ویژگی‌های ژئوشیمیایی و بافتی پلاژیوکلاز، شواهدی از فرایندهای وابسته به سیستم‌های باز: بررسی موردی آتشفشان بزمان (جنوب شرق ایران)

نویسندگان

1 دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 دانشگاه نیوبرانزویک

چکیده

 ویژگی‌های ژئوشیمیایی و بافتی درشت بلور‌های پلاژیوکلاز در آندزیت و بازالت‌های آتش‌فشان بزمان (از کمان آتشفشانی مکران) شواهدی از برهمکنش ماگمای بازالتی و ماگمای آندزیتی را در مخزن ماگمایی ارائه می‌دهند. فنوکریست­های پلاژیوکلاز هم در آندزیت و هم بازالت‌ها متشکل از سه بخش هسته، گوشته و پوسته هستند و محتوای انورتیت در هسته و گوشته­ی آن‌ها مشابه­اند (An39-60). هسته‌های فنوکریست‌های پلاژیوکلاز که به نظر می­رسد در تعادل با ماگمای آندزیتی تبلور یافته‌، الگوهای مختلفی از منطقه­بندی را به نمایش می­گذارند. محتوای عناصر فرعی (Fe، Mg، Sr، و Ba) در مناطق مختلف هسته این بلورها گاه ثابت و گاه از محتوای انورتیت پلاژیوکلاز پیروی می­کنند و می­توانند نشانگر فرایندهای دینامیکی درون مخزن ماگمایی حین شکل‌گیری هسته در ماگمای آندزیتی باشند. شکل‌گیری بافت‌های واجذبی و خلیجی در حاشیه هسته، و سپس تغییر الگوی توزیع عناصر Sr و Ba، جهش ناگهانی محتوای انورتیت (حدود An40 تا An60)، Fe و Mg همراه با شکل‌گیری گوشته­ی دارای بافت غربالی روی هسته در پاسخ به تغییر دما و ترکیب ماگما در اثر تزریق ماگمای بازالتی به مخزن ماگمایی رخ‌داده‌است. افزایش انورتیت در پوسته­ی پلاژیوکلازهای ماگمای بازالتی (از An53 به An74) و کاهش محتوای انورتیت در پوسته­ی پلاژیوکلازهای ماگمای آندزیتی (از An69 به An53) نشان می­دهند که دو ماگما در مراحل­نهایی تبلور پلاژیوکلاز در اثر عواملی نظیر صعود ماگما هویت شیمیایی متمایز خود را یافته­اند. این شواهد همراه با گردشدگی حاشیه میکروفنوکریست‌های پیروکسن و منطقه­بندی ضعیف در آن‌ها نشان از تغذیه اتاقک ماگمایی با ماگمای بازالتی دارد که چه به صورت فیزیکی و چه به صورت شیمیایی با ماگمای آندزیتی بر همکنش داشته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Geochemical and textural characteristics of plagioclase as evidence for open-system processes: Case study from Bazman volcano (SE Iran)

چکیده [English]

Textural and Geochemical characteristics of plagioclase phenocrysts in Andesitic and basaltic rocks of Bazman volcano (from Makran volcanic arc) show evidence of interaction between basaltic and andesitic magmas. Plagioclase phenocrysts in andesites and basalts are composed of three major parts of core, mantle and rim, with similarity of the anorthite contents in cores and mantles. The cores of the phenocrysts, which seem to be in equilibrium with the andesitic magma rather than the basaltic one (­An39-60), exhibit different styles of oscillatory zoning. The trace element (Fe, Mg, Sr, Ba) concentrations in different zones of the cores also remain constant or change proportional to the anorthite content and may exhibit dynamic processes in the magma reservoir during the core formation in andesitic magma. The engulfed cores and sieve texture in the mantles of plagioclases may have formed in response to changes in temperature and composition of the surrounding melt. Elevated anorthite content of plagioclases (An40-65), accompanied by jump of the Fe, and Mg content, in addition to change in the  patterns of Sr, and Ba in the sieve-textured mantle may show the replenishment of magma reservoir by new basaltic magma. Increase of An  in the rim of basaltic plagioclases (from An53 to An74) and decrease of An in the rims of andesitic plagioclases  (from An69 to An53), indicate that the two magmas gained their contrasting compositional identity most probably as a result of sudden upward movement. These constraints, along with other evidence like weakly-zoned pyroxene microphenocrysts with rounded rims, suggest that the rocks originated in the course of replenishment of mafic melts either with chemical or/and thermal interaction of the melts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Makran
  • Open system processes
  • trace element
  • mineral zoning
  • magma replenishment

مراجع

[1] Eichelberger J. C., Chertkoff D. G., Dreher S. T., Nye C. J., "Magmas in collision: Rethinking chemical zonation in silisic magmas", Geology 28 (2000) 603–606.

]2[ آیتی ف.، مهدوی س.، "بررسی توزیع اندازه ی بلورها در سنگ های آذرین: رهنمودی بر روند تکامل ماگما در اتاقک ماگمایی"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، شماره 3، (1389) ص 419- 430.

[3] Pringle G. J., Trembath L. T., Pajari G. E., "Crystallization history of a zoned plagioclase", Mineralogical Magazine 39(1974) 867-877.

[4] Hattori K., Sato H., "Magma evolution recorded in plagioclase zoning in 1991 Pinatubo eruption products", American Mineralogist, 81(1996) 982-994.

[5] Couch S., Sparks R. S. J., Carroll M.R., "Mineral disequilibrium in lavas explained by convective self-mixing in open magma chambers", Nature 411(2001) 1037-1039.

[6] Nelson S. T., Montana A., "Sieve-textured plagioclase in volcanic rocks produced by rapid decompression", American Mineralogist 77(1992) 1242-1249.

[7] Shcherbakov V. D., Plechov P. Y., Izbekov P. E., Shipman J. S., "Plagioclase zoning as an indicator of magma processes at Bezymianny Volcano, Kamchatka", Contributions to Mineralogy and Petrology 162 (2011) 83-99.

[8] Snyder D., Tait S., "Magma mixing by convective entrainment", Nature 379 (1996) 529–531.

]9[ بیابانگرد ح.، مرادیان ع.، "بررسی سنگ‌شناسی و ژئوشیمیایی کانی‌های اصلی سازنده سنگ‌های آتشفشانی تفتان"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، شماره 2، (1388) ص 187- 202.

]10[ پیرمحمدی ف.، عامری ع.، جهانگیری ا.، مجتهدی م.، چن چ.، کسکین م.، "کانی شناسی، سنگ‌شناسی و سنگ‌زایی مجموعه‌ی آتشفشانی سهند، شمال‌غرب ایران"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، شماره 1، (1390) ص 83- 102.

]11[ شهریاری ش.، قربانی م.، نصیری بزنجانی ر.، "ژئوشیمی و سنگ‌شناسی سنگ‌های آتشفشانی شمال شرق نراق: ماگماتیسم جزایر قوسی یا حواشی قاره‌ای فعال؟"، مجله بلور شناسی و کانی شناسی ایران، شماره 2، (1390) ص 251- 262.

[12] Streck M. J., "Mineral textures and zoning as evidence for open system processes", Reviews in Mineralogy & Geochemistry 69(2008) 595-622.

[13] Moinevaziri H., Aminsobhani A., "The Taftan Volcano", Teacher Training University of Tehran edition (1978) 31p, in Persian and French.

]14[ سیاری م.، نوربهشت ا.، ترابی ق.، داودیان دهکردی ع.، "شیمی بلورها و مقایسه ترکیب کانی‌شناسی سنگ‌های آتشفشانی ائوسن و برونبوم‌های آذرین بازی آن‌ها در شمال انارک (شمال شرق استان اصفهان)"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، شماره 1، (1387) ص 113- 124.

[15] Lee C. T. A., Bachmann O., "How important is the role of crystal fractionation in making andesitic magmas? Insight from Zr and P systematics", Earth and Planetary Science Letters 393 (2014) 266-274.

[16] Churikova T. G, Ivanov B. V., Eichelberger J., Worner G., Browne B., Izbekov P. "Major and Trace element zoning in plagioclase from Kizimen volcano (Kamchatka): insight into magma chamber processes", Journal of Volcanology and Seismology 7 (2013) 112-130.

[17] Ginibre C., Kronz A., Worner G., "High-resolution quantitative imaging of plagioclase composition using accumulated backscattered electron images: new constraints on oscillatory zoning", Contributions to Mineralogy and Petrology 142 (2002) 436-448.

[18] Zhijian N., Yue L., Yongjun D., "Plagioclase Zoning as a Record of Magma Evolution", Acta Geologica Sinica (English Edition) 88 (2014) 1477-1478.

[19] Ginibre C., Wörner G., "Variable parent magmas and recharge regimes of the Parinacota magma system (N. Chile) revealed by Fe, Mg and Sr zoning in plagioclase", Lithos 98 (2007) 118-140.

[20] Dupuy C., Dostal J., "Geochemistry of calc-alkaline volcanic rocks from southeastern Iran (Kouh-e-Shahsavaran)", Journal of Volcanology and Geothermal Research 4 (1978) 363–373.

[21] Conrad G., Montigny R., Thuizat R., Westphal M., "Tertiary and quaternary geodynamics of southern Lut (Iran) as deduced from paleomagnetic, isotopic and structural data", Tectonophysics 75 (1981) 11–17.

[22] Saadat S., Stern C. R., "Petrochemistry and genesis of olivine basalts from small monogenetic parasitic cones of Bazman stratovolcano, Makran arc, southeastern Iran", Lithos, 125 (2011) 607–619.

[23] Pang K. N., Chung S. L., Zarrinkoub M. H., Chiu H. Y., Hua X., "On the magmatic record of the Makran arc, southeastern Iran: Insights from zircon U-Pb geochronology and bulk-rock geochemistry", Geochemistry, Geophysics, Geosystems 15 (2014) 2151–2169.

[24] McCall G. J. H., "East Iran Project- Area no. 1." Geological Survey of Iran, Report no. 57 (1985).

[25] Zarifi Z., "Unusual subduction zones: case studies in Colombia and Iran", Ph.D.Thesis, University of Bergen, Norway (2006).

[26] Jafarian A. R., "Geochemical signatures of Bazman Volcano: Evidence from Makran subduction Zone, Southeast Iran", Geophysical Research Abstracts 13 (2011) 470-471.

[27] Kretz R. "Symbols of rock-forming minerals", American Mineralogist 68 (1983) 277-279.

[28] Allegre C. J., Provost A., Jaupart C., "Oscillatory zoning: a pathological case of crystal growth", Nature 294 (1981) 223-228.

[29] Perugini D., Busa T., Poli G., Nazzareni S., "The role of chaotic dynamics and flow fields in the development of disequilibrium textures in volcanic rocks", Journal of Petrology 44 (2003) 733-756.

[30] Putirka K. A., "Igneous thermometers and barometers based on plagioclase plus liquid equilibria: tests of some existing models and new calibrations", American Mineralogist 90 (2005) 336–346.

[31] Lange R. A., Frey H. M., Hector J., "A thermodynamic model for the plagioclase-liquid hygrometer/thermometer", American Mineralogist 94 (2010) 494–506.

[32] Blundy J., Cashman K., Humhreys M., "Magma heating by decompression-driven crystallization beneath andesite volcanoes", Nature 443 (2006) 76-80.

[33] Pearce T. H., "Recent work on oscillatory zoning in plagioclase", In: Feldspars and their Reactions. Parsons I. (eds.) Kluwer Academic Publisher (1994) 313-349.

[34] Humphreys M. C. S., Blundy J. D., Sparks R. S. J., "Magma evolution and open-system processes at Shiveluch volcano: insights from phenocryst zoning", Journal of Petrology 47 (2006) 2303-2334.

[35] Vance J. A., "Zoning in igneous plagioclase: patchy zoning", The Journal of Geology 73 (1965) 636–651.

[36] Marsh B. D., "Magma chambers", Annual Review of Earth and Planetary Sciences 17 (1989) 439-474.

[37] Tsuchiyama A., "Dissolution kinetics of plagioclase in the melt of the system diopside-albite-anorthite, and origin of dusty plagioclase in andesite", Contributions to Mineralogy and Petrology 89 (1985) 1-16.

[38] Ruprecht P., Worner G., "Variable regimes in magma systems documented in plagioclase zoning patterns: El Misti stratovolcano and Andahua monogenetic cones", Journal of Volcanology and Geothermal Research 165 (2007) 142-162.

[39] Arth D., "Behavior of trace elements during magmatic processes: a summary of theoretical models and their applications", Journal of Research of United States Geological Survey 4 (1976) 858-863.

[40] Blundy J. D., Wood B. J., "Crystal-chemical controls on the partitioning of Sr and Babetween plagioclase feldspar, silicate melts, and hydrothermal solutions", Geochimica et Cosmochimica Acta 55 (1991) 193-209.

[41] Volynets O. N., Popolitov E. I., Flerov G. B., Kirsanov I. T., "Composition and geochemical characteristics of plagioclases from Quaternary volcanic rocks of Kamchatka and Kuril Islands", Geokhimiya 5 (1977) 736–747.

[42] Browne B. L., Eichelberger J. C., Patino L. C., "Magma mingling as indicated by texture and Sr/Ba ratios of plagioclase phenocrysts from Unzen Volcano, SW Japan", Journal of Volcanology and Geothermal Research 154 (2006) 103–116.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار