نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس ارشد رسوبشناسی، ادارۀ کل منابع طبیعی و آبخیزداری هرمزگان، استان هرمزگان، بندرعباس، ایران
2 دانشیار، گروه زمین شناسی دانشگاه هرمزگان، ایران
3 استادیار، گروه زمینشناسی، دانشگاه هرمزگان، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
Hormuz Island at the entrance of the Persian Gulf and Oman Sea is a symbol of Iranian diapirism and the Hormuz series. In considering the location of the island and the development plans for Hormuz Island, it is important to know the composition and characteristics of the island's coastal sediments. This study was conducted to study the sedimentary, mineralogical, and geochemical properties of the coastal sediments of this island. For this purpose, In this study, 20 thin sections were made from gravelly rock samples as well as 27 surface sediment samples from nine stations has been collected. Routine sedimentologic tests have been done on these samples including quantitative mineralogy by XRD, separation, and identification of heavy minerals using bromoform solution and magnetic property, heavy metals and primary oxides were analyzed by XRF and petrographic study using a polarizing microscope. The results indicate that the sediments are sandy to gravel in terms of grain size. The average amount of calcium carbonate is 32 to 62 percent. The mineralogy of sediments shows that suite of calcite, quartz, feldspar, plagioclase, dolomite, aragonite, clay minerals (Kaolinite and Illite) and heavy minerals (magnetite, hematite, oligiste, epidote, pyroxene, pyrite, goethite, limonite, apatite, barite,) are other components of superficial sediments. The study of thin sections under the polarizing microscope shows that most gravels on the coast have an igneous origin (rhyolitic and trachytic). The findings of this study indicate that the main source of these sediments is the alteration and erosion of the Hormoz Serie (the Late Precambrian–Cambrian) in the center of the island under wet, humid conditions.
Keywords: Hormoz Island, Sedimentology, Mineralogy, Geochemistry.
Introduction
Studying the sediments of coasts and seabed, examining their constituent elements and minerals are among the important goals in marine geology (Prins et al. 2000). It should be mentioned that beaches provide many advantages in service, construction, environment, and welfare activities. Understanding the composition and physical and chemical properties of coastal sediments will help to formulate coastal development plans. Geologically, the Hormuz Island is located at the entrance of the Persian Gulf and Oman Sea between 56˚30ʹ 80˝ and 56˚ 25ʹ 10˝ east longitude, 27 ˚ 02ʹ 07˝and 27˚ 06ʹ 25ʹ north latitude. Hormoz Island lies at the southeastern end of the Zagros sedimentary-structural zone (Aghanabati 2006). In this study, we tried to identify the sedimentology, mineralogy, and geochemistry of coastal sediments of Hormoz Island to identify the origin of these sediments.
Materials & Methods
To investigate the sedimentological, mineralogical, and geochemical characteristics of the coastal deposits of Hormoz Island and to achieve the objectives of this study, surface sampling (point-random sampling) was performed. For sedimentological, geochemical, and mineralogical analysis, 27 surface sediment samples were collected (three samples per station for sedimentology, heavy metals, and heavy mineral studies) from 10 to 40 cm depth using a cylindrical container made of polycarbonate in Autumn 2012. Also, 20 samples were taken at stations that had gravel and some outcrops close to the shore for providing thin sections and studying lithology. The depth of water in the sampling was unaffected. Field sampling was performed at the distance between land and water in the tidal zone. For this purpose, two samples from the outcrop and rubble of the existing rocks have been taken from each station to prepare thin sections for mineralogical and provenance studies. It should be noted that the station number four was boulders beach and the ochre of mine adjacent to this station has been taken for measuring heavy metals and bulk mineralogy. The most important experiments on sediments include grading, calcimeter, mineralogy, XRD analysis to identify clay minerals (Tucker 1989), and separation of heavy minerals using bromoform solution (Arzani 1997; Khodabakhsh and Sahrarou 2013). Classification of the type of sediments is done based on Folk triangular classification (Folk 1974). Analysis of major and minor elements with XRF method and the preparation of thin sections of gravels have been done in three laboratories including Geological Survey, Hormozgan University and Kansaran Binalod, Tehran. To determine the size of the sedimentary particles, sediments larger than 63 microns were screened by sieve, and sediments smaller than 63 microns were analyzed using a hydrometer. The amount of calcium carbonate (calcite) and dolomite in sediments was analyzed by autocalcimeter. Identification and study of heavy minerals in coastal sediments of Hormoz Island using bromoform solution (CHBR3 separate heavy from light minerals and with the employing magnetic properties by VSM vibration sampling method with magnetometer Magnetism has been done). Physical properties were identified at the University of Hormozgan Laboratory (the study of minerals with Binocular microscope) and the Geological Survey of Iran (separation of heavy minerals by bromoform). To increase the accuracy of the detection of silicate minerals, six thin sections of medium sand size were prepared and studied by light microscopy.
Discussion of Results & Conclusions
Based on the results obtained from particle size analysis (granulometric analysis) and using the Folk triangular classification (Folk 1974), Hormoz Island sediments are often sand, sandy gravel, gravel, and gravelly sands. The sediments of this island have mesiokurtic to leptokurtic kurtosis, indicating the influence of waves and tidal performance. Sediments have low sphericity and they are angular. The skewness results in the sediments indicate that the particle size of the coastal sediments of Hormoz Island is in the range of medium-grained sand and deposited in a relatively high energy environment. Besides, the skew of sediments is negative. These sediments are mainly composed of carbonate, quartz, dolomite, halite, feldspar, and mica, respectively. The results of the experiments show that the amount of calcite in the studied samples varies from 32% to 62%. The results of XRD show the presence of calcite, quartz, hematite, plagioclase, clay minerals (illite and kaolinite) and halite in all sediments of the coastal island of Hormuz. The results show that halite is the most prominent evaporite mineral in these sediments. Due to the solubility of this mineral, it seems that a considerable part of samples was formed by secondary sea-level fluctuations. The abundance of evaporites in the Hormoz series can also be considered as a source of the evaporite minerals.
Light minerals of the samples include carbonate, quartz, feldspar, dolomite, aragonite, and halite. Examination of heavy minerals indicates the presence of magnetite, hematite, olivine, pyroxene, apatite, martite, fluorite, limonite, goethite, barite, and zircon. The study of thin sections under the polarizing microscope showed that most of the gravel in the shore are rhyolitic and trachytic in composition, so these igneous rocks could be the source of sediment on the coast of Hormuz. Correlation coefficient analysis and cluster analysis showed that except for chromium and calcium oxide, other heavy metals and their major oxides originate from erosion of the exposed rock units on the island. The placement of calcium oxide in a separate branch over other oxides indicates a different origin for this element and its biological origin. Comparison of the abundance of minerals such as heavy minerals and evaporite minerals in Hormoz Island sediments with the exposed rocks of this island indicates that weathering and erosion of these exposed rock units under warm-humid climatic conditions can be the source of these elements in coastal sediments. The findings of this research can undoubtedly help to formulate and implement coastal and economic development on the island of Hormuz.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
مطالعۀ رسوبات سواحل و بستر دریاها و بررسی عناصر و کانیهای متشکلۀ آنها ازجمله اهداف مهم زمینشناسی دریایی محسوب میشود (Prins et al. 2000)؛ همچنین باتوجهبه اینکه سواحل ارزش زیادی در فعالیتهای خدماتی، عمرانی، زیستمحیطی، رفاهی و ... دارند، شناخت ترکیب و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی رسوبات آنها کمک شایانی به تدوین برنامههای توسعهای سواحل خواهد کرد؛ ازجمله برنامههای یادشده میتوان به برنامههای عمرانی سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور، استانداری هرمزگان و بنیاد برکت در جزیرۀ هرمز اشاره کرد که مطالعههای رسوبشناسی کارکرد بسیاری در این برنامهها دارند. دگرسانی شیمیایی رسوبات یادشده موجب آزادشدن تعدادی از عناصر شیمیایی در محیط رسوبی میشود. بررسیهای رسوبشناسی، کانیشناسی و ژئوشیمیایی رسوبات ابزار بسیار مفیدی برای درک شرایط و تغییرات رسوبگذاری است (Beg 1995). مطالعههای ژئوشیمیایی رسوبات در محیطهای ساحلی و آبی گام مؤثری برای یافتن منشأ رسوبات، الگوی پراکنش فلزات سنگین و ارزیابی زیستمحیطی وضعیت آلایندههای موجود در منطقه است (Shajan 2001; Defew et al. 2005). اگرچه مطالعههای رسوبشناسی و بررسی غلظت فلزات در بنادر صیادی و رسوبات سطحی نواحی ساحلی بسیاری از نقاط دنیا انجام شدهاند (Binning and Barid 2003; Man et al. 2004; Caplat et al. 2005; Mccready et al. 2006; Muzuka 2007 Ahdy and Khaled 2009; Herve et al. 2010;Afarin et al. 2015; Spagnoli et al. 2014; Benmoussa et al. 2019; Rao et al. 2019)، این گونه پژوهشها در زمینۀ سواحل ایرانی دریای عمان و خلیج فارس بهطور محدود انجام شدهاند. اگرچه سواحل جزیرۀ هرمز ازنظر پتانسیلهای صنعتی ازجمله صنعت گردشگری اهمیت بسیار زیادی دارند، تاکنون مطالعهای دربارۀ ترکیب کانیشناسی و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی جزیرۀ هرمز انجام نشده است که این امر ممکن است به دلایلی ازجمله محدودیتهای دسترسی به منطقه و هزینههای زیاد بررسیها باشد؛ گفتنی است نهادهای نظامی و شرکتهای تابع وزارت نفت مطالعههای تخصصی را بهشکل تحتالارضی و سطحالارضی انجام دادهاند که نتایج آنها بهعلت راهبردیبودن موقعیت جزیرۀ هرمز در دسترس عموم قرار ندارند.
زمینشناسی و ریختشناسی جزیرۀ هرمز
از دیدگاه زمینشناسی، جزیرۀ هرمز در ورودی خلیج فارس و دریای عمان، بین مدارهای "10'25 ◦56 و "80 '30 ◦56 طول شرقی و "07 '02 ◦27 و "25 "06 ◦27 عرض شمالی واقع شده است. جزیرۀ هرمز در انتهاییترین جنوبخاوری پهنۀ رسوبی- ساختاری زاگرس قرار دارد (Aghanabati 2006) و حاصل دیاپیریسم سری هرمز است (Eliassi et al. 1975)؛ این سری شامل سنگهای رسوبی (سنگآهک و دولومیت)، سنگهای پلوتونیکی (نظیر دیاباز) و آتشفشانی (ریولیت، تراکیت، بازالت و توف) است. رخنمونهای محدودی از سازند آغاجاری (میوسن میانی- پلیوسن میانی) و سازند میشان (میوسن پیشین- میانی) در کنار نهشتههای بادی و ساحلی در این جزیره دیده میشوند (شکل 1).
شکل 1- نقشۀ زمینشناسی جزیرۀ هرمز (برگرفته از(Eliassi et al.1975
از دیدگاه ریختشناسی، جزیرۀ هرمز ساختمانی و بیضویشکل است، بخش اعظم جزیره گنبد نمکی است و ارتفاعات، دشت و ساحل در کل جزیره دیده میشود؛ ارتفاعات جزیرۀ هرمز عموماً در بخشهای جنوبی جزیره متمرکز شدهاند، بخشهای دشت در سطح و حاشیۀ شمالی جزیره پراکندهاند و سواحل جزیرۀ هرمز عموماً ماسهای و گاهی صخرهای با پرتگاههای عمود یا دارای پادگانهاند. شکل 2، نمای کلی ساحل و ریختشناسی جزیره را نشان میدهد. در پژوهش حاضر سعی شده است با بررسی و مطالعۀ رسوبشناسی، کانیشناسی و ژئوشیمی رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز به شناسایی منشأ این رسوبات پرداخته شود.
شکل 2- الف. نمایی از ارتفاعات و واحدهای سنگی رخنمونیافته در جزیرۀ هرمز (دید بهسوی شمال)، ب. نمایی از پادگانههای ساحلی در نوار جنوبی جزیرۀ هرمز (دید بهسوی شرق)، پ. نمایی از ساحل ماسهای جزیرۀ هرمز (دید بهسوی شرق)، ت. نمایی از ساحل صخرهای با پرتگاههای عمود بر دریا در نیمۀ جنوبی جزیره (دید بهسوی جنوب)
مواد و روشها
بهمنظور بررسی ویژگیهای رسوبشناسی، کانیشناسی و ژئوشیمیایی نهشتههای ساحلی جزیرۀ هرمز و رسیدن به اهداف پژوهش حاضر، نمونهبرداری بهطور سطحی (نقطهای- تصادفی) انجام شد (Khodabakhsh and Sahrarou 2013; Arzani 1997). بهمنظور انجام آزمایشهای رسوبشناسی، کانیشناسی و ژئوشیمیایی، تعداد 27 نمونه رسوب سطحی (هر ایستگاه 3 نمونه برای مطالعۀ رسوبشناسی، فلزات سنگین و کانی سنگین) از عمق 10 تا 40 سانتیمتری با ظرف استوانهایشکلی (Tucker 1989) از جنس پولیکا طی پاییز 1391 برداشت شدند؛ همچنین تعداد 20 نمونۀ سنگی از گراول در ایستگاههایی که گراول داشتند (بهطور میانگین 2 نمونه از هر ایستگاه) و رخنمونهای مشرف به ساحل برای تهیۀ مقطع نازک و بررسیهای سنگشناسی برداشت شدند. عمق آب در نمونهبرداری بیتأثیر بود. نمونهبرداری دقیقاً در فاصلۀ بین خشکی و آب در پهنۀ جزرومدی انجام شد؛ گفتنی است ایستگاه 4، ساحل تختهسنگی بود و خاک سرخ معدن مجاور این ایستگاه برای سنجش فلزات سنگین و کانیشناسی نمونهبرداری شد (شکل 3).
شکل 3- موقیعت ایستگاههای نمونهبرداری در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز
مهمترین آزمایشهایی که روی رسوبات انجام شدند، عبارتند از: دانهبندی، کلسیمتری، کانیشناسی، تجزیهوتحلیل XRD بهمنظور شناسایی کانیهای رسی (Tucker,1989)، شناسایی کانیهای سنگین با استفاده از محلول برموفرم (CHBr3) (Khodabakhsh and Sahrarou 2013; Arzani 1997)، تجزیهوتحلیل عناصر اصلی و فرعی به روش XRF و تهیۀ مقاطع نازک از گراولها که در آزمایشگاههای سازمان زمینشناسی، دانشگاه هرمزگان و کانساران بینالود تهران انجام شد. بهمنظور تعیین اندازۀ ذرات رسوبی، رسوبات بزرگتر از 63 میکرون به روش الککردن و رسوبات کوچکتر از 63 میکرون به روش هیدرومتری دانهبندی شدند. میزان کربناتکلسیم (کلسیت) و دولومیت رسوبات با دستگاه Autocalcimeter تجزیهوتحلیل شد. چند روش برای مطالعۀ کانیشناسی رسوبات باتوجهبه اهداف پژوهش استفاده شدند که عبارتند از: الف) تعیین ترکیب کانیشناسی رسوبات به روش تجزیهوتحلیل ژئوشیمیایی XRD که بهطور کمّی انجام شد؛ ب) تهیۀ 20 مقطع نازک از گراولها و رخنمونهای موجود؛ ج) شناسایی و مطالعۀ کانیهای سنگین رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز که کانیهای سنگین با محلول برموفرم از کانیهای سبک جدا و بر اساس ویژگیهایی مانند خاصیت مغناطیسی به روش نمونۀ مرتعش VSM با دستگاه مغناطومتر (بدون مغناطیس، مغناطیس متوسط و مغناطیس قوی) و ویژگیهای فیزیکی در آزمایشگاه دانشگاه هرمزگان (مطالعۀ کانیها با بینوکولار) و سازمان زمینشناسی و اکشافات معدنی کشور (جداسازی کانیهای سنگین با برموفرم) شناسایی شدند. بهمنظور افزایش دقت شناخت کانیهای سیلیکاته، تعداد 6 مقطع نازک از رسوبات در حد ماسۀ متوسط تهیه و با میکروسکوپ نوری مطالعه شدند.
نتایج و بحث
رسوبشناسی
باتوجهبه نتایج دانهبندی، نوع رسوبات بر مبنای مثلث فولک 1974) (Folk مشخص شد (شکل 3). مشخصههای آماری مانند میانه، میانگین، جورشدگی، کشیدگی و کجشدگی رسوبات با نرمافزار Sediment Size محاسبه شدند (جدول 1). رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز ازنظر دانهبندی بهطور عمده در محدودۀ ماسه تا ماسۀ گراولی قرار دارند و یک نمونه نیز گراول ماسهای است (شکل 4).
جدول1- مشخصههای آماری در رسوبات ایستگاههای مطالعهشده
|
Station No |
میانگین قطر |
میانه |
کجشدگی |
کشیدگی |
جورشدگی |
نوع رسوبات |
|
SH1 |
75/1 |
2/2 |
85/0 |
5/0 |
67/0 |
ماسۀ گراولی |
|
SH2 |
93/1 |
3/2 |
38/0 |
63/1 |
43/0 |
ماسه با کمی گراول |
|
SH3 |
41/1 |
2 |
15/0 |
2/1 |
38/0 |
ماسه |
|
SH5 |
61/0 |
5/1 |
04/0- |
65/0 |
87/0 |
ماسه با کمی گراول |
|
SH6 |
5/0 |
25/1 |
26/0 |
99/0 |
76/0 |
گراول ماسهای |
|
SH7 |
81/0 |
5/1 |
05/0 |
97/0 |
92/0 |
ماسۀ گراولی |
|
SH8 |
71/1 |
2 |
84/0 |
23/1 |
04/1 |
ماسه با کمی گراول |
|
SH9 |
71/1 |
2 |
84/0 |
23/1 |
04/1 |
ماسه با کمی گراول |
شکل4- نامگذاری نوع رسوبات بر اساس روش فولک (Folk 1974)
رسوبات این جزیره جورشدگی متوسط تا خوب دارند که نشاندهندۀ تأثیر عملکرد امواج و جزرومد است و ازنظر کشیدگی متوسط تا کشیدهاند. نتایج کجشدگی در رسوبات نشان میدهند اندازۀ ذرات رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز در محدودۀ ماسۀ متوسط قرار دارد و در محیط نسبتاً پرانرژی تهنشین شدهاند که با نتایج دانهبندی مطابقت دارد (Zarei-Shamili 2013). درمجموع، رسوبات در حد ماسه بیشتر بخشهای نوار ساحلی جزیرۀ هرمز را تشکیل میدهند. میانگین حجم هریک از طیفهای اندازۀ ذرات را میتوان بر حسب درصد بهشکل 85 درصد ماسه، 13 درصد گراول و 2 درصد گل بیان کرد. بخشی از رسوبات که در محدودۀ گراول قرار دارند، بیشتر بقایای صدف جانوران و رسوبات سیمانیشدهایاند که در موقع الککردن در محدودۀ گراول قرار میگیرند؛ همچنین ممکن است بهعلت عملکرد امواج بهویژه در فصل موسمی، فرسایش مکانیکی زیاد صخرههای ساحلی موجب تولید رسوبات دانهدرشت در حد گراول شود؛ از سوی دیگر، امواج و جریانهای موازی با ساحل توانایی حمل ذرات دانهریز گلی را دارند و بهعلت ناتوانی در حمل ذرات شنی و قلوهای سبب تجمع آنها در ساحل میشوند. در منطقۀ مطالعهشده بهعلت فاصلۀ بسیار کم ساحل و ارتفاعات منطقه، دشت ساحلی گسترش زیادی ندارد و امواج ذرات بزرگ در حد گراول را در خط ساحلی منطقه رسوب میدهند که موجب میشود ساحل گراولی در بخشهای جنوبغربی جزیره دیده شود (شکلهای 4، ب و 5، الف).
شکل5- الف. ساحل گراولی (جنوبغربی جزیرۀ هرمز)، ب. دشت ساحلی (شمالشرق و شرق جزیرۀ هرمز)
کانیشناسی
ترکیب کانیشناسی رسوبات ساحلی این جزیره شامل کانیهای روشن (Light Minerals)، کانیهای رسی (Clay Minerals) و کانیهای سنگین (Heavy Minerals) است. ذرات غیرآواری موجود نیز ماهیت شیمیایی- بیوشیمیایی دارند و بیشتر اجزا اسکلتیاند. فراوانی کانیها در منطقۀ مطالعهشده در جدول 2 نشان داده شده است. کانیهای روشن شامل کانیهای سبکیاند که با باد یا از طریق رودخانۀ فصلی به نوار ساحلی جزیرۀ هرمز حمل شدهاند. کانیهای مهم موجود بهترتیب اولویت عبارتند از: کربنات، کوارتز، دولومیت، هالیت، فلدسپار و میکا (شکل 6). نتایج آزمایشها نشان میدهند میزان کلسیت در نمونههای مطالعهشده از 32 تا 62 درصد متغیر است (شکل 7).
جدول 2- حضور کانیها در ایستگاههای مطالعهشده (برگرفته از نتایج XRD)
|
کانی |
ایستگاه |
||||||||
|
SH1 |
SH2 |
SH3 |
SH4 |
SH5 |
SH6 |
SH7 |
SH8 |
SH9 |
|
|
کوارتز |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
هماتیت |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
کلسیت |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
آلبیت |
* |
* |
* |
* |
* |
|
* |
* |
* |
|
پلاژیوکلاز |
* |
* |
* |
|
|
|
|
|
* |
|
آراگونیت |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
دولومیت |
* |
* |
* |
* |
* |
|
* |
* |
* |
|
موسکویت |
* |
* |
* |
|
|
|
|
|
|
|
ایلیت |
|
|
|
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
کائولینیت |
|
* |
* |
|
* |
* |
* |
* |
* |
|
آنکریت |
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
هالیت |
* |
* |
|
|
* |
|
* |
* |
* |
شکل 6- کانیهای موجود در جزیرۀ هرمز: کوارتز (Q)، هماتیت (He)، مارتیت (از گروه اکسیدهای آهن) (M)، الیژییست (Ol)، هالیت (H)، دولومیت (D)، اپیدوت (Ep) و آپاتیت (Ap)
شکل 7- تغییرات فراوانی کانیهای متشکلۀ رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز (برگرفته از نتایج XRD در ایستگاههای مطالعهشده)
نتایج پراکنش اشعۀ X، حضور کانیهای کلسیت (کانی شیمیایی و بیوشیمیایی)، کوارتز، هماتیت، پلاژیوکلاز، کانیهای رسی (ایلیت و کائولینیت) و هالیت را در تمام رسوبات ناحیۀ ساحلی جزیرۀ هرمز نشان میدهند؛ برای نمونه در شکل 8، نمودار XRD رسوبات در ایستگاه شمارۀ 6 نشان داده شده است.
شکل 8- نمودار XRD رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز در ایستگاه شمارۀ 6
بهمنظور بررسی منشأ کانیهای موجود در این رسوبات، رخنمونهای دو سازند میشان و آغاجاری و سری هرمز تجزیهوتحلیل XRD شدند (جدول 3). وجود کوارتز در رسوبات نشاندهندۀ نقش سری هرمز (سنگهای آذرین موجود در این مجموعه)، سازندهای میشان و آغاجاری در منطقه است و حضور فلدسپات و پلاژیوکلاز در این رسوبات گویای رسوبگذاری و نزدیکبودن منطقۀ منشأ (سازند آغاجاری و سری هرمز) نسبت به ساحل است (Tucker 2001). بر اساس نتایج کمّی کانیشناسی مشخص شد کوارتز حدود 10 درصد از کل ذرات رسوبات ساحلی این جزیره را در محدودۀ مطالعهشده تشکیل میدهد.
جدول 3- کانیهای متشکلۀ سری/سازندهای رخنمونیافته در سطح جزیرۀ هرمز
|
کانیهای متشکله |
سازند/سری |
|
کلسیت،دولومیت،هالیت،کوارتز،ایلیت |
سازند میشان |
|
کلسیت،کوارتز،هالیت،دولومیت،پلاژیوکلاز،ایلیت |
سازند آغاجاری |
|
کوارتز،هماتیت،کلسیت،پلاژیوکلاز،آپاتیت،ژیپس، هالیت،موسکویت، ایلیت |
سری هرمز |
نتایج تجزیهها نشان میدهند کانی هالیت بارزترین کانی تبخیری حاضر در این رسوبات است (جدول 2). باتوجهبه انحلالپذیری کانی هالیت، به نظر میرسد بخش درخور توجهی از آن بهطور ثانویه و تحتتأثیر نوسانهای سطح آب دریا تشکیل شده است(Sinha and Raymahaashay 2004). فراوانی کانیهای تبخیری در رسوبات جزیرۀ هرمز ممکن است بهعلت وجود این کانیها در نهشتههای سری هرمز باشد و از آنجا منشأ گرفته باشند. ایلیت و کائولینیت، کانیهای رسی شناساییشدهایاند که در تمام نمونه رسوبات مطالعهشده یکسانند و این یکنواختی کانیهای رسی در زمان و مکانهای مختلف دلیلی بر ثابتماندن منشأ و شرایط محیطی رسوبات است (Chamley 1989). کانیهای رسی در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز بهطور عمده از هوازدگی و دگرسانی سنگهای آتشفشانی این جزیره و در شرایط اقلیمی گرم و مرطوب و در حد کمتر از نوشکلی ناشی شدهاند (Gholamdokht Bandari et al. 2013). ترکیب اصلی رسوبات ساحلی هرمز شامل کلسیت، هماتیت، کوارتز، فلدسپات، پلاژیوکلاز و کانیهای رسی است. باتوجهبه سنگهای آذرین اسیدی (ریولیت و تراکیت) حاوی فلدسپات در بخش اعظمی از سطح جزیرۀ هرمز، کائولینیت ممکن است حاصل هوازدگی و فرسایش فلدسپاتها باشد که در مراحل بعدی ازجمله آبشویی در پهنۀ جزرومدی به این کانی تبدیل شدهاند (Tucker 2001).
کانیهای سنگین
کانیهای سنگین (Heavy Minerals)، ذرات ریز با چگالی زیاد (بیشتر از کانیهای دیگر) هستند و تعیین منشأ رسوبات ازجمله کاربردهای فراوان این کانیهاست (Alloway 1995; Morton et al. 2004). حضور کانیهای سنگین در رسوبات به عوامل مختلفی نظیر تنوع کانی در سنگ مادر، خاستگاه ریختشناسی محیط تهنشست و چگونگی حملونقل و تهنشینی آنها در محیط رسوبی بستگی دارد(Pettijohn et al. 1987)؛ همچنین شرایط هیدرولیکی وابسته به جورشدگی ذرات میتواند در تمرکز کانیهای سنگین نقش داشته باشد (Mange and Heinze 2012). مقایسۀ تنوع کانیهای سنگین در ایستگاههای مختلف جزیرۀ هرمز نشان داد این کانیها کموبیش یکسان و مشابه یکدیگرند و چنین شرایطی معمولاً نشاندهندۀ منشأ مشترک نمونههاست (Chris and Phllips 1990). کانیهای سنگین عبارتند از: کانیهای با خاصیت مغناطیسی قوی (AA)، کانیهای با خاصیت مغناطیسی متوسط (AV) و کانیهای بدون خاصیت مغناطیسی (NM) (Ansari 2012). در مطالعۀ حاضر، کانیهای AA شامل مگنتیت (شکل 8)، کانیهای AV شامل هماتیت، مارتیت، الیژیست، اپیدوت، پیروکسن، پیریت، گوتیت و لیمونیت (شکل 9) و کانیهای NM شامل آپاتیت، باریت، زیرکن و فلوریت (شکل 8) بودند. نتایج نشان دادند کانیهای سنگین در 9 ایستگاه مطالعهشده تنوع زیادی دارند و منشأ آنها کموبیش یکسان و از انواع سنگهای آذرین ریولیتی، تراکیتی، ریوداسیتی و بازالتی است. کانیهای آپاتیت، زیرکن، هماتیت، مگنتیت و پیریت بهشکل کانی فرعی در سنگهای اسیدی آتشفشانی جزیرۀ هرمز دیده میشوند. وجود آپاتیتهای با گردشدگی زیاد در نمونهها نشاندهندۀ فعالبودن زمینساختی و بالاآمدگی ناشی از گنبد نمکی جزیرۀ هرمز است که باعث فرسایش بیشتر و گردشدگی کانی آپاتیت شده است (Enghiad-Kamiz 2015). کانی فلوریت درنتیجۀ دگرسانی گرمایی ریولیتیهای موجود به وجود آمده است، لیمونیت و اپیدوت کانیهای ثانویهاند و از دگرسانی کانیهای اصلی به وجود آمدهاند. غلامدخت بندری و رضایی (Gholamdokht Bandari and Rezaie 2015) طی پژوهشی که در زمینۀ آلودگی فلزات سنگین رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز و منشأ آنها انجام دادند، فرسایش واحدهای سنگی سری هرمز در کنار فعالیتهای انسانزاد را منشأ فلزات سنگین رسوبات ساحل این جزیره معرفی کردند.
شکل 9- کانیهای سنگین شناساییشده در رسوبات جزیرۀ هرمز؛ الف. مگنتیت، ب. هماتیت، پ. الیژیست، ت. هماتیت، مارتیت، الیژیست، ج. اپیدوت، چ. پیروکسن، ح. پیریت، خ. گوتیت، ر. لیمونیت، ز. آپاتیت، ف. باریت، ق. زیرکن، ک. فلوریت، گ. زیرکن
سنگشناسی
بخش عمدۀ سنگهای موجود در جزیرۀ هرمز شامل مجموعهای از سنگهای رسوبی (آهکی، تبخیری و آواری) است که با سنگهای آتشفشانی همچون ریولیت و بازالت و تودههای نفوذی گرانیتی و دیابازی همراه است (Eliassi et al. 1975). بهمنظور مطالعۀ منشأ رسوبات، تعداد 20 نمونۀ سنگی از رخنمونها و گراولهای موجود در ساحل برداشت و مقاطع نازک تهیهشده از آنها با میکروسکوپ سنگشناسی مطالعه شدند و درنهایت، کانیهای تشکیلدهنده، بافت و نام سنگ مشخص شد. تصویر میکروسکوپی ریولیت با بافت پورفیری و فنوکریستالهای کوارتز، پلاژیوکلاز و فلدسپات آلکالن در شکل 10، الف مشاهده میشود. کانی کوارتز بهشکل کانی درشت شکلدار تا نیمهشکلدار بهشکل فنوکریست و زمینه دیده میشود؛ خاموشی موجی و بافت خلیجی از ویژگیهای کوارتزهای موجود در این مقاطع است. فلدسپاتهای آلکالن بهشدت دگرسان و به کانیهای سریست و کائولینیت تبدیل شدهاند (شکل10، ب). پلاژیوکلازها کمترین حجم را بین فنوکریستها دارند، در نمونههایی ماکل پلیسنتتیک دارند و بهشدت تجزیهشدگی نشان میدهند و به کانیهای رسی تبدیل شدهاند (شکل10، ج). بیوتیت، موسکویت و کانیهای اپک ازجمله کانیهای فرعی موجود به شمار میآیند. تصویر میکروسکوپی تراکیت با بافت پورفیری میکروگرانولار و فنوکریستالهای کوارتز و فلدسپات آلکالن در شکل 10، د مشاهده میشود. کوارتزها به رنگ شفافند و فلدسپاتها اکثراً تجزیه و به کانیهای رسی تبدیل شدهاند. عمده گراولهای موجود در ساحل جزیرۀ هرمز، ریولیت، تراکیت و خردهسنگهای رسوبیاند؛ بیشتر این سنگها ویژگیهای اولیۀ خود را از دست دادهاند، اما ریولیتها کموبیش ویژگیهای اولیۀ خود را حفظ کردهاند و تنها فنوکریستالهای کوارتز از کانیهای اولیۀ سنگ در آنها باقی ماندهاند و پلاژیوکلازها و فلدسپارها به کانیهای رسی تبدیل شدهاند. کانیهای اپک، اسفن، آپاتیت، موسکویت، ایلیت، پیروکسن و الیوین ازجمله کانیهای فرعی موجود به شمار میآیند. باتوجهبه یافتههای یادشده میتوان گفت هوازدگی و دگرسانی واحدهای سنگی سری هرمز رخنمونیافته در مجاور ساحل جزیرۀ هرمز منشأ کانیهای رسوبات ساحلی این جزیره است.
ژئوشیمی
مطالعۀ ژئوشیمی رسوبات محیطهای ساحلی، آبی و بستر دریاها گام مؤثری برای یافتن منشأ رسوبات و الگوی پراکنش عناصر و ارزیابی زیستمحیطی در منطقه است (Shajan 2001)؛ در این راستا میتوان از تجزیهوتحلیل خوشهای برای یافتن منشأ عناصر در رسوبات استفاده کرد (Davis 1973). در شناخت ژئوشیمی رسوبات نهشتههای ساحلی جزیرۀ هرمز، میزان غلظت عناصر اصلی و فرعی رسوبات ساحلی منطقۀ مطالعهشده بهعنوان دادههای ورودی برای محاسبۀ ضرایب همبستگی و رسم نمودار تجزیهوتحلیل خوشهای استفاده شد (جدول 4) و بیشترین اکسید گزارششده در رسوبات، CaO با 75/35 درصد و پسازآن، SiO2 با 82/15 درصد بود (جدول 4). روش پیرسون برای تعیین همبستگی بین عناصر (باتوجهبه نرمالبودن دادهها) به کار رفت.
شکل 10- الف. تصویر میکروسکوپی ریولیت با بافت پورفیری و فنوکریستالهای کوارتز، پلاژیوکلاز و فلدسپات آلکالن (بزرگنمایی 4x)، ب. فلدسپاتهای آلکالن بهشدت دگرسان و به کانیهای سریست و کائولینیت تبدیل شدهاند (بزرگنمایی 4x)، پ. تصویر میکروسکوپی ریولیت با کانیهای تشکیلدهندۀ آن به همراه پلاژیوکلاز با ماکل پلیسنتتیک (بزرگنمایی 4x)، ت. تصویر میکروسکوپی تراکیت با کانیهای تشکیلدهندۀ آن که فلدسپاتها اکثراً درحال تجزیه به کائولینیت هستند (بزرگنمایی 4x)
جدول 4- درصد اکسیدهای اصلی بر اساس نتایج تجزیهوتحلیل XRF در رسوبات مطالعهشده
|
Sample
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
Na2O |
K2O |
MgO |
TiO2 |
MnO |
P2O5 |
SO3 |
|
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
|
|
SH1 |
65/17 |
75/1 |
56/10 |
25/35 |
23/1 |
60/0 |
10/2 |
201/0 |
119/0 |
171/0 |
980/0 |
|
SH2 |
75/24 |
65/2 |
10/15 |
65/28 |
42/1 |
75/0 |
96/1 |
244/0 |
155/0 |
162/0 |
750/0 |
|
SH3 |
13/18 |
64/1 |
92/6 |
45/37 |
32/0 |
66/0 |
02/2 |
106/0 |
170/0 |
201/0 |
020/1 |
|
SH4 |
87/15 |
75/1 |
21/15 |
65/34 |
52/0 |
55/0 |
86/1 |
246/0 |
174/0 |
198/0 |
030/1 |
|
SH5 |
22/11 |
69/1 |
64/2 |
21/43 |
64/0 |
68/0 |
62/1 |
114/0 |
117/0 |
164/0 |
960/0 |
|
SH6 |
32/15 |
35/2 |
39/6 |
75/38 |
85/0 |
66/0 |
95/1 |
124/0 |
096/0 |
150/0 |
810/0 |
|
SH7 |
51/12 |
58/1 |
38/3 |
02/42 |
75/0 |
63/0 |
75/1 |
097/0 |
062/0 |
145/0 |
830/0 |
|
SH8 |
00/9 |
78/0 |
00/38 |
00/27 |
35/0 |
40/0 |
00/2 |
161/0 |
048/0 |
155/0 |
850/0 |
|
SH9 |
95/17 |
21/2 |
92/13 |
21/33 |
32/0 |
93/0 |
26/2 |
143/0 |
045/0 |
146/0 |
790/0 |
|
بیشینه |
75/24 |
65/2 |
64/2 |
00/27 |
32/0 |
40/0 |
75/1 |
097/0 |
045/0 |
146/0 |
75/0 |
|
کمینه |
00/9 |
78/0 |
00/38 |
21/43 |
42/1 |
93/0 |
26/2 |
264/0 |
174/0 |
201/0 |
03/1 |
|
میانگین |
82/15 |
82/1 |
45/12 |
57/35 |
71/0 |
65/0 |
94/1 |
30/1 |
10/0 |
16/0 |
89/0 |
در مطالعۀ حاضر، تجزیهوتحلیل خوشهای برای منشأیابی با نرمافزار SPSS Ver 16 استفاده شد (Anazawa 2004). نمودار تجزیهوتحلیل خوشهای برای رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز در شکل 11 نشان داده شده است.
شکل 11- نمودار تجزیهوتحلیل خوشهای برای اکسیدهای اصلی در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز
در زمینۀ رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز در شکل 11، نمودار در بازۀ 15 تا 20 از دو شاخۀ A و B تشکیل شده است: در شاخۀ A، اکسیدهای منیزیم، سدیم و آلومینیوم با ضرایب تشابه زیاد و معنادار در کنار هم قرار گرفتهاند و همبستگی زیادی را باهم و همبستگی نسبتاً زیادی را با اکسیدسیلیس نشان میدهند و میتوان نتیجه گرفت عوامل کنترلکنندۀ آنها یکسانند (Shajan 2001)؛ در شاخۀ B، اکسیدکلسیم قرار دارد که میتواند منشأ متفاوتی از اکسیدهای دیگر داشته باشد. شاخۀ A باتوجهبه رخنمونها و واحدهای سنگی جزیره منشأ آواری دارد و قرارگرفتن اکسیدکلسیم در شاخۀ B نشاندهندۀ منشأ زیستی است. میزان کربناتکلسیم در نواحی ساحل شرقی جزیرۀ هرمز بیشتر از نواحی دیگر است و فراوانی زیاد کربناتکلسیم در این بخش بهعلت وجود کانیهای کربناتۀ زیستی است که عمدتاً از پوستهای آهکی جانوران عهد حاضرتشکیل شدهاند. باتوجهبه مطلب یادشده و همبستگی زیاد عنصر کلسیم با استرانسیم میتوان این کربناتها را از نوع درجازا در نظر گرفت (Adabi 2004) (شکل 12).
شکل 12- ضریب همبستگی مثبت بین کلسیم و استرانسیم در رسوبات منطقۀ مطالعهشده (Adabi 2004)
مقایسۀ فراوانی عناصر در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز با سنگهای مختلف
در جدول 5، غلظت فلزات سنگین سنجششده به کمک فلورسانس اشعۀ X (XRF) آورده شده است. باتوجهبه اینکه محیط پیرامونی جزیرۀ هرمز 42 کیلومتر است و بیشتر این جزیره به ساحل مشرف است، میتوان سنگهای بخش مرکزی، جنوبی و کرانههای ساحلی را خاستگاه رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز دانست که از طریق دو عامل حمل (آب و باد) به ساحل وارد میشوند؛ درستی این خاستگاه در بررسی فلزات رسوبات با رخنمونها نشان داده شده است که در ادامه به آن پرداخته میشود.
جدول 5- غلظت عناصر اندازه گیریشده به روش فلورسانس اشعۀ X (XRF) (غلظت عناصر بر حسب ppm)
|
Sample |
CU |
Zn |
Pb |
Ni |
Cr |
V |
Co |
As |
Fe |
Sr |
|
SH1 |
8 |
25 |
8 |
35 |
354 |
36 |
2 |
2 |
73500 |
1380 |
|
SH2 |
5 |
30 |
14 |
43 |
319 |
46 |
1 |
4 |
105600 |
700 |
|
SH3 |
11 |
29 |
19 |
37 |
43 |
19 |
2 |
2 |
48400 |
1800 |
|
SH4 |
6 |
34 |
22 |
38 |
281 |
41 |
2 |
44 |
106300 |
1200 |
|
SH5 |
4 |
13 |
14 |
38 |
75 |
17 |
4 |
4 |
18400 |
2270 |
|
SH6 |
9 |
50 |
11 |
34 |
143 |
23 |
2 |
3 |
46400 |
1780 |
|
SH7 |
7 |
18 |
14 |
40 |
42 |
20 |
1 |
2 |
23600 |
2210 |
|
SH8 |
6 |
30 |
21 |
37 |
40 |
34 |
1 |
41 |
93700 |
1320 |
|
SH9 |
2 |
21 |
7 |
32 |
178 |
46 |
2 |
10 |
261900 |
1160 |
باتوجهبه میزان بالاآمدگی این جزیره در اثر دیاپیریسم گنبد نمکی، رودخانههای فصلی میزان رسوب وارده به ساحل را افزایش میدهند. هوازدگی فیزیکی سبب تشکیل قطعههای ریز حاوی عناصر مختلف میشود که پساز طی مراحل مختلف حمل، درصد برخی عناصر را افزایش میدهند. هوازدگی شیمیایی عمدتاً در اثر انحلال سنگها در مجاورت آب باران و ایجاد اسید ضعیف حاصل میشود. سنگهای منشأ رسوبات ساحلی ممکن است یکی از انواع سنگهای رسوبی، سنگهای آذرین یا مخلوط چند نوع از آنها باشند. تمرکز رسوبات در ساحل جزیرۀ هرمز علاوهبر آنکه منشأیی خارج از حوضۀ رسوبی و درارتباطبا بار رسوبی وارده به درون حوضه دارد، منشأ درونحوضهای نیز دارد (Eliassi et al.1975). بهمنظور شناخت بهتر ارتباط فراوانی عناصر در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز با سنگهای منشأ، تمام اطلاعات مربوط به فراوانی عناصر جمعآوری و در جدول 6 ارائه شدند. بهمنظور درک بهتر، ارتباط عناصر اصلی و فرعی در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز با سنگهای مختلف در شکل 13 ارائه شده است. در جدول 7، میانگین غلظت فلزات سنگین در پوستۀ زمین و انواع عمدۀ سنگها دیده میشود؛ بر اساس این، میزان غلظت عناصر در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز کمتر از مقدار آنها در سنگهای موجود در جزیره است. باتوجهبه مطلب یادشده میتوان نتیجه گرفت این رسوبات از فرسایش و تخریب واحدهای سنگی موجود در جزیره منشأ گرفتهاند. بیشتربودن میزان عنصر کروم در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز نسبت به سنگهای منطقه گویای اینست که این عنصر منشأ برونحوضهای دارد و از بیرون منطقه وارد نواحی ساحلی جزیرۀ هرمز شده است (Enghiad-Kamiz 2015).
جدول 6- غلظت فلزات سنگین در سنگهای منطقۀ مطالعهشده (بر حسب ppm) (برگرفته از (Gholami 2008
|
نام سنگ |
As |
Cr |
Cu |
Pb |
V |
Zn |
|
ریولیت |
9/6 |
6 |
6/13 |
3/7 |
27 |
68 |
|
نمک |
4 |
2 |
4/2 |
9/0 |
3 |
1/2 |
|
خاک سرخ |
5/114 |
15 |
1/60 |
93 |
54 |
4/331 |
|
آهک |
2/151 |
6 |
320 |
23 |
23 |
8/16 |
شکل 13- مقایسۀ فراوانی عناصر در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز با سنگهای رخنمونیافته در جزیرۀ هرمز (برحسبppm)
بزی و همکاران (Bazi et al. 2014) در مطالعهای مشابه روی ویژگیهای رسوبشناسی و ژئوشیمی رسوبات ساحل و بستر خلیج گواتر، جنوبخاوری ایران، دانهبندی این رسوبات را در محدودۀ سیلت و رس تشخیص و غلظت زیاد فلزات منگنز، سرب، روی و کروم این رسوبات را به فرسایش تودههای افیولیتی این منطقه نسبت دادند؛ تفاوت دانهبندی رسوبات این ساحل با ساحل جزیرۀ هرمز بهعلت توپوگرافی جزیرۀ هرمز، تأثیر گنبد نمکی در بالاآمدگی جزیره، مسیر کوتاه حملونقل رسوبات یا تأثیر انرژی امواج بر رسوبات دو ساحل جزیرۀ هرمز و ساحل خلیج گواتر است. باقری (Bagheri 2017) نیز در مطالعۀ مشابهی به بررسی رسوبشناسی و کانیشناسی بخش جنوبی دریای خزر پرداخت و ضمن معرفی کانیهای این رسوبات که شامل ایلمنیت، آپاتیت، مگنتیت، پیروکسن و غیره است، دو منشأ شامل کوههای کپهداغ و حملشدن رسوبات حاصل از فرسایش سنگهای آتشفشانی از طریق رودخانۀ سفیدرود را منشأ این کانیها معرفی کرد.
نتیجه
بررسی رسوبات بیانکنندۀ چهار نوع اصلی رسوب شامل ماسه، ماسۀ گراولی، ماسه با کمی گراول و گراول ماسهای است. مطالعهها نشان میدهند عمده کانیهای رسی رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز شامل کانیهای ایلیت و کائولینیت است. کانیهای روشن عبارتند از: کربنات، کوارتز، فلدسپار، دولومیت، آراگونیت و هالیت. بررسی کانیهای سنگین نشاندهندۀ وجود کانیهای مگنتیت، هماتیت، الیژیست، پیروکسن، آپاتیت، مارتیت، فلوریت، لیمونیت، گوتیت، باریت و زیرکن است. بررسی مقاطع نازک نشان داد بیشتر گراولهای ساحل جزیرۀ هرمز منشأ آذرین دارند و از سریهای ریولیتی و تراکیتی موجود در جزیره منشأ گرفتهاند. تجزیهوتحلیل ضرایب همبستگی و تجزیهوتحلیل خوشهای نشان دادند بهجز عنصر کروم و اکسیدکلسیم، سایر عناصر سنگین و اکسیدهای اصلی از فرسایش واحدهای سنگی رخنمونیافته در جزیره منشا گرفتهاند. قرارگرفتن اکسیدکلسیم در شاخهای جداگانه نسبت به سایر اکسیدها نشاندهندۀ منشأ متفاوت این اکسید و گویای منشأ زیستی آن است. مقایسۀ فراوانی عناصر در رسوبات با سنگهای رخنمونیافته در این جزیره نشان میدهد هوازدگی و فرسایش واحدهای سنگی در شرایط آبوهوایی گرم و مرطوب منشأ این عناصر در رسوبات ساحلی جزیرۀ هرمز است. بیشک یافتههای پژوهش حاضر کمک شایانی به تدوین و اجرای پروژههای عمرانی و اقتصادی با محوریت ساحل در جزیرۀ هرمز است.
سپاسگزاری
نویسندگان از دانشگاه هرمزگان برای دراختیارگذاشتن امکانات آزمایشگاهی و از سرکار خانم سیده اکرم جویباری، دانشجوی دکتری رسوبشناسی و سنگشناسی رسوبی دانشگاه هرمزگان، برای انجام اصلاحات و کمک به بازنگری مقاله سپاسگزاری میکنند.
)
