ل سوم

مطالعات پتروگرافی

مقدمه

جهت مطالعات پتروگرافی، تعداد 77 نمونه از بخش شمالی و جنوبی و 11 نمونه از مجموعه آمیزه رنگین و تعداد زیادی نمونه از مغزه‌های حفاری گمانه‌های 6 و 2 به صورت هدفمند برداشت گردید. پس از بررسی نمونه‌های دستی تعداد 50 نمونه از نمونه‌های بخش شمالی و جنوبی و مجموعه آمیزه رنگین و مغزه‌های حفاری که حاوی کانی‌های سولفیدی بوده و به راحتی و با چشم غیرمسلح دیده می‌شدند، جهت تهیه مقاطع نازک و صیقلی انتخاب گردیدند. سپس مقاطع تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ‌های نور انکساری و انعکاسی مورد مطالعه قرار گرفتند. در راستای مطالعات کانی‌شناسی تعداد 10 نمونه از نمونه‌های مغزه‌های حفاری و نمونه‌های معدن فطر 6 به روش آنالیز XRD مورد مطالعه قرار گرفتند. لازم به ذکر است که سنگ‌های اصلی موجود در منطقه شامل: دونیت، پریدوتیت (هارزبورژیت، لرزولیت، ورلیت)، پیروکسنیت (اولیوین وبستریت، اولیوین کلینوپیروکسنیت) و کرومیتیت می‌باشند.

سنگ‌های اولترامافیک مجموعه افیولیتی فاریاب

سنگ‌های اولترامافیک موجود در بخشهای شمالی و جنوبی این مجموعه، ترکیب کانی‌شناسی سادهای داشته و اساساً از کانی‌های اولیوین، کلینوپیروکسن و اورتوپیروکسن تشکیل شده‌اند. برای تعیین نوع سنگ‌های موجود، بعد از تعیین ترکیب مودال آن‌ها، از نمودار(Streckeisen,1979) استفاده شد که موقعیت سنگ‌های مختلف بر روی آن نشان داده شده است (شکل3ـ1).

شکل ‏3-1- موقعیت سنگ‌های مختلف مجموعه افیولیتی فاریاب بر روی نمودار تقسیمبندی سنگ‌های فوقبازی (Streckeisen,1979).

موقعیت و مختصات نقاط نمونهبرداری در مجموعه افیولیتی فاریاب

در( جدول 3ـ1) مختصات و مکان نمونه‌های برداشت شده و نام نمونهها ذکر شده است.

جدول ‏3-1لیست نقاط نمونه برداری و نام نمونه و مختصات اندیس و محل نمونهبرداری
نام اندیسهایی که نمونه برداری از آن‌ها صورت گرفت
تعداد نمونه برداشت شده
نام نمونه‌ها
مختصات نقاط نمونه برداری
دویس
6
دونیت از مجاور کرومیت تا فواصل بیشتر
45 °23´27
36.9°22´57

ولی
15
کرومیت، دونیت، لرزولیت، ورلیت،اولیوین کلینوپیروکسنیت
33.9 °77´27
30.9°15´57

فطر6(تونل و گمانه حفاری)
25
لرزولیت،ورلیت،اولیوین کلینوپیروکسنیت
–
عزت
8
دونیت و کرومیت
44.1 °21´27
47.1°24´57

نزدیک زون گسله دستگرد
8
دونیت،کرومیت، هارزبورژیت، کرومیت
37 °24´27
43.8°22´57

مجموعه کالردملانژ
11
رادیولاریت،بازالت، پیلولاوا،میکروگابرو
31.8 °24´27
25.6°22´57

قسمت زیرین(بخش جنوبی مجموعه)
15
دونیت،لرزولیت، هارزبورژیت، ورلیت،
49 °21´27
22°25´57

پتروگرافی واحدهای سنگی بخش شمالی

اصلیترین واحد تشکیلدهنده بخش شمالی این مجموعه افیولیتی سنگ‌های دونیتی هستند و توده‌های کرومیتیتی مجموعه معادن فاریاب نیز تنها درون دونیت‌های این بخش تشکیل شده‌اند، از سایر سنگ‌های موجود در بخش شمالی می‌توان لرزولیت، ورلیت و اولیوین کلینوپیروکسنیت را نام برد. برای بخش شمالی این مجموعه یک منشأ ماگمایی در نظر گرفته می‌شود (Rajabzadeh, 1998)، در زیر به بررسی پتروگرافی هر یک از واحدهای مذکور می‌پردازیم.

دونیت
در حدود 70% سنگهای منطقه مورد مطالعه را دونیت تشکیل می‌دهد. که دارای بافت دانهای از اولیوینهای در هم قفلشده (فورستریتی) است که با اسپینل به صورت کانی فرعی همراه است. تقریباً در تمام منطقه اغلب اولیوینها با درجات متفاوتی (از 40 تا 70%) سرپانتینی شده‌اند. دونیت‌ها سنگ‌هایی متبلور، دانه درشت تا متوسط، به رنگ سبز تیره، تقریباً اولیوین تشکیلدهنده اصلی است، بافت آن‌ها بلورین بیشکل است و نزدیک به 40% دانه‌های اولیوین به آنتیگوریت تبدیل شده‌اند. این سنگ در سطح تازه شکسته شده به رنگ سبز تیره و در سطح هوازده به علت اکسیداسیون به رنگ قهوهای دیده می‌شود. فراوان‌ترین کانی تشکیل‌دهنده اولیوین بوده و کرومیت بصورت کانی فرعی در کلیه نمونه‌های سنگی دونیت وجود داشته و به طور متوسط مقدار آن بین 1 تا 5% تغییر می‌کند. لازم به ذکر است که در مجاورت لنزهای کرومیت مقدار کرومیت موجود در دونیت افزایش یافته و به بیش از 90% کرومیت می رسد (کرومیتیت). در نمونه‌های دونیت برداشت شده، اولیوین سرپانتینی شده و کرومیت تنها کانی‌های موجود می‌باشند (شکل 3ـ2).

شکل ‏3-2- کانی اولیوین (Ol) و اسپینل کرومدار (Spl) و سرپانتین (Ser) در دونیت
سرپانتینیشده در نور (PPL).

اولیوین
اولیوین‌های موجود در دونیت، بصورت دانه‌های بی‌شکل یافت می‌شود و عموماً شکسته شده و به مجموعههایی ریزدانه تبدیل شده‌اند. مرز بین کانی‌های اولیه را می‌توان به وسیله اختلاف در رنگ تداخلی و یا جهت خاموشی کانی تشخیص داد. همچنین خاموشی موجی20 کانی‌های اولیوین نشان دهنده تاثیر دگرشکلی بر روی این کانی‌ها است. دونیت‌ها در مجاورت لنزهای کرومیتی حاوی کرومیت بوده که در مقاطع نازک به صورت کانی‌های تیره خود‌شکل و بی‌شکل دیده می‌شوند. دونیت‌ها با درجات متفاوت سرپانتینیزه شده و این دگرسانی باعث ایجاد بافت جزایر برجای مانده21و مشبک22 و ساعتشنی23 (شکل 3ـ3 و شکل 3ـ4) شده است. شروع سرپانتینی‌شدن کانی اولیوین از محل شکستگیها است و شکستگیهای نامنظم
تشکیل بافت شبکهای و شکستگیهای منظمتر بافت ساعتشنی را میسازند و معمولاً سرپانتین حاصل از این بافتها لیزاردیت است. کانی اولیوین به دلیل اعمال فشارهای تکتونیکی ، بافت خاموشی موجی نشان می‌دهد (Mosenfelder et al., 2001). ایجاد چنین بافتی در کانی اولیوین ناشی از تغییر شکل و دگرشکلی مکانیکی بر روی بلورهای اولیوین که در کف آشیانه ماگمایی تشکیل شده‌اند، می‌باشد (Shelly, 1993). از مهمترین محصولات ناشی از دگرسانی اولیوین، می‌توان سرپانتین و مگنزیت و اکسیدهای آهن (مگنتیت و هماتیت) و ایدنگسیت24 که یک سیلیکات آهن و منیزیم آبدار است و به رنگ قرمز مایل به قهوهای، و قهوهای مایل به نارنجی با بیرفرنژانس زیاد دیده می‌شود و بولنژیت25 که به مواد سبز رنگ حاصل از تجزیه اولیوین گفته می‌شود و شامل کلریت و گوتیت است، را نام برد. بخصوص اگر شکستگی در سنگ وجود داشته باشد، اکسیدهای آهن در اطراف شکستگیها جمع می‌شوند (شکل 3ـ5). دونیت‌های سرپانتینی شده در این مجموعه افیولیتی رایج هستند و از آنجایی که دونیت‌های واقع در بخش شمالی، سرپانتینی شده‌اند (40 تا 70%) از این رو تشخیص بافت اولیه این سنگ‌ها‌‌ مشکل است ولی در این سنگ‌های دونیتی آثار تبلور مجدد به وضوح دیده می‌شود به طوری که در نور متقاطع بلورهای اولیوین با مرز منحنی شکل و خاموشی متفاوت دیده می‌شوند و این نشان می‌دهد که یکی از بخشهای کانی اولیوین در حال تبدیل شدن به بخش مجاور است و این نشان می‌دهد که کانی اولیه تحت تاثیر درجه زیاد تغییر شکل بوده است (شکل3-6). سرپانتینی‌شدن اولیوین منجر به تشکیل کانی‌های گروه سرپانتین می‌شود که تشکیل آنتی گوریت و لیزاردیت در دمای کمتر از 350 درجه سانتیگراد شروع می‌شود ((Barnes & O’Neil, 1969). رشتههای بسیار ظریف سرپانتین که به طور عمودی نسبت به حاشیه و یا شکستگیها قرار می‌گیرند کانی کریزوتیل26 (سرپانتین رشته ای) میباشند، اگر فشار در حین دگرسانی محیط حاکم باشد کانی آنتیگوریت27 (سرپانتین صفحهای) نیز تشکیل می‌شود. فرآیند سرپانتینی‌شدن اولیوین‌ها طبق واکنش زیر اتفاق میافتد:
2Mg2SiO4 + 2H2O + CO2? Mg3Si2O5 (OH) 4 + MgCO3
در بسیاری از نمونه‌های دونیتی سرپانتینی‌شدن بقایای کانی اولیوین در مرکز و سرپانتینها در حاشیه دیده می‌شوند.

شکل ‏3-3- بافت ساعتشنی در سنگ مادر دونیتی با هستههای اولیوین که هنوز به سرپانتین تبدیل نشده‌اند در نور متقاطع (XPL).

شکل ‏3-4- بافت ساعتشنی در سنگ مادر دونیتی با هستههای اولیوین که هنوز به طور کامل به سرپانتین تبدیل نشده‌اند در نور متقاطع (XPL).

شکل ‏3-5- رسوب اکسیدهای آهن و کانی اوپاک در امتداد شکستگی در دونیت در نور (PPL).

شکل ‏3-6- تبلور مجدد کانی اولیوین در سنگ دونیت در نور( XPL).

کرومیت
کرومیت در مجموعه افیولیتی فاریاب به دو صورت وجود دارد:
1ـ بصورت یک فاز پراکنده و فرعی که در همه سنگ‌ها‌‌ به میزان کم وجود دارد.
2ـ بصورت متمرکز در یک محل، که گاهی اوقات تشکیل ذخایر معدنی را می‌دهد.
در دونیت‌های بخش شمالی این مجموعه کرومیت به هر دو شکل دیده می‌شود، در این سنگ‌ها‌‌ نسبت کرومیت به اولیوین، از کم (سنگ‌های دونیتی واجد کرومیت پراکنده) تا زیاد (در کرومیتیت‌ها) تغییر می‌کند. به طور کلی فرآیندهای دگرسانی و دگرگونی تاثیر چندانی بر کانی اسپینل ندارند (Derbyshire et al., 2013)، گاهی مشاهده شده که انکلوزیونهای به دامافتاده درون این کانی کاملاً سرپانتینی شده در حالی که کانی اسپینل نسبتاً بدون تغییر مانده است. کرومیت در مقاطع مطالعه شده با رنگ سیاه و قهوه‌ای سوخته به شکل دانه‌های خودشکل تا نیمه خود‌شکل با اندازه 0.2تا 0.1 میلیمتر متغیر بوده و میزان آن‌ها در دونیت‌ها 1 تا 5% متغیر است (شکل 3ـ7). در اکثر مقاطع مطالعه شده، در اطراف کرومیت‌ها، نوار باریکی از سرپانتین دیده می‌شود که در نتیجه دگرسانی اولیوین تشکیل شده است، هم‌چنین در بسیاری از موارد یک سری شکستگی در بلورهای کرومیت دیده می‌شود، که شکستگی‌ها در اثر کشش ایجاد شده و ترک‌های کششی28 نامیده می‌شود (شکل3ـ8).

شکل ‏3-7- کانی کرومیت خود‌شکل و حاشیه سرپانتینی اطراف آن در نور (PPL).

شکل ‏3-8- کانی اسپینل کروم‌دار نیمه خود‌شکل و حاشیه دگرسانی اطراف آن و ترک‌های کششی که در آن ایجاد شده در نور (PPL).

اولیوینکلینوپیروکسنیت
یکی از سنگ‌های تشکیل‌دهنده بخش شمالی مجموعه افیولیتی مورد مطالعه اولیوین کلینوپیروکسنیت می‌باشد، در اولیوینکلینوپیروکسنیتها، کلینوپیروکسن 80 تا 90% حجم سنگ را تشکیل می‌دهند و اولیوین به مقدار کم و کانی‌های کرومیت موجود در این سنگ‌ها کم است، این سنگ‌ها‌‌ از لحاظ کانی‌شناسی شامل کلینوپیروکسن، اولیوین، اورتوپیروکسن و کانی اوپاک (کرومیت و سولفید) می‌باشد. بافت اولیوین کلینوپیروکسنیتها گرانولار تا سابهدرال گرانولار بوده، زاویه برخورد بین کانی‌ها در این سنگ 120 درجه می‌باشد که حالت موزائیکی به سنگ می‌دهد و نشان دهنده منشأ ماگمایی است (شکل 3 ـ 9). در این سنگ‌ها‌‌ هیچ گونه جهتگیری خاصی در کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ دیده نمی‌شود و این سنگ‌ها‌‌، عموماً سنگ‌هایی سخت بوده و نسبت به سایر سنگ‌های منطقه دگرسانی کمی دارند. دگرسانیهایی که در این سنگ‌ها‌‌ رخ داده شامل: سرپانتینیشدن، باستیتیشدن29 و کلریتیشدن می‌باشند. یکی از سنگ‌های میزبان اصلی کانه‌زایی سولفیدی در مجموعه افیولیتی فاریاب به ویژه در محدوده معدن فطر 6 و در
گمانه‌های اکتشافی همین سنگ می‌باشد بهطوری که کانی‌های سولفیدی با چشم غیرمسلح به راحتی دیده می‌شوند (شکل 3- 10) و رابطه مستقیمی بین مقدار حجمی کانی‌های کلینوپیروکسن با مقدار کانی‌های سولفیدی وجود دارد به همین علت در بررسی پتروگرافی بیشتر نمونه‌های اولیوین کلینوپیروکسنیت محدوده معدن فطر 6 بررسی شده است و لازم به ذکر است که تمام کانی‌های تشکیل‌دهنده نمونه اولیوین کلینوپیروکسنیت معدن فطر 6 مورد آنالیز میکروپروب (EMPA) قرار گرفت که در فصل 4 شرح داده خواهد شد.

شکل ‏3-9- زاویه برخورد 120 درجه بین بلورهای کلینوپیروکسن و اولیوین در سنگ اولیوینکلینوپیروکسنیت در نور (XPL).

شکل ‏3-10- یکی از مغزه‌های حفاری حاوی کانی‌های سولفیدی معدن فطر6

کلینوپیروکسن
کلینوپیروکسن موجود در اولیوینکلینوپیروکسنیتها ساب‌هدرال تا انهدرال بوده و اندازه این کانی‌ها 2/. تا 2 میلیمتر است و اکثر آن‌ها بزرگتر از 1 میلیمتر هستند و 70 تا 85 درصد می‌باشند، بزرگترین کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ در منطقه مورد مطالعه کلینوپیروکسنها هستند و اغلب کانی‌های کلینوپیروکسن دارای تیغههای جدایش30 اورتوپیروکسن هستند که نشان می‌دهند که پیروکسنها بعد از تبلور اولیه، در دماهای پایین‌تر به تعادل مجدد رسیده‌اند (شکل 3ـ 11). کلینوپیروکسنها دارای کمترین دگرسانی بوده و همچنین در مقاطع بررسی شده این کانی خاموشی موجی نشان می‌دهد که ناشی از فشار است که باعث دگرشکلی شده است.

شکل ‏3-11- تیغههای جدایشی اورتوپیروکسن در درون کانی کلینوپیروکسن در نور (Xpl).

اولیوین
مقدار اولیوین در اولیوینکلینوپیروکسنیتهای بخش فوقانی مجموعه افیولیتی فاریاب بین 10 تا 20 % بوده و اندازه این کانی‌ها بین 3/. تا 1/. میلیمتر متغیر است و دارای اشکال نیمه خود‌شکل تا خود‌شکل می‌باشد، اولیوین با توجه به دگرسانی (چون جزء اولین فازهایی است که دگرسان می‌شود) و با برجستگی قوی از کانی پیروکسن تشخیص داده می‌شود. از کانی‌هایی که در نتیجه دگرسانی اولیوین ایجاد می‌شوند میتوان سرپانتین و کلریت را نام برد. و هم‌چنین در مقاطع بررسی شده بقایایی از کانی اولیوین باقی‌مانده است (شکل 3 ـ 12).

شکل ‏3-12- کانی سولفیدی و بقایای کانی اولیوین که تحت تاثیر دگرسانی قرار گرفته است،
در نور (Xpl).

اورتوپیروکسن
این کانی با فراوانی کمتر از 10 درصد جز کانی‌های فرعی اولیوین کلینوپیروکسنیتها بوده که توسط رخ و خاموشی مستقیم و بیرفرنژانس پایین تشخیص داده می‌شود و عموماً بی‌شکل بوده و دارای اندازه 0.1 تا 1 میلیمتر می‌باشد و به صورت تیغه‌های جدایشی در کانی کلینوپیروکسن دیده می‌شود و در برخی از موارد کانی اورتوپیروکسن دارای دگرسانی باستیتیشدن است که در شکل (3ـ13) دگرسانی این کانی از محل رخها شروع شده است و باستیتی شدن اورتوپیروکسن طبق واکنش زیر رخ می‌دهد ((Bashir et al, 2012:
4H2O (water) + 3Mg2Si2O6 (orthopyroxene) = 2Mg3Si2O5 (OH) 4 (serpentine) + 2SiO2 (aqueous silica)

شکل ‏3-13- کانی اورتوپیروکسن که از محل رخها دگرسانی باستیتیشدن شروع شده است،
در نور (XPL).

کانی‌های تیره (اوپاک)
کانی‌های اوپاک موجود در اولیوین کلینوپیروکسنیتها که کمتر از 5 درصد را به خود اختصاص می‌دهند به دو گروه تقسیم می‌شوند :
1)کانی‌های سولفیدی
2)اسپینلهای کروم‌دار
مقدار اسپینلهای کروم‌دار بسیار کم می‌باشد و معمولاً سنگ‌های پیروکسنیتی فاقد کرومیت هستند. اکثر کانی‌های تیره بی‌شکل و یا نیمه خودشکل‌دار و یا پرکننده شکستگی‌ها کانی‌های سولفیدی می‌باشند (شکل 3-14)