فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه منطقه ناطور در فاصله تقریباً 33 کیلومتری جنوب شهرستان کوثر، استان اردبیل، شمال‌غرب ایران واقع شده است. این منطقه بر اساس تقسیم‌بندی پهنه‌های ساختاری ایران توسط علوی (Alavi, 1991)، بخشی از کمان ماگمایی البرز محسوب می‌شود. پهنه رسوبی- ساختاری البرز شامل بلندی‌های شمال صفحه ایران است که به شکل تاقدیسی مرکب با راستای عمومی شرقی- غربی از آذربایجان تا خراسان ادامه دارد. بسیاری از واحدهای چینه‌ای البرز و ایران مرکزی از دیدگاه رخساره و شرایط تشکیل مشابه هستند، به‌گونه‌ای که البرز را می‌توان چین‌های حاشیه‌ای ایران مرکزی دانست که در شکل‌گیری آن، برخورد دو صفحه ایران و توران و پیامدهای آن نقش اساسی داشته‌اند (Aghanbati, 2004). همسانی البرز با ایران مرکزی به‌ویژه در دامنه جنوبی بیشتر است، ولی در دامنه شمالی تفاوت‌هایی دارد (Stocklin, 1968). کمان ماگمایی البرز محدوده‌ای گسترده و ترکیبی از محیط‌های زمین‌ساختی از قبیل کمان نرمال، پشت کمانی و محیط‌های پس از برخورد و کششی را شامل می‌شود. چرخه ماگمایی البرز در زمان ائوسن- الیگوسن، سبب تشکیل مجموعه گسترده‌ای از سنگ‌های آذرین نفوذی، نیمه‌آتشفشانی و همچنین مجموعه سنگ‌های آتشفشانی- رسوبی شده است. این سنگ‌ها سری‌های ماگمایی کالک‌آلکالن و کالک‌آلکالن با پتاسیم بالا و شوشونیتی نشان می‌دهند. این واحدها، نفوذی‌های گرانیتی، گرانودیوریتی، گدازه‌های بازالتی، آندزیتی، داسیتی، ریولیتی و توف‌های وابسته به آن‌ها را در بر می‌گیرند. در پژوهش حاضر سعی بر آن است تا ویژگی‌های زمین‌شناسی، سنگ‌نگاری و زمین‌شیمی سنگ‌های آتشفشانی موجود در منطقه ناطور مورد بررسی قرار گیرد. همچنین در این پژوهش با تکیه بر نتایج حاصل از آنالیزهای شیمیایی عناصر اصلی، کمیاب و نادر خاکی، ترکیب سنگ‌های آتشفشانی منطقه، ماگمای مولد و موقعیت زمین‌ساختی آن‌ها مشخص شده است. مواد و روش­ها در حالت کلی انجام این پژوهش در دو بخش صحرایی و آزمایشگاهی صورت گرفته است. ابتدا در بخش صحرایی، بازدید از منطقه مورد مطالعه برای بررسی وضعیت سنگ‌های آتشفشانی انجام گرفت و در مرحله بعد نمونه‌هایی از این سنگ‌ها جهت مطالعات آزمایشگاهی برداشت گردید. در بخش آزمایشگاهی، از نمونه‌های برداشت شده تعدادی مقطع نازک تهیه و سپس بررسی‌های سنگ‌نگاری بر روی آن‌ها انجام شد. همچنین به‌منظور انجام مطالعات زمین‌شیمی، تعداد 12 نمونه سالم و کمتر دگرسان‌شده از این سنگ‌های آتشفشانی انتخاب و در شرکت زرآزمای زنجان مورد آنالیز قرار گرفتند. آنالیز عناصر اصلی به روش XRF و عناصر کمیاب و نادر خاکی به روش ICP-MS صورت گرفته است. نتایج و بحث بر اساس موقعیت زمین‌شناسی، منطقه ناطور بر روی نقشه زمین‌شناسی 1:100000 ورقه کیوی (Hajalilou and Rezaei, 2001) قرار دارد. مهم‌ترین واحدهای سنگی منطقه مورد مطالعه مربوط به ائوسن، الیگوسن و کواترنری هستند. واحدهای سنگی ائوسن در منطقه شامل Eab، Eclt، Ean و Etr هستند. واحد Eab قدیمی‌ترین واحد سنگی ائوسن در منطقه بوده و اغلب در شمال‌شرق منطقه ناطور مشاهده می‌شود. این واحد متشکل از آندزیت بازالتی خاکستری رنگ می‌باشد. واحد Eclt عبارت از لیتیک توف کریستالی به رنگ خاکستری تا خاکستری قرمز بوده و اکثراً در بخش مرکزی منطقه ناطور گسترش دارد. در برخی نقاط، این واحد خود دارای میان‌لایه‌هایی از واحدهای آذرآواری مانند توف، لیتیک توف و آندزیت لیتیک توف می‌باشد. واحد Ean دربرگیرنده آندزیت پورفیری تا آندزیت بازالتی پورفیری به ‌رنگ ارغوانی تا خاکستری بوده و غالباً در جنوب‌غرب منطقه ناطور رخنمون دارد. جوان‌ترین واحد ائوسن در منطقه مورد مطالعه شامل Etr با ترکیب تراکیتی بوده و اغلب به ‌رنگ روشن در منطقه قابل رؤیت است. واحد تراکیتی به ‌طور عمده در بخش جنوب‌غربی منطقه ناطور قابل مشاهده است. واحدهای سنگی الیگوسن در منطقه از واحد Olrc تشکیل شده است که حاوی کنگلومرای هتروژنیتی (به‌ رنگ قرمز) بوده و معمولاً در شمال و شمال‌شرق منطقه و به‌ صورت ناپیوسته بر روی واحدهای آتشفشانی ائوسن به چشم می‌خورد. با توجه به مطالعات سنگ‌نگاری انجام گرفته، سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور عمدتاً ترکیب آندزیت بازالتی، آندزیت و تراکیتی را نشان می‌دهند. سنگ‌های آندزیت بازالتی دارای بافت پورفیری و گلومروپورفیری هستند که از کانی‌های اصلی پلاژیوکلاز و پیروکسن در یک زمینه ریزبلور تشکیل شده‌اند. سنگ‌های آندزیتی حاوی کانی‌های اصلی پلاژیوکلاز، آمفیبول و بیوتیت بوده و دارای بافت پورفیری در یک زمینه ریزبلور می‌باشند. سنگ‌های تراکیتی نیز دارای بافت پورفیری بوده که از کانی‌های آلکالی‌فدسپار، پلازیوکلاز و بیوتیت در یک زمینه ریزبلور تشکیل شده‌اند. برای مشخص کردن ترکیب سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور از نمودار مجموع آلکالی‌ها (Na2O+K2O) در مقابل سیلیس (SiO2) (Middlemost, 1994) و نمودار Nb/Yb در برابر Zr/Ti (Pearce, 1996) استفاده شد. در نمودار مجموع آلکالی‌ها در برابر سیلیس، نمونه‌های منطقه مورد مطالعه در محدوده سنگ‌هایی با ترکیب آندزیت، آندزیت بازالتی، تراکی‌آندزیت بازالتی، تراکی‌آندزیت، تراکیت و تراکی‌داسیت قرار دارند. در نمودار Nb/Yb در برابر Zr/Ti نیز نمونه‌های منطقه ناطور در گستره سنگ‌های آندزیت، آندزیت بازالتی، تراکی‌آندزیت و آلکالی‌بازالت واقع شده‌اند. در دیاگرام سه‌تایی Al2O3-K2O-Na2O، نمونه‌های منطقه ناطور در قلمرو متاآلومین و پرآلومین قرار دارند. همچنین برای تعیین شاخص اشباع از آلومین سنگ‌های آتشفشانی منطقه مورد مطالعه از نمودار ارائه شده توسط شاند (Shand, 1943) استفاده شد. در این نمودار محدوده‌های متاآلومین، پرآلومین و پرآلکالن از هم متمایز می‌شوند. مطابق با این نمودار، نمونه‌های منطقه ناطور در دو محدوده متاآلومین و پرآلومین جای می‌گیرند. سری ماگمایی سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور در ابتدا با استفاده از نمودار مجموع آلکالی‌ها (Na2O+K2O) در برابر سیلیس (SiO2) (Irvine and Baragar, 1971) تعیین شد. در این نمودار دو محدوده آلکالن و ساب‌آلکالن از هم تفکیک شده‌اند. بر پایه این نمودار، تمامی نمونه‌های منطقه مورد مطالعه به محدوده آلکالن تعلق دارند. سپس نمودارهای Th/Yb در مقابل Ta/Yb (Pearce, 1983)، Co در مقابل Th (Hastie et al, 2007) و SiO2 در مقابل K2O (Peccerillo and Taylor, 1976) برای تعیین سری ماگمایی سنگ‌های آذرین منطقه به ‌کار گرفته شدند. این نمودارها به محدوده سری‌های ماگمایی تولئیتی، کالک‌آلکالن، کالک‌آلکالن با پتاسیم بالا و شوشونیتی تقسیم شده‌اند. بر اساس نمودار Th/Yb در مقابل Ta/Yb، اکثر نمونه‌های منطقه مورد بررسی در موقعیت سری‌های ماگمایی کالک‌آلکالن قرار می‌گیرند. با توجه به نمودار Co در مقابل Th، نمونه‌های منطقه ناطور در محدوده سری‌های ماگمایی کالک‌آلکالن و کالک‌آلکالن با پتاسیم بالا و شوشونیتی جای دارند. طبق نمودار SiO2 در مقابل K2O نیز نمونه‌های منطقه مورد مطالعه عمدتاً در گستره سری‌های ماگمایی شوشونیتی واقع شده‌اند. روند تغییرات عناصر کمیاب و نادر خاکی نمونه‌های مربوط به سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور با استفاده از نمودارهای عنکبوتی مشخص شد. در همین راستا، نمونه‌های منطقه مورد مطالعه نسبت به گوشته اولیه (Sun and McDonough, 1989) و کندریت (Nakamura, 1974) نرمالیزه شدند. نمودار عنکبوتی نمونه‌های نرمالیزه شده نسبت به گوشته اولیه نشانگر آنومالی مثبت در عناصر لیتوفیل درشت یون (LILE) از جمله Cs، K و Pb و آنومالی منفی در عناصر با قدرت میدان پایداری بالا (HFSE) از قبیل Nb، Zr و Ti است. آنومالی مثبت LILE و آنومالی منفی HFSE از ویژگی‌های مناطق مرتبط با کمان هستند که تشکیل آن‌ها می‌تواند در ارتباط با مناطق فرورانش و آلایش ماگما با پوسته قاره‌ای باشد (Wilson, 1989; Rollinson, 1993; Thuy et al, 2004; Kuscu and Geneli, 2010; Yu et al, 2017). در نمودار عنکبوتی نمونه‌های نرمالیزه شده نسبت به کندریت، غنی‌شدگی از LREE نسبت به HREE قابل شناسایی است. همچنین در این نمودار تهی‌شدگی نسبتاً ضعیفی از عنصر Ce مشاهده می‌شود. غنی‌شدگی LREE نسبت به HREE می‌تواند گویای تشکیل سنگ‌های آتشفشانی در مناطق فرورانش و یا آلایش ماگما توسط مواد پوسته‌ای باشد (Kuster and Harms, 1998; Ulmer, 2001; Srivastava and Singh, 2004; Peccerillo et al, 2004; Goss and Kay, 2009). تهی‌شدگی نسبتاً ضعیف عنصر Ce می‌تواند به احتمال زیاد به دلیل تحرک بالای این عنصر در طول فرآیند فرورانش باشد (Hoyle et al, 1984). با استفاده از نمودارهای TiO2-Al2O3 و Y-Zr (Muller et al, 1992) می‌توان به تفسیر موقعیت تکتونیکی سنگ‌های آذرین پرداخت. در این نمودارها، موقعیت درون صفحه‌ای و موقعیت مرتبط با کمان از هم جدا می‌شوند. بر پایه این نمودارها، تمامی نمونه‌های مربوط به سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور در موقعیت تکتونیکی مرتبط با کمان جای می‌گیرند. برای تعیین جایگاه زمین‌ساختی سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور از نمودار Nb/Yb در مقابل Th/Yb (Pearce, 2008) نیز استفاده شد که در آن نمونه‌های مربوط به منطقه مورد مطالعه در جایگاه زمین‌ساختی مرتبط با کمان‌های آتشفشانی واقع می‌شوند. به‌منظور تفکیک سنگ‌های کمان‌های اقیانوسی از سنگ‌های کمان‌های قاره‌ای و کمان‌های پس از تصادم می‌توان از دیاگرام سه‌تایی TiO2/100-La-Hf×10 (Muller et al, 1992) استفاده کرد. بر اساس این دیاگرام، نمونه‌های مربوط به سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور غالباً در موقعیت کمان‌های قاره‌ای و کمان‌های پس از تصادم قرار گرفته‌اند. همچنین از دیاگرام سه‌تایی Zr×3-Nb×50-Ce/P2O5 (Muller et al, 1992) جهت جدا کردن سنگ‌های کمان‌های قاره‌ای از کمان‌های پس از تصادم استفاده شد. با توجه به این دیاگرام، نمونه‌های مربوط به سنگ‌های آتشفشانی منطقه مورد مطالعه به‌طور عمده در موقعیت کمان‌های پس از تصادم واقع شده‌اند. نتیجه­گیری از لحاظ سنگ‌نگاری، سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور نشان‌دهنده ترکیب آندزیت بازالتی، آندزیت و تراکیت هستند. این سنگ‌ها در نمودارهای مربوط به طبقه‌بندی شیمیایی در گستره آندزیت، آندزیت بازالتی، تراکی‌آندزیت، تراکیت، تراکی‌داسیت و آلکالی‌بازالت قرار دارند. سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور در نمودارهای تعیین شاخص اشباع از آلومین در محدوده متاآلومین و پرآلومین واقع شده‌اند. از نظر سری ماگمایی نیز این سنگ‌ها بیانگر سری‌های ماگمایی کالک‌آلکالن با پتاسیم بالا و شوشونیتی هستند. نمودارهای عنکبوتی مربوط به سنگ‌های آتشفشانی منطقه ناطور نشانگر آنومالی مثبت در عناصر لیتوفیل درشت یون (LILE) و آنومالی منفی در عناصر با قدرت میدان پایداری بالا (HFSE) و غنی‌شدگی از LREE نسبت به HREE هستند که این ویژگی‌ها می‌تواند گویای تشکیل سنگ‌های آتشفشانی منطقه مورد مطالعه در مناطق فرورانش و یا آلایش ماگما توسط مواد پوسته‌ای باشد. با توجه به نمودارهای تعیین جایگاه زمین‌ساختی، سنگ‌های آتشفشانی منطقه مورد مطالعه در محیط‌های تکتونیکی مرتبط با کمان توسعه یافته‌اند. همچنین در نمودارهای تفکیک سنگ‌های کمان‌های اقیانوسی از سنگ‌های کمان‌های قاره‌ای و کمان‌های پس از تصادم، در موقعیت کمان‌های پس از تصادم جای گرفته‌اند.