نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان، تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران
2 کارشناسی ارشد، دانشکدۀ زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دانشیار دانشکدۀ زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
In order to reconstruct paleoenvironments of the Middle Jurassic Shemshak Formation, at the Namin stratigraphic section, northeastern Ardabil, western Alborz Mountains, the Sporomorph EcoGroups (SEGs) data and their associated plant communities, as well as dinoflagellate cysts, and palynological elements are employed herein. According to SporomorphEcoGroups, a high percentage of lowland plant population and a low percentage of coastal-tidal influenced and upland plant communities seem to suggest low sea-level and deposition in a shallow coastal or a marine-influenced delta. The main palynological elements occurring in the host strata are believed to reveal that the Shemshak sediments apparently accumulated in a relatively shallow, near-shore environment with low oxygen level or a marine-influenced delta. The presence in the material examined of such proximate dinoflagellates cysts as Dichadogonyaulax sellwoodii, Ctenidodinium spp., Valensiella ovulum, Pareodinia sp, Nannoceratopsis gracilis apparently supports this conclusion. Furthermore, the high ratio of warmer/cooler and low ratio of wetter/drier elements as well as the presence of warm to temperate index dinoflagellates cysts such as Ctenidodinium continuum and Pareodinia ceratophora suggests deposition of the host strata under a moist, ±warm climate during the accumulation of Shemshak sediments at the Namin stratigraphic section.
Keywords: Palaeoenvironment, Shemshak Formation, Sporomorph EcoGroups (SEGs), Palynologicalelements, Western Alborz.
Introduction
The Shemshak Formation was defined by Assereto (1966), based on the type area around Shemshak, north of Tehran. This Formation is a thick siliciclastic succession, widely distributed across central and northern Iran, the so−called Iran Plate (Seyed−Emami 2003, Aghanabati 2004; Seyed−Emami et al. 2008; Fürsich et al. 2009).
Generally, the Shemshak Formation rests unconformably on the Lower-Middle Triassic platform carbonates sediments of Elika Formation and in turn is followed by the basinal carbonates of Dalichai Formation.
The age of the Shemshak Formation ranges from Late Triassic to Early Bajocian, and sedimentary environments comprise deep to shallow marine shelf, deltas, paralic swamps, lakes and meandering as well as braided rivers (Rad 1986; Shafiei 1991; Hosainpoor 2000; Hoseinzadeh 2003; Seyed-Emami 2003; Seyed-Emami et al. 2001, 2005, 2006, 2008; Fürsich et al. 2005, 2009; Mirbaggeri, 2007; Hakimi Tehrani 2008; Reza Zadeh 2008; Taheri Serish 2018).
The purpose of this study was to determine the palaeoenvironmental interpretation of the Shemshak Formation based on inferred palaeoecological preferences of dinoflagellate cysts types, and quantitative analysis of the palynological elements and Sporomorph EcoGroups in the Shemshak Formation at the Namin stratigraphic section, western Alborz.
Material & Methods
A total of 46 samples (from palynologically promising intervals within the Shemshak Formation) were prepared using standard processing procedures (e.g., Traverse 2007; Phipps and Playford 1984). Samples were treated by acids (10%—50% hydrochloric acid to dissolve carbonates and 40% hydrofluoric acid to remove silicates), followed by the application of hot 50% HCl to dissolve silica-gel formed during HF treatment. The residues were then further treated with saturated ZnCl2 for mineral separation. All residues were sieved through a 20μm mesh prior to making strew slides. Three slides of each preparation were examined by a transmitted light microscope. The slides were stored in the collection of the School of Geology, Tehran University, Iran.
Discussion of Results & Conclusions
Diverse and moderately preserved palynofloras dominated by miospores, dinoflagellate cysts, acritarchs, fungal spores and foraminiferal test linings occur in surface samples of the Shemshak Formation in the Namin stratigraphic section, northwestern Iran.
Sporomorph EcoGroups data and associated plant communities are considered as an available approach used to draw palaeoecological inferences for their host strata (Abbink 1998; Abbink et al.2004). This method was used for the Shemshak Formation in the Namin stratigraphic section. Miospores typifying all the six plant communities are retrieved from the material examined. The least and most abundant miospores taxa are those related to Pioneer and Lowland SEGs. Based on the SEG data from the Shemshak Formation's palynological assemblages, declination of miospores representing upland/lowland plant communities as well as proliferation of those characterizing Lowland/Coastal-Tidal plant associations is interpreted to signify relatively low sea-level and sedimentation in a marginal marine setting or a marine-influenced delta.
Furthermore, such palynological evidence as high frequency of proximate dinocysts and prominent equidimensional opaque/blade-shaped opaque palynomacerals ratio in the samples examined suggest accumulation in a dysoxic shallow marginal marine or a sea-influenced delta depositional setting. Additionally, the notable phytoclasts/marine palynomorphs ratio and the relative abundance of transparent in relation to opaque amorphous organic matter (AOM) seem to support this generalization.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
رسوبات ژوراسیک، یکی از ضخیم‌ترین توالی‌های زمین‌شناسی در ایران را تشکیل می‌دهد. سـنگ‌هـای ژوراسـیک نشـان‌دهندة دو چرخة رسوبی بزرگ و جداگانه هستند که مرز آنها بر رویـدادهای زمـین‌سـاختی منطبق اسـت. نخسـتین سیکل رسوبی ژوراسیک به سن ژوراسیک پایینی‌میانی و شـامل شـیل و ماسـه‌سـنگ‌هـای زغال‌دار است که در محیط کولابی و مردابی نزدیک به ساحل نهشته شده‌اند و سـتبرای آن از چنـدین متـر تـا بیش از سه هزار متر متغیر است. رسوب‌های زغال‌دار یادشده سازند (گروه) شمشک است. مـرز زیـرین ایـن سازند بـا ناپیوستگی سیمرین پیشین و مرز بالایی آن با رویداد سیمرین میانی مشخص می‌شود. دومین چرخة رسوبی ژوراسیک صفحة ایران، از نوع مارن و سنگ‌های آهک آمونیـت‌دار اسـت کـه «گروه مگو» نامیده می‌شود (Aghanabati 2004; Majidifard 2004). برش تیپ سازند شمشک را برای نخستین‌بار Assereto 1966 در البرز مرکزی بالادست درة روته، در شمال گردنة لازیم انتخاب و اندازه‌گیری کرد. این سازند رسوبات سیلیسی تخریبی دارد که با وسعت زیاد در ایران به‌ویژه در کوههای البرز گسترش دارد و تا غرب ترکیه توسعه یافته است (Fürsich et al. 2005).
تاکنون مطالعات گسترده‌ای روی محیط تشکیل سازند شمشک صورت گرفته است؛ برای نمونه در ناحیة قشلاق (120کیلومتری شمال شرق شاهرود)، رسوبات سازند شمشک محصول رسوب‌گذاری در یک سیستم رودخانه‌ای‌دلتایی تشخیص داده شده است (Rad 1986).
در گردنة امامزاده هاشم رسوبات سازند شمشک نشان‌دهندة یک پیشروی تدریجی است که با رسوبات رودخانة مئاندری شروع و به‌تدریج به رسوبات دلتایی تبدیل شده است (Shafiei 1991). در منطقة امامزاده هاشم و آبناک سازند شمشک متشکل از 8 مجموعة رخساره‌ای شامل رخساره‌های سدهای دهانه‌ای، خلیج‌های دهانه‌ای، باتلاقی، دریاچه‌ای، کانال‌های انشعابی، رسوبات فراکانالی، توالی‌های پرکنندة دره‌های کنده‌شده و کانال‌های دشت‌های آبرفتی است (Hosainpoor 2000).
مطالعة آمونیت‌های سازند شمشک در منطقة شهمیرزاد صورت گرفت و در این مطالعه محیط رسوب‌گذاری سازند شمشک یک محیط قاره‌ای، رودخانه‌ای، دریایی بسیار کم‌عمق تا کم‌عمق معرفی شد (Hoseinzadeh 2003).
در البرز شرقی، گروه شمشک ازنظر زیست‌چینه‌شناسی و محیط‌شناسی دیرینه با توجه به فونای آمونیتی مطالعه شده است. نتایج حاصل از این پژوهش‌ها نشان‌دهندة پیشروی دریا در زمان توآرسین میانی است؛ زیرا آمونیت‌هایی که بیان‌کنندة دریایی‌بودن بخش زیرین و میانی توالی هستند، به‌طور پراکنده در بخش بالایی گروه نیز یافت می‌شوند (Fürsich et al. 2005).
در منطقة خوش‌ییلاق، سازند شمشک در یک محیط دلتای تحت کنترل رودخانه نهشته شده است که در آن زیرمحیط‌های مختلف دشت دلتایی و شیب دلتا مشاهده می‌شود (Mirbagheri 2007).
براساس مطالعة پالینوفاسـیس سـازند شمشک در بخش شرقی کوههای بینالود، محیط رسوبی این سازند، محیط دریایی باز با عمق کم و اکسیژن کم پیشنهاد شده است (Saadati Jafar Abadi et al. 2009).
بررسی رخساره‌ها، توالی‌ها و میکروفاسیس محیط رسوب‌گذاری سازند شمشک در شمال غرب شاهرود (منطقة طزره) به شناسایی شش دسته رخساره و زیررخساره منجر شد که در دو محیط رودخانة مئاندری (محیط خشکی) تا محیط دلتا (محیط حد واسط) تشکیل شده‌اند (Safaei Omar Abadi et al. 2010).
با وجود اینکه مطالعات رسوب‌شناسی زیادی دربارة محیط تشکیل سازند شمشک صورت گرفته است، به علت حرارت و فشار زیاد که سبب تشکیل زغال در نهشته‌های این سازند شده است، بیشتر پالینومورف‌ها از بین رفته‌اند؛ به همین دلیل تعداد محدودی برش چینه‌شناسی حاوی انواع مختلف پالینومورف‌های خشکی و دریایی وجود دارد که مطالعه شده‌اند (Kimyai 1975; Hakimi Tehrani 2008; Reza Zadeh 2008; Taheri Serish 2018).
تاکنون هیچ‌گونه مطالعه‌ای دربارة محیط دیرینة این سازند براساس اکوگروههای اسپورومورفی صورت نگرفته است. هدف از این مطالعه، بررسی شرایط محیط تشکیل نهشته‌های بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین با بررسی اکوگروههای اسپورومورفی و جوامع گیاهی مرتبط با آنها و همچنین عناصر پالینولوژی است. برش چینه‌شناسی نمین (شکل 1)، از 282 متر تناوب شیل، ماسه‌سنگ، سیلتستون و آهک نازک و متوسط‌لایة آمونیت‌دار تشکیل شده است. شروع نمونه‌برداری از سازند شمشک در بالای تودة ریولیتی (که به‌صورت دایک تزریق شده) است. مرز بالایی سازند با سازند دلیچای به‌صورت ناپیوسته است (شکل 2).
موقعیت زمین‌شناسی و راههای ارتباطی برش چینه‌شناسی نمین
برش چینه‌شناسی مطالعه‌شده در نزدیکی شهرستان نمین، شمال شرق اردبیل، البرز غربی، در عرض جغرافیایی ´´00 َ28 38 N تا ´´00 َ35 38 N و طول جغرافیایی ´´00 َ15 48 E تا ´´00 َ27 48 E واقع شده است (شکل 1). این برش چینه‌شناسی در 5کیلومتری جادة نمین به روستای عنبران در سمت چپ جاده دیده می‌شود.
شکل 1- موقعیت جغرافیایی و راههای ارتباطی بخش فوقانی سازند شمشک، برش چینه‌شناسی نمین
Fig 1- Location map of the upper part of the Shemshak Formation, Namin stratigraphic section.
|
|
ب |
|
شکل 2- الف- نمایی کلی از بخش بالایی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین Fig 2- A) Overview of the upper part of the Shemshak Formation, Namin stratigraphic section. |
ب- نمایی از ریولیت‌های پایین برش چینه‌شناسی نمین B) Rhyolite of the Namin stratigraphic section overlain by the upper part of the Shemshak Formation. |
روش پژوهش
پس از برداشت 46 نمونه از رسوبات شیل و سیلتستون از بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین، به‌منظور تهیة اسلایدهای پالینولوژی، نمونه‌ها به روش Phipps and Playford (1984) آماده‌سازی شد. در این روش حدود 100 گرم از هر نمونه شسته، خشک و پودر می‌شود. در مرحلة بعد به‌منظور انحلال ترکیبات کربناته، اکسیدهای آهن و ترکیبات سیلیکاته به نمونه‌ها اسید کلریدریک و اسید فلوئوریدریک افزوده و سپس خنثی‌سازی اسیدها انجام شد. پس از عبور نمونه از الک 20 میکرون، نمونه با محلول کلرور روی ZnCl2 (با وزن مخصوص 9/1 تا 2) مخلوط و به مدت 15 دقیقه در دستگاه سانتریفیوژ با سرعت 2000 دور در دقیقه قرار داده شد. لایة میانی که حاوی پالینومورف است، به کمک قطره‌چکان به یک لولة آزمایش منتقل و برای خنثی‌سازی کلرور روی، چندین بار عمل آبشویی انجام شد. در ادامه نمونه روی الک 20 میکرون ریخته و ذرات کوچک‌تر از 20 میکرون به کمک آب‌فشان از الک عبور داده شد. پالینومورف‌ها، مواد آلی تجمع‌یافتة روی الک هستند که از آنها اسلاید تهیه شد. پس از آن مطالعة اسلایدها با میکروسکوپ نوری و بزرگنمایی‌های 60، 80 و 100 انجام شد. نمونه‌ها پالینومورف‌های متنوعی ازجمله اسپورها، پولن، سیست داینوفلاژله‌ها، آکریتارک‌ها و آستر داخلی فرامینیفرها و اسپورهای قارچ با حفظ‌شدگی خوب دارند (Plates 1, 2). پس از شناسایی میوسپورها با توجه به مدل Abbink 1998 طبقه‌بندی گروههای اسپورومورفی میوسپورهای شناسایی‌شده صورت پذیرفت و نمودار تغییرات فراوانی به کمک گروههای مختلف اسپورومورفی ترسیم شد. همچنین به‌منظور بررسی آماری عناصر موجود در اسلایدهای پالینولوژی از هر نمونه سه اسلاید تهیه و در هر اسلاید 15 میدان دید به‌طور اتفاقی انتخاب و مطالعه و عناصر پالینولوژی تفکیک و شمارش شد. پس از شناسایی جنس‌ها و گونه‌های داینوفلاژله‌های موجود در اسلایدهای پالینولوژی و تلفیق داده‌های به‌دست‌آمده، محیط دیرینة بخش فوقانی سازند شمشک بازسازی شد.
بازسازی شرایط آب‌وهوایی و محیط دیرینه براساس اکوگروههای اسپورومورفی
در مدل اکوگروههای اسپورومورفی (Abbink et al. 2004; Abbink 1998)، اسپورها و پولن‌ها (اسپورومورف‌ها) در گروههایی به نام اکوگروههای اسپورومورفی طبقه‌بندی شدند که هریک معرف محیط اکولوژیکی خاصی هستند. هر نوع تغییری در تجمعات اسپورومورفی بازتاب تغییر در ترکیب جوامع گیاهان خشکی آن زمان است. براساس مدل Abbink 1998 شش اکوگروه اسپورومورفی مطابق با جوامع گیاهی معرفی شد (جدول 1). اگرچه وی اعتقاد دارد که نسبت‌دادن یک گروه از گیاهان فقط به یک جامعة گیاهی مشکل است.
با توجه به مدل Abbink 1998، طبقه‌بندی گروههای اسپورومورفی میوسپورهای موجود در برش چینه‌شناسی نمین صورت پذیرفت. نتایج حاصل از این طبقه‌بندی نشان می‌دهد میوسپورهای موجود شامل تمام گروههای گیاهی بیان‌شده توسط Abbink 1998 هستند (جدول 2). در این مجموعه حداکثر فراوانی میوسپورهای شناسایی‌شده به جامعة گیاهی سازگار با مناطق پست و دشت‌ها (Lowland) مربوط و حداقل فراوانی به جامعة گیاهی سازگار با مناطق پیشگام (Pioneer) منتسب است که فقط در یک نمونه مشاهده شد (شکل 3).
تغییر در فراوانی نسبی گروههای اسپورومورفی و ترکیب کمّی آنها، معرف تغییرات جغرافیایی یا اقلیمی مؤثر بر گیاهان موجود در آن محیط است.
جدول 1- انواع اکوگروههای اسپورومورفی (Abbink et al. 2004; Abbink 1998)
Table 1-Different group of sporomorph ecogroups (after Abbink 1998; Abbink et al. 2004).
|
نوع اکوگروه اسپورومورفی |
ویژگی |
میوسپورهای نسبت داده‌شده |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق مرتفع (Upland SEGs)
|
- رشد خوب در نواحی مرتفع - هرگز به زیر آب فرونمی‌روند و در آب غوطه‌ور نمی‌شوند. - مقاوم دربرابر شرایط نامساعد محیطی |
- پولن‌های دوباله از خانوادة پودوکارپاسه‌آ از مخروطیان - پولن‌های دوباله از پتریدواسپرموفیتا |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق پست و دشت‌ها (Lowland SEGs) |
- رشد در دشت‌ها و مرداب‌ها - دسترسی آسان به مواد غذایی و آب - در وضعیت‌های حاد زیر نفوذ دریا قرار می‌گیرند. - گاهی تحت تأثیر سیلاب‌ها قرار می‌گیرند و به‌صورت دوره‌ای در آب شیرین غوطه‌ور می‌شوند. |
دانه‌های پولن: -سیکادال‌ها - بنتیتال‌ها - ژینکوال‌ها - بعضی مخروطیان (تاکسودیاسه‌آ) - لیکوفیت‌ها |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق رودخانه‌ای (River SEGs) |
- در حاشیة رودخانه‌ها رشد می‌کنند. - به‌صورت متناوب زیر آب فرومی‌روند و در معرض فرسایش قرار می‌گیرند. |
میوسپورهای منتسب به: - بریوفیت‌ها - پتریدوفیت‌ها |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق پیشگام (Pioneer SEGs) |
- به مدت طولانی‌تر در آب غوطه‌ورند. - ازنظر فیزیولوژیکی مستحکم نیستند. |
- میوسپور Cerebropollenites از تاکسودیاسه‌آ متعلق به مخروطیان |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق ساحلی (Coastal SEGs) |
- رشد در کنار سواحل - همواره از تنش‌های اکولوژی از قبیل نفوذ آب شور و جریان‌های نمکی تأثیر می‌پذیرند. |
- میوسپورهای منتسب به آراکاریاسه‌آ و کایرولپیدیاسه‌آ (از مخروطیان) |
|
اکوگروههای اسپورومورفی سازگار با مناطق جزر و مدی (Tidally-influenced SEGs) |
- روزانه (به‌صورت منظم) تحت تأثیر تغییرات جزر و مدی قرار می‌گیرند . - هنگام مد (با بالاآمدن آب دریا) به زیر آب فرومی‌روند. |
بعضی از میوسپورهای منتسب به: - پتریدواسپرموفیتا - لیکوفیت‌ها |
جدول 2. طبقه‌بندی اکوگروههای اسپورومورفی بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین با توجه به مدل Abbink 1998; Abbink et al. 2004
Table 2- Classification of sporomorph ecogroups of the upper part of shemshak formation in namin stratigraphic section according to the model of Abbink 1998; Abbink et al. 2004
|
Upland |
|
|
Other bisaccate pollen |
Podocarpidites sp. cf. ellipticus |
|
Lowland |
|
|
Dictyophyllidites mortonii Ischyosporites spp. Gleicheniidites senonicus Klukisporites scaberis Klukisporites variegatus Kyrtomisporis laevigatus Matonisporites crassiangulatus Murospora florida Osmundacidites senectus Osmundacidites wellmanii Striatella seebergensis Striatella patenii Striatella jurassica Striatella sp. Todisporites major Todisporites minor Toripustulatisporites sp. Verrucosisporites varians |
Anapiculatisporites sp. Biretisporites sp. Chasmatosporites apertus Chasmatosporites major Concavissimisporites verrucosus Contignisporites burgeri Converrucosisporites pricei Converrucosisporites sp. A Converrucosisporites sp. B Cyathidites australis Cyathidites minor Cycadopites crassimarginis Cycadopites follicularis Cycadopites granulatus Cycadopites sp. Deltoidospora sp. Dictyophyllidites harrisii Dictyophyllidites mortonii |
|
River |
|
|
Limbosporites lundbladii Limbosporites antiquus Limbosporites denmeadii Limbosporites sp. |
Camarozonosporites ramosus Foveosporites pseudoalveolatus Lycopodiacidites rugulatus Neoraistrickia parvibacula Neoraistrickia sp. |
|
Pioneer |
|
|
|
Cerebropollenites macroverrucosus |
|
Coastal |
|
|
Callialasporites trilobatus Callialasporites microvelatus |
Araucariacites australis Callialasporites dampieri Callialasporites segmentatus |
|
Tidally-influenced |
|
|
Alisporites microvelatus Densoisporites velatus Retitriletes sp. |
Alisporites australis Alisporites grandis Alisporites lowoodensis |
شکل 3- نمودار تغییرات فراوانی اکوگروههای اسپورومورفی بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین
Fig 3- Diagram of frequency changes of the various sporomorph ecogroups in the upper part of the shemshak formation, namin stratigraphic section.
تأثیر نوسانات سطح آب دریا بر تجمعات پوشش گیاهی و اسپورومورفی
نوسانات سطح آب دریا سبب تغییر در محیط می‌شود (Abbink et al. 2001, 2004). پیشروی یا پسروی آب دریا از ناحیة ساحل به‌طور مستقیم بر پوشش گیاهی منطقه تأثیر گذاشته و درنتیجه بر ترکیب تجمعات پالینومورفی نیز مؤثر است (Abbink 1998). هنگام پسروی آب دریا، جامعة گیاهی Lowland افزایش می‌یابد و جوامع گیاهی Coastal-Tidall influenced کاهش می‌یابند. افزایش نسبت جوامع گیاهی Upland/ Lowland بالابودن سطح آب دریا را نشان می‌دهد و کاهش آن حاکی از پایین‌بودن سطح آب دریاست. همچنین افزایش نسبت جوامع گیاهی Lowland/ Coastal-Tidall influenced نشان‌دهندة پایین‌بودن سطح آب دریا و کاهش آن نشان‌دهندة بالابودن سطح آب دریاست (Gedl and Ziaja 2012).
بر اثر پیشروی آب دریا، ساحل به سمت بالاتر رانده و جامعة گیاهیCoastal-Tidall influenced جایگزین جوامع گیاهی Lowland می‌شود؛ بنابراین کاهش جامعة گیاهی Lowland و افزایش جوامع گیاهی Coastal-Tidall influenced را شاهد هستیم.
نمودار تغییرات فراوانی اکوگروههای اسپورومورفی سازند شمشک (شکل 3) گویای یک محیط دیرینة ساحلی کم‌عمق یا دلتای متأثر از دریا در برش چینه‌شناسی نمین است؛ زیرا شاهد درصد زیاد جامعة گیاهی Lowland و درصد کم نسبی جوامع گیاهی Coastal-Tidall influenced و Upland هستیم.
بازسازی محیط دیرینه براساس محتوای ارگانیکی
مطالعة مواد آلی موجود در اسلایدهای پالینولوژی، یکی دیگر از روش‌های تفسیر محیط دیرینه است. در این روش از الگوی پراکندگی پالینومورف‌ها و دیگر خرده‌های ارگانیکی برای تعیین رخساره و بازسازی پالئوژئوگرافی حوضة رسوبی استفاده می‌شود (Tyson 1993). تغییر در ترکیب تجمعات پالینومورفی و انواع پالینوفاسیس، اطلاعات مفیدی دربارة تفسیر محیط رسوبی با توجه به عمق آب، نوسانات سطح آب، تغییرات درجه‌حرارت و عوامل انتقال به دست می‌دهد (Tyson 1993, 1995). براساس طبقه‌بندی کلی تایسون (Tyson 1995)، عناصر آلی موجود در اسلایدهای پالینولوژی به سه گروه عمده تقسیم می‌شوند. این سه گروه عبارت‌اند از: فیتوکلاست (PH)، پالینومورف دریایی (MP) و مواد ارگانیکی بی‌شکل یا آمورف (AOM). بیان این نکته لازم است که با توجه به محیط دیرینة دلتای متأثر از دریای سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین، استفادة گسترده از پالینوفاسیس و طبقه‌بندی کلی تایسون (Tyson 1995) امکان‌پذیر نیست، ولی از اطلاعات حاصل از مطالعات عناصر پالینولوژی به‌عنوان فاکتورهای کمکی و تأییدی استفاده شده است. بدین منظور بررسی آماری عناصر موجود در اسلایدهای پالینولوژی انجام شد. در این بررسی عناصر پالینولوژی تفکیک و شمارش و درصد فراوانی هریک از گروههای پالینومورفی (جدول 3) شامل اسپورها، پولن‌ها، سیست داینوفلاژله‌ها، آستر داخلی فرامینیفرها، قطعات چوب، اکریتارک‌ها و مواد ارگانیکی بی‌شکل تعیین شد.
برای بازسازی محیط دیرینة برش چینه‌شناسی نمین براساس محتوای ارگانیکی، فاکتورهای مؤثر در تفسیر محیطی ازجمله نسبت AOM شفاف به AOM تیره، نسبت ماسرال‌های قهوه‌ای (Brown Palynomacerals) به ماسرال‌های تیره (Opaque Palynomacerals) و میزان پالینوماسرال‌های اپک هم‌بعد به پالینوماسرال‌های اپک تیغه‌ای‌شکل (P1/P2) بررسی و سپس نمودار درصد فراوانی بعضی از فاکتورهای اشاره‌شده در طول ستون استراتیگرافی رسم شد (شکل‌های 4 و 5). مطالعه و مقایسۀ مجموعة این فاکتورها نشان‌دهندة میزان اکسیژن، میزان رسوب‌گذاری و میزان انرژی محیط دیرینه است.
در بررسی نمودار پالینوماسرال‌های اپک هم‌بعد (P1) به پالینوماسرال‌های اپک تیغه‌ای‌شکل (P2) در برش چینه‌شناسی نمین، نسبت زیاد پالینوماسرال‌های اپک هم‌بعد (شکل 5 قسمت D) معرف عمق کم حوضة رسوب‌گذاری است (Tyson 1995). همچنین در طول ستون استراتیگرافی، نسبت AOM شفاف به AOM تیره همواره بیش از یک است و این امر حکایت از شرایط اکسیژن کم و ریتم رسوب‌گذاری کم دارد (شکل 5 قسمت C). در بررسی فاکتور Lability که به‌عنوان نسبت پالینوماسرال‌های قهوه‌ای به اپک (BP/OP) تعریف شده است، میزان فاکتور اشاره‌شده زیاد است که این امر می‌تواند معرف محیط دیرینة نزدیک ساحل باشد (شکل 5 قسمت B).
به‌منظور بررسی شرایط محیطی حوضة رسوبی سازند شمشک، درصد فراوانی نسبی سه گروه اصلی عناصر پالینولوژی شامل مواد بی‌شکل (AOM)، پالینومورف‌های دریایی (Mp) و فیتوکلاست‌ها (Ph) محاسبه و نمودار مربوط به آن ترسیم شد (شکل 5 قسمت A). مطالعه و بررسی نمودارهای حاصل از مقایسة درصد فراوانی عناصر اصلی پالینولوژی در طول ستون استراتیگرافی (شکل 5) مشخص می‌کند که در این حوضة رسوبی، از قاعدة برش چینه‌شناسی به سمت بالا، تغییرات مقطعی سطح آب وجود داشته که به تغییر در میزان پالینومورف‌های دریایی و ورودی مواد خشکی منجر شده است؛ ولی درمجموع محیط دیرینة مطالعه‌شده، یک محیط نسبتاً کم‌عمق، کم‌اکسیژن و نزدیک به ساحل بوده است (Tyson 1993, 1995).
همچنین در این برش چینه‌شناسی فراوانی نسبی اسپورها بیش از پولن‌هاست (شکل 4) که خود نشان‌دهندة نزدیکی محیط رسوب‌گذاری به نواحی دلتایی‌رودخانه‌ای است (Zavattieri et al. 2008)؛ زیرا اسپورها به تعداد کمتری نسبت به پولن‌های anemophilous (که با باد گرده‌افشانی می‌کنند) تولید می‌شوند و درنتیجه کمتر تحت تأثیر حمل‌ونقل قرار می‌گیرند (Tyson 1993). حفظ‌شدگی خوب، فراوانی و تنوع پالینومورف‌های خشکی (اسپور و پولن) حاکی از محیط‌های ساحلی متأثر از نوسانات دریاست (Zavattieri et al. 2008). تمامی فاکتورهای اشاره‌شده در برش چینه‌شناسی نمین دیده می‌شوند (شکل 5 قسمت A).
فراوانی نسبی پالینومورف‌های خشکی نسبت به پالینومورف‌های دریایی (به‌ویژه فیتوپلانکتون‌ها) نزدیکی به منابع خشکی را تأیید می‌کند (Tyson 1993)، ولی حضور نسبتاً چشمگیر پالینومورف‌های دریایی (به‌ویژه سیست داینوفلاژله‌ها) در 24 نمونه (یعنی بیش از نصف نمونه‌های برداشت‌شده)، تأییدی دیگر بر محیط دیرینة دلتای متأثر از دریا در برش چینه‌شناسی مدنظر است (Tyson 1993).
درصد زیاد کوتیکول‌ها و دیگر بافت‌های گیاهی با حفظ‌شدگی خوب (شکل‌های 6 و 7) نیز از ویژگی‌های محیط‌های رودخانه‌ای‌دلتایی است (Batten 1973).
شکل 4- نمودار فراوانی نسبی اسپورها نسبت به پولن‌ها در برش چینه‌شناسی نمین، بخش فوقانی سازند شمشک
Fig 4- Diagram of relative abundance [%] of spores to pollen in upper part of the shemshak formation, namin stratigraphic section.
جدول 3- درصد فراوانی انواع عناصر پالینولوژی موجود در برش چینه‌شناسی نمین
Table 3- Percentage of relative abundance of different palynological elements in the upper part of the Shemshak Formation, Namin stratigraphic section
شکل 5- نمایش تغییرات فاکتورهای تفسیر محیطی و عناصر اصلی پالینولوژی در طول ستون چینه‌شناسی بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین
Fig 5- Demonstration of changes in environmental interpretation factors and main elements of palynology along the stratigraphic column of the upper part of Shemshak Formation in Namin stratigraphic section
شکل 6- نمودار فراوانی نسبی اسپورها، پولن‌ها و پالینومورف‌های دریایی در برش چینه‌شناسی نمین، بخش فوقانی سازند شمشک
Fig 6- Diagram of relative abundance of spores, pollen and marine palynomorphs in the upper part of the shemshak formation, namin stratigraphic section.
شکل 7- نمودار فراوانی نسبی خرده‌های چوب در برش چینه‌شناسی نمین، بخش فوقانی سازند شمشک
Fig 7- Diagram of relative abundance of the wood tissues in the upper part of the Shemshak Formation, Namin stratigraphic section
بازسازی محیط دیرینه براساس داینوسیست‌ها
داینوفلاژله‌ها، یکی از مهم‌ترین ارگانیسم‌های دریایی برای زون‌بندی و تفسیر محیط‌های رسوبی محسوب می‌شوند (Traverse 2007). پارامترهای پالئواکولوژی و محیط زیستی از قبیل حرارت، شوری، عمق، اکسیژن، الکالینیته، روند پیشروی و پسروی خط ساحلی، میزان تولید و چرخه‌های اقیانوسی و... (که جزو مهم‌ترین عوامل شناخته‌شده برای تشخیص محیط دیرینه هستند) را می‌توان با مطالعة فسیل داینوفلاژله‌ها تعیین کرد (Pross et al. 2006). سیست داینوفلاژله‌ها براساس مورفولوژی به چهار فرم مختلف پروکسیمت (Proximate)، پروکسیموکوریت (Proximochorate)، کوریت (Chorate) و کویت (Cavate) طبقه‌بندی می‌شوند (Sarjeant 1974)؛ اگرچه برخی پالینولوژیست‌ها اعتقاد دارند که فرم پروکسیموکوریت یک فرم حد واسط بین پروکسیمت و کوریت است و آن را یک فرم مستقل نمی‌دانند. براساس تغییرات نسبت فراوانی بین فرم‌های مختلف داینوفلاژله‌ها می‌توان شرایط محیط رسوبی به‌ویژه تغییرات سطح آب دریا را تفسیر کرد؛ بر این اساس افزایش فرم‌های پروکسیمت و پروکسیموکوریت و کویت، معرف محیط‌های کم‌عمق نزدیک به ساحل است و افزایش فرم‌های کوریت در مقایسه با فرم‌های دیگر، عمیق‌شدن حوضة رسوب‌گذاری را نشان می‌دهد؛ همچنین فرم‌های کوریت بیشتر محیط‌های آرام و کم‌انرژی را انتخاب می‌کنند و فراوانی آنها نشان‌دهندة شرایط دریای باز است (Wall et al. 1977; Ghasemi-Nejad et al.1999). سیست داینوفلاژله‌های شناسایی‌شده در برش چینه‌شناسی نمین همگی پروکسیمیت است که این امر خود حکایت از محیط دیرینة کم‌عمق نزدیک به ساحل دارد.
همچنین وجود گونه‌های پروکسیمیت چون Dichadogonyaulax sellwoodii, Ctenidodinium spp., Valensiella ovulum, Pareodinia sp., Nannoceratopsis gracilis که شاخص آب‌های کم‌عمق معرفی شده‌اند (Fensome 1979; Fisher and Riley 1980)، شاهدی دیگر بر عمق کم حوضة رسوب‌گذاری در زمان نهشته‌شدن سازند شمشک است.
بازسازی آب‌وهوای دیرینه براساس گروههای اسپورومورفی
اقلیم یا آب‌وهوا به‌صورت شرایط غالب بلندمدت جوّی در یک منطقه تعریف می‌شود که این شرایط معمولاً با اندازه‌گیری عناصر اقلیمی و حالات آن بیان می‌شود. از آنجایی که اقلیم یک منطقه، سطح رطوبت و حرارت آن منطقه را کنترل می‌کند و گرما و رطوبت نیز پیوسته میان سطوح خشکی، آبی و جو مبادله می‌شود، می‌توان نتیجه گرفت که مراحل مبادلة گرما و رطوبت میان زمین و جوّ طی مدت‌زمانی طولانی باعث بروز وضعی به نام اقلیم می‌شود. از طرفی تغییرات آب‌وهوایی یا اقلیمی بر تغییرات آب، نور و مادة غذایی تأثیرگذار است و این عوامل (نور، آب و دردسترس‌بودن مواد مغذی) تأثیری مستقیم بر استراتژی رقابتی در بین گیاهان و درنتیجه بر اکوگروههای اسپورومورفی (SEGs) می‌گذارند (Kavyani and Alijani 2005).
اکوگروههای اسپورومورفی تحت تأثیر تغییرات محیطی قرار دارند؛ بنابراین نوع پوشش گیاهی معرفی‌شده با اکوگروههای اسپورومورفی با دو عامل مهم جغرافیا و اقلیم کنترل می‌شود. بدین منظور تغییر در فراوانی نسبی گروههای اسپورومورفی و ترکیب کمّی آنها در یک محیط، معرف تغییرات جغرافیایی یا اقلیمی آن محیط است.
برای بازسازی آب‌وهوای گذشته از میان گروههای اسپورومورفی یادشده، فقط از سه گروه گیاهی استفاده می‌شود؛ زیرا گروههای گیاهی سازگار با مناطق پست و دشت‌ها و گروههای گیاهی سازگار با مناطق ساحلی و مناطق مرتفع نسبت به تغییرات اقلیمی حساس‌ترند؛ از این رو فقط ارتباط بین سه گروه گیاهی یادشده با تغییرات اقلیمی بررسی شد. همچنین در این مطالعه میوسپورهای شاخص منتسب به این سه جامعة گیاهی در چهار گروه اقلیمی گرم، سرد، مرطوب و خشک طبقه‌بندی شدند (جدول 4).
جدول 4- اسپورومورف‌های شاخص گروههای گیاهی سازگار با مناطق پست و دشت‌ها، سازگار با مناطق ساحلی، سازگار با مناطق مرتفع و ارتباط آنها با تغییرات اقلیمی (برگرفته از Abbink et al. 2004)
Table 4- Index sporomorphs of plant groups compatible with lowlands and plains, compatible with coastal areas, compatible with highlands and their relationship with climate change (after Abbink et al. 2004)
|
Ecological type |
Spore/pollen genera |
|
Cooler/ drier |
Araucariacites |
|
Cooler/ drier |
Callialasporites |
|
Cooler/ drier |
Chasmatosporites |
|
Warmer/ Wetter |
Cyathidities |
|
Warmer/ Wetter |
Dictyophyllidites |
|
Warmer/ Wetter |
Gleicheniidites |
|
Warmer/ Wetter |
Klukisporites |
|
Warmer/ Wetter |
Todisporites |
|
Warmer/ Wetter |
Calamospora |
|
Warmer/ Wetter |
Osmundacidites |
|
drier / Warmer |
Matonisporites |
|
drier / Warmer |
Contignisporites |
|
drier / Warmer |
Concavissimisporites |
|
drier / Warmer |
Deltoidospora |
گیاهان منسوب به جامعة گیاهی سازگار با مناطق پست و دشت‌ها نسبت به دیگر گروه گیاهی معرفی‌شده، حساسیت بیشتری به تغییرات اقلیمی داشته و یک استراتژی رقابتی زیادی دارند؛ بنابراین تغییر در این جامعة گیاهی می‌تواند بازتاب تغییرات آب‌وهوایی باشد. در گروههای گیاهی سازگار با مناطق ساحلی و مناطق مرتفع نیز این استراتژی مشاهده می‌شود، ولی سایر گروهها به سبب اکولوژی مشخص گیاهان مربوطه یا مقاومت دربرابر تنش، اصولاً تحت تأثیر تغییرات اقلیمی قرار نمی‌گیرند.
همان‌گونه که بیان شد، تغییرات اقلیمی باعث تغییر در ترکیب و فراوانی گیاهان تشکیل‌دهندة جوامع اسپورومورفی می‌شوند؛ بر این اساس گیاهان والد میوسپورها با توجه به تمایلات اکولوژیکی آنها (محیط گرم یا سرد) و میزان نیاز گیاهان به آب (محیط مرطوب یا خشک) و سازش آنها با محیط به چهار گروه زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
برای بازسازی آب‌وهوای گذشته با توجه به مدل گروههای اسپورومورفی، درصد فراوانی چهار گروه یادشده در برش چینه‌شناسی مورد مطالعه محاسبه و نمودارهای اکولوژی آنها رسم شد (شکل 8). براساس نتایج حاصل از بررسی نمودارهای اشاره‌شده، سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین در محیطی با آب‌وهوای گرم تا نیمه‌گرم و مرطوب نهشته شده است. فراوانی زیاد سرخس‌ها در برش چینه‌شناسی نمین تأییدی بر این نتیجه است.
شکل 8- نمودار تغییرات اقلیمی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین، بخش فوقانی سازند شمشک
Fig 8- Climate change diagram of the upper part of the shemshak formation, namin stratigraphic section.
بازسازی آب‌وهوای دیرینه براساس سیست داینوفلاژله‌های شاخص دمایی
حداکثر فراوانی و تنوع داینوفلاژله‌ها امروزه در آب‌هایی مشاهده می‌شود که ازنظر دما و شوری نرمال هستند؛ در عین حال داینوفلاژله‌هایی نیز وجود دارند که به تغییرات دمایی حساس و فقط در یک محدودة دمایی خاص قادر به زندگی هستند؛ به همین دلیل عرض جغرافیایی یکی از عوامل مهم در پراکندگی و انتشار داینوفلاژله‌ها محسوب می‌شود. داینوفلاژله‌های متعلق به محدودة زمانی ژوراسیک نیز از این قاعده پیروی می‌کنند و به سه گروه اصلی فرم‌های آب‌های سرد (cold water taxa)، فرم‌های آب‌های حد واسط یا معتدل (intermediate water taxa) و فرم‌های آب‌های گرم (warm water taxa) تقسیم‌بندی شده‌اند (Riding and Hubbard 1999). بدین منظور با مطالعة گونه‌های شاخص دمایی داینوفلاژله‌ها، می‌توان دمای کلی و کیفی آب دریا را در زمان تشکیل رسوبات حاوی آنها بازسازی کرد.
با مطالعة سیست داینوفلاژله‌های سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین، بعضی از گونه‌های داینوفلاژلة شاخص آب‌های گرم تا معتدل ازجمله Ctenidodinium continuum و Pareodinia ceratophora شناسایی شدند که شرایط آب‌وهوای گرم در زمان تشکیل رسوبات مطالعه‌شده را تأیید می‌کنند.
نتیجه
رسوبات بخش فوقانی سازند شمشک در برش چینه‌شناسی نمین حاوی پالینوفلورای متنوعی با حفظ‌شدگی خوب ازجمله اسپورها، پولن‌ها، سیست داینوفلاژله‌ها، آستر داخلی فرامینیفرها، آکریتارک‌ها و اسپورهای قارچ است. مطالعة نمودارهای تغییرات فراوانی اکوگروههای اسپورومورفی نشان می‌دهد میوسپورهای موجود در تمام گروههای شش‌گانة گیاهی (در طبقه‌بندی آبینک) در زمان نهشته‌شدن بخش فوقانی سازند شمشک وجود داشته‌اند که حداکثر فراوانی مربوط به جامعة گیاهی Lowland است و پس از آن به ترتیب جوامع گیاهیRiver ,Tidal و Coastal بیشترین فراوانی را به خود اختصاص می‌دهند. براساس این مدل، یک محیط دیرینة ساحلی کم‌عمق یا دلتای متأثر از دریا برای بخش فوقانی سازند شمشک در البرز غربی پیشنهاد می‌شود.
با توجه به نمودارهای عناصر پالینولوژی، نسبت AOM شفاف به AOM تیره همواره بیش از یک است که شرایط اکسیژن کم و ریتم رسوب‌گذاری کم را نشان می‌دهد. زیادبودن فاکتور Lability و میزان زیاد پالینوماسرال‌های اپک هم‌بعد (P1) نسبت به پالینوماسرال‌های اپک تیغه‌ای‌شکل (P2) نیز معرف عمق کم حوضة رسوب‌گذاری است. همچنین حفظ‌شدگی خوب و فراوانی و تنوع پالینومورف‌های خشکی (اسپور و پولن) حکایت از محیط ساحلی تحت تأثیر نوسانات دریا دارد. فراوانی نسبی اسپورها نسبت به پولن‌ها نیز تأییدی دیگر بر محیط دیرینة دلتای تحت تأثیر دریا در برش چینه‌شناسی مطالعه‌شده است.
حضور پالینومورف‌های دریایی (به‌ویژه سیست داینوفلاژله‌ها) در بیش از نیمی از نمونه‌های برداشت‌شده به همراه پالینومورف‌های خشکی و همچنین فراوانی داینوفلاژله‌های پروکسیمت و وجود فرم‌های شاخص آب‌های کم‌عمق، نشان‌دهندة محیط دیرینة کم‌عمق نزدیک به ساحل در زمان نهشته‌شدن این سازند است.
نتایج حاصل از بررسی نمودارهای بازسازی آب‌وهوای گذشته با توجه به مدل گروههای اسپورومورفی و همچنین وجود سیست داینوفلاژله‌های شاخص آب‌های گرم تا معتدل همانند گونه‌های Ctenidodinium continuum و Pareodinia ceratophora حاکی از نهشته‌شدن سازند شمشک در آب‌وهوای گرم تا نیمه‌گرم و مرطوب در برش چینه‌شناسی نمین است.
)
