نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی، دانشگاه زنجان، ایران
2 استادیار، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، ایران
3 دانشیار، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، ایران
4 دانشیار گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
The Ruteh Formation in the Qharkhotlou region (southwest of Zanjan) mainly consists of 52 m sandy limestones and cream to grey thin to medium-bedded limestones. In this area, the Routh Formation overlies the quartz-bearing sandstones of the Doroud Formation and is overlain by laterite-bauxite horizon. Based on fieldwork and microscopic studies, six carbonate microfacies is identified in the Routh Formation in the Qharkhotlou area. The interpretation of microfacies and the lack of coral great barrier reefs, absence of turbidite deposits as well as the presence of skeletal allochmes such as green algae, bivalve, brachiopoda, benthic foraminifera and echinoderm debris indicate that these microfacies possibly were deposited inside the shallow parts of a carbonate ramp . In order to study the geochemical characteristics of the Ruteh Formation and also to determinate the original carbonate mineralogy, the main (Mg and Ca) and trace (Sr, Na, Mn and Fe) elements were analyzed on 15 samples of these limestones (mainly micrite). Based on the two-variable diagrams such as Sr vs. Na, Mn vs. Sr/Na, Na vs. Mn and also Sr/Mn vs. Mn, it can be stated that the original carbonate mineralogy of these studied limestones in the Ruteh Formation are calcite-aragonite mixture which is consistent with the formation enviroment of these studied carbonates at the Palaeo-Tethys southern margin during the Permian.
Introduction
The Ruteh Formation is one of the most fossiliferous carbonate units in the Alborz Mountains. Lithostratigraphically, the Ruteh Formation in Alborz Mountains was correlated with the Jamal Formation in Central Iran Basin. This formation, defined in Alborz Mountains by Assereto (1963), displays a carbonate sequence relatively homogeneous of grey to dark limestones with intercalated marls. The type section of the Ruteh Formation is located in central Alborz near the village of Ruteh (North of the Tehran), where it has a thickness of 230 meters and consists of dark grey, medium-bedded to massive fossiliferous limestones (Assereto 1963). Lasemi (2001) characterized the sedimentary palaeoenvironments of the Ruteh Formation as equivalents of modern carbonate environments of the southern Persian Gulf with open sea, shoal, lagoon and tidal flat, respectively. The erosional lower boundary of the Ruteh Formation rests everywhere unconformably on the older lithological units (mostly Doroud Formation) and the upper boundary of the Ruteh Formation is regionally marked by a bauxite-laterite deposits (Aghanabati 2010), in the most areas of Central Iran. In this research for the first time depositional conditions and elemental geochemistry of the Ruteh Formation in the Zanjan province (Qharkhotlou section) have been evaluated.
Material & Methods
In this research to recognize the sedimentary environment and original carbonate mineralogy of the Ruteh Formation, we used one unique outcrop at the Qharkhotlou region located in the southwest of Zanjan. The section measured a total thickness of 52 m and consists of sandy limestone and cream to grey thin to medium-bedded limestones. In this area, the Routh Formation overlies the quartz-bearing sandstones of the Doroud Formation and is overlain by laterite-bauxite horizon. During the fieldwork studies, 35 rock samples from carbonate deposits have been taken for petrographic studies and geochemical analysis. In order to differentiate ferroan and non-ferroan calcite from ferroan and non-ferroan dolomite in thin sections, the staining method of Dickson (1965) was applied. Carbonate rocks were classified according to the schemes of Dunhum (1962). Flügel (2010) facies belts and sedimentary models were also used in this research. The composition of associated fauna and non-skeletal grains was considered. Sedimentologic texture and structure have been described in a semi-quantitative manner. Elemental geochemistry analyses (major and trace elements) were performed on 15 samples of these carbonates through the succession. The concentration of Ca, Mg, Fe, Mn and Sr of samples was measured at the Zarmazma Mineral Studies Company, Tehran.
Discussion of Results & Conclusions
Based on the field and petrographic studies, the microfacies and depositional environment of the Ruteh Formation were recognized in the studied section. This formation has been made of six microfacies which deposited in a shallow open marine environment. These facies mainly consists of different kinds of benthic foraminifers with microgranular and porcelaneous shells (such as: miliolid), algae, echinoids, brachiopods and bivalve debris, along with some non-skeletal components (e.g., aggregates and intraclasts). These recognized microfacies from shallowest to deepest environments included as follow: (1) aggregate bioclast sandy wackestone, (2) peloid small benthic foraminifera wackestone, (3) bivalve green algae wackestone to packstone, (4) intraclast bioclast packstone to grainstone, (5) green algae brachiopoda packstone and finally (6) echinoderm brachiopoda wackestone. Gradual microfacies change, abundant micrites, the absence of calciturbidites and lack of extensive barrier reefs with considerable thickness, confirms a carbonate ramp for the studied carbonates succession. The microfacies mostly deposited in a distal inner ramp. The five microfacies (MF1–MF5), belong to distal inner ramp and just one is located in the proximal middle ramp (MF6: echinoderm brachiopoda wackestone). Whether carbonate ramps were distally steepened or homoclinal cannot be confirmed by the current study, since we are focusing on the shallowest environments. In the studied area, the boundary between Routeh and Shemshak formations is identified by thick laterite-bauxite layers with a thickness of about 20 m which clearly show an erosional surface forming during a warm and humid climatic condition. The geochemical results show that the samples are completely composed of limestones. Geochemical analysis of the limestones such as Ca, Mg, Sr (147–-582 ppm), Na (262–-974 ppm), Mn (101–-577 ppm) and Fe (400–-14100 ppm), and their bivariate plots (such as Sr, Sr/Na and Sr/Ca) indicate that the original carbonate mineralogy is calcite-aragonite mixture which is consistent with the formation of these studied carbonate deposits at the Palaeo-Tethys southern margin during the Permian. Geochemical studies also confirm that Ruteh carbonates were deposited in a shallow warm-water environment in the study area.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
نخستینبار آسرتو در سال 1963 (Asseretto 1963)، سازند کربناتۀ روته به ضخامت 230 متر را بهعنوان دومین چرخۀ رسوبی پرمین البرز- آذربایجان در درۀ روته مطالعه و معرفی کرد. این سازند که یکی از پرفسیلترین واحدهای سنگی ازنظر دیرینهشناسی است، در گسترههای وسیعی از البرز خاوری تا آذربایجان رخنمون دارد و شامل ردیفهایی از سنگآهکهای لایهای خاکستری تا تیره با تناوبی از لایههای نازک مارن است (Aghanabati 2010). این سازند یکی از آخرین تشکیلات پالئوزوئیک است که اهمیت بسزایی دارد و میزبان بسیاری از کانسارهای رسوبی متداول است (e.g. Alipour et al. 2014; Shamanian et al. 2015). تاکنون مطالعههای فسیلشناسی و رسوبشناسی (Babaei Khu et al. 2013; Kafshduz et al. 2014)، محیط رسوبی، ریزرخسارهها و چینهنگاری سکانسی (Hasani et al. 2014; Bastami et al. 2017) متعددی دربارۀ سازند روته در مناطق مختلف البرز انجام شدهاند؛ باوجوداین، سازند روته در منطقۀ زنجان کمتر مدنظر قرار گرفته است؛ در همین راستا و برای نخستینبار، بُرش چینهشناسی مناسبی از سازند روته در منطقۀ قارخوتلو در فاصلۀ حدود 25 کیلومتری جنوبباختر زنجان با مختصات جغرافیایی˝2 ´30 ˚36 عرض شمالی و˝82 ´28 ˚48 طول خاوری برای مطالعههای دقیق چینهشناسی، محیط رسوبی و ژئوشیمیایی انتخاب شد. نتایج پژوهش حاضر میتوانند برای انطباق بهتر این سازند بین بخشهای البرز مرکزی و باختری و بازسازی جغرافیای دیرینۀ زمان پرمین در حوضههای رسوبی البرز و ایران مرکزی استفاده شوند.
روش مطالعه
ابتدا با بررسی و مطالعۀ نقشهها و تصاویر ماهوارهای، برش مناسبی از سازند روته در منطقۀ مطالعهشده انتخاب شد و سپس پیمایشهای صحرایی برای شناخت ساختمانهای رسوبی، یافتن مرز سازندها و اندازهگیری ضخامت بُرش انتخابشده انجام شدند. نقشۀ 1:5000 زمینشناسی منطقۀ مدنظر با پیمایشهای صحرایی منظم و همچنین استفاده از تصویر ماهوارهای Google Earth ترسیم شد. ضخامت سازند در منطقۀ مطالعهشده 52 متر اندازهگیری شد و پساز انجام بررسیهای صحرایی، تعداد 35 نمونۀ سنگی از نهشتههای کربناتۀ سازند روته برداشت شدند؛ نمونهها باتوجهبه تغییر ویژگیهای رسوبشناسی و رخسارهای برداشت شدند. ویژگیهای فسیلشناسی، سنگشناسی و ریزرخسارهای نمونههای کربناته پساز رنگآمیزی با محلول آلیزارین قرمز (Dickson 1966) روی 16 مقطع نازک مطالعه شدند. مقاطع نازک تهیهشده در آزمایشگاه و با میکروسکوپ پلاریزان ازنظر محتوای فسیلی، ویژگیهای بافتی و رسوبشناسی بررسی شدند. نامگذاری سنگهای کربناته بر اساس تقسیمبندی رایج و متداول دانهام (Dunham 1962) انجام شد. در تفسیر ریزرخسارهها و تعیین محیط رسوبی سنگهای کربناته از روش فلوگل (Flügel 2010) استفاده شد. در مرحلۀ بعد، بهمنظور تعیین ترکیب کانیشناسی اولیۀ کربناتهای مطالعهشده، تعداد 15 نمونه از سنگآهکهای سازند روته (عمدتاً از بخشهای میکرایتی نمونهها) انتخاب و برای اندازهگیری عناصر اصلی و فرعی به آزمایشگاه شرکت زرآزما در تهران ارسال و به روشهای ICP-MS و XRF تجزیهوتحلیل شدند.
زمینشناسی و چینهشناسی
منطقۀ مطالعهشده در تقسیمبندی پهنههای زمینساختی- رسوبی ایران (Aghanabati 2010)، بخشی از بخشهای شمالباختری پهنۀ ایران مرکزی محسوب میشود. این منطقه جزء کوچکی از ورقۀ زمینشناسی مقیاس 1:100000 زنجان (Babakhani and Sadeghi 2004) را در بخشهای جنوبباختری آن به خود اختصاص میدهد. بر اساس پیمایشهای صحرایی انجامشده، نقشۀ زمینشناسی با مقیاس 1:5،000 از منطقۀ قارخوتلو تهیه شد (شکل 1). واحدهای سنگی موجود در این منطقه شامل سازندهای میلا، دورود، روته، افق لاتریتی- بوکسیتی و شمشک هستند که با واحدهای کواترنری پوشیده شدهاند (شکلهای 1 و 2).
شکل 1- نقشۀ زمینشناسی 1:5000تهیهشده از منطقۀ قارخوتلو
سازند روته در منطقۀ قارخوتلو 52 متر ضخامت دارد (شکل 3). تغییرات سنگشناسی این سازند از پایین به بالا بهترتیب عبارتند از: 1. چهار متر سنگآهکهای ماسهای ضخیملایۀ کرمرنگ حاوی ذرات آواری (کوارتز)؛ 2. بیست متر سنگآهکهای نازکلایۀ کاملاً تیرهرنگ دارای آلوکمهای اسکلتی براکیوپود و خارپوست؛ 3. پنج متر سنگآهکهای خاکستریرنگ متوسط تا ضخیملایۀ دارای مقادیر فراوان خردههای اسکلتی جلبک سبز و دوکفهای؛ 4. بیست متر سنگآهکهای خاکستریرنگ متوسطلایه همراه با نودولها و باندهای چرتی؛ 5. سه متر سنگآهکهای خاکستریرنگ روشن متوسط تا نازکلایۀ دارای مقادیر فراوان خردههای اسکلتی براکیوپود و جلبک سبز. توالی چینهشناسی سازند روته در بُرش قارخوتلو در شکل 3 نمایش داده شده است. امتداد لایههای این سازند، شمالباختری- جنوبخاوری با شیب حدود 35 درجه بهسمت جنوبباختر است. سازند روته بهطور همشیب روی سازند دورود قرار دارد (شکلهای 2 و 3) و خود بهطور همشیب با افق لاتریتی- بوکسیتی به ضخامت تقریبی 20 متر و بهشکل ناپیوستگی فرسایشی پوشیده شده است (شکلهای 2 و 3). افق لاتریتی- بوکسیتی مطالعهشده با رنگ قرمز و در برخی بخشها با رنگ زرد در منطقه رخنمون دارد (شکل 2، ت) و به سه بخش پیزوئیدی قرمز زیرین، بخش قرمز میانی و بخش زرد آجری بالایی تقسیم میشود. بافتهای پیزوئیدی و اووئیدی از بافتهای غالب این افق هستند (شکل 2، ث تا چ)؛ البته طی مطالعههای صحرایی، یک واحد تراکی آندزیبازالت به رنگ سبز تا خاکستری مایل به سبز و با ضخامت کم (حدود یک متر) زیر افق لاتریتی- بوکسیتی شناسایی شده است که گسترش جانبی ندارد و در دیگر برشهای سازند روته در منطقۀ زنجان مشاهده نشده است (Zohdi 2018). ضخامت کم سازند روته در برش مطالعهشده ممکن است بهعلت تأثیر ناپیوستگی فرسایشی بزرگمقیاس مرز پرمین و تریاس باشد که درنتیجۀ آن، بخش اعظمی از رسوبات متعلق به سازند روته از بین رفتهاند. همانطور که گفته شد، این افق فرسایشی 20 متر ضخامت دارد و روی آن بهجای سازند الیکا، نهشتههای شیلی و ماسهسنگ سبزرنگ سازند شمشک رسوبگذاری کردهاند که خود میتواند بهعلت تأثیر این فاز فرسایشی باشد.
ریزرخسارهها و محیط رسوبی
بر اساس مشاهدههای صحرایی و بررسی مقاطع نازک میکروسکوپی و باتوجهبه زمینۀ سنگ و اجزای تشکیلدهنده، شش ریزرخسارۀ رسوبی برای نهشتههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو شناسایی شد (شکلهای 4 و 5 و جدول 1). در ادامه، توصیف هریک از این ریزرخسارهها که از بخشهای کمعمقتر حوضۀ رسوبی بهسمت بخشهای عمیقتر آن گسترش یافتهاند، بیان و به تفسیر محیط رسوبی آنها پرداخته میشود.
شکل 2- تصاویر صحرایی سازند روته در بُرش قارخوتلو؛ الف. نمایی کلی از سازند روته و دیگر سازندهای پالئوزوئیک پایینی در منطقۀ مطالعهشده (دید بهسمت شمال)، ب. نمایی نزدیکتر از مرز زیرین سازند روته با سازند دورود (دید بهسمت جنوب)، پ. نمایی از مرز بالایی سازند روته با افق لاتریتی- بوکسیتی در منطقۀ مطالعهشده (دید بهسمت جنوبباختر)، ت. افق لاتریتی- بوکسیتی با ضخامت درخور توجه درمنطقۀ مطالعهشده، ث تا چ. تصاویر میکروسکوپی از افق لاتریتی- بوکسیتی در توالی مطالعهشده که در این تصاویر، حضور پیزوئیدها بهعنوان یکی از اجزای اصلی تشکیلدهندۀ این افق مشخص است.
شکل 3- ستون سنگچینهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو، جنوبباختر زنجان
جدول 1- ریزرخسارههای شناساییشده در سازند روته در برش قارخوتلو
Facies Code |
Facies Name |
Main Lithology |
Main Allochems |
Minor Allochems |
Sedimentary Environment |
Facies 1 |
Aggregate bioclastsandy wackestone |
Thick- bedded Sandy limestone |
Quartz (15%) Aggregate (8%) |
Red algae (5%) Benthic foraminifera (3%) Gastrapoda (2%) Echinoderm (2%) Brachiopoda (2%)
|
Distal inner ramp |
Facies 2 |
Peloid small benthic foraminifera wackestone |
Thin to thick- bedded limestone |
Small benthic foraminifera (14%) Peloid (10%) |
Quartz (6%) Echinoderm (5%) Brachiopoda (5%) Ostracoda (4%) |
Distal inner ramp |
Facies 3 |
Bivalve green algae wackestone to packstone |
Thin to thick- bedded limestone |
Green algae (15%) Bivalve (10%) |
Echinoderm (5%) Intraclast (5%) Brachiopoda (2%) |
Distal inner ramp |
Facies 4 |
Intraclast bioclast packstone to grainstone |
Medium-bedded limestone |
Intraclast (10%) Green algae (7%) Bivalve (7%) |
Echinoderm (5%) Gastropoda (2%) Benthic foraminifera (2%) |
Distal inner ramp |
Facies 5 |
Green algae brachiopoda packstone |
Medium bedded limestone |
Brachiopoda (20%) Green algae (10%) |
Bivalve (5%) Peloid (5%) Oncoid (3%) |
Distal inner ramp |
Facies 6 |
Echinoderm brachiopoda wackestone |
Thin to medium-bedded limestone |
Brachiopoda (20%) Echinoderm (10%) |
Benthic foraminifera (5%) Bryozoans (2%) |
Proximal middle ramp |
ریزرخسارۀ وکستون ماسهای حاوی بایوکلست و اگرگات (Aggregate bioclast sandy wackestone)
توصیف: این ریزرخساره در بخشهای قاعدهای سازند روته بهشکل یک واحد آهکهای ماسهای ضخیملایه دیده میشود. ویژگی شاخص این ریزرخساره، وجود مقادیر نسبتاً زیادی از دانههای درشت کوارتز در حد ماسه (حدود 15 درصد) است که غالباً تکبلوریاند و خاموشی موجی دارند. آلوکمهای اسکلتی موجود در این ریزرخساره شامل جلبک قرمز (5 درصد)، فرامینیفر بنتیک (3 درصد)، گاستروپود (2 درصد)، خارپوست (2 درصد) و براکیوپود (2 درصد) هستند و از آلوکمهای غیراسکلتی غالب آن میتوان به آگرگات (حدود 8 درصد) اشاره کرد (شکلهای 4، الف و 5). آلوکمها در این ریزرخساره در زمینهای از ماتریکس میکرایتی و به حالت وکستون قرار گرفتهاند. دولومیتیشدن مهمترین فرایند دیاژنتیکی در این ریزرخساره است که حدود 8 درصد ریزرخساره را به خود اختصاص میدهد (شکل 4، ب). دولومیتهای این ریزرخساره عمدتاً ریزبلور و نیمهشکلدارند. بلورهای دولومیت بهطور پراکنده در بخشهای مختلف مقطع نازک میکروسکوپی شناسایی شدهاند و توزیع اندازۀ بلور در آنها یکنواخت است؛ این دولومیتها متراکمند و تخلخل ناچیزی دارند.
تفسیر: حضور دانههای درشت کوارتز و آلوکمهایی مانند آگرگات و همچنین قرارگرفتن این آلوکمها در زمینهای از ماتریکس میکرایتی در این ریزرخساره بیانکنندۀ محیط کمعمق با انرژی متوسط تا زیاد است. حضور دانههای درشت کوارتز (در اندازۀ ماسه) به همراه ذرات اگرگاتی، نزدیکی مجموعه را به محیطهای ساحلی نشان میدهد (Flügel 2010; Leda et al. 2014; Kansun et al. 2018). بهطورکلی، ریزرخسارههای کربناتۀ دارای کوارتزهای آواری دانهدرشت غالباً به محیط رسوبگذاری دریایی کمعمق نسبت داده میشوند (Flügel 2010). ریزرخسارۀ وکستون ماسهای حاوی بایوکلست و اگرگات باتوجهبه اجزای تشکیلدهندۀ آن و بهویژه نوع فسیلهای تشکیلدهنده، عمدتاً در بخشهای انتهایی پلتفرم کربناتهای از نوع رمپ رسوبگذاری کرده است. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF- 20 (Flügel 2010) است.
شکل 4- تصاویر میکروسکوپی ریزرخسارههای سازند روته؛ الف. ریزرخسارۀ وکستون ماسهای حاوی بایوکلست و آگرگات (نور پلاریزۀ متقاطع)، ب. دولومیتیشدن در ریزرخسارۀ وکستون حاوی براکیوپود و خارپوست (نور پلاریزۀ متقاطع)، پ. ریزرخسارۀ وکستون حاوی فرامینیفر بنتیک کوچک و پلوئید (نور پلاریزۀ متقاطع)، ت. ریزرخسارۀ وکستون تا پکستون حاوی جلبک سبز و دوکفهای (نور پلاریزۀ عبوری)، ث. ریزرخسارۀ پکستون تا گرینستون حاوی بایوکلست و اینتراکلست (نور پلاریزۀ متقاطع)، ج. ریزرخسارۀ پکستون حاوی براکیوپود و جلبک سبز (نور پلاریزۀ متقاطع)، چ. ریزرخسارۀ وکستون حاوی براکیوپود و خارپوست (نور پلاریزۀ متقاطع)، ح. فرایند سیلیسیشدن روی پوستۀ براکیوپود (نور پلاریزۀ متقاطع). Aggr:اگرگات،Ben. Fora : فرامینیفر بنتیک،Bio : بایوکلست، Biv: دوکفهای،Bra : براکیوپود، Echi: خارپوست،Gr. Alg : جلبک سبز، Intra: اینتراکلست، Pel: پلوئید، Qz: کوارتز
ریزرخسارۀ وکستون حاوی فرامینیفر بنتیک کوچک و پلوئید (Peloid small benthic foraminifera wackestone)
توصیف: این ریزرخساره در بخشهای پایینی و میانی سازند روته و داخل سنگآهکهای نازک تا متوسطلایه دیده میشود. وجود فرامینیفرهای بنتیک با پوستۀ تیره (پورسلانوز) از ویژگیهای بارز این ریزرخساره است که اغلب طی فرایند میکرایتیشدن به ذرات غیراسکلتی پلوئید تبدیل شدهاند. فرامینیفرهای بنتیک تیره حدود 14 درصد از ریزرخساره را به خود اختصاص میدهند؛ پلوئید حدود 10 درصد و دانههای کوارتز تکبلوری با خاموشی موجی و فراوانی حدود 6 درصد از دیگر اجزای تشکیلدهنده این ریزرخسارهاند. از بایوکلستهایی که در این ریزرخساره مشاهده میشوند میتوان به قطعهها و خردههای خارپوست (5 درصد)، براکیوپود (5 درصد) و استراکود (4 درصد) اشاره کرد (شکل 4، پ)؛ همچنین، درصد کمی (حدود 2 درصد) از این ریزرخساره دولومیتی شده است. دولومیتهای این ریزرخساره، ریزبلور و عمدتاً نیمهشکلدارند. وجود رگههای کلسیتی از دیگر ویژگیهای این ریزرخساره است.
تفسیر: حضور فرامینیفرهای بنتیک با پوستۀ تیره، پلوئیدها، دانههای درشت کوارتز و قرارگرفتن این آلوکمها در زمینهای از ماتریکس میکرایتی گواه روشنی بر رسوبگذاری این ریزرخساره در بخشهای انتهایی محیط رسوبی رمپ کربناته است (Davydov et al. 2014). دانههای کوارتز و فراوانی اجزای غیراسکلتی نظیر پلوئیدها و وجود گل آهکی در زمینه نشاندهندۀ محیطی آرام با تأثیر کمتر امواج در بخشهای کمانرژی رمپ کربناته است (Papazzoni and Trevisani 2006; Flügel 2010)؛ البته پلوئیدها در گسترۀ وسیعی میتوانند حضور داشته باشند، اما حضور غالب آنها به محیط رسوبی با انرژی کم تا متوسط مربوط میشود (Adachi et al. 2004). این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF- 20 (Flügel 2010) است.
ریزرخسارۀ وکستون تا پکستون حاوی جلبک سبز و دوکفهای (Bivalve green algae wackestone to packstone)
توصیف: این ریزرخساره جزء بخشهای میانی سازند روته است و در واحدهای سنگآهکی نازک تا ضخیملایۀ این سازند مشاهده میشود. فراوانی جلبک سبز و دوکفهای ویژگی مهم این ریزرخساره است. خردههای اسکلتی تشکیلدهندۀ این ریزرخساره اغلب جلبکهای سبز (15 درصد) و دوکفهای (10 درصد)، مقادیر کمتری خردههای اسکلتی خارپوست (5 درصد) و براکیوپود (2 درصد) و آلوکمهای غیراسکلتی نظیر اینتراکلست (5 درصد) هستند (شکل 4، ت)؛ این دانهها عمدتاً در زمینۀ میکرایتی قرار گرفتهاند و وجود رگههای کلسیتی پُرشده با کلسیت و دانههای چندبلوری کوارتز با خاموشی موجی (5 درصد) دیگر ویژگی این ریزرخساره است. بخشهایی از این ریزرخساره (حدود 5 درصد) طی فرایندهای دیاژنتیکی، دولومیتی شده است؛ این نوع دولومیت از موزائیکهای متوسط متراکم (میانگین تخلخل 2 درصد)، نیمهشکلدار با توزیع اندازۀ غیریکنواخت تشکیل شده است. این ریزرخساره همراه با ریزرخسارۀ شمارۀ 2 فراوانی درخور توجهی در منطقۀ مطالعهشده دارد و بهشکل وکستون تا پکستون مشاهده میشود.
تفسیر: این ریزرخساره همانند دو ریزرخسارۀ قبلی بهعلت حضور آلوکمهایی نظیر جلبک سبز، دوکفهای و دانههای کوارتز، احتمالاً در بخشهای انتهایی رمپ داخلی پلتفرم کربناتۀ سازند روته رسوبگذاری کرده است. زمینۀ میکرایتی ریزرخسارۀ وکستون تا پکستون حاوی جلبک سبز و دوکفهای نیز گویای تشکیل آن در محیطی با انرژی کم تا متوسط است (Laya and Tucker 2012). باتوجهبه بافت این ریزرخساره و اجزای تشکیلدهندۀ آن میتوان بیان کرد رسوبگذاری این ریزرخساره عمدتاً در مناطق با انرژی کم تا متوسط و کمعمق حوضۀ رسوبی انجام شده است. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF- 17 (Flügel 2010) است.
ریزرخسارۀ پکستون تا گرینستون حاوی بایوکلست و اینتراکلست (Intraclast bioclast packstone to grainstone)
توصیف: این ریزرخساره در بخشهای بالایی توالی مطالعهشده و داخل سنگهای آهکی متوسطلایۀ سازند روته مشاهده میشود. آلوکمهای اسکلتی موجود در این ریزرخساره شامل جلبک سبز (7 درصد) و دوکفهای (7 درصد) است. خارپوست (5 درصد)، گاستروپود (2 درصد) و فرامینیفر بنتیک (2 درصد) نیز همراه با جلبک سبز و دوکفهای در این ریزرخساره مشاهده میشود (شکل 4، ث). اینتراکلست با فراوانی حدود 10 درصد از آلوکمهای غیراسکلتی این ریزرخساره است. این ریزرخساره بهشکل پکستون تا گرینستون مشاهده میشود و آلوکمها در زمینهای از سیمان پراکنده هستند. فرایند دیاژنتیکی دولومیتیشدن (حدود 5 درصد) نیز در این ریزرخساره مشهود است. دولومیتهای این ریزرخساره، ریزبلور و عمدتاً نیمهشکلدارند. این ریزرخساره نسبت به ریزرخسارههای قبلی فراوانی کمتری در منطقۀ مطالعهشده دارد و تنها ریزرخسارۀ حاوی سیمان است که بهشکل گرینستون مشاهده میشود.
تفسیر: وجود اینتراکلست و سیمان اسپاریتی نشاندهندۀ انرژی متوسط تا نسبتاً زیاد محیط رسوبگذاری در زمان تشکیل این ریزرخساره است (Flügel 2010; de Wet et al. 2012; Abdolmaleki et al. 2016). محیط تشکیل این ریزرخساره بهعلت حضور اینتراکلست و همچنین حضور جلبک سبز بهشکل رمپ داخلی (Inner ramp) تفسیر میشود که این ریزرخساره در بخشهای انتهایی (Distal) آن تشکیل شده است. فراوانی سیمان اسپاری، نبود میکرایت و پُرشدن فضای خالی بین دانهها با سیمان اسپاری نشاندهندۀ انرژی متوسط تا نسبتاً زیاد در زمان رسوبگذاری این ریزرخساره است. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF-17 (Flügel 2010) است.
5- ریزرخسارۀ پکستون حاوی براکیوپود و جلبک سبز (Green algae brachiopoda packstone)
توصیف: این ریزرخساره در بخشهای بالایی توالی مطالعهشده و در واحدهای آهکی متوسطلایۀ سازند روته مشاهده میشود. براکیوپود (20 درصد) و جلبک سبز (10 درصد) از آلوکمهای اسکلتی شاخص و فراوان این ریزرخسارهاند و از دیگر آلوکمهای اسکلتی این ریزرخساره عبارتند از: فرامینیفر بنتیک (10 درصد)، خارپوست (10 درصد)، دوکفهای (5 درصد) و گاستروپود (2 درصد) (شکل 4، ج)؛ از آلوکمهای غیراسکلتی نیز میتوان به حضور پلوئید (5 درصد) اشاره کرد. وجود درصد کمی (حدود 3 درصد) ذرات آنکوئید در اندازهای حدود 5 میلیمتر با هستهای درشت در حدود 2/2 میلیمتر متشکل از بلورهای درشت کلسیت یکی از ویژگیهای شاخص این ریزرخساره است. در لایههای متحدالمرکز تشکیلدهندۀ ذرات آنکوئید، بایوکلستهایی نظیر قطعههای دوکفهای بهشکل پراکنده مشاهده میشوند؛ لایههای متحدالمرکز این ذرات، جلبک قرمز هستند. گفتنی است ذرات آنکوئید تنها در این ریزرخسارۀ رسوبی شناسایی شدهاند. سیلیسیشدن و دولومیتیشدن فرایندهای دیاژنتیکی شاخصیاند که در این ریزرخساره مشاهده میشوند. ویژگی بلورهای دولومیت در این ریزرخساره مشابه با ریزرخسارههای قبلی است و بهطور متوسطبلور و نیمهشکلدار مشاهده میشوند. آلوکمهای موجود در این ریزرخساره در ماتریکس میکرایتی و بعضاً سیمان اسپارایتی پراکندهاند. این ریزرخساره نسبت به دیگرریزرخسارههای موجود در منطقۀ مطالعهشده فراوانی بسیار زیادی دارد.
تفسیر: وجود آلوکمهایی نظیر براکیوپود، جلبک سبز، فرامینیفر بنتیک و پلوئید در این ریزرخساره بیانکنندۀ رسوبگذاری و تشکیل آن در محیط کمعمق است که میتوان محیط رسوبی رمپ داخلی را برای آن در نظر گرفت. گفتنی است ریزرخسارۀ پکستون حاوی براکیوپود و جلبک سبز در بخشهای انتهایی این رمپ رسوبگذاری کرده است. فراوانی و حضور جلبکها ازجمله جلبک سبز و ماکروفسیلهای کفزی مانند گاستروپودها، دوکفهایها و خردههای خارپوست گواهی بر رسوبگذاری این ریزرخساره در محیط رمپ داخلی است (Blomeier et al. 2013)؛ همچنین وجود آنکوئید از ویژگیهای شاخص این ریزرخساره است که آنکوئیدهای با اندازۀ بزرگتر و قشر میکرایتی ضخیمتر در شرایط محیطی آرام و کمانرژی تشکیل میشوند (Flügel 2010; Peryt et al. 2014). این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF- 17 (Flügel 2010) است.
ریزرخسارۀ وکستون حاوی براکیوپود و خارپوست (Echinoderm brachiopoda wackestone)
توصیف: این ریزرخساره تقریباً در بخشهای بالایی توالی مطالعهشده و همراه با سنگآهکهای نازک تا متوسطلایۀ سازند روته مشاهده میشود. وجود درصد درخور توجهی از براکیوپود (حدود 20 درصد) و خارپوست (حدود 10 درصد) از ویژگیهای این ریزرخساره است و از دیگر آلوکمهای شاخص موجود در این ریزرخساره میتوان به فرامینیفر بنتیک (حدود 5 درصد) و بریوزوا (حدود 2 درصد) اشاره کرد (شکل 4، چ). فرایند دیاژنتیکی دولومیتیشدن، سیلیسیشدن (شکل 4، ح) و وجود رگههای کلسیتی از دیگر ویژگیهای این ریزرخساره است. گفتنی است دولومیتهای این رخساره غالباً ریزبلور و نیمهشکلدارند. تمام آلوکمهای این ریزرخسارۀ رسوبی در زمینۀ گلی و بهشکل وکستونی مشاهده میشوند.
تفسیر: ریزرخسارۀ وکستون حاوی براکیوپود و خارپوست ازنظر محیط رسوبگذاری متفاوتتر از پنج ریزرخسارۀ دیگر است. حضور آلوکمهایی مانند براکیوپود، خارپوست و بریوزوا گواهی روشن بر تشکیل این ریزرخساره در محیطهای رسوبی عمیقتر و در بخشهای ابتدایی رمپ میانی (Proximal middle ramp) است (Flügel 2010). تجمع اجزای اسکلتی مانند خارپوست و براکیوپود در محیط رمپ میانی معمول است و در اثر فرایندهای مختلف شامل جریانها و امواج ایجاد میشود (Flügel 2010; Blomeier et al. 2013) ؛ همچنین در رمپ میانی بهعلت انرژی زیاد در زمان طوفانیبودن، رخسارههای پکستون تا گرینستون طی زمان کوتاه برجای گذاشته میشوند (Burchette and Wright 1992) که این حالت در تعدادی از مقاطع مربوط به این ریزرخساره مشاهده شده است. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ RMF- 7 (Flügel 2010) است.
شکل 5- نمودار پراکندگی عمودی ریزرخسارهها و تغییرات محیط رسوبی سازند روته در برش قارخوتلو
محیط رسوبی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو
تجزیهوتحلیل محیطهای رسوبگذاری بهترین روش برای تعیین شرایط و چگونگی تهنشست رسوبات در زمان تشکیل آنهاست که در آن، عوامل مؤثر بر محیط رسوبگذاری بررسی میشوند و مدلهای رسوبگذاری با استفاده از یافتهها و اطلاعات حاصل از مطالعههای سنگنگاری و ریزرخسارهای بهمنظور درک سادهتر محیط رسوبگذاری ارائه میشوند (Flügel 2010).
باتوجهبه مطالعههای صحرایی و ریزرخسارههای شناساییشده و تغییرات تدریجی ریزرخسارهها به یکدیگر (شکل 5)، نبود آثار ریفهای بزرگ سدی مرجانی، نبود رسوبات توربیدایتی، ریزشی و لغزشی که بیانکنندۀ شیب زیاد محیط رسوبی هنگام رسوبگذاری است، میتوان گفت سازند روته در منطقۀ مطالعهشده در پلتفرم کربناتهای از نوع رمپ رسوبگذاری کرده است (شکل 6). حضور اجزای اسکلتی نظیر جلبک سبز، دوکفهای و فرامینیفرهای بنتیک کوچک با پوستۀ تیره در توالی رسوبی مطالعهشده احتمالاً رسوبگذاری در بخشهای کمعمقی از پلتفرم کربناتۀ سازند روته در بخشهای جنوبباختری زنجان را بیان میکند (شکل 5). گفتنی است پلتفرم کربناتۀ رمپ به سه بخش رمپ داخلی (Inner ramp)، رمپ میانی (Middle ramp) و رمپ خارجی (Outer ramp) تقسیم میشود (Burchette and Wright 1992). رخسارههای شناساییشده در بُرش مطالعهشده احتمالاً در دو بخش رمپ داخلی و رمپ میانی تشکیل شدهاند (شکل 6). همانطور که در بخش توصیف ریزرخسارهها گفته شد، ریزرخسارۀ اول که در بخش قاعدهای توالی مطالعهشده تشکیل شده است، عمدتاً از بایوکلست (جلبک و فرامینیفر بنتیک) و اگرگات تشکیل شده است؛ این مجموعه بیانکنندۀ رسوبگذاری در بخشهای کمعمق و انتهایی رمپ داخلی از پلتفرم کربناتۀ سازند روته است (شکل 6، الف). در طول زمان و در بخشهای میانی تا بالایی توالی مطالعهشده، با حضور آلوکمهایی نظیر جلبک سبز، دوکفهای، فرامینیفر بنتیک با پوستۀ تیره و همچنین ذرات غیراسکلتی شامل پلوئید و اینتراکلست (دربرگیرندۀ ریزرخسارههای دوم تا پنجم شناساییشده)، رسوبگذاری در همین بخشهای کمعمق و پرانرژی حوضه ادامه یافته است (شکل 6، ب)؛ درنهایت با بالاآمدن تدریجی سطح آب دریا در بخشهای انتهایی توالی مطالعهشده، ریزرخسارۀ ششم تشکیل شده است که در برگیرندۀ مقادیر زیادی براکیوپود و خارپوست است (شکل 6، پ)؛ پژوهشگران دیگر (Mousavi et al. 2009; Hasani et al. 2014; Bastami et al. 2017) نظیر چنین پلتفرم کربناتهای را برای نهشتههای سازند روته در دیگر مناطق حوضۀ رسوبی البرز شناسایی و معرفی کردهاند؛ گفتنی است بخشهای کمعمقتر این حوضۀ رسوبی (نظیر محیطهای جزرومدی و بخش ابتدایی رمپ داخلی) باتوجهبه حضور استروماتولیتها، اُاُئیدها و ذرات اینتراکلستی، در بخشهای شمالیتر منطقۀ زنجان قرار گرفتهاند (e.g. Zohdi 2018). افق لاتریتی- بوکسیتی با ضخامت درخور توجه (به ضخامت تقریبی 20 متر) توالی کربناتۀ مطالعهشده از سازند روته را پوشانده است که احتمالاً بیانکنندۀ کاهش سریع سطح آب دریا در مرز پرمین- تریاس است؛ این افق فرسایشی احتمالاً سبب ازبینرفتن بخشی از توالی بالایی سازند روته در منطقۀ موردمطالعه شده است؛ هرچند تغییرات محیطی از قاعده تا رأس سازند روته مشهود نیست و محیط رسوبی ریزرخسارههای شناساییشده به هم نزدیک است. این افق لاتریتی- بوکسیتی روی نهشتههای کربناتۀ سازند روته در دیگر بخشهای حوضۀ رسوبی البرز نیز شناسایی شده است (e.g. Faramarzi et al. 2012; Shamanian et al. 2015).
شکل 6- مدل پیشنهادی برای محیط رسوبی سازند روته در منطقۀ مطالعهشده که موقعیت ریزرخسارههای شناساییشده روی آن مشخص شده است. موقعیت ریزرخسارههای شناساییشده و مدل رسوبی سازند روته در طول زمان و طی تهنشست ریزرخسارهها از حالت الف تا پ در پلتفرم کربناتهای از نوع رمپ متغیر بوده است.
ژئوشیمی
مطالعۀ ویژگیهای ژئوشیمیایی سنگها و بررسی نتایج تجزیهوتحلیل نمونههای سنگی اهمیت بسیار زیادی دارد. ژئوشیمی عناصر اصلی و فرعی در سنگهای کربناتی، ابزار مفیدی برای مطالعۀ ویژگیهای این سنگهاست (Morse and Mackenzie 1990; Swart 2015; Zhang et al. 2017)؛ یکی از اهداف این علم در مطالعههای سنگهای کربناته، تعیین ترکیب کانیشناسی اولیۀ سنگها و تعیین میزان انحلال سنگهای آهکی است؛ در این راستا، مطالعۀ حاضر دربارۀ کربناتهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو انجام شده است.
تعیین ترکیب کانیشناسی اولیۀ سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو
مطالعههای پژوهشگران مختلف نشان میدهند تأثیر فرایندهای دیاژنتیکی روی سنگهای آهکی موجب میشود شناسایی ترکیب کانیشناسی اولیۀ آنها تنها باتوجهبه مطالعههای سنگنگاری امکانپذیر نباشد؛ بهطوریکه طی فرایند دیاژنز، ترکیب کانیشناسی و بافت اولیۀ سنگ با تبدیل آراگونیت و کلسیت پرمنیزیم به کلسیت کممنیزیم و درنهایت به کلسیت کممنیزیم دیاژنتیکی تغییر میکند و شناسایی ترکیب کانیشناسی اولیۀ آنها با مشکل روبهرو میشود (Adabi 2004). استفاده از روشهای ژئوشیمیایی نظیر تجزیهوتحلیلهای عنصری (منیزیم، کلسیم، آهن، منگنز، سدیم و استرانسیم) و حتی ایزوتوپی (اکسیژن و کربن) در تعیین ترکیب کانیشناسی اولیۀ کربناتها و همچنین تأثیر فرایندهای دیاژنزی غیردریایی (متائوریک و تدفین) روی کربناتها توصیه میشود (Adabi and Rao 1991; Gao et al. 1996; Adabi et al. 2010; Kavoosi, 2014)؛ ازاینرو در مطالعۀ حاضر برای نخستینبار بهمنظور بررسی ویژگیهای ژئوشیمی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو و تعیین ترکیب کانیشناسی اولیۀ آن، تجزیهوتحلیلهای عناصر اصلی (کلسیم و منیزیم) و فرعی (آهن، منگنز، سدیم و استرانسیم) روی 15 نمونه از سنگآهکهای این سازند انجام شدند. نتایج تجزیهوتحلیلهای یادشده در جدول 2 ارائه شده است.
جدول 2- نتایج تجزیههای شیمیایی عناصر اصلی و فرعی برای سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو؛ مقادیر منیزیم و کلسیم بر حسب درصد وزنی و سایر عناصر بر حسب پیپیام است.
Facies code |
Ca (%) |
Mg (%) |
Sr (ppm) |
Na (ppm) |
Fe (ppm) |
Mn (ppm) |
Sr/Na |
Sr/Mn |
|
D.L. |
|
0.05 |
0.05 |
100 |
100 |
100 |
100 |
- |
- |
Q-7 |
F1 |
29.53 |
0.21 |
259 |
451 |
14100 |
577 |
0.57 |
0.44 |
Q-8 |
F2 |
38.9 |
0.37 |
563 |
452 |
3700 |
181 |
1.24 |
3.11 |
Q-9 |
F2 |
38.03 |
0.31 |
508 |
667 |
1800 |
157 |
0.76 |
3.23 |
Q-10 |
F3 |
38.5 |
0.29 |
516 |
806 |
900 |
101 |
0.64 |
5.1 |
Q-11 |
F3 |
38.75 |
0.33 |
582 |
852 |
900 |
167 |
0.68 |
3.48 |
Q-12 |
F3 |
39.19 |
0.25 |
487 |
807 |
800 |
215 |
0.6 |
2.26 |
Q-13 |
F2 |
38.55 |
0.34 |
434 |
765 |
1500 |
386 |
0.56 |
1.12 |
Q-14 |
F6 |
38.25 |
0.29 |
519 |
815 |
2100 |
166 |
0.63 |
3.12 |
Q-15 |
F3 |
38.77 |
0.29 |
432 |
828 |
1000 |
109 |
0.52 |
3.96 |
Q-16 |
F4 |
39.75 |
0.08 |
147 |
689 |
400 |
116 |
0.21 |
1.26 |
Q-17 |
F5 |
37.77 |
0.34 |
436 |
917 |
3200 |
171 |
0.47 |
2.54 |
Q-18 |
F5 |
39.07 |
0.3 |
271 |
974 |
1800 |
413 |
0.27 |
0.65 |
Q-20 |
F6 |
38.8 |
0.29 |
487 |
262 |
1400 |
185 |
1.85 |
2.63 |
Q-21 |
F5 |
37.63 |
0.24 |
575 |
353 |
900 |
143 |
1.62 |
4.02 |
Q-22 |
F5 |
38.27 |
0.27 |
432 |
444 |
1400 |
223 |
0.97 |
1.93 |
استرانسیم (Sr): تمرکز استرانسیم در رسوبات کربناتۀ مناطق گرمسیری عهد حاضر بین 8000 تا 10000 پیپیام متغیر است (Milliman 1974) و این مقدار در نمونههای کربناتۀ مناطق معتدله بین 5007 تا 1642 پیپیام (بهطور متوسط 3270 پیپیام) نوسان دارد (Adabi 2004). مقدار استرانسیم با افزایش میزان آراگونیت، افزایش و با افزایش میزان کلسیت، کاهش مییابد (Rao and Adabi 1992; Salehi et al. 2007; Asadi Mehmandosti et al. 2013)؛ همچنین، فراوانی استرانسیم با افزایش دمای آب دریا ارتباط مستقیم دارد (Morse and Mackenzie 1990). نتایج بررسی تجزیهوتحلیلهای عنصری سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو نشان میدهند مقادیر استرانسیم نمونهها بین 147 تا 582 پیپیام (بهطور متوسط 2/443 پیپیام) متغیر است. مقدار استرانسیم در نمونههای مطالعهشده کمتر از معادلهای کربناتۀ عهد حاضر آنهاست که احتمالاً بهعلت کاهش بسیار شدید استرانسیم طی فرایندهای دیاژنز غیردریایی است (Adabi et al. 2010).
سدیم (Na):تمرکز سدیم در رسوبات کربناته به درجۀ شوری، تفکیک ژئوشیمیایی، آثار جنبشی و نقص ساختار بلوری، ترکیب کانیشناسی و عمق آب دریا بستگی دارد. مقدار سدیم با افزایش شوری، عمق آب دریا و میزان آراگونیت افزایش مییابد (Land and Hoops 1973; Rao 1996). میزان سدیم در کربناتهای حارهای عهد حاضر بین 1500 تا 2700 پیپیام (Veizer 1983) و در سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو بین 262 تا 974 پیپیام (بهطور متوسط 13/672 پیپیام) متغیر است؛ این مقدار سدیم کمتر از معادلهای آراگونیتی آبهای گرم عهد حاضر است. کمبودن غلظت سدیم نشاندهندۀ تأثیر دیاژنز متائوریکی روی کربناتهای سازند روته است که به ازدسترفتن سدیم آنها منجر شده است (Asadi Mehmandosti and Adabi 2013; Khatibi Mehr and Adabi 2014).
نمودار استرانسیم- سدیم (Sr-Na): نمودار استرانسیم در برابر سدیم برای تفکیک کربناتهای حارهای از غیرحارهای استفاده میشود (Winfield et al. 1996). ترسیم دادههای تجزیهوتحلیلهای سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی این نمودار نشان میدهد بیشتر نمونههای تجزیهوتحلیلشده در محدودۀ سنگآهکهای آبهای سرد نیمهقطبی پرمین تاسمانیا قرار میگیرند (شکل 7) که این امر، تشابه کانیشناسی این سنگآهکها با یکدیگر و ترکیب کانیشناسی اولیۀ مخلوط کلسیتی- آراگونیتی آنها در زمان رسوبگذاری را نشان میدهد.
نمودار منگنز در برابر نسبت استرانسیم به سدیم(Sr/Na-Mn): با استفاده از نمودار (Sr/Na-Mn)میتوان کربناتهای حارهای دیرینه و عهد حاضر را از معادلهای غیرحارهای آنها تفکیک کرد (Adabi and Rao 1991; Winefeld et al. 1996; Adabi and Asadi Mehmandosti 2008; Adabi et al. 2010; Khatibi and Adabi 2013). ترسیم مقادیر Mn در برابر نسبت Sr/Na نشان میدهد نسبت Sr/Na در نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو بین 21/0 تا 85/1 (میانگین 77/0) است؛ بهطوریکه اغلب نمونهها داخل محدودۀ نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر و برخی خارج از این محدوده و داخل محدودۀ سنگهای آهکی آراگونیتی مزدوران قرار میگیرند (شکل 8). بر اساس این نمودار، سنگهای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو احتمالاً ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی همراه با مقادیر متغیر آراگونیت دارند. موقعیت منطقۀ مطالعهشده روی نقشۀ جغرافیای دیرینۀ زمان پرمین بیانکنندۀ قرارگیری این منطقه در عرض جغرافیایی 25 تا 30 درجۀ شمالی است؛ این امر تأییدی بر رسوبگذاری سازند قم در منطقۀ متعلق به کربناتهای مناطق معتدله (temperate carbonate) و دلیلی بر ترکیب کانیشناسی اولیۀ مخلوط آراگونیتی- کلسیتی برای کربناتهای این سازند است که با نتایج مطالعههای ژئوشیمیایی همخوانی دارد.
شکل 7- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار استرانسیم در برابر سدیم؛ بهمنظور مقایسه، محدودههای مربوط به کربناتهای پرمین سازند روته در البرز مرکزی (Adabi and Arbab 2002)،کربناتهای معتدلۀ عهد حاضر تاسمانیا (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995)، آهکهای آبهای سرد نیمهقطبی پرمین تاسمانیا (Rao 1991)، آراگونیتهای حارهای عهد حاضر (Milliman and Barretto 1975)و آهکهای آراگونیتی حارهای سازند مزدوران با سن ژوراسیک بالایی (Adabi and Rao 1991)نیز ارائه شدهاند. این نمودار نشاندهندۀ تشابه کانیشناسی نمونههای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو با آهکهای آبهای سرد نیمهقطبی پرمین تاسمانیا و بیانکنندۀ ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی- آراگونیتی آنها در زمان رسوبگذاری است.
شکل 8- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار Mn در مقابل Sr/Na؛ بهمنظور مقایسه، محدودههای مربوط به کربناتهای معتدلۀ عهد حاضر تاسمانیا (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995)، فسیلها و سنگآهکهای آبهای سرد نیمهقطبی پرمین تاسمانیا (Rao 1991)، کربناتهای آراگونیتی حارهای عهد حاضر (Milliman and Barretto 1975)و آهکهای آراگونیتی حارهای سازند مزدوران با سن ژوراسیک بالایی (Adabi and Rao 1991) نیز ارائه شدهاند. این نمودار بیانکنندۀ ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی- آراگونیتی برای نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو است.
منگنز (Mn): مقادیر منگنز در نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر بین 1 تا 311 پیپیام متغیر است؛ درحالیکه این مقدار در کربناتهای آراگونیتی دریاهای گرم و کمعمق حدود 20 تا 30 پیپیام است (Rao and Adabi 1992). مقدار منگنز با افزایش درصد آراگونیت، کاهش و با افزایش تأثیر آبهای متائوریک، افزایش مییابد (Brand and Veizer 1980). ضریب توزیع منگنز حدود 15 است (Pingitor et al. 1988)؛ همچنین تمرکز منگنز با افزایش سرعت رسوبگذاری، کاهش و با افزایش عمق آب یا افزایش مسافت از ساحل، افزایش مییابد.تمرکز منگنز در سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو بین 101 تا 577 پیپیام (میانگین 66/220 پیپیام) متغیر است. تمرکز زیاد منگنز در نمونههای آهکی سازند روته در این منطقه در مقایسه با نمونههای کربناتۀ معتدلۀ عهد حاضر آن ممکن است بهعلت وجود شرایط احیایی رسوبات طی دیاژنز و افزایش مقادیر مواد آواری به داخل حوضه باشد (Brand and Veizer 1980; Rao 1990)؛ وجود دانههای درشت کوارتز (حدود 10 تا 15 درصد) در سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو مؤید مطلب یادشده است. معمولاً بهعلت فراوانی مواد آواری در کربناتهای نزدیک به ساحل، مقادیر آهن و منگنز افزایش چشمگیری دارند.
مقایسۀ تغییرات سدیم در برابر منگنز در سنگهای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو با محدودۀ سنگهای کربناتۀ پرمین سازند روته در البرز مرکزی (Adabi and Arbab 2002)، سنگهای آهکی آراگونیتی و کلسیتی مزدوران (Adabi and Rao 1991)، نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995) و نمونههای آراگونیتی مناطق حارهای عهد حاضر (Milliman and Barretto 1975) نشان میدهد اغلب نمونههای آهکی مطالعهشده، بالا و بعضاً داخل محدودۀ سنگهای آهکی آراگونیتی مزدوران واقع میشوند (شکل 9). این نمودار نیز ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی- آراگونیتی را برای سنگهای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو نشان میدهد.
مقایسۀ تغییرات استرانسیم در برابر منگنز معیار مناسبی برای تخمین درجۀ انحلال سنگآهکهاست (Adabi and Asadi Mehmandosti 2008; Hossinabadi et al. 2016). مقایسۀ این تغییرات در سنگهای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو نشاندهندۀ قرارگیری اکثر این نمونهها در محدودۀ آراگونیتی کربناتهای مزدوران است (شکل 10)؛ این نمودار، ترکیب کانیشناسی اولیۀ آراگونیتی را برای سنگهای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو نشان میدهد. موقعیت قرارگیری نمونههای آهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار نسبت Sr/Mn در برابر Mn (شکل 11) نیز نشاندهندۀ ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی- آراگونیتی برای این نمونههاست. گفتنی است انحلال، دولومیتیشدن (با فراوانی کمتر از 10 درصد) و سیلیسیشدن (بهشکل نودولها و باندهای چرتی در بخشهای بالای توالی) از فرایندهای دیاژنزی قابلمشاهده در کربناتهای سازند روته هستند که تا حدودی این کربناتها را تحتتأثیر قرار دادهاند. هریک از این فرایندها میتواند با ناپیوستگی فرسایشی بزرگمقیاس در بخش بالایی سازند روته مرتبط باشد که درنتیجۀ تأثیر آبهای متائوریک، هریک از این فرایندها در سازند روته بهویژه در بخشهای بالایی آن تأثیرگذار بوده است. مطالعههای ژئوشیمیایی نیز آشکارا تأثیر دیاژنز غیردریایی (متائوریک) را روی کربناتهای سازند روته نشان میدهند؛ بهطوریکه ترکیب کانیشناسی اولیۀ این کربناتها در طول زمان و طی فرایندهای دیاژنزی تغییر کرده و از مخلوط آراگونیت- کلسیت به کلسیت کممنیزیم تغییر یافته است.
شکل 9- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار سدیم در برابر منگنز؛ بهمنظور مقایسه، محدودههای مربوط به نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر تاسمانیا (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995)، سنگهای کربناتۀ پرمین سازند روته در البرز مرکزی (Adabi and Arbab 2002)،سنگهای آهکی و کلسیتی آراگونیتی مزدوران (Adabi and Rao 1991) و نمونههای آراگونیتی مناطق حارهای عهد حاضر(Milliman and Barretto 1975) نیز ارائه شدهاند. این نمودار بیانکنندۀ ترکیب کانیشناسی اولبۀ کلسیتی- آراگونیتی برای نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو است.
شکل 10- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار استرانسیم در برابر منگنز؛ بهمنظور مقایسه، محدودههای مربوط به نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر تاسمانیا (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995)، سنگهای کربناتۀ پرمین سازند روته در البرز مرکزی (Adabi and Arbab; 2002)، سنگهای آهکی و کلسیتی آراگونیتی مزدوران (Adabi and Rao 1991) و نمونههای آراگونیتی مناطق حارهای عهد حاضر (Milliman and Barretto 1975) نیز ارائه شدهاند. این نمودار بیانکنندۀ ترکیب کانیشناسی اولیۀ آراگونیتی برای نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو است.
آهن (Fe): اطلاعات بسیار کمی دربارۀ مقدار آهن موجود در کربناتهای دریایی کمعمق آراگونیتی آبهای گرم عهد حاضر موجود است. متوسط میزان آهن در آراگونیتهای مناطق حارهای عهد حاضر 20 پیپیام و در کربناتهای مناطق معتدلۀ عهد حاضر 1000 پیپیام است (Adabi 2004). در سنگهای کربناته بهعلت افزایش تأثیر دیاژنز متائوریک، مقادیر آهن با افزایش منگنز افزایش مییابد (Mucci and Morse 1983). تمرکز آهن معمولاً با افزایش درصد مواد غیرقابلحل (Insoluble residue) در اسید افزایش مییابد؛ زیرا آهن ممکن است از طریق انحلال مواد غیرقابلحل در اسید به محلول اضافه شود (Adabi 2004). مقادیر آهن در سنگآهکهای سازند روته در منطقۀ قارخوتلو بین 400 تا 14100 پیپیام (میانگین 2333 پیپیام) متغیر است. ترسیم نمودار مقادیر آهن در برابر منگنز (شکل 12) روند نسبی افزایش خطی بین مقادیر آهن و منگنز را نشان میدهد؛ بهطوریکه با افزایش مقدار آهن، منگنز نیز افزایش مییابد. تمرکز زیاد آهن در نمونههای مطالعهشده ممکن است بهعلت شرایط احیایی رسوبات طی دیاژنز و افزایش درصد مواد غیرقابلحل در اسید و همچنین افزایش مقدار منگنز تحتتأثیر دیاژنز غیردریایی باشد.
شکل 11- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار نسبت Sr/Mnدر برابر Mn؛ بهمنظور مقایسه، محدودههای مربوط به نمونههای کل کربناتۀ مناطق معتدلۀ عهد حاضر (Rao and Adabi 1992; Rao and Jayawardane 1994; Rao and Amini 1995)، سنگآهکهای آراگونیتی و کلسیتی مزدوران (Adabi and Rao 1991)، نمونههای آراگونیتی مناطق حارهای عهد حاضر (Milliman and Barretto 1975) و سنگهای کربناتۀ پرمین سازند روته در البرز مرکزی (Adabi and Arbab 2002) نیز ارائه شدهاند.
شکل 12- موقعیت نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو روی نمودار آهن در برابر منگنز؛ تغییرات آهن در برابر منگنز در این نمودار بیانکنندۀ ارتباط مثبت این عناصر با یکدیگر است و روند نسبی افزایش خطی را نشان میدهد.
نتیجه
سازند روته در منطقۀ قارخوتلو 52 متر ضخامت دارد و از پنج واحد سنگچینهای شامل سنگآهکهای نازک تا ضخیملایۀ فسیلدار تشکیل شده است. باتوجهبه ویژگیهای سنگی منطقه و بررسی مقاطع نازک و همچنین بر اساس وجود اجزای اسکلتی و غیراسکلتی، شش ریزرخسارۀ رسوبی کربناته در سازند روته شناسایی شد که بهترتیب عمق رسوبگذاری شامل ریزرخسارههایوکستون ماسهای حاوی بایوکلست و اگرگات، وکستون حاوی فرامینیفر بنتیک کوچک و پلوئید، وکستون تا پکستون حاوی جلبک سبز و دوکفهای، پکستون تا گرینستون حاوی بایوکلست و اینتراکلست، پکستون حاوی براکیوپود و جلبک سبز و ریزرخساره وکستون حاوی براکیوپود و خارپوست است. باتوجهبه توالی و تغییرات ریزرخسارههای سازند روته میتوان نتیجه گرفت رسوبات این سازند در منطقۀ مطالعهشده در بخشهای کمعمق پلتفرم کربناتهای از نوع رمپ نهشته شدهاند. بر اساس نتایج تجزیهوتحلیلهای عناصر اصلی و فرعی روی 15 نمونه از سنگآهکهای این سازند، ترکیب کانیشناسی اولیۀ کلسیتی- آراگونیتی نمونههای سنگآهکی سازند روته در منطقۀ قارخوتلو مشخص شد. این کربناتها طی تدفین تحتتأثیر فرایندهای دیاژنزی غیردریایی و متائوریک احتمالاً درنتیجۀ ناپیوستگی فرسایشی بزرگمقیاس بین سازند روته و نهشتههای لاتریتی- بوکسیتی بالای این توالی قرار گرفتهاند.