دما- فشارسنجی و پتروژنز سنگ‌های آتشفشانی سبلان: براساس شیمی کانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه کانی‌شناسی و اکتشافات معدنی کاربردی، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

2 گروه علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مشکین‌شهر، مشکین شهر، ایران

3 گروه زمین‌شناسی کاربردی، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

آتشفشان سبلان از آتشفشان­های پلیوسن-کواترنری در شمال غربی ایران می­باشد. براساس تاریخچه فعالیت به دو بخش سبلان قدیمی و سبلان جوان قابل طبقه­بندی است. ترکیب سنگ­های آتشفشانی سبلان قدیمی تراکی­آندزیتی تا آندزیتی و به ندرت تراکی داسیتی و سنگ­های آتشفشانی سبلان جوان بیشتر داسیتی تا تراکی آندزیتی است. ترکیب پلاژیوکلاز در سنگ­های آتشفشانی سبلان قدیمی در محدوده الیگوکلاز تا آندزین، و در سنگ­های آتشفشانی سبلان جوان در محدوده الیگوکلاز و آندزین است. پتاسیم فلدسپار در این سنگ­ها از نوع سانیدین و ارتوکلاز است. الیوین و پیروکسن­های سنگ­های آتشفشانی سبلان قدیمی، به ترتیب از نوع کریزولیت و دیوپسید- اوژیت می­باشند. ترکیب میکاهای سنگ­های آتشفشانی سبلان جوان بیشتر بیوتیتی است. آمفیبول­های سنگ­های آتشفشانی سبلان جوان بیشتر از نوع مگنزیوهورنبلند هستند و به ندرت برخی از آنها ترکیب ادنیتی دارند. بر پایه نمودارهای شیمی کانی، سنگ­های آتشفشانی سبلان با ماهیت ساب آلکالن و کالک آلکالن در محیط کوهزایی پدید آمده­اند. پیروکسن‌های سبلان قدیمی در فشار 5 تا 10 کیلوبار و عمق حدود 5/17 تا 35 کیلومتری متبلور شده­اند. درشت بلورهای آمفیبول سبلان جوان در فشار 1 تا 3 کیلوبار و عمق حدود 5/3 تا 5/10 کیلومتری، و دمای حدود 725 تا 750 درجه سانتیگراد متبلور شده­اند. با در نظر گرفتن دمـای تبلور آمفیبول (725 تا 750 درجه سانتیگراد) و مدلسازی بیوتیت با بافر FMQ، گریزندگی اکسیژن در زمان تبلور بیوتیت حدود 16- تا 50/16- ارزیابی می­شود. گریزندگی بالای اکسیژن و حضور کانی­های آب دار، نشانگر تاثیر محیط فرورانشی غنی از آب بر ماگمای اولیه آتشفشان سبلان جوان است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Thermobarometry and petrogenesis of Sabalan volcanic rocks: based on mineral chemistry

نویسندگان [English]

  • jalil ghalamghash 1
  • Seyed Zahed Mousavi 2
  • Morteza Khalatbari Jafari 3
1 Mineralogy and ore exploration Group, Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
2 Basic Science Department, Islamic Azad University, Meshkinshahr Branch, Meshkinshahr, Iran
3 Applied Geology Group, Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction
The Sabalan is one of the Pliocene-Quaternary volcanoes in northwestern Iran. Based on the activity history, the Sabalan volcanic rocks can be classified into two rock groups: Paleo- and Neo- Sabalan volcanic rocks. Paleo-Sabalan was constructed during the Pliocene-Pleistocene inmultiple eruptions between 4.5 and 1.3Ma, whereas Neo-Sabalan activity initiated after a series of violent explosive eruptions during the middle to late Pleistocene (545 to 149 ka; Ghalamghash et al, 2016). The Paleo-Sabalan volcanic rocks are trachy-andesitic to andesitic and rarely trachy-dacitic and Neo-Sabalan volcanic rocks are generally dacitic to andesitic.
Materials and methods
Field investigation and sampling, petrography and mineral geochemistry are different part of our studies during this project. Mineral chemistry have been performed on two thin-polished sections of Paleo-Sabalan olivine basalt and Neo-Sabalan trachyandesite in Iran Mineral Processing Research Center. In this center, a Micro-probe model EPMA Sx100 model made by Cameca company with a voltage of 15 kV (Kv: 15 Kev), current intensity of 20 nm (nA), a diameter of 5 um and a detection limit of 500 ppm for microscopy and point chemical analysis Used. Sample preparation for microprobe studies has also been done in Iran Mineral Processing Research Center using carbon coating device.
Results and discussion
Plagioclase composition in the Paleo-Sabalan volcanic rocks in the oligoclase to andesine range, and in the Neo-Sabalan volcanic rocks in the range of oligoclase, to andesine. K-feldspars are sanidine and orthoclase. The Olivine and pyroxenes of the Paleo-Sabalan volcanic rocks have chrysotile and diopside-augite compositions, respectively. The most of the mica in Neo-Sabalan lava are Biotite. The most amphibole of Neo-Sabalan lavas are Magnesiohornblende, and rarely are edenite. Based on the mineral chemistry diagrams of Sabalan volacic rocks have a sub-alkaline and calc-alkaline nature that have formed in the orogenic environment. Paleo-Sabalan clinopyroxenes have crystallized at 5 to 10 kbar pressure (equal 17.5 to 35 Km depth). The amphibole phenocrysts have crystallized at a pressure of 1 to 3 kbar (equal 3.5 to 10.5 Km depth) and a temperature of about 725 to 750 °C.
 
 
Conclusion
Considering the crystallization temperature of amphibole (725 to 750° C) and biotite modeling with FMQ buffer oxygen fugacity at the time of biotite crystallization was estimated to be -16 to -16.50. Probably, high oxygen fugacity and the presence of aqueous minerals indicate the effect of water-rich old subduction environment on the source of primary magma of Sabalan volcano.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iran
  • Petrogenesis
  • Thermobarometry
  • Sabalan
  • Mineral Chemistry

مراجع

-موسوی، س.ز.، قلمقاش، ج.، درویش زاده، ع. و وثوقی عابدینی، م.، 1391. ژئوشیمی و پتروژنز سنگ­های آداکیتی آتشفشان سبلان، سی و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران.
 
 
 
-Alberti, A., Chiaramonti, P.C., Battistini, G.D., Sinigoi, S. and Zerbi, M., 1975. On The Magmatism of the Savalan Volcano, (North-West Iran), Rend. Soc. Ital. Mineral. Petrol.
v. 31, p. 337-350.
-Alberti, A. and Stolfa, D., 1973, First data on the Sabalan volcano, the upper series. Rend. Sco. Ita. mineral. petrol., v. 29, p. 369-385.
-Anderson, J.L. and Smith, D.R., 1995. The effect of temperature and oxygen fugacity on Al-in-hornblende barometry, American Mineralogist, v. 80, p. 549-559.
-Aoki, K. and Shiba, I., 1973. Pyroxenes from lherzolite inclusions of Itinome- Gata, Japan, Lithos, v. 6(1), p. 41-51.
-Bagci, U., Parlak, O. and Hock, V., 2006. Geochemical character and tectonic environment of ultramafic to mafic cumulate rocks from the Tekirova (Antalya) ophiolite (southern Turkey), Geology Journal, v. 41, p. 193-219.
-Blundy, J.D. and Holland, T.J.B., 1990. Calcic amphibole equilibria and a new amphibole-plagioclase geothermometer. Contributions to mineralogy and petrology, v. 104, p. 208-224.
-Chivas, A.R., 1982. Geochemical evidence for magmatic fluids in porphyry copper mineralization", Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 78, p. 389-403.
-Coltorti, M., Bonadiman, C., Faccini, B., Grégoire, M.O., Reilly, S.Y. and Powell, W., 2007. Amphiboles from suprasubduction and intraplate lithospheric mantle, Lithos, v. 99, p. 68-84.
-De Albuquerque, C.A.R., 1973. Geochemistry of biotites from granitic rocks, northern Portugal, Geochimica Et Cosmochimica Acta, v. 37, p. 1779-1802.
-Deer, W.A., Howie, R.A. and Zussman, J., 1992. An introduction to the rock-forming minerals: Longman Scientific and Technical-Hong Kong, 696 p.
-Didon, J. and Gemain, Y.M., 1976. Le Sabalan, volcan Plio- quaternaire de l, Azarbyjan oriental, Iran, These de 3eme cycle, univ. Geroble, 304 p.
-Dioh, E., Beziat, D., Gregoire, M. and Debat, P., 2009. Origin of rare earth element variations in clinopyroxene fromplutonic and associated volcanic rocks from the Foulde ́ basin, Northern Ke ́dougou inlier, Se ́ne ́gal, West Africa, Eur. J. Mineral., v. 21, p. 1029-1043.
-Dostal, J. and Zerbi, M., 1978. Geochemistry of the Savalan volcano (northwestern Iran), Chemical Geology, p. 31-42.
-Ernst, W. and Liu, J., 1998. Experimental phase-equilibrium study of Al-and Ti-contents of calcic amphibole in MORB-a semiquantitative thermobarometer, American Mineralogist, v. 83, p. 952-969.
-Fleet, M.E. and Barnett, R.L., 1978. Al Iv/Al vI partitioning in calciferous amphiboles from the Frood Mine, Sudbury, Ontario, The Canadian Mineralogist, v. 16, p. 527-532. 24.
-Ghalamghash, J., Mousavi, Z., Hassanzadeh, J. and Schmitt, A.K., 2016. Geology, Zircon Geochronology and Petrogenesis of Sabalan Volcano: northwestern Iran, Journal of volcanology and geothermal research, v. 327, p. 192-207. 10.1016/j.jvolgeores. 2016.05.001.
-Hammarstrom, J.M. and Zen, E.A., 1968. Aluminum in hornblende: an empirical igneous geobarometer, American Mineralogist, v. 719, p. 1297-1313.
-Helz, R.T., 1973. Phase relations of basalts in their melting range at PH2O= 5 kb as a function of oxygen fugacity, Journal of Petrolology, v. 17, p. 139-193.
-Le Bas, M.J., 1962. The role of aluminum in igneous clinopyroxenes with relation to their parentage, American Journal of Science, v. 260(4), p. 267-288.
-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. and Youzhi, G., 1997. Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the international mineralogical association, commission on new minerals and mineral names. American Mineralogist, v. 82, p. 1019-1037.
-Leterrier, J., Maury, R.C., Thonon, P., Girard, D. and Marchal, M., 1982. Clinopyroxene composition as a method of identification of the magmatic affinities of paleo-volcanic series. Earth and Planettary Science Letters, v. 59, p. 139-154.
-Morimoto, N., Fabrise, J., Ferguson, A., Ginzburg, I.V., Ross, M., Seifert, F.A., Zussman, J., Aoki, K. and Gottardi, G., 1988. Nomenclature of pyroxene. Mineralogical Magazine, v. 52(367), p. 535-555.
-Nachite, H., Ibhi, A., Abia, E.H. and Ohoud, M.B., 2005. Discrimination between primary magmatic biotites, reequilibrated biotites and neoformed biotites, Geomateriala (Mineralogy), Comptes Rendus Geosciences, v. 337, p. 1415-1420.
-Nachite, H., 1986. Contribution an l e´ tude analytique ET experimental des biotites des granitoids applications typologiques. These de Doctorat De L’Univesite´ de Bretagne accidentale, Brest, France.
-Putrika, K.D., 2008. Thermometers and barometers for volcanic systems, Reviews in Mineralogy and Geochemistry, v. 69-1, p. 61-120.
-Rahman, A.M., 1994. Nature of biotites from alkaline, calc-alkaline and peraluminous magmas, Journal of Petrolology, v. 35, p. 525-541.
-Schmidt, M.W., 1992. Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer, Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 110, p. 304-310.
-Schweitzer, E.L., Papike, J.J. and bence, A.E., 1979. Statitical analysis of clinopyroxenes from deep sea basalts, American Mineralogist, v. 64, p. 501-513.
-Soesoo, A., 1997. A multivariate statistical analysis of clinopyroxene composition: empirical coordinates for the crystallization PT-estimations, Geological Society of Sweden (Geologiska Föreningen), v. 119, p. 55-60.
-Speer, J.A., 1984. Micain igneousrocks, In: Bailey SW (ed) Micas, Reviews in Mineralogy, v. 13, p. 299-356.  
-Sun, C.M. and Bertrand, J., 1991. Geochemistry of clinopyroxenes in plutonic and volcanic sequences from the Yanbian Proterozoic ophiolites (Sichuan province, China): Petrogenetic and geotectonic implications. Schweiz Mineralogische Petrologische Mitteilungen, v. 71(2), p. 243-259.
-Vyhnal, C.R., Mcsween, H.Y. and Speer, A., 1991. Hornblende chemistry in southern Appalachian granitoids: implication for aluminium hornblende thermobarometry and magmatic epidote stability, American Mineralogist, v. 76, p. 176-188.
-Wass, S.Y., 1979. Multiple origins of clinopyroxenes in alkali basaltic rocks, Lithos v. 12, p. 115-132.
-Wones, D.R. and Eugster, H.P., 1965. Stability of biotite: experiment, theory, and application, American Mineralogist, v. 50, p. 1228-1272.
-Zhang, S., Zhao, Y. and Song, B., 2006. Hornblende thermobarometry of the Carboniferous granitoids from the Inner Mongolia Paleo-uplift: implications for the tectonic evolution of the northern margin of North China block, Mineralogy and Petrology, v. 87, p. 123-141.
-Zhu, Y. and Ogasawara, Y., 2001. Clinopyroxen phenocryst from the Kokchetav shoshonitic volcanic rocks: Implications for the multi-stage magma processes, UHPM Workshop 2001 at Waseda University, p. 170-173.
 
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار