تعيين مينرالوژي اوليه و تفکيک ژئوشيميائي رخساره هاي زيستي در نهشته هاي کربناته سازند سروک - ايلام در کوه گيسکان (ناحيه بوشهر)

بيست و سومين گردهمايى علوم زمين

نويسندگان:

صديق امين افشار، محمد حسين آدابي

در اين تحقيق نهشته هاي کربناته سازند سروک- ايلام به سن کرتاسه مياني، در مقطع سطحي کوه گيسکان، واقع در استان بوشهر با ضخامت 468 متر مورد مطالعه قرار گرفته است.
   مطالعات پتروگرافي بهمراه مطالعات ژئوشيميائی عناصر فرعي و ايزوتوپهاي پايدار اکسيژن و کربن در آهکهاي سروک – ايلام بيانگر مينرالوژي اوليه آراگونيتي براي اين نهشته ها مي باشد. همچنين ترسيم مقادير عنصري هريک از واحدهاي کربناتي (زونهاي زيستي) نهشته هاي سروک – ايلام منجر به تفکيک زونهاي زيستي موجود در سازند سروک (زونهاي 21، 22، 26 و 29) و در قاعده سازند ايلام (زون شمارة 30) در محدوده های کاملا" مجزائی بر روی اين نمودارها گرديده است که در نتيجه آن محل کنتاکت اين دو سازند، كه بر روي زمين قابل شناسايي نبوده با اين روش بطور دقيق مشخص شده است.

پيش گفتار:
     مقطع مورد مطالعه به ضخامت تقريبي 468 متر در شرق شهرستان برازجان (استان بوشهر) و در يال جنوبي تاقديس گيسكان (Gisakan Anticline) قرار گرفته است. در بيشتر نقاط خوزستان و فارس مرز بين ايلام و سروك (در روي زمين) كه بصورت يك واحد آهكي مي باشد قابل تشخيص نيست و در نقشهها وگزارشهاي زمين شناسي بصورت ايلام / سروك ناميده شده است.
   در اين مطالعه، با توجه به زونبنديهاي زيستي صورت گرفته درآهكهاي گروه بنگستان و منطبق بودن برخي از مرزهاي اين زونها بر مرزهاي زماني و سازندي در اين آهكها، سعي شده است با استفاده از تغييرات عناصر اصلي و فرعي (Major and Minor Elements) در نمونههاي پودر شده اين واحدهاي سنگي، ضمن تعيين ترکيب مينرالوژی اوليه نهشته های کربناته سروک- ايلام، يك نوع تفكيك رخسارهاي ژئوشيميائي (Geochemical Microfacies Analysis) نيز از قاعده سازند سروك تا بخش زيرين سازند ايلام به عمل آوريم تا بتوانيم براي اولين بار در ايران روش مطمئن و دقيقي براي تعيين مرز اين دو سازند و نيز تفكيك بخشها (Members) و رخساره هاي موجود در آهكهاي سروك- ايلام، معرفي نمائيم.
   بعد از انجام مطالعات پتروگرافی بر روي مقاطع نازك و شناسايی رخساره هاي زيستی (biozone) درکربناتهای سروک و ايلام و وجود دو بخش (Member) مدود (Mauddud) و احمدي(Ahmadi) در برش مورد نظر، و با توجه به ضخامت هر يک از اين رخساره ها ، تعداد 40 نمونه آهکي ( 33 نمونه از آهکهاي سروک و 7 نمونه از آهکهاي ايلام) انتخاب و پس از آماده سازي جهت تعيين عناصر فرعي و اصلي با روش جذب اتمي (A.A.S) مورد تجزيه قرار گرفته اند.
   سپس با توجه به نتايج حاصل از آناليز عناصر فرعی، از بين همين نمونهها، تعداد 10 نمونه مناسب (شامل 9 نمونه از آهكهاي سازند سروك و 1 نمونه از سيمان رگهاي آن) انتخاب و جهت تجزيه ايزوتوپي اكسيژن 18 و كربن 13 به آزمايشگاه مركزي علوم (CSL) دانشگاه تاسمانيا در استراليا ارسال شده است.

متن اصلي:
     1- معرفی رخساره های زيستی شناسايی شده در نهشته های سروک- ايلام
حضور رخسارههاي دريايي عميق و رخسارههاي كمعمق در سنگهاي كربناته گروه بنگستان و گسترش اين رخسارهها باعث ايجاد زير تقسيماتي در اين گروه شده است. اين زونها براساس حداكثر تجمع فرامينيفرها پايهگذاري شدهاند. در اين مطالعه با توجه به تقسيمبنديها و زونبندي صورت گرفته توسط ” خليلي و خسروي سعيد (Khalili and Khosravi said, 1968) “ در مقطع مورد مطالعه كوه گيسكان، واحدهاي زيستی مرتبط بانهشته های سروك- ايلام به ترتيب سني بشرح زير شناسايي شده اند:
· زون تجمعي تروكولينا - اربيتولينا يا زون شماره 21 (Trocholina _ Orbitolina A.Z.) (معادل بخش مدود)
· زون تجمعي پرآلوئولينا – جلبك يا زون شماره 22 Praelveolina _ Algae A.Z.) (
· زون خردههاي روديست يا زون شمارة 24 ( Rudist Debris )
· رخساره اليگوستجينا يا زون شماره26 ( Oligostegina Facies ) (معادل بخش شيلي احمدی)
· زون تجمعي والوولامينا – ديسيكلينا يا زون شمارة 29 (Valvulamina_Dicyclin A.Z.)
· زون تجمعی روتاليا- جلبک يا زون شمارة 30 (Rotalia-Algae A.Z.)
اين زون مشخصه زمان سانتونين بوده و نشان دهنده قاعده سازند ايلام در منطقه مورد مطالعه می باشد.
2- مينرالوژي اوليه آراگونيتي سازند سروک - ايلام :
برخي از محققين (Milliman, 1974 ; Rao, 1991 ; Adabi and Rao, 1991) معتقدند که نسبت Sr/Na درکربناتهاي قديمي معيار خوبي براي تفکيک مينرالوژي اوليه آراگونيتي از کليستي است.
نسبت Sr/Na در مقابل Mn : در شکل 1 نسبت Sr/Na در مقابل Mn ترسيم شده است. در نمونه های کل کربناته مطالعه شده سازند سروک/ ايلام نسبت Sr/Na ، تغيرات نسبتا" گسترده ای بين 4 تا 24 (ميانگين 14) را نشان مي دهد. اغلب نمونه هاي سازند سروک در داخل و تعدادي در مجاورت محدودة آهکهاي آراگونيتي گروه گوردون تاسمانيا(Rao, 1990) قرار دارند و مي توان چنين استنباط کرد که اين آهکها مانند آهکهاي اردويسين گوردون در شرايط تروپيکال و در آبهاي گرم و کم عمق تشکيل شده اند.
3- تفکيک ژئوشيميائي واحدهاي کربناتي سازندهاي سروک و ايلام
نتايج حاصل از داده هاي ژئوشيميايي (يعني عناصر فرعي Na, Sr, Mnو نسبتهاي Sr/Na وSr/Mn) در سازندهاي سروک وايلام نشان مي دهد که نمونه های هر يک از واحدهای زيستی سازند سروك و بخصوص نمونه های سازند ايلام در محدوده های مجزايی از يکديگر تفکيک گشته اند (اشکال 1و2).
ميزان Sr بالا و Na كمتر در نمونه هاي مورد مطالعه (بخصوص در بخش احمدي) سبب تفكيك اين رسوبات از بقيه واحدهاي زيستي شده است. از طرفي همانگونه که در نمودارهاي رسم شده مشاهده مي گردد، تفكيك نمونه هاي ايلام به دليل تأثير کمتر فرايندهاي دياژنزي و ماهيت پلاژيک و نيز انرژي کم محيط تشکيل سازند ايلام در مقايسه با سازند سروک مي باشد..
4- ايروتوپ اکسيژن و کربن درنهشته هاي کربناته سازند سروک
با استفاده از مطالعات ايزوتوپي مي توان اطلاعات ارزشمندي پيرامون:
دماي محيط رسوبگذاري ، دماي دياژنتيکي، روند دياژنز، درجه شوري وغيره بدست آورد و کربناتهاي مناطق مختلف (polar, temperate and tropical) را از يکديگر تفکيک نمود.
با توجه به شکل 3 مي توان مشاهده نمود که نمونه هاي آهکي سازند سروک از نظر مقادير ايزوتوپ اکسيژن و کربن بسيار نزديک به محدوده آهکهاي آراگونيتي مزدوران (Adabi, 1996) مي باشند و اين ويژگي نشانگر تشابه مينرالوژيکي و نيز يکسان بودن روند دياژنتيکي آهکهاي سروک با سن کرتاسه مياني با آهکهاي آراگونيتي سازند مزدوران با سن ژوراسيک فوقاني مي باشد.
5- تعيين دماي تشکيل کربناتها
يکي از مهمترين و با ارزش ترين کاربردهاي ايزوتوپ اکسيژن 18 در کربناتها، استفاده از آنها بعنوان يک ژئوترمومتر است (Morse and Mackenzie, 1990). در اين تحقيق براي اندازه گيري دماي محيط از رابطه ارائه شده توسط«آندرسون و آرتور»(Anderson and Arthur, 1983) استفاده شده است كه عبارت است از: T ° C = 16.0 – 4.14 (δc- δw) + 0.13(δc-δw)2
دماي محيط رسوبگذاري آهکهاي سازند سروک با استفاده از سنگين ترين ايزوتوپ اکسيژن 18 (معادل ‰ PDB 199/4-)، در حدود 30 درجه سانتيگراد مي باشد. در اين محاسبه δwآب دريا در كرتاسه معادل ‰ SMOW 1- در نظر گرفته شده است.



1

2

3
نتيجه گيري:
     نتايج حاصل از آناليزعناصر فرعي و ايزوتوپهاي اكسيژن و كربن در نمونه هاي آهكي سروك – ايلام به سن كرتاسه مياني، بيانگر تشابه مينرالوژي اين نمونه ها با آهكهاي ژوراسيك فوقاني سازند مزدوران و گوردون تاسمانيا (اردويسين) با مينرالوژي آراگونيتي مي باشد. مجزا شدن محدوده هاي عنصري هريك از واحدهاي كربناتي (زونهاي زيستي) در واقع نوعي تفكيك رخساره اي به كمك آناليزهاي ژئوشيميائي مي باشد.
   با توجه به تعداد نمونه هاي ايزوتوپي آناليز شده و استفاده از سنگين ترين ايزوتوپ اكسيژن 18 در نمونه هاي آهكي سازند سروك، دماي تشكيل اين آهكها 30 درجه سانتيگراد محاسبه شده است.