مقدمه:

منطقه مورد مطالعه در ۳۵ کیلومتري شمال ورزقان و ۱۰۰ کیلومتري شمال شرق تبریز، در

شرق رودخانه سونگون–چاي واقع گردیده است. مطالعات مقدماتی بر روي مسائل زمین شناسی، سنگ شناسی، کانیشناسی و دگرسانی توسط Unterossel (1934)، Ladame (1945)، Khadem (1965)، Lahusen and Malakpour (1970)، Emami and Babakhani (1991) ,Vosooghzadeh and Tadaiyon (1975) و Mehrpartou (1993) صورت گرفته است. کنتاکت توده ساب ولکانیک گرانیتوئیدي منطقه
(استوك پورفیري (II به سن الیگوسن با سنگهاي کربناته ناخالص کرتاسه فوقانی باعث ایجاد

لکههاي اسکارنی شده است (کلاگري و حسینزاده، (۱۳۸۳ (شکل.(۱ قبلاً مطالعاتی در خصوص نحوه تغییرات جرم عناصر در طی فرآیندهاي اسکارنیفیکاسیون (متامورفیسم، بايمتاسوماتیسم و متاسوماتیسم) شرق رودخانه سونگون–چاي صورت نگرفته بود. نوشتار حاضر اطلاعات نسبتاً جامعی از علل و نحوه این تغییرات را ارائه میدهد.

بحث:

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

استوك پورفیري :II

استوك پورفیري II که نقش مهم در تشکیل لکههاي اسکارنی شرق رودخانه سونگون – چاي

دارد بخشی از پورفیريهاي سونگون محسوب میشود. مطالعات پتروگرافی و پترولوژیکی

شکل(a -1 نقشه تغییر یافته زمینشناسی (اقتباس از مهر پرتو، (b .(1993 نقشه زمینشناسی منطقه دره اسکارنی با

مقیاس بزرگ.

نشان می دهد این استوك از لحاظ ترکیبی از میکرودیوریت، کوارتزمونزونیت تا میکروگرانیت

در حال تغییر است (شکل.(۲ این سنگها که میزبان اصلی ذخیره مسپورفیري در سونگون

۲۴۳

مطالعه تغییرات جرم عناصر در طی فرآیندهاي دگرگونی، بايمتاسوماتیک و متاسوماتیک …

میباشند (Calagari, 2004a) شدیداً تحت تاثیر سیالات گرمابی قرار گرفته و دگرسان شدهاند. این سنگها عمدتاً داراي بافت پورفیري بوده و کانیهاي اصلی آنها عبارتند از:

فنوکریستهاي پلاژیوکلاز، پتاسیم فلدسپار، کوارتز و بیوتیت در یک متن آپلیتی دانه ریز که مقادیر کمتر از کانیهاي مافیک، موسکویت، کلریت، روتیل و آپاتیت آنها را همراهی می کنند.

کانیهاي مافیک عمدتاً ترکیب سولفیدي داشته و پیریت و کالکوپیریت به ترتیب فراوانترین کانی سولفیدي و مهمترین کانی مسدار در این سنگ ها میباشند. بر اساس شواهد صحرایی و
مطالعات پتروگرافی چهار سري دایک متقاطع (DK1, DK2, DK3, DK4) که از نظر ترکیبی
از کوارتزمونزودیوریت تا گرانودیوریت متغیرند (Calagari, 2004a) (شکل(۲ استوك پورفیري II و لکههاي اسکارنی مرتبط با آن را قطع میکنند. مطالعات فلوئید اینکلوژن در

استوك پورفیري II نشان می دهد که فلوئید اینکلوژنهایی که تقریباً از نظر ارتفاعی هم تراز

با برونزد زون اسکارنی شرق سونگون – چاي هستند در زمان تشکیل خود در عمقی حدود

۱۵۰۰ متر قرار داشته و فاز هاي سیال تکامل یافته و جدا شده که مسئول دگرسانی پتاسیک در

این استوك بودهاند دمایی بیش از ۵۸۰ درجه سانتیگراد داشتهاند,(Calagari . 2004b)
سنگهاي کربناته کرتاسه فوقانی:

این مجموعه به عنوان سنگ مادر لکههاي اسکارنی، بخش وسیعی از منطقه مورد مطالعه را

تشکیل میدهند (شکل.(۱ از نظر لیتولوژیکی، این سنگها عمدتاً داراي بافت میکریتی بوده و حاوي گل کلسیتی به همراه مقادیر کمتري از رس، کوارتز، فلدسپارهاي کائولینیزه، میکا و کانیهاي مافیک (پیریت) می باشند. مقادیر مودال کانیهاي غیر کربناته ( به عنوان ناخالصی) در افقهاي مختلف متفاوت بوده و بصورت لایههاي مختلفی از سنگهاي کربناته مانند بیومیکریت، کربناتهاي آرژیلیکی و مارن مشاهده میشوند.

۲۴۴

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

شکل-۲ ترسیم مقادیر مودال کوارتز، پلاژیوکلاز و پتاسیم فلدسپار تیپهاي سنگی در نمودار سه متغیره (Streckeisen, 1976)، (a دو تیپ استوك و (b چهار سري دایک در سونگون.

اسکارن:

شواهد صحرایی حاکی از آن است که دگرسانی متاسوماتیک از نوع اسکارنی در شرق سونگون-چاي هم در استوك پورفیري II (اندواسکارن) و هم در سنگهاي کربناته

(اگزواسکارن) در شرق سونگون-چاي رخ داده است.
اندواسکارن: این زون بصورت نوار باریک در داخل استوك پورفیري II و در امتداد مرز همبري با سنگهاي کربناته ناخالص تشکیل شده است . ضخامت این زون متغیر بوده و از ۰/۵

متر تا حداکثر به ۲ متر میرسد. سنگهاي این زون بافت آذرینی خود را تا حد زیادي حفظ کرده و مقادیر قابل ملاحظه اي کانیهاي شاخص اسکارنی از جمله اپیدوت، ترمولیت – اکتینولیت، کلریت، کلسیت در آنها تشکیل شده است.

اگزواسکارن: زون اصلی اسکارنی در شرق سونگون-چاي بوده و ضخامت آن در امتداد مرز

همبري متغیري بوده و حداکثر به ۵۵ متر میرسد. این زون توسط آهکهاي رکریستالیزه

(مرمرها) محدود می شود. بر اساس شواهد صحرایی و مطالعات کانی شناسی در سرتاسر این زون، گارنت به عنوان مهمترین و شاخص ترین کانی کالک سیلیکاته بدون آب در همه نمونههاي اسکارنی حضور دارد. میزان تغییرات مودال پیروکسن در این زون بسیار فاحش بوده
و بعضاً مقادیر قابل ملاحظهاي از آن به همراه گارنت بصورت لکهاي درعرض اگزواسکارن مشاهده میشود. هر چند تغییرات پلوتون و پروتولیت مینرالوژي زون اسکارنی را کنترل می

۲۴۵

مطالعه تغییرات جرم عناصر در طی فرآیندهاي دگرگونی، بايمتاسوماتیک و متاسوماتیک …

کند (Meinert, 1995; Ray et al., 1995) ولی در کل بالا بودن نسبت گارنت به

پیروکسن در این زون اسکارنی میتواند در ارتباط با حالت اکسیداسیونی پلوتون و سیالات

حاصله باشد .(Meinert, 1998) در اگزو اسکارن علاوه بر کانیهاي گارنت و پیروکسن، یک سري از کانیهاي کالک سیلیکاته آبدار (اپیدوت، ترمولیت-اکتینولیت)، سیلیکاته (کوارتز،

کلریت و کانیهاي رسی)، سولفیدي (پیریت، کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و بورنیت)، اکسیدها

(مگنتیت و هماتیت) و کربناتها (کلسیت و آنکریت) آنها را همراهی میکنند.

مرمر: این زون بین اگزواسکارن با مرز تقریباً واضح و آهک هاي ناخا لص کرتاسه فوقانی

متاثر نشده با مرز تقریباً تدریجی قرار داشته و عمدتاً حاوي کلسیتهاي دانه ریز (حدود -۹۸ (%۵۰ با بافت گرانوبلاستیکی و تعادلی (الحاق سه گانه) میباشند. کانیهاي گارنت، پیروکسن،
اپیدوت، کلریت و کانیهاي رسی بصورت بلورهاي بسیار ریز تا متوسط عمدتاً در باندهاي غنی از ناخالصی هاي رسی در سنگ مادر حضور دارند. دیگر خصوصیت بارز این زون، عدم وجود (یا مقدار بسیار اندك) کانیهاي سولفیدي می باشد.

مطالعات کانیشناسی و بافتی نشان میدهد که فرایند اسکارنیفیکاسیون شامل دو مرحله پیشرونده و پسرونده می باشند. مرحله پیشرونده خود به دو مرحله مشخص، (۱ دگرگونی-

باي متاسومایتک و (۲ دگرسانی متاسوماتیک پیشرونده تقسیم میشود و مرحله پسرونده نیز به

دو مرحله مشخص (۱ پسرونده پیشین و (۲ پسرونده پسین قابل تقسیم میباشد. بررسیهاي

میکروسکوپی نشان میدهد هیچ همرشدي و مرز بلوري غیر جانشینی بین کانیهاي کالک سیلیکاته بدون آب وجود ندارد و تقریباً تقریباً هیچ (یا مقدار بسیار کمی) کانی مافیک (اعم از سولفیدي و اکسیدي) در طی مرحله اسکارنیفیکاسیون پیشرونده در شرق سونگون-چاي تشکیل نشده است. وجود بافتهاي جانشینی بین کانی هاي کالک سیلیکاته بدون آب و کانیهاي مافیک و بافت پر کننده فضاهاي خالی در داخل شکستگیهاي کانیهاي کالک سیلیکاته بدون آب (حضور رگچهها و ریز رگچههاي سولفیدي و اکسیدي در داخل گارنتها)

حاکی از آن است که کانیهاي مافیک در طی مرحله دگرسانی پسرونده پیشین به همراه

کانیهاي کالک سیلیکاته آبدار تشکیل و توسعه یافته و همرشدي بین آنها خود مؤید این مسئله می باشد. شواهد بافتی بین کانیهاي مافیک نشان میدهد که نهشت آنها از نظر پاراژنتیکی به صورتی بوده که ابتدا گالن، سپس پیریت، مگنتیت و هماتیت تقریباً بطور همزمان

تشکیل شده و در نهایت اسفالریت و کالکوپیریت نیز تقریباً بطور همزمان جانشین گالن،

مگنتیت و پیریت شدهاند. کلاً به نظر میرسد که نهشت کانیهاي مافیک توسط شکستگیها و

فضاهاي خالی و ترکیب کانی هاي کالک سیلیکاته بدون آب کنترل شدهاند.

محاسبات تغییر جرم:

متدهاي مختلفی براي محاسبه کاهش و یا افزایش جرم در کانسارزایی در سیستمهاي مختلف دگرسانی و هوازدگی ارائه گردیده است. متدهاي فاکتور حجم Gresens (1967)، متد

۲۴۶

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

ایزوکون Grant (1986)، متد عنصر ایموبایل MacLean and Kranidiotis (1987)، متد محاسبات تغییرات جرم MacLean (1990) و متدهاي محاسبات تعادل جرم Nesbitt and Wilson (1992), Nesbitt et al., (1980), Brimhall et al., (1991), Colin et al., (1992), Nahon and Merino, (1997) از جمله آنها میباشند. در این مطالعه جهت

دستیابی به فرآیندهاي ژئوشیمیایی مرتبط با اسکارنیفیکاسیون در شرق رودخانه سونگون –

چاي، از روش ژئوشیمی محاسبات تغییر جرم MacLean (1990) که بر مبناي (۱) عنصر شاخص بی تحرك، (۲) فاکتور غنیشدگی، (۳) ترکیب بازسازي شده و (۴) تغییر جرم عناصر

استوار است، استفاده شده است.

-۱ تعیین عنصرشاخص بی تحرك :(Monitor Immobile Element) براي محاسبه جرم عناصر، لازم است عنصري را که مشخصاتی چون (۱ دارا بودن بیشترین ثبات شیمیایی در طی فرایندهاي هوازدگی و نداشتن میل ترکیبی شیمیایی، (۲ بالا بودن غلظت عنصر به گونه اي که توسط روش هاي تجزیه اي معمول قابل انجام باشد، (۳ انحلال پذیري اندك و (۴ بسته

بودن سیستم براي عنصر مورد نظر را انتخاب و تغییرات عناصر دیگر را نسبت به این عنصر محاسبه کرد ( .(MacLean , 1990 با در نظر گرفتن موارد فوق در اسکارن مورد مطالعه و

با اعتقاد بر اینکه اساساً مرمرها بصورت ایزوکمیکال متحمل دگرگونی حرارتی شدهاند به

عنوان سنگ مبناي مقایسه در نظر گرفته شد و فراوانی عنصرNb در نمونههاي اسکارنی و

مرمر به عنوان عنصر شاخص بی تحرك در طول فرآیند اسکارنزایی به عنوان مبناي محاسباتی

انتخاب گردید.
-۲ تعیین فاکتور غنی شدگی :(Enrichment Factor, E.F.) پس از نرمالیزه کردن

یافتههاي آنالیتیک (جدول(۱ بر اساس مواد فرار (L.O.I) ، فاکتور غنی شدگی بر اساس مقدار

Nb در مرمرها (باي متاسوماتیسم) و واحدهاي اسکارنی (متاسوماتیک) از معادله زیر براي هر

یک از واحدها محاسبه شد :(MacLean, 1990)

فراوانی عنصر در سنگ دگرسان شده (زون اسکارنی) / فراوانی عنصر در سنگ اولیه (مرمرها)E. F =