زمین‌شیمی شیل‌های سازند شمشک محدوده معدنی داش آغل، بوکان، شمال باختر ایران: برخاستگاه، هوازدگی منشأ، شرایط اکسیداسیون قدیمه و جایگاه تکتونیکی

رخساره‌های رسوبی

مقاله 3، دوره 9، شماره 2، اسفند 1395، صفحه 53-72   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/sed.facies.v9i2.52640

نویسنده

علی عابدینی^*

دانشگاه ارومیه

چکیده

سازند شمشک به سن ژوراسیک پیشین در محدوده معدنی داش‌آغل (خاور بوکان، استان آذربایجان‌غربی، شمال باختر ایران) شامل ترکیب سنگ‌شناسی شیل، ماسه‌سنگ، آهک، و آندزیت می‌باشد. بر اساس مشاهدات صحرایی، شیل‌های این سازند سنگ پوشش لایه‌ها و عدسی‌هایی از لاتریت‌های غنی از آهن هستند. بررسی‌های کانی‌شناسی نشان می‌دهند که کوارتز، کائولینیت، ایلیت، مونت‌موریلونیت، کلسیت، آلبیت، پلاژیوکلاز، هماتیت، و گوتیت، کانی‌های سنگ‌ساز شیل‌ها می‌باشند. مقادیر نسبت K2O/Al2O3 (08/0-12/0) و شاخص تغییرات ترکیبی (ICV) (58/0-22/1) به ترتیب دلالت بر فراوانی کانی ایلیت و نقش ارزنده کانی‌های رسی در کنترل ترکیب شیمیایی شیل‌های مورد مطالعه دارد. ضرایب همبستگی مثبت و قوی بین K با Cr، U، Th، Ba، Hf، Nb، Rb، V، Sc، Co، و Ni آشکار می‌کنند که کانی ایلیت نقش مؤثری در توزیع این عناصر جزئی در شیل‌های مورد مطالعه ایفا نموده است. الگوی توزیع REEs به هنجار شده به کندریت دلالت بر تفریق و غنی‌شدگی قوی LREEs نسبت به HREEs و رخداد بی‌هنجاری‌های منفی Eu و Ce در شیل‌های داش‌آغل دارد. ترسیم نمودارهای دو متغیره‌ای نظیر Al2O3- TiO2، Ni- TiO2، و Zr- TiO2 آشکار می‌کنند که این شیل‌ها دارای برخاستگاه سنگ‌های آذرین فلسیک هستند. پارامترهای زمین‌شیمیایی نظیر Al2O3/TiO2 (57/23-62/44)، La/Sc (70/6- 10/15)، Th/Sc (15/0-43/2)، Cr/Th (19/4-20/27)، Th/Cr (04/0-24/0)، و Eu/Eu* (53/0-90/0) از این ایده حمایت می‌کنند. مقادیر شاخص شیمیایی هوازدگی (CIẂ ) (18/96-07/97%) دلالت بر هوازدگی شدید مواد منشاء شیل‌ها دارند. مقادیر شاخص‌های زمین‌شیمیایی نظیر U (1/0-6/2)، U اتوژنیک (00/0- 28/0)، Mn* (41/0-11/1)، Ni/Co (04/3-92/4)، Cu/Zn (12/0-47/0)، U/Th (33/0-43/0)، و Ce/Ce* (44/0- 86/0) پیشنهاد می‌کنند که این شیل‌ها تحت شرایط محیطی اکسیدان نهشته شده‌اند. بر اساس یافته‌‌های زمین‌شیمیایی، جایگاه تکتونیکی احتمالی برای این شیل‌ها محیط حاشیه قاره‌ای غیر فعال است.

کلیدواژه‌ها

شیل؛ برخاستگاه؛ هوازدگی منشأ؛ شرایط اکسیداسیون قدیمه؛ جایگاه تکتونیکی؛ سازند شمشک؛ بوکان

مراجع

عابدینی، ع.، مرادی، ش.، علیزاده، ا.، 1391. فاکتورهای کنترل کننده توزیع عناصر اصلی، فرعی، جزئی و نادر خاکی در نهشته لاتریت داش‌آغل، شرق بوکان، استان آذربایجان غربی، شمال غرب ایران. یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، 12: 38-59.

مرادی، ش.، 1391. بررسی کانی‌شناسی و ژئوشیمی تجمعات آهن منطقه داش‌آغل، شرق بوکان، استان آذربایجان‌غربی، شمال غرب ایران. پایان نامه کارشناسی ارشد گروه زمین‌شناسی دانشگاه ارومیه، 145ص.

Alavi, M., Vaziri, H., Seyed-Emami, K., & Lasemi, Y., 1997. The Triassic and associated rocks of the Nakhlak and Aghdarband areas in central and northeastern Iran as remnants of the southern Turonian active continental margin. Geological Society America Bulletin, 109: 1563-1575.

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.

Barnes, U.C., & Cochran, J.R., 1990. Uranium removal in oceanic sediments and the oceanic U balance. Earth and Planetary Science Letters, 97 (1-2): 94-101.

Bellanca, A., Masetti, D., & Neri, R., 1997. Rare earth elements in limestone/marlstone couplets from the Albian-Cenomanian Cismon section (Venetian region, northern Italy): Assessing REE sensitivity to environmental changes. Chemical Geology, 141: 141-152.

Bhatia, M.R., & Crook, K.A.W., 1986. Trace element characteristics of greywackes and tectonic distrimination of sedimentary basins. Contributions to Mineralogy and Petrology, 92: 181-193.

Bjorlykke, K., 1974. Geochemical and mineralogical influence of Ordovician island arcs on epicontinental clastic sedimentation: A study of Lower Palaeozoic sedimentation in the Oslo region, Norway. Sedimentology, 21 (2): 251-272.

Condie, K.C., Boryta, M.D., Liu, J., & Quian, X., 1992. The origin of khondalites: Geochemical evidence from the Archean to Early Proterozoic granulitic belt in the North China Craton. Precambrian Research, 59 (3-4): 207-223.

Cox, R., Low, D.R., & Cullers, R.L., 1995. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mud rock chemistry in the southwestern United States. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59: 2919-2940.

Cullers, R.L., 2000. The geochemistry of shales, siltstones and sandstones of Pennsylvanian-Permian age, Colorado, U.S.A.: Implications for provenance and metamorphic studies. Lithos, 51: 305-327.

Cullers, R.L., & Podkovyrov, V.N., 2000. Geochemistry of the Mesoproterozoic Lakhanda shales in southeastern Yakutia, Russia: implications for mineralogical and provenance control, and recycling. Precambrian Research, 104 (1-2): 77-93.

Cullers, R.L., & Berendsen, P., 1998. The provenance and chemical variation of sandstones associated with the Mid-Continent Rift system, USA. European Journal Mineralogy, 10: 987-1002.

Cullers, R.L., 1994. The controls on the major and trace element variation of shales, siltstones and sandstones of Pennsylvanian – Permian age from uplifted continental blocks in Colorado to platform sediment in Kansas, USA. Geochimica et Cosmochimica Acta, 58 (22): 4955-4972.

Cullers, R.L., Basu, A., & Suttner, L., 1988. Geochemical signature of provenance in sand-size material in soils and stream sediments near the Tobacco Root batholith, Montana, USA. Chemical Geology, 70 (4): 335-348.

Deru, X., Xuexang, G., Pengehun, L., Guanghao, C., Bin, X., Bachinski, R., Zhuanli, H., & Gonggu, F., 2007. Mesoproterozoic–Neoproterozoic transition: Geochemistry, provenance and tectonic setting of clastic sedimentary rocks on the SE margin of the Yangtze Block, South China. Journal of Asian Earth Sciences, 29: 637-650.

Dill, H., Teshner, M., & Wehner, H., 1988. Petrography, inorganic and organic geochemistry of Lower Permian Carboniferous fan sequences (Brandschiefer Series) FRG: Constraints to their palaeogeography and assessment of their source rock potential. Chemical Geology, 67 (3-4): 307-325.

Dill, H., 1986. Metallogenesis of early Paleozoic graptolite shales from the Graefenthal Horst (Northern Bavaria-Federal Republic of Germany). Economic Geology, 81: 889-903.

Elderfield, H., & Greaves, M.J., 1982. The rare earth elements in sea-water. Nature, 296: 214-219.

Fedo, C.M., Eriksson, K., & Krogstad, E.J., 1996. Geochemistry of shale from the Archean (~3.0 Ga) Buhwa Greenstone belt, Zimbabwe: Implications for provenance and source area weathering. Geochimica et Cosmochimica Acta, 60 (10): 1751-1763.

Fedo, C.M., Nesbitt, H.W., & Young, G.M., 1995. Unraveling the effects of K metasomatism in sedimentary rocks and paleosols with implications for palaeoweathering conditions and provenance. Geology, 23: 921-924.

Floyd, P.A., Winchester, J.A., & Park, R.G., 1989. Geochemistry and tectonic setting of Lewisian clastic metasediments from the Early Proterozoic Loch Maree Group of Gairloch, N.W. Scotland. Precambrian Research, 45 (1-3): 203-214.

Garcia, D., Ravenne, C., Marechal, B., & Moutte, J., 2004. Geochemical variability induced by entrainment sorting: Quantified signals for provenance analysis. Sedimentary Geology, 171, 113-128.

Hallberg, R.O., 1976. A geochemical method for investigation of palaeoredox conditions in sediments. Ambio Specical Report, 4: 139-147.

Harnois, L., 1988. The CIW index: A new chemical index of weathering. Sedimentary Geology, 55, 319-322.

Hayashi, K., Fujisawa, H., Holland, H., & Ohmoto, H., 1997. Geochemistry of 1.9 Ga sedimentary rocks from northeastern Labrador, Canada. Geochimica et Cosmochimica Acta, 61 (19): 4115-4137.

Jones, B., & Manning, D.C., 1994. Comparison of geochemical indices used for the interpretation of paleo-redox conditions in Ancient mudstones. Chemical Geology, 111 (1-4): 111-129.

Kampunzu, A.B., Cailteux, J.L.H., Moine, B., & Loris, H.N.B.T., 2005. Geochemical characterization, provenance, source and depositional environment of ‘Roches Argilo-Talqueuses’ (TAR) and Mines Subgroups sedimentary rocks in the Neoproterozoic Katangan Belt (Congo): Lithostratigraphic implications. Journal of African Earth Sciences, 42: 119-133.

Khanehbad, M., Moussavi-Harami, R., Mahboubi, A., & Nadjafi, M., 2012. Geochemistry of carboniferous shales of the Sardar Formation, east central Iran: Implication for provenance, paleoclimate and paleo-oxygenation conditions at a passive continental margin. Geochemistry International, 50 (9): 777-790.

Kreonberg, S.B., 1994. Effects of provenance, sorting and weathering on the geochemistry of fluvial sands from different tectonic and climatic environments. Proceeding of the 29th International Geological Congress, Part A: 69-81.

Machhour, L., Philip, J., & Oudin, J.L., 1994. Formation of laminate deposits in anaerobic-dysaerobic marine environments. Marine Geology, 117: 287-302.

McLennan, S.M., Hemming, S., McDaniel, D.K., & Hanson, G.N., 1993. Geochemical approaches to sedimentation, provenance and tectonics. In: Johnsson, M.J., & Basu, A., (eds.), Processes Controlling the Composition of Clastic Sediments. Geological Society American Special Paper, 21-40.

McLennan, S.M., Nance, W.B., & Taylor, S.R., 1980. Rare earth element-thorium correlation in sedimentary rocks and the composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 44: 1833-1839.

Madhavaraju, J., & Ramasamy, S., 1999. Rare earth elements in limestones of Kallankurichchi Formation of Ariyalur Group, Tiruchirapalli Cretaceous, Tamil Nadu. Journal of the Geological Society of India, 54: 291-301.

Moosavirad, S.M., Janardhana, Sethumadhav, M.S., Moghadam, M.R., & Shankara, M., 2011. Geochemistry of lower Jurassic shales of the Shemshak Formation, Kerman Province, Central Iran: Provenance, source weathering and tectonic setting. Chemie der Erde - Geochemistry, 71 (3): 279-288.

Nagarajan, R., Madhavaraju, J., Nagendra, R., Armstrong-Altrin, J.S., & Moutte, J., 2012. Geochemistry of Neoproterozoic shales of the Rabanpalli Formation, Bhima Basin, Northern Karnataka, southern India: Implications for provenance and paleoredox conditions. Revista Mexicana de Ciencias Geologicas, 24: 150-160.

Nagarajan, R., Madhavaraju, J., Nagendra, R., Selvamony, J., Armstrong-Altrin, J.S., & Moutte, J., 2007. Geochemistry of Neoproterozoic shales of the Rabanpalli Formation, Bhima Basin, Northern Karnataka, Southern India: Implications for provenance and paleoredox conditions. Revista Mexicana de Ciencias Geologicas, 24 (2): 150-160.

Nath, B.N., Bau, M., Ramalingeswara Rao, B., & Rao, C.M., 1997. Trace and rare earth elemental variation in Arabian Sea sediments through a transect across the oxygen minimum zone. Geochimica et Cosmochimica Acta, 61 (12): 2375-2388.

Nesbitt, H.W., & Young, G.M., 1984. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations. Geochimica et Cosmochimica Acta, 48: 1523-1534.

Nesbitt, H.W., & Young, G.M., 1982. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299: 715-717.

Rimmer, S.M., 2004. Geochemical paleo-redox indictors in Devonian-Missippian black shale, Central Applacian Basin (USA). Chemical Geology, 206: 373-391.

Schieber, J., 1992. A combined petrographical geochemical provenance study of the Newland formation, Mid-Proterozoic of Montana. Geological Magazine, 129: 223-237.

Shaw, T.J., Geiskes, J.M., & Jahnke, R.A., 1990. Early diagenesis in differing depositional environments: the response of transition metals in pore water. Geochimica et Cosmochimica Acta, 54 (5): 1233-1246.

Somayajulu, B.L.K., Yadav, D.N., & Sarin, M.M., 1994. Recent sedimentary records from the Arabian Sea. Proceedings of the Indian Academy of Sciences, 103 (2): 315-327.

Stöcklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review. American Association Petroleum Geologists Bulletin, 52: 1229-1258.

Taylor, S.R., & McLennan, S.M., 1985. The Continental Crust: Its Composition and Its Evolution. Blackwell, Oxford, 312p.

Wedepohl, K.H., 1978. Manganese: Abundance in Common Sediments and Sedimentary Rocks. Berlin, Springer, Handbook of Geochemistry, 1-17.

Wignall, P.B., & Myers, K.J., 1988. Interpreting the benthic oxygen levels in mudrocks, a new approach. Geology, 16: 452-455.

Wilde, P., Quinby, M.S., & Erdtmann, B.D., 1996. The whole-rock cerium anomaly: A potential indicator of eustatic sea-level changes in shales of anoxic facies. Sedimentary Geology, 101: 43-53.

Wrafter, J.P., & Graham, J.R., 1989. Ophiolitic detritus in the Ordovician sediments of South Mayo Ireland. Journal of the Geological Society, London, 146: 213-215.

Wronkiewicz, D.J., & Condie, K.C., 1990. Geochemistry and mineralogy of sediments from the Ventersdorp and Transvaal Supergroups, South Africa: Cratonic evolution during the early Proterozoic. Geochimica et Cosmochimica Acta, 54 (2): 343-354.

Yang, B., Hu, B., Bao, Z., & Zhang, Z., 2011. REE geochemical characteristics and depositional environment of the black shale-hosted Baiguoyuan Ag-V deposit in Xingshan, Hubei Province, China. Journal of Rare Earths, 29 (5): 499-506.