Mineralogy, Geochemistry and radiometric age of mafic dikes in Delbar metamorphic complex (southeast of shahrood)

Abstract

Delbar metamorphic complex composed of schists, amphibolites and gneisses with migmatitic views belong to Neoprotrozoiec (Precambrian) is located in southeast of Shahrood. Debar metamorphic complex crosscut by at least three series of mafic dikes, with different ages (Precambrian, Jurassic and Tertiary). Jurassic dikes intruded in Precambrian metamorphic complex and upper Triassic - lower Jurassic metamorphosed detrital sedimentary rocks (equivalent to the Shemshak Formation), but not continue in the middle Jurassic sandy limestone and lower Cretaceous (Neocomian) limestones. Amphiboles of the mafic dikes are Edenite type Ca group amphiboles. Barometry based on the Al+3 content of the amphiboles indicated 4-5 Kbar presuers equivalent to the final equilibrium of amphiboles, illustrated 14-15 Km depths to the implacement of the studied dikes in the crust. U-Pb Age dating on apatites from the mafic dikes, indicated 152± 35 Ma age which completely confirmed field and stratigraphic relationships. The mafic dikes have alkaline to calc-alkaline nature based on the geochemical characteristics. The parental magma produced from 15% partial melting of a spinel lherzolite mantle source. These mafic dikes generated in a back arc extentional setting related to the continental crust extentions of central Iran caused by Neotethys plate subduction under it. This event is related to the magmatism of early Cimmerian orogeny.

Keywords


[1] جمشیدی خ.، "مطالعه ماگماتیسم مافیک قاعده سازند شمشک در زون البرز شرقی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود (1386).

[2] قاسمی حبیب ا.، جمشیدی خ.، "زمین شناسی و ژئوشیمی سنگ‌های بازیک آلکالن در قاعده سازند شمشک، زون البرز شرقی"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، سال نوزدهم، شماره 4، زمستان1390، 347 تا 370.

[3] شیبی م.، "پترولوژی، ژئوشیمی و سازوکار جایگزینی باتولیت گرانیتوئیدی شیرکوه (جنوب غرب یزد)"، رساله دکتری، دانشکده علوم زمین، دانشگاه تهران (1388)،.

[4] قاسمی ح.، "بررسی پترولوژی و زمین شناسی سنگهای آذرین نفوذی منطقه بوئین ـ میاندشت"، جنوب شرقی الیگودرز. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم دانشگاه تهران، 239صفحه (1371).

[5] ولی زاده محمدولی؛ قاسمی حبیب الله، "پتروژنز توده گرانیتوئیدی بوئین ـ میاندشت، جنوب شرقی الیگودرز"، فصلنامه علوم زمین، سازمان زمین شناسی کشور، شماره 7 (1372) صفحات 83 - 74 .

[6] بدلو س.، "بررسی مکانیسم جایگیری توده گرانیتوئیدی گل زرد با استفاده از روش انیزوتروپی خودپذیری مغناطیسی (AMS)"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود (1390).

[7] Shahbazi H., Siebel W. M., Pourmoafee Ghorbani M., Sepahi A.A., Shang C.K., Vousoughi Abedini M., "Geochemistry and U–Pb zircon geochronology of the Alvand plutonic complex in Sanandaj–Sirjan Zone (Iran): New evidence for Jurassic magmatism", Journal of Asian Earth Sciences (2010) 668–683p.

[8] Khalaji A., Esmaeily D., Valizadeh M., Rahimpour-Bonab H., "Petrology and geochemistry of the granitoid complex of Boroujerd, Sanandaj-Sirjan Zone", Western Iran. Journal of Asian Earth Sciences 29 (2007) 859–877.

[9] افتخارنژاد ج.، آقانباتی ا.، خان ناظر ن.ه.، "نقشه زمین‌شناسی 1:250000 جاجرم"، سازمان زمین‌شناسی کشور (1371).

[10] نوایی ا.، صالحی راد م.، مجیدی ب.، "نقشه زمین شناسی 1:250000 خارتوران"، سازمان زمین‌شناسی کشور (1366).

[11] نواب مطلق ا.، "نقشه زمین‌شناسی 1:100000 ابریشم رود"، سازمان زمین‌شناسی کشور (1384).

[12] خلعتبری جعفری م.، "نقشه زمین‌شناسی 1:100000 عباس‌آباد"، سازمان زمین‌شناسی کشور (1377).

[13] قاسمی ا.، حاجی حسینی ا.، "نقشه زمین شناسی 1:100000 دره دایی"، سازمان زمین شناسی کشور (1384).

[14] رحمتی ایلخچی م.، "شرح نقشه زمین شناسی 1:100000 رزوه"، سازمان زمین شناسی کشور (1382).

[15] قاسمی ح.، آسیابانها ع.، "معرفی و تفکیک رخدادهای دگرگونی منطقه دلبر، جنوب شرق بیارجمند، ایران مرکزی"، مجله پژوهشی دانشگاه اصفهان. (1385) صفحات 231 تا 247.

[16] Hassanzadeh J., Stockli D., Horton B., Axen G., Stockli L., Grove M., Shmitt A., Walker D., "U-Pb zircon geochronology of late Neoprotrozoic –Early Cambrian granitoids in Iran", Implications for paleogeographym magmatism, and exhumation history of Iranian basement, 2008. Thectonophysics 451, p 71- 96.

[17] عزیزی م،. "پترولوژی و ژئوشیمی توده گرانیتوئیدی سفیدسنگ و سنگ‌های دگرگونی میزبان آن (جنوب بیارجمند)"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود (1391).

[18] حسینی ح.، "پترولوژی و ژئوشیمی گرانیت بند هزارچاه بیارجمند"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه تهران (1374).

[19] عابدی ز.، "پترولوژی و ژئوشیمی توده‌گرانیتوئیدی میامی (شرق شاهرود)"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود 1389.

[20] Rahmati Ilkhchi M., Faryad S., V Holub F., Frank W., "Magmatic and metamorphic evolution of the Shotur kuh metamorphic complex (Central Iran)", Earth science journal (2009).

[21] رحمتی ایلخچی م.، "نگرشی دوباره بر مجموعه سنگهای دگرگونه شمال خاوری ترود"، بیست و یکمین گردهمایی علوم زمین، تهران، (1381) صفحات 450 تا 452.

[22] Seyed-Emami K., Fursich F.T., Wilmsen M., Cecca F., Majidifard M.R., Schairer G. Shekarifard A., “Stratigraphy and ammonite of the upper Shemshak Formation (Toarcian-Aalenian) at Tazareh, eastern Alborz, Iran”, J.Of. Asian Earth Science 28 (2006) 259-275.

[23] Leake B. E., Woolley A. R., Arps C. E. S., Birch W. D., Gilbert M. C., Grice J. D., Hawthorne F. C., Kato A., Kisch H. J., Krivovichev V. G., Linthout K., Laird J., Mandarino J. A., Maresch W. V., Nickel E. H., Rock N. M. S., Schumacher J. C., Smith D. C., Stephenson N. C. N., Ungaretti L., Whittaker E.J.W., Youzhi G., "Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association", Commission on new minerals and mineral names. Canadian Mineralogist 35(1997) 219– 246.

[24] Stein E., Dietl C., "Hornblende thermobarometry of granitoids from the Central Odenwald (Germany) and their implications for the geotectonic development of the Odenwald", Mineralogy and Petrology 72 (2001) 185–207.

[25] Schmidt M. W., "Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al in hornblende barometer", Contributions to Mineralogy and Petrology 110 (1992) 304–310.

[26] Middlemost E.A.K., “Magma and magmatic rocks”, Longman Group, London (1985).

[27] Pearce J.A., Cann J.R., “Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using traceelement analyses”, Earth and Planet.Sci. Lett. 19 (1973) 290-300.

[28] Rollinson H.R., "Using geochemical data: evaluation, presentation", interpretation Longman.

[29] Winchester Jce J.A., Floyd P.A., “Geological magma type discrimination: application to altered and metamorphosed basic igneous rocks”, Earth and Plan. Sci. 28 (1976) 459-469.

[30] Nakamura N., "Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites", Geochim. Cosmochim. Acta, 38 (1974) 757 – 775.

[31] Sun S.S., McDonough W.F., "Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D., Norry, M.J. (Eds.)", Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. London Spec. Publ. 42 (1989) 313–345.

[32] Falloon T.J., Green D.H., Hatton C.J., Harris K.L., "Anhydrous partial melting of a fertile and depleted peridotite from 2 to 30 kb and application to basalt petrogenesis", Journal of Petrology 29 (1988) 1257–1282.

[33] Coban H., "Basalt magma genesis and fractionation in collision-and extension-related provinces: A comparison between eastern", central and western Anatolia Earth-Science Reviews 80, (2007) 219-238.

[34] Ellam R. M., Cox K. G., "An interpretation of Karoo picrate basalts in terms of interaction between asthenospheric magmas and the mantle lithosphere", Earth and Planetary Science Letters 105 (1991) 330-342.

[35] Shervais J. W., "Ti-V plots and the petrogenesis of moder nophiolitic lavas", Earth and Planetary Science Letters 59 (1982) 101-118.

[36] Floyd P. A., Kelling G., Gokcen S. L., Gokcen N. "Geochemistry and tectonic environment of basaltic rocks from the Misis ophiolitic Melange", South Turkey. Chemical Geology 89 (1991) 263-280.

[37] Bagas L., Bierlein F. P., English L., Anderson J. A. C., Maidment D., Huston D. L., "An example of a Palaeoproterozoic back-arc basin: Petrology and geochemistry of the ca. 1864 Ma Stubbins Formation as an aid towards an improved understanding of the Granites-Tanami rogen",Western Australia. Precambrian Research 166 (2008) 168-184.

[38] Chamberlain K.R., Bowring S.A., "Apatite–Feldspar U–Pb thermochronometer: A reliable, mid-range (450 °C), diffusion-controlled system", Chemical Geology 172 (1–2) (2000) 173–200.

[39] Li Q.L., Li X.H., Liu Y., Tang G.Q., "Precise U–Pb and Pb–Pb dating of Phanerozoic baddeleyite by SIMS with oxygen flooding technique", Journal of Analytical Atomic Spectrometry 25 (2010a.) 1107–1113.

[40] Wilmsen M., Fu rsich F.T., Seyed-Emami K., Majidifard M.R., Taheri J., "The Cimmerian Orogeny in northern Iran", tectono-stratigraphic evidence from the foreland. Terra Nova, 21 (2009) 211–218.

[41] Brunet M.F., V. Korotaev M., V. Ershov A., M. Nikishin A., “The South Caspian Basin: a review of its evolution from subsidence modeling”, Sedimentary Geology 156 (2003) 119-148.

[42] Alavi M., "Tectonostratigraphic synthesis and structural style of the Alborz Mountains system in northern Iran", J. Geodyn., 21 (1996) 1–33.

[43] Bagheri S., Stampfli G.M., "The Anarak, Jandaq and Posht-e-Badam metamorphic complexes in central Iran: New geological data, relationships and tectonic implications", Tectonophysics 451 (2008) 123–155.

[44] Fu rsich F.T., Wilmsen M., Seyed-Emami K., Cecca F., Majidifard M.R., "The upper Shemshak Formation (Toarcian-Aalenian) of the Eastern Alborz (Iran)', Biota and palaeoenvironments during a transgressive-regressive cycle. Facies, 51 365–384.

[45] Zonenshain L.P., Le Pichon X., "Deep basins of the Black Sea and Caspian Sea as remnants of Mesozoic backarc basins", Tectonophysics, 123 (1986) 181–211.

[46] Stampfli G.M., Borel G.D., "A plate tectonic model for the Paleozoic and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and restored synthetic oceanic isochrones", Earth Planet. Sci. Lett., 196 (2002) 17–33.

[47] Golonka J., “Plate tectonic evolution of the southern margin of Eurasia in the Mesozoic and Cenozoic”, Tectonophysics 381 (2004) 235- 273.

[48] Fu¨ rsich F.T., Wilmsen M., Seyed-Emami K., Majidifard M.R., "The Mid Cimmerian tectonic event (Bajocian) in the Alborz Mountains, northern Iran: Evidence of the break-up unconformity of the South Caspian Basin. In: South Caspian to Central Iran Basins (M.-F. Brunet", M. Wilmsen and J. Granath, eds), Geol. Soc. Lond. Spec. Publ., 312 (2009b.) 189–203.