Document Type : Research Paper
Author
Associate Professor, Department of Mining, Faculty of Engineering, Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
حوضۀ رسوبی زاگرس با گسترشی حدود 2000 کیلومتر، فرونشستهای مداومی طی دورانهای مزوزوئیک و سنوزوئیک داشته است؛ بهطوریکه رسوبات کربناته، شیل و مارن با ضخامت زیاد در آن نهشته شدهاند. سازندهای گورپی و پابده ازجمله نهشتههای مهم این حوضۀ رسوبیاند که مرزهای آنها در همهجا ویژگیهای زمانی یکسانی ندارند (Aghanabati 2006)؛ داشتن ویژگی سنگ منشأ و قرارگیری سازندهای یادشده در ردیف سازندهای مطرح مناطق نفتی، اهمیت این سازندها را دوچندان میکند (Motiei 2003). برش الگوی سازند گورپی با ضخامت 320 متر از مارن، سنگآهک مارنی- شیلی و شیل تشکیل شده و عمدتاً بخشی از رسوبات نهشتهشده در زمان پیشروی دریای عمیق کرتاسه است؛ این برش در تنگ پابده، در جنوب باختر دامنۀ کوه پابده واقع شده است و مرز زیرین این سازند با سازند ایلام از نوع ناپیوستگی فرسایشی است و در سطح بالایی به شیلهای ارغوانیرنگ سازند پابده میرسد. برش الگوی سازند پابده نیز در تنگ پابده واقع در شمال میدان نفتی لالی با ضخامت حدود 800 متر از شیل و مارنهای ارغوانی (بخش قاعدهای سازند) و شیلهای خاکستری و لایههای آهک رسی و گاهی چرتدار تشکیل شده است که بهطور همشیب و تدریجی به سنگآهکهای سازند آسماری میرسد (Aghanabati 2006). در سالهای اخیر، مطالعههای بسیاری در زمینۀ سازندهای گورپی و پابده از جنبههای مختلف انجام شدهاند که ازجملۀ آنها عبارتند از: مطالعههای Hosseini Falehi (2006)، Badri et al.(2007)، Gholami Fard (2007)، Hadavi and Ezadi (2007)، Hadavi et al. (2007)، Hemmati-Nasab et al. (2008)، Heydari et al. (2010)، Senemari et al.(2010)، Asleshireen (2011)، Parandavar et al. (2013)، Senemari and Sohrabi Molla Usefi (2013)، Khavari Khorasani et al. (2014)، Fereydounpour et al. (2014)، Ahifar et al. (2015)، Najafpour et al. (2015)، Mahanipour and Najafpour (2016)، Senemari (2017)، Razmjooei et al. (2018) و Foroughi and Aryanasab (2018). در نقاط مختلف حوضۀ رسوبی زاگرس (مطالعۀ موردی استان ایلام)، توالیهای رسوبی نهشتهشده طی کرتاسه- پالئوسن با رخنمون کاملی از توالیهای رسوبی این زمان وجود دارند؛ ازاینرو، برش آرکواز بهمنظور بررسیهای زیستچینهنگاری در مرز سازندهای گورپی- پابده مطالعه شد. در مطالعۀ حاضر سعی بر شناسایی حوادث زیستی بر مبنای نانوفسیلهای آهکی است تا بر اساس آن، چینهنگاری زیستی در مرز بین دو سازند و نیز نوع مرز مشخص شود.
موقعیت زمینشناسی و جغرافیایی برش مطالعهشده
برش آرکواز در 45 کیلومتری جنوبشرقی شهر ایلام واقع شده است؛ در این منطقه، سازندهای گورپی و پابده رخنمون خوبی دارند. راه دسترسی به برش مطالعهشده از مسیر جادۀ ایلام به قلعۀ درۀ ملکشاهی و درۀ شهر است. در این برش، بخش بالایی سازند گورپی از شیل خاکستری مایل به سبز و بخش زیرین سازند پابده از شیل ارغوانی تشکیل شده است. برش آرکواز در موقعیت مختصات جغرافیایی ً37°46 طول شرقی و ً22°33 عرض شمالی قرار گرفته است (شکل 1).
شکل 1- موقعیت برش مطالعهشده در ایران و راههای دسترسی به آن؛ برش مطالعهشده با ستاره مشخص شده است (برگرفته ازEftekhari et al. 2018با کمی تغییرات)
روش کار و مطالعههای آزمایشگاهی
در برش آرکواز، بخش بالایی نهشتههای سازند گورپی با ضخامت 5/41 متر از رسوبات شیل خاکستری و بخش زیرین سازند پابده با ضخامت حدود 9/64 متر از رسوبات شیل ارغوانی، درمجموع به ضخامت 4/106 متر بررسی و نمونهبرداری شد. مرز بالایی سازند گورپی با سازند پابده از طریق شیلهای ارغوانی قاعدۀ پابده مشخص شد که مبنای متراژ اندازهگیریشده برای دو سازند است. نمونهبرداری از برش مطالعهشده بهطور سیستماتیک انجام و مبنای برداشت نمونهها از سازند گورپی 2 متر فاصله برای هر نمونه و مبنای نمونهبرداری برای سازند پابده 5/2 متر بهازای هر نمونه در نظر گرفته شد. بهمنظور بررسی حوادث زیستی، زوناسیون و مطالعۀ نانوفسیلها، تعداد 47 نمونه از بخش بالایی سازند گورپی و بخش زیرین سازند پابده برداشت شدند (20 نمونه از بخش بالایی سازند گورپی و 27 نمونه از بخش زیرین سازند پابده). آمادهسازی نمونهها طبق روش اسمیر اسلاید انجام شد (Bown and Young 1998)؛ سپس اسلایدها با میکروسکوپ پلاریزان المپوس (BH2)در نورهای معمولی و پلاریزه و بزرگنمایی 1000 مطالعه و سپس با دوربین نیکون عکسبرداری شدند. بهمنظور شناسایی گونهها و مطالعۀ تاکسونومیکی از منابع مختلفی مانند (Perch-Nielsen (1985 و Agnini et al. (2014) و برای تعیین حوادث زیستی و زوناسیون از زوناسیونهای ارائهشدۀ (Martini (1971 و Agnini et al. (2014) برای زمان پالئوژن استفاده شد.
بحث
الگوی نانواستراتیگرافی، بررسی زوناسیون و موقعیت مرز سازندهای گورپی و پابده در برش آرکواز
طی دهههای اخیر، زوناسیونهای مختلفی بر مبنای نانوفسیلهای آهکی برای پالئوسن ارائه شدهاند (Martini 1971; Okada and Bukry 1980) که درنهایت، Perch-Nielsen (1985) آنها را بهشکل زوناسیون کامل جمعآوری کرده است؛ علاوهبراین، افرادی نظیر Varol (1991) و Agnini et al. (2014) زوناسیونهایی را برای پالئوسن ارائه کردهاند. در مطالعۀ حاضر با شناسایی اجزای تشکیلدهندۀ نانوفسیلهای آهکی در رسوبات، 23 گونه متعلق به 17 جنس از این گروه فسیلی شناسایی شدند که تصاویر برخی از مهمترین گونهها در پلیت آورده شده است. حفظشدگی گونهها در برش مطالعهشده نسبتاً خوب است. در زوناسیون انجامشده، علامت اختصاری NP بیانکنندۀ نانوفسیلهای پالئوژن (Paleogene Nannofossil) از زوناسیون Martini (1971)و علامت اختصاری CNP نشاندهندۀ نانوفسیلهای آهکی پالئوسن (Calcareous Nannofossil Paleocene) از زوناسیون Agnini et al. (2014)است. زوناسیون نهشتههای متعلق به مرز سازندهای گورپی و پابده بر مبنای نخستین ظهور و آخرین حضور گونههای شاخص انجام و درنهایت، بر اساس تطابق با زوناسیونهای استاندارد جهانی به شناسایی بایوزونهایی در بخش بالایی سازند گورپی و بخش زیرین سازند پابده منجر شد (شکل 2).
شکل 2- چینهنگاری زیستی در مرز سازندهای گورپی و پابده بر مبنای نانوفسیلهای آهکی در برش آرکواز، جنوبشرق ایلام (کادر قرمز بیانکنندۀ شیلهای ارغوانی سازند پابده و کادر خاکستری بیانکنندۀ شیلهای خاکستری مایل به سبز سازند گورپی است).
معرفی بایوزونهای تعیینشده در بخش بالایی سازند گورپی
بازۀ زمانی اواخر دانین پسین- سلاندین پیشین تقریباً با Ma 7/2 از 58 تا 7/60 میلیون سال پیش بر پایۀ GTS (Gradstein et al. 2012) معادل است که با زونهایEllipsolithus macellus Zone (NP4)و Fasciculithus tympaniformis Zone (NP5) مقارن است. این بایوزونها در برش مطالعهشده، در 5/41 متری بخش بالایی سازند گورپی و در محدودۀ زمان پالئوسن (دانین پسین تا سلاندین) ثبت شدهاند. بایوزونهای شناساییشده در این محدوده به قرار زیر است:
Ellipsolithus macellus Zone (NP4/CNP6-CNP7)
طبق نظر Matini (1971)، این بایوزون از نخستین ظهور گونۀ Ellipsolithus macellus تا نخستین ظهور گونۀ Fasciculithus tympaniformis تعریف میشود. در برش مطالعهشده، گونههای Ellipsolithus macellus (نخستین نمونه از قاعدۀ برش) وFasciculithus tympaniformis (نمونۀ 13، 1/25 متر) شناسایی و ثبت شدند. در مطالعۀ حاضر، بایوزون NP4 با زون نانوفسیلی CNP6و بخش زیرین زونCNP7 از زوناسیون (Agnini et al. (2014 مطابقت و همخوانی دارد؛ البته بهعلت ثبتنشدن گونۀ Fasciculithus ulii در این زون،امکان تفکیکمرزبین زونهای CNP6و CNP7میسر نشد و ازاینرو، محدودۀ این بایوزونها (CNP6و بخش زیرین زونCNP7) بهشکل ترکیبی و از نخستین ظهور گونۀ Sphenolithus moriformis (نمونۀ 2، 8/3 متر) تا نخستین ظهور گونۀ Fasciculithus tympaniformis (نمونۀ 13، 1/25 متر) در نظر گرفته شد. سن این زون اواخر دانین پسین- سلاندین پیشین و ضخامت آن حدود 25 متر است.
Fasciculithus tympaniformis Zone (NP5/ CNP7- CNP8)
آخرین بایوزون شناساییشده در بخش بالایی سازند گورپی، بایوزون Fasciculithus tympaniformisZone است. Hay and Mohler (1967) این بایوزون را از نخستین ظهور گونۀ Fasciculithus tympaniformis تا نخستین ظهور گونۀ Heliolithus kleinpellii تعریف کردهاند. در مطالعۀ حاضر، این زون از نخستین ظهور گونۀ Fasciculithus tympaniformis (نمونۀ 13، 1/25 متر) تا نخستین ظهور گونۀ Heliolithus kleinpellii ادامه دارد. نخستین ظهور گونۀ Heliolithus kleinpellii در ضخامت 6/41 متری و نمونۀ 21 در انتهای سازند گورپی ثبت شد. حد بالایی این زون، آغاز شیلهای ارغوانی سازند پابده است. در برش بررسیشده، نخستین ظهور گونۀ Heliolithus cantabriae بهعنوان شاخص مرز بالایی زون CNP7 در ضخامت 3/32 متر و نمونۀ 17 ثبت شد. این بایوزون با بخش بالایی زون CNP7و بخش زیرین زونCNP8 از زوناسیون (Agnini et al. (2014 همخوانی دارد. بایوزون مطالعهشده معرف سن سلاندین وضخامت آن 5/16 متر است.
زونهای تعیینشده در بخش زیرین سازند پابده
زونهای تعیینشده در بخش زیرین سازند پابده که تقریباً با Ma 2 از 56 تا 58 میلیون سال پیش برپایۀ GTS (Gradstein et al. 2012) برای سن سلاندین- تانتین معادل است که بازونهای Heliolithus kleinpellii Zone (NP6/ Selandian-Thanetian)وDiscoaster mohleri Zone (NP7) / Heliolithus riedelii Zone (NP8) (NP7/8 combined Zone/ Thanetian) مقارن است. این بایوزونها دربرشمطالعهشده 9/64 متر از شیلهای ارغوانی بخش زیرین سازند پابده را به خود اختصاص میدهند.بایوزونهای شناساییشده در این محدوده به قرار زیر است:
Heliolithus kleinpellii Zone (NP6/ CNP8)
نخستین بایوزون شناساییشده در بخش زیرین سازند پابده (شیلهای ارغوانی)، بایوزون Heliolithus kleinpellii Zone است. این زون از نخستین ظهور گونۀ Heliolithus kleinpellii تا نخستین ظهور گونۀ Discoaster mohleri تعریف میشود. این زون را Hay and Mohler (1967) معرفی کردهاند. در برش مطالعهشده (آرکواز)، این زون از نخستین ظهور گونۀ Heliolithus kleinpellii (نمونۀ 21، 6/41 متر) تا نخستین ظهور گونۀ Discoaster mohleri (نمونۀ 40، 89 متر) تعیین شد. بایوزون مطالعهشده با بخش بالایی زون CNP8 از زوناسیون (Agnini et al. (2014 همخوانی دارد. سن این زون طبق ثبت نخستین ظهور گونههای شاخص بیانشده، سلاندین پسین- تانتین پیشین و ضخامت آن 4/47 متر است.
Discoaster mohleri Zone (NP7) / Heliolithus riedelii Zone (NP8) or (NP7/8 combined Zone - CNP9/10)
Hay and Mohler (1967) بایوزون Discoaster mohleri Zone (NP7) را از نخستین ظهور گونۀ Discoaster mohleri تا نخستین ظهور گونۀ Heliolithus riedelii یا نخستین ظهور گونۀ Discoaster nobilis و متعاقباً Perch-Nielsen (1972) زون Heliolithus riedelii Zone (NP8) را از نخستین ظهور گونۀ Heliolithus riedelii یا Discoaster nobilis تا نخستین ظهور گونۀ Discoaster multiradiatus تعریف کردهاند. در مطالعۀ حاضر، گونههای Heliolithus riedelii و Discoaster nobilis ثبت نشدند؛ ازاینرو، تعیین مرز بالایی زونهای NP8-NP7 میسر نشد و بنابراین، آخرین بایوزون متوالی تعیینشده در بخش زیرین سازند پابده، بایوزون ترکیبی NP7/8 (combined Zone) است؛ همچنین بر اساس بایوزوناسیون آگنینی و همکاران (Agnini et al. 2014)، زون CNP9 از نخستین ظهور گونۀ Discoaster mohleri(نمونۀ 40، 89 متر) تا نخستین حضور گونۀ Discoasterbackmanii است و بایوزون CNP10 از نخستین حضور گونۀ D. backmanii تا نخستین ظهور گونۀ Discoaster multiradiatus (نمونۀ 47 از متراژ پایانی) تعریف میشود. در مطالعۀ حاضر، گونههای Discoaster backmanii و D. multiradiatusثبت نشدند؛ ازاینرو، تعیین مرز زونهای CNP9-CNP10 امکانپذیر نشد. سن این زون ترکیبی مطابق ثبت گونههای شاخص بیانشده، تانتین وضخامت آن 5/17 متر است؛ بنابراین، در مرزی که بین بخش بالایی سازند گورپی و نهشتههای متعلق به بخش زیرین سازند پابده قرار دارد، زون نانوفسیلی CNP8 بهطور مشترک ثبت شد؛ ازاینرو، مرز بین دو سازند گورپی و پابده در برش آرکواز ازنظر دادههای نانوفسیلی پیوسته است.
بررسی حوادث زیستی بر مبنای نانوفسیلهای آهکی در برش مطالعهشده
باتوجهبه اینکه نانوفسیلهای آهکی از مهمترین ابزارهای چینهنگاری زیستی برای تعیین سن و تطابق لایههای رسوبی محسوب میشوند، این گروه فسیلی برای مطالعه در برش آرکواز استفاده شد. افرادی ازجمله Martini (1971)، (Okada and Bukry (1980، Varol (1991) و Agnini et al. (2014) زوناسیون نانوفسیلهای آهکی زمان پالئوسن را انجام دادهاند. در مطالعۀ حاضر برای بررسی حوادث زیستی نانوفسیلهای آهکی از الگوی زوناسیون (Martini (1971 استفاده و سپس با زوناسیون Agnini et al. (2014) و سایر برشها در پهنۀ زاگرس تطابق داده شد (شکل 3). مهمترین رویدادهای زیستی مربوط به نانوفسیلهای آهکی در بخش بالایی سازند گورپی در برش مطالعهشده،ثبت ظهور گونههای Ellipsolithus macellus(نخستین نمونه از آغاز بخش بالایی سازند گورپی)، Sphenolithus moriformis (نمونۀ 2، 8/3 متر)، Sphenolithus primus(نمونۀ 5، 7/8 متری) و سپس Fasciculithus tympaniformis (نمونۀ 13، 1/25 متر)به سن دانین پسین- سلاندین پیشین است که از نخستین حوادث قابلمشاهده در برش مطالعهشده در زون NP4 است (جدول 1). در مطالعۀ حاضر، بایوزون NP4 با زون نانوفسیلیCNP6 و بخش زیرین زون CNP7مطابقت دارد؛ البته بهعلت ثبتنشدن گونۀ Fasciculithus ulii، مرز زونهای CNP6 و CNP7 تعیین نشد. مهمترین حادثۀ زیستی در پی این حوادث زیستی، ظهور گونۀ Heliolithus cantabriae(نمونۀ 17، 3/32 متری) و سپس ظهور گونۀ Heliolithus kleinpelliiدر نمونۀ 21 و ضخامت 6/41 متری بهترتیب بهعنوان شاخصهای مرز بالایی بایوزون CNP7 و NP5 با سن سلاندین است؛ همانطور که در شکل 2 مشخص است، این گونهها در بالاترین بخش سازند گورپی ثبت شدهاند. حادثۀ زیستی بعدی که در قاعدۀ شیلهای ارغوانی از بخش زیرین سازند پابده مشاهده شد، ثبت نخستین ظهور گونۀ Discoaster mohleri در متراژ 89 و در نمونۀ 40 از بایوزون NP6 با سن سلاندین- تانتین است؛ از این حادثه برای تشخیص پایان زون CNP8 و همچنین بیان آغاز زون CNP9 استفاده شد. آخرین حادثۀ زیستی در برش مطالعهشده، ثبت نخستین حضور گونۀ Rhomboaster cuspis درضخامت 3/105 متری از بخش مطالعهشده در بخش زیرین سازند پابده است که بیانکنندۀ بخش بالایی زون ترکیبی NP7/8 به سن تانتین است. در مطالعۀ حاضر، گونههای Discoaster nobilis، Discoaster backmanii و Heliolithus riedelii ثبت و شناسایی نشدند؛ ازاینرو، تعیین مرز زونهای NP8-NP7 یا CNP9-CNP10 میسر نشد و بنابراین، مرز سازند گورپی و سازند پابده در برش مطالعهشده در زون CNP8 یا مرز بین زونهای NP5-NP6 از زوناسیون Martini (1971) قرار دارد؛ این در حالیست که مرز بین این دو سازند در برش شیخمکان (Parandavar et al. 2013) درون زون NP4، در برش چمآب (Senemari and Foroghi 2019) در پایان زون NP3 (CNP4)، در برش شاهنشین (Razmjooei et al. 2014) در زون NP9، در برش بوالفارس (Senemari 2018) در قاعدۀ زون NP6 و در برش کلچنار (Senemari 2017) در پایان زون NP6 قرار دارد (شکل 3).
جدول 1- ثبت حوادث زیستی نانوفسیلهای آهکی و متراژ اندازهگیریشده در برش آرکواز
شکل 3- چینهنگاری زیستی در مرز سازندهای گورپی و پابده بر مبنای نانوفسیلهای آهکی در برش مطالعهشده و مقایسه با برشهای دیگر (خط قرمز) در پهنۀ زاگرس (خط قرمز شاخص مرز سازندهای پابده و گورپی است).
نتیجه
بررسی نانوفسیلهای آهکی در بخش بالایی سازند گورپی و بخش زیرین سازند پابده در برش مطالعهشده به شناسایی 23 گونه متعلق به 17 جنس منجر شد. بر اساس زوناسیون (Martini (1971 و شاخصهای نانوفسیلی، بایوزونهای NP4 و NP5 در بخش بالایی سازند گورپی و بایوزونهای NP6 و NP7/8 در بخش زیرین سازند پابده تشخیص داده شدند. در مطالعۀ حاضر، بایوزونهای یادشده با بایوزونهای CNP6، CNP7، CNP8 و CNP9/10 از زوناسیون ارائهشدۀ Agnini et al. (2014) در پالئوسن قابلانطباق است. بر اساس ارزش چینهشناسی بایوزونهای معرفیشده، سن بخش بالایی سازند گورپی اواخر دانین پسین- سلاندین و سن بخش زیرین سازند پابده سلاندین- تانتین است. بخش انتهایی سازند گورپی و بخش زیرین سازند پابده بر بایوزون نانوفسیلی CNP8 از زوناسیون Agnini et al. (2014) منطبق است؛ بنابراین با بررسی گونههای شاخص نانوفسیلی و ثبت بایوزونهای نانوفسیلی موجود، مرز سازندهای گورپی و پابده در برش آرکواز پیوسته است و در بایوزون CNP8 قرار دارد.