igneous petrogenesis, a global tectonic approach. London (Unwin Hyman).
Zindler, A. and Hart, S. R., 1986. Chemical geodynamics". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 14, 493-571.
ژئوشیمی ایزوتوپی Rb-Sr، Sm-Nd و سنسنجی 40Ar-39Ar گابروهای قوشچی، شمال ارومیه، شمال غرب ایران
شیرین شهابی1، هادی شفائی مقدم(1و2) و قاسم قربانی2
1. کارشناسی ارشد پترولوژی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران
2. دانشیار، دانشکده علوم زمین، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران
چكيده
گابروهای مورد مطالعه کمپلکس قوشچی در شمال ارومیه و در شمال غرب پهنه ایران مرکزی واقع شدهاند. این سنگها به داخل پیسنگ کادومین نفوذ کرده و خود توسط دایکهای تأخیری دیابازی، گرانیتی و آپلیتی قطع شدهاند. کانیهای اصلی تشکیل‌دهنده گابروها شامل کلینوپیروکسن و پلاژیوکلاز میباشند. این گابروها دارای نسبت 87Sr/86Sr به نسبت پایین (703280/0 تا 704343/0) میباشند. ویژگیهای ایزوتوپی در این سنگها، نشاندهنده وقوع ماگماتیسم مرتبط با کشش درون صفحهای و منشأ گرفتن آنها از یک گوشته غنیشده میباشد. حداقل سن به دست آمده برای گابروها بر اساس سنسنجی 40Ar-39Ar، 68/55±1/316 میلیون سال (کربونیفر) و تقریبا هم زمان با مراحل اولیه بازشدگی نئوتتیس میباشد. شاید گابروهای قوشچی از منشأ گوشتهای با ترکیب اسپینل-گارنت لرزولیتی مشتق شده و در ناحیه منشأ از حدود 5 درصد ذوب بخشی به وجود آمدهاند.
واژه‌های کلیدی: گابروهای قوشچی، سنسنجی 40Ar-39Ar ، ماگماتیسم درون صفحهای.
Isotopic geochemistry of Rb-Sr, Sm-Nd and 40Ar-39Ar dating of Ghoshchi gabbros, north of Uromiyeh, northwest of Iran
Sh. Shahabi1, H. Shafaii Moghadam2*, Gh. Ghorbani2
1 M. Sc. Petrology, School of Earth Sciences, Damghan University, Damghan, Iran
2 Associate Professor, School of Earth Sciences, Damghan University, Damghan, Iran
Abstract
The studied Ghoshchi complex gabbros is located in north of Uromiyeh city and NW of Central Iran structural zone. These rocks are intruded into the Cadomian basement, and late diabasic, granitic and aplitic dikes crosscut these gabbros. Clinopyroxene and plagioclase are the main minerals of the gabbros. These rocks are characterized by relatively low 87Sr/86Sr (0.703280-0.704343) ratios. Their isotopic signatures indicate a within plate environment for the formation of gabbros and derivation from an enriched mantle source. 40Ar-39Ar dating shows 316.55±1.68 Ma (Carboniferous period) as minimum age and are related to almost early phases of Neotethys opening. The Ghoshchi gabbros are originated more likely from a spinel-garnet lherzolitic mantle source with about 5% partial melting.
Keywords: Ghoshchi gabbros, 40Ar-39Ar dating, Within-plate- magmatism.
[1] * نویسنده مرتبط: hadishafaii@yahoo.com
مقدمه
گابروهای مورد مطالعه کمپلکس قوشچی در شمال ارومیه (استان آذربایجان غربی) و در محدوده طولهای جغرافیایی ´00 °45 و ´10 °45 شرقی و عرضهای جغرافیایی ´00 °38 و ´10 °38 شمالی واقع شده و در جنوب نقشههای زمینشناسی 100000/1 تسوج و سلماس (خدابنده و امینی فضل،1372 و خدابنده،1372) قرار میگیرد. پهنه مورد مطالعه بخشی از نواحی شمال غربی پهنه ایران مرکزی (کمربند سنندج-سیرجان) به شمار میرود (Stocklin, 1968). کمپلکس قوشچی مشتمل بر گابروها به همراه گرانیتهای نوع A و دایکهای دیابازی، گرانیتی و آپلیتی (شهابی و همکاران، 1397) میباشند. که در این مقاله سنسنجی آرگون – آرگون و ژئوشیمی ایزوتوپی Rb-Sr و Sm-Nd گابروها را مورد بررسی قرار خواهیم داد. ناحیه ایران - آناتولی از نظر تکتونیکی فلاتی فعال بین صفحات همگرای عربی و اوراسیا است، در نتیجه فرورانش رو به شمال اقیانوس نئوتتیس در کرتاسه پسین شروع و با برخورد بین دو صفحه در زمان میوسن دنبال شده است (Berberian and Berberian, 1981; Chiu et al., 2013; Moghadam et al., 2014). به علت فراوانی سنگهای جوانتر حاصل از رسوبگذاری و آتشفشانی سنوزوئیک در ایران، سنگهای آذرین پالئوزوئیک پسین به‌جز در نواحی محدودی در شمال غرب ایران، مانند گرانیتوئید هریس (ادوای و قلمقاش، 1389)، خلیفان (Bea et al., 2011) و از جمله در پهنه مورد مطالعه، به‌ندرت رخنمون دارند. مطالعاتی که تاکنون بر روی سنگشناسی و زمان شکلگیری سنگهای پهنه مورد مطالعه صورت گرفته، شامل بررسیهای انجام شده توسط خدابنده و امینی فضل (1372)، اسدپور (1379) و ادوای و همکاران (1388) میباشد. طبق بررسیهای خدابنده و امینی فضل (1372) سنگهای مافیک پهنه قوشچی از لحاظ ترکیبی شامل گابروها و دیوریتهای تیره رنگ با سن تقریبی پرکامبرین میباشند. منشأ احتمالی برای پیدایش سنگهای مافیک در این پهنه به فرایند گنبدیشدن گوشته نسبت داده شده است (اسدپور، 1379). بر اساس مطالعات ادوای و همکاران (1388) باتولیت قوشچی به داخل سنگهای پرمین نفوذ کرده است و توسط سنگهای الیگو- میوسن سازند قم پوشیده شده است. بنابراین نظر، باتولیت قوشچی متشکل از پنج توده نفوذی (گابرو-دیوریت، بیوتیتگرانیت، آلکالی فلدسپارگرانیت قلیایی، سینیت و دایکهای آپلیتی) است و توده گابرو– دیوریتی از همه قدیمیتر و با واحد بیوتیت گرانیتی زون تداخلی نشان میدهد و دارای ماهیت درون صفحهای و تولئیتی میباشد. گرانیتهای قلیایی نیز از نوع A1 (مشتق شده از گوشته) هستند و سن آلکالیفلدسپار گرانیتها پس از کرتاسه و در یک محیط کششی پس از برخورد حاصل از بسته شدن اقیانوس نئوتتیس و در نتیجه تفکیک بلورین گسترده سنگهای مافیک تولئیتی به وجود آمدهاند (ادوای و همکاران، 1388). بنابراین به نظر میرسد، با توجه به مطالعات انجام گرفته تاکنون، منشأ و سنهای متفاوتی به این سنگها نسبت داده شده است. بنابراین، در این مطالعه سعی بر این است تا با استفاده از دادههای ایزوتوپی -Sr Nd کل سنگ و نیز سن سنجی 40Ar-39Ar بر روی کانی بیوتیت، به بررسی موقعیت تکتونیکی، فرایندهای پتروژنتیکی مؤثر در شکلگیری و سن تبلور این سنگهای مافیک پرداخته شود.
زمینشناسی منطقه مورد مطالعه
گابروهای مورد مطالعه اغلب به‌صورت تودهای شکل و دایک مانند در پیسنگ دگرگونی پرکامبرین پسین نفوذ کردهاند (شکل 1). طبق نقشه زمینشناسی 100000/1 ورقههای تسوج و سلماس (خدابنده و امینی فضل،1372 و خدابنده، 1372) و مطالعات صحرایی، طبقات رسوبی پرمو - تریاس به‌صورت ناپیوستگی آذرین پی بر روی گرانیتها و گابروها قرار گرفتهاند. این تودههای سنگی، در محدوده شمالی کمپلکس قوشچی قرار گرفته و دارای روند عمومی کم‌وبیش شرقی - غربی (شکل 1) میباشند.
شکل 1. نقشه زمینشناسی پهنه قوشچی (با تغییرات از خدابنده، 1372 و خدابنده و امینی فضل، 1372)
توالیهای دگرگونی پهنه اغلب شامل سنگهای دگرگونی شیست، آمفیبولیت، گنایس و سنگهای آتشفشانی دگرگون شده و حاوی عدسیهایی از آهکهای دگرگون شده میباشند. گابروهای پهنه قوشچی دارای رنگ سبز تیره تا خاکستری تیره هستند. رگهها، عدسیها و تودههای متعدد با ترکیب آلکالیفلدسپار گرانیت نوع A و گرانیت پورفیروئیدی، در گابروهای قوشچی نفوذ کردهاند (شکل 2- الف) (برای مثال: جهانگیری، 1371؛ بهنیا، 1374 و ادوای و همکاران، 1388)، به‌طوری‌که در برخی بخشها در اثر واکنش بین آلکالیفلدسپار گرانیتها و گابروهای میزبان، در محل کنتاکت آنها تیغههای بیوتیت، هورنبلند، تورمالین و کلریت شکل گرفتهاند. همچنین در نواحی شرقی کمپلکس قوشچی (روستای گورچین قلعه)، گابروها توسط دایکهای دیابازی با پهنای تا حد متر، قطع شدهاند (شکل 2-ب). دایکها و لنزهای گرانیتی در گابروها اغلب با ظاهری نامنظم در داخل گابروها دیده میشوند و جوانتر از گابروها میباشند. بر اساس مطالعات شهابی (1391) کمپلکس قوشچی پیسنگ کادومین را قطع میکند و به‌طور دگرشیب توسط رسوبات پرمین - تریاس در جنوب غرب و رسوبات دریاچه ارومیه در شمال شرق پوشیده میشود.
شکل 2. الف) توده گابرویی و نفوذ دایکها و رگههای گرانیتی به داخل آنها ، ب) نفوذ دایکهای دیابازی در گابروها
روش مطالعه
پس از مطالعات سنگنگاری بر روی مقاطع نازک سنگهای پهنه مورد مطالعه قوشچی، آنالیز ایزوتوپی 87Sr/86Sr و 143Nd/144Nd کل سنگ بر روی چهار نمونه گابرویی در آزمایشگاه زمینشناسی ایزوتوپی دانشگاه Aveiro (پرتغال) انجام شده است. نسبتهای ایزوتوپی Ndو Sr به ترتیب نسبت به 146Nd/144Nd= 0.7219 و 88Sr/86Sr= 0.1194 تصحیح شدهاند. استاندارد SRM-987 با مقدار میانگین87Sr/86Sr = 0.710244(20) و استاندارد Nd Jndi با مقدار 143Nd/144Nd = 0.5121055(16) از استانداردهای مورد استفاده در این دستگاه بوده‌اند. دادههای سنسنجی مورد استفاده در این بررسی، حاصل تجزیه آرگون - آرگون بر روی کانی بیوتیت، در آزمایشگاه ژئوکرونولوژی CICESE (مکزیک) میباشد.
بحث
سنگنگاری
بر اساس نتایج شمارش مدال کانیها و با توجه به ترکیب شیمیایی، سنگهای مافیک مورد مطالعه شامل توده گابرویی و دایکهای دیابازی در قلمرو گابرو قرار میگیرند. سنگهای گابرویی در نمونه دستی به رنگ خاکستری و سبز تیره، ریز تا متوسط بلور میباشند. پلاژیوکلاز و پیروکسن از کانیهای اصلی و کانیهای بیوتیت و آمفیبول از کانیهای مافیک فرعی و آپاتیت و زیرکن به مقدار کم از کانیهای فرعی تشکیل‌دهنده این سنگها هستند. بافت‌های اینترگرانولار، ساب افیتیک و پوئیکیلیتیک بسیار معمول میباشد. پلاژیوکلاز به‌صورت نیمهشکل‌دار تا شکل‌دار و گاهی به‌صورت پوئیکیلیتیک بلورهای ریز پیروکسن را دربرگرفته‌اند. بلورهای کلینوپیروکسن و به مقدار کم ارتوپیروکسن به‌صورت بی‌شکل تا نیمهشکل‌دار هستند. آمفیبول هم به‌صورت بلورهای شکل‌دار و اولیه و هم ناشی از اورالیتی‌شدن بلورهای پیروکسن، تبلور یافته است. بلورهای نیمه شکل‌دار بیوتیت گاهی دارای ادخال‌های زیرکن هستند. کانیهای تیره و سوزن‌های آپاتیت، به‌صورت ادخال در بلورهای پلاژیوکلازها نیز وجود دارند. کلریت و سریسیت کانیهای ثانویه حاصل از دگرسانی آمفیبول، پیروکسن و پلاژیوکلاز هستند (شکل 3- الف). دایکهای دیابازی : در نمونه دستی به رنگ خاکستری تیره، ریزدانه و مزوکرات است و در مقیاس میکروسکوپی دارای بافت پورفیری هستند. فنوکریست‌های پلاژیوکلاز و پیروکسن در زمینه‌ای ریزبلور از کانیهای مشابه قرار دارند. فنوکریست‌های تیغه‌ای پلاژیوکلاز با ماکل کارلسباد (تا یک میلی‌متر) و کلینوپیروکسن (2/0میلی‌متر) کانیهای اصلی این دایکها هستند و تجمعات گلومروپورفیری بلورهای پلاژیوکلاز و سودومرف‌های آمفیبول جانشین شده از بلورهای پیروکسن از ویژگیهای خاص این دسته سنگها هستند. زمینه سنگ شامل پلاژیوکلازها و پیروکسن‌های ریزبلور میباشند. آمفیبول‌های قهوه‌ای رنگ کانیهای فرعی و اکسیدهای آهن و کلریت کانیهای ثانویه موجود در زمینه سنگ هستند (شکل 3- ب).
شکل 3. مقطع میکروسکوپی از گابروها و دایک دیابازی، الف) گابرو با بافت گرانولار، ب) دایک دیابازی. تصاویر در نور XPL میباشند. علائم اختصاری عبارتند از: (Pl) پلاژیوکلاز، (Cpx) کلینوپیروکسن، (Bt) بیوتیت و (Opq) کانیهای اپک. علائم اختصاری کانیها (برگرفته از Kretz, 1983)
سن سنجی 40Ar-39Ar
به‌منظور دستیابی به سن تبلور گابروهای مورد مطالعه، از روش تعیین سن 40Ar-39Ar استفاده شده است. اطلاع و تعیین سن دقیق سنگها، به‌منظور مطالعات پترولوژیک سنگهای آذرین حائز اهمیت زیادی است و در تعیین و تفسیر درست پتروژنز و به‌ویژه تعیین محیط تکتونیکی سنگهای مورد مطالعه مفید میباشد. ازاین‌رو برای نیل به این هدف، در نمونههای مورد مطالعه با توجه به وجود کانیهای بیوتیت به نسبت سالم از روش 40Ar-39Ar استفاده شده است. طیف سنی به‌دست‌آمده از 39Ar برای نمونه G11-26 و نمودار همبستگی 36Ar/40Ar در مقابل 39Ar/40Ar با خط ایزوکرون 55/316 میلیون سال در شکل4 الف و ب نشان داده شدهاند. براساس این نمودارها، سن تبلور به‌دست‌آمده برای گابروهای پهنه قوشچی بازه‌ی Ma 298 – 358 (کربونیفر( میباشد. با توجه به میزان آرگون رها شده (شکل 4-الف) و نیز ویژگیها و رفتار ژئوشیمیایی عنصر آرگون در رویدادهای حرارتی طی تبلور و سرد شدن ماگما، و الگوی سنی بیوتیت در نمودار، به شکل زین مانند میباشد، اشاره به از دست دادن گاز آرگون طی گرمشدن دوباره1 سنگ و از اینرو شاید سن 316 میلیون سال، زمان ثبت آخرین رویداد حرارتی اعمال شده بر سنگ است، نه سن واقعی تبلور آن. بنابراین، میتوان نتیجه گرفت، سن تبلور این نمونه بر اساس طیف سنی به‌دست‌آمده از 39Ar، شاید بین 298 تا 358 میلیون سال (با توجه به سنهای محاسبه شده در شکل 4-الف) و سن 316 میلیون سال حداقل سن برآورد شده میباشد. لازم به ذکر است سنسنجی انجام شده توسط U-Pb زیرکن بر روی گابروها نیز سن تبلور 320 میلیون سال را برآورد کرده است (Shafaii Moghadam et al., 2015) و با دادههای سنی آرگون – آرگون تطابق خیلی خوبی دارد و همدیگر را تأئید میکنند.
شکل 4. الف) طیف سنی به‌دست‌آمده از 39Ar برای گابروی قوشچی، ب) نمودار همبستگی 36Ar/40Ar در مقابل 39Ar/40Ar با خط ایزوکرون 55/316 میلیون سال نشان داده شدهاند
ژئوشیمی ایزوتوپی Rb-Sr و Sm-Nd
طبق بررسیهای (1976) De Paolo and Wasserburg و (1976) Richard et al., با رسم نسبتهای ایزوتوپی 143Nd/144Nd به‌صورت Nd (Nd(t) =[(143Nd/144Nd)rock/(143Nd/144Nd)CHUR-1] ×1000 (143Nd/144Nd)CHUR) در مقابل 87Sr/86Sr، یک روند کلی با همبستگی منفی بین عضوهای انتهایی سازنده سنگهای اقیانوسی و قارهای به دست خواهد آمد. این روند تحت عنوان روند گوشتهای2 نیز شناخته شده و محدوده 3(OIB) بخش وسیعی از آن را به خود اختصاص میدهد، محدودهای که مقادیر Nd مثبت و نسبتهای 87Sr/86Sr پایین را نشان میدهد. افزایش در نسبت 87Sr/86Sr نشاندهنده افزایش میزان آلایش پوستهای در ماگما میباشد. نسبتهای ایزوتوپی 87Sr/86Sr و مقادیر Nd برای گابروهای منطقه قوشچی براساس سن به‌دست‌آمده از سن تبلور بیوتیت به روش 40Ar-39Ar تصحیح شدهاند. نسبت 87Sr/86Sr و Nd در گابروها به ترتیب از 703280/0 تا 704343/0 و 42/1 تا 47/3 در تغییر میباشد. البته این مقادیر از مقادیر گوشته اولیه اندکی دور است و میزان کمی آلایش با پوسته را نشان میدهد که با ورود ماگمای مافیک به درون پوسته و توقف و تبادل با آن در جریان تبلور همخوان است. در نمودار Nd در مقابل نسبت 87Sr/86Sr (Zindler & Hart, 1986)، گابروهای مورد مطالعه در محدوده (OIB) (سنگهای آلکالن) قرار میگیرند (شکل 5). شواهد ایزوتوپی گابروهای پهنه قوشچی با علائم ایزوتوپی گوشته غنیشده و کم‌وبیش بدون آلایش با سنگهای پوستهای همخوانی دارد. دادههای آنالیز ایزوتوپی Sr-Nd نمونههای مورد مطالعه در جدول1 آورده شدهاند.
جدول 1. دادههای ایزوتوپ Rb-Sr و Sm-Nd برای گابروهای مورد مطالعه قوشچی
Gabbro | G11-23 | G11-26 | G11-28 | G11-39 |
Rb (ppm) | 4 | 18 | 21 | 13 |
Sr (ppm) | 338 | 354 | 333 | 376 |
87Rb/86Sr | 0342/0 | 1471/0 | 1824/0 | 1/0 |
Erro(2s) | 001/0 | 0042/0 | 0052/0 | 0028/0 |
87Sr/86Sr | 704497/0 | 704873/0 | 7041/0 | 704307/0 |
Erro (2s) | 000014/0 | 000023/0 | 000013/0 | 000015/0 |
Sr/Sr(316 Ma) | 704343/0 | 704212/0 | 703258/0 | 703858/0 |
Sm (ppm) | 1/10 | 52/4 | 16/6 | 73/8 |
Nd (ppm) | 6/42 | 5/18 | 9/25 | 6/37 |
147Sm/ 144Nd | 143/0 | 148/0 | 144/0 | 14/0 |
Erro (2s) | 004/0 | 004/0 | 004/0 | 004/0 |
143Nd/ 144Nd | 512623/0 | 512613/0 | 512707/0 | 512595/0 |
Erro (2s) | 000011/0 | 000013/0 | 000016/0 | 000013/0 |
ɛNd (316 Ma) | 85/1 | 49/1 | 48/3 | 42/1 |
شکل 5. موقعیت نمونههای مورد بررسی در نمودار تغییرات Nd در مقابل 87Sr/86Sr (Zindler and Hrat, 1986)، در این نمودار گابروهای قوشچی نسبت به سن حاصل از سن سنجی 40Ar-39Ar (316 میلیون سال) تصحیح شدهاند
پتروژنز
ترکیب منشأ و میزان درجه ذوب بخشی
با استفاده از نمودار Sm/Yb در مقابل La/Sm میتوان ویژگیهای ژئوشیمیایی، کانیشناسی و درجه ذوب بخشی در منشأ ماگماتیسم آلکالن را مدلسازی کرد (2000 Aldanmaz et al.,). در این مدلسازی، از روابط ذوب گروهی4 (Shaw, 1970) و ضرایب تقسیمپذیری عناصر نادر خاکی (McKenzie and O’Nions, 1991,1995) استفاده شده است. دو ترکیب متفاوت مرجع: 1) ترکیب گوشته تهی شده 5(MORB) است، که نشاندهنده گوشته آستنوسفری تهی شده است (McKenzie and O’Nions, 1991) و 2) ترکیب گوشته اولیه میباشد، که به‌عنوان گوشته آغازین پیش از تهیشدگی توسط شکلگیری MORB در نظر گفته میشود (Sun and McDonough, 1989). شکل 6، نشاندهنده نسبتهای Sm/Yb در مقابل La/Sm میباشد، منشأهای اسپینل- و گارنت-لرزولیتی را از یکدیگر تفکیک میکند (2000 Aldanmaz et al.,). در این نمودار گابروهای قوشچی در گستره منحنی ذوب اسپینل-گارنت لرزولیت قرار میگیرند (شکل 6). درصدهای ذوب مشخص شده بر روی این نمودار نشان میدهد که شاید سنگهای مورد بررسی در ناحیه منشأ متحمل پنج درصد ذوب بخشی شدهاند.
شکل 6. نمودار Sm/Yb در مقابل La/Sm (با تغییرات از Aldanmaz et al., 2000) برای گابروهای پهنه قوشچی، منحنیهای مذاب برای اسپینل-لرزولیت و گارنت-لرزولیت رسم شدهاند؛ همچنین ترکیب PM (Primitive Mantle)، N-MORB (Normal-Mid Ocean Ridge Basalts) و E-MORB (Enriched-Mid Ocean Ridge Basalts) به اقتباس از (1989) Sun and McDonough میباشند، خطوط پررنگ نشاندهنده روند گوشتهای با ترکیبات گوشته تهیشده و اولیه است، منحنیها و نقاط روی منحنیها نیز به ترتیب روند ذوب و درجات ذوب را مشخص میکنند
محیط تکتونیکی
عناصر ناسازگار مانند Zr، Nb، Ta و Ti در بسیاری از نمودارهای تعیین موقعیت تکتونیکی سنگهای آذرین به کار میروند. بالا بودن میزان تیتانیوم، یکی از بارزترین مشخصههای بازالتهای نوع OIB است (Prytulak and Elliott, 2007). همچنین به عقیده سافونووا Safonova et al. 2011) ( فراوانی عناصری مانند تیتانیوم و نیوبیوم در ماگماهایی از پلومهای گوشتهای در موقعیتهای درون صفحهای (اقیانوسی و یا قارهای) سرچشمه میگیرند، بالا میباشد. استفاده از نمودار Ti در مقابل V میتواند در تعیین موقعیت تکتونیکی احتمالی بسیاری از سنگهای مافیک و افیولیتها نقش تعیین‌کننده‌ای داشته باشد (Shervais, 1982). نسبت Ti/V برای گابروهای قوشچی از 40 تا 57 در تغییر است و در نمودار Ti در مقابل V (Shervais, 1982) در محدوده سنگهای آلکالن (OIB) واقع میشوند (شکل 7 ـ الف). نسبت Zr/Y در سنگهای مافیک از موقعیت پشته‌های میان اقیانوسی تا درون صفحهای افزایش مییابد (Pearce and Norry, 1979). پایین بودن مقدار Zr به درجات بالای ذوب بخشی و منشأ تهی شده سنگ نسبت داده میشود (Pearce and Norry, 1979). همان‌طور که در نمودار Zr/Y در مقابل Zr (Pearce and Norry, 1979) نیز مشاهده میشود، گابروهای مورد مطالعه به علت بالا بودن میزان Zr در محدوده سنگهای درون صفحهای (و یا غیرکوهزایی) و 6(E-MORB) واقع شدهاند (شکل 7- ب). این میتواند نشاندهنده درجه‌های پائین ذوببخشی و نیز منشأ غنیشده گابروها باشد. ویژگیهای ژئوشیمیایی سنگهای آذرین تشکیل شده در موقعیتهای مختلف تکتونیکی از جمله درون صفحات و یا مرز صفحات با استفاده از نسبتهای عناصر ناسازگار مانند نسبت Ti/Y قابل تفکیک میباشند. نسبت Ti/Y در گابروهای قوشچی به‌طور میانگین 445، در OIB 590 (Sun and McDonough, 1989) و در MORB برابر با 270 (Sun and McDonough, 1989) میباشد. نمونههای مورد مطالعه در نمودار مثلثی Ti/100,Zr,Y (Pearce and Cann, 1973) در قلمرو بازالتهای درون صفحهای قرار میگیرند (شکل 7- پ). نبود تهیشدگی نمونهها در عناصر Ta، Nb و Ti حاکی از نشأت گرفتن ماگمای مادر آنها از یک گوشته آستنوسفری مشابه با منشأ OIB بوده (Dai et al., 2011)، همچنین نشاندهنده موقعیت تکتونیکی دور از نواحی فرورانشی و عدم وجود آغشتگی ماگما با پوسته میباشد (Thompson, 1982). گابروهای قوشچی در نمودار پیشنهادی (2013) Saccani et al., در گسترهای نزدیک به میانگین مؤلفههای OIB واقع میشوند (شکل 8).
شکل 7. الف) موقعیت گابروهای مورد بررسی در نمودار Ti/V (Shervais, 1982)، محدودههای IAT، BABB، MORB و OIB از (Shervais, 1982)، ب) موقعیت نمونههای مورد بررسی در نمودار نسبت Zr/Y در مقابل Zr (Pearce and Norry, 1979)، پ) موقعیت گابروهای مورد بررسی در نمودار Ti/100,Zr,Y (Pearce and Cann, 1973)، محدوده بازالت کالک-آلکالن با حرف A، MORB + تولئیتهای جزایر قوسی+ بازالت کالک-آلکالن با حرف B، تولئیتهای جزایر قوسی با حرف C و بازالتهای درون صفحهای با حرف D مشخص شدهاند
شکل 8. نمودار نسبت Zr/Y در مقابل Zr/Nb (2013 Saccani et al.,) برای گابروهای پهنه قوشچی
بر اساس مشاهدات صحرایی و ژئوشیمیایی، کمپلکس قوشچی در پیسنگ دگرگونی کادومین نفوذ کرده است. این کمپلکس شامل گابروهای آلکالن به همراه گرانیتهای نوع A2 میباشد. با تکیه بر نتایج حاصل از سنسنجی آرگون-آرگون حداقل سن به‌دست‌آمده برای گابروهای قوشچی (316 میلیون سال)، میتوان پیشنهاد کرد که پتروژنز مجموعه مورد مطالعه در ارتباط با مراحل اولیه بازشدگی نئوتتیس بوده است و به‌طورکلی ویژگیهای ژئوشیمیایی و ایزوتوپی در این سنگها، نشاندهنده وقوع ماگماتیسم مرتبط با کشش درون صفحهای و منشأ گرفتن آنها از یک گوشته غنیشده، مشابه با OIB میباشد.
نتیجهگیری
سنگهای مافیک موجود در کمپلکس قوشچی در حاشیه شمال غربی کمربند ساختاری ایران مرکزی واقع شدهاند. این سنگها از لحاظ ترکیب سنگشناسی شامل گابروها و دایکهای دیابازی میباشند. نمودارهای تکتونوماگمایی نشاندهنده ماهیت آلکالن و سنسنجی 40Ar-39Ar برای کانی بیوتیت در گابروها نشاندهنده سن تبلور 316 میلیون سال و بیانگر شکلگیری آنها در مراحل اولیه محیطهای کششی محلی درون صفحهای هستند. ویژگیهای ایزوتوپی (دارای Nd مثبت و 87Sr/86Sr پایین) در این سنگها، نشاندهنده منشأ گوشته غنیشده مشابه با OIB و در محدوده گارنت-اسپینل لرزولیتي با درجات بسیار كمي از آلايش پوستهای شکل گرفتهاند.
منابع
ادوای، م.، جهانگیری، ا.، مجتهدی، م. و قلمقاش، ج.، 1388. سنگشناسی و ژئوشیمی باتولیت قوشچی شمال غرب ایران. مجله بلورشناسی و کانیشناسی ایران، 4، 716-733. ##- ادوای، م. و قلمقاش، ج.، 1389. پتروژنز و سال سنجی رادیومتری U-Pb زیرکن در گرانیت هریس (شمال غرب شبستر) استان آذربایجان شرقی. مجله بلورشناسی و کانیشناسی ایران، 4، 633-646. ## - اسدپور ، م.، 1379. پترولوژی وژئوشیمی سنگهای حدواسط و اولترامافیک ناحیه قوشچی. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی، ایران. ##- بهنیا، پ.، 1374. پتروژنز گرانیتوئیدهای ناحیه قوشچی. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه تهران، ایران. ##- جهانگیری، ا.، 1371. بررسی پترولوژی و ژئوشیمیایی گرانیتهای ناحیه قوشچی. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز، ایران. ##- خدابنده، ا. و امینی فضل، ا.، 1372.. نقشه زمینشناسی 100000/1 تسوج. سازمان زمینشناسی ایران. ##- خدابنده، ا.، 1372. نقشه زمینشناسی 100000/1 سلماس. سازمان زمینشناسی ایران. ##- شهابی، ش.، 1391، ژئوشیمی، پترولوژی و تعیین سن گرانیتهای آلکالن (نوع A) و گابروهای منطقه قوشجی، شمال غرب ایران. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه دامغان. ##- شهابی ش.، شفایی مقدم ه. و قربانی ق.، 1397 ، ژئوشیمی ایزوتوپی Sr-Nd و سنسنجی 40Ar-39Ar و Rb-Sr گرانیتهای نوع A2 قوشچی، شمال ارومیه، شمال باختر ایران. فصلنامه علوم زمین، 107، 27 - 40.##Aldanmaz, E., Pearce, J.A., Thirlwall, M.F. and Mitchell, J.G. 2000. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and geothermal Research. 102, 67-95. ##Bea, F.,Mazhari, A., Montero, P., Amini, S. and Ghalamghash, J., 2011. Zircon dating, Sr and Nd isotopes, and element geochemistry of the Khalifan pluton, NW Iran: evidence for Variscan magmatism in a supposedly Cimmerian superterrane. Journal of Asian Earth Sciences 40, 172–179. ##Berberian, F. and Berberian, M., 1981. Tectono-plutonic episodes in Iran. In: Gupta, H.K., Delany, F.M. (Eds.), Zagros, Hindu Kush, Himalaya. Geodynamic Evolution. American Geophysical Union, Geodynamics Series, 3, 5-32. ##Chiu, H.-Y., Chung, S.-L., Zarrinkoub, M.H.,Mohammadi, S.S., Khatib,M.M. and Iizuka, Y., 2013. Zircon U–Pb age constraints from Iran on the magmatic evolution related to Neotethyan subduction and Zagros orogeny. Lithos 162–163, 70–87. ##De Paolo, D. J. and Wasserburg, G. J., 1976. Inferences about magma sources and mantle structure from variations of 143Ndr/144 Nd. Journal of Geophysic Research. Letter, 3, 743-746. ##Kretz, R., 1983. Symbols for rock-forming minerals. American Mineralogist, 68, 277–79. ##McKenzie, D.P. and O’Nions, R.K., 1991. Partial melt distribution from inversion of rare earth element concentrations. Journal of Petrology. 32, 1021– 1091. ##McKenzie, D. and O’Nions, R.K., 1995. The source regions of oceanic island basalts. Journal of Petrology, 36, 133–159. ##Moghadam, H.S., Ghorbani, G., Khedr, M.Z., Fazlnia, N., Chiaradia, M., Eyuboglu, Y., Santosh, M., Francisco, C.G., Martinez,M.L., Gourgaud, A. and Arai, S., 2014a. Late Miocene K-rich volcanism in the Eslamieh Peninsula (Saray), NW Iran: Implications for geodynamic evolution of the Turkish–Iranian High Plateau. Gondwana Research 26, 1028–1050. ##Pearce, J. A. and Norry, M. J., 1979. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y, and Nb variations in volcanic rocks. Contributions to Mineralogy and Petrology. 69(1), 33-47. ##Pearce, J. A. and Cann, J. R., 1973. Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace element analysis. Earth and Planetary Science Letters. 19, 290-300. ##Prytulak, J. and Elliott, T., 2007. TiO2 enrichment in ocean island basalts. Earth and Planetary Science Letters. 263, 388-403. ##Richard, P., Shimizu, P. and Allegre, J.C., 1976. 143Nd/144Nd, a natural tracer: an implication to oceanic basalt. Earth and Planetary Sciences Letters 31, 269-278. ##Saccani, E., Azimzadeh, Z., Dilek, Y. and Jahangiri, A., 2013. Geochronology and petrology of the Early Carboniferous Misho Mafic Complex (NW Iran), and implications for the melt evolution of Paleo-Tethyan rifting in Western Cimmeria. Lithos, 162-163, 264-278. ##Safonova, I. Y., Buslov, M. M., Simonov, V. A., Izokh, A. E., Komiya, T., Kurgansgaya, E. V. and Ohno, T., 2011. Geochemistry, petrogenesis and geodynamic origin of basalts from the Katun’ accretionary complex of Gorny Altai (southwestern Siberia). Russian Geology and Geophysics, 52, 421-442. ##Shafaii Moghadam H., Li X.H., Ling X.X., Stern R.J., Santos J.F., Meinhold G., Ghorbani Gh. and Shahabi S., .2015. Petrogenesis and tectonic implications of Late Carboniferous A-type and gabbronorites in NW Iran: Geochronological and geochemical constraints. Lithos, 212-215, 266-279. ##Shaw, D. M., 1970. Trace element fractionation during anatexis. Geochimica et Cosmochimica Acta, 34, 237-243. ##Shervais, J. W., 1982. Ti-V plots and the petrogenesis of modern ophiolitic lavas. Earth and Planetary Science Letters, 59, 101-118. ##Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin 52, 1229–1258. ##Sun, S. S. and McDonough, W. E., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D., Norry, M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London. Special Publication. 313-345. ##Thompson R.N., 1982. British Tertiary volcanic province. Scottish Journal of Geology, 18, 49-107. ##Wilson, M., 1989. Igneous petrogenesis, a global tectonic approach. London (Unwin Hyman). ##Zindler, A. and Hart, S. R., 1986. Chemical geodynamics". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 14, 493-571.##
[1] Reheating
[2] Mantle array
[3] Ocean Island Basalts
[4] Non-modal batch melting
[5] Mid Ocean Ridge Basalts
[6] Enriched-Mid Ocean Ridge Basalts