Toye-Darvar A-type granitoid, southwest of Damghan: Constraints on the Paleotethyan extensional basin of Lower Paleozoic’s in Alborz

Abstract

Toye-Darvar granitoidic pluton is located in southwest of Damghan, in the southern flanke of eastern Alborz structural zone. Despite of its uniform appearance in the field, this pluton is composed of a rock with a wide range of composition including of diorite, monzodiorite, monzonite, quartzmonzonite and granodiorite with monzonite-quartzmonzonite prevalence. Based on the field observations, this pluton intruded in the Bayandor, Soltaniyeh, Zagoon and Laloon formations with the Late Precambrian-Cambrian age and not found in Jirood Formation, in opposite of pervious reports, then its age isn’t Late Devonian. Absence of contact metamorphism indicates the fluid deficence and relatively dry nature of magma, smal size of pluton and diapiric ascent of the magma in a cold solid state in shallow depths of the crust. Existence of Fe-Mn oxide-hydroxides, fluorite, barite, zinc and lead viens in the country rocks, prevalence of hypersolvous-subsolvous reaction fine grain granular textures (perthitic, myrmekitic, graphic and granophyric), alkaline nature of magma, LILE and incompatible elements enrichment, high contents of HFSE in comparision to the other granitoids, low CaO and MgO contents, high FeOt/MgO ratio (prevalence of iron rich mineralogy), high Ga/Al ratio and plotting the samples in the A-type granitoid fields in geochemical discriminat diagrams, all suggest that this pluton is A1 sub-type granitoids (related to intraplate rifting magmatism). Different evidences indicate a close relationships between Toye-Darvar granitoidic pluton and Lower Paleozoic rifting magmatism (Ordovician-Silurian time) in the Gondwanian uniform platform of Iran in relation to initiation of the opening of the paleotethys ocean that reported from different localities in Iran, particularly in Alborz and Central Iran, and the other adjacent countries.

Keywords


[1] Bonin B., "A-type granites and related rocks: evolution of a concept, problems and prospects", Lithos 97 (2007) 1–29.

[2] Chappell B.W., White A.J.R., "Two contrasting granite types", Pacific Geology 8 (1974)

173–174.

[3] White A.J.R., "Sources of granite magmas", Geological Society of America Abstract with Programs 11 (1979) 539.

[4] Loiselle M.C., Wones D.R., "Characteristics and origin of anorogenic granites", Geological Society of America, Abstract with Programs 11 (1979) 468.

[5] Eby G.N., "The A-type granitoids, a review of their occurrence and chemical characteristics and speculations on their petrogenesis", Lithos 26 (1990) 115–134.

[6] Eby G.N., "Chemical subdivision of the A-type granitoids, petrogenetic and tectonic implications", Geology 20 (1992) 641–644.

[7] Castroo A., Moreno-Ventas I., de la Rosa J. D., "H-type (hybrid) granitoids: a proposed revision of the granite-type classification and nomenclature", Earth Science Reviews 31 (1991) 237-253.

[8] Creaser R.A., Price R.C., Wormald R.J., "A-type granites revisited: Assessment of a residual-source model", Geology vol. 19 (1991) 163-166.

[9] Landenberger B., Collins W.J., "Derivation of A-type Granites from a Dehydrated Charnockitic Lower Crust: Evidence from the Chaelundi Complex, Eastern Australia", Journal of Petrology Vol. 87 (1996) 145-170.

[10] Didier J., Duthou J.L., Lameyre J., "Mantle and crustal granites: Genetic classification of orogenic granites and the nature of their enclaves", Journal of Volcanology and Geothermal Research 14 (1982) 125-132.

[11] Lyakhovich V.V., "Mantle Granitiods", International Geology Review, (1988) 1257-1271

[12] قاسمی ح.،" بررسی پترولوژی و زمین‌شناسی سنگ‌های آذرین نفوذی منطقه‌ی بوئین ـ میاندشت، جنوب شرقی الیگودرز"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم دانشگاه تهران، (1371)، 239 صفحه.

[13] ولی‌زاده م. و.، قاسمی ح.،" پتروژنز توده گرانیتوئیدی بوئین ـ میاندشت، جنوب شرقی الیگودرز"، فصلنامه علوم‌زمین، سازمان زمین‌شناسی کشور، شماره 7(1372)ص83- 74.

[14] قاسمی ح.، رمضانی ا.، خانعلی زاده ع.، "سنگ شناسی، ژئوشیمی و جایگاه زمین ساختی- ماگمایی توده آذرین نفوذی سیلیجرد، شمال باختر ساوه"، فصلنامه علوم زمین، سازمان زمین شناسی کشور، شماره 67 (1387) ص 85 –68.

[15] قاسمی ح.، صادقیان م.، کرد م.، خانعلی زاده ع.،" سازوکار شکل‌گیری باتولیت گرانیتوئیدی زاهدان، جنوب شرق ایران"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، سال هفدهم، شماره چهارم (1388) ص 578 –551.

[16] Yang J.H., Wu F.Y., Chung S.L., Wilde S.A., Chu M.F., "A hybrid origin for the Qianshan A-type granite, northeast China: Geochemical and Sr–Nd–Hf isotopic evidence", Lithos 89 (2006) 89– 106.

[17] Martin R.F., "A-type granites of crustal origin ultimately results from open-system fenitization- type reactions in an extensional environment", Lithos 91 (2006) 125–136.

[18] Collins W.J., Beams S.D., White A.J.R., Chappell B.W., "Nature and origin of A-type granites with particular reference to southeastern Australia", Contributions to Mineralogy and Petrology 80 (1982) 189–200.

[19] Whalen J.B., Currie K.L., Chappell B.W., "A-type granites: geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis", Contributions to Mineralogy and Petrology 95 (1987) 407–419.

[20] Barbarin B., "A review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments", Lithos 46 (1999) 605–626.

[21] Blatt H., Tracy R.J., Owens B.E., "Petrology: Igneous, Sedimentary and Metamorphic", Freeman and Company (2006) 530p.

[22] Dargahi S., Arvin M., Pan Y., Babaei A., "Petrogenesis of post-collisional A-type granitoids from the Urumieh-Dokhtar magmatic assemblage, Southwestern Kerman, Iran: Constraints on the Arabian-Eurasian continental collision", Lithos 115 (2010) 190-204.

[23] Huppert H., Sparks R.S., "The Generation of Granitic Magma by Intrusion of Basalt into Continental Crust", Journal of Petrology Vol. 29 part3 (1988) 599-624.

[24] Clemens J.D., Holloway J.R., White A.J.R., "Origin of A-type granites, experimental constraints", American Mineralogist 71 (1986) 317–324.

[25] Clarke D.B., "granitoid rocks", Chapman & Hall publisher, London (1992) 283p.

[26] موسوی ماکویی س. ع.، وثوقی عابدینی م.،" معرفی توده گرانیتی ناریگان به عنوان گرانیت نوعI تفریق یافته با ویژگی‌هایی از گرانیت نوعA "، مجموعه مقالات چهارمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه تبریز (1379) ص 623-621.

[27] خانعلی‌زاده ع.، "پترولوژی و ژئوشیمی توده کوارتزمونزونیتی تویه‌دروار، جنوب غرب دامغان"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود، (1384)، 143صفحه.

[28] خانعلی‌زاده ع.، قاسمی ح.،" پترولوژی، ژئوشیمی و جایگاه تکتونیکی توده کوارتزمونزونیتی تویه‌دروار، جنوب غرب دامغان"، مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران (1384)، ص 563-553.

[29] Khanalizadeh A., Ghasemi H., Sadeghian A., Abedi A., "Geochemical investigation on quartz- monzonite pluton of Tuye-darvar in eastern Alborz structural zone, Damghan, north-east of Iran", Geochemica et Cosmochemica Acta,Vol,70,Issue, 18 (2006) A316.

[30] بلاغی ز.،" پترولوژی و ژئوشیمی سنگ‌های آذرین جنوب بهاباد یزد"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود، (1387) 250صفحه.

[31] بلاغی ز.، صادقیان م.، قاسمی ح.، خانعلی زاده ع.، "پترولوژی و ژئوشیمی سنگ‌های آذرین جنوب بهاباد(بافق- یزد"، شانزدهمین همایش انجمن بلورشناسی و کانی شناسی ایران، دانشگاه گیلان، (1387) ص 367 تا 372.

[32] امینی ص.، روانخواه ع.، مؤید م.، "سنگ‌شناسی و سنگ‌زایی توده‌های آذرین دیوان داغی- قره‌گوز شمال مرند(آذربایجان شرقی)"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، سال شانزدهم، شماره دوم (1387) ص 264 –249.

[33] Sepahi A.A., Athari S.F., "Petrology of major granitic plutons of the northwestern part of the Sanandaj–Sirjan Metamorphic Belt, Zagros Orogen, Iran: with emphasis on A-type granitoids from the SE Saqqez area", Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen 183 (2006) 93–106.

[34] Mansouri Esfahani M., Khalili M., Kochhar N., Gupta L.N., "A-type granite of the Hasan Robat area (NW of Isfahan, Iran) and its tectonic significance", Lithos 102 (2010) 415–434.

]35 [نبوی م. ح.، " دیباچه‌ای بر زمین‌شناسی ایران"، انتشارات سازمان زمین‌شناسی (1355) 109 صفحه.

]36 [سعیدی ع.، اکبرپور م. ر.،" نقشه زمین‌شناسی ورقه 100000/1 کیاسر"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران (1371).

[37] مقدسی ص.، قاسمی ح.، "زمین شناسی و ژئوشیمی سنگهای آذرین قاعده سازند شمشک در البرز شرقی"، چکیده مقالات بیست و دومین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین شناسی کشور، تهران (1382) ص272- 271 .

[38] مقدسی ص.، "پترولوژی، پتروژنز و جایگاه چینه نگاری ولکانیکهای ژوراسیک در زون البرز شرقی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی شاهرود (1382)، 114 صفحه.

[39] جمشیدی خ.، قاسمی ح.، "ژئوشیمی و جایگاه تکتونیکی تشکیل توده بازیک تالو، شمال دامغان"، بیست و هفتمین گردهمایی علوم زمین و سیزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، تهران (1388).

[40] جمشیدی خ.، " مطالعه ماگماتیسم مافیک قاعده سازند شمشک در زون البرز شرقی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود (1389)، 151 صفحه.

[41] قوچی اصل ا.، " نهشته‌های طوفانی آواری و کربناته سازند جیرود در ناحیه تویه‌دروار، جنوب باختر دامغان"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، (1383).

[42] لاسمی ی.،" رخساره‌ها و محیط‌های رسوبی و چینه‌نگاری سکانسی نهشته‌ سنگ‌های پرکامبرین بالایی و پالئوزوئیک ایران"، ناشر سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران (1379)، 180صفحه.

[43] ناجی آ.، "موقعیت چینه‌شناسی، پترولوژی و ژئوشیمی سنگ‌های آذرین پالئوزوئیک زیرین منطقه قوشه، جنوب غرب دامغان، ناحیه جام"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود، (1383)، 101صفحه.

]44 [قاسمی ح.، ناجی آ.، "پتروژنز سنگهای آذرین پالئوزوئیک زیرین- میانی بخشهایی از ایران مرکزی"، مجموعه مقالات هشتمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه صنعتی شاهرود، (1383) ص 388-397.

[45] Haghipour A., "Etude geologique de la region de Biabanak-Bafq (Iran Central), Petrologie et tectoniqe du socle precambrien et de sa couverture. These, Universite scientifique et medicale de Grenoble", France, (1974) 403p.

[46] Berberian M., King G.C.P., "Towards a palaeogeography and tectonic evolution of Iran", Canadian Journal of Earth Sciences 18 (1981) 210–265.

]47 [درخشی م.، "پترولوژی، ژئوشیمی و موقعیت چینه‌شناسی سنگ‌های آذرین پالئوزوئیک زیرین منطقه شیرگشت، شمال غرب طبس"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود (1385) 156صفحه.

]48 [قاسمی ح.، درخشی م.، "کانی شناسی، ژئوشیمی و نقش فرایند جدایش مکانیکی بلورهای الیوین در تشکیل سنگهای آذرین پالئوزوئیک زیرین منطقه شیرگشت؛ شمال غرب طبس، ایران مرکزی"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، سال شانزدهم، شماره دوم (1387) ص 207 تا 224.

[49] Jenny J., "Géologie et stratigraphie de Elburz oriental entre Aliabad et Shahrud, Iran", Thèse Université de Genève (1977) 238pp (Unpublished).

[50] Ghavidel-Syooki M., "Palynostratigraphy and Palaeogeography of the Upper Ordovician Gorgan Schists (Southeastern Caspian Sea), Eastern Alborz Mountain Ranges, Northern Iran", Comunicações Geológicas t. 95 (2008) 123-155

[51] Worthing M.A., Nasir S., "Cambro-Ordovician potasic (alkaline) magmatism in Central Oman: Petrological and geochemical constraints on petrogenesis", Lithos 106 (2008) 25-38.

[52] Torsvik T.H., Cocks L.R.M., "The Lower Palaeozoic palaeogeographical evolution of the northeastern and eastern peri-Gondwanan margin from Turkey to New Zealand", In: Bassett, M. G. (ed.). Early Palaeozoic Peri-Gondwana Terranes: New Insights from Tectonics and Biogeography. Geological Society, London, Special Publications (2009) 325.

[53] Muttoni G., Mattei M., Balini M., Zanchi A., Gaetani M., Berra F., "The drift history of Iran from the Ordovician to the Triassic", Geological Society, London, Special Publications (2009) 7-29.

[54] White J.C., Ren M., Parker D.F., " Variation in mineralogy, temperature, and oxygen fugacity in a suite of strongly peralkaline lavas and tuffs, Pantelleria, Italy", Canadian Mineralogy 43, (2005)1331–1347.

[55] Vernon R.H., "A Practical Guide to Rock Microstructure", Cambridge: Cambridge University Press (2004) 594pp.

[56] Yuguchi T., Nishiyama T., "The mechanism of myrmekite formation deduced from steady- diffusion modeling based on petrography: Case study of the Okueyama granitic body", Kyushu, Japan" Lithos 106 (2008) 237-260.

[57] Brown M., "Orogeny, migmatites and leucogranites: a review", Proceedings of Indian Academy of Sciences, Earth Planetary Sciences 110 (2001) 313–336.

[58] Didier J., Barbarin B., "Enclaves and granite petrology", Developments in Petrology vol. 13. Elsevier, Amsterdam (1991) 625 p

[59] Reid J.B., Evans O.C., Fates D.G., "Magma mixing in granitic rocks of the central Sierra Nevada, California", Earth and Planetary Science Letters 66 (1983) 243–261.

[60] Middlemost E.A.K., "Magma and magmatic rocks: An Introduction to igneous petrology", Longman Group U.K. (1985) PP 73 – 86.

[61] Peccerillo R., Tylor S.R. "Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, north Turky", Contributions to Mineralogy and Petrology 58 (1976) 63-81.

[62] Frost P., "A geochemical classification for granitic rocks", Journal of petrology.Vol 42 (2001) 19 – 41.

[63] Maniar P.D., Piccoli P.M., "Tectonic discrimination of granitoids", Geological Society of America Bulletin 101(1989) 635–643.

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

[65] 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 Ocean Basins. Geological Society of London, Special Publication 42 (1989) 313-345.

[66] Rollinson H., "Using geochemical data, evaluation, presentation, interpretation", Addison-Wesley/Longman, Harlow, England (1993) 352 p.

[67] Whalen J.B., Jenner G.A., Longstaffe F.J., Robert F., Gariepy C., "Geochemical and isotopic (O, Nd, Pb and Sr) constraints on A-type granite petrogenesis based on the Topsails Igneous Suite, Newfoundland Appalachians", Journal of Petrology 37 ( 1996) 1463–1489.

[68] Rogers J.J.W., Rayland P.C., "Trace elements in continental margine magmatism", Part I. Geol. Soc. Am. Bull, 91 (1980) 196-198.

[69] Rogers J.J.W., Suayah l.B., Edwards J.M., "Trace elements in continental margin magmatism", Part IV. Geol. Soc. Am. Bull, 95 (1984) 1437-1445.

[70] Rogers J.J.W., Greenberg J.K., "Late-orogenic, post-orogenic, and anorogenic granites, distinction by major-element and trace element chemistry and possible origins", Journal of Geology 98 (1990) 291–309.

[71] Cheng H. et. al., "Petrology and geochemistry of neogenecontinental basaltic and related rocks in Northern Taiwan", Western Pacific earth scinces.Vol.1, No1( (2001)) 19-46.

[72] Zen E.An., "Aluminum enrichment in silicate melts by fractional crystallization, some mineralogical and petrographic constraints", Journal of Petrology 27 (1986) 1095–1118.

[73] Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G., "Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks", Journal of Petrology 25 (1984) 956–983.

[74] جعفریان م. ر.، " پترولوژی و ژئوشیمی ماگماتیسم مافیک پالئوزوئیک زیرین در البرز شرقی، ناحیه شاهرود- خوش ییلاق"، پایان نامه دکتری، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات (1388) 295 صفحه.

[75] Aharipour R., Moussavi M.R., Mosaddegh H., Mistiaen B., "Facies features and paleoenvironmental reconstruction of the Early to Middle Devonian syn-rift volcano-sedimentary succession (Padeha Formation) in the Eastern-Alborz Mountains, NE Iran", Facies 56 (2010) 279–294, DOI 10.1007/s10347-009-0200-x.

[76] Kearey P., Klepeis K.A., Vine F.J., "Global tectonics", John Wiley & Sons Ltd. (2009) 495pp.

[77] King P.L., Chappell B.W., Allen C.M., White A.J.R., "Are A-type granites the hightemperature felsic granites? Evidence from fractionated granites of the Wangrah Suite", Australian Journal of Earth Sciences 48 (2001) 501–514.

[78] Zhao X., Zhou M.F., Li J.W., Wu F.Y., "Association of Neoproterozoic A- and I-type granites in South China: implications for generation of A-type granites in a subduction-related environment", Chemical Geology 257 (2008) 1–15.

[79] Kleeman G.J., Twist D., "The compositionally-zoned sheet-like granite pluton of the Bushveld Complex: evidence bearing on the nature of A-type magmatism", Journal of Petrology 30 (1989) 1383–1414.

[80] Stocklin J., "Structural history and tectonics of Iran; a review", American Association of Petroleum Geologists Bulletin 52, (1968) 1229–1258.

[81] Glonka J., "Plate tectonic evolution of the southern margin of Eurasia in the Mesozoic and Cenozoic", Tectonophysics 381 (2004) 235-273.

[82] Wendt J., Kaufmann B., Belka Z., Farsan N., Bavandpur A.K., "Devonian/Lower Carboniferous stratigraphy, facies patterns and palaeogeography of Iran Part II. Northern and central Iran", Acta Geologica Polonica, v. 55, no. 1 (2005) 31-97.

[83] Ghavidel-syooki M., Owens B., "Palynostratigraphy and palaeogeography of the Padeha, Khoshyeilagh, and Mobarak formations in the eastern Alborz Range (Kopet-Dagh region), northeastern Iran", Revue de micropal´eontologie 50 (2007) 129-144.

[84] Majidi B., "Etude petrostructurale de la region Mashhad (Iran)", Diss Univ. Gronoble, (1978) 277p.