پتروگرافی و ژئوشیمی ماسه سنگ های سازند دورود در برش زال، آذربایجان شرقی: کاربرد در بررسی خاستگاه، جایگاه تکتونیکی و هوازدگی قدیمه

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران

2 استادیار دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استاد‌یار گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران

4 استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران

5 دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مطالعه، ترکیبی از روش­های پتروگرافی و ژئوشیمی عناصر اصلی نهشته­های سیلیسی­­آواری سازند دورود به سن پرمین زیرین در برش زال در جنوب جلفا جهت بررسی خاستگاه، جایگاه تکتونیکی و هوازدگی قدیمه مورد استفاده قرار گرفته است. ضخامت سازند دورود در برش مورد مطالعه 112 متر متشکل از میکروکنگلومرا، ماسه­سنگ و شیل قرمز می­باشد. 13 نمونه­ ماسه­سنگی دانه متوسط توسط روش نقطه­شماری و 6 نمونه نیز جهت تعیین مقدار عناصر اصلی آن­ها به روش  فلوئورسانس اشعه­ایکس (XRF) بررسی شدند. از لحاظ ترکیب سنگ­شناسی، نمونه­های مورد مطالعه اکثراً در محدوده ساب­لیتیک­آ­رنایتی قرار گرفته­اند. بررسی میزان و نوع کوارتزهای تک­بلور و چندبلور، استفاده از توابع تفکیکی، سنگ مادر غالب این نهشته­ها را سنگ­های دگرگونی و آذرین فلسیک و همچنین چرخه مجدد رسوبی نشان داده است. وجود چرت در مطالعات پتروگرافی، تأثیر چرخه مجدد رسوبی از سازندهای قدیمی­تر را نیز در این ماسه­سنگ­ها تأیید نموده است. مطالعات پتروگرافی و ژئوشیمی همچنین نشان­دهنده خاستگاه کراتونی و جایگاه تکتونیکی حاشیه غیرفعال قاره­ای در زمان ته­نشست رسوبات سازند دورود می­باشد. تعیین اندیس شیمیایی دگرسانی در نمونه­های مورد مطالعه، بیانگر میزان هوازدگی شدید در منطقه منشأ و وجود آب و هوای مرطوب می­باشد که با جغرافیای قدیمه پرمین پیشین ایران مطابقت دارد. به نظر می­رسد عواملی همچون مسیر حمل طولانی رسوبات بر روی کراتون عربی، چرخه مجدد رسوبی از سازندهای قدیمی­تر و همچنین آب و هوای مرطوب در زمان ته­نشست سازند دورود، در کنار هم، در بلوغ نسبتا بالای این ماسه­سنگ­ها نقش مهمی داشته­اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Petrography and geochemistry of Doroud formation sandstones in the Zal section, Eastern Azarbaijan: implication on provenance, tectonic setting and paleoweathering

نویسندگان [English]

  • M. Barzegar 1
  • M. Jafarzadeh 2
  • A. Najafzadeh 3
  • F. Khaleghi 4
  • R. Mahari 5
1 Ph. D., student. Dept., of Geology, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran
2 Assist. Prof., Faculty of Earth sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Assist. Prof., Dept., of Geology, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran
4 Assist. Prof., Dept., of Geology, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran
5 Assoc. Prof., Dept., of Geology, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this study, a combination of petrographic and major element geochemistry of siliciclastic deposits of Lower Permian Doroud Formation in the Zal section in south of Jolfa has been used to investigate the provenance, tectonic setting and paleo-weathering. The thickness of Doroud Formation in Zal section is 112 m consisting of micro conglomerate, red sandstone and shale. Thirteen samples of sorted and medium grained sandstones were examined by point-counting method and 6 samples were examined for determination of their major elements by X-ray fluorescence (XRF) method. The studied samples are frequently sublithic-arenite in composition. The study of the amount and type of monocrystalline and polycrystalline quartz and using of discrimination function, indicate that the parent rocks of these deposits are predominantly metamorphic, felsic igneous rocks as well as sedimentary recycled. The presence of chert in petrographic studies has also confirmed the effect of sedimentary recycling from older formations. Petrographic and geochemical studies also indicate the cratonic origin and tectonic setting of the passive continental margin at the time of sediment deposition of the Doroud Formation. Determination of chemical index of alteration (CIA) indicates intense weathering and humid climate in the provenance area, which is consistent with the paleogeography of the Iran in Permian. It seems that factors such as the a long-distance transport on the Arabian Craton, the recycling of older formations and also the humid climate at the time of the deposition of the Doroud Formation, together, have played significant role at the relatively high maturity of this sandstones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Doroud formation
  • Provenance
  • Parent Rock
  • Sedimentary Recycling
  • Paleo-weathering

مراجع

اسکویی، ا. و حاج­علیلو، ب (1374) نقشه زمین­شناسی برش قره­ضیالدین، مقیاس 1:100000، سازمان زمین­شناسی کشور.
بسطامی، ل.، موسوی، م. ر.، حسینی­برزی، م.، حمدی، ب (1397) خاستگاه ماسه­سنگ­های سازند دورود بر اساس سنگ­نگاری و داده­های ژئوشیمیایی در برش خور، البرز مرکزی. نشریه علوم زمین، شماره 111، ص 105-120.
خزائی، م.، حسینی­برزی، م.، صادقی،‌ ع.،‌ مصدق، ح (1397)  خاستگاه نهشته­های سیلیسی آواری سازند جیرود در البرز مرکزی. نشریه علوم زمین، شماره 108، ص 45-56.
شرفی، م.، موسوی­حرمی،‌ ر.، محبوبی، ا.،‌ جعفرزاده، م (1397) پتروگرافی و ژئوشیمی ماسه­سنگ­های سازند جیرود در البرز مرکزی، کاربرد در تعیین خاستگاه و جایگاه زمین­ساختی. نشریه رسوب­شناسی کاربردی، شماره 12، ص 1-24.
شعبانیان، ر.، خسروتهرانی، خ.، مومنی، ا (1386) چینه­شناسی و دیرینه­شناسی واحدهای سنگی پرمین در شمال باختر ایران. نشریه علوم زمین، شماره63، ص 98-109.
لاسمی، ی (1379) رخساره­ها، محیط­های رسوبی و چینه­نگاری سکانسی نهشته­سنگ­های پرکامبرین بالایی و پالئوزوییک ایران. انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی ایران،180 ص.
نوروزپور، ح (1399) بررسی رخساره‌ها، محیط رسوبی، چینه‌نگاری سکانسی و فرایندهای دیاژنزی مؤثر بر نهشته‌های سازند دورود در برش ارم (جنوب شهرستان نکا) در دامنة شمالی البرز مرکزی. پژوهش­های چینه­نگاری و رسوب­شناسی، دوره 36، شماره 3، ص 55-76.
نیک­پی، آ (1394) محیط رسوبی، دیاژنز و خاستگاه سازند دورود در برش ولی­آباد )البرز مرکزی(. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 168 ص.
یوسفی­راد، م، خاموشی، ت (1392) ریزرخساره­ها و محیط رسوبی توالی پرمین بالایی منطقه زال- جنوب غرب جلفا. نشریه رسوب­شناسی کاربردی، شماره 2، ص 38-50.
Andersson, P. O. D., Worden, R. H., Hodgson, D. M., & Flint, S (2004) Provenance evolution and chemostratigraphy of a Palaeozoic submarine fan-complex: Tanqua Karoo Basin, South Africa. Marine and Petroleum Geology, 21(5): 555-577
Armstrong-Altrin, J. S., Lee, Y. I., Verma, S. P., Ramasamy, S (2004) Geochemistry of sandstones from the Upper Miocene Kudankulam Formation, southern India: implications for provenance, weathering, and tectonic setting. Journal of sedimentary Research, 74(2): 285-297
Armstrong-Altrin, J. S., Nagarajan, R., Balaram, V., Natalhy-Pineda, O (2015) Petrography and geochemistry of sands from the Chachalacas and Veracruz beach areas, western Gulf of Mexico, Mexico: constraints on provenance and tectonic setting. Journal of South American Earth Sciences, 64: 199-216
Assereto, R (1963) The Paleozoic formation in central elburz (Iran) (Preliminary note). Rivista Italiana di paleontologia e Stratigrafia, 69: 503 -543.
Augustsson, C (2021) Influencing Factors on Petrography Interpretations in Provenance Research-A Case- Study Review. Geosciences, 11(5): 205.
Basu, A., Young, S. W., Suttner, L. J., James, W. C., Mack, G. H (1975) Re-evaluation of the use of undulatory extinction and polycrystallinity in detrital quartz for provenance interpretation. Journal of Sedimentary Research, 45(4): 873-882.
Bhatia, M. R., Crook, K. A (1986) Trace element characteristics of graywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins. Contributions to mineralogy and petrology, 92(2): 181-193
Blanco, G., Germs, G. J. B., Rajesh, H. M., Chemale Jr, F., Dussin, I. A., Justino, D (2011) Provenance and paleogeography of the Nama Group (Ediacaran to early Palaeozoic, Namibia): petrography, geochemistry and U–Pb detrital zircon geochronology. Precambrian Research, 187(1-2): 15-32.
Bock, B., McLennan, S. M., Hanson, G. N (1998) Geochemistry and provenance of the middle Ordovician Austin Glen member (Normanskill formation) and the Taconian orogeny in New England. Sedimentology, 45(4): 635-655.
Bónová, K., Jafarzadeh, M., Bóna, J., Mikuš, T., Anjerdi, J., Najafzadeh, A., Mahari, R (2021) Constraints of rare detrital V-rich tourmaline and rutile on late Devonian palaeogeographic reconstruction in the Azarbaijan district, NW Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 221: 104943.
Bozorgnia, F (1973) Paleozoic Forminiferal Biostratigraphy of Central and East Alborz mountains, Iran. N.I.O.C. Geological Labratories, Publication, 4: 185.
Critelli, S., Le Pera, E., Galluzzo, F., Milli, S., Moscatelli, M., Perrotta, S., Santantonio, M (2007) Interpreting siliciclastic-carbonate detrital modes in foreland basin systems: An example from Upper Miocene arenites of the central Apennines, Italy. Special Papers-Geological Society of America, 420: 107
Dickinson, W. R., Beard, L. S., Brakenridge, G. R., Erjavec, J. L., Ferguson, R. C., Inman, K. F., Knepp, R. A., Lindberg, F. A. Ryberg, P. T (1983) Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting. Geological Society of America Bulletin, 94(2): 222-235.
Dickinson, W. R., Suczek, C. A (1979) Plate tectonics and sandstone compositions. AAPG Bulletin, 63(12): 2164-2182.
Etemad-Saeed, N. A., Hosseini-Barzi, M. A., Armstrong-Altrin, J. S (2011) Petrography and geochemistry of clastic sedimentary rocks as evidences for provenance of the Lower Cambrian Lalun Formation, Posht-e-badam block, Central Iran. Journal of African Earth Sciences, 61(2): 142-159.
Fedo, C. M., Wayne Nesbitt, H., Young, G. M (1995) Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology, 23(10): 921-924.
Garzanti, E., Vezzoli, G., Andò, S., France-Lanord, C., Singh, S. K., Foster, G (2004) Sand petrology and focused erosion in collision orogens: the Brahmaputra case. Earth and Planetary Science Letters, 220(1-2): 157-174.
Girty, G. H., Ridge, D. L., Knaack, C., Johnson, D., Al-Riyami, R. K (1996) Provenance and depositional setting of Paleozoic chert and argillite, Sierra Nevada, California. Journal of Sedimentary Research, 66(1):107-118.
Grantham, J. H., Velbel, M. A (1988) The influence of climate and topography on rock-fragment abundance in modern fluival sands of the southern Blue Ridge Mountains, North Carolina. Journal of Sedimentary Research, 58(2): 219-227.
Hashemi Azizi, S. H., Rezaee, P., Jafarzadeh, M., Meinhold, G., Harami, S. R. M., Masoodi, M (2018) Early Mesozoic sedimentary‒tectonic evolution of the Central-East Iranian Microcontinent: Evidence from a provenance study of the Nakhlak Group. Geochemistry, 78(3): 340-355.
Hayashi, K. I., Fujisawa, H., Holland, H. D., Ohmoto, H (1997) Geochemistry of∼ 1.9 Ga sedimentary rocks from northeastern Labrador, Canada. Geochimica et cosmochimica acta, 61(19): 4115-4137.
Herron, M. M (1988) Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. Journal of Sedimentary Research, 58(5): 820-829.
Heubeck, C., Lowe, D. R., Byerly, G. R (1999) Sedimentary petrography and provenance of the Archean Moodies Group, Barberton greenstone belt. Special Papers-Geological Society of America, 329: 259-286.
Hossain, I., Roy, K. K., Biswas, P. K., Alam, M., Moniruzzaman, M., Deeba, F (2014) Geochemical characteristics of Holocene sediments from Chuadanga district, Bangladesh: implications for weathering, climate, redox conditions, provenance and tectonic setting. Chinese Journal of Geochemistry, 33(4): 336-350.
Ingersoll, R. V (1983) Petrofacies and provenance of late Mesozoic forearc basin, northern and central California. AAPG bulletin, 67(7): 1125-1142.
Ingersoll, R. V., Bullard, T. F., Ford, R. L., Grimm, J. P., Pickle, J. D., Sares, S. W (1984) The effect of grain size on detrital modes: a test of the Gazzi-Dickinson point-counting method. Journal of Sedimentary Research, 54(1): 103-116.
Jafarzadeh, M., Hosseini-Barzi, M (2008) Petrography and geochemistry of Ahwaz Sandstone Member of Asmari Formation, Zagros, Iran: implications on provenance and tectonic setting. Revista mexicana de ciencias geológicas, 25(2): 247-260.
Jafarzadeh, M., Bónová, K., Mikuš, T., Bóna, J., Rezaei‐Kahkhaei, M., Taheri, A (2021) Tourmaline and rutile geochemistry in the Early–Middle Devonian sandstones of the Padeha Formation, Alborz Range, Northern Iran. Geological Journal, 56(9): 4645-4666.
Javidan, M., Mokhtarpour, H., Sahraeyan, M., Kheyrandish, H (2015) Lithofacies, architectural elements and tectonic provenance of the siliciclastic rocks of the Lower Permian Dorud Formation in the Alborz Mountain Range, Northern Iran. Journal of African Earth Sciences, 109: 211-223.
Lankarani, M., Amini, A., Mosadegh, H (2009) Facies Analysis and Depositional Environment of the Permian Siliciclastic-Carbonate Transition, Central Alborz, Iran. Journal of Damghan University of Basic Sciences, 2: 25-36.
Mack, G. H., Jerzykiewicz, T (1989) Provenance of post-Wapiabi sandstones and its implications for Campanian to Paleocene tectonic history of the southern Canadian Cordillera. Canadian Journal of Earth Sciences, 26(4): 665-676.
McLennan, S. M., Hemming, S., McDaniel, D. K., Hanson, G. N (1993) Geochemical approaches to sedimentation, provenance, and tectonics. Special Papers-Geological Society of America, 284: 21.
Moghadam, H. S., Li, X. H., Griffin, W. L., Stern, R. J., Thomsen, T. B., Meinhold, G., Aharipour, R. and O'Reilly, S. Y (2017) Early Paleozoic tectonic reconstruction of Iran: tales from detrital zircon geochronology. Lithos, 268: 87-101.
Muttoni, G., Gaetani, M., Kent, D. V., Sciunnach, D., Angiolini, A., Berra, F., Garzanti, E., Mattei, M., Zanchi, A (2009) Opening of the Neo-Tethys Ocean and the Pangea B to Pangea A transformation during the Permian. GeoArabia, 14: 17–48.
Najafzadeh, A., Jafarzadeh, M., Moussavi-Harami, R (2010) Provenance and tectonic setting of Upper Devonian sandstones from Ilanqareh Formation (NW Iran). Revista mexicana de ciencias geológicas, 27(3): 545-561.
Nesbitt, H., Young, G. M (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. nature, 299(5885): 715-717.
Nesbitt, H. W (2003) Petrogenesis of Siliciclastic Sediments and Sedimentary Rocks. In: Lenz, D. R., Ed., Geochemistry of Sediments and Sedimentary Rocks, Geological Association of Canada, Geotext, 4: 39-51.
Partoazar, H (1995) Permian deposits in Iran. Treatise on the geology of Iran. Geol. Surv. Iran, 22, 340 pp. (in Persian)
Pettijohn, F. J., Potter, P. E., Siever, R (1987) Sand and sandstone. Springer Science & Business Media. 572p.
Poursoltani, M. R., Pe-Piper, G (2020) Diagenetic history and provenance of Devonian terrestrial sandstones at the margin of Gondwana: Padeha Formation, Eastern Alborz, Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 204: 104576.
Roser, B. P., Korsch, R. J (1986) Determination of tectonic setting of sandstone-mudstone suites using SiO2 content and K2O/Na2O ratio. The Journal of Geology, 94(5): 635-650.
Roser, B. P., Cooper, R. A., Nathan, S., Tulloch, A. J (1996) Reconnaissance sandstone geochemistry, provenance, and tectonic setting of the lower Paleozoic terraines of the West Coast and Nelson, New Zealand. New Zealand Journal of Geology and Geophysics, 39: 1-16.
Rudnick, R. L., Gao, S., Holland, H. D., Turekian, K. K (2003) Composition of the continental crust. The crust, 3: 1-64
Suttner, L. J., Dutta, P. K (1986) Alluvial sandstone composition and paleoclimate; I, Framework mineralogy. Journal of Sedimentary Research, 56(3): 329-345.
Taheri, A., Jafarzadeh, M., Armstrong-Altrin, J., Mirbagheri, R (2018) Geochemistry of siliciclastic rocks from the Shemshak Group (Upper Triassic–Middle Jurassic), northeastern Alborz, northern Iran: implications for palaeoweathering, provenance, and tectonic setting. Geological Quarterly, 62: 522-535.
Tortosa, A., Palomares, M., Arribas, J (1991) Quartz grain types in Holocene deposits from the Spanish Central System: some problems in provenance analysis. Geological Society, London, Special Publications, 57(1): 47-54.
Vaziri, S. H., Yao, A (2005) First record of Late Permian radiolarians from Jolfa Region, Northwestern lran. Journal of geosciences Osaka City University, (48): 17-37.
Verma, S. P., Armstrong-Altrin, J. S (2013) New multi-dimensional diagrams for tectonic discrimination of siliciclastic sediments and their application to Precambrian basins. Chemical Geology, 355: 117-133
Verma, S. P., Armstrong-Altrin, J. S (2016) Geochemical discrimination of siliciclastic sediments from active and passive margin settings. Sedimentary geology, 332: 1-12.
Weltje, G. J (1994) Provenance and dispersal of sand-sized sediments: reconstruction of dispersal patterns and sources of sand-sized sediments by means of inverse modelling techniques: unpubl. doctoral dissertation, Faculty of Earth Sciences, Utrecht University, 208 p.
Wopfner, H (2013) Late Palaeozoic–Early Triassic deposition and climates between Samfrau and Tethys: A review. Geological Society, London, Special Publications, 376(1): 5-32.
Xiao, S., Liu, W., Li, A., Yang, S., Lai, Z (2010) Pervasive autocorrelation of the chemical index of alteration in sedimentary profiles and its palaeoenvironmentalmplications. Sedimentology, 57(2): 670-676.
Yang, S. Y., Lim, D. I., Jung, H. S., Oh, B. C (2004) Geochemical composition and provenance discrimination of coastal sediments around Cheju Island in the southeastern Yellow Sea. Marine Geology, 206(1-4): 41-53.
Zand-Moghadam, H., Moussavi-Harami, R., Mahboubi, A., Rahimi, B (2013) Petrography and geochemistry of the early-middle Devonian sandstones of the Padeha Formation in the north of Kerman, SE Iran. Implications for provenance. Boletin del Instituto de Fisiografia y Geologia, 83(1): 1-14.
Zoleikhaei, Y., Mulder, J. A., Cawood, P. A (2022) Evaluating sediment recycling through combining inherited petrogenic and acquired sedimentary features of multiple detrital minerals. Basin Research, 34(3): 1055-1083.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 اسفند 1400
  • تاریخ بازنگری: 20 خرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 25 خرداد 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار