پتروگرافی سنگ­های دگرگونی و میکروتکتونیک

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 بخش اول: پتروگرافی

3-1- مقدمه

اولین گام در پترولوژی خصوصاً پترولوژی دگرگونی، توصیف روابط صحرایی و ویژگی­های ساختی،  بافتی و کانی­شناسی در مقیاس میکروسکوپی و نمونه دستی است. با شناخت روابط ساختاری واحدهای دگرگونی می­توان مکانیسم دگرشکلی اعمال شده در منطقه مورد مطالعه را ارزیابی نمود. به کمک نمونه­برداری در جهت عمود بر فولیاسیون عمومی سنگ­های دگرگونی، سنگ­های با درجه دگرگونی مختلف قابل برداشت است در نتیجه می­توان ایزوگرادها و زون­های دگرگونی را متمایز نمود. در بسیاری از موارد، اولین مرحله از ارزیابی تحولات دگرگونی در بررسی روابط کانی­شناسی نمونه دستی میسّر است و سپس می­توان با مطالعات میکروسکوپی به فهم دقیق تحولات دگرگونی نائل شد. از طرفی با نمونه­برداری منظم می­توان ضمن شناسایی پروتولیتهای مختلف، جایگاه پالئوتکتونیک سنگهای دگرگونی را متمایز کرد.

3-2- روابط صحرایی

در این فصل سعی شده است که ضمن بررسی روابط صحرایی واحدهای دگرگونی، ویژگی­های کانی شناسی و با­فتی این واحدها مورد بحث و بررسی قرار گیرد. یکی از واحدهای سنگ­شناسی کلیدی در منطقه مورد  مطالعه کلریتوئید- گارنت شیست­ها می­باشد که برونزد آن همراه با میان لایه­های آهکی، ارتفاعات شمال روستای قاضی مردان را تشکیل می­دهد (شکل3-1). محدوده­ی نمونه­های جمع­آوری شده منطقه­ی مورد مطالعه در نقشه­ی زمین­شناسی تویسرکان مشخص شده است (شکل 3-2). سنگ­های دگرگونی این منطقه از نوع دگرگونی ناحیه­ای بوده و به سه گروه  متابازیت، متاپلیت و کالک سیلیکات تقسیم می­شوند. برونزدهای متابازیت در غرب و شمال غرب اسدآباد  رابطه مکانی نزدیکی با متاپلیت، مرمر و کالک سیلیکات­های همجوار نشان می­دهند. در بیشتر موارد متابازیت­ها و کالک سیلیکات­ها به صورت متناوب مجاور هم دیده می­شوند. دورنمای صحرایی این منظره  به صورت تیغه­های کالک سیلیکات صخره ساز است که در نتیجه فرسایش شدیدتر متاپلیت­ها و متابازیت­های مجاور از توپوگرافی مرتفع­تری برخوردار شده­اند (شکل 3-3).

 

شکل (3-1) دورنمایی از مجموعه دگرگونی اسدآباد در مجاور روستای قاضی مردان(گارنت- کلریتوئید شیست) که سازنده­ی ارتفاعات شمال غرب اسدآباد می­باشد ، دید به سمت غرب.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل(3-2 ) نقشه زمین­شناسی 1:100000تویسرکان( اقتباس از اشراقی،1375).

 

 

 

شکل(3-3 ) ارتفاعات شمال اسدآباد با توپوگرافی مرتفع که بیشتر متشکل از مرمر و متا­بازیت می­باشد (سوی نگاه به سمت غرب).

3-3- پتروگرافی

بطورکلی علی­رغم وجود سه نوع پروتولیت پلیتی، بازیک و آهکی تنوع کانی­شناسی چندانی در نمونه­های مورد مطالعه وجود ندارد. متاپلیت­ها بصورت شیست­های دارای گارنت و ندرتاً کلریتوئید می­باشندکه بیانگر رخساره شیست سبز است. لازم به ذکر است برای اولین بار است که در این تحقیق به وجود پاراژنزکلریتوئید-گارنت در سنگهای دگرگونی اطراف همدان پی برده شده است. متابازیتها ( فولیاسیون­دار و بدون فولیاسیون ) نیز با کانی­شناسی آمفیبول، اپیدوت، پلاژیوکلاز وکلریت مشخص هستند که بیانگر رخساره شیست سبز است. در سنگ­های با پروتولیت آهکی، نیز با توجه به میزان ناخالصی کانی­های آمفیبول، پلاژیوکلاز و اپیدوت دیده می­شوند.

 

3-4 – متاپلیت

این گروه اساساً به سنگ­هایی اطلاق می­شود که سنگ مادر آن­ها دارای مقادیر زیادی رس و سیلیس است ( گل­سنگ­ها و شیل­ها). در منطقه­ی مورد مطالعه، انواع متاپلیت­های زیر قابل مشاهده است:

 

3-4-1- میکا شیست

رنگ میکاشیست­ها در نمونه­های دستی، خاکستری تیره می­باشد. شیستوزیته متوسط تا ضعیفی نشان می­دهند. بافت این سنگ­ها، لیپیدوبلاستیک می­باشد. نمای صحرایی میکاشیست و نمونه دستی آن که دارای پورفیروبلاست­های درشت گارنت است در (شکل3-4) دیده می­شوند. کانی­های اصلی آنها شامل کوارتز، گارنت، بیوتیت و مسکویت می­باشد. پلاژیوکلاز  نیز به صورت کانی­های فرعی در سنگ حضور دارد. شواهد کانی­شناسی بیانگر درجه دگرگونی این سنگ­ها در حد رخساره شیست سبز است.

شکل(3-4 ) الف: نمای صحرایی میکاشیست دید به سمت غرب و ب: یک نمونه دستی از پورفیروبلاست­های درشت گارنت میکاشیست.

3-4-2- گارنت شیست

     کانی­های اصلی این سنگ­ها گارنت، مسکویت، کوارتز، کلریت است (شکل 3-5) که در رخساره­ی شیست سبز دگرگون شده­اند. از کانی­های فرعی موجود در آن­ها می­توان به کلسیت و بیوتیت اشاره کرد. بافت اغلب این سنگ­ها، لپیدو­بلاستیک وپورفیرولپیدوبلاستیک می­باشد. پورفیروبلاست­ها شکل­دار تا نیمه­شکل­دار از نوع گارنت هستند. این سنگ­ها دارای یک نسل فولیاسیون بارز می­باشند که در اثر جهت­یافتگی کانی­های مسکویت و کلریت تشکیل شده است.

گارنت­شیستها سنگ­های سیاه رنگ و براق هستند که بلورهای گارنت درنمونه دستی آنها قابل مشاهده است.گارنت،کوارتز، بیوتیت و مسکویت کانی­های اصلی گارنت­شیست هستند. کلریت و اپک از فراوانی کمتری برخوردارند. پلاژیوکلاز، اکسیدآهن و کلسیت نیز به عنوان کانیهای فرعی و گاه ثانویه (اکسیدآهن) در برخی نمونه­ها وجود دارند. در بررسی میکروسکوپی، بافت سنگها پورفیروبلاستیک، لپیدوپورفیروبلاستیک وپورفیروگرانوبلاستیک است. پورفیروبلاستهای سنگ، معمولاً گارنتها هستند. گارنت به صورت پورفیروبلاست­هایی حاوی شکستگی و ادخال­هایی از کوارتز و کانی­های اپک می­باشد (شکل3- 6 الف و ب).گارنت­های این سنگها غالباً خود شکل بوده و مقاطع آنها چندضلعی یا لوزی است . غالب  بلورهای گارنت پوئی کیلوبلاستیک بوده و دارای ادخال­های از اکسیدآهن و ادخالهای کمتری از کوارتز یا مسکویت است. سایه فشاری در اطراف گارنت دیده می­شود (شکل 3-6 ج و د). مسکویت و بیوتیت کانی­های اصلی تشکیل دهنده­ی شیستوزیته سنگ است که گاه توسط بلورهای کلریت نیز همراهی می­شود . البته مسکویت علاوه برسطح کلیواژ، به صورت پورفیروبلاست نیز در سنگ دیده می­شود.

 

شکل( 3-5 )  مقطع میکروسکوپی گارنت شیست­ها با پورفیروبلاستهای درشت گارنت ( Grt: گارنت، Bt: بیوتیت، Ms: مسکویت، Qtz: کوارتز).

 

 

شکل(3-6 ) الف و ب- گارنت به صورت پورفیروبلاست حاوی شکستگی و ادخال­هایی از کوارتز و مسکویت می­باشد. ج و د- سایه فشاری اطراف گارنت را نشان می­دهد ( Grt: گارنت، Ms: مسکویت، Bt: بیوتیت، Qtz: کوارتز).

بلورهای بیوتیت جهت یافتگی خاصی را نشان می­دهند و چند رنگی قهوه­ای دارند. برخی از بلورهای بیوتیت در حال تبدیل به موسکویت هستند. بلورهای کوارتز با اندازه­ی متوسط تا بزرگ وجود دارند. با توجه به پروتولیت اولیه ( میزان رس و دانه­های کوارتز)  فضای بین پورفیروبلاستها گارنت توسط موسکویت (شکل3-7الف و ب) یا کوارتز (شکل 3-7 ج و د) پر شده است.

 

شکل (3-7 ) الف و بفضای بین پورفیروبلاستهای گارنت توسط موسکویت پر شده است. ج و د در بعضی از نمونه­ها نیز کوارتز از فراوانی نسبتاً زیادی در متن سنگ برخوردار است و همچنین مسکویت و بیوتیت نیز از فراوانی بیشتری برخوردار هستند( Grt: گارنت، Bt: بیوتیت، Ms: مسکویت، Qtz: کوارتز).

 

3-4-3- کلریتوئید گارنت شیست

این سنگ­ها عمدتاً از کانی­های گارنت، کلریتوئید، موسکویت، بیوتیت و کوارتز تشکیل شده­اند. درصد کانیها به ترتیب برای مسکویت 90-30 درصد،کوارتز35- 25 درصد ، گارنت 20- 10درصد، بیوتیت 15-5 درصد و کلریتوئید 10-5 درصد می­باشد. ادخال­های از بلورهای کوارتز و بیوتیت در گارنت  مشاهده می­شود کلریتوئید به صورت صفحات چهارگوش طویل و به رنگ سبز تا سبز تیره در زیر میکروسکوپ دیده می­شود . با توجه به دربرگرفته شدن بخشی کلریتوئید توسط گارنت شروع تبلور با کلریتوئید بوده است (شکل3-8 الف و ب). در بسیاری از موارد کلریتوئید بصورت بخشی (شکل3-8 ج و د) یا کامل (شکل3-8 ه و و) توسط کلریت در حال جایگزین شدن می­باشد.

 

 

 

 

 

شکل(3-8 ) الف و ب تبلور پورفیروبلاست درشت گارنت در اطراف کلریتوئید. (3-8 ج و د)، کلریتوئید بصورت بخشی توسط کلریت در حال جایگزینی می­باشد. ( 3-8 ه و و)، جایگزینی کامل کلریتوئید بصورت سودومورف توسط کلریت (Chl: کلریت، Cld: کلریتوئید، Bt: بیوتیت، Ms: مسکویت، Qtz: کوارتز).

 

3-5- متابازیت

پروتولیت این سنگ­ها، بازالت و دولریت هستند. در منطقه­ی مورد مطالعه، انواع متابازیت­ها به شرح زیر شناسایی شده که عبارتند از:

3-5-1-آمفیبولیت

این سنگها عمدتاً از آمفیبول، اپیدوت، پلاژیوکلاز وکوارتز تشکیل شده­اند و فاقد سایرکانی­هاي شاخص مانند گارنت و پیروکسن هستند ( شکل 3-9). این سنگ­ها در دو نوع فولیاسیون و بدون فولیاسیون موجود می­باشد (شکل 3-10) . میزان کانی­های اپک در نمونه­های مورد مطالعه متغیر است. همچنین بعضی از نمونه­ها حاوی بیوتیت هستند. کانی سنگ­ساز اصلی متابازیت­های فولیاسیون­دار، آمفیبول جهت یافته است (شکل 3-10 الف و ب) . آمفیبول در اندازه­های متوسط تا بزرگ، نیمه شکل­دار و کشیده به رنگ سبز دیده می­شود. پلاژیوکلازها به صورت نیمه شکل­دار با ماکل پلی سنتتیک حضور دارد. بافت سنگ­ها گرانوبلاستیگ و نماتوبلاستیک است. با توجه به ترکیب کانی­شناسی متابازیت­های شمال اسدآباد پاراژنزهای زیر در این سنگ­ها تشخیص داده شده است.

1.آمفیبول+پلاژیوکلاز+کوارتز+اپیدوت ±اپک

  1. آمفیبول+پلاژیوکلاز+بیوتیت+کوارتز ±اپک

3.آمفیبول+پلاژیوکلاز+کوارتز+اسفن ±اپک

در انواع بدون فولیاسیون فضای بین تیغه­های پلاژیوکلاز غیر جهت یافته را اپیدوت، کلریت و آمفیبول پر کرده است. لذا  این سنگها احتمالا ًمتادولریت هستند که بافت آذرین اولیه آنها اینترگرانولار بوده است(شکل3-10 ج و د). این چنین بافتی بیانگر سرد شدن نسبتاً سریع ترکیبات بازالتی می­باشد که در بخشهای سطحی بصورت سیل و دایک جایگزین شده­اند.

          شکل (3-9) آمفیبول در زمینه اپیدوت، کوارتز و پلاژیوکلاز ( Am: آمفیبول، Pl: پلاژیوکلاز، Ep: اپیدوت، Qtz: کوارتز).

 

شکل(3-10) مقاطع میکروسکوپی متابازیت­های مورد مطالعه در انواع بدون فولیاسیون­دار. الف و ب- کانی سنگ­ساز اصلی متابازیت­های فولیاسیون­دار، آمفیبول جهت یافته است. ج و د- متادلریت که در آن کانی­های مافیک آذرین بین تیغه­های پلاژیوکلاز توسط اپیدوت، کلریت و آمفیبول ثانوی جایگزین شده­اند ( Am: آمفیبول، PI: پلاژیوکلاز، Ep: اپیدوت، Qtz: کوارتز).

3-6- کالک سیلیکاته

کالک سیلیکات­ها سنگ دگرگونی غنی از Al،Si، Fe، Mg، Ca هستند. کالک سیلیکات­ها با نام­های پلیت­های کربنات­دار، پلیت­های آهکی یا مارن شناخته شده می­باشد. خرده­های ترکیبی شامل بلورهای کوارتز، فلدسپار، رس و سایر اکسیدها و سیلیکات­ها می­باشند. اپیدوت، آمفیبول و کلسیت کانی­های اصلی نمونه­های مورد مطالعه می­باشد.

 

3-6-1- مرمرخالص

سنگی است دگرگونی که از دانه­های مجدداً متبلور شده و در هم فرورفته کلسیت یا دولومیت تشکیل شده است یعنی قسمت اعظم آن کانی کربناته است و با توجه به میزان ناخالصی  ممکن است کانی­های فرعی مختلفی داشته باشد. نمای صحرایی مرمر در ( شکل3-11) مشاهده می­شود. منطقه­ی­ مورد مطالعه ( روستای بوجین) متوسط بلور بوده و تا اندازه­ای فولیاسیون نیز نشان می­دهند. (شکل 3-12) سنگ مرمری است که حاوی کلسیت است و حاوی 90 درصد کربنات است.