سنگ‌شناسی، ژئوشیمی و سن پرتو سنجی گنبدهای آداکیتی پرسیلیس کمان قاره‌ای نئوژن، جنوب قوچان

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

گنبدهای آداکیتی پرسیلیس نئوژن جنوب قوچان در درون بخش شمالی کمان آتشفشانی سنوزوئیک قوچان-اسفراین (واقع در شمال نوار افیولیتی و دگرگونی سبزوار) رخنمون یافته اند. در این نوار آتشفشانی، فعالیت­های ماگمایی از ائوسن (حدود 40 میلیون سال قبل) شروع شده و تا پلیو- پلیستوسن (حدود 2 میلیون سال قبل) ادامه داشته است. سن سنگ­های آتشفشانی این نوار از جنوب (در مجاورت نوار افیولیتی سبزوار) به سوی شمال (در جنوب قوچان) از ائوسن تا پلیو- پلیستوسن تغییر می­کند. بخش شمالی این کمان آداکیتی پرسیلیس اساساً از واحدهای آذرآواری و گنبدهای تراکی آندزیتی، آندزیتی، تراکیتی، تراکی داسیتی، داسیتی و ریوداسیتی به سن پلیو- پلیستوسن (2 تا 11 میلیون سال قبل) تشکیل شده است که غالباً روی یک پی سنگ الیوین بازالتی- بازالتی به سن ائوسن تا میوسن زیرین (19 تا 20 میلیون سال قبل) قرار گرفته است. وجود برونبوم­هایی از سنگ­های آتشفشانی ائوسن، برونبوم­های گنایسی، مارنی، سیلتستونی و پلیتی، ظهور و حذف برخی از فازهای کانی­ها، خوردگی، عدم تعادل شیمیایی فنوکریست­ها و بافت غربالی از نشانه­های رخداد آلایش ماگمایی در این سنگ­ها هستند. نسبت­های ایزوتوپی 87Sr/86Sr این سنگ­ها نیز از 7041/0 تا 7057/0 متغیرند و این آلایش را تأیید می­کنند. سنگ­های سازنده­­ی گنبدهای نئوژن از عناصر نادرخاکی سبک و عناصر لیتوفیل بزرگ یون، غنی شدگی و از عناصر خاکی نادر سنگین تهی شدگی نشان می­دهند. بی هنجاری منفی عناصر با شدت میدان بالا (HFSE) نظیر Nb, P < /span> و Ti که از ویژگی­های شاخص محیط­های کمانی است، در نمونه­های این گنبدها دیده می­شوند. شواهد ژئوشیمیایی موجود در سنگ­های این گنبدها حاکی از ماهیت کالکوآلکالن، جایگاه فرورانش کمان قاره­ای، سنگ منبع اکلوژیتی یا گارنت آمفیبولیتی (حاصل از دگرگونی ورقه­ی اقیانوسی فرورانده شده سبزوار به عنوان محل خاستگاه ماگما)، سرشت آداکیتی پرسیلیس (HSA) ماگما و نقش تبلور جدایشی، فرایندهای هضم و آلایش ماگمایی طی شکل­گیری ماگمای سازنده ی این گنبدهاست. این ماگماهای آداکیتی، آخرین مذاب­های حاصل از ذوب بخشی ورقه­ی اقیانوسی فرورانده شده جوان و داغ نئوتتیس سبزوار و گوه گوشته­ای روی آن است که به­صورت گنبدهای آداکیتی نیمه عمیق جایگزین شده و تجلی یافته­اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Petrology, geochemistry and radiometric ages of high silica Adakitic Domes of Neogene continental arc, south of Quchan

چکیده [English]

Neogene high silica adakitic domes of south Quchan, cropped out in the northern part of the Quchan-Esfarayen Cenozoic magmatic arc (north of Sabzevar ophiolitic and metamorphic belt). In this volcanic belt, magmatic activities has been started since Eocene (about 40 Ma ago) and continued to Plio-Pleistocene (about 2 Ma ago). The ages of volcanic rocks range from Eocene to Plio-Pleistocene from south (in adjacent to the Sabzevar ophiolitic belt) to north (in south of Quchan) respectively. Northern part of this high silica adakitic arc is composed of pyroclastic units and several domes contain trachyandesites, trachytes, dacites and rhyodacites (2-12 Ma ago) which are usually overlain an olivine basaltic- basaltic basement of Eocene to Lower Miocene(19-20 Ma ago). Existence of Eocene volcanic enclaves and gneissic, siltstone, marl and pellitic enclaves, appearance and disappearance of some mineral phases, corrosions and chemical disequilibriums of some phenocrysts and sieve textures are some evidences of magmatic contamination. 87Sr/86Sr ratio ranges from 0.7041 to 0.7057 confirms this contamination. A clear positive anomaly in LREE and LILE and a negative anomaly in HREE found in the rocks of Neogene domes. Negative anomalies in HFSE (e.g. P, Nb, Ti) which is the indicator of arc settings, also found in these rocks. Calc-alkaline nature, continental arc subduction setting, presence of an eclogitic or garnet-amphibolitic source rock (resulted from metamorphism of Sabzevar subducted oceanic crust as a source of magma generation), high silica adakitic nature of magmatism (HAS) and the role of fractional crystallization, assimilation and magmatic contamination in the genesis and evolution of magma in these domes, indicated by the geochemical evidences. These adakitic magmas were the latest melts resulted from partial melting of young and hot Sabzevar Neotethyan subducted oceanic crust and its overlaying mantle wedge, which have been emplaced and manifested in the form of subvolcanic adakitic domes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • petrology
  • Geochemistry
  • continental arc
  • adakite
  • quchan
[1] Bauman A., Spies O., Lensch G., "Strantium isotopic composition of post-ophiolithic tertiary volcanics between kashmar, sabzevar and Quchan INE IRAN. Geodynamic project (geotraverse) in Iran, Final report", Geo. Suv of Iran. Report no.51 (1983).

[2] Spies O., Lensch G., Mihem A., "Chemistry of the post-ophiolithic tertiary volcanics between sabzevar and Quchan/NE-IRAN. Geodynamic project (geotraverse) in Iran, final report", Geo. Suv of Iran. Report no.51 (1983).

]3[ بهار فیروزی خ.، اژدری ع.، سیاری ع.، " گزارش مطالعات اکتشاف چکشی محدوده ورقه 1:100000 مشکان"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (گزارش داخلی) (1377).

]4[ قریب ف.، "طرح اکتشاف مواد معدنی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و ژئوفیزیک هوایی ـ بررسی‌های دوسنجی در محدوده ورقه 1:100000 مشکان"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشاف معدنی کشور (گزارش داخلی) (1377).

]5[ فتاحی ا.، "پتروژنز، رخساره‌ها و مکانیسم فوران آتشفشان مارکوه، جنوب غرب قوچان"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود(1382).

]6[ قاسمی ح.، فتاحی ا.، "ماگماتیسم نئوژن در منطقه سرولایت، جنوب قوچان"، مجموعه مقالات هشتمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه صنعتی شاهرود، (1383) ص 292-302.

[7] Ghasemi H., "Petrology and geochemistry of Markooh Neogene Volcano, South Quchan, Northeast Iran", International conference on continental volcanism IAVCEI2006. May 14-18, Guangzhou, China. (2006) p103.

]8[ تنها ع.، قاسمی ح.، "پتروژنز گنبدهای نیمه آتشفشانی شمال مشکان (جنوب قوچان) "، شانزدهمین همایش انجمن بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، دانشگاه گیلان، رشت(1387). ص 385 تا 390.

]9[ قاسمی ح.، تنها ع.، صادقیان م.، خانعلی زاده ع.، "اولین گزارش از ماگماتیسم آداکیتی نئوژن در جنوب قوچان"، دوازدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، اهواز (1387). ص 584 تا 588.

]10[ تنها ع.، "پتروژنز سنگ‌های آذرین نئوژن، شمال عنبرآباد(مشکان)"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود(1388).

]11[ نبوی م. "دیباچه‌ای بر زمین‌شناسی ایران"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور(1355).

[12] Donaldson C.H., Henderson C.M.B., " A new interpretation of round embayments in quartz crystals", Min. Mag., 52(1988) 27-33.

[13] Le Bas, Le maitre, streckeisen and zanettin., "A chemical classification of volcanic rocks based on the total Alkali-silica Diagrame", J.Petrol, 27, Part 3, 745-750(1986).

[14] Middlemost E.A.K., "Naming materials in the magma/igneous rock system", Earth - Science Reviews 37,( 1994) 215–224.

[15] Winchester J.A., Floyd P.A., "Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements", Chem. Geol, 20, (1977) 325-343.

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

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

[18] Mclemore V.T., Munroe E.A., Heizler M.T.,

"Geochemistry of copper flat porphyry and associated deposits in the Hillsboro mining district, Sierra County, New Mexico, U.S.A", Sour. Geochem Explor 67(1999) 167-189.

[19] Omrani J., Agard P., Whitechurch H., Benoit M., Prouteau G., Jolivet L., "Arc-magmatism and subduction history beneath the Zagros Mountain, Iran: A new report of adakites and geodynamic consequences", Lithos, 106, (2008) 380-398.

[20] Sun S.S., MC Donough W.F., "Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes", In: Saunders, AD. And Norry , M.J. (eds), Magmatism in oceanic basins. Geol. Soc. London. Spec. Pub, 42, (1989) 313-345.

[21] Pearce J.A., "The role of sub- continental lithosphere magma genesis at destruction plate margin", In continental basalts and mantle Xenolites. (1983).

[22] Nakamura N., "Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na, K in carbonaceous and ordinary chonderites", Geochi. Cosmochim. Acta,38, (1974) 757-775.

[23] Ayers J.C., Watson E.B,. "Solubility of apatite, monazite, zircon, and rutite in super critical fluids with implications for subduction zone geochemistry", Phil. Trans. R. Soc. London A, 335,( 1991) 365-375.

[24] Ionov D.A., Hofmann A.W., "Nb-Ta-rich mantle amphiboles and micas implications for subduction-related metasomatic trace element fractionations", Earth. Planet. Sci. lett, 131, (1995) 341-356.

[25] Brenan J.M., Shaw H.F., Reyerson F.J., Phinney D.L., "Mineral-aqueous Fluid partitioning of trace elements at 900 c and 2 Gpa: Constraints on the rare element chemistry of mantle and deep crustal fluids", Geochim. Cosmochim. Acta, 59, (1995) 3331-3350.

[26] Stalder R., Foley S.F., Brey G.P., Horn l., "Mineral – aqueos fluid partitioning of trace elements at 900-1200 c and 3-5.7 Gpa: new experimental data for garnet , clinopyroxene, and rutile, and implications for mantle metasomatism", Geochim. Cosmochim. Acta, 62, (1998) 1781-1801.

[27] Ayers J.C., "Trace element modeling for aqueous fluid-peridotite inter action in the wedge of subduction zones", Conti. Mineral. Petrol, 132, (1998) 390-404.

[28] Keppler H., "Constraints from partitioning experiments on the composition of subduction zone fluids", Nature, 380,( 1996) 237-240.

[29] Tatsumi y., Hamilton D.L., Nesbitt R.W., "Chemical Characteristics of fluid plase released from a subducted lithosphere and origin of arc magmas: evidence from high pressure experiments and natural rocks", J.Volcanol. Geotherm. Res, 29,(1986) 293-310.

[30] Juteau T., Maury R., "Geologie de la croute oceanique, petrologie et dynamique endogenes" Masson, paris,(1997) 367pp.

[31] Petrone CM., Francalanci L., Ferrari L., Schaaf P., Conticelli S., "The San Pedro–Cerro Grande Volcanic Complex (Nayarit, Mexico): inferences on volcanology and magma evolution ", In: Siebe C, Aguirre-Dı`az G, Macı`as JL (eds) Neogene-Quaternary continental margin volcanism: a perspective form Mexico. Geol Soc Am Sp Paper, vol 402(03) (2006) pp 65–98

[32] Martin H., Moyen J-F., "Secular changes in TTG composition as markers of the progressive cooling of the Earth", Geology 30 (4),( 2002) 319– 322.

[33] Martin H., Smithies R.H., Rapp R., Moyen J.F., Champion D., "An overview of adakite, tonalite – trondhjemite – granodiorite (TTG), and sanukitoid: relationships and some implications for crustal evolution", Lithos, 79,( 2005) 1-24.

[34] Stern C.R., Kilian R., "Roˆ le of the subducted slab, mantle wedge and continental crust in the generation of adakites from the Austral Volcanic Zone", Contrib. Mineral. Petrol. 123,( 1996) 263– 281.

[35] Moyen J.F., "High Sr/Y and La/Yb ratios: The meaning of the “ adakitic signature”", Lithos, (2009).

[36] Peacock S.M., Rushmer T., Thompson A.B., "Partial melting of subducting oceanic crust", Earth and Planetary Science Letters 121,( 1994) 227–244.

[37] Peacock S.M., Wang K., "Seismic consequences of warm versus cool subduction metamorphism: examples from southwest and northeast Japan", Science 286,(1999) 937–939.

[38] Atherton M.P., Petford N., "Generation of sodium-rich magmas from newly underplated basaltic crust", Nature 362, (1993) 144– 146.

[39] Rollinson H.R., Tarney J., "Adakites- The key to understanding LILE depletion in granulites", Lithos 79(2005) 61-81.

[40] Sajona F.G., Maury R.C., Pubellier M., Leterrier J., Bellon H., Cotten J., "Magmatic source enrichment by slab-derived melts in a young post-collision setting, central Mindanao (Philippines)", Lithos 54,(2000) 173–206.

[41] Prouteau G., Scaillet B., Pichavant M., Maury R., "Evidence for mantle metasomatism by hydrous silicic melts derived from subducted oceanic crust", Nature 41à, (2001) 197–200.

[42] Jahangiri A., "Post-collisional Miocene adakitic volcanism in NW Iran: geochemical and geodynamic implications", Journal of Asian Earth Sciences 30, (2007) 433–447.

[43] Rapp R.P., Watson E.B., "Dehydration melting of metabasalt at 8–32 kbar: implications for continental growth and crust–mantle recycling", Journal of Petrology 36,( 2007) 891–931.

[44] Klemme S., Blundy J.D., Wood B.J., "Experimental constraints on major and trace element partitioning during partial melting of eclogite", Geochimica et Cosmochimica

Acta 66, (2002) 3109–3123.

]45[ صالحی نژاد ح.، صادقیان م.، قاسمی ح.، "ماگماتیسم آداکیتی در منطقه باشتین، غرب سبزوار"، یازدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه، فردوسی مشهد، (1386).

[46] Xu W.-L., Wang Q.-H., Wang D.-Y., Guo J.-H., Pei F.-P., "Mesozoic adakitic rocks from the Xuzhou–Suzhou area, eastern China: evidence for partial melting of delaminated lower continental crust", Journal of Asian Earth Sciences 27,( 2006) 230–240.

[47] Rapp R.P., Shimizu N., Norman M.D., Applegate G.S., "Reaction between slabderived melts and peridotite in the mantle wedge: experimental constraints at

3.8 GPa", Chemical Geology 160, (2006) 335–356.

[48] Denfant M.J., Drummond M.S., "Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere", Nature 347, (1990) 662–665.

[49] Drummond M.S., Defant M.J., "A model for trondhjemite–tonalite–dacite genesis and crystal growth via slab melting: Archean to modern comparisons", Journal of Geophysical Research 95, (1990) 21503–21521.

[50] Yongfeng Gao, Zengqian Hou, Balz S. Kamber, Ruihua Wei, Xiangjin Meng, Rongsheng Zhao., "Adakitic-like porphyries from the southern Tibetan continental collision zones: evidence for slab melt metasomatism", Contrib. Mineral. Petrol., 153: (2007) 105-120.

[50] Thrope R.S. (ed): Andesites: Orogenic andesites and related rocks. John Wiley and Sons. 1982.