کانی شناسی، دما- فشار سنجی و تعیین زنجیره ماگمایی سنگهای آتشفشانی کوه دم، اردستان

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز ‌

2 دانشگاه پیام نور اصفهان

چکیده

منطقه مورد مطالعه در شمال خاوری اردستان در استان اصفهان واقع شده است و از نظر ساختاری در بخش باختری زون ایران مرکزی قرار دارد. سنگهای آتشفشانی این ناحیه بیشتر از ریولیت، ریوداسیت، داسیت، توف، ایگنمبریت، آندزیت، باناکیت و آندزیت بازالتی تشکیل شده­اند. کوارتز، پلاژیوکلاز، آلکالی فلدسپار (ارتوز و آلبیت)، ‌آمفیبول، بیوتیت، کلینوپیروکسن و الیوین از تشکیل دهنده­های اصلی و آپاتیت، زیرکن و کانیهای تیره (مگنتیت) از کانیهای فرعی این سنگها محسوب می­شوند. بیوتیت، کلینوپیروکسن، پلاژیوکلاز، فلدسپار قلیایی و کلریت در انواع مختلف سنگهای مورد مطالعه، با ریز پردازنده الکترونی مورد بررسی قرار گرفته­اند. نتایج حاصل از این بررسیها نشان می­دهد که فنوکریستهای فلدسپار طیف ترکیبی گسترده­ای را در بر می­گیرند که از آندزین–لابرادوریت به سمت لابرادوریت-بیتونیت در باناکیتها و آندزیتهای بازالتی و الیگوکلاز–آندزین و سانیدین در ریولیتها و داسیتها تغییر می­کند. کلینوپیروکسن، گستره ترکیبی از دیوپسید تا اوژیت را در باناکیتها و آندزیتهای بازالتی در بر می­گیرد. بیوتیت در سنگهای بررسی شده، ترکیب یکنواختی دارد و در گستره فلوگوپیت (غنی از منیزیم) قرار می­گیرد. این نتایج نشان از تشکیل کلینوپیروکسن و بیوتیت از یک ماگمای غنی از منیزیم دارد. همچنین بررسی شیمی کانی سنگهای آتشفشانی کوه دم نشان می­دهد که این سنگها از یک ماگمای کالک قلیایی تا شوشونیتی تشکیل شده و احتمالاً به ماگماتیزم قوس قاره­ای وابسته­اند. فشار سنجی کلینوپیروکسن نشان می­دهد که این کانی از یک ماگمای آبدار در فشار 5 کیلوبار متبلور شده است. بر پایه بررسیهای زمین- دماسنجی، گستره دمایی در زمان تبلور سنگهای اسیدی در حدود 720 تا 800 درجه سانتی گراد و در زمان تبلور سنگهای بازیک در حدود 1170 درجه سانتی گراد برآورد شده است. بررسیهای ژئوشیمیایی دو مرحله را در شکل گیری ماگمای کوه دم مشخص کرده است: مرحله نخست با تشکیل کلینوپیروکسن و فلوگوپیت در یک حجره ماگمایی مشخص می­شود، و در مرحله دوم خمیره سنگ همراه با سانیدین، مگنتیت، و آپاتیت از ماگمای باقیمانده هنگام فوران ماگما و پس از آن به سرعت متبلور شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mineralogy, thermobarometery and magmatic series of volcanic rocks in Kuh-e Dom, Ardestan

چکیده [English]

The studied area is located in the north-east of Ardestan in Isfahan province. In Iran’s geological classification it lies in the central Iran zone. The volcanic rocks of the Kuh-e Dom area are predominantly rhyolite, rhyodacite, dacite, tuff, ignimbrite, andesite, banakite and basaltic-andesite. The major rock–forming minerals are quartz, plagioclase, alkali feldspar (orthoclase, albite), amphibole, biotite, clinopyroxene and olivine. Apatite, zircon and opaque minerals are common accessory minerals. Biotite, clinopyroxene, plagioclase, alkali feldspar and chlorite in various rock samples were chosen for electron microprobe analysis. The results suggest that feldspar phenocrysts show a large compositional range from andesine-labradorite to labradorite-bytonite in banakite and basaltic-andesite and oligoclase-andesine and sanidine in rhyolite and dacite. Clinopyroxene phenocrysts show a compositional range diopside to augite in banakite and basaltic andesite. Phenocryst of biotite in the studied rocks is essentially of similar composition, and they are phlogopite (Mg-rich). This observation suggests that clinopyroxene and phlogopite formed from a Mg-rich magma. Also mineral chemistry of volcanic rocks of Kuh-e Dom indicates that these rocks were generated from calc-alkaline to shoshonitic magma and are related to continental arc orogenic magmatism. Barometery of pyroxene indicates that this mineral formed from a water rich magma in pressure of 5 kbar. On the basis of geothermometery studies, crystallization temperature has estimated to be 720-800 °C for acidic rocks and 1170 °C for basic rocks. The geochemical investigations show two stages in Kuh-e Dom magma evolution: Stage I is represented by clinopyroxene and phlogopite formation in a magma chamber. Stage II of magma evolution is represented by crystallization of matrix during and after magma eruption. Probably sanidine with small amounts of apatite and magnetite crystallized from the quenched magma at this stage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermobarometery
  • Kuh-e Dom
  • Mg-rich magma
  • calc-alkaline
  • Arc magmatism
[1] Technoexport., "Geological of the Anarak area (CENTRAL IRAN)", Geological survey of Iran, Report. TE/NO 19, (1984) 143.

[2] نبوی م. ح.، هوشمند زاده ع.، "نقشه 1:100000 کوه دم"، انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، (1354).

[3] شرکت مهندسین مشاور پیچاب کاوش، "مطالعات طرح اکتشافات نیمه تفضیلی طلای کوه دم اردستان"، انتشارات اداره کل معادن و فلزات استان اصفهان، (1379) ص 200 .

[4 شاهزیدی م.، "پترولوژی و پتروژنز توده ولکانیکی کوه دم واقع در اردستان، شمال شرقی استان اصفهان"، پایان نامه کارشناسی ارشد، (1385) ص 123.

[5] Deer W.A., Howie R.A., Zussman J., "An Introduction to the rock-forming minerals", Longman, (1991) 528.

[6] Best M.G., "Igneous and metamorphic petrology", Freeman and Company, (1982) 630.

[7] Morimoto N., Fabrise J., Ferguson A., Ginzburg I.V., Ross M., Seifert F.A., Zussman J., Akoi K., Gottardi G., "Nomenclature of pyroxenes", Mineral. Magazine 52, (1988) 535- 55.

[8] Deer W.A., Howie R.A., Zussman J., "Rock-forming minerals, (2nd ed), Single-Chain Silicates", Longman London, (1987) 668.

[9] Zhu Y., Ogasawara Y., "Clinopyroxene phenocryst from the Kokchetav shoshonitic volcanic rocks: Implications for the multi-stage magma processes", UHPM Workshop 2001 at Waseda University, (2001) 170-173.

[10] Deer W.A., Howie R.A., Zussman J., "An introduction to rock-forming minerals", Longman, (1965) 528.

11 Foster., "Classification diagram for biotite", Jour. Petrol 1, (1960).

[12] Peccerillo A., Taylor S.R., "Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu Area, Northern Turkey", Ibid 58, (1976) 63-81.

[13] Henry D.J., "Sulfide-silicate relations of the staurolite grade politic schists, Rangeley quadrangle", Maine. Ph.D. Thesis, University of Wisconsin-Madison Madison Wisconsin, (1981).

[14] Tronnes R.G., Edgar A.D., Arima M., "A high pressure-high temperature study of TiO2 solubility in Mg-rich phlogopite: Implications to phlogopite chemistry", Geochim. Cosmochim. Acta 49, (1985) 2323-2329.

[15] Arima M. and Edgar A. D., "Substitution mechanisms and solubility of titanium in phelogopite from rocks of probable mantle origin", Contrib. Mineral. Petrol 77, (1981) 288-295.

[16] Hall A., "Igneous Petrology (2nd ed)", Longman New York, (1996) 537.

[17] Shelley D., "Igneous and metamorphic rocks under the microscope", Chapman and Hall, (1993) 405.

[18] Nachite H., "Contribution a l e´ tude analytique et experimental des biotites des granitoids applications typologiques", These de Doctorat De L’ univesite´ de Bretagne accidental, (1986) 236.

[19] Abdel – Rahman A.M., "Nature of biotites from alkaline, Calc-alkaline and peraluminous magmas", J. Petrol 35, (1994) 525 – 541.

[20] Patino Douce A.E., "Titanium substitution in biotite: an empirical model with applications to thermometry, O2 and H2O barometries, and consequences form biotite stability", Chemic. Geol. 108, (1993) 133-162.

[21] LeBas N.J., "the role of aluminous in igneous clinopyroxenes with relation to their parentage", Am. Jour. Sci 260, (1962) 267 – 88.

[22] Leterrier J., Maury R.C., Thonon P., Girard D., Marchal M., "Clinopyroxene composition as a method of identification of the magmatic affinities of paleo-volcanic series", Earth. Planet. Sci. Lett 59, (1982) 139 – 154.

[23] Nisbet E.G., Pearce J.A., "Clinopyroxene compositions in mafic lavas in different tectonic settings", Contrib. Mineral. Petrol. 63, (1977) 149-160.

[24] Pe-piper G., "The Cenozoic volcanic sequence of Lesbos", Greece. Z. dt. Geol. Ges 131, (1980) 889-901.

[25] Schweitzer E.L., Papike J.J., Bence A.E., "Statistical analysis of clinopyroxenes from deep-sea basalts", Am. Mineral. 64, (1979) 501–13.

[26] Marcelot G., Maury R.C., Lefevre C., "Mineralogy of Erromango lava New Hebrides, Evidence of an early stage of fractionation in island arc basalts", Lithos 16, (1983) 135 – 151.

[27] Wass S.Y., "Multiple origins of clinopyroxenes in alkali basaltic rocks", Lithos 12, (1979) 115-132.

[28] Nimis P., Taylor W.R., "Single clinopyroxene Thermobarometery for garnet peridotites. Part I. Calibration and testing of the Cr-in-Cpx barometer and an enstitite-in-Cpx thermometer", Contrib. Mineral. Petrol 139, (2000) 541-554.

[29] Foley S.F., Venturelli G., "High K2O rocks with high MgO, High SiO2 affinities. In: Crawford, A.J., (ED.) Boninites and Related Rocks", Unwin Hyman London, (1989) 72-88.

[30] Liu T.C., Chen B.R., Chen C.H., "Melting experiment of a Wannienta basalt in the Kuanyinshan area, northern Taiwan", Jour. Asian. Earth. Sci 18, (2000) 519-531.

[31] Green D.H., Ringwood A.E., "The genesis of basaltic magmas", Contrib. Mineral. Petrol 15, (1967) 103-190.

[32] Aoki K., Shiba I., "Pyroxcene from lherzolite inclutions of Itinomegata, Japan", Lithos 6, (1973) 41-51.

[33] Helz R.T., "Phase relations of basalts in their melting range at PH2O= 5 kb as a function of oxygen fugacity", Jour. Petrol 17, (1973) 139-193.





[34] Brown W.L., and Parsons I., "Towards a more practical two – feldspar geothermometer", Contrib. Mineral. Petrol 76, (1981) 369 – 377.

[35] Seck H.A., "Koexistierende Alkalifeldspar and Plagioclase in system NaAlSi3O8– CaAlSi2O8–KalSi3O8– H2O bei temperature von 650C bis 900C", Neues Jahrbuch fur Mineralogie Abhundlungen 115, (1971) 315 – 345.

[36] Tuttle O.F., Bowen N.L., "Origin of granite in the light of experimental studies in the system NaAlSi3O8 – KalSi3O8 – SiO2 – H2O", Geol. Soc. Am. Men 74, (1958).

[37] Watson E.B., Harrison T.M., "Zircon thermometer reveals minimum melting conditions on earliest", Earth. Sci 38, (2005) 841-844.

[38] Lindsley D.H., Andersen D.J., "A two-pyroxene thermometer. Proceedings of the thirteenth Lunar and Planetary Science Conference, Part 2", Jour. Geophys. Res 88 Supplement, (1983) A887-A906.

[39] Jiang Y.H., Jiang S.Y., Ling H.F., Dai B.Z., "Low-degree melting of a metasomatized lithospheric mantle for theorigin of Cenozoic Yulong monzogranite-porphyry, east Tibet: Geochemical and Sr–Nd–Pb–Hf isotopic constraints", Earth .Planet. Sci. Lett 241, (2006) 617–633.

[40] Jahern J.S., Aaggarad P., "Compositional variations in diagenetic chlorites and illites, and relationships with formation-water chemistry", Clay Mineral 24, (1989) 157-170.

[41] Cathlineau M., "Cation site occupancy in chlorite and illite as a function of temperature",

Clay mineral 23, (1988) 471 – 485.