سنگ‌نگاری، زمین‌شیمی و مدل دولومیتی‌شدن سازند تله‌زنگ (پالئوسن پسین- ائوسن پیشین) در جنوب و جنوب باختر کرمانشاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

2 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه زنجان، زنجان

10.22084/psj.2020.20357.1226

چکیده

سازند تله‌زنگ به سن پالئوسن- ائوسن یک واحد کربناتۀ‌ کم‌ژرفا در حوضۀ لرستان است که در نواحی محدودی از باختر ایران رخنمون دارد. برای شناسایی مدل دولومیتی‌شدن سازند تله‌زنگ، دو برش چینه‌شناسی در جنوب و جنوب باختر کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفت. برش باریکه در جنوب‌ باختر شهرستان کرمانشاه با ستبرای 282 متر به طور هم‌شیب بر روی سازند امیران و در زیر سازند کشکان قرار گرفته است. ستبرای دولومیت‌های حاضر در این برش، نزدیک 40 متر می‌رسد که منحصراً مربوط به قاعدۀ سازند تله‌زنگ می‌باشد. برش کبوتربالا در جنوب کرمانشاه با ستبرای 65 متر همانند برش باریکه به طور هم‌شیب و پیوسته بر روی سازند امیران قرار گرفته است و با یک ناپیوستگی فرسایشی از سازند کشکان جدا می‌شود. دولومیت‌های این برش تنها مربوط به بخش‌های رأسی سازند تله‌زنگ هستند که 12 متر ستبرا دارند. بر پایه بازدیدهای میدانی، بررسی­های سنگ‌نگاری (میکروسکوپ پلاریزان، میکروسکوپ الکترونی و کاتدولومینسانس) و واکاوی­های زمین‌شیمی (AAS)، چهار نوع دولومیت در سازند تله‌زنگ شناسایی شد که عبارتند از: دولومیکریت، دولومیکرواسپاریت، دولواسپاریت و سیمان‌های دولومیتی پرکنندۀ حفرات. بر پایه نمودار واکاوی نقطه‌ای عنصری (EDX)، کانی رسی اسمکتیت در میان دولومیت‌های رأسی در برش باریکه شناسایی شد. تفاوت اندازه بلورها و هم­چنین تفاوت بارز مقدار برخی از عناصر فرعی می‌تواند وابسته به تفاوت زمانی، تفاوت شرایط محیطی و سرانجام تفاوت مدل دولومیتی‌شدن در دو برش باشد. مقدار پایین آهن و منگنز در برش باریکه به شرایط اکسیدان تا نیمه‌اکسیدان و مقدار بالای استرانسیوم و سدیم در برش کبوتربالا به شوری بیش­تر در محیط‌های بالای کشندی نسبت داده می‌شود. با توجه به حضور دولومیکریت‌ها، وجود دانه­های کوارتز در اندازه سیلت و مقدار بالای استرانسیوم و سدیم، مدل دولومیتی‌شدن سازند تله‌زنگ در بخش‌های بالایی توالی (در برش کبوتربالا) مدل سبخا شناخته شد. هم­چنین مقدار بالای آهن و منگنز در این دولومیت‌ها می‌تواند به دلیل مقدار بالای کانی‌های رسی (اسمکتیت) باشد که باعث آزاد شدن آهن و منگنز در طی دیاژنز شده است. در صورتی که در بخش‌های پایینی توالی (در برش باریکه)، نشانه­هایی مانند اندازۀ درشت دولومیت‌ها، لومینسانس تیره و مقدار پایین آهن و منگنز، مدل تدفین کم‌ژرفا را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Petrography, geochemistry and dolomitization model of the Talah Zang Formation (Upper Paleocene- Lower Eocene) in South and Southwest of Kermanshah

نویسندگان [English]

  • M. Shalalvand 1
  • M. H. Adabi 1
  • A. Zohdi 2
چکیده [English]

The Paleocene- Eocene Taleh Zang Formation is a sequence of shallow water carbonates in the Lorestan Basin which crops out in a few areas in west of Iran. For determination of dolomitization model of the Taleh Zang Formation, two suitable outcrops have been studied in south and southwest of Kermanshah. The Barikeh section in southwest of Kermanshah city, with a thickness of 282 m which conformably overlies the Amiran Formation and is overlain by the Kashkan Formation. The thickness of the dolomites in this section reaches to 40 m which are present in the lower part of the Taleh Zang Formation. The Kaboutar Bala section in south of Kermanshah with a thickness of 65 m, like the Barikeh section, conformably overlies the Amiran Formation and is overlain by the Kashkan Formation with a disconformity surface. The dolomites in this section are only occur in the upper part of the Taleh Zang Formation which has 12 m thickness. Based on the fieldwork observations, petrographic studies (polarizan microscope, SEM and CL) and geochemical analysis (AAS), four different types of dolomite have been recognized in the Taleh Zang Formation which include dolomicrite, dolomicrosparaite, dolosparaite and pore-filling dolomite cement. Based on Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis, the smectite clay mineral was identified among the upper dolomites sequence in the Kaboutar Bala section. The differences in crystal size and trace elements data can be related to time differences, environmental conditions and finally dolomitization model in two sections. Low Fe and Mn values in the Barikeh section, indicate oxic to sub-oxic conditions and high amounts of Sr and Na in the Kaboutar Bala section, indicate higher salinity in supratidal environment. Based on the presence of dolomicrite, silt size quartz grain and higher amounts of Sr and Na, dolomitization model of the Taleh Zang Formation in the upper part of the sequence (in Kaboutar Bala section) was determined as a sabkha type evaporation model. Also the higher amounts of Fe and Mn in theses dolomites, can be related to higher amounts of clay minerals (smectite), which releases Fe and Mn during diagenesis. Whereas, in the lower part of the sequence (in Barikeh section) some evidences such as coarse crystalline dolomites, dark luminescence and low Fe and Mn values, confirm shallow burial model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Taleh Zang Formation
  • Dolomitization molde
  • Sabkha model
  • Shallow burial model
  • Kermanshah
آدابی، م. ح (1390) ژئوشیمی رسوبی، انتشارات آرین زمین، چاپ دوم، 503 ص.
آقانباتی، س. ع (1390) زمین‌شناسی ایران، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586 ص.
باقرپور، ب (1388) بایواستراتیگرافی، پالئواکولوژی، محیط­های رسوبی و چینه‌نگاری سازند تله‌زنگ در منطقه لرستان (جنوب­غرب ایران)، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، 224 ص.
جلیلیان، ع. ح (1396) سنگ‌نگاری، زمین‌شیمی و تاریخچه دیاژنتیکی بخش دولومیتی سفیدار (تریاس بالایی) در منطقه فارس، جنوب ایران، دوفصل­نامه رسوب‌شناسی کاربردی، دوره 5، شماره 10، 96-81
خسروآبادی، م. ج (1394) ریززیست‌چینه‌نگاری سازند تله‌زنگ در جنوب­شرقی اسلام‌آباد غرب، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه لرستان، 70 ص.
رجبی، پ (1397) ریززیست‌چینه‌نگاری سازند تله‌زنگ در برش چینه‌شناسی کیالو، شرق پلدختر، فصلنامه علمی پژوهشی علوم زمین، شماره 110، سال بیست و هشتم، 136-129
زهدی، ا.، و آدابی، م (1388) رسوب­گذاری، دیاژنز و زمین‌شیمی سازند تله‌زنگ، جنوب لرستان، فصلنامه علمی پژوهشی علوم زمین، شماره 71، سال هجدهم، 114-105
شلالوند، م (1398) ژئوشیمی، دیاژنز و محیط­رسوبی نهشته‌های کربناته سازند تله‌زنگ در جنوب و جنوب غرب کرمانشاه، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 213 ص.
شلالوند، م.، آدابی، م. ح.، و زهدی، ا (1398) محیط رسوبی، چینه‌نگاری سکانسی و ژئوشیمی عنصری سازند تله‌زنگ در جنوب کرمانشاه، مجله پژوهش­های چینه‌نگاری و رسوب‌شناسی، شماره 75، سال سی و پنجم، 48-25
مغفوری­مقدم، ا.، سامهر، ر.، و غبیشاوی، ع (1387) چینه‌نگاری زیستی سازند تله‌زنگ در برش­های الگو و کیالو، جنوب لرستان، مجله علوم­پایه (یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی) دانشگاه بوعلی­سینا، جلد 5، 24-14 
Adabi, M. H (2009) Multistage dolomitization of Upper Jurassic Mozduran Formation, Kopet-Dagh basin, N. E. Iran. Carbonates and Evaporites, 24 (1): 16-32.
Adam, J., Al-Aasm, I. S (2017) Petrologic and geochemical attributes of calcite cementation, dolomitization and dolomite recrystallization: an example from the Mississippian Pekisko Formation, west-central Alberta. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 65 (2): 235-261.
Bai, X. L., Zhang, S. N., Huang, Q. Y., Ding, X. Q., Zhang, S. Y (2016) Origin of dolomite in the Middle Ordovician peritidal platform carbonates in the northern Ordos Basin, western China. Petroleum Science, 13 (3): 434-449.
Behrens, E. W., Land, L. S (1972) Subtidal Holocene dolomite, Baffin Bay, Texas. Journal of Sedimentary Research, 42(1): 155-161.
Bellen, R. C., Dunnington, H. V., Wetzel, R., Morton, D (1959) Lexique Stratigraphique, Interntional Asia, Iraq, 3c, 10a, 333 p.
Bialik, O. M., Wang, X., Zhao, S., Waldmann, N. D., Frank, R., Li, W (2018) Mg isotope response to dolomitization in hinterland-attached carbonate platforms: Outlook of δ 26Mg as a tracer of basin restriction and seawater Mg/Ca ratio. Geochimica et Cosmochimica Acta, 235: 189-207.
Braud, J (1978) Geological map of Kermanshah, 1:250000 scale. Geological Survey of Iran.
Coimbra, R., Horikx, M., Huck, S., Heimhofer, U., Immenhauser, A., Rocha, F., Dinis, J., Duarte, L. V (2017) Statistical evaluation of elemental concentrations in shallow-marine deposits (Cretaceous, Lusitanian Basin). Marine and Petroleum Geology, 86: 1029-1046.
Dickson, J. A. D (1965) A modified staining technique for carbonate in thin section. Nature, 205:578.
Du, Y., Fan, T., Machel, H. G., Gao, Z (2018) Genesis of Upper Cambrian-Lower Ordovician dolomites in the Tahe Oilfield, Tarim Basin, NW China: Several limitations from petrology, geochemistry, and fluid inclusions. Marine and Petroleum Geology, 91: 43-70.
Falcon, N. L (1961) Major earth-flexing in the Zagros Mountains of South-west Iran. Quarterly Journal of Geological Society of London, 117(4): 367-376.
Flugel, E (2010) Microfacies Analysis of Carbonate Rocks. Analysis, Interpretation and Application. Springer, Berlin, 976 p.
Friedman, G. M (1965) Terminology of recrystallization textures and fabrics in sedimentary rocks. Journal of Sedimentary Petrology, 35: 643-665.
Fu, S., Zhang, C., Chen, H., Qing, H., Chen, A., Zhao, J., Su, Z., Hao, Z (2019) Geochemistry characteristics and dolomitization mechanism of the Upper dolomite, eastern Ordos Basin, China. Geological Journal, 1-13.
Gregg, J. M., Shelton, K. L (1990) Dolomitization and dolomite neomorphism in the back reef facies of the Bonneterre and Davis formations (Cambrian), southeastern Missouri. Journal of Sedimentary Research, 60 (4): 549-562.
Gregg, J. M., Sibley, D. F (1984) Epigenetic dolomitization and the origin of xenotopic dolomite texture. Journal of Sedimentary Research, 54 (3): 908-931.
Gregg, J. M., Bish, D. L., Kaczmarek, S. E., Machel, H. G (2015) Mineralogy, nucleation and growth of dolomite in the laboratory and sedimentary environment: A review. Sedimentology, 62(6): 1749-1769.
Higgins, J. A., Blattler, C. L., Lundstrom, E. A., Santiago-Ramos, D. P., Akhtar, A. A., Curger Ahm, A. S., Bialik, O. M., Holmden, C., Bradbury, H., Murray, S. T., Swart, P. K (2018) Mineralogy, early marine diagenesis, and the chemistry of shallow water carbonate sediments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 220: 512-534.
Hou, M. C., Jiang, W. J., Xing, F. C., Xu, S. L., Liu, X. C., Xiao, C (2016) Origin of dolomites in the Cambrian (upper 3rd-Furongian) formation, southeastern Sichuan Basin, China. Geofluids, 16(5): 856-876.
Jiang, L., Cai, C. F., Worden, R. H., Li, K. K., Xiang, L (2013) Reflux dolomitization of the Upper Permian Changxing Formation and the Lower Triassic Feixianguan Formation, NE Sichuan Basin, China. Geofluids, 13(2): 232-245.
Karim, K. H (1997) Stratigraphy of the Sartak-Bamo area, Northeastern Iraq, Journal of Iraqi Geological Society. (see http://kurdistangeology.com/?p=384)
Karim, K. H., Daoud, H. S., Kuradawy, A. R. H (2018) Record of Khurmala Formation (Late Paleocene – Early Eocene) in the Sulaimaniah Governorate, Kurdistan region, northeast Iraq. Iraqi Geological Journal, 51(1): 34-55.
Kaczmarek, S. E., Thornton, B (2017) The effect of temperature on stoichiometry, cation ordering, and reaction rate in high-temperature dolomitization experiments. Chemical Geology, 468: 32-41.
Korte, C., Jasper, T., Kozur, H. W., Veizer, J (2006) 87Sr/86Sr record of Permian seawater. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 240(1-2): 89-107.
Land, L. S (1985) The origin of massive dolomite. Journal of Geological Education, 33(2): 112-125.
Last, F. M., Last, W. M., Halden, N. M (2012) Modern and late Holocene dolomite formation: Manito Lake, Saskatchewan, Canada. Sedimentary Geology, 281: 222-237.
Li, Q., Jiang, Z., Hu, W., You, X., Hao, G., Zhang, J., Wang, X (2015) Origin of dolomites in the Lower Cambrian Xiaoerbulak Formation in the Tarim Basin, NW China: Implications for porosity development. Journal of Asian Earth Sciences 115: 557-570.
Llewellyn, P. G (1974) Geological map of Ilam-Kuhdasht, 1:250000 scale. Oil Service Company of Iran, Geological and Exploration Devision, Tehran.
Lukoczki, G., Haas, Já., Gregg, J. M., Machel, H. G., Kele, Sá., John, Cé. M (2019) Multi-phase dolomitization and recrystallization of Middle Triassic shallow marine–peritidal carbonates from the Mecsek Mts. (SW Hungary), as inferred from petrography, carbon, oxygen, strontium and clumped isotope data.Marine and Petroleum Geology, 101: 440-458.
Mazzullo, S. J (1992) Geochemical and Neomorphic alteration of dolomite: A review. Carbonates and Evaporites 7(1): 21-37.
McCormack, J., Bontognali, T. R. R., Immenhauser, A., Kwiecien, O (2018) Controls on Cyclic Formation of Quaternary Early Diagenetic Dolomite. Geophysical Research Letters, 45(8): 3625-3634.
Mehmood, M., Yaseen, M., Khan, E. U., Khan, M. J (2018) Dolomite and dolomitization model- a short review. International Journal of Hydrology, 2(5): 549-553.
Navarro-Ciurana, D., Corbella, M., Cardellach, E., Vindel, E., Gomez-Gras, D., Griera, A (2016) Petrography and geochemistry of fault-controlled hydrothermal dolomites in the Riópar area (Prebetic Zone, SE Spain). Marine and Petroleum Geology, 71: 310-328.
Radke, B. M., Mathis, R. L (1980) On the formation and occurrence of saddle dolomite. Journal of Sedimentary Petrology, 56: 1149-1168.
Rivers, J. M., Kyser, K., James, N. P (2012) Salinity reflux and dolomitization of southern Australian slope sediments: the importance of low carbonate saturation levels. Sedimentology, 59(2): 445-465.
Robinson, P (1980) Determination of calcium, magnesium, manganese, strontium and iron in the carbonate fraction of limestones and dolomites. Chemical geology, 28: 135-146.
Sass, E., Bein, A (1988) Dolomites and Salinity: A Comparative Geochemical Study. Sedimentology and Geochemistry of Dolostones, 43: 223-233.
Schuster, A. M., Wallace, M. W., Hood, A. V. S., Jiang, G (2018) The Tonian Beck Spring Dolomite: Marine dolomitization in a shallow, anoxic sea. Sedimentary Geology, 368: 83-104.
Sibley, D. F., Gregg, J. M (1987) Classification of dolomite rock textures. Journal of Sedimentary Research, 57(6): 967-975.
Suzuki, Y., Iryu, Y., Inagaki, S., Yamada, T., Aizawa, S., Budd, D. A (2006) Origin of atoll dolomites distinguished by geochemistry and crystal chemistry: Kita-daito-jima, northern Philippine Sea. Sedimentary Geology, 183(3): 181-202.
Vahrenkamp, V. C., Swart, P. K (1990) New distribution coefficient for the incorporation of strontium into dolomite and its implications for the formation of ancient dolomites. Geology, 18(5): 387-391.
Veizer, J (1983) Trace elements and isotopes in sedimentary carbonates. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 11(1): 265-299.
Vinci, F., Lannace, A., Parente, M., Pirmez, C., Torrieri, S., Giorgioni, M (2017) Early dolomitization in the Lower Cretaceous shallow-water carbonates of Southern Apennines (Italy): Clues about palaeoclimatic fluctuations in western Tethys. Sedimentary Geology, 362: 17-36.
Warren, J (2000) Dolomite: occurrence, evolution and economically important associations. Earth-Science Reviews, 52(1): 1-81.
Welton, J. E. (1984), SEM Petrology Atlas, American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, Oklahoma, USA. 235 pages.
Zhang, L., Jiao, Y., Rong, H., Li, R., Wang, R (2017) Origins and Geochemistry of Oolitic Dolomite of the Feixianguan Formation from the Yudongzi Outcrop, Northwest Sichuan Basin, China. Minerals, 7(7): 120-141.
Zohdi, A., Moallemi, S. A., Moussavi-Harami, R., Mahboubi, A., Richter, D. K., Geske, A., Nickandish, A., Immenhauser, A (2014) Shallow burial dolomitization of an Eocene carbonate platform, Southeast Zagros Basin, Iran. GeoArabia, 19(4): 17-54.