ولکانیسم ائوسن محدوده شمال دستجرد، شمال خارتوران (استان خراسان رضوی)

مجری طرح: دکتر مرتضی خلعت بری جعفری 

سال: 1398 

در این گزارش طرح پژوهشی، پترولوژی و ژئوشیمی سنگ های آتشفشانی ائوسن منطقه شمال دستجرد  مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در شمال خاوری ایران و در شمال پهنه ساختاری ایران مرکزی، در ناحیه ای گسترده در میان دو گسل بزرگ، یکی میامی در شمال و دیگری درونه در جنوب، فراورده های آتشفشانی ائوسن به صورتی گسترده رخنمون دارند. این پهنه که در زمین شناسی ایران به نام پهنه ترود-سبزوار معرفی می شود،  دربردارنده پی سنگ دگرگونی نئوپروتروزوئیک، سنگ های آذرین، رسوبی  و دگرگونی مزوزوئیک، فراورده های آتشفشانی ائوسن و توالی توربیدایتی ائوسن-الیگوسن است. گسل میامی در شمال، این پهنه را از پهنه ساختاری البرز-بینالود و گسل درونه در جنوب آن را از بلوک لوت جدا نموده است. در ناحیه شمال دستجرد، سنگ های آتشفشانی و آتشفشانی-رسوبی ائوسن توالی گسترده ای را تشکیل داده اند. این سنگ ها از شمال با واسطه شاخه هایی ازگسل میامی در کنار باریکه هایی تکتونیزه از افیولیت  سبزوار با سن کرتاسه فوقانی جای گرفته اند. در جنوب ناحیه مورد مطالعه و در شمال کوه کلاته علاء الدین با پایه ای کنگلومرایی بر روی سنگ های دگرگونی نهشته شده اند. در شمال این روستا به صورتی ناهم شیب توسط رسوبات توربیدایتی و آتشفشانی-رسوبی ائوسن-الیگوسن پوشیده شده اند. جوان ترین واحدهای ائوسن در باختر ناحیه مورد مطالعه، در ناودیس میاندشت از تناوبی از رسوبات توربیدایتی تشکیل شده است. واحدهای آتشفشانی مورد مطالعه در شش واحد اصلی E1 الی E6 تفکیک شده اند که از E1 به سمت E6 سن واحدها جوان تر شده است.
قدیمی ترین واحد ائوسن که در شمال عباس آباد هم برونزد دارد و دربردارنده تناوبی از کنگلومرا، ماسه سنگ و شیل قرمز رنگ همراه با عدسی هایی از سنگ آهک نومولیت دار است. به سمت بالای واحد گدازه-های داسیتی آمفیبول دار رخنمون دارند (E1). بررسی های دیرینه شناسی سنگ آهک نومولیت دار در این واحد، سن ائوسن زیرین را آشکارنموده است. واحد E2 شامل گدازه های بازالتی ویزیکولار بوده و همراه با کنگلومرای درون سازندی (intraformational conglomerate) و عدسی های سنگ آهک نومولیت دار (Nummulite-bearing limestone) است. واحد E3 دربردارنده سنگ های آتشفشانی-رسوبی است و از توف سبز (green tuff)، توفیت (tuffite)، شیل و عدسی های سنگ آهک نومولیت دار تشکیل شده اند. واحد E4 شامل گدازه های بازالتی و تراکی بازالتی حفره دار است. واحد E5 نیز ماهیت بیشتر رسوبی دارد و از مارن کرم رنگ، ماسه سنگ، شیل و عدسی های سنگ آهک نومولیت دار تشکیل شده است. بررسی های دیرینه شناسی سنگ آهک های نومولیت دار در این واحد، سن ائوسن میانی را آشکارنموده است.  
سنگ های آتشفشانی واحد E6 بیشترین گسترش را در ناحیه شمال دستجرد  دارند. این واحد اصلی را می توان در چندین ممبر تفکیک نمود. عدسی های سنگ آهک نومولیت دار در سه بخش متفاوت از این واحد شناسایی شده اند. با بررسی های دیرینه شناسی از این سنگ آهک ها، ریزفسیل های ائوسن میانی شناسایی شده اند. 
سنگ های آتشفشانی واحد E6 در قاعده شامل چند صد متر برش اپی کلاستیک تا هیالوکلاستیک همراه با میان لایه هایی از گدازه هستند و توسط دایک ها قطع شده اند. در شمال عباس آباد، برروی این برش ها، گدازه های الیوین بازالتی- بازالتی به صورتی متناوب و در چهار سری همراه با گدازه های پورفیریک با ترکیب تراکی آندزیتی- تراکی بازالتی دیده می شوند. به سمت بالای این توالی، از حجم گدازه های الیوین بازالتی- بازالتی کاسته شده و بر حجم گدازه های پورفیریک اضافه شده است. واحدهای آتشفشانی ائوسن به صورتی دگرشیب توسط مجموعه ای از رسوبات توربیدایتی شامل کنگلومرا، ماسه سنگ، مارن و به صورت محلی ژیپس پوشیده شده اند. بررسی دیرینه شناسی حاصل از شستشوی مارن ها قلمروی سنی Eocene-Oligocene را آشکار نموده است. 
بررسی الگوهای عناصر نادر به هنجار شده با مقادیر کندریت از سنگ های آتشفشانی ائوسن شمال دستجرد، نشان می دهند که این الگوها دارای غنی شدگی از عناصر  LILEبوده و دارای مقادیر متفاوتی از نسبت عناصرLa/Yb= 4.36-19.33 و La/Sm=3.10-7.91 می باشند. عناصر در این الگوها شیب ملایمی را  از LILE نسبت به HREE ا نشان می دهند که انطباق قابل توجهی با الگوهای گدازه هایی دارند که از ذوب بخشی گوشته لیتوسفری متاسوماتیزه حاصل شده اند. گوشته لیتوسفری که پیشتر توسط سیالات رها شده از یک صفحه اقیانوسی فرورو غنی شده اند. الگوهای گدازه های آتشفشانی E1 الی E4 غنی شدگی کمتری در مقایسه با الگوهای گدازه های آتشفشانی واحد E6 را نشان می دهند و در ترازهای پایین تر قرار گرفته اندکه نشانگر غنی شدگی متفاوت سنگ منشاء است. الگوهای عناصر نادر خاکی از گدازه های واحد E6 نیز حاکی از غنی شدگی بیشتر گدازه های پورفیریک با ترکیب تراکی آندزیتی- تراکی بازالتی در مقایسه با گدازه های الیوین بازالتی- بازالتی است که تایید دیگری بر منشاء ناهمگن با غنی شدگی متفاوت را دارد. نمودارهای عنکبوتی به هنجار شده با مقادیر گوشته اولیه، غنی شدگی LILEو تهی شدگی از HFSE بخصوص عناصر Nb و Ti را نشان می دهند. گدازه هایی بازالتی ائوسن شمال دستجرد، دارای مقادیرگسترده از La/Nb=2.15-4.63 هستند که قابل مقایسه با نسبت این عناصر در بازالت های مناطق کمانی (La/Nb >2.5) است (Plank 2005; Geo et al., 1998, Plank and Langmuir 1998; Barth et al., 2000). گدازه های آتشفشانی بازیک E1 الی E4 دارای مقادیر Th/La=0.14-0.2  می باشند که نزدیک به مقادیر این عناصر دربازالت های اقیانوسی ((Oceanic basalt<0.2 و یا  (bulkcontinent>0.25) هستند. اما در گدازه های آتشفشانی واحد E6، این نسبت ازگدازه های الیوین بازالتی در افق زیرین (Th/La=0.18) به آرامی افزایش یافته و در گدازه های تراکی بازالتی پورفیریک فوقانی به حداکثر خود می رسد(Th/La=0.4). این شواهد ژئوشیمیایی نشان می دهند که علاوه بر سیالات، ذوب بخشی بخش بالایی صفحه اقیانوسی فرورو در متاسوماتیسم گوشته لیتوسفری در این ناحیه تاثیر داشته است (Plank 2005 ). 
به نظر می رسد که فعالیت های آتشفشانی ائوسن منطقه مورد مطالعه، در یک سیستم کششی و بدنبال بسته شدن اقیانوس سبزوار طی کرتاسه بالایی و برخورد قاره ای صورت گرفته است. این فرایند ژئودینامیکی با برخورد پلیت عربی با اوراسیا  قابل توجیه است. در شمال خاوری ایران این فرایند ژئودینامیکی احتمالا پسامد  فرورانش بقایای پالئوتتیس به صورت یک صفحه فرورو بوده است. مذاب حاصل از ذوب بخش های الترامافیک-مافیک پالئوتتیس و رسوبات سوپرا-افیولیتی سبب غنی شدگی متفاوت گوشته لیتوسفری زیر قاره شده است. به نظر می رسد که ذوب بخشی بخش های الترامافیک-مافیک پالئوتتیس در تشکیل گدازه های آتشفشانی E1 الی  E4 و ذوب بخشی رسوبات سوپرا-افیولیتی در تشکیل گدازه های آتشفشانی E6 دخالت داشته اند.