پترولوژی، ژئوشیمی و الگوی ژئودینامیکی تشکیل مجموعه ی بازالتی سلطان میدان، شمال شاهرود

مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان با روند شمال شرقی-جنوب غربی در بخش شرقی رشته کوه¬های البرز و شمال غرب تا شمال شرق شاهرود رخنمون دارد. این مجموعه شامل جریان¬های متعدد گدازه¬ی بازالتی، آگلومرای بازالتی، توف و برخی میان لایه¬های نازک رسوبی است که در طول دوره¬ی فعالیت ماگمایی برروی هم انباشته شده¬اند. در این پژوهش، با توجه به گستردگی و ضخامت زیاد این مجموعه¬ی بازالتی، سه رخنمون اصلی و مناسب از این مجموعه در نزدیکی روستاهای نکارمن (دره¬ی کلودر)، قلعه¬نو خرقان (دره¬ی چشمه¬سید) و خوش¬ییلاق انتخاب و مورد بررسی دقیق قرار گرفت. مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان در این رخنمون¬ها به طور همشیب بر روی سازند قلی قرار گرفته و با ناپیوستگی همشیب فرسایشی توسط سازند پادها پوشیده می-شود. اندازه¬گیری¬های دقیق نشان می¬دهند که ضخامت این مجموعه در دره¬ی کلودر 436 متر، در دره¬ی چشمه¬سید 1286 متر و در شرق روستای خوش¬ییلاق حداقل880 متر است. به طور کلی در نقشه¬های زمین شناسی و منابع مختلف، سن سنگ¬های آتشفشانیِ مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان به سیلورین نسبت داده شده و محیط تشکیلِ آن نیز زیر آبی در نظر گرفته شده است. اما مطالعه¬ی پالینومرف¬های موجود در میان لایه¬های شیلی در این مجموعه، بازه¬ی زمانی اردوویسین پسین تا ابتدای سیلورین پسین را برای تشکیل آن نشان می¬دهد. همچنین، شواهد مختلف از قبیل حضور میان لایه¬های شیلی-سیلتستونیِ سبز رنگ و حاوی پالینومرف¬های دریایی و براکیوپودها، گدازه¬های بالشی، ساخت منشوری و میان لایه¬های نازک ماسه¬سنگیِ قرمز رنگ رودخانه¬ای در بخش¬های مختلف این مجموعه¬ بیانگر شکل¬گیری آن در دو محیط خشکی و زیر آبی است. مطالعات پتروگرافی نشان می¬دهند که بازالت¬های سلطان میدان دارای ترکیب کانی¬شناسی نسبتاً یکنواختی بوده و عموماً متحمل درجات دگرسانیِ متوسط تا شدید شده¬¬اند. در این سنگ¬ها، پلاژیوکلاز لابرادوریتی و کلینوپیروکسن اوژیتی کانی¬های اصلی، و اکسیدهای آهن-تیتان و گاهی الیوین کانی¬های فرعی را تشکیل می-دهند. همچنین، کانی¬های کلریت، اپیدوت، کلسیت، کوارتز، اسفن و اکسیدهای آهن مهمترین کانی¬های ثانویه ¬را تشکیل داده و کلریتی شدن شایع¬ترین دگرسانی در این مجموعه است. مهمترین بافت¬های موجود در سنگ¬های بازالتیِ سلطان میدان شامل پورفیری با خمیره¬ی میکرولیتی و/یا میکرولیتی-شیشه¬ای، میکرولیتی، سریه¬ایتی، جریانی، افیتیک، ساب¬افیتیک، اینترسرتال، بادامکی و گلومروپورفیری می¬باشند. ویژگی¬های کانی-شناسی و بافتی سنگ¬های منطقه بیانگر توقف ماگما در آشیانه و یا آشیانه¬های ماگمایی و تحول آنها از طریق تفریق ماگمایی در قبل از صعود نهایی است. نتایج مایکرپروب حاکی از خروج کلسیم و ورود سدیم به ترکیب بیشترِ پلاژیوکلازها بوده و علیرغم باقی ماندن مقادیرِ بسیار کم لابرادوریت an56)تا (an64، پلاژیوکلازها عموماً تحت عملکرد فرآیند آلبیتی شدن قرار گرفته¬اند (an1-2). علیرغم دگرسانیِ پلاژیوکلازها، کلینوپیروکسن¬ها عموماً متحمل دگرسانی نشده¬اند. نتایج دما-فشارسنجی بر روی کلینوپیروکسن¬ نشانگرِ دمای تبلور بین حدود 1100 تا 1200 درجه¬ی سانتیگراد، فشار کمتر از 6 کیلوبار و تبلور آنها در آشیانه/آشیانه¬های ماگمایی واقع در اعماق کمتر از 23 کیلومتری می¬باشد. شواهد ژئوشیمیایی بیانگر ماهیت انتقالی تا قلیایی ماگمای اولیه، ارتباط زایشی سنگ¬های این مجموعه از طریق فرآیند تبلور تفریقی با یکدیگر و عدم تأثیر و یا نقش ناچیز آلایش ماگمایی در تحول ماگما است. همچنین نمودارها و شواهد ژئوشیمیاییِ مختلف، تشکیلِ ماگمای اولیه¬ی سازنده¬ی بازالت¬های منطقه از ذوب بخشیِ حدود 10 تا 20 درصدیِ یک منشأ گوشته¬ای غنی¬شده¬ی گارنت¬پریدوتیتی و از اعماق حدود 100 تا 110 کیلومتر در یک محیط کششی کافتیِ درون قاره¬ای را نشان می¬دهند. نسبت¬های ایزوتوپی و عنصری در بازالت-های سلطان میدان بیانگر محل منشأگیریِ آنها از گوشته¬ استنوسفری و دارای کمی تهی شدگی، و نیز غنی شدگیِ آن در نتیجه¬ی اختلاط و بر هم کنش متقابل با گوشته¬ی لیتوسفریِ زیر قاره¬ای (sclm) است. به طوری که توقف پلومِ گوشته¬ای در زیر لیتوسفر و بر هم کنش بین پلوم و گوشته¬ی لیتوسفریِ زیر قاره¬ای شرایط مناسب برای این اختلاطِ منشأ را فراهم کرده است. علاوه بر بازالت¬های سلطان میدان، در منطقه¬ی مورد مطالعه می¬توان ماگماتیسم بازیکِ پالئوزوئیک زیرین- میانی را با حجمِ کمتر و به شکل دایک، سیل و گدازه¬ در سازندهای قلی، پادها و خوش ییلاق نیز مشاهده نمود. سنگ¬های بازیکِ موجود در سازند قلی و واحدهای سنگی دونین به ترتیب دارای ماهیت انتقالی- آلکالن و آلکالن بوده و مشابه با بازالت¬های سلطان میدان در جایگاه کافت درون قاره¬ای شکل گرفته¬اند. ماهیتِ ماگمایی و جایگاه زمین ساختیِ سنگ¬های بازالتی منطقه، به همراه حضور ناپیوستگی¬های متعدد همشیب و فرسایشی و عدم حضور ناپیوستگی زاویه¬دار در واحدهای سنگیِ اردوویسین تا دونین، بیانگر تداوم شرایط کشش درون قاره¬ای (کافت¬زایی) در دراز مدت و حرکات تکتونیک قائم (شاقولی) در این بخش از البرز می¬باشد. همچنین، شواهد مختلف حاکی از جایگیری یک توده¬ی گرانیتی کم عمق، همزمان با تشکیل مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان در منطقه¬ی مورد مطالعه است. قطعات درشتی از گرانیت مذکور را می¬توان در میان لایه¬های کنگلومرایی موجود در این مجموعه دید. شواهد نشان می¬دهند که بازه¬ی زمانی کوتاه بین انجماد ماگمای گرانیتی در عمق زمین تا بالازدگی، فرسایش و شرکت قطعاتِ درشت آن در میان لایه های کنگلومرایی را باید به جایگیری توده¬ی گرانیتی در اعماق نسبتاً کم و برخاستگی شدید منطقه¬ی مورد مطالعه در این زمان مرتبط دانست. از آنجائیکه شواهد پتروگرافی و نتایج دما-فشارسنجی بر روی بازالت¬های سلطان میدان حاکی از توقف ماگمای اولیه ¬در درون آشیانه/آشیانه¬های ماگمایی واقع در اعماق کمتر از حدود 23 کیلومتر در پوسته است، احتمالاً توقفِ حجم¬های زیاد ماگمای داغ گوشته¬ای در اعماق کمِ پوسته، و انتقالِ گرمای نهان تبلور منجر به ذوب مواد پوسته¬ای و شکل¬گیری ماگمای گرانیتی در این اعماق شده است (ماگماتیسم دوگانه). ویژگی¬های بازالت¬های سلطان میدان نظیر ماهیت، ضخامت و نیز جایگاه زمین¬ساختیِ فوران در آنها شباهت¬ زیادی به بازالت¬های طغیانی و ایالت¬های بزرگ آذرین (lips) نشان می¬دهند. به نظر می¬رسد که با توجه به حجم بالای ماگماتیسم در منطقه¬ی مورد مطالعه، جایگاه کافتی درون ورقه¬ای، ارتباط فعالیت ماگمایی با حضور پلوم¬های گوشته¬ای و نیز نزدیکیِ محلِ فوران به محلِ زایش پوسته¬ی اقیانوسیِ پالئوتتیس، این فعالیتِ ماگمایی نقش مؤثری را در ایجاد شکست و جدایش لیتوسفر قاره¬ای ایفا کرده¬ است. همچنین، شباهت¬های بسیارِ میان مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان به lips، می¬تواند بیانگر این حقیقت باشد که این مجموعه¬ی عظیم بازالتی ممکن است بخشی از یک lip باشد که در نتیجه¬ی عواملی نظیر فرسایش، انشقاق قاره¬ای و یا فرورانش بعدی، بخش عمده¬ی آن از بین رفته است. واژه¬های کلیدی: مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان، پالئوزوئیک زیرین، کافت¬زایی، پالئوتتیس، شاهرود.