شیمی کانی و دما- فشارسنجی آنکلاوهای مافیک آتشفشان قزلجه‌کند، شمال‌شرق قروه، کردستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشگاه پیام نور

چکیده

چکیده مبسوط:

مقدمه:

آتشفشان چینه‌ای (استراتوولکان) قزلجه‌کند در شمال پهنه سنندج- سیرجان و در کمربند آتشفشانی تبریز- همدان قرار دارد. این آتشفشان شامل مخلوطی از گدازه، بمب، اسکوری و خاکستر می‌باشد که در داخل گدازه و پرتابه‌های آن‌ها تعدادی آنکلاوهای فلسیک و مافیک دیده می‌شود. آنکلاوهای فلسیک در اندازه‌های مختلف از چند میلیمتر تا چند دسی متر دیده می‌شوند و آنکلاوهای مافیک نیز از چند میلیمتر تا چند سانتیمتر دیده می‌شود که به دلیل شباهت کانی‌شناسی که با سنگ‌های میزبان (آلکالی بازالت) دارند بحث بر سر اتولیت و یا زینولیت بودن آن‌ها است. در این تحقیق آنکلاوهای مافیک از جمله فلوگوپیت- پیروکسنیت و پیروکسنیت مطالعه شده است. با استفاده از پتروگرافی و شیمی کانی‌هایی مانند پیروکسن و فلوگوپیت و مقایسه آن‌ها با سنگ آتشفشانی میزبان و همچنین مطالعات دما- فشار سنجی به بررسی شرایط فیزیکی و شیمیایی تبلور ماگما، خاستگاه ماگمایی پرداخته شده و از این اطلاعات جهت تشخیص اتولیت یا زینولیت بودن آنکلاوها استفاده شده است.

مواد و روش‌ها: پس از انجام عملیات صحرایی و نمونه‌برداری، مقاطع نازک جهت مطالعات پتروگرافی تهیه شدند. سپس دو نمونه آنکلاو (شامل یک نمونه فلوگوپیت- پیروکسنیت، یک نمونه پیروکسنیت) و یک نمونه سنگ آتشفشانی میزبان (آلکالی بازالت) جهت تجزیه شیمی نقطه‌ای انتخاب شدند و کانی‌های پیروکسن و فلوگوپیت آن‌ها مورد تجزیه شیمی قرار گرفتند. دو نمونه آنکلاو در دانشگاه یاماتاگا کشور ژاپن با روش WSD توسط یک ریزپردازشگر الکترونی (EPMA) خودکار مدل JEOL.JXA-8600 با ولتاژ 20 کیلوولت و جریان 8-10×2 آمپر تجزیه شده است. قطر پرتوی الکترونی 5 میکرون و غلظت داده‌ها بر اساس برنامه کامپیوتری ZAF محاسبه شده است. نمونه آلکالی بازالت در آزمایشگاه انستیتوی زمین شناسی Ambientale e Geoingegneriaکشور ایتالیا با روش WDS با استفاده از دستگاه Cameca SX50 با ولتاژ 15 کیلوولت و قطر پرتو الکترونی یک میکرومتر برای پیروکسن و 10 میکرومتر برای بیوتیت انجام شد.

نتایج و بحث: کانی‌های تشکیل دهنده فلوگوپیت- پیروکسنیت‌ها شامل کلینوپیروکسن، فلوگوپیت و آپاتیت با بافت کومولایی می‌باشند. آنکلاوهای پیروکسنیتی شامل کلینوپیروکسن همراه با مقدار کمی فلوگوپیت با بافت گرانولار می‌باشد. آلکالی بازالت‌ها از پیروکسن، پلاژیوکلاز، الیوین، بیوتیت، هورنبلند و کانی‌های اپک با بافت پورفیریک تشکیل شده‌اند. با توجه به نتایج تجزیه شیمی نمونه‌ها ترکیب پیروکسن‌های هر سه نمونه کلسیم- منیزیم-آهن‌دار و از نوع دیوپسید می‌باشند. کلینوپیروکسن‌ها در نمودار توزیع Al و Si در محدوده چهاروجهی قرار می‌گیرند. عدد منیزیم برای کلینوپیروکسنیت‌های هر سه نمونه بالای 7/0 است که نشان‌دهنده تبلور آن‌ها از یک ماگمای اولیه است. جهت تعیین سری ماگمایی از نمودارهای Al2O3 در مقابل SiO2 و Ti در مقابل Ca+Na استفاده شد، که طبق این دو نمودار پیروکسن‌ها در محدوده آلکالن تا ساب آلکالن قرار می‌گیرند. طبق نمودار Na+AlIV در مقابل Cr+2Ti+AlVI نمونه‌ها در حالت فوگاسیته اکسیژن بالا تشکیل شده-اند. با استفاده از مقدار AlIV در مقابل AlVI میزان فشار آب در زمان تبلور برای کلینوپیروکسن نمونه فلوگوپیت- پیروکسنیت و آلکالی بازالت 10% و برای نمونه پیروکسنیتی کمتر از 10% بدست آمده است. از نمودارهای TiO2 در مقابل Alz و همچنین TiO2 در مقابل AlIV*100 جهت تعیین محیط زمین ساختی ماگمای میزبان استفاده شد که نمونه‌ها روند مشابه کمان ماگمایی را نشان می‌دهند. بیوتیت‌های نمونه فلوگوپیت- پیروکسنیت و سنگ آتشفشانی میزبان از نوع فلوگوپیت و از نظر منشا جزو میکای دوباره متعادل شده می‌باشند. در نمودارهای مختلفی که بر اساس شیمی کانی‌ها رسم شده است، موقعیت کلینوپیروکسن‌های نمونه فلوگوپیت- پیروکسنیت با سنگ آتشفشانی میزبان یکسان است ولی با کلینوپیروکسنیت‌های نمونه آنکلاو پیروکسنیتی یکسان نیستند. به علت نبود کانی‌هایی مانند الیوین، گارنت و ارتوپیروکسن در آنکلاوها، از کانی کلینوپیروکسن برای دما-فشار سنجی استفاده شد. برای دما- فشار سنجی از دو روش کلینوپیروکسن- مذاب و تک کانی کلینوپیروکسن استفاده شد. آنکلاو فلوگوپیت- پیروکسنیت و آلکالی بازالت با سنگ کل ماگمای میزبان در تعادل بودند. دمای محاسبه شده برای آنکلاو فلوگوپیت- پیروکسنیت 1245-1149 و برای آلکالی بازالت 1238-1190 درجه سانتیگراد و فشار محاسبه شده برای آن‌ها به ترتیب 98/14-4/4 و 83/13-7 کیلوبار بدست آمد.

نتیجه گیری: بر اساس شیمی بلورهای کلینوپیروکسن درآنکلاوها و سنگ میزبان ترکیب ماگما آلکالن تا نیمه آلکالن می-باشد، با شرایط فوگاسیته بالای اکسیژن مطابقت دارد و از یک خاستگاه زمین ساختی وابسته به فرورانش ناشی شده‌اند. نتایج حاصل از دما- فشار سنجی نشان می‌دهد که مخزن ماگمایی آن‌ها داخل پوسته تشکیل شده است. با توجه به شواهد پتروگرافی و ژئوشیمیایی می‌توان نتیجه گرفت که نمونه فلوگوپیت- پیروکسنیت اتولیت بوده و از خود ماگمای میزبان تشکیل شده است و نمونه پیروکسنیتی احتمالا یک قطعه زینولیت گوشته‌ای است که همراه با فوران کنده شده و به سطح زمین رسیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mineral chemistry and thermobarometry of mafic enclaves of Qezelje-Kand volcano, northeast of Qorveh, Kurdistan

نویسندگان [English]

  • Parvin Shokrollahi 1
  • Bahman Rahimzadeh 1
  • Vahid Ahadnejad 2
1 Department of Mineral and Groundwater resource, School of Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 گروه زمین‌شناسی، دانشگاه پیام نور ، 4697-19395، تهران، ایران
چکیده [English]

Introduction

Qezelje-Kand stratovolcano is located north of Sanandaj-Sirjan zone and in Tabriz-Hamadan volcanic belt. This volcano consists of a mixture of lava, bombs, scoria and ash, that several enclaves can be seen inside the lava and their ejecta. The felsic enclaves, can be seen in different sizes from a few millimeters to a few decimeters, and the mafic enclaves can be seen from a few millimeters to a few centimeters. Due to the mineralogical similarity with the host rocks, there is a debate about whether they are autoliths or xenoliths. In this research, mafic enclaves including phlogopite-pyroxenite and pyroxenite have been studied. The physical and chemical conditions of magma crystallization and magma origin were investigated using petrography, mineral chemistry and thermobarometry such as pyroxene, and phlogopite and comparing them with the host volcanic rock. This information has been used to determine whether the enclaves are autoliths or xenoliths.

Materials and Methods

After fieldwork and sampling, thin sections were prepared for petrographic studies. Then, two enclave samples (including phlogopite-pyroxenite and pyroxenite) and one host volcanic rock (alkali basalt) sample were selected for Electron microprobe analysis, and their pyroxene and phlogopite minerals were analyzed. Two enclave samples at Yamagata University in Japan have been analyzed by the WSD method by an automatic electronic processor (EPMA) model JEOL.JXA-8600 with a voltage of 20 kV and a current of 8-10 x 2 amperes. The diameter of the electron beam is 5 µm and the data concentration is calculated based on the ZAF computer program. Alkali basalt sample was analyzed in the laboratory of the Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (CNR, Roma). They used a Cameca SX50 instrument with five wavelength-dispersive spectrometers (WDS). with a voltage of 15 kV and using 1 μm beam diameter for pyroxenes and 10 µm beam for biotite.

Results and Discussion

The minerals of phlogopite-pyroxenites include clinopyroxene, phlogopite and apatite with cumulate texture. Pyroxenite enclaves contain clinopyroxene with a small amount of phlogopite with granular texture. Alkali basalts are composed of pyroxene, plagioclase, olivine, biotite, hornblende and Opaque minerals with porphyric texture. According to the results of the chemical analysis of the samples, the composition of pyroxenes of all three samples are calcium-magnesium-iron and Diopside type. Clinopyroxenes are placed in the tetrahedral range in the Al and Si distribution diagram. Mg# for the clinopyroxenites of all three samples is above 0.7, which indicates their crystallization from a primary magma. Al2O3 versus SiO2 and Ti versus Ca+Na graphs were used to determine the magmatic series, according to these two graphs, pyroxenes are in the alkaline to subalkaline area. According to the graph of Na+AlIV versus Cr+2Ti+AlVI, the samples were formed in the state of high oxygen fugacity. By using the value of AlIV versus AlVI, the amount of water pressure at the time of crystallization for clinopyroxene of the phlogopite-pyroxenite sample and the host volcanic rock is 10% and less than 10% for the pyroxenite sample. The graphs of TiO2 versus Alz and also TiO2 versus AlIV*100 were used to determine the tectonic environment of the host magma, and the samples show the same trend as the magmatic arc. The biotite of the phlogopite-pyroxenite sample and the host volcanic rock are of the phlogopite type and are re- equilibrate mica in terms of their origin. In various diagrams drawn based on the chemistry of minerals, the position of clinopyroxenes of the phlogopite-pyroxenite sample is the same as the host volcanic rock, but they are not the same as the clinopyroxenites of the pyroxenite enclave sample. Two methods of clinopyroxene-melt and single-clinopyroxene were used for thermobarometry. The phlogopite-pyroxenite and alkali basalt enclaves were in equilibrium with the host magma whole rock. The calculated temperature for the phlogopite-pyroxenite enclave is 1149-1245 and for the alkali basalt is 1190-1238ºC and the pressure calculated for them is 4.4-14.98 and 7-13.83 kb, respectively.

Conclusion

Based on the chemistry of the clinopyroxene crystals in the enclaves and the host rock, the composition of the magma is alkaline to sub-alkaline, it corresponds to the conditions of high oxygen fugacity and they came from a subduction-related tectonic origin. The results of thermobarometry show that their Magma Chamber is formed in the crust. According to the petrographic and geochemical evidence, it can be said that the phlogopite-pyroxenite sample is an autolith and is formed from the host magma, and the pyroxenite sample is probably a piece of mantle xenolith that was removed along with the eruption and reached the earth's surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mafic enclave
  • Thermobarometry
  • Mineral chemistry
  • Qezelje-Kand volcano