رخساره¬ها و مدل رسوبگذاری سازند آواری چلکن، جنوب قائم‌شهر، پلیوسن
محورهای موضوعی :هوشنگ مهرابی 1 * , عبدالحسین امینی 2 , وحید توکلی 3 , مرتضی فرخی 4 , سید محمد زمانزاده 5
1 - پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی
2 - دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران
3 - دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران
4 - شرکت نفت خزر
5 - دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران
کلید واژه: رخساره, مدل رسوبی, چلکن, پلیوسن,
چکیده مقاله :
سازند چلکن در زمان پلیوسن زیرین و میانی تشکیل شده و در برش جوارم (جنوب شهرستان قائم‌شهر) دارای ماهیت آواری است. این سازند از سه مجموعه کنگلومرایی، ماسهسنگی و گلسنگی تشکیل شده است که در بیشتر بخش ها در توالی‌های ریزشونده به سمت بالا مرتب شده‌اند. ماهیت ریزشونده به بالای توالی‌های رسوبی و ویژگی های رسوبشناسی و ساختارهای رسوبی نشان می‌دهد سازند چلکن در یک محیط رودخانه ای تشکیل شده است. رخساره‌های کنگلومرایی بیشتر ماهیت دانه‌پشتیبان، رخساره‌های ماسهسنگی ماهیت آرنایتی (کوارتز و لیتیک آرنایت) و رخساره‌های گلسنگی ماهیت آواری-کربناتی دارند. با توجه به ساخت های موجود، جهت جریان‌های قدیمی رو به شمال است.
Siliciclastic Chelken Formation (Lower and Middle Pliocene) with a siliciclastics nature in Javarom Section (south of the Ghaemshahr city) was studied. This formation comprises three sets of conglomerate, sandstone and mudstone, which are usually arranged in fining upwards sequences. According to the nature of fining upward sedimentary sequences, sedimentological characteristics and structural features, it is proposed that Chelken Formation deposited in a fluvial environment. Conglomeratic facies are mainly grain-supported in nature, sandstone facies are represented by quartz arenite and lithic arenite in nature and Mudstone facies are carbonate in nature. The paleo-currents analyses represent a north and northeastward direction
Brunet, M.F., Korotaev, M.V., Ershov, A.V. and Nikishin, A.M., 2003. The South Caspian basin: a review of its evolution from subsidence modelling. Sedimentary Geology, 156, 119-148.
Dunham, R. J., 1962. Classification of carbonate rocks according to depositional texture. In: Ham (ed) Classification of Carbonate Rocks. Memoir 1, American Association of Petroleum Geologists, 108-121.
Gibiling, M.R., and Bird, 1994. Late Carboniferous cyclothems alluvial Paleovalleys in the Sydney Basin, Nova Scotia. Geological Society of Ameriva Bulletin, V.106. 105-117.
Javadova, A. and Zenina, M., 2018. The Quaternary deposites of the South Caspian and the adjacent areas on ostracod fauna; 5th International Paleotological congress, 9-12, France.
Kazancıa, N., Gulbabazadehc, T., Suzanne A.G. Leroyd and Ozden Ileri., 2004. Sedimentary and environmental characteristics of the Gilan–Mazenderan plain, northern Iran: influence of long- and short-term Caspian water level fluctuations on geomorphology. Journal of Marine Systems 46, no. 1-4 (2004): 145-168.
Mansimov, M. and Aliyev, A., 1994. Reasons of Caspian Sea level fluctuations and predictions for future. Azerbaijan International. A1 (2.3), 48 – 49.
Mousavi Rouhbakhsh SM (1999). Study and investigation of Chelken and miosen (from Gorgan to Alamdeh) Formations. Internal report of KEPCO.
Muller, G. and Gatsner, M., 1971. Chemical analysis. Neues Jahrbuch fu¨r Mineralogie Monatshefte, 10, 466 – 469.
Pettijohn, F.J., 1975. Sedimentary Rocks, 3rd ed. Harper and Row, New York, 628.
Pettijohn, F.J., Potter, P.E. and Siever, R., 1987. Sand and Sandstone. Springer-Verlag, New York, 553.
Reading, H.G., and Levell, B.K., 1996. Control on the sedimentary rock record. In:Reading, H.G. (Eds.), 1996, Sedimentary environments: processes, facies and stratigraphy, 3rd Ed., Blackwell sciences, 688.
Rogel, F., 1998. Palaeogeographic considerations for Mediterranean and Paratethys seaways (Oligocene to Miocene). Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien. Serie A für Mineralogie und Petrographie, Geologie und Paläontologie, Anthropologie und Prähistorie, 279-310.
Rogel, F., 1999. Mediterranean and Paratethys. Facts and Hypotheses of An Oligocene to Miocene (Short Overview); Geologica Carpathica, 50, 4. Naturhistorisches Museum Wien, Austria
Selley, R., 1985. Ancient Sedimentary Environments, Cornell University Press, Ithaca, N.Y., Third Edition, 317.
Smith-Rouch, L.S., 2006. Oligocene–Miocene Maykop/Diatom total petroleum system of the South Caspian basin province, Azerbaijan, Iran, and Turkmenistan: U.S. Geological Survey Bulletin 6607-I, 61.
Tucker, M.E., 1991. Sequence Stratigraphy of Carbonate Evaporite Basins, Models and Application to the Upper Permian (Zechstein) of northeast England and adjoining North Sea. Journal of the Geological Society 148, 1019– 1036.
Walther, J., 1894. Einleitung in die Geologie als Historische Wissenschaft, Beobachtungen über die Bildung der Gesteine und ihrer Organischen Einschlüsse von Johannes Walther,... G. Fischer.
رخسارهها و مدل رسوبگذاری سازند آواری چلکن، جنوب قائم شهر، پلیوسن
هوشنگ مهرابی(1و*)، عبدالحسین امینی2، وحید توکلی3، مرتضی فرخی4 و سید محمد زمانزاده5
1. کارشناسی ارشد، پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی، گروه زمین شناسی نفت
2. استاد، دانشکده زمین شناسی، دانشگاه تهران
3. دانشیار، دانشکده زمین شناسی، دانشگاه تهران
4. کارشناسی ارشد، شرکت نفت خزر
5. دانشیار، دانشکده زمین شناسی، دانشگاه تهران
چکیده
سازند چلکن در زمان پلیوسن زیرین و میانی تشکیل شده و در برش جوارم (جنوب شهرستان قائم‌شهر) دارای ماهیت آواری است. این سازند از سه مجموعه کنگلومرایی، ماسهسنگی و گلسنگی تشکیل شده است که در بیشتر بخشها در توالی‌های ریزشونده به سمت بالا مرتب شده‌اند. ماهیت ریزشونده به بالای توالی‌های رسوبی و ویژگیهای رسوبشناسی و ساختارهای رسوبی نشان می‌دهد سازند چلکن در یک محیط رودخانهای تشکیل شده است. رخساره‌های کنگلومرایی بیشتر ماهیت دانه‌پشتیبان، رخساره‌های ماسهسنگی ماهیت آرنایتی (کوارتز و لیتیک آرنایت) و رخساره‌های گلسنگی ماهیت آواری-کربناتی دارند. با توجه به ساختهای موجود، جهت جریان‌های قدیمی رو به شمال است.
واژههای کلیدی: رخساره، مدل رسوبی، چلکن، پلیوسن
Facies and depositional model in siliciclastic Chelken Formation, South Ghaemshahr City
Houshang Mehrabi*, Academic Center for Education, Culture and Research (ACECR), Houshangmehrabi@ut.ac.ir
Abdolhossein Amini, School of Geology, College of Sciences, University of Tehran
Vahid Tavakoli, School of Geology, College of Sciences, University of Tehran
Morteza Farokhi, Khazar exploration and Production Copmany
Seyed Mohammad Zamanzadeh, School of Geology, College of Sciences, University of Tehran
Abstract
Siliciclastic Chelken Formation (Lower and Middle Pliocene) with a siliciclastics nature in Javarom Section (south of the Ghaemshahr city) was studied. This formation comprises three sets of conglomerate, sandstone and mudstone, which are usually arranged in fining upwards sequences. According to the nature of fining upward sedimentary sequences, sedimentological characteristics and structural features, it is proposed that Chelken Formation deposited in a fluvial environment. Conglomeratic facies are mainly grain-supported in nature, sandstone facies are represented by quartz arenite and lithic arenite in nature and Mudstone facies are carbonate in nature. The paleo-currents analyses represent a north and northeastward direction
Key words: Facies, Depositional model, Chelken, Pliocene
مقدمه
بررسی محیط‌های رسوبی دیرینه، به کمک تطبیق ویژگیهای مشخص رسوبی و پتروگرافی محیط‌های امروزی صورت می‌گیرد. درکل، محیط‌های رسوبی را بر اساس دو اصل بازسازی می‌کنند که شامل قانون رخساره‌ای والتر و رخساره‌های همراه میباشد (Walther, 1894). برای تجزیه و تحلیل دقیق شرایط محیطی در یک مجموعه آواری، اطلاع از مشخصات سنگ‌شناسی، ساختهای رسوبی، فرم هندسی، الگوی جریان‌های قدیمی، ضمائم فسیلی و ماهیت سطوح محدود کننده چینه‌ها ضروری است (Selley, 1985). رخنمون‌های مناسب از سازند چلکن به سن پلیوسن زیرین-میانی در دامنه‌های شمالی البرز (Brunet et al., 2003) زمینه مساعدی برای مطالعه این سازند فراهم نموده است. با توجه به تاریخچه استخراج نفت از این سازند در کشورهای همجوار ایران، مانند آذربایجان، قزاقستان و ترکمنستان (Smith-Rouch, 2006) و وجود رخنمون‌های مناسب در ایران، بررسی دقیق سنگ‌شناسی الزامی به نظر می‌رسد. بر این اساس، مشخصات دقیق سنگ‌شناسی سازند چلکن در رخنمون‌های دامنه‌ی شمالی البرز مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل شباهت زمین‌شناسی دامنه شمالی البرز با بخش‌های جنوبی حوضه خزر، اعتقاد بر این است که نتایج به دست آمده از بررسی رخنمون‌های مذکور قابل استفاده در مطالعات زیرسطحی است.
یکی از اهداف مهم در مطالعات مشخصات سنگ‌شناسی و رسوبشناسی سازندها، تشخیص مدل رسوبگذاری میباشد. این سازند آواری، با وجود اهمیتی که در سیستم نفتی خزر دارد کمتر مورد مطالعات سنگ‌شناسی دقیق قرار گرفته است. با توجه به اینکه نهشته‌های سازند مخزنی چلکن در مازندران رخنمون دارند و پتانسیل سنگ مخزنی-گازی مناسبی را در زیر زمین ایجاد کردهاند، انجام مطالعات دقیق سنگ‌شناسی این رسوبات در رخنمون می‌تواند به شناخت اجزای تشکیل دهنده سنگ و تاثیرات آنها در خصوصیات مخزنی سازند چلکن کمک نماید.
نبود مغزه مناسب از داده‌های زیر سطحی و محدود بودن نمونههای در دسترس از سازند‌های مستعد مخزن و منشاء، مشکلاتی را در فهم مشخصات سنگ‌شناسی و پارامترهای پتروفیزیکی آنها ایجاد کرده است. لذا در این مقاله سعی بر آن است که بر اساس رخساره‌های تعریف شده در مطالعات رخنمون، محیط رسوبی دیرینه سازند چلکن در برش جوارم از رخنمون‌های حاشیه شمالی البرز مرکزی مشخص شود. برای تکمیل مطالعات رسوبشناسی، بخشی از توالی این سازند نیز در منطقه پهنهکلا مورد بررسی اجمالی قرار گرفت.
زمین شناسی و موقعیت منطقه
در پلیوسن زیرین با ادامه حرکات کوهزایی آلپی و بالا آمدن سرزمین قفقاز، ارتباط دریای خزر با دریای آزوف و سیاه قطع و به عنوان یک دریاچه مستقل پدیدار شده است (Rogel, 1998, 1999). در نخستین مرحله فاز میانی کوهزایی آلپی در شمال البرز در میوسن پایینی، پاراتتیس از تتیس جدا شده و حرکات فشارشی پالئوسن در البرز و حرکت گسل خزر، سبب بالا آمدن البرز شد. سپس در زمان نئوژن بین رسوبات پلیوسن (چلکن) و رسوبات میوسن، چینخوردگی اتفاق افتاده است که باعث ایجاد تاقدیس و ناودیس‌های باریک با محور شرقی-غربی شده است. همچنین حاصل فرسایش این برپایی البرز، تشکیل رسوبات کنگلومرایی چلکن درون ناودیس‌های به وجود آمده میباشد (Mousavi Rouhbakhsh, 1999).
دریای مازندران مثال خوبی برای تغییرات کوتاه و بلند مدت سطح آب در زمان پلیستوسن میباشد (Mansimov and Aliyev, 1994). قسمت ساحلی دریای خزر بوسیله کوه‌های تالش و رشته‌کوه‌های البرز که از سنگهای دگرگونی، آتشفشانی و رسوبی (پالئوزوییک تا سنوزوییک) تشکیل شده‌اند، محاصره شده است (Kazancıa, et al. 2004). محدوده مورد مطالعه در قسمت مرکزی رشته کوه البرز قرار دارد (شکل 1).
شکل 1 پدیدههای ساختاری محصور کننده حوضه جنوبی دریای خزر (نقل از Smith-Rouch, 2006)
با توجه به بررسی‌های صحرایی که در استان مازندران به عمل آمد و از لحاظ پوشش گیاهی منطقه و راه‌های دسترسی به بخش‌های مختلف سازند و کاملتر بودن توالی لایهها، برش جوارم در جنوب شهر قائم‌شهر (در کنار جاده قائم‌شهر به زیرآب) مناسب ترین محل برای بررسی و مطالعه توالی رسوبی سازند چلکن تشخیص داده شد (شکل 2).
شکل 2 مختصات جغرافیایی و راه‌های دستیابی به برشهای مورد مطالعه (جوارم و پهنه کلا)
در برش جوارم، سازند چلکن با سن پلیوسن آغازی و میانی در هسته ناودیس جوارم و در دو طرف سطح محوری گسترش دارد. در یال جنوبی این ناودیس، رخنمون‌های بهتری برای مطالعه وجود دارد. مختصات جغرافیایی ابتدای برش ̋́ 4/07,́15,˚36 شمالی و ̋́ 9/7, ́54,˚52 شرقی میباشد. امتداد عمومی طبقات به صورت شرقی-غربی و دارای شیبی معادل 20 تا 22 درجه به سمت شمال میباشد (شکل 3).
شکل 3 نمای کلی سازند چلکن در برش جوارم، شیب طبقات به سمت شمال میباشد (جهت نگاه، شرق).
روش مطالعه
برای بررسی مشخصات سنگ‌شناسی سازند با توجه به ماهیت رخساره‌های سازندی سازند، از روش‌های متعددی استفاده شده است. برای رخساره‌های دانه درشت (کنگلومراها) توصیف کاملی از قلوه‌ها (شامل جنس، اندازه، شکل و فابریک) و زمینه آنها (زمینه ماسهسنگی یا گلی مختلط) صورت گرفته است. به دلیل محدودیت تهیه مقطع نازک از کنگلومراها تمام قلوههای سازند جهت مطالعات صحرایی نمونه‌برداری شده‌اند. زمینه ماسه سنگی یا گل سنگی نیز به طور جداگانه نمونه‌برداری شده است. بر این اساس از یک لایه کنگلومرایی در یک محل تعداد متفاوتی (گاه هفت تا 12 نمونه) تهیه شده که در روی شکل با یک شماره (مثلاً HM-17) مشخص شده است (شکل 4).
به طور کلی تعداد 15 نمونه از ماسه سنگهای آواری (لایه کنگلومرایی و لایه ماسه سنگی)، 23 نمونه از قطعات کربناته (لایه کنگلومرایی)، سه نمونه از زمینه ماسه سنگی داخل لایه کنگلومرایی و هشت نمونه از گلسنگ برداشت شده است (جدول 1). نمونههای آواری بر اساس روش پتی جان (Pettijohn, 1975 and Pettijohn et al, 1987) و نمونههای کربناته بر اساس روش دانهام مورد مطالعه قرار گرفتهاند (Dunham, 1962).
روش مطالعه نمونههای گلسنگ برداشت شده از سازند چلکن مطابق نمونههای سخت نمی‌باشد. در این قسمت برای بررسی جنس ذرات تشکیل دهنده از روش‌های آزمایشگاهی مانند کلسیمتری به روش حجمی برنارد (Muller and Gatsner, 1971) (برای اندازه‌گیری میزان کربنات کلسیم)، روش انحلال کانی‌های تبخیری (برای اندازه‌گیری میزان مواد تبخیری درون نمونه) و روش پراش پرتو ایکس (XRD) برای شناسایی ذرات تشکیل دهنده نمونه استفاده شده است (آزمایشگاه سازمان زمین شناسی).
جدول 1 درصد تنوع نمونههای برداشت شده برش جوارم
درصد حضور | تعداد مقطع | نمونه مقطع نازک |
31 | 15 | ماسه سنگ آواری |
47 | 23 | قطعات کربناته |
6 | 3 | زمینه ماسهسنگی |
16 | 8 | گلسنگ |
رخسارهها
در برش جوارم حدود 70 متر از سازند چلکن مورد مطالعه و نمونه‌برداری قرار گرفت. از بررسی مقاطع مورد مطالعه چنین بر می‌آید، که سازند مورد نظر از تعداد معینی از رخسارهها با تناوب چرخه‌ای در ستون‌های چینه‌شناسی تشکیل شده است. در این بخش ابتدا ضمن معرفی و تفکیک آنها، ویژگیهای پتروگرافی هر رخساره نیز بیان شده و سپس وضعیت هر چرخه از نظر توالی‌های رسوبی و ارتباط آنها با یکدیگر بیان خواهد شد. در ستون‌های چینه‌شناسی جنوب قائم شهر هیچ گونه تکرار شدگی و یا قطع شدگی توسط فرآیندهایی نظیر گسل خوردگی و یا نفوذ رخساره‌های آذرآواری دیده نشد. بخشی از این توالی به علت پوشش گیاهی زیاد و نبودن بیرون زدگی قابل بررسی نبود (شکل 4). برش پهنه کلا به علت کامل نبودن توالی مورد مطالعه دقیق قرار نگرفت (شکل 5).
شکل 4 کاملترین برش سازند چلکن (برش جوارم در جنوب قائم شهر). این توالی بیشتر شامل لایههای کنگلومرایی ریز شونده به بالا هستند، کادر قرمز ریز شونده به بالا می باشد. (HM:Houshang-Mazandaran).
شکل 5 برش پهنه کلا سازند چلکن در جنوب ساری (جهت نگاه، غرب)
بررسی‌ها نشان داد که تغییرات رخساره‌ای در منطقه جوارم، در قالب سه رخساره که بصورت چرخه‌ای میباشند انجام گرفته است. چرخه‌ها بیشتر از رسوبات دانه درشت در زیر و رسوبات دانه ریز در بالا تشکیل می‌شوند.
این رخساره بر اساس ضخامت لایهها از کل مجموعه دارای فراوانی 62 درصد است و توسط رخساره‌های ماسهسنگی و گلسنگی محصور شده است. اجزای سازنده به طور کلی شامل کنگلومرای قهوه‌ای و خاکستری، بسیارسخت، مقاوم، پلی میکتیک با قطعاتی از جنس ماسهسنگ و سنگ آهک‌های قدیمی و ریز شونده به سمت بالا میباشند (شکلهای 6 و 7). پراکندگی قلوههای موجود در بخش‌های کنگلومرایی بسیار متفاوت است. مجموع طبقات کنگلومرایی که کل برش جوارم را تشکیل می‌دهد، از دانه‌های به هم چسبیده هم بعد تا کشیده، به طول دو تا 25 سانتی‌متر و عرض سه تا 10 سانتی‌متر تشکیل یافته‌اند. مشخصات آزمایشگاهی نمونههای برداشت شده از قسمت کنگلومرایی، ماسه سنگی و گلسنگی سازند چلکن (برش جوارم) در جدول 2 آمده است. این رخساره شامل قطعات کوارتز آرانیت، ساب لیت آرنایت، ساب آرکوز، آرکوز و کربناته (میکروفاسیسهای بایوکلست وکستون تا پکستون، گرین استون و پکستون) میباشد. بایوکلستهای پکستون شامل قطعات اسکلت دو کفهایها، اکینودرم و استراکود میباشند. زمینه کنگلومرا شامل آرکوز، ساب آرکوز و ساب لیت آرنایت میباشد. به وضوح مشخص است که قطعات زمینه حاصل خرد شدن و فرسایش قطعات درست کنگلومرا است.
مطالعات آزمایشگاهی | رخساره | شماره | مطالعات آزمایشگاهی | رخساره | شماره |
HM-21D ساب آرکوز | Conglomerate | HM-21 | HM-12A: وکستون برشی شده تا پکستون | Conglomerate | HM-12 |
HM-21C زمینه ماسه سنگی | HM-11B: میکس دانه ریز | Sandstone | HM-11 | ||
HM-21B بایوکلست پکستون | HM-11A: فیل آرنایت | ||||
HM-21A بایوکلست اایید گرینستون | مادستون کرم رنگ | Mudstone | HM-10 | ||
HM-20: مادستون | Mudstone | HM-20 | HM-09C: بایوکلست وکستون | Conglomerate | HM-09 |
CaCO3=67.9% : HM-18 - Evaporate = 2% | Sandstone | HM-18 | HM-09B: ساب آرکوز | ||
CaCO3=5.4% : HM-18 - Evaporate = 4.5% | Mudstone | HM-18 | HM-09A: بایو گرینستون | ||
HM-17G: بایوکلست پکستون | Conglomerate | HM-17 | HM-08A: زمینه و میکس | Sandstone | HM-08 |
HM-17F: زمینه ماسه سنگی | HM-08Down: زمینه و میکس | ||||
HM-17E: آرکوز | HM-07: CaCO3=12.5% - Evaporate = 2% | Mudstone | HM-07 | ||
HM-17D: زمینه ماسه سنگی | |||||
HM-17C: زمینه ماسه سنگی | HM-06D: آهک دولومیتی شده | Conglomerate | HM-06 | ||
HM-17B: تاپ کوارتزیت- آهک چرتی | HM-06C: بایوکلست مادستون | ||||
HM-17A: خمیره ماسه سنگی | HM-06B: بایو کلست وکستون پکستون | ||||
HM-06A: ساب لیت آرنایت | |||||
HM-16B: کوارتز آرنایت دارای دولومیت آهن دار | Conglomerate | HM-16 | HM-05A: سنگ تخریبی میکس | Sandstone | HM-05 |
HM-16A: وکستون | |||||
HM-15C: بایوکلست پکستون با خرده های براکیوپود |
| HM-15 | HM-04A: سنگ مارنی | Sandstone | HM-04 |
HM-15B: میکس بایو کلست پکستون گرینستون | HM-03: CaCO3=5.4% - Evaporate = 1% | Mudstone | HM-03 | ||
HM-15A: بایوکلست وکستون | HM-02G: زمینه بین قطعات | Conglomerate | HM-02 | ||
|
|
| HM-02F: ساب آرکوز | ||
HM-14D: پکستون – بایوتوربیشن فراوان | Conglomerate | HM-14 | HM-02E: بایوکلست وکستون | ||
HM-14C: بایوکلست پکستون | HM-02D: وکستون | ||||
HM-14A: ساب آرکوز | HM-02C: کلسیت کریستالین شده | ||||
CaCO3=41.1% : HM-13 - Evaporate = 1.5% | Mudstone | HM-13 | HM-02B: بایوکلست پکستون | ||
HM-12E: فیل آرنایت | Conglomerate | HM-12 | HM-02A: ساب لیت آرنایت | ||
HM-12D: ساب آرکوز | HM-01B: CaCO3=40.2% - Evaporate=2% | Mudstone | HM-01 | ||
HM-12C: بایوکلست پکستون دارای نومولیت و فرامینیفر | HM-01A: CaCO3=17.9% - Evaporate=2% | ||||
HM-12B: بایوکلست وکستون پکستون |
جدول 2 مشخصات نمونههای برداشت شده از برش جوارم
شکل 6 بافت و دیاژنز قطعات سازنده و زمینه رخساره کنگلومرا و بافت رخساره ماسهسنگی. A) ماسهسنگ دانه پشتیبان به همراه سیمان سیلیسی رشد اضافی هم محور (نمونه HM-02A، کنگلومرا، نور پلاریزه)، B) بایوکلست مادستون (نمونه HM-06C، کنگلومرا، نور پلاریزه)، C) وکستون، دولومیتی شدن (نمونه HM-16A، نور پلاریزه)، D) ماسهسنگ دارای سیمان اکسید آهن (نمونه HM-09B، نور طبیعی)، E) زمینه کنگلومرا (نمونه HM-02G، نور پلاریزه)، F) زمینه دارای سیمان اکسید آهن (نمونه HM-17F، نور طبیعی)، G) شکستگی داخل نمونه HM-12B در اثر فشردگی که دوباره پر شده است (نور طبیعی)، H) شکستگی داخل قطعات درون زمینه (نمونه شماره HM-02G، نور طبیعی)، I) انحلال و خوردگی دانه‌های کوارتز در زمینه (نمونه HM-53B نور پلاریزه)
این واحدها گاهی بدون فاصله (وجود رخساره گل یا ماسه) بر روی همدیگر نیز ظاهر می‌شوند. بخش زیرین این رخساره روی یک سطح فرسایشی قرار گرفته است (شکل 7-A). همچنین از ساختهای موجود می‌توان دانه‌بندی تدریجی، قالب ناودانی (شکل 7-B) و ساخت ایمبریکیشن خفیف (شکل 7-C) را نام برد. جنس قلوه سنگهای تشکیل دهنده رخساره متفاوت و از ماسه سنگ لالون تا آهک در آن یافت می‌شود. اندازه قلوه‌ها در حد پبل و بولدر و دانه‌ها عموماً گردشدگی خوبی را نشان می‌دهند. جورشدگی رخساره متوسط تا خوب میباشد.
شکل 7 تصاویر صحرایی و ساخت های رسوبی برش جوارم، اندازه قلوه سنگ‌ها از پبل تا بولدر میباشد. A) سطح فرسایش بین لایه کنگلومرایی و لایه گلسنگی (برش جوارم)، B) ساخت گاترکست1 موجود در رخساره کنگلومرا (برش جوارم)، C) ساخت ایمبریکیشن خفیف (برش پهنهکلا)، D) رخساره ماسهسنگی (برش جوارم)، E) اختلاف رنگ درون رخساره گلی (برش جوارم)
ماسه سنگ‌ها با ضخامت چهار سانتی‌متر تا 5/2 متر در طول برش پراکنده‌اند و در مجموع شش درصد کل برش را تشکیل می‌دهند. این رخساره کمترین میزان را در بین دیگر رخسارهها به خود اختصاص داده است. اندازه دانه‌ها درحد ماسه ریز تا متوسط میباشد. ساخت واضحی در این رخساره دیده نشد (شکل 7-D). ضخامت این بخش در حدود 20 تا 50 سانتی متر و دارای قاعده فرسایشی میباشد. این ماسه‌ها اصولاً یک دست بوده و فاقد ریز شوندگی به بالا هستند.
این رخساره متشل از ذرات کوارتز، فلدسپات و دارای سیمان سیلیسی و کربناتی می باشد (شکل 8). نمونههای رخساره ماسهسنگی دارای ماهیتی مشابه نمونههای زمینه ماسه سنگی داخل رخساره کنگلومرایی می باشد با این تفاوت که ذرات این رخساره بسیار دانه ریز تر هستند. بر این اساس توصیف ماکروسکوپی و میکروسکوپی ارائه شده قلوههای ماسه سنگی، برای رخساره ماسهسنگی همراه افق‌های کنگلومرایی قابل تعمیم است.
شکل 8 A و B) نمونه شماره HM-11A، فیل‌آرنایت، دانه های کوارتز به همراه لیتیک های کربناته ودگرگونی (A-نور طبیعی، B- نور پلاریزه) ، C) نمونه شماره HM-05، ماسه، دانه‌های کوارتز در زمینه سیمان کلسیتی و کربنات (نور پلاریزه) ، D) نمونه شماره HM-11A، نمونه ماسه‌ای، دارای قطعات کوارتز و لیتیک کربناته در زمینه سیمان کلسیتی (نور پلاریزه، مقطع کمی ضخیم است)
این رخساره، در بین رخسارهها، فراوانی متوسطی (حدود 32 درصد) را به خود اختصاص داده است. واحدها ترکیبی از سیلت و رس میباشند و ضخامت آنها متغیر است (تقرباً از 40 سانتی متر تا پنج متر). رنگ این رخساره به علت تغییر در میزان کربنات و شاید ماده آلی (در این تحقیق، ماده آلی مورد بررسی و ارزیابی قرار نگرفته است) بین قهوه‌ای و کرم روشن متغیر میباشد (شکل 7-E). رنگ یک گل در واقع تابعی از کانی‌شناسی و ژئوشیمی آن است. مقدار مواد آلی، پیریت و حالت اکسیداسیون آهن از عوامل اصلی کنترل کننده رنگ‌ها میباشد (Tucker, 1991). با افزایش مقدار مواد آلی و پیریت، تغییر رنگ به سمت خاکستری و حتی تیره شدن پیش می رود و وجود اکسید آهن سه ظرفیتی باعث قرمز رنگ شدن گل سنگ‌ها می‌شود (Tucker, 1991). این رخساره متشکل از لامینه‌های موازی، گسترش جانبی زیاد (تا چند کیلومتر) و همچنین شکل هندسی صفحه‌ای میباشد. در بین این واحدها ماسه‌های ورقه‌ای دانه ریز تا متوسط دیده می‌شود. جدول 3 درصد کانی‌های تبخیری و کربناته در برش جوارم را نشان می‌دهد.
جدول 3 درصد کانی‌های تبخیری و کربناته در برش جوارم سازند چلکن
شماره نمونه | درصد تبخیری | درصد کربنات |
HM-07 | 2 | 12.5 |
HM-04 | 1.5 | 37.9 |
HM-03 | 1 | 5.4 |
HM-01B | 2 | 40.2 |
HM-01A | 2 | 17.9 |
بر اساس نمودار‌های بدست آمده و اطلاعات آزمایشگاهی انجام شده از آزمايش XRD، کانی‌های کوارتز و کلسیت در نمونه‌ها غالب میباشند (شکل 9) که به علت همراهی با کنگلومرای متشکل از قلوههای ماسهسنگی و آهکی منطقی میباشد.
کوارتز در گلسنگ‌ها بیشتر در اندازه سیلت بوده، هرچند دانه‌های درشت تر در اندازه ماسه نیز در بخش‌هایی که لایه گلی به ماسهسنگ تبدیل می‌شوند، یافت می‌شود. فلدسپات‌ها نیز به دلیل پایداری مکانیکی و شیمیایی کمتر نسبت به کوارتز، به مقدار کمتری در گلسنگ‌ها یافت می‌شوند و همچنین ترکیبات دیگری مانند کلسیت و دولومیت نیز در نمونههای گل بررسی شده وجود داشت.
ذرات تشکیل دهنده | شماره نمونه |
Quartz – Calcite – Clay Mineral – Dolomite - Feldspar | HM-07 |
Quartz – Calcite – Clay Mineral | HM-01A |
شکل 9 نمودار آنالیز پراش اشعه ایکس نمونه شماره HM-01A (چپ)، نمودار آنالیز XRD نمونه شماره HM-07 (راست)
ماهیت چرخه‌ای رخسارهها
برش اندازه گیری شده در جنوب قائم شهر (جوارم) از تکرار چرخه‌های رسوبی تشکیل می‌شود. ترتیب قرارگیری چرخه‌ها بر اساس مشاهدات صحرایی، به طور کلی مطابق شکل 10 است. در هر چرخه، یک روند کلی ریز شونده به بالا مشاهده می‌شود. این چرخه می‌تواند در محیط‌های رودخانهای بین کانال و دشت سیلابی تکرار شود.
شکل 10 تکرار و توالی‌های ریز شونده به بالا در برش جوارم
مدل رسوبگذاری
این رسوبات به فرم توده‌ای میباشند و هر دوره نشان دهنده یک دوره سیلاب است که مقدار زیادی رسوبات دانه درشت را از طریق رودخانه‌ها به منطقه وارد کردهاند. به صورتی که منشاء رسوبات نزدیک خاستگاه اصلی خود هستند. ترکیب سنگ‌شناسی اصلی این سازند بیشتر متشکل از کنگلومرا با اجزای ماسهسنگی و آهکی میباشد. در لابه‌لای این کنگلومرا، گلسنگ و لایههای ماسهسنگی دانه ریز نیز دیده می‌شود. با توجه به مشخصات رسوبشناسی این رخساره، از قبیل اندازه ذرات تشکیل دهنده، سنگ‌شناسی، ساختهای موجود و رخساره های همراه، نشان دهنده ماهیت کانال رودخانهای میباشد.
لایههای ماسهسنگی می‌توانند نشان دهنده خاکریزهای طبیعی و یا کرواس اسپلی2 باشند که از طریق رسوبگذاری در زمان سیلاب‌ها و جریان‌های کششی یک طرفه بوجود آمده‌اند (Reading and Levell, 1996)، در این لایهها ساختی دیده نشد ولی بر اساس ویژگیهای رسوبشناسی و رخساره‌های همراه، زیر محیط کرواس اسپلی محتمل‌تر میباشد.
رخساره‌های گلسنگی نیز نشان دهنده دشت سیلابی این رودخانه میباشند. دشت سیلابی در زمان رسوبگذاری، بارها تحت تاثیر سیلاب‌های حاصل از بالا آمدن آب رودخانه قرار می‌گیرد که سبب فرسایش و حمل مجدد رسوبات دشت می‌شوند (Gibiling and Bird, 1994) (شکل 4، کادر قرمز رنگ).
در نهایت به نظر می‌رسد این رسوبات در نواحی نزدیک به دریا، بیشتر از نوع رودخانهای باشند (شکل 11 و 12).
شکل 11 نقشه جغرافياي ديرينه محیط رسوبگذاری زمان پلیوس دریای خزر (Javadova and Zenina, 2018)
شکل 12 مدل رسوبگذاری رودخانه‌های زمان پلیوسن در منطقه مازندران به همراه بخشی از برش جوارم
نتيجه‌گيري
به طور معمول رسوبات دشت سیلابی باید انطباق بسیار خوبی با رخساره‌های همراه خود داشته باشند. در این آزمایش میزان کربنات کلسیم موجود در لایههای گلی انطباق خوبی را با رخساره کنگلومرایی همراه خود نشان دادند، به طوری که با افزایش میزان قلوههای کربناته در لایههای کنگلومرایی، میزان کربنات کلسیم در لایههای گلی نیز افزایش پیدا می‌کند.
وجود رخساره کنگلومرایی در منطقه، نبود فسیل‌های دریایی و تایید حضور اکسید آهن در مطالعات پتروگرافی، مرز فرسایشی رخساره کنگلومرایي با رخساره گلسنگی نشان می‌دهد که این رسوبات در محیط قاره‌ای تشکیل شده‌اند. ساختهای رسوبی موجود در رخساره کنگلومرا مانند قالب ناودانی و ساخت ایمبریکیشن، نشان‌دهنده جریان یافتن و حمل قلوههای کنگلومرا، توسط عاملی مانند آب میباشند. اندازه بزرگ قلوههای موجود در رخساره کنگلومرا نشان‌دهنده انرژی بسیار بالای جریان مانند سیلاب میباشد. کم و بیش تمام ساختهای موجود در یک امتداد مشخص جهت یافتگی دارند که جهت جریان رودخانه را نشان مي‌دهند (شکل 7).
افزایش میزان کربنات کلسیم نمونههای گل در توالی‌ها به سمت بالا، مطابقت بسیار خوبی با افزایش قلوههای آهکی در رخساره‌های کنگلومرایی همراه با خود را نشان می‌دهند که نشان دهنده متاثر بودن این رخساره (رخساره گلسنگ) از رخساره همراه خود (رخساره کنگلومرا) میباشد، و می‌تواند نشان دهنده دشت سیلابی حوضه رسوبگذاری رودخانه باشد.
منابع
Brunet, M.F., Korotaev, M.V., Ershov, A.V. and Nikishin, A.M., 2003. The South Caspian basin: a review of its evolution from subsidence modelling. Sedimentary Geology, 156, 119-148. ##Dunham, R. J., 1962. Classification of carbonate rocks according to depositional texture. In: Ham (ed) Classification of Carbonate Rocks. Memoir 1, American Association of Petroleum Geologists, 108-121. ##Gibiling, M.R., and Bird, 1994. Late Carboniferous cyclothems alluvial Paleovalleys in the Sydney Basin, Nova Scotia. Geological Society of Ameriva Bulletin, V.106. 105-117. ##Javadova, A. and Zenina, M., 2018. The Quaternary deposites of the South Caspian and the adjacent areas on ostracod fauna; 5th International Paleotological congress, 9-12, France. ##Kazancıa, N., Gulbabazadehc, T., Suzanne A.G. Leroyd and Ozden Ileri., 2004. Sedimentary and environmental characteristics of the Gilan–Mazenderan plain, northern Iran: influence of long- and short-term Caspian water level fluctuations on geomorphology. Journal of Marine Systems 46, no. 1-4 (2004): 145-168. ##Mansimov, M. and Aliyev, A., 1994. Reasons of Caspian Sea level fluctuations and predictions for future. Azerbaijan International. A1 (2.3), 48 – 49. ##Mousavi Rouhbakhsh SM (1999). Study and investigation of Chelken and miosen (from Gorgan to Alamdeh) Formations. Internal report of KEPCO. ##Muller, G. and Gatsner, M., 1971. Chemical analysis. Neues Jahrbuch fu¨r Mineralogie Monatshefte, 10, 466 – 469. ##Pettijohn, F.J., 1975. Sedimentary Rocks, 3rd ed. Harper and Row, New York, 628. ##Pettijohn, F.J., Potter, P.E. and Siever, R., 1987. Sand and Sandstone. Springer-Verlag, New York, 553. ##Reading, H.G., and Levell, B.K., 1996. Control on the sedimentary rock record. In:Reading, H.G. (Eds.), 1996, Sedimentary environments: processes, facies and stratigraphy, 3rd Ed., Blackwell sciences, 688. ##Rogel, F., 1998. Palaeogeographic considerations for Mediterranean and Paratethys seaways (Oligocene to Miocene). Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien. Serie A für Mineralogie und Petrographie, Geologie und Paläontologie, Anthropologie und Prähistorie, 279-310. ##Rogel, F., 1999. Mediterranean and Paratethys. Facts and Hypotheses of An Oligocene to Miocene (Short Overview); Geologica Carpathica, 50, 4. Naturhistorisches Museum Wien, Austria## Selley, R., 1985. Ancient Sedimentary Environments, Cornell University Press, Ithaca, N.Y., Third Edition, 317. ##Smith-Rouch, L.S., 2006. Oligocene–Miocene Maykop/Diatom total petroleum system of the South Caspian basin province, Azerbaijan, Iran, and Turkmenistan: U.S. Geological Survey Bulletin 6607-I, 61. ##Tucker, M.E., 1991. Sequence Stratigraphy of Carbonate Evaporite Basins, Models and Application to the Upper Permian (Zechstein) of northeast England and adjoining North Sea. Journal of the Geological Society 148, 1019– 1036. ##Walther, J., 1894. Einleitung in die Geologie als Historische Wissenschaft, Beobachtungen über die Bildung der Gesteine und ihrer Organischen Einschlüsse von Johannes Walther,... G. Fischer.##
[1] Gutter cast
[2] crevasse splay