وبلاگ تخصصی مهندسی آبخیزداری

- مقدمه

بررسی پوسته اقیانوسی امتداد جنوبی دریای خزر از دیرباز مطرح و مورد توجه بوده است. آنلز و همکاران اولین زمین شناسانی بودند که گدازه های پیلولاوایی را در چهارگوش قزوین – رشت معرفی کردند(Annels & et al,1975) گدازه های پیلولاوایی فوق سپس در مناطق متعددی از جمله چاولس، لاهیجان و املش و نیز صومعه سرا تا استارا مورد بررسی قرار گرفتند (درویش زاده و همکاران، 1385، صلواتی، 1379) اتصال رخنمون این سنگ ها خطی تقریباً موازی ساحل جنوبی دریای خزر را نشان می دهد. امتداد این بازشدگی تا گردنه حیران در شمال شرق اردبیل و حدفاصل اردبیل به آستارا ادامه داشته و احتمالاض با خروج از مرز ایران در جمهوری آذربایجان به سمت شمال غرب گسترش می یابد (Zonenshain & Le Pishon,1986).

2- روش مطالعه

رخنمون سنگ های پیلولاوایی در محل ترانشه های جاده اردبیل به آستارا در منطقه حیران سبب شروع بررسی حاضر گردید. با توجه به اینکه این سنگ ها قبلاً به صورت کامل معرفی نگردیده و فقط اشاراتی به آنها شده بود لذا در ابتدا مناطق گسترش آنها مد نظر قرار گرفته و طی عملیات صحرایی متعددی که صورت گرفت محدوده گسترش انها معلوم گردید. در این رابطه به دلیل وجود پوشش گیاهی انبوه در منطقه حیران و پوشیده بودن زمین امکان تعیین مناطق رخنمون پیلولاواها به دشواری امکان پذیر است. پس از تعیین محدوده گسترش این سنگ ها نسبت به بررسی واحد های سنگی زیر و روی انها اقدام گردید. در مرحله بعد رخنمون های مورد اشاره به صورت کیفی مطالعه شده و با نمونه برداری و نیز اندازه گیری ها و تعیین و تفسیر اشکال مرتبط با پیلولاواها دنبال گردید. مطالعه نمونه های ماکروسکوپی و تعیین بافت و کانی های فنوکریست در مرحله بعدی انجام گرفته و بافت و ترکیب کانی شناسی نمونه ها با تهیه مقاطع میکروسکوپی ادامه یافته و نتیجه این مطالعات به ارائه مقاله حاضر منجر گردیده است.

منطقه مورد مطالعه از نظر تقسیمات ساختمانی ایران جزء زون البرز غربی محسوب می شود. پوشش گیاهی انبوه در منطقه حیران هرچند سبب تشکیل یکی از مناطق بی بدیل طبیعی در این مناطق گردیده است ولی مطالعات زمین شناسی این منطقه را با دشواری زیاد همراه ساخته است. فقدان برونزد های سنگی و شیب زیاد زمین از جمله مشکلات مورد اشاه می باشد. در شکل 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه و در شکل 2 موقعیت آبادی ها و راه های دسترسی موجود در منطقه و نقشه توپوگرافی آن مشاهده می شود.

شکل 1 – موقعیت منطقه مورد مطالعه

شکل 2- موقعیت آبادی ها و راه های دسترسی منطقه مورد مطالعه در نقشه توپوگرافی (مقیاس 1:150000)

3- چینه شناسی منطقه

سنگ های اتشفشانی زیردریایی در منطقه حیران اغلب به شکل گدازه های بالشی و بعضاً به صورت دایک و منشور قابل مشاهده هستند. واحد زیرین این سنگ ها چندان مشخص نیست ولی در روی ان کنگلو.مرای پلی ژنتیکی قرار دارد که بیش از یکصد متر ضخامت داشته و به صورت نا پیوسته و با زاویه حدود 18 درجه بر روی گدازه های زیر دریایی قرار دارد. کنگلومرای مورد اشاره ضخیم لایه بوده و در بعضی نقاط حالت توده ای از خود نشان می دهد قطعات سازنده آن از چند سانتی متر تا بیش از یک متر قطر داشته و فاقد جور شدگی می باشند. این قطعات اغلب از جنس سنگ های اتشفشانی بوده و تکه هایی از سنگ های کربناته نیز در داخل ان مشاهده می شوند. در شکل 3 وضعیت قرارگیری کنگلومرای مورد اشاره بر روی بازالت های بالشی در غرب روستای خانقاء مشاهده می شود.

درخصوص زمان تشکیل سنگ های اتشفشانی زیردریایی بخش های جنوبی دریای خزر نظرات مختلفی ارائه شده است. آنلز و همکاران (1976) سن آپسین – آلپین را برای سنگ های اتشفشانی زیردریایی لاهیجان – املش ارائه دادند .

Didon & Gemain (1975) اولین آثار آتشفشانی قابل توجه این منطقه را به کرتاسه بالایی مربوط می دانند ولی افتخار نزاد (1975) فعالیت مهم زیردریایی منطقه را به ائوسن نسبت می دهد. خدابنده (1380) بدون اشاره به نام فسیل های سنگ های اهکی موجود در داخل کنگلومرای فوق الذکر، آن ها را به سن ماستریشتین نسبت داده و کنگلومرای مورد مطالعه را معادل سازند فجن در نظرگرفته است. وجود اگلو مرای همراه این رسوبات همانند شرایط حاکم بر مقطع تیپ آن (درویش زاده، 1370) احتمال تطابق کنگلومرای مورد اشاره با سازند فجن را تقویت می کند. با این فرض سنگ های اتشفشانی زیر دریایی منطقه به قبل از پالئوسن مربوط خواهد بود. قارگیری این واحد کنگلومرایی بر روی سنگ های آتشفشانی زیردریای و نسبت دادن سنگ های مشابه در دیگر نقاط البرز به کرتاسه فوقانی (درویش زاده و همکاران، 1385، صلواتی، 1379) احتمال کرتاسه بودن سنگ های منطقه را نیز به تائید می رساند.

شکل 3- مرز دگرشیب بازالت های زیر دریایی بالشی شکل و کنگلومرای معادل سازند فجن در غرب روستای خانقاه (نگاه به سمت شمال)

شکل 4- نمونه ای از دایک های بازیک که کنگلومرای معادل فجن را در غرب روستای خانقاه قطع نموده و دچار التراسیون شدیدی شده است (نگاه به سمت جنوب غرب)

واحد کنگلومرایی در چند نقطه توسط دایک های بازیک قطع شده اند که اغلب در حوالی روستای خانقاه قابل مشاهده هستند. این دایک ها ترکیب دولریتی داشته و با توجه به تشابه سنگ شناسی آن ها با سنگ های بازالتی منطقه ممکن است تشکیل انها نتیجه فعالیت های ماگمایی تاخیری باشند. در شکل 4 یکی از دایک ها در غرب روستای خانقاه مشاهده می گردد که بر اثر شکستگی اقباضی فراوان و نفوذ سیالات گرم دچار التراسیون شدیدی شده است.

4- سنگ های اتشفشانی زیر دریایی

پیلولاواها یا ساخت های بالشی به عنوان آثار فعالیت های آتشفشانی زیر دریایی در منطقه حیران رخنمون دارند. این سنگ ها در ترانشه های جاده اردبیل به آستارا در چندین نقطه قابل مشاهده می باشند که اغلب در نتیجه نفوذ سیالات متحمل آلتراسیون شدیدی شده اند. مناطق رخنمون پیلولاواها متعدد بوده و در محدوده طول جغرافیایی و ʹ 29 ̊ 48 تا ʹ 36 ̊ 48 شرقی و عرض جغرافیاییʹ 24 ̊ 38 تا ʹ 26 ̊ 38 شمالی پراکنده هستند. گرچه پوشیده بودن اغلب بخش های منطقه امکان ارائه سطح گسترش دقیقتر این سنگ ها را مشکل می سازد.

ضخامت برونزد پیلولاواها متغییر بوده و از 2 متر تا بیش از 30 متر قابل مشاهده می باشد. در جنوب شرق روستای حاج امیر بهترین مقطع پیلولاواها دیده می شود. در اینجا ضخامت بیرونزدگی پیلولاواها بیش از 30 متر است. در شمال روستای دو دران ضخامت پیلوها تا 15 متر می رسد. در جنوب شرق نمین این ضخامت کمتر از 10 متر است. در منطقه فندقلو ضخامت پیلوها به مرتب بیشتر از اعداد عنوان شده بود ولی پوشش گیاهی بسیار انبوه مانع از مشاهده و تعیین ضخامت واقعی آن شده است ولی ضخامت چند ده متری آن محرز می باشد. تفاوت ضخامت بیرون زدگی ها به غیر از ضخامت واقعی پیلوها به مورفولوژی زمین و شکل ترانشه ها نیز وابسته می باشد. در اشکال 5 و 6 نمایی از بیرون زدگی گدازه های بالشی در حوالی روستای حاج امیر و دودران مشاهده می گردد.

شکل 5- رخنمون قابل توجه سنگهای آتشفشانی بالشی در حوالی روستای حاج امیر (نگاه به سمت شمال شرق)

شکل 6- رخنمون سنگ های آتشفشانی بالشی در حوالی روستای دودران (نگاه به سمت شمال)

قطر پیلوها از یک تا 4 متر متغییر بوده و حالت کشیده دارند و به خمیر دندان خارج شده از تیوب شبیه هستند که اغلب مقطع عرضی گرد یا بیضی شکل انها قابل رویت بوده و در اثر توپوگرافی محل خروج و مجاورت با سایر پیلوها به اشکال متنوع دیده می شوند. مشاهده حالت لوله ای در پیلوها نشان دهنده شیب قابل توجه پشته ای است که پیلوها از ان خارج و سرازیر شده اند. شیب زیاد زمین ر گسیختگی پیلوها در حالت مذاب و تبدیل انها به قطعات کوچکتر نیز موثر بوده به گونه ای که قطعات حاصل از تقسیم پیلوها در مجاورت پیلوها کامل مشاهده می گردند. ضمن اینکه فعالیت های تکتونیکی در زمان خروج پیلوها نیز از جمله عوامل موثر در شکستگی و تبدیل انها به قطعات کوچکتر می باشد. در شکل 7 نمونه ای از یک پیلولاوای لوله ای شکل و در شکل 8 نمایی از مجاورت پیلوهای کامل و پیلوهای قطعه قطعه شده در رخنمون جنوب شرق روستای حاج امیر دیده می شود.

شکل 7 – نمونه ای از یک پیلو لاوای لوله ای بزرگ در حوالی روستای حاج امیر با سطح چین و شکن دار که شیب قرارگیری آن نشان دهنده شیب کف دریا در زمان خروج ان است (نگاه به سمت شمال شرق)

شکل 8 – نمایی از پیلوهای کامل (پائین) و پیلوهای قطعه قطعه شده ناشی از فعالیت های تکتونیکی زمان فوران (بالا) در حوالی روستای حاج امیر (نگاه به سمت شرق)

در پیلولاواهای منطقه بخش های پوسته، هسته، زمینه و سیمان قابل شناسایی است (شکل 9) . پوسته در پیلولاواها یک تا 5 سانتی متر ضخامت داشته و گاهی به واسطه تاثیر هوازدگی از بخش هسته جدا شده است. پوسته ریز بلور بوده در نمونه دستی ان کانی خاصی قابل شناسایی نیست که نشانه انجماد سریع در مان خروج گدازه می باشد.

شکل 9 – تفکیک چهار بخش سازنده پیلولاوا. تغییر شکل آن به علت مجاورت سه پیلو در حالت مذاب رخ داده است.

شکل 10 – شکستگی های انقباضی شعاعی شکل در هسته یکی از پیلوهای منطقه

در نمونه دستی سنگ های هسته پیلوها، کانی های درشتی قابل رویت هستند. پیروکسن متداول بوده و بعضاً الیوین نیز مشاهده می گردد. انجماد این فنوکریست ها ممکن است به اتاق ماگمایی و یا زمان خروج مواد مذاب مربوط باشد. این سنگ ها دارای بافت عمومی پورفیریک بوده و بعضاً حالت گلومروپورفیریک نیز از خود نشان می دهند.

اغلب فنوکریست های پیروکسن خود شکل و قد کوتاه بوده و دارای چندین سطح بلورین کامل می باشند اندازه انها نیز بزرگتر از 2 میلیمتر است (ژوتو، 1997) و درویش زاده (1381). چنین مشخصاتی از فنوکریست ها را نتیجه انجماد کانی در اتاق ماگمایی می دانند. در شکل 11 و 12 تصاویر میکروسکوپی از بافت گلومروپورفیریک و فنوکریست های پیروکسن موجود در خمیره ریز بلور سنگ مشاهده می شود.

(بافت گلومروفیریک : بافتی که بلورها کنار هم جمع می شوند و شکلی خوشه مانند یا تجمعی از خود نشان میدهند

بافت پورفیری : بافتی که در آن درشت بلورها به وسیله دانه های کوچکتر و شیشه فراگرفته شوند.)

شکل 11- بافت گلومروپورفیریک ناشی از تجمع بلورهای پیروکسن در خمیره ریز دانه سنگ (بزرگنمایی 10 برابر- نور XPL)

شکل 12 – فنوکریست پیروکسن ماکل دار در خمیره ریزبلور سنگ با بافت پورفیریک (بزرگنمایی 10 برابر- نور XPL)

زمینه پیلوها بر اثر نفوذ سیالات به شدت متحمل آلتراسیون شده و به ذرات منفصل تبدیل شده اند که به راحتی از یکدیگر جدا می شوند. این ذرات رنگ روشن داشته و تعیین ترکیب کانی شناسی آن ها تقریباً غیر ممکن می باشد. گرچه این ذرات اصولاً حاصل واکنش ذرات خرد شده گدازه یا اب دریا بوده و اغلب ترکیب کلریتی و پالاگونیتی دارند (درویش زاده، 1381،ژوتو و موری، 1997). سیمان پیلوها نیز به راحتی قابل تشخیص بوده و اغلب فضاهای تقریباً مثلثی شکل بین پیلولاواها را در برگرفته اند. از دو سری مواد رسوبی و هیدروترمال که ممکن است سازنده بخش سیمان باشند چنین به نظر می رسد که ذرات با منشاء هیدروترمال در بین پیلوای منطقه بیشتر نقش داشته و اغلب ترکیب کربناته و سیلیسی به چشم می خورد ضمن اینکه غیر یکنواختی ذرات سازنده بخش سیمان پیلوها احتمال هیدروترمال بودن منشاء ان را تقویت می کند.

به غیر از پیلولاواها ساخت دیگری که در منطقه قابل مشاهده است منشورهای بازالتی می باشد که در شرق روستای بهارستان، غرب روستای دودران و جنوب روستای " ونه بین " بهتر از سایر مناطق دیده می شوند. این منشورها به صورت مستقل و بعضاً در مجاورت پیلولاواها قرار داشته و نشان دهنده ارتباط زنتیکی با پیلولاواهای تشکیل شده می باشند. هرچند شکستگی های انقباضی ناشی از انجماد دایک ها نیز در بعضی از نقاط، اشکال شبه منشوری تشکیل داده است که ممکن است با منشورهای بازالتی اشتباه شوند. به غیر از منشورهای بازالتی مورد اشاره، منشورهای شعاعی شکل نیز در چند نقطه دیده می شود که ناشی از انجماد پیلوها و پاکت های گدازه ای بزرگ هستند (درویش زاده، 1381 زوتو و موری، 1997). مناسب ترین حالت ان در جنوب و شرق روستای حاج امیر قابل مشاهده می باشد. در شکل 13 نمایی از منشورهای بازالتی غرب روستای دودران در شکل 14 تصویر منشورهای شعاعی شکل ناشی از انجماد پیلو یا جیب گدازه ای بزرگ در شرق روستای حاج امیر مشاهده می گردد.

شکل 13- تصویری از منشورهای بازالتی غرب روستای دودران و در مجاورت پیلولاواها (نگاه به سمت شمال)

علاوه بر پدیده های عنوان شده، گدازه های توده ای شکلی با ترکیب بازالت در شمال روستای دودران دیده می شود که در زیر پیلوها قرار دارد و با توجه به مشخص نبودن حد زیرین، ضخامت واقعی ان قابل اندازه گیری نبوده و تنها حدود 5 متر ان در روی زمین قابل مشاهده است. پیلوهای روی آن 2 تا 3 متر ضخامت داشته و به شدت هوازده هستند. ضخامت واقعی لایه پیلولاوایی به واسطه تاثیر هوازدگی معلوم نبوده ولی مطمئناً ضخامت واقعی و اولیه آن بیش از ان است که امروزه در روی زمین مشاهده می گردد. ساخت پیلولاوایی و دریاچه گدازه ای از مشخصات فوران آرام زیردریایی به شمار می روند (درویش زاده، 1381، زوتو و موری، 1997). این بازالت ها بر خلاف بازالت های پیلولاوایی آفانتیک بوده و فنوکریست خاصی در آن مشاهده نمی گردد. افانتیک بودن بازالت ها نیز تائید کننده انجماد آن در دریاچه گدازه ای است (تامسون و همکاران، 1985، ژوتو و همکاران، 1983). در شکل 15 تصویر این پدیده مشاهده می شود.

شکل 14- تصویر منشورهای شعاعی شکل ناشی از انجماد یک پیلو و یا جیب گدازه ای بزرگ در شرق روستای حاج امیر (نگاه به سمت شمال شرق)

شکل 15- گدازه بازالتی توده ای حاصل از انجماد احتمالی دریاچه گدازه ای در زیر لایه پیلولاوایی در شمال روستای دودران (نگاه به سمت شمال غرب)

5- نتیجه گیری

سنگ های اتشفشانی زیر دریایی منطقه جیران به عنوان بخشی از پوسته اقیانوسی بر جای مانده نوار جنوبی دریای خزر در حد فاصل اردبیل به آستارا رخنمون داشته و به شکل ساختارهای پیلولا، دایک و منشور و دریاچه گدازه ای مشاهده می گردد. ترکیب کانی سنگ های سازنده ان بازالتی بوده و با توجه به نوع فنوکریست های ان بعضاً به ترکیب آندزی بازالت متمایل می گردند. فنوکریست متداول این سنگ ها کلینوپیروکسن بوده و بعضاً الیوین و پلازیوکلاز نیز در متن سنگ مشاهده می گردد. ساختار اولیه سنگ های منطقه و همراهی درزه ها و گسل های فراوان در منطقه سبب سهولت تزریق سیالات و آلتراسیون شدید بوده ضمن اینکه کانی های ثانویه از جمله کلسیت، کوارتز و زئولیت در حفرات و شکستگی های سنگ های منطقه تشکیل شده است. کامل نبودن سکانس افیولیت در این منطقه ممکن است به حاشیه ای بودن حوضه رسوبی ان مربوط باشد. گرچه تداوم گسترش این ساختارها تا منطقه قفقاز، لزوم ادامه مطالعات و دستیابی به الگویی واحد در این خصوص را ایجاب می کند.

تنها شاهد تعیین سن نسبی گدازه های منطقه، کنگلومرای پلی ژنتیکی است که بر روی گدازه های مورد مطالعه قرار داشته و بر اساس مطالعات صورت گرفته به سازند فجن نسبت داده می شود که در اینصورت فعالیت های اتشفشانی زیر دریایی منطقه به کرتاسه مربوط خواهد بود هرچند که این سن برای سنگ ها و ساختارهای مشابه در سایر مناطق البرز و حاشیه جنوبی دریای خزر نیز نسبت داده می شود ولی به نظر می رسد استفاده از روش های تعیین سن دقیقتر، سن یابی این سنگ ها را با اطمینان بیشتری همراه خواهد ساخت.

یوسف وثیق ، مجله زمین و منابع ، سال دوم شماره اول، پائیز 1388 (شماره پیاپی:4)