نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.
2 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان ، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
In order to reconstruct the sedimentary environment of marly strata related to the upper parts of Qom Formation, one stratigraphic outcrop have been studied. Studied section is located in the Zarrin-Abad area (South of Zanjan) and is composed of 135 meters of marls and argillaceous limestones. Theses strata are limited by thick bedded limestone (related to the F Member of the Qom Formation) at the base. There is a thick bed of evaporate layer at the top of these strata with sharp boundary that can be stratigraphically related to the Upper Red Formation. Based on petrographic and texture studies, eight microfacies have been identified. These microfacies are related to the distal parts of inner shelf, patch reef, slope, toe of slop and deep shelf sub environments. Based on microfacies analysis we can propose an open shelf as sedimentary environment for these strata. Relative abundance of allochems show one cycle (rise and fall) in relative sea level along the stratigraphic column that can be correlated with eustasy curve.
Keywords: Microfacies, Sedimentary model, Qom Formation, Zarrin-Abad, Zanjan.
Introduction
The Qom Formation (Oligocene–Miocene) in central Iran is composed of carbonate and silisiclastic strata that is related to the lagoon, reef and basin sedimentary environments (Reuter et al. 2009). Due to the hydrocarbon potential, this formation has been considered by many geologists. Different sedimentary environment (ramp and/orshelf) have been proposed for this formation. Thus, this study try to reconstruct the sedimentary environment for these strata in the south of Zanjan to complete the comprehensive plan for the sedimentary environment of the Qom Formation. This formation in the studied section (Zarrin-Abad) is unconformably underlain by silisiclastic strata of the Lower Red Formation (Aalipour et al. 2017) and overlain (covered boundary) by the evaporitic package of Upper Red Formation. This study focused on upper parts of Qom Formation (marls and argillaceous limestones) in order to reconstruct sedimentary environment.
Material & Method
One stratigraphic section has been sampled in the South of Zanjan (Sothwest of Zarrin-Abad). Forty two samples from 135 meters of marls and argillaceous limestones (Upper parts of Qom Formation) have been collected and thin sections were prepared. Sampling intervals were about three meters in average and included hard and semi-hard sediments. The microfacies analysis using polarized microscope have allowed the reconstruction on carbonate environment of upper parts of the Qom Formation in this section. Carbonate rock classification, facies study and environmental interpretation on thin sections was based on Dunham (1962) and Flugel (2010). All thin sections have been housed in Paleontological Laboratory, Department of Geology, University of Zanjan.
Discussion of Results & Conclusions
Biostratigraphic studies confirm a Burdigalian age for these strata based on two index fossils (Borelis meo curdica, Meandropsina Iranica). One biozone has been identified based on first occurrence of Borelis melo curdica in the base of section (S1) and last occurrence of Meandropsina Iranica in the top of section (S39). This biozone can be correlated with (Adams and Bourgeois 1967) and (Daneshian and Ramezani Dana 2019) zonations. Microfacies analysis lead to identification of eight microfacies (1- Bioclast benthic foraminifera algal grainstone, 2- Coral boundstone, 3- Bioclast wackestone, 4- Sandy bioclast grainstone, 5- Sandy bioclast packstone, 6- Bioclast mudstone, 7- Pelagic mudstone/wackestone and 8- Pelagic packstone) related to the middle to outer carbonate shelf environment. Coral reef facies in lower parts of studied section can approve a carbonate shelf as sedimentary environment. Moreover, bioclast particles that consist of corals, benthic foraminifera, algae and some other fossils beside coral boundstone facies show fore reef facies in front of the platform margin. Based on presence of clastic particles in pelagic facies, we can conclude that there were some channels in coral reef areas that connect back reef environments to the open marine areas. Based on field observation and microfacies analysis, we proposed non-rimmed carbonate shelf as sedimentary environment for the studied strata. Based on quantitative analysis on environmental data, most of samples (strata) are related to the deep shelf environment. Quantitative analysis diagrams (allochems percentage) shows in each samples that there were rising trend in relative sea level from the base of section to the middle part. Following this trend the falling trend towards the end of the section have been recorded. This trends can be correlated with the global sea level changes during this time (Burdigalian). Thus it can be concluded that the Burdigalian basin in this area had been connected to the open oceans.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
سازند قم به سن الیگوسن- میوسن در بخش‌های مرکزی ایران، در حوضه‌های قم و سیرجان- اصفهان شامل مجموعه‌ای از توالی‌های کربناته و تخریبی است که در نواحی لاگون‌های محصور، ریف و نواحی عمیق دور از ساحل نهشته شده است (Reuter et al. 2009). گستردگی زیاد این سازند و داشتن مواد هیدروکربنی سبب شده است مدنظر زمین‌شناسان قرار گیرد. مطالعههای مختلف در زمینۀ سازند قم که بر مبنای رخساره‌های رسوبی در نواحی مختلف ایران انجام شده‌اند، محیط‌های رسوبی مختلفی را برای این سازند پیشنهاد کرده‌اند؛ به‌طوری‌که در برخی از این مطالعه‌ها، محیط رسوبی رمپ کربناته و در برخی دیگر، محیط شلف کربناته برای این سازند پیشنهاد شده است (جدول 1)؛ ازاینرو، به‌منظور تعیین محیط رسوبی و ارائۀ مدل رسوبی برای توالی‌های انتهایی سازند قم در جنوب زنجان، یک برش چینه‌شناسی در منطقۀ زرین‌آباد نمونه‌برداری و مطالعه شد.
در پژوهش حاضر، مطالعۀ سنگ‌شناسی و رخساره‌های میکروسکوپی توالی‌های مارنی انتهای سازند قم به‌منظور شناسایی رخساره‌ها و تفسیر محیط رسوبی این توالی‌ها و درنهایت، ترسیم و ارائۀ مدل رسوبی پیشنهادی انجام شد. ارائۀ مدل رسوبی برای این توالی‌ها در برش مطالعه‌شده می‌تواند در ترسیم مدل جامع حوضۀ رسوبی قم در ایران استفاده شود.
تاریخچۀ موضوع و پیشینۀ پژوهش
تاکنون مطالعههای مختلفی دربارۀ محیط رسوبی سازند قم در بخش‌های مختلف ایران انجام شده‌اند که نتایج آنها در جدول 1 دیده می‌شوند. نقشۀ پراکندگی مطالعههای پیشین در زمینۀ سازند قم در نواحی مختلف ایران نشان می‌دهد محیط رسوبی سازند قم عمدتاً شلف کربناته گزارش شده و تنها در برخی نقاط مانند جنوب قم، جنوب سمنان و شمال اصفهان، محیط رسوبی رمپ کربناته برای این سازند پیشنهاد شده است (شکل 1، جدول 1).
شکل 1- نقشۀ پراکندگی محیط رسوبی سازند قم در بخش‌های مختلف ایران (تهیه‌شده بر اساس مطالعههای انجام‌شده در زمینۀ این سازند)
محدوده‌های قرمز‌رنگ، محیط رسوبی رمپ کربناته و محدوده‌های آبی، محیط رسوبی شلف کربناته را نشان می‌دهند.
جدول 1- مطالعههای انجام‌شده دربارۀ سازند قم بر اساس محیط رسوبی پیشنهادی
|
منبع |
منطقۀ مطالعه‌شده |
شلف/رمپ |
|
(Sabouhi et al. 2010) |
منطقۀ سمنان |
شلف |
|
(Behforouzi et al. 2010) |
منطقۀ چنار (شمال‌غرب کاشان) |
|
|
(Nouradini et al. 2015) |
شمال‌شرق اصفهان |
|
|
(Daneshian et al. 2017) |
برش ده‌نمک، شمال‌شرق گرمسار |
|
|
(Abdollahi 2017) |
منطقۀ جلبر (ارومیه) |
|
|
(Behforouzi and Safari 2011) |
منطقۀ چنار (شمال‌غرب کاشان) |
|
|
(Daneshian and Derakhshani 2008) |
شمال‌غربی سیاه‌کوه، جنوب گرمسار |
|
|
(Holakouee et al. 2018) |
زون ارومیه دختر (شرق خانجین، جنوب‌شرق آشتیان، جنوب‌شرق هزار‌آباد) |
|
|
(Karami-Movahed et al. 2016) |
ساران (سمنان) |
|
|
(Aalipour et al. 2017 |
برش قمچقای (جنوب زنجان) |
|
|
(Aghamirzaie et al. 2013) |
منطقۀ مرق (جنوب‌غرب کاشان) |
|
|
(Bakhshi et al. 2015) |
ناحیۀ میانه (بستان‌آباد) |
|
|
(Daneshian and Akhlaghi 2013) |
برش کلتکه (جنوب‌غرب ماهنشان) |
|
|
(Daneshian and Saiedi Mehr 2005) |
جزیرۀ قیون داغی (دریاچۀ ارومیه) |
|
|
(Daneshian and Yazdani 2005) |
برش کهلو پایین (غرب ساوه) |
|
|
(Daneshian et al. 2010) |
برش اندآباد (شمال خاور ماهنشان) |
|
|
(Daneshian et al. 2009) |
برش اشتانیان (جنوبباختر سلطانیه) |
|
|
(Dehghan et al 2010) |
ناحیۀ قهرود (جنوب کاشان) |
|
|
(Maher et al. 2015) |
منطقۀ کامو (جنوب‌غرب کاشان) |
|
|
(Mahyad et al. 2018) |
برش کهک (جنوب قم) |
|
|
(Mansouri and Safari 2013) |
ناحیۀ نراق (شمال‌شرق دلیجان) |
|
|
(Mohammadi et al. 2009) |
ناحیۀ جزه (جنوب کاشان) |
|
|
This study |
جنوب زنجان |
|
|
(Amirshahkarami and Karavan 2015) |
جنوب قم |
رمپ |
|
(Mohammadi and Ameri 2016) |
جنوب‌شرقی قم |
|
|
(Khoshtinat and Mahari 2015) |
منطقۀ سوفیان، شمال‌غرب ایران (شمال تبریز) |
|
|
(Mohammadi et al. 2015) |
شمال‌شرق نطنز (جنوب‌شرقی حوضۀ قم) |
|
|
(Khaksar et al. 2010) |
منطقۀ خورآباد- ورجون (غرب کهک، جنوب قم) |
|
|
(Karavan et al. 2015) |
شمال خاوری دلیجان (شمال باختری ایران مرکزی) |
|
|
(Hoseyni nejad et al. 2016) |
برش تلن‌کوه (جنوبباختر سمنان) |
|
|
(Yazdi et al. 2012) |
منطقۀ دیزلو (ایران مرکزی) |
|
|
(Jalali et al. 2016) |
برش شرق سیاه‌کوه (جنوب گرمسار) |
|
|
(Mohammadi et al. 1395) |
برش فلوجرد (شمال‌غرب تفرش) |
موقعیت جغرافیایی و راه دسترسی به برش مطالعه‌شده
به‌منظور شناسایی ریزرخساره‌ها و بازسازی محیط رسوبی سازند قم، یک برش سطح‌الارضی در جنوب زنجان انتخاب شد. برش مطالعه‌شده ازنظر تکتونیکی در محدودۀ زون ایران مرکزی (Angiolini et al. 2007) (شکل 2، الف) و در 40 کیلومتری جادۀ زنجان به بیجار و در منطقۀ جنوب‌غربی شهر زرین‌آباد قرار دارد؛ به‌طوری‌که پس‌از عبور از شهر زرین‌آباد در مسیر زنجان به‌سمت بیجار، برش مطالعه‌شده در سمت راست جاده و در مجاورت کارخانۀ سیمان در دسترس است (شکل 2، ب). مختصات جغرافیایی برش یادشده شامل طول جغرافیایی 48 درجه و 11 دقیقه و 56 ثانیۀ شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 23 دقیقه و 38 ثانیۀ شمالی است.
|
ب |
|
الف |
|
|
|
|
شکل 2- الف. موقعیت منطقه روی نقشۀ تکتونیکی ایران (برگرفته از Angiolini et al. 2007)، ب. نقشۀ راه دسترسی به برش مطالعه‌شده
زمین‌شناسی و چینه‌شناسی منطقۀ مطالعه‌شده
برش مطالعه‌شده ازنظر ساختاری در یال شرقی تاقدیس شهرک واقع در جنوب‌غربی شهر زرین‌آباد (خانجین) قرار دارد. در این منطقه، توالی‌های معادل سازند قرمز زیرین با محتوای سنگی کنگلومرا، ماسه‌سنگ و توف در هستۀ این تاقدیس رخنمون دارند و در ادامه، کربنات‌های ضخیم‌لایۀ سازند قم که ارتفاعات منطقه را تشکیل می‌دهند، بهشکل ناپیوسته و فرسایشی (Aalipour et al. 2016) روی توالی‌های معادل سازند قرمز زیرین قرار دارند؛ توالی‌های معادل با سازند قرمز زیرین به رنگ قهوه‌ای روشن در نقشۀ زمین‌شناسی منطقۀ مطالعه‌شده مشاهده می‌شوند (شکل 3).
شکل 3- نقشۀ زمین‌شناسی منطقۀ مطالعه‌شده (برگرفته از نقشۀ 1:250000 زنجان) (Stocklin and Eftekharnezhad 1969)
طبق نظر (1963) Jaafari، یک عضو انتهایی غیررسمی در بخش انتهایی سازند قم قرار دارد که حاوی فسیل‌های پلانکتون است و پایان پیشروی دریا در آن زمان را نشان می‌دهد. در برش مطالعه‌شده، مجموعه‌ای از توالی‌های مارنی و آهک رسی با مرز تدریجی روی توالی‌های کربناتۀ صخره‌ساز عضو F سازند قم رخنمون دارد که حاوی فسیل‌های پلانکتونیک فراوان است. توالی‌های یادشده را می‌توان معادل عضو انتهایی سازند قم (پیشنهادی Jaafari 1963) در نظر گرفت (شکل‌های 4 و 5).
شکل 4- مرز تدریجی بین توالی‌های مارنی بخش بالایی سازند قم با توالی‌های کربناتۀ ضخیم‌لایۀ عضو F سازند قم (دید به‌سمت جنوب)
شکل 5- تصویر صحرایی توالی‌های انتهایی سازند قم و توالی‌های ابتدای سازند قرمز بالایی (دید به‌سمت شمال)
در انتهای برش مطالعه‌شده، یک واحد تبخیری (ژیپس و گچ) ضخیم‌لایه به‌طور ناگهانی روی بخش‌های مارنی انتهای سازند قم قرار گرفته است (شکل 6). ناگهانی‌بودن مرز بالایی سازند قم به این علت است که توالی‌های تبخیری به‌طور ناگهانی روی مارن‌های مملو از فسیل روزن‌بران پلانکتون قرار گرفته‌اند (شکل 7) و ازاینرو، مرز مدنظر نمی‌تواند تدریجی باشد. فرسایشی‌بودن این مرز نیز امکان‌پذیر نیست؛ زیرا وجود روزن‌بران پلانکتون نشان‌دهندۀ عمق زیاد حوضه در این بخش است و این محدوده نمی‌تواند ناگهان از آب خارج شده باشد؛ بنابراین، مرز بالایی سازند قم با توالی‌های تبخیری سازند قرمز بالایی به‌طور ناگهانی است.
در منطقۀ اندآباد (شمال‌غربی زنجان)، سازند قرمز بالایی با مجموعه‌ای از توالی‌های ضخیم‌لایۀ تبخیری (مشابه با آنچه در انتهای این برش رخنمون دارد) آغاز می‌شود (شکل 8)؛ همچین در نقشۀ زمین‌شناسی منطقۀ مطالعه‌شده، سازند قرمز بالایی در این ناحیه تفکیک شده است و درنتیجه، این مجموعۀ تبخیری را می‌توان به سازند قرمز بالایی نسبت داد.
شکل 6- نمایی از مرز سازند قم با سازند قرمز بالایی؛ در این ناحیه، یک واحد تبخیری (گج و ژیپس) ضخیم‌لایه به‌طور ناگهانی روی آخرین توالی‌های مارنی سازند قم نهشته شده است (دید به‌سمت غرب).
شکل7- A. روزن‌بران پلانکتون بهشکل ایزوله در نمونۀ S42، B. روزن‌بران پلانکتون (رخسارۀ پکستون پلاژیکی دارای ذرات تخریبی) در نمونۀ S42، C. رخسارۀ تبخیری ابتدای سازند قرمز بالایی
شکل 8- تصاویر صحرایی منطقۀ اندآباد که طی مطالعههای میدانی منطقۀ شمال‌غرب زنجان تهیه شده‌اند (دید یه‌سمت شمال‌غربی)، A. نمایی از انتهای سازند قم و ابتدای سازند قرمز بالایی، B. مرز سازند قم و قرمز بالایی، C. رخنمونی از یک واحد تبخیری ضخیم‌لایه در ابتدای سازند قرمز بالایی
روش کار و انجام مطالعه
پس‌از جمع‌آوری و مطالعۀ منابع و مطالعههای پیشین و بررسی نقشه‌های منطقه، عملیات صحرایی و نمونه‌برداری طی دو روز و با در‌نظر‌گرفتن تغییر سنگ‌شناسی و رخساره‌ها انجام شد. در توالی‌هایی که تغییر رخسارۀ چندانی نداشتند، فواصل نمونه‌برداری افزایش یافت. تعداد 42 نمونۀ سنگی از 135 متر توالی‌های مارنی و آهک رسی بخش انتهایی سازند قم برداشت شدند. مقاطع تهیه‌شده از این نمونه‌ها با میکروسکوپ پلاریزان به‌طور دقیق بررسی و نتایج در مجاورت ستون چینه‌شناسی ترسیم شدند و درنهایت، تفسیر محیط رسوبی انجام شد. شناسایی و تفکیک رخساره‌ها بر اساس طبقه‌بندی (Dunham 1962) و تفسیر رخساره‌های شناسایی‌شده بر اساس مدل استاندارد (Flügel 2010) انجام شد؛ درنهایت، مدل رسوبی پیشنهادی ترسیم و نتایج با دیگر نقاط ایران مقایسه شدند.
بحث و تحلیل یافته‌های پژوهش
مطالعههای انجام‌شده در زمینۀ مقاطع نازک میکروسکوپی به تفکیک 8 رخسارۀ رسوبی منجر شدند که در ادامه شرح داده می‌شوند:
گرینستون جلبکی حاوی روزن‌بران کف‌زی و خرده‌های زیستی (Bioclast Benthic foraminifera algal grainstone)
این ریزرخساره بهشکل محدود در نمونه‌های S6، S10 و S28 مشاهده می‌شود و عمدتاً از جلبک‌های قرمز همراه با روزن‌بران کف‌زی فراوان (مانند Borelis melo curdica) با ماتریکس بسیار کم تشکیل شده است؛ علاوه‌بر‌این، فراوانی مرجان و روزن‌بران شناگر بسیار کم است. در این رخساره، بریوزوآ فراوانی کم و خرده‌های خارپوست فراوانی نسبتاً زیادی دارند (شکل 11، A). این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ 18 (MFS=18) و زون رخساره‌ای شمارۀ 7 (FZ=7) (Flügel 2010) است که محیط رسوبی بخش دور از ساحل سکوی درونی (Distal part of platform interior) را برای این نمونه‌ها مشخص می‌کند. حضور خرده‌های فسیلی ازجمله جلبک و مرجان نشان‌دهندۀ محیط رسوبی پرانرژی مربوط به پشت ریف‌های اسکلتی (Back reef) است.
باندستون مرجانی (Coral boundstone)
این ریزرخساره شامل نمونه‌های ابتدایی برش مطالعه‌شده (نمونه‌های S1و S2) است و انتهایی‌ترین توالی‌های عضو F سازند قم را شامل می‌شود. مجموعه‌ای از مرجان‌ها بهشکل کلنی و بهفراوانی در این ریزرخساره دیده می‌شود (شکل 9). فراوانی جلبک‌ها در این ریزرخساره در حد متوسط است؛ همچنین دارای مقادیر بسیار کمی از روزن‌بران شناگر و مقادیر کمی از روزن‌بران کف‌زی (ازجمله Borelis melo curdica) است (شکل 11، B). این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ 7 و زون رخساره‌ای شمارۀ 5 (Flügel 2010) است؛ به‌این‌ترتیب، محیط رسوبی حاشیۀ سکو (Platform margin) را می‌توان برای این بخش از توالی‌ها پیشنهاد کرد. باتوجهبه اینکه در بخش‌های انتهایی برش مطالعه‌شده، مجموعه‌ای از ذرات تخریبی دارای ساخت رسوبی طبقه‌بندی مورب در ماتریکس حاوی روزن‌بران شناگر با فراوانی زیاد دیده می‌شود (ریزرخساره‌های 4 و 5)، این ریزرخساره بیان‌کنندۀ ریف‌های لبۀ شلف غیرمحصور (Non-rimmed shelf) است؛ به‌طوری‌که ذرات تخریبی توانسته‌اند از طریق کانال‌های موجود بین توده های ریف از نواحی کم عمق به مناطق عمیق دریا در بخش های انتهایی شیب قاره راه یابند.
وکستون بایوکلاستی (Bioclast wackestone)
این ریزرخساره عمدتاً در نواحی ابتدایی برش (نمونه‌های S3، S4 و S12) دیده می‌شود. مجموعه‌ای از خرده‌های اسکلتی شامل جلبک با فراوانی بسیار کم و خارپوست با فراوانی کم همراه با روزن‌بران کف‌زی (جنس‌هایی ازجمله Amphistegina و Elphidium) و شناگر (مانند جنس Globigerina) با فراوانی متوسط در این ریزرخساره دیده می‌شوند (شکل 11، C). این ریزرخساره را می‌توان معادل ریزرخسارۀ استاندارد شمارۀ 5 و زون رخساره‌ای شمارۀ 4 (Flügel 2010) دانست؛ بر همین اساس و باتوجهبه وجود ذرات اسکلتی خرد‌شده که بیان‌کنندۀ حمل‌ونقل در محیط رسوبی است، محیط رسوبی ابتدای شیب قاره را می‌توان برای این بخش از توالی‌های مطالعه‌شده در نظر گرفت.
شکل 9- تصویری صحرایی از کلنی‌های مرجانی (برش طولی) در رخسارۀ باندستون مرجانی
گرینستون بایوکلاستی حاوی ذرات تخریبی (Sandy bioclasts grainstone)
این ریزرخساره به بخش انتهایی برش مطالعه‌شده (نمونۀ S41) تعلق دارد که حاوی خرده‌های خارپوست و روزن‌بران کف‌زی (جنس‌هایی مانند Amphisteginaو Elphidium) به مقدار کم و مقادیر بسیار زیاد ذرات تخریبی همراه با روزن‌بران شناگر (ازجمله جنس Globigerina) در زمینه‌ای از سیمان کربناته است (شکل 11، D). مطالعههای صحرایی نشان می‌دهند این توالی دارای رخسارۀ تخریبی است. در این واحد سنگی، مجموعه‌ای از ساخت‌های رسوبی شامل دانه‌بندی تدریجی، ریپل مارک نامتقارن و طبقه‌بندی مورب به‌وضوح دیده می‌شود (شکل 10). وجود ذرات تخریبی در میان روزن‌بران شناگر و همچنین وجود ساخت‌های رسوبی یادشده بیان‌کنندۀ وجود جریان‌های بستر دریا در منطقۀ شیب قاره است که مجموعه‌ای از ذرات تخریبی را از نواحی کم‌عمق به بخش انتهای شیب قاره در نواحی عمیق حمل کرده است. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد 4 و زون رخساره‌ای 4 (Flügel 2010) است که محیط رسوبی شیب قاره (Slope) را برای این بخش از توالی‌ها پیشنهاد می‌کند.
شکل 10- ساخت‌های رسوبی بخش انتهایی سازند قم در برش مطالعه‌شده؛ A. دانه‌بندی تدریجی، B. ریپل مارک نامتقارن، C. طبقه‌بندی مورب
پکستون بایوکلاستی حاوی ذرات تخریبی (Sandy bioclasts packstone).
این ریزرخساره همانند ریزرخسارۀ شمارۀ 4 است که بخش‌های انتهایی برش مطالعه‌شده (نمونه‌های S40 و S42) را شامل می‌شود؛ با این تفاوت که حاوی فسیل‌های روزن‌بران شناگر و خرده‌های خارپوست بیشتری است که در زمینه‌ای از ماتریکس پراکنده شده‌اند (شکل 11، E). خرده‌های تخریبی در این ریزرخساره کمترند که این موضوع نشان می‌دهد محیط رسوبی این ریزرخساره انرژی کمتر و عمیق‌تری نسبت به ریزرخسارۀ شمارۀ 4 دارد؛ ازاینرو، این ریزرخساره را می‌توان معادل ریزرخسارۀ استاندارد 4 و زون رخساره‌ای 3 (Flügel 2010) دانست و محیط رسوبی بخش‌های عمیق‌تر شیب قاره (Toe of slope) را به این توالی نسبت داد.
مادستون بایوکلاستی (Bioclast mudstone)
این ریزرخساره به بخش‌های ابتدایی برش مطالعه‌شده (نمونه‌های S9 و S11) مربوط است. در این ریزرخساره، مجموعه‌ای از خرده‌های اسکلتی ازجمله خارپوست، روزن‌بران کف‌زی و شناگر با فراوانی کم و بسیار کم در زمینه‌ای از ماتریکس پراکنده شده‌اند (شکل 11، F). این ریزرخساره را می‌توان معادل ریزرخسارۀ استاندارد 3 و زون رخساره‌ای 2 (Flügel 2010) دانست. وجود خرده‌های اسکلتی نشان‌دهندۀ حمل‌ونقل آنها در محیط رسوبی است و باتوجهبه وجودنداشتن ذرات تخریبی و اندازۀ بسیار کوچک ذرات یادشده و زمینۀ ماتریکس غالب در این ریزرخساره، بخش انتهای شیب قاره و ابتدای شلف عمیق (Deep shelf) را می‌توان محیط رسوبی این توالی‌ها در نظر گرفت.
مادستون/وکستون پلاژیک (Pelagic mudstone/wackestone)
این ریزرخساره بخش‌های میانی و پایانی برش مطالعه‌شده را شامل می‌شود که دربرگیرندۀ نمونه‌های S17، S20، S25، S30، S31، S33، S36 و S39است. فراوانی زیاد روزن‌بران شناگر و فراوانی بسیار کم روزن‌بران کف‌زی و خارپوستان از ویژگی‌های این ریزرخساره به شمار می‌آید (شکل 11، G). وجود ماتریکس فراوان در این ریزرخساره، محیط رسوبی بسیار آرام و وجود روزن‌بران پلانکتون با فراوانی زیاد، محیط رسوبی دور از ساحل (Deep shelf) را برای این توالی‌ها مشخص می‌کند. این ریزرخساره معادل ریزرخسارۀ استاندارد 3 و زون رخساره‌ای 2 (Flügel 2010) است.
پکستون پلاژیک (Pelagic packstone)
این ریزرخساره در بیشتر بخش‌های برش مطالعه‌شده به‌ویژه در بخش‌های میانی و بالایی دیده می‌شود؛ به‌طوری‌که مجموعه‌ای از نمونه‌های S5، S7، S8، S13، S14، S15، S16، S18، S19، S21، S22، S23، S24، S26، S27، S29، S32، S34، S35، S37 و S38 را شامل می‌شود. این ریزرخساره مشابه با ریزرخسارۀ شمارۀ 7 است (معادل ریزرخسارۀ استاندارد 3 و زون رخساره‌ای 2 بیان‌کنندۀ محیط رسوبی شلف عمیق)؛ با این تفاوت که فراوانی فسیل روزن‌بران شناگر در این ریزرخساره بسیار بیشتر است (شکل 11، H). فراوانی زیاد روزن‌بران پلانکتون می‌تواند به‌علت عمیق‌تربودن حوضۀ رسوبی و مناسب‌بودن شرایط اکولوژی برای روزن‌بران پلانکتون باشد؛ ازاینرو، محیط رسوبی دورتر از ساحل نسبت به ریزرخسارۀ شمارۀ 7 را می‌توان برای این توالی‌ها پیشنهاد کرد.
تصاویر مربوط به هر ریزرخسارۀ شناسایی‌شده در شکل 11 و داده‌های حاصل از مطالعۀ ریزرخساره‌ها در جدول 3 آورده شده‌اند.
شکل 11- تصاویر ریزرخساره‌های شناسایی‌شده در برش مطالعه‌شده؛ A. Bioclast benthic Foraminifera algal grainstone (Sample S28)، B. Coral boundstone (Sample S2)، C. Bioclast wackestone (Sample S12)، D. Sandy bioclast grainstone (Sample S41)، E. Sandy bioclast packstone (Sample S40)، F. Bioclast mudstone (Sample S9)، G. Pelagic Mudstone/Wackestone (Sample S36)، H. Pelagic packstone (Sample S32)
Abbreviation: Ech.= Echinoid, Alg.= Algae, B.Cl.= Bioclast, Ch.= Chert, E.Cl.= Extraclast, P.F.= Planktonic Foraminifera
بحث و ارائۀ مدل رسوبی
در نواحی ابتدایی توالی‌های مطالعه‌شده، مجموعه‌ای از توالی‌های کربناتۀ متوسط تا ضخیم‌لایۀ حاوی کلنی‌های مرجانی (رخسارۀ 2) وجود دارد و می‌توان گفت این رخساره به آخرین توالی‌های عضو F سازند قم مربوط است. کلنی‌های مرجانی در این رخساره بهفراوانی و در ضخامت درخور توجهی دیده می‌شوند که می‌توان این رخساره را مربوط به ریف‌های لبۀ شلف در نظر گرفت. رخسارۀ مشابهی در مجموعه توالی‌های منطقۀ ماهنشان (روستای اندآباد) وجود دارد و در این منطقه نیز کلنی‌های مرجانی با وسعت و ضخامت شایان توجه مشاهده می‌شوند؛ به‌طوری‌که محدودۀ لبۀ شلف را تأیید می‌کند (Rabbani and Zohdi 1396). در مجاورت این رخساره، مجموعه‌ای از توالی‌های حاوی خرده‌های مرجانی و اسکلتی وجود دارد (رخسارۀ 1)؛ به‌طوری که رخسارۀ حاشیۀ ریف را نشان می‌دهد. حضور روزن‌بران با پوستۀ بدون منفذ همراه با روزن‌بران منفذدار در این توالی‌ها، محیط رسوبی نیمه‌محصور تا غیرمحصور را برای رخساره‌های پشت ریف پیشنهاد می‌کند (Nafarieh et al. 2010). وجود ساختارهای رسوبی طبقه‌بندی مورب و ریپل مارک نامتقارن همراه با دانه‌بندی تدریجی در رخساره‌های 4 و 5 نشان‌دهندۀ وجود جریان‌های یک‌طرفه و حمل‌شدگی ذرات و نابرجابودن آنهاست.
بررسی مقاطع نازک میکروسکوپی در این دو رخساره نشان می‌دهد مجموعه‌ای از ذرات تخریبی حمل و دوباره در بخش‌های عمیق دریا، در رخسارۀ پلاژیک نهشته شده‌اند که این موضوع، نابرجابودن این رخساره را تأیید می‌کند. مجموع شواهد یادشده دلیلی بر وجود کانال‌های ارتباطی در ریف‌های سدی است که مجموعه ذرات تخریبی توانسته‌اند از نواحی کم‌عمق به بخش‌های انتهایی شیب قاره راه یابند؛ این موضوع، فرضیۀ محیط رسوبی شلف غیرمحصور را برای این نهشته‌ها قوت می‌بخشد.
باتوجهبه وجود تغییرات رخساره‌ای فراوان از محیط پلت‌فرم درونی تا شلف عمیق، وجود رخساره‌های ریف و ورود ذرات تخریبی در رخساره‌های عمیق دریایی حاوی فسیل روزن‌بران شناگر بیان‌کنندۀ اینست که محیط رسوبی توالی‌های مطالعه‌شده، محیط شلف کربناتۀ مرتبط با آب‌های آزاد (Non-rimmed shelf)، دارای سراشیب قاره با شیب تند و رخساره‌های ریفی در بخش لبۀ قاره است (شکل 12).
شکل 12- مدل رسوبی پیشنهادی برای توالی‌های مطالعه‌شده
نتایج مطالعههای محیط رسوبی در این برش با نتایج مطالعههای انجام‌شده دربارۀ سازند قم در نواحی مختلف ازجمله استان‌های زنجان، آذربایجان شرقی و غربی، بخش‌های جنوب‌غربی سمنان و جنوب و غرب قم مطابقت دارند. مطالعههای انجام‌شده دربارۀ عضو F سازند قم در این برش (Aalipour et al 2017) نیز محیط رسوبی شلف کربناته را تأیید می‌کنند. باتوجهبه نقشۀ پراکندگی جغرافیایی محیطی سازند قم (شکل 1) می‌توان گفت سازند قم در ایران عمدتاً در محیط شلف کربناته نهشته شده است.
نتایج مطالعههای سنگ‌شناسی، صحرایی و مقاطع نازک میکروسکوپی ازجمله فراوانی زیاد رخساره‌های پلاژیک و گسترش زیاد توالی‌های مارنی (دانه‌ریز) در این برش نشان می‌دهند بیشتر توالی‌ها در محیط شلف عمیق (کم‌انرژی) نهشته شده‌اند (شکل 13، جدول 2)؛ ازاینرو، محیط شلف عمیق (Deep shelf) را می‌توان محیط اصلی رسوب‌گذاری این توالی‌ها معرفی کرد.
جدول 2- فراوانی محیط رسوبی بر اساس تعداد نمونه‌های مربوط به هر محیط
|
Environment |
Number of samples |
|
FZ2= Deep shelf |
31 |
|
FZ3= Toe of slope |
1 |
|
FZ4= Slope |
4 |
|
FZ5= Reef |
2 |
|
FZ7= Platform interior |
3 |
شکل 13- نمودار فراوانی محیط رسوبی بر اساس تعداد نمونه‌های مربوط به هر محیط
به‌منظور بررسی نوسان‌های نسبی سطح آب دریا، فراوانی نسبی آلوکم‌های اصلی مقاطع نازک میکروسکوپی در هر نمونه تعیین (جدول 3) و نمودار مربوط به آن در مجاورت ستون چینه‌شناسی ترسیم شد. بررسی نمودارهای ترسیم‌شدۀ فراوانی آلوکم‌ها همراه با نمودار نوسان‌های محیط رسوبی در طول ستون چینه‌شناسی نشان می‌دهد افزایش نسبی سطح آب دریا به‌سمت بخش‌های میانی برش است و در ادامه به‌سمت انتهای برش مطالعه‌شده، روند کاهش نسبی سطح آب مشاهده می‌شود؛ علاوه‌بر‌این، کاهش ناگهانی در بخش‌های میانی برش (نمونۀ S28) نیز دیده می‌شود (شکل 14).
جدول 3- داده‌های حاصل از مطالعههای ریزرخساره‌ها؛
Abbreviation: V.L.: Very Low, L.: Low, M.: Medium, H.: High, V.H.: Very High, Bry.: Bryozoans, Ech.: Echinoderm, B.F.: Benthic Foraminifera, P.F.: Planktonic Foraminifera, S.M.F.: Standard Microfacies, F.Z.: Facies Zone
|
Sample |
Facies Name |
Coral |
Algae |
Bry. |
Ech. |
B. F. |
P. F. |
SMF |
FZ |
|
S1 |
Coral boundstone |
V.H. |
M. |
- |
- |
L. |
V.L. |
7 |
5 |
|
S2 |
Coral boundstone |
V.H. |
H. |
- |
- |
M. |
V.L. |
7 |
5 |
|
S3 |
Bioclast wackestone |
- |
V.L. |
- |
- |
M. |
M. |
5 |
4 |
|
S4 |
Bioclast wackestone |
- |
- |
- |
L. |
M. |
M. |
5 |
4 |
|
S5 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
M. |
H. |
3 |
2 |
|
S6 |
Benthic foraminifera algal grainstone |
V.L. |
H. |
L. |
H. |
V.H. |
V.L. |
18 |
7 |
|
S7 |
Pelagic packstone |
- |
V.L. |
- |
V.L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S8 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S9 |
Bioclast mudstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
L. |
3 |
2 |
|
S10 |
Benthic foraminifera algal grainstone |
V.L. |
V.H. |
L. |
V.L. |
H. |
V.L. |
18 |
7 |
|
S11 |
Bioclast mudstone |
- |
- |
- |
- |
M. |
M. |
3 |
2 |
|
S12 |
Bioclast wackestone |
- |
M. |
- |
V.L. |
M. |
M. |
5 |
4 |
|
S13 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
- |
- |
M. |
3 |
2 |
|
S14 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
- |
M. |
3 |
2 |
|
S15 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
- |
H. |
3 |
2 |
|
S16 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S17 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
V.L. |
- |
L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S18 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S19 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
L. |
V.L. |
L. |
3 |
2 |
|
S20 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
- |
- |
H. |
3 |
2 |
|
S21 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S22 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S23 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
- |
- |
H. |
3 |
2 |
|
S24 |
Pelagic packstone |
- |
V.L. |
- |
- |
- |
H. |
3 |
2 |
|
S25 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S26 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S27 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
- |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S28 |
Benthic foraminifera algal grainstone |
L. |
H. |
L. |
M. |
H. |
V.L. |
18 |
7 |
|
S29 |
Pelagic packstone |
- |
V.L. |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S30 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
M. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S31 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
V.L. |
- |
H. |
3 |
2 |
|
S32 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S33 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S34 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S35 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S36 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
H. |
3 |
2 |
|
S37 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
V.H. |
3 |
2 |
|
S38 |
Pelagic packstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
V.H. |
3 |
2 |
|
S39 |
Pelagic mudstone/wackestone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
M. |
3 |
2 |
|
S40 |
Sandy bioclasts packstone |
- |
- |
- |
L. |
V.L. |
M. |
4 |
3 |
|
S41 |
Sandy bioclasts grainstone |
- |
- |
- |
V.L. |
V.L. |
L. |
4 |
4 |
شکل 14- ستون چینه‌شناسی، نمودار تغییرات محیط رسوبی، فراوانی نسبی آلوکم‌ها و نوسان‌های نسبی سطح آب دریا
مطالعههای دیرینه‌شناسی در زمینۀ روزن‌بران در توالی‌های مطالعه‌شده به تفکیک زون زیستی Borelis melo curdica-Meandropsina iranica interval zone منجر شدند. زون یادشده بر مبنای نخستین حضور فسیل Borelis melo curdica تا آخرین حضور Meandropsina iranica تفکیک شد که از نمونۀ S1 تا S39 را در بر می‌گیرد و محدودۀ سنی بوردیگالین را برای توالی‌های مطالعه‌شده تعیین می‌کند. این بایوزون با بایوزون‌های دیگر (Adams and Bourgeois, 1967; Daneshian and Ramezani Dana 2019) منطبق است (شکل 15 و جدول 4). انطباق نمودار نوسان‌های نسبی سطح آب در برش مطالعه‌شده با نمودار جهانی (شکل 16) نشان می‌دهد حوضۀ رسوبی مطالعه‌شده در زمان میوسن پیشین با حوضه‌های جهانی در ارتباط بوده است.
شکل 15- فسیل‌های شاخص سنی شناسایی‌شده در برش مطالعه‌شده؛ A. Borelis melo curdica (Sample S1)، B. B- Meandropsina iranica (Sample S34)
جدول 4- انطباق بایوزوناسیون در محدودۀ سنی الیگوسن- میوسن با زوناسیون برش مطالعه‌شده
شکل 16- انطباق نمودار نوسان‌های نسبی سطح آب دریا در برش مطالعه‌شده با نمودار جهانی (برگرفته از Haq and Al-Qahtani 2005)
نتیجه
سازند قم در برش مطالعه‌شده متشکل از مجموعه توالی‌های کربناتۀ ضخیم‌لایۀ مربوط به عضو F و بخش مارنی انتهایی است و به‌طور ناپیوسته روی توالی‌های ماسه‌سنگی، کنگلومرایی و توف معادل سازند قرمز زیرین و به‌طور ناگهانی زیر واحدهای تبخیری سازند قرمز بالایی قرار گرفته است. مطالعههای مقاطع نازک میکروسکوپی به تفکیک 8 ریزرخساره منجر شدند که نهایتاً محیط رسوبی شلف مرتبط با دریای آزاد (شامل زیرمحیطهای بخش‌های دور از ساحل شلف درونی، ریف، شیب قاره، بخش‌های انتهایی شیب قاره و شلف عمیق) را برای این توالی‌ها پیشنهاد کرد.
نمایش داده‌های حاصل از مطالعههای ریزرخساره‌ها در مجاورت ستون چینه‌شناسی نشان می‌دهد محیط رسوبی توالی‌های مطالعه‌شده عمدتاً شلف عمیق است، اما تغییرات محسوسی از ابتدای برش به‌سمت انتها دیده می‌شود؛ به‌طوری‌که روند نسبتاً افزایشی در عمق نسبی از ابتدای برش به‌سمت بخش‌های میانی دیده می‌شود. نمودار تغییرات محیط رسوبی نشان می‌دهد در انتهای برش دوباره محیط رسوبی از بخش‌های عمیق به‌تدریج به‌سمت نواحی شیب قاره تغییر می‌کند که این موضوع بیان‌کنندۀ آغاز کاهش نسبی عمق حوضه و جابه‌جایی محیط رسوبی به‌سمت خط ساحلی است.
سپاسگزاری
پژوهش حاضر در راستای پایان‌نامۀ تحصیلات تکمیلی در دانشگاه زنجان انجام شد؛ ازاینرو، نویسندگان از گروه زمین‌شناسی دانشگاه زنجان برای حمایت از پژوهش حاضر و دراختیارگذاشتن امکانات لازم برای نمونه‌برداری و مطالعه سپاسگزاری می‌کنند.
)
