رقم المقالة : geology-46853 زيارة : 2474 الصفحة: 63 - 76

نوع المخطوط: المحکّمة

مطالعه ژئوشیمیایی زادگاه خاک¬های منطقه افیولیتی گیسیان سیلوانا- ارومیه

الموضوعات :

زینب صادقی ¹ , حسین پیرخراطی ² , منیر مجرد ³ , رضا دهبندی ⁴

1 - گروه زمین¬شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ایران
2 - گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ایران
3 - دانشگاه ارومیه
4 - یست محیطی، پژوهشکده علوم پایه پزشکمرکز تحقیقات فناوری های زی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران. پژوهشگر، گروه جغرافیا، علوم زمین و محیط زیست، دانشگاه بیرمنگهام، انگلستان

تاريخ الإرسال : 21 الأربعاء , ذو القعدة, 1445 تاريخ التأكيد : 21 الأربعاء , ذو القعدة, 1445 تاريخ الإصدار : 21 الأربعاء , ذو القعدة, 1445

الکلمات المفتاحية: افیولیت, ژئوشیمی خاک¬ها, گیسیان, محیط تکتونیکی ,

ملخص المقالة :

افیولیت گیسیان بازمانده¬ای از نئوتتیس است که در شمال باختری ایران در تقاطع کمربند¬های افیولیتی جنوب-شرقی ترکیه، شمال¬شرقی عراق و ایران قرار گرفته است. مقایسه ژئوشیمیایی خاک¬ها با میانگین سنگ¬های جهانی و منطقه مطالعاتی به تعیین گروه ترکیبی خاک¬های منطقه انجامید. شواهد ژئوشیمیایی گروه اول از نمونه¬های خاک با درصد سیلیس پایین توسط نمودارهای هارکر و مثلثی، نزدیک به موقعیت سنگ¬های اولترامافیکی منطقه (سرپانتنیت¬ها) و گوشته اولیه بوده و شباهت ترکیبی آن¬ها را توجیه می¬کند. گروه دوم از خاک¬ها در گستره¬ی بین پوسته زمین و بازالت جهانی هستند و بیش¬تر نزدیک بازالت پراکندگی نشان می¬دهند. الگوی به هنجار شده عناصر نادرخاکی REE در این گروه از خاک¬ها مشابه الگوی سنگ¬های مافیک منطقه است و در نمودار عناصر جزئی نیز در گروه مافیک طبقه‌بندی شده است. خاك¬هایی با درصد سیلیس بالا در نمودار اکسیدهای عناصر اصلی و جزئی نزدیک جایگاه سنگ¬های متاپلیتی منطقه و در محدوده بین پوسته زمین و شیل جهانی قرار گرفته است و ترکیب حدواسط منشأ آن¬ها را پیشنهاد می¬کند. به احتمال زیاد محیط تکتونیکی سنگ منشأ سه گروه خاک بر مبنای اکسیدهای عناصر اصلی حاشیه فعال قاره¬ای است.

المصادر:

حاج ملاعلی، ا . و شهرابی، م.، .1385 نقشه 1:100000 سيلوانا. سازمان زمين-شناسی کشور، شماره4964، تهران.
صالحی، ل.، رساء، ا.، علیرضایی، س. و کاظمی، ا.، 1392. پتروگرافی، ژئوشیمی و پتروژنز سنگ¬های آتشفشانی عباس‌آباد (شرق شاهرود) با تأکید بر دگرسانی و کانه¬زایی مس همراه آن. فصلنامه زمین¬شناسی ایران، (31)8، 63-49.
محامد، ا.، مؤید، م. و مجرد، م.، 1400. متاپلیت¬های گرمی چای، شمال غرب ایران: شیمی سنگ کل، زادگاه رسوبی و شرایط دگرگونی. فصلنامه زمین¬شناسی ایران، (57)15، 59-85.
مجرد، م.، 1401. پتروگرافی و ژئوشیمی سرپانتینیت¬های افیولیت گیسیان سیلوانا – جنوب ارومیه؛ ارتباط با فرورانش نئوتتیس در مرز شمالغربی ایران. پژوهش¬های دانش زمین، 13 (52): 98-75.
مجرد، م.، 1400. مطالعه زادگاه و دگرگونی درجه پائین میکاشیست های حاشیه قارهای مرتبط با آمیزه رنگین گیسیان-جنوب ارومیه. فصلنامه پژوهش¬هاي دانش زمين، 12(48)، 19 - 1.
نیک‌بخت، س.، بیابانگرد، ح و باقری، س.، 1399. پترولوژی و ژئوشیمی افیولیت سیاه جنگل شمال شرق آتش-فشان تفتان. فصلنامه زمین¬شناسی ایران، (56)14، 87-99.
Alexeiev, D.V., Kröner, A., Hegner, E. and Rojas - Agramonte, Y., 2016. Middle to Late Ordovician arc system in the Kyrgyz Middle Tianshan, From arc-continent collision to subsequent evolution of a Palaeozoic continental margin. Journal of Gondwana Research, 39, 261-291.
Alizadeh, A., 2012. Emplacement dating of SW Urmia ophiolite melanges: Tehran, Iran. In 30th National Congress of Earth Sciences.
Berberian, M. and King, G.C. P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran: Canadian. Journal of Earth Sciences, 18(2), 210-265.
Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In: Henderson P. (ed). Rare Earth Element Geochemistry, Elsevier, 63–114.
Brocker, M., Omrani, H., Berndt, J. and Moslempour, M.E., 2021. Unravelling metamorphic ages of suture zone rocks from the Sabzevar and Makran areas (Iran), Robust age constraints for the larger Arabia-Eurasian collision zone. Journal of Metamorph Geology , 39, 1099–1129. https://doi. org/ 10. 1111/ jmg. 12603
Chen, Q., Lu, Q., Song, Z., Chen, P., Cui, Y. and Zhang, R., 2014. The levels of fluorine in the sediments of the aquifer and their significance for fluorosis in coastal region of Laizhou Bay, China. Environ. Earth Science, 71 (10), 4513e4522.
Cox, R., Lowe, D.R. and Cullers, R.L., 1995. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mud rock chemistry in the southwestern United States. Journal of Geochim Cosmochim Acta, 59, 2919-2940. https ://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00185-9.
D'Alessandro, W., Bellomo, S. and Parello, F., 2012. Fluorine adsorption by volcanic soils at Mt. Etna, Italy. Journal of Applied Geochemistry, 27 (6), 1179e1188.
Dercourt, J.E.A., Zonenshain, L.P., Ricou, L.E., Kazmin, V.G., Le Pichon, X., Knipper, A.L., Grandjacquet. C., Sbortshikov, I.M., Geyssant, J., Lepvrier, C., Pechersky, D.H., Boulin, J., Sibuet, J.C., Savostin, L.A., Sorokhtin, O., Westphal, M., Bazhenov, M.L., Lauer, J.P. and Pechersky, D.H., 1986. Geological evolution of the Tethys belt from the Atlantic to the Pamirs since the LIAS. Journal of Tectonophysics, 123, 241–315.
Falcon, N.L., 1974. Southern Iran, Zagros Mountains. Journal of Geological Society London Special Publications, 41, 199–211.
Faure, M., Lin, W., Chu, Y. and Lepvrier, C., 2016. Triassic tectonics of the southern margin of the South China Block. Journal of Comptes Rendus Geoscience, 348(1), 5-14.
Fedo, C. M., Young, G. M., Nesbitt, H. W. and Hanchar, J. M., 1997. Potassic and sodic metasomatism in the Southern Province of the Canadian Shield, evidence from the Paleoproterozoic Serpent Formation, Huronian Supergroup. Journal of Canadian Precambrian Research, 84, 17-36.
Fedo, C. M., Nesbitt, H. W., and Young, G. M., 1995. Unravelling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with impilications for paleoweathering conditions and provenance. Journal of Geology, 23, 921-924.
Floyd, P. A., Winchester, J. A. and Park, R. G., 1989. Geochemistry and tectonic setting of Lewisian clastic metasediments from the early Proterozoic Lock Marie Group of Gairlock, Scottland. Journal of Precambrian Research, 45, 203-214.
Frost, B.R., Evans, K.A., Swapp, S.M., Beard, J.S. and Mothersole, F.E., 2013. The process of serpentinization in dunite from New Caledonia. Journal of Lithos, 178, 24-39.
Fu, D., Huang, B.o., Johnson, T.E., Wilde, S.A., Jourdan, F., Polat, A., Windley, B.F., Hu, Z. and Kusky, T., 2022. Boninitic blueschists record subduction initiation and subsequent accretion of an arc–fore-arc in the northeast Proto-Tethys Ocean. Journal of Geology, 50 (1), 10–15. https://doi. org/ 10. 1130/ G49457.1
Fu, D., Kusky, T.M., Wilde, S.A., Windley, B.F., Polat, A., Huang, B. and Zhou, Z., 2020. Structural anatomy of the early Paleozoic Laohushan ophiolite and subduction complex, Implications for accretionary tectonics of the Proto-Tethyan North Qilian orogenic belt, northeastern Tibet. Journal of Geological Society of America Bulletin, 132 (9–10), 2175–2201. https:// doi. org/ 10. 1130/ B35442.1.
Fu, D., Huang, B., Kusky, T.M., Li, G., Wilde, S.A., Zhou, W. and Yu, Y ., 2018. A middle permian ophiolitic melange belt in the solonker Suture Zone, Western Inner Mongolia, China, implications for the evolution of the Paleo-Asian Ocean. Journal of Tectonics, 37(5), 1292–1320. https:// doi. org/ 10. 1029/ 2017T C0049 47.
Garzanti, E., Doglioni, C., Vezzoli, G. and Ando, S., 2007. Orogenic belts and orogenic sediment Provenance. Journal of Geology, 115, 315-334.
Ghorbani, R., Mahmoudi, H., Sepidbar, F., Barth, M., Zaki Khedr, M., Iwata, N., Shinjo, R. and Ahmadi, P. 2022. Geochemical and geochronological constraints on origin of the Sawlava ophiolite (NW Iran), Evidence for oceanic mantle evolution beneath Iran-Iraq border. Journal of Lithos 418–419, 106695. https:// doi. org/ 10. 1016/j. lithos. 2022.106695.
Herron, M.M., 1988. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. Journal of Sedimentary Petrology, 58, 820-829.
Hofmann, A., 2005. The geochemistry of sedimentary rocks from the Fig Tree Group, Barberton greenstone belt, implications for tectonic, hydrothermal and surface processes during mid-Archaean times. Journal of Precambrian Research, 143, 23-49.
Jagoutz, E., Palme, H., Baddenhausen, H., Blum, K., Cendales, M., Dreibus, G., Spottel, B., Lorenz, V. and Wänke, H., 1979. The abundances of major, minor and trace elements in the earth's mantle as derived from primitive ultramafic nodules, Paper presented at the Lunar and Planetary Science Conference Proceedings.
Kasanzu, C., Maboko, M.A.H. and Manya, S., 2008. Geochemistry of fine-grained clastic sedimentary rocks of the Neoproterozoic Ikorongo Group, NE Tanzania: Implications for provenance and source rock weathering. Journal of Precambrian Research. 164, 201-213.
Kutterolf, S., Diener, R., Schacht, U. and Krawinkel, H., 2008. Provenance of the Carboniferous Hochwipfel Formation-Geochemistry versus petrography. Journal of Sedimentary Geology, 203, 246-266.
Long, X., Sun, M., Yuan, C., Xiao, W. and Cai, K., 2008. Early Paleozoic sedimentary record of the Chinese Altai; Implications for its tectonic evolution. Journal of Sedimentary Geology, 208, 88-100
Mason, B. and Moore, C.B., 1982. Principles of Geochemistry. John Wiley, Hoboken, N. J, 344.
Maynard, J.B., Valloni, R. and Yu, H., 1982. Composition of modern deep sea sands from arc-related basin. Geology Society of London, Special Publication, 10, 551-561.
Modjarrad, M., 2024. Intrusive rocks petrogenesis related to the Gysian ophiolitic area, NW Iran. Islamic Republic of Iran, in press.
Modjarrad, M., Whitney, Donna. L. and Omrani, Hadi., 2024. Petrologic evolution of the Gysian ophiolitic serpentinites, NW Iran. Acta Geochim, in press. https://doi.org/10.1007/s11631-024-00682-6.
Moghadam, S.H. and Stern, R.J., 2011. Late Cretaceous fore-arc ophiolites of Iran. Journal of Island Arc, 20, 1–4. https:// doi. org/ 10. 1111/j. 1440- 1738. 2010. 00745.x
Negrel, P., Sadeghi, M., Ladenberger, A., Reimann, C. and Birke, M., 2015. Geochemical fingerprinting and source discrimination of agricultural soils at continental scale. Journal of Chemical Geology, 396, 1e15.
Nesbitt, H. W. and Young, G. M., 1984. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations. Journal of Geochimica et Cosmochimica Acta, 48, 1523-1534.
Potter, P.E., Maynard, J.B., and Depetris, P.J., 2005. Mud and Mudstones: Introduction and Overview, Heidelberg, Springer-Verlag, 297 .
Pettijohn, F.J., Potter, P.E. and Siever, R., 1972. Sand and sandstone. Springer- Verlag, New York.
Roser, B. P. and Korsch, R. J., 1986. Determination of tectonic setting of sandstone-mudstone suites using SiO2 contents and K2O/Na2O ratio. Journal of Geology, 94, 635-650.
Saunders, A.D. and Tarney, J., 1984. Origin of MORB and chemically depleted mantle reservoirs: trace element constraints. of Petrol, Special Lithosphere Issue, 415-445.
Sun, S.S., 1980. Lead isotopic study of young volcanic rocks from mid-ocean ridges, ocean islands and island arcs. Philosophical Transactions of the Royal Society, A297, 409-445.
Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The continental crust: its composition and evolution, Blackwell Scientific Publications Ltd., 312.
Ulmer, P. and Trommsdorff, V., 1995. Serpentine stability to mantle depths and subductionrelated magmatism. Science, 268(5212), 858–861
Vergara, M., Levi, B., Nystrom, J. O. and Cancino, A., 1995. Jurassic and Early Cretaceous island arc volcanism, extension, and subsidence in the Coat Range of central Chile. Geology Society of American Bulltain, 107, 1427-1440.
Wedepohl, K.H., 1995. The composition of the continental crust. Journal of Geochim. Journal of Cosmochim. Acta, 59 (7), 1217e1232.
Zhihong, W. and Huafu, I., 1998. Geology, petrology and geochemistry of the mafic-ultramafic rocks in the Fujian coastal region Southeastern China, and their genesis. Journal of Ofioliti, 23, 1 - 6.

نص كامل:

مطالعه ژئوشیمیایی زادگاه خاکهای منطقه افیولیتی گیسیان سیلوانا- ارومیه

زینب صادقی¹، حسین پیرخراطی(² و *)، منیر مجرد2 و رضا دهبندی(3 ، 4)

1. دانشجوی دکتری، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ایران

2. دانشیار، گروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ایران

3. استادیار، گروه جغرافیا، علوم زمین و محیطزیست، دانشگاه بیرمنگهام، انگلستان

4. استادیار، مرکز تحقیقات فناوریهای زیستمحیطی، پژوهشکده علوم پایه پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور اهواز، ایران.

چکیده

افیولیت گیسیان بازماندهای از نئوتتیس است که در شمال باختری ایران در تقاطع کمربندهای افیولیتی جنوبشرقی ترکیه، شمالشرقی عراق و ایران قرار گرفته است. مقایسه ژئوشیمیایی خاکها با میانگین سنگهای جهانی و منطقه مطالعاتی به تعیین گروه ترکیبی خاکهای منطقه انجامید. شواهد ژئوشیمیایی گروه اول از نمونههای خاک با درصد سیلیس پایین توسط نمودارهای هارکر و مثلثی، نزدیک به موقعیت سنگهای اولترامافیکی منطقه (سرپانتنیتها) و گوشته اولیه بوده و شباهت ترکیبی آنها را توجیه میکند. گروه دوم از خاکها در گسترهی بین پوسته زمین و بازالت جهانی هستند و بیشتر نزدیک بازالت پراکندگی نشان میدهند. الگوی به هنجار شده عناصر نادرخاکی REE در این گروه از خاکها مشابه الگوی سنگهای مافیک منطقه است و در نمودار عناصر جزئی نیز در گروه مافیک طبقه‌بندی شده است. خاكهایی با درصد سیلیس بالا در نمودار اکسیدهای عناصر اصلی و جزئی نزدیک جایگاه سنگهای متاپلیتی منطقه و در محدوده بین پوسته زمین و شیل جهانی قرار گرفته است و ترکیب حدواسط منشأ آنها را پیشنهاد میکند. به احتمال زیاد محیط تکتونیکی سنگ منشأ سه گروه خاک بر مبنای اکسیدهای عناصر اصلی حاشیه فعال قارهای است.

واژه‌های کلیدی: افیولیت، ژئوشیمی خاکها، گیسیان، محیط تکتونیکی

مقدمه

افیولیتها با توجه به نحوه و سبک قرارگیری، به دو دسته تقسیم میشوندAlexeiev et al., 2016;) (Faure et al, 2016. افیولیتهای حاشیه فعال قاره که همواره به‌صورت آمیزه رنگین رخ میدهند، و افیولیت‌های مناطق برخوردی که همواره پهنه زمیندرز را مشخص میکنند، به‌صورت منسجم یا قطعات تکه‌تکه شده از توالی افیولیت اصلی ایجاد میشوند (Fu et al., 2020, 2022).

افیولیت آمیزه رنگین از اجزاء متنوعی شامل سنگ‌های اولترامافیک، گابرو، بازالت، چرت، سنگ آهک و ماتریس‌های رسوبی/سرپانتینی تشکیل شده است (Fu et al., 2018). بخش‌های اولترامافیک افیولیت‌ها همواره به‌طور کامل سرپانتینی شده‌اند و حاوی یک یا چند عضو از کانی‌های گروه سرپانتین هستند: کریزوتیل، لیزاردیت و/یا آنتی‌گوریت (Ulmer and Trommsdorff, 1995; Frost et al., 2013).

در طول بسته شدن اقیانوس نئوتتیس قطعات بسیاری از لیتوسفر اقیانوسی (افیولیتها) در پهنه زمیندرز کوهزایی آلپ-هیمالیا، از جمله در بخش مرکزی (ترکیه، عراق، ایران) قرار گرفتند که به‌عنوان کمربند افیولیتی کرتاسهپسین جنوبغربی آسیا (LCOBSWA, Moghadam and Stern, 2011) به طول 3000 کیلومتر از قبرس تا عمان در ایران امتداد یافته و به طرز قابل توجهی منسجم و پیوسته است.

در افیولیت گیسیان که بازماندهای از نئوتتیس است، مجموعهای از سنگهای اولترامافيک، پریدوتيتها یا پيروکسنيتها و دونيتها همراه با حجم گسترده سرپانتينيتها رخنمون دارند. همچنین مجموعهای از سنگهای آذرین از جمله گرانيتهاي تيپ S و Iو نيز گابروهای کوهبنار (Modjarrad, 2024) و متاپلیتها در منطقه وسعت بزرگی را اختصاص دادهاند (مجرد، 1401).

در این نوشتار سعی شده است با بررسی ژئوشیمی خاک و مقایسه آنها با میانگین سنگهای منطقه و سنگ جهانی، زادگاه و محیط تکتونیکی سنگ منشأ خاکهای منطقه مطالعاتی تشخیص داده شود. در این راستا از عناصر کمياب و نادر خاکی بهره گرفته شد، ولی مانع استفاده وسيع از اکسيدهاي عناصر اصلی و نسبت بين آنها براي تشخيص خاستگاه مواد نشده است(Long et al, 2008; Hofmann, 2005; Garzanti et al., 2007; Kasanzu et al, 2008; Kutterolf et al, 2008). این مطالعه به بررسی مسائل ذکر شده میپردازد.

زمین‌شناسی منطقه

نقشه زمینشناسی منطقه گیسیان با اقتباس از ورقه 1:100000 سیلوانا تهیه شده است (حاج ملاعلی و شهرابی، 1385; شکل 1). این منطقه در جنوب اروميه بين طولهاي جغرافيایی '58º 44 و′47º 44 و عرضهاي جغرافيایی′7º 37 و′16º 37 واقع شده است.

مناطق زمیندرز نئوتتیس نشاندهنده برخورد صفحه عربستان-اوراسیا در بخش مرکزی کوهزایی آلپ-هیمالیا در رشته کوههای زاگرس ایران و عراق و مناطق تکتونیکی آناتولی در شرق و جنوبشرق ترکیه است. در ایران، پهنه زمیندرز از شمالغربی ایران در نزدیکی ارومیه، کردستان، تا کرمانشاه و مکران در جنوب امتداد دارد (Falcon, 1974; Dercourt et al., 1986; Bröcker et al., 2021). در زاگرس شمالغربی در امتداد مرز ایران و عراق، افیولیتهای بین موات-حسن‌بگ (عراق) و کرمانشاه (ایران) در معرض دید قرار گرفتند که به مجموعه افیولیتی والاش-کرمانشاه معروف است (.(Ghorbani et al., 2022 این افیولیتها به‌عنوان برشی از کمربند افیولیتی مزوزوئیک نئوتتیس به ترکیه گسترش مییابند.

با توجه به موقعیت منطقه گیسیان (سیلوانا) در انتهای شمالغربی SaSZ، به احتمال قوی سن تشکیل این افیولیتها کرتاسهپسین تا پالئوسن باشد. نتایج سنسنجی به روشAr40-Ar39 آمفیبولهای گابرو از بخش توالی افیولیتی کوه دالامپر (سیلوانا) دارای سن 94 میلیون سال (Alizadeh, 2012) است. شایسته ذکر است که جوانترین سنگهاي رسوبی تکتونيزه و آمیخته با آميزه افيوليتی مکران، اسفندقه، نيریز و کرمانشاه نیز داراي سن کرتاسهپسين )ماستریشتين (هستند که در این صورت آخرین قطعه پوسته اقيانوسی نئوتتيس در این زمان فرورانده شده است (Berberian and King, 1981).

در بررسی صحرایی مجموعه اولترامافيک منطقه گیسیان، پریدوتيتها یا پيروکسنيتها و دونيتها همراه با حجم گسترده سرپانتينيتها رخنمون دارند (شکل 2). اولترامافيکهاي سرپانتينیشده با ساختار ورقهاي به رنگ سبز روشن تا تیره، بیشتر از سنگ منشأ لرزوليت، هارزبورژیت و دونيت میباشد. پریدوتیتهای گیسیان درجات مختلفی از سرپانتینیشدن را تجربه کردهاند و حاوی کانیهای سرپانتین لیزاردیت و کریزوتیل با 93/0-90/0 XMg هستند (Modjarrad, 2024).

همچنين مجموعهای از سنگهای آذرین از جمله گرانيتهاي تيپ S و Iو نيز گابروهای کوهبنار غرب گیسیان (Modjarrad, 2024) و متاپلیتهای گیسیان در منطقه وسعت بزرگی را اختصاص دادهاند (مجرد، 1401). پتروگرافی متاپليتها در آميزه رنگين گيسيان بسيار ساده است و هيچگونه پورفيروبلاستی در آن دیده نمیشود. پاراژنز کوارتز، موسکویت، کلریت، بيوتيت و کانیهاي کدر با حضور کم‌وبیش پلاژیوکلاژ و تورمالين در نمونهها رایج است (مجرد، 1401).

گابروهای درهبنار ظاهری تیره دارند. کانیهای اصلی تشکیلدهنده این سنگها آمفیبول، کلینوپیروکسن و پلاژیوکلاژ هستند. فراوانترین کانیها از گابروها آمفیبول است که در بیشتر مقاطع بین 30-40 درصد و پلاژیوکلاژ با 10-20 درصد مودال است. بیوتیت و آپاتیت کانیهای جزئی هستند. زیرکن، تیتانیت فازهای متفرقه هستند (Modjarrad, 2024).

$C:\Users\Dr.Soft\Desktop\1.jpg$

شکل1. نقشه زمینشناسی منطقه گیسیان سیلوانا اقتباس شده از نقشه سازمان زمینشناسی ایران (حاج ملاعلی و شهرابی، 1385)

شکل2. نمایی از پریدوتیتهای مورد مطالعه در میان سرپانتینیتها که در کنار جاده برونزد دارد

روش مطالعه

برای مطالعات ژئوشیمیایی خاک منطقه مورد مطالعه در مجموع هفده نمونه خاک سطحی از عمق (صفر تا 15 سانتی‌متر) با استفاده از بیل فولادی ضد زنگ جمعآوری و به‌طور کامل مخلوط شد تا حدود یک کیلوگرم به دست آید. نمونهها در کیسههای پلاستیکی نگهداری شدند. سپس نمونههای خاک در دمای اتاق در هوا خشک شده و سپس از الک دو میلیمتری عبور داده شدند. بخشی از نمونههای الک شده به‌اندازه 200 مش با استفاده از آسیاب چرخان برای تعیین محتویات عنصری پودر شدند (Chen et al., 2014; D'Alessandro et al., 2012). عناصر اصلی، کمیاب و نادرخاکی (REE) پس از هضم کامل نمونه‌ها به روش چهار اسید³ با استفاده از طیف‌سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-MS) و فراوانی اکسیدهای اصلی با استفاده از طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF) با روش ذوب قليایی⁴ در آزمایشگاه زرآزما (تهران) تعیین شد. در این آزمایشگاه از روش اعتبارسنجی CRM استفاده می‌شود که با استانداردهای مرجع قابل مقایسه است. حد تشخيص دستگاه براي تجزیه اکسيد عناصر اصلی 05/0 درصد و براي عناصر جزئی و نادر خاکی 05/0 تا 1/0 درصد قسمت در ميليون بوده است.

در تجزیه ژئوشیمیایی گروه سنگهای منطقه مطالعاتی عناصر کمیاب و نادرخاکی (REE) پس از هضم کامل نمونه‌ها به روش چهار اسید با استفاده از طیف‌سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-MS) تعیین شدند. آنالیز XRF با استفاده از طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس مدل واریان735 radial و نبولایزر V-Groove با قدرت یک کيلووات با روش ذوب قليایی در آزمایشگاه زرآزما (تهران) تعیین شدند.

بحث

بررسی ترکیب خاک منطقه

نتایج آنالیز ICP-MS و XRF هفده ایستگاه نمونهبرداری در جدول 1 آورده شده است. مجموع شواهد ژئوشیمیایی خاکهای نمونهبرداری با میانگین سنگهای منطقه و جهانی بررسی شدند. مقایسه خاکها بر اساس ژئوشیمی آن‌ها با میانگین سنگهای منطقه منجر به تفکیک ترکیبی آنها شد، که با گروه یک، دو و سه نام‌گذاری شدند. با توجه به نتایج تجزیه ژئوشیمیایی گروه اول خاکهای منطقه S-01)،S-02 ،S-07 ، S-09، S-10 ،(S-13، مقادیر SiO2 بین (wt.% 46-38) است. اکسیدهای آلومینیم نیز در این نمونههای خاک در محدوده بین (wt.% 6/4-3/0) قرار گرفته که مقادیر کم‌تری را نسبت به گروههای دیگر نمونهبرداری (wt.% 6/15-6/6) نشان میدهد. این نمونهها بالاترین مقادیر (wt.% 36-26MgO (، Cr (ppm 1063-2658)، Ni (ppm 2050-1437) و Co (ppm 78- 137) را به خود اختصاص دادهاند. مقادیر Fe2O3 آنها بین (wt.% 6-9( است، و اکسیدهای (wt.% 05/02-0/0) P2O5 و wt%)09/01-0/0) TiO2 مقادیر بسیار کمی را نشان میدهند.

لازم به ذکر است در این بخش عناصر کمیاب و اصلی میانگین سنگهای منطقه و سنگهای جهانی روی نمودارهای مربوطه پیاده شده است. نمودار هارکر کاربرد گستردهای در مطالعات ژئوشیمیایی خاک و سنگ دارد. در یکی از مطالعات صورت گرفته توسط صالحی و همکاران (1392)، از نمودار هارکر تغییرات اکسیدهای عناصر اصلی و کمیاب برای بررسی ژئوشیمی و پتروژنز سنگهای آتشفشانی استفاده شده است.

نمودار هارکر تغییرات عناصر کمیاب نیکل، کروم و کبالت نسبت به اکسید منیزیم در گروه اول از خاکها، میل زیادی به سمت جایگاه سنگهای اولترامافیکی منطقه (سرپانتنیتها) نشان میدهند که میتواند نمایانگر سنگ منشأ این دسته از خاکها محسوب شود (شکل 3).

گروه دوم از خاک منطقه (S-03، S-04،S-05 ، S-08،S-11، S-12،(S-14 با مقادیر SiO2 بین (wt.% 48-(46 در تغییر است. مقادیر اکسید آهن در این گروه از خاکwt.%) 5-9) بوده است، به جز نمونه (S-08) با مقدار بالای اکسید آهن(12.3 wt.%) . با توجه به نمودار هارکر این نمونههای خاک بین موقعیت گابروهای دره بنار و شیستهای گیسیان قرار گرفتهاند (شکل 3). البته میل زیادی به ترکیب گابرو را نشان میدهند. بررسی دقیق عناصر کمیاب این گروه از خاکها با شیستهای منطقه بیانگر غلظت بالایی از عناصر کمیاب Zr، Hf و Ni، Cr و Co این خاکها نسبت به شیستها است. البته در ادامه مطلب با بررسی بیشتر توسط نمودارهای مثلثی و تعیین سنگ منشأ (برحسب اکسیدهای سیلیس نسبت به عناصر جزئی) ترکیب مافیک این گروه از خاک تأیید میشود.

گروه سوم از خاک منطقه (S-06،S-15 ،S-16 ، S-17) دارای مقادیر SiO2 بین ( wt.%58-65) بوده است. مقادیر اکسید آهنwt.%) 2-4) بوده که مقادیر کمی را نشان میدهد و نیز دارای مقادیر اکسید آلومینیم بین (14 wt.%–6) است. با توجه به نمودار هارکر این گروه از خاکهای منطقه در موقعیت شیست‌های گیسیان قرار گرفته است که بیانگر ترکیب مشابه این گروه از خاکها به شیستهای گیسیان می‌باشد (شکل 3). با توجه به اینکه شیستهای منطقه گیسیان ترکیب اسیدی دارند. این گروه از خاک حدواسط نام‌گذاری شد به دلیل مقادیر به نسبت کم اکسید آلومینیم و سلیس، غلظت به نسبت بالایی از عناصر کمیاب Zr، Hf و Ni آنها نسبت به شیستهای منطقه و نیز موقعیت آن در نمودارهای مثلثی (بین پوسته زمین و شیلها) که ترکیب مخلوط خاک را نشان دادهاند (شکل 4).

ازآنجایی‌که نمودار مثلثی ابزار مفیدی برای منشأیابی خاک هستند (Kasanzu et al., 2008; Negrel et al., 2015). در این مطالعه از نمودار مثلثی La- Th-Sc در شکل 4 برای تفکیک منشأ مافیک از فلسیک در سنگهای رسوبی آواری استفاده شده است (Taylor and McLennan, 1985). نمونههای گروه اول از خاک منطقه بین جایگاه گوشته اولیه و بازالت قرار گرفته و میل زیادی به سمت گوشته اولیه دارند. خاکهای گروه دوم در گسترهی بین پوسته زمین و بازالت هستند و بیشتر نزدیک گابرو پراکندگی نشان میدهند. گروه سوم از نمونههاي خاك با درصد سیلیس بالا نزدیکتر به پوسته زمین و شیل جهانی قرار گرفتهاند. این نمودار گروههای ترکیبی نمودار هارکر را توجیه میکند.

همچنین نمودار مثلثی Sc-Th-Ta در شکل 4 نیز بیانگر مطالب ذکرشده فوق است. می‌توان گفت که ترکیب خاکهای نمونهبرداری در گستره بین سنگهای مادر عضو انتهایی شامل بازالت، اسیدی و اولترامافیک (گوشته اولیه) هستند که ترکیب منشأ آنها را نشان میدهد.

جدول 1. غلظت عناصر سنگین و نادرخاکی بر اساس نتایج آنالیز ICP-MS و اکسید عناصر اصلی برحسب XRF، اکسیدهای اصلی برحسب %wt. و عناصر کمیاب برحسب ppm آورده شده است

S-17	S-16	S-015	S-014	S-013	S-012	S-11	S-10	S-09	S-08	S-07	S-06	S-05	S-04	S-03	S-02	S-01	sample
65.3	57	58.2	48.3	39.85	48.26	46.01	38.62	40.45	48.44	41.6	63.1	48.4	47.86	47.01	46.18	41.72	SiO2
6.6	8.2	13.3	14.4	0.99	12.2	12.52	0.3	4.6	13.1	0.8	14.3	13.1	10	15.6	1.21	3.6	Al2O3
2.6	2.8	4.6	7.3	6.98	5.4	5.92	6.3	7.3	12.3	6.5	3.7	6.3	9.8	5.1	9.74	7.8	Fe2O3+
0.08	0.03	0.22	0.11	0.12	0.11	0.14	0.11	0.13	0.37	0.09	0.05	0.2	0.09	0.08	0.2	0.2	MnO
1.5	1.8	3.1	2.6	36.3	2.71	6.68	32.05	30.12	7.68	36.5	2.3	2.5	6.85	8.42	9	26.5	MgO
1	0.2	1.9	1.7	0.12	1.6	1.18	0.08	0.3	1.4	0.02	1.8	0.9	0.76	3.8	0.2	0.05	Na2O
13.3	12.6	1.2	1.5	1.88	1.8	6.23	1.8	1.7	2.4	2	10.6	1.3	4.3	1.9	10.57	1.56	CaO
1.4	1.3	2.8	2.5	0.23	2.2	2.1	0.4	0.7	2.5	0.2	1.7	2.4	0.7	2	0.02	0.3	K2O
0.1	0.1	0.12	0.19	0.03	0.3	0.44	0.05	0.05	0.24	0.02	0.17	0.2	0.13	0.15	0.02	0.03	P2O5
0.3	0.3	0.5	1	0.01	0.63	0.72	0.09	0.17	1.7	0.01	0.5	0.73	0.8	0.5	0.03	0.09	TiO2
7.85	15.7	14.06	20.4	13.34	24.8	17.94	20.01	14.51	9.87	12.3	1.8	23.9	18.72	15.5	22.76	18.2	LOI
100.03	100.03	100	100	99.85	100.01	99.88	99.81	100.03	100	100.04	100.02	99.93	100.01	100.06	99.93	100.05	Total
21	19	38	33	5	25	30	7	10	31	4	25	36	17	16	5	6	La
33	37	77	65	14	50	57	19	26	61	14	46	64	35	31	17	14	Ce
3.6	2.79	8.09	6.29	<0.05	4.11	5.3	0.54	1.21	6.65	<0.05	3.39	6.21	2.83	2.47	<0.05	0.2	Pr
12.3	10.7	30.2	22.1	<0.5	17.2	19.5	2.5	3.9	27.6	<0.5	11.8	26.4	11.4	10.1	<0.5	1.2	Nd
1.7	1.4	6	4.4	<0.1	2.7	3	<0.1	0.3	4.7	<0.1	1.5	5	1.7	1.8	<0.1	<0.1	Sm
0.32	0.15	1.23	0.81	<0.1	0.53	0.56	<0.1	<0.1	1.27	<0.1	0.4	0.94	0.35	0.47	<0.1	<0.1	Eu
2.88	2.65	5.79	5	1.09	3.86	4.3	1.38	1.72	5.83	1.1	2.8	5.52	3.15	2.76	1.26	1.33	Gd
0.2	<0.1	0.7	0.5	<0.1	0.3	0.5	<0.1	<0.1	0.8	<0.1	<0.1	0.5	0.3	<0.1	<0.1	<0.1	Tb
2.7	2.2	4.5	4.5	0.8	3.4	3.9	1.2	1.5	5.2	0.7	2.1	4.7	3	2.1	0.8	1.1	Dy
1.1	0.7	1.7	1.9	<0.1	1.3	1.6	0.2	0.6	2	<0.1	0.7	2.2	1.1	0.7	0.1	0.2	Er
1.08	0.69	1.44	2.2	0.22	1.5	1.85	0.48	0.84	2.48	0.25	0.89	2.4	1.91	0.96	0.54	0.7	Yb
0.2	0.1	0.2	0.2	<0.1	0.2	0.2	<0.1	<0.1	0.2	<0.1	<0.1	0.2	0.2	0.1	<0.1	<0.1	Lu
2.5	2	7.7	2.9	<0.5	3.6	3.3	0.5	1.8	12.4	<0.5	12.7	7	2.3	2.1	1.8	<0.5	Cs
52	42	96	75	28	70	66	32	38	79	27	49	76	34	45	28	30	Rb
176	407	749	465	38	332	323	66	113	243	28	414	442	81	285	56	61	Ba
347.5	93.8	120.7	137.7	28.8	109.9	137.3	30.2	42.1	87.4	13.7	319	209.2	204.1	275.9	273.7	15	Sr
1640	1651	2673	5752	88	3759	3909	558	1026	10124	52	3207	4400	4958	2695	149	550	Tl
14.4	7.9	17.6	22.5	1.1	16	21.5	3.4	6.1	22.4	1.1	9.3	26.9	15	8.6	2	3.2	Y
2.4	3.4	9.2	6.3	<0.1	5.4	5.1	0.4	0.9	3.4	<0.1	4.5	5.7	1.5	0.8	<0.1	0.1	Th
6	11	11	13	7	12	14	3	3	6	4	2	16	7	15	2	1	Pb
0.6	1.9	1.4	1	0.1	0.9	1.1	0.2	0.4	0.7	<0.1	1	1	0.5	0.7	0.1	0.1	U
6.1	6.4	9.6	14.9	5.8	10	12.2	7.5	10.4	21.5	7.6	8.5	13.4	21	13.1	11	10.8	Sc
0.2	0.9	0.2	<0.1	2.4	0.2	0.5	1.6	1.2	0.8	2.1	0.2	0.3	0.7	0.3	0.2	1.5	Ag
60	50	21	31	<5	55	81	16	30	158	<5	63	86	75	39	7	12	Zr
1.2	1.4	0.8	0.9	<0.5	1.6	1.8	0.5	0.8	3.2	<0.5	1.4	2	1.6	1.3	<0.5	0.5	Hf
<0.5	0.8	<0.5	<0.5	<0.5	0.6	0.8	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	2.3	2	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	Sb
0.4	0.4	0.1	0.4	0.1	0.8	0.8	0.2	0.3	0.4	0.2	0.6	0.7	0.5	0.2	<0.1	0.2	Ta
5.3	4.8	2.4	9.4	2.1	10.4	9.8	2.7	3.6	8.7	1.8	11.6	10.8	8.1	3.7	1.5	2.1	Nb
95	50	70	200	1425	216	264	1288	1261	355	1502	79	207	1150	146	2658	1063	Cr
9.1	9	14.6	22.7	91.5	19.8	19	78.7	79.7	49.2	80	13	25	60.2	19.7	125.9	137.1	Co
61	27	35	102	1692	131	122	1437	1460	217	1500	49	163	821	72	2050	1776	Ni
34	36	62	45	9	37	38	14	23	94	9	55	67	50	125	9	23	Cu
53	90	67	148	27	98	101	44	66	154	36	82	127	141	121	44	65	V
33	30	63	86	36	80	92	35	43	144	36	41	88	79	118	40	46	Zn
7.7	6.8	4.7	22	4.7	10.5	9.9	12.4	17.2	15.1	7.5	13.7	28.8	14.4	20.3	2.5	10.2	As

شکل 3. نمودار تغییرات عناصر نیکل، کروم و کبالت نسبت به اکسید منیزیم نمونههای خاک منطقه مورد مطالعه و مقایسه آن‌ها با سه گروه سنگ منطقه، گابرو دره بنار Gb، سرپانتنیتها Srp، متاپلیتها Mtp

شکل 4. نمودار مثلثی(a La-Th-Scو Th-Ta*10-Sc (b برای تعیین منشأ خاکهای منطقه مورد مطالعه، غلظت در پوسته از ودپول (Wedepohl, 1995)، GS: غلظت ميانگين در شيلهاي جهاني، Gb: غلظت ميانگين در سنگهاي بازالتي جهان، GAN: غلظت ميانگين در سنگهاي آندزيتي جهان، Gr: غلظت ميانگين در سنگهاي گرانيتي جهان Mason and Moore, 1982))، PM: غلظت عناصر در گوشته اولیه (Jagoutz et al., 1979)،:Gb غلظت ميانگين در سنگهای گابرو درهبنار (گیسیان) که با دایره به رنگ سرمهای در شکل نشان داده شده است، :Mtp میانگین در متاپلیتهای گیسیان که نزدیک پوسته زمین و موقعیت نمونههای خاک با درصد سیلیس بالا قرار گرفته است، مقادیر عناصر کمیاب Th و La سرپانتنیتهای گیسیان زیر حد تشخیص دستگاه بودند و در نمودار نمایش داده نشدند

با استفاده از نمودار عناصر جزئی (نسبت SiO2 wt.% در برابر Zr/TiO2*0.0001) در شکل 5 سنگ منشأ آذرین نمونههای گروه دوم و سوم خاک منطقه به ترتیب در گروه بازالت، آندزیت و داسیت قرار گرفتهاند ((Floyd et al., 1989. لازم به ذکر است که نمونههای خاک با ترکیب فوق بازیک به دلیل مقادیر کم اکسید سیلیس در این نمودار قابل نمایش نبودند. بر اساس نمودارهای اکسیدهای عناصر اصلی و جزئی سنگ رسوبی مولد خاکهای با ترکیب مافیک و حد واسط بین گریوک تا لیتارنایت و شيل تا گریوک، و سنگ مادر خاک‌هایی با ترکیب اولترامافیک در محدوده آهن ماسهسنگ قرار گرفتهاند (شکل –a-b6). یکی از مطالعات صورت گرفته در تعیین سنگ منشأ متاپلیتها (محامد و همکاران، 1398) نشاندهنده ماهیت آندزیتی و داسیتی سنگ منشأ و سنگ رسوبی مادر (شیل و ماسه‌سنگ) آنها است که با سنگ منشأ خاکهای حدواسط منطقه مطالعاتی یکسان است.

شکل5. طبقهبندي سنگ آذرین مولد نمونههای خاک براساس نمودار ارائه شده توسط فلوید و همکاران (Floyd, et al., 1989)، دایرههای تو خالی موقعیت نمونههای سنگ متاپلیت گیسیان را نشان میدهند که در قسمت حدواسط و اسیدی قرار گرفته است و با ترکیب حدواسط خاکهای منطقه (علامت ستاره) در نمودارهای قبلی (نزدیک به ترکیب شیست و پوسته زمین قرار داشتهاند) مطابقت نشان میدهد

$C:\Users\Dr.Soft\Desktop\01 [Converted]ult.jpg$

شکل6. a) نمودار طبقهبندي رسوبات سيليسی-آواري با استفاده از اکسيد عناصر اصلی(Pettijohn et al., 1972) ، (b نمودار طبقهبندي نمونههاي رسی (Herron, 1988)، بر اساس نمودارها سنگ مادر خاکهای مافیک و حدواسط منطقه از نوع شيل و ماسهسنگ است، سنگ مادر اولترامافیک خاکهای منطقه (سرپانتینیتها) در محدوده آهن ماسهسنگ قرار گرفتهاند، موقعيت میکاشیستهای گیسیان–کچله (شیل و ماسهسنگ) با دایره توخالی در این نمودار و شکلهای بعدی نمایش داده شده است

از نقطه نظر شاخصهای هوازدگی⁵ خاکهای مذکور درجه هوازدگی متوسط تا زیاد (80%-60%) را نشان میدهند) شکل 7Fedo et al., 1995; ). در جدول 2 مقادیر و روش محاسبه این شاخصها در نمونه‌های خاک گیسیان آورده شده است. همچنين از نظر اندیس تغييرپذیري شیمیایی⁶ نمونههای خاک منطقه فاکتور بيش از یک را نشان میدهند، که نشاندهنده رسوبات نابالغ و محیطی فعال از نظر تکتونيکی به شمار میرودCox et al., 1995) ).

جدول 2. مقادیر شاخصهای هوازدگی (CIA، ICV، PIA) در نمونههای خاک منطقه گیسیان و مراجع مورد استفاده

ICV	CIA	PIA	samples
11.42	85.71	95.71	S-01
19.64	67.11	67.76	S-02
1.79	58.61	61.23	S-03
2.49	75.56	80.69	S-04
1.39	67.54	41.12	S-05
1.1	64.98	69.75	S-06
63.71	67.84	89.66	S-07
2.67	62.05	69.68	S-08
10.04	70.22	80.64	S-09
17.56	75.54	89.79	S-10
1.82	65.51	73.61	S-11
1.55	60.06	66.11	S-12
52.22	58.24	65.16	S-13
1.53	63.34	70.39	S-14
1.42	60.53	67.53	S-15
1.02	75.93	91.66	S-16
1.61	56.85	61.1	S-17
CIA=100[Al2O3/Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]
PIA=100[Al2O3-( K2O )/ (Al2O3+CaO+Na2O-K2O)]
ICV=(Fe2O3+ K2O+ Na2O+ CaO+MgO+TiO2)/ Al2O3)

Nesbitt, H. W. and Young, G. M., 1984. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks

شکل 7. (aنمودار مثلثی ACNK طراحی شده توسط نسبیت و یانگ (Nesbitt and Young,1984) و ورگارا و همکاران(Vergara et al., 1995) ، براي تعيين منشأ آذرین و نيز درصد هوازدگی آن استفاده شده است، در این نمودارK=K2O; CN=CaO+Na2O; A=Al3O2 است، هوازدگی حدود %80-%60 براي نمونههای خاک ارزیابی میشود، (b نمودار مثلثی(PIA) برای تعیین نوع پلاژیوکلاژ منشأ خاکها و درصد هوازدگی پلاژیوکلاژ (Fedo et al., 1997; 1995) ، c) نمودار CIA در برابر ICV (Potter et al., 2005)، در این نمودار به دلیل بالا بودن مقادیر ICV برای خاکهای فوق بازیک قابل نمایش نبودند

برای تعیین ترکیب سنگ منشأ نمونههای خاک منطقه گیسیان، از الگوی عنکبوتی عناصر کمیاب و نادرخاکی نیز استفاده شد. الگوی عناصر نادرخاکی نمونههای خاک در گروه ترکیبی بازیک (شکل-a 8) که نسبت به کندریت به هنجار شده است، مشابه الگوی به هنجار شده عناصر نادرخاکی سنگ گابرو منطقه نسبت به کندریت است Modjarrad, 2024)) و منشأ یکسان آنها را پیشنهاد میکند (نیک بخت و همکاران، 1399).

هم‌زمان از الگوی عنکبوتی به هنجار شده این گروه ترکیبی نسبت به میانگین سنگهای گابروی منطقه استفاده شد. روند الگوی عناصر کمیاب بیشتر نزدیک خط یک پراکندگی نشان میدهند و به ترکیب سنگهای گابروی منطقه شباهت دارند (شکل -b8). همچنین الگوی ژئوشیمیایی به هنجار شده عناصر کمیاب نسبت به MORB و گابروی منطقه کم‌وبیش مشابه است (شکل -b-c8).

با توجه به اینکه محتواي عناصر نادرخاکی در نمونههای خاک با ترکیب فوق بازیک به‌جز چند مورد زیر حد تشخيص دستگاه بوده، اندازه‌گیری نشد. به‌منظور بررسی بیشتر در ژئوشیمی خاکهایی با گروه ترکیبی اولترامافیک، از الگوی عنکبوتی به هنجار شده فلزات واسطه نسبت به گوشته اولیه استفاده شد. (شکل -d8). روند این الگو مشابه الگوی به هنجار شده عناصر واسطه سرپانتنیتهای گیسیان به گوشته اولیه است (مجرد، 1401). در این نمودار محتواي قابل توجه فلزات واسطه نظيرCr ، Ni،Co ،V ، Sc و Cu، به‌احتمال زیاد بیانگر ميزان اليوین و ارتوپيروکسن زیاد در سنگ مادر اوليه است و با توجه به مقادیر پایين تيتان Ti (تهیشدگی نسبی) سنگ مادر از نوع دونيتی تا هارزبورژیتی ارزیابی میشود(Zhihong and Huafu, 1998) که با ترکیب سنگهای منطقه مورد مطالعه (Modjarrad, 2024) همخوانی دارد.

شکل 8. (aالگوی عنکبوتی عناصر نادرخاکی نمونههای خاک نسبت به کندریت ((Boynton, 1984 و عنصرY (Taylor and McLennan., 1985) برای خاکهایی با گروه ترکیبی بازیک، (b الگوی عنکبوتی به هنجار شده عناصر کمیاب نسبت به میانگین سنگهای گابروی منطقه مطالعاتی، (c الگوی عنکبوتی به هنجار شده نسبت به MORB، مقادیر نرمالیز (برگرفته ازSaunders and Tarney, 1984; Sun, 1980 )، (d الگوی عنکبوتی نرمالیز شده عناصر واسطه با گوشته اولیه برگرفته از جاگوتز و همکاران (Jagoutz et al., 1979) برای خاکهایی با گروه ترکیبی اولترابازیک

بررسی خاستگاه ژئوشیمیایی خاکهای منطقه مطالعاتی

در مطالعه حاضر به دلیل موقعیت یکسان منطقه کچله با گیسیان (واقع شده در سیلوانا) و هم‌جواری آنها با افیولیتهای سیلوانا، موقعیت نمونههای میکاشیست گیسیان تا کچله (مجرد، 1400) در بعضی از نمودارها پیاده شده است.

برای تعیين محيط تکتونيکی نمونههای خاک مادر منطقه مطالعاتی از اکسيدهای عناصر اصلی،Roser) and Korsch, 1986 Maynard et al., 1982;) استفاده شده است. با توجه به نمودار -a-b) 9) بیشتر نمونه‌های خاک در محیط تکتونیکی حاشیه فعال ACM قرار گرفتهاند. به‌احتمال زیاد فرایند آلتراسیون سنگ منشأ منجر به از دست رفتن پتاسیم(K) آن شده باشد و به همین دلیل در نمودار بعضی از نمونههای خاک در موقعیت محیط قوس⁷ قرار گرفتهاند. همچنین نمونههای خاک در نمودار -b9 محیط حاشیه فعال قاره را نشان میدهد. همخوانی نمونههای میکاشیست گیسیان تا کچله با بیشتر نمونههای خاک منطقه مطالعاتی، یکسان بودن محیط تکتونیکی برای تکامل سنگهای رسوبی مولد منطقه را پیشنهاد میکند. این پژوهش بر پایه پیش فرض بسته بودن نسبی سیستم استوار است (مجرد و همکاران، 1400).

شکل 9. (a نمودار تعيين محيط تکتونيکی رسوبات مادر Roser and Korsch, 1986))، (b نمودار تعيين محيط تکتونيکی رسوبات بر پایه اکسيدهاي اصلی Maynard et al., 1982))، علایم: A1: arc setting, A2: evolved arc setting, ACM: active margin, P: passive margin

نتیجه‌گیری

مجموع شواهد ژئوشیمیایی شامل نمودارهای تغییرات اکسید عناصر اصلی و جزئی و نیز نسبتهای بین عناصر جزئی برای تعیین سنگ منشأ خاکهای منطقه افیولیتی گیسیان مورد بررسی قرار گرفتند. شواهد ژئوشیمیایی حکایت از سنگهای منشأ اولترامافیکی، مافیکی و حدواسط به‌عنوان مولد خاکهای نقاط نمونهبرداری با نرخ هوازدگی بالا میباشد. الگوی به هنجار شده REE و کمیاب در گروه ترکیبی مافیک مشابه الگوی سنگ منشأ آنها است و میتواند منشأ یکسان آنها را بازگو کند. روند الگوی ژئوشیمیایی عناصر واسطه نسبت به گوشته اولیه، مشابه الگوی به هنجار شده سرپانتنیتهای گیسیان است. خاكهایی با درصد سیلیس بالا در نمودار اکسیدهای عناصر اصلی و جزئی نزدیک جایگاه سنگهای متاپلیتی منطقه و در محدوده بین پوسته زمین و شیل جهانی قرار گرفته است و ترکیب حدواسط منشأ آنها را پیشنهاد میکند. نسبتهای ژئوشیمیایی بیانگر محیط حاشیه فعال قاره برای زادگاه احتمالی بیشتر نمونههای خاک میباشد.

منابع

حاج ملاعلی، ا . و شهرابی، م.، .1385 نقشه 1:100000 سيلوانا. سازمان زمين-شناسی کشور، شماره4964، تهران. ##صالحی، ل.، رساء، ا.، علیرضایی، س. و کاظمی، ا.، 1392. پتروگرافی، ژئوشیمی و پتروژنز سنگهای آتشفشانی عباس‌آباد (شرق شاهرود) با تأکید بر دگرسانی و کانهزایی مس همراه آن. فصلنامه زمینشناسی ایران، (31)8، 63-49. ##محامد، ا.، مؤید، م. و مجرد، م.، 1400. متاپلیتهای گرمی چای، شمال غرب ایران: شیمی سنگ کل، زادگاه رسوبی و شرایط دگرگونی. فصلنامه زمینشناسی ایران، (57)15، 59-85. ##مجرد، م.، 1401. پتروگرافی و ژئوشیمی سرپانتینیتهای افیولیت گیسیان سیلوانا – جنوب ارومیه؛ ارتباط با فرورانش نئوتتیس در مرز شمالغربی ایران. پژوهشهای دانش زمین، 13 (52): 98-75. ##مجرد، م.، 1400. مطالعه زادگاه و دگرگونی درجه پائین میکاشیست های حاشیه قارهای مرتبط با آمیزه رنگین گیسیان-جنوب ارومیه. فصلنامه پژوهشهاي دانش زمين، 12(48)، 19 - 1. ##نیک‌بخت، س.، بیابانگرد، ح و باقری، س.، 1399. پترولوژی و ژئوشیمی افیولیت سیاه جنگل شمال شرق آتشفشان تفتان. فصلنامه زمینشناسی ایران، (56)14، 87-99. ##Alexeiev, D.V., Kröner, A., Hegner, E. and Rojas - Agramonte, Y., 2016. Middle to Late Ordovician arc system in the Kyrgyz Middle Tianshan, From arc-continent collision to subsequent evolution of a Palaeozoic continental margin. Journal of Gondwana Research, 39, 261-291. ##Alizadeh, A., 2012. Emplacement dating of SW Urmia ophiolite melanges: Tehran, Iran. In 30th National Congress of Earth Sciences. ##Berberian, M. and King, G.C. P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran: Canadian. Journal of Earth Sciences, 18(2), 210-265. ##Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In: Henderson P. (ed). Rare Earth Element Geochemistry, Elsevier, 63–114. ##Brocker, M., Omrani, H., Berndt, J. and Moslempour, M.E., 2021. Unravelling metamorphic ages of suture zone rocks from the Sabzevar and Makran areas (Iran), Robust age constraints for the larger Arabia-Eurasian collision zone. Journal of Metamorph Geology , 39, 1099–1129. https://doi. org/ 10. 1111/ jmg. 12603##Chen, Q., Lu, Q., Song, Z., Chen, P., Cui, Y. and Zhang, R., 2014. The levels of fluorine in the sediments of the aquifer and their significance for fluorosis in coastal region of Laizhou Bay, China. Environ. Earth Science, 71 (10), 4513e4522. ##Cox, R., Lowe, D.R. and Cullers, R.L., 1995. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mud rock chemistry in the southwestern United States. Journal of Geochim Cosmochim Acta, 59, 2919-2940. https ://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00185-9. ##D'Alessandro, W., Bellomo, S. and Parello, F., 2012. Fluorine adsorption by volcanic soils at Mt. Etna, Italy. Journal of Applied Geochemistry, 27 (6), 1179e1188. ##Dercourt, J.E.A., Zonenshain, L.P., Ricou, L.E., Kazmin, V.G., Le Pichon, X., Knipper, A.L., Grandjacquet. C., Sbortshikov, I.M., Geyssant, J., Lepvrier, C., Pechersky, D.H., Boulin, J., Sibuet, J.C., Savostin, L.A., Sorokhtin, O., Westphal, M., Bazhenov, M.L., Lauer, J.P. and Pechersky, D.H., 1986. Geological evolution of the Tethys belt from the Atlantic to the Pamirs since the LIAS. Journal of Tectonophysics, 123, 241–315. ##Falcon, N.L., 1974. Southern Iran, Zagros Mountains. Journal of Geological Society London Special Publications, 41, 199–211. ##Faure, M., Lin, W., Chu, Y. and Lepvrier, C., 2016. Triassic tectonics of the southern margin of the South China Block. Journal of Comptes Rendus Geoscience, 348(1), 5-14. ##Fedo, C. M., Young, G. M., Nesbitt, H. W. and Hanchar, J. M., 1997. Potassic and sodic metasomatism in the Southern Province of the Canadian Shield, evidence from the Paleoproterozoic Serpent Formation, Huronian Supergroup. Journal of Canadian Precambrian Research, 84, 17-36. ##Fedo, C. M., Nesbitt, H. W., and Young, G. M., 1995. Unravelling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with impilications for paleoweathering conditions and provenance. Journal of Geology, 23, 921-924. ##Floyd, P. A., Winchester, J. A. and Park, R. G., 1989. Geochemistry and tectonic setting of Lewisian clastic metasediments from the early Proterozoic Lock Marie Group of Gairlock, Scottland. Journal of Precambrian Research, 45, 203-214. ##Frost, B.R., Evans, K.A., Swapp, S.M., Beard, J.S. and Mothersole, F.E., 2013. The process of serpentinization in dunite from New Caledonia. Journal of Lithos, 178, 24-39. ##Fu, D., Huang, B.o., Johnson, T.E., Wilde, S.A., Jourdan, F., Polat, A., Windley, B.F., Hu, Z. and Kusky, T., 2022. Boninitic blueschists record subduction initiation and subsequent accretion of an arc–fore-arc in the northeast Proto-Tethys Ocean. Journal of Geology, 50 (1), 10–15. https://doi. org/ 10. 1130/ G49457.1##Fu, D., Kusky, T.M., Wilde, S.A., Windley, B.F., Polat, A., Huang, B. and Zhou, Z., 2020. Structural anatomy of the early Paleozoic Laohushan ophiolite and subduction complex, Implications for accretionary tectonics of the Proto-Tethyan North Qilian orogenic belt, northeastern Tibet. Journal of Geological Society of America Bulletin, 132 (9–10), 2175–2201. https:// doi. org/ 10. 1130/ B35442.1. ##Fu, D., Huang, B., Kusky, T.M., Li, G., Wilde, S.A., Zhou, W. and Yu, Y ., 2018. A middle permian ophiolitic melange belt in the solonker Suture Zone, Western Inner Mongolia, China, implications for the evolution of the Paleo-Asian Ocean. Journal of Tectonics, 37(5), 1292–1320. https:// doi. org/ 10. 1029/ 2017T C0049 47. ##Garzanti, E., Doglioni, C., Vezzoli, G. and Ando, S., 2007. Orogenic belts and orogenic sediment Provenance. Journal of Geology, 115, 315-334. ##Ghorbani, R., Mahmoudi, H., Sepidbar, F., Barth, M., Zaki Khedr, M., Iwata, N., Shinjo, R. and Ahmadi, P. 2022. Geochemical and geochronological constraints on origin of the Sawlava ophiolite (NW Iran), Evidence for oceanic mantle evolution beneath Iran-Iraq border. Journal of Lithos 418–419, 106695. https:// doi. org/ 10. 1016/j. lithos. 2022.106695. ##Herron, M.M., 1988. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. Journal of Sedimentary Petrology, 58, 820-829. ##Hofmann, A., 2005. The geochemistry of sedimentary rocks from the Fig Tree Group, Barberton greenstone belt, implications for tectonic, hydrothermal and surface processes during mid-Archaean times. Journal of Precambrian Research, 143, 23-49. ##Jagoutz, E., Palme, H., Baddenhausen, H., Blum, K., Cendales, M., Dreibus, G., Spottel, B., Lorenz, V. and Wänke, H., 1979. The abundances of major, minor and trace elements in the earth's mantle as derived from primitive ultramafic nodules, Paper presented at the Lunar and Planetary Science Conference Proceedings. ##Kasanzu, C., Maboko, M.A.H. and Manya, S., 2008. Geochemistry of fine-grained clastic sedimentary rocks of the Neoproterozoic Ikorongo Group, NE Tanzania: Implications for provenance and source rock weathering. Journal of Precambrian Research. 164, 201-213. ##Kutterolf, S., Diener, R., Schacht, U. and Krawinkel, H., 2008. Provenance of the Carboniferous Hochwipfel Formation-Geochemistry versus petrography. Journal of Sedimentary Geology, 203, 246-266. ##Long, X., Sun, M., Yuan, C., Xiao, W. and Cai, K., 2008. Early Paleozoic sedimentary record of the Chinese Altai; Implications for its tectonic evolution. Journal of Sedimentary Geology, 208, 88-100##Mason, B. and Moore, C.B., 1982. Principles of Geochemistry. John Wiley, Hoboken, N. J, 344. ##Maynard, J.B., Valloni, R. and Yu, H., 1982. Composition of modern deep sea sands from arc-related basin. Geology Society of London, Special Publication, 10, 551-561. ##Modjarrad, M., 2024. Intrusive rocks petrogenesis related to the Gysian ophiolitic area, NW Iran. Islamic Republic of Iran, in press. ##Modjarrad, M., Whitney, Donna. L. and Omrani, Hadi., 2024. Petrologic evolution of the Gysian ophiolitic serpentinites, NW Iran. Acta Geochim, in press. https://doi.org/10.1007/s11631-024-00682-6. ##Moghadam, S.H. and Stern, R.J., 2011. Late Cretaceous fore-arc ophiolites of Iran. Journal of Island Arc, 20, 1–4. https:// doi. org/ 10. 1111/j. 1440- 1738. 2010. 00745.x##Negrel, P., Sadeghi, M., Ladenberger, A., Reimann, C. and Birke, M., 2015. Geochemical fingerprinting and source discrimination of agricultural soils at continental scale. Journal of Chemical Geology, 396, 1e15. ##Nesbitt, H. W. and Young, G. M., 1984. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations. Journal of Geochimica et Cosmochimica Acta, 48, 1523-1534. ##Potter, P.E., Maynard, J.B., and Depetris, P.J., 2005. Mud and Mudstones: Introduction and Overview, Heidelberg, Springer-Verlag, 297 . ##Pettijohn, F.J., Potter, P.E. and Siever, R., 1972. Sand and sandstone. Springer- Verlag, New York. ##Roser, B. P. and Korsch, R. J., 1986. Determination of tectonic setting of sandstone-mudstone suites using SiO2 contents and K2O/Na2O ratio. Journal of Geology, 94, 635-650. ##Saunders, A.D. and Tarney, J., 1984. Origin of MORB and chemically depleted mantle reservoirs: trace element constraints. of Petrol, Special Lithosphere Issue, 415-445. ##Sun, S.S., 1980. Lead isotopic study of young volcanic rocks from mid-ocean ridges, ocean islands and island arcs. Philosophical Transactions of the Royal Society, A297, 409-445. ##Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The continental crust: its composition and evolution, Blackwell Scientific Publications Ltd., 312. ##Ulmer, P. and Trommsdorff, V., 1995. Serpentine stability to mantle depths and subductionrelated magmatism. Science, 268(5212), 858–861##Vergara, M., Levi, B., Nystrom, J. O. and Cancino, A., 1995. Jurassic and Early Cretaceous island arc volcanism, extension, and subsidence in the Coat Range of central Chile. Geology Society of American Bulltain, 107, 1427-1440. ##Wedepohl, K.H., 1995. The composition of the continental crust. Journal of Geochim. Journal of Cosmochim. Acta, 59 (7), 1217e1232. ##Zhihong, W. and Huafu, I., 1998. Geology, petrology and geochemistry of the mafic-ultramafic rocks in the Fujian coastal region Southeastern China, and their genesis. Journal of Ofioliti, 23, 1 - 6.##

Geochemical study of the soils provenance of The Gysian-Silvana-Urmia ophiolitic region

Sadeghi, Z1., Pirkharrati, H2., Modjarrad, M2. and R. Dehbandi, R3,4

1. Ph.D. student, Department of Geology, Faculty of Sciences, Urmia University, Iran.

2. Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Urmia University, Iran.

3. Assistant Professor, Earth and Environmental Sciences, University of Birmingham, Edgbaston, B15 2TT Birmingham, United Kingdom.

4. Assistant Professor, Environmental Technologies Research Center, Medical Basic Sciences Research Institute, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Iran.

Abstract

Gysian ophiolite is a remnant of the Neotethys, located in the north-west Iran at the intersection of the ophiolite belts of south-eastern Turkey, north-eastern Iraq and north-western Iran. The geochemical comparison of the soils with the average of global rocks and the study area led to determination of the composition group of the region soils. The geochemical evidence of the first group of soil samples with low silica percentage by Harker and triangular diagrams is close to the position of ultramafic rocks of the region (serpentenites) and primary mantle and expresses their compositional similarity. The second group of soils ranges in the area between the earth's crust and basalt, and they show more distribution near basalt. The normalized pattern of REE rare earth elements in this group of soils is similar to the mafic rocks pattern in the region, also in the minor elements chart, they classified in the mafic group. Soils with high percentage of silica in the diagram of major and minor element oxides are located near the positiion of meta-plates rocks in the region, in the range between the earth's crust and global shale. So, this suggests the intermediate composition of their origin. Most likely, the tectonic setting of the three soil groups is based on the oxides of the main elements of the active continental margin.

Keywords: Ophiolite, Soils geochemistry, Gysian, Tectonic setting

[1] * نویسنده مرتبط: pirkharrati2002@yahoo.com

[2]

[3] . HF- multi acid digest

[4] . Lithium borate fusion

[5] . CIA: Chemical Index of Alteration, and PIA: Plagioclase Index of Alteration

[6] . ICV: Index of Chemical Variability

[7] . OIA: Oceanic Island Arc

شارک

عنوان URL للمقالة

مطالعه ژئوشیمیایی زادگاه خاک¬های منطقه افیولیتی گیسیان سیلوانا- ارومیه

رایمگ

الروابط

المراكز ذات الصلة

دعامة

الصفحات الرسمية