چینه نگاری سنگی، ریز چینه نگاری زیستی و محیط های رسوبی سنگ های پرمین در شمال غرب سنگسر، شمال سمنان..

 

چکیده

رسوبات سیستم پرمین در مقطع چینه­شناسی سنگسر (واقع در البرز شرقی)، بهترین رخنمون را در ناحیه چهارگوش سمنان داراست. این توالی­های سنگی شامل سازندهای دورود (آسلین- ساکمارین)، روته (آرتینسکین- مرگابین) و نسن (جلفین پیشین) می­باشد. سازند دورود در برش مورد مطالعه از کنگلومرا، ماسه­سنگ و کوارتزیت به رنگ قرمز تا خاکستری و ستبرایی حدود 56 متر تشکیل شده است و با همبری از نوع ناپیوستگی فرسایشی بر روی سنگ­آهک­های سازند مبارک قرار گرفته است. این سازند در برش سنگسر فاقد سنگ آهک می­باشد و بر اساس موقعیت چینه­شناسی، نوع رخساره سنگی و مقایسه با برش­های مشابه سن آن آسلین- ساکمارین در نظر گرفته شده است. سازند روته در برش مورد مطالعه با ستبرای 116 متر از سنگ­آهک­های پرفسیل تشکیل شده است و قابل تقسیم به دو واحد سنگی است. این سازند با مرزی فرسایشی بر روی سازند دورود قرار گرفته و با ناپیوستگی فرسایشی توسط سازند نسن پوشیده می­شود. میکروفونای روزنبری غنی در این سازند دیرینگی آرتینسکین- مرگابین را نشان می­دهد. بر اساس مطالعه این روزنبران 3 بیوزون برای سازند روته در ناحیه مورد مطالعه به شرح زیر در نظر گرفته شده است:

1- Schubertella-Mesoschubertella Assemblage Zone (Artinskian)

2- Dunbarulla-Codonofusiella Assemblage Zone (Early Murgabian)

3- Pachyphloia-Neoendothyra Assemblage Zone (Late Murgabian)

سازند نسن در برش چینه­شناسی مورد مطالعه به ستبرای 9 متر از یک افق
لاتریتی- بوکسیتی و ماسه­سنگ­های آغشته به اکسید آهن تشکیل شده و با همبری از نوع ناپیوستگی فرسایشی بین سازند روته و سازند الیکا (تریاس) قرار گرفته است. برای این سازند نیز با توجه به نبود لایه­های آهکی و متعاقباً هرگونه آثار فسیلی، با در نظر گرفتن موقعیت چینه­شناسی و همچنین مقایسه با برش­های دیگر سازند نسن در رشته کوه البرز سن جلفین پیشین در نظر گرفته شده است.

محیط رسوبی سیستم پرمین در برش سنگسر هم مورد مطالعه قرار گرفت و در مجموع 11 ریزرخساره تعیین که 7 رخساره کربناته و 4 رخساره غیرکربناته (سیلیسی آواری) وابسته به 5 کمربند رخساره­ای دریای باز، سدی، تالاب، مناطق ساحلی و رودخانه­ای در آن شناسایی شد.

 

از محبت­های بی­شائبه و راهنمایی­های دلسوزانه استاد فرزانه سرکار خانم دکتر محتاط، سرکار خانم مهندس سهرابی و جناب آقای مهندس عسگری که بر من منت نهاده و با نظرات و پیشنهادات مفید خویش مرا در جهت بهبود این رساله یاری رسانده­اند و موجب دلگرمی اینجانب بوده­اند صمیمانه سپاسگذارم.

از زحمات دوستان عزیزم سرکار خانم مهندس عاطفه هاشمی برای همراهی ایشان در برداشت­های صحرایی و سرکار خانم مهندس سمیه سلیمانی و جناب آقای مهندس نوید طالبان و همچنین حضور گرم دوستان عزیزم سرکارخانم­ها مهندس افشار، مهندس فلاح صمیمانه سپاسگذاری می­نمایم.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده

o فصل اول

مقدمه . . .1

1-1 اهداف مطالعه. 3

1-2 روش مطالعه و تحقیق. 4

1-2-1 کارهای مقدماتی و مطالعات صحرایی 4

1-2-2. مطالعات آزمایشگاهی . 5

1-2-3. مطالعات تکمیلی . 5

1-3 موقعیت جغرافیایی و راه­های دستیابی به برش چینه­شناسی مورد مطالعه 5

1-4 زمین­ریخت­شناسی و آب­های مهم منطقه مورد مطالعه 9

1-4-1 چشمه­ها و رودخانه­های منطقه مورد مطالعه 11

1-4-2 آب و هوای منطقه مورد مطالعه 11

1-5 پوشش گیاهی، موجودات جانوری و ویژگی­های انسانی ناحیه مورد مطالعه 11

1-5-1 مهم­ترین محصولات کشاورزی منطقه مورد مطالعه 12

1-5-2 ازجمله جانوران ناحیه مورد مطالعه 12

1-5-3 ویژگی­های انسانی منطقه مورد مطالعه 12

1-6 زمین­شناسی اقتصادی ناحیه مورد مطالعه. 13

1-6-1 مواد معدنی نافلزی در ناحیه 13

1-6-2. مواد معدنی فلزی 15

1-6-3 زمانه­های کانی­زایی در ناحیه مورد نظر 15

1-6-4 آب­های معدنی در ناحیه مطالعاتی 16

1-7 تاریخچه مطالعات پیشین. 17

1-7-1. سازند دورود . 18

1-7-2. سازند روته . 19

1-7-3. سازند نسن . 23

 

o فصل دوم

2-1 گسترش نهشته­های پرمین در البرز. 24

2-2 مرز پرمین – تریاس در البرز. 29

2-3 زمین­ساخت منطقه مورد مطالعه. 31

2-4 موقعیت زمین­شناسی ناحیه مورد مطالعه. 35

2-5 چینه­شناسی ناحیه مورد مطالعه. 36

 

o فصل سوم

3-1 ویژگی­های سنگ­چینه­ای برش مورد مطالعه. 40

3-1-1. سازند دورود (Dorud Formation) 40

3-1-2. سازند روته (Ruteh Formation). 41

3-1-3. سازند نسن (Nesen Formation). 43

3-1-4 کمر پایین: سازند الیکا (Elikah Formation) 43

 

o فصل چهارم

4-1 چینه­نگاری زیستی برش مورد مطالعه. 60

4-1-1 چینه­نگاری زيستي سازند دورود 60

4-1-2 چینه­نگاری زيستي سازند روته 61

4-1-3. چینه­نگاری زيستي سازند نسن 65

4-2 فسیل­شناسی سیستماتیک روزنبران. 69

4-3 سیستماتیک جلبک­ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

4-4 سیستماتیک سیانوباکتری­ها. 134

 

o فصل پنجم

5-1 تفسیر محیط رسوبی سیستم پرمین در ناحیه سنگسر 136

5-2 اجزای تشکیل دهنده رخساره­ها در سیستم پرمین. 137

5-2-1. اجزای کربناته اسکلتی . 137

5-2-2. اجزای کربناته غیراسکلتی . 147

5-2-3 اجزای تخریبی سیلیسی کلاستیک (غیرکربناته) 147

5-3 ریزرخساره. 149

5-3-1. ریزرخساره­های کربناته . 149

5-3-2. ریزرخساره­های غیرکربناته 156

5-4 تفسیر محیط رسوبی کربناته­های توالی پرمین در برش سنگسر 161

5-4-1. ریزرخساره­های نشان­دهنده نواحی دورتر از ساحل و زیر خط اثر امواج . 161

5-4-2. ریزرخساره­های نشان­دهنده نواحی کم­عمق­تر و بالای خط اثر امواج161

5-4-3 ریزرخساره­های نشان­دهنده ناحیه نزدیک ساحل و عمق بسیار کم آب 161

 

o فصل ششم

6-1-1 هم­ارزی سازند دورود در برش سنگسر با برش­های قابل مقایسه 166

6-1-2 هم­ارزی سازند روته در برش سنگسر با برش­های قابل مقایسه. . . . . 169

6-1-3 هم­ارزی سازند نسن در برش سنگسر با برش­های قابل مقایسه 173

نتیجه­گیری و کتابنگاری ...............................................................................................................176

فهرست اشکال

عنوان صفحه

o فصل اول

شکل 1- 1 موقعیت جغرافیایی برش مورد مطالعه در نقشه 100000:1 چهارگوش سمنان. 6

شکل 1- 2 موقعیت جغرافیایی و راه دستیابی به منطقه مورد مطالعه 8

شکل 1- 3 تصویر سه بعدی از برش مورد مطالعه. 8

 

o فصل دوم

شکل 2- 1 نقشه ساختاری ایران. 30

شکل 2- 2 نقشه ساختاری منطقه مورد مطالعه. 32

شکل 2- 3 زیرپهنه­های ساختاری البرز با توجه به عملکرد گسل و راندگی­های عمده. 33

 

o فصل سوم

شکل 3- 1 ستون چینه­نگاری سیستم پرمین در برش سنگسر. 41

شکل 3- 2 نمایی کلی از همبری سازندهای مورد مطالعه در برش سنگسر 43

شکل 3- 3 نمایی از سنگ­آهک­های متعلق به سازند مبارک در برش مورد مطالعه. 44

شکل 3- 4 مرز فرسایشی بین سازند مبارک و سازند دورود 45

شکل 3- 5 لایه­بندی مورب (نوع تراف) در ماسه­سنگ­های واحد سنگی 1 سازند دورود. 46

شکل 3- 6 آشفتگی در سنگ­ماسه­ها پیش از تشکیل کامل کنگلومرا در واحد سنگی 1 سازند دورود. 47

شکل 3- 7 روند تبدیل سنگ­ماسه به کنگلومرا در قاعده سازند دورود 48

شکل 3- 8 کنگلومرای قاعدهای در واحد سنگی 1 سازند دورود 49

شکل 3- 9 سنگ­ماسه کوارتزیتی قرمز رنگ اکسیده در واحد سنگی 1 سازند دورود. 50

شکل 3- 10 تناوب ماسه­سنگ ریزدانه و درشت دانه در واحد سنگی 2 سازند دورود. 50

شکل 3- 11 سنگ­ماسه کوارتزیتی دارای لایه­بندی متقاطع بزرگ در واحد سنگی 2 سازند دورود. 51

شکل 3- 12 بلروفون­های گاستروپودی یافت شده در واحد سنگی 1 سازند روته. 52

شکل 3- 13 آشفتگی زیستی در مرز سازندهای دورود و روته 53

شکل 3- 14 تغییر رخساره­ای در گذر سازند دورود به سازند روته 54

شکل 3- 15 اثرفسیل زوفیکوس متعلق به واحد سنگی 2 سازند روته. 55

شکل 3- 16 اثرفسیل یافت شده در واحد سنگی 2 سازند روته در برش مورد مطالعه.. 56

شکل 3- 17 سنگ­آهک­های خوب لایه­بندی شده در واحد سنگی 2 سازند روته 56

شکل 3- 18 سنگ­آهک­های موجی شکل ریپلی در انتهای واحد سنگی 2 سازند روته. 57

شکل 3- 19 افق لاتریتی – بوکسیتی در انتهای سنگ­های سیستم پرمین در برش سنگسر. 58

شکل 3- 20 انتهای افق لاتریتی – بوکسیتی و شروع سنگ­آهک ورمیکوله­دار سازند الیکا. 58

 

o فصل چهارم

شکل 4- 1 ستون زیست­چینه­نگاری برش مورد مطالعه.. 66

 

o فصل پنجم

شکل 5- 1 تعدادی از فرامینیفرهای بنتیک موجود در برش سنگسر 138

شکل 5- 2 تعدادی از اجزای کربناته در برش مورد مطالعه 141

شکل 5- 3پراکندگی جلبک­های آهکی اسکلتی و غیراسکلتی 143

شکل 5- 4 گسترش زمین­شناسی و نحوه تکامل گروه­های اصلی جلبک­های آهکی اسکلتی. 144

شکل 5- 5 تعدادی دیگر از اجزای کربناته در برش مورد مطالعه 146

شکل 5- 6 مقاطع کربناته برش سنگسر. 155

شکل 5- 7 رخساره­های تخریبی برش سنگسر. 157

شکل 5- 8 مقاطع تخریبی برش سنگسر. 160

شکل 5- 9 طرح شماتیک کلی محیط رسوبی سیستم پرمین در برش سنگسر 163

شکل 5- 10 مدل رسوبی و پراکندگی ریزرخساره­ها و عناصر تشکیل دهنده آن­ها. 164

شکل 5- 11 عناصر تشکیل ریزرخساره­ها. 164

شکل 5- 12 ستون چینه­شناسی، ریزرخساره­ها و زیرمحیط­های سیستم پرمین در برش سنگسر. 165

o فصل ششم

شکل 6- 1 هم­ارزی سازند دورود در برش سنگسر با برش الگو 167

شکل 6- 2 هم­ارزی سازند روته در برش سنگسر با برش الگو 171

فهرست جداول

عنوان صفحه

o فصل چهارم

جدول 4- 1 پراکندگی روزنبران شناسایی شده در برش چینه­شناسی سنگسر. 67

جدول 4- 2 پراکندگی روزنبران شناسایی شده در برش چینه­شناسی سنگسر. 68

 

o فصل پنجم

جدول 5- 1 طبقه­بندی سنگ­های آهکی بر اساس بافت رسوبی 136

 

فصل اول: کلیات مقدمه 1-1 اهداف مطالعه 1-2 روش مطالعه و تحقیق 1-3 موقعیت جغرافیایی و راه­های دستیابی به برش مورد مطالعه 1-4 زمین­ریخت­شناسی و آب­های مهم منطقه مورد مطالعه 1-5 پوشش گیاهی، جانوران و ویژگی­های انسانی ناحیه مورد مطالعه 1-6 زمین­شناسی اقتصادی ناحیه مورد مطالعه 1-7 تاریخچه مطالعات پیشین

مقدمه

سیستم پرمین آخرین دوره از دوران پالئوزوئیک است. تشکیل این سیستم حدود 40 میلیون سال به طول انجامیده و به لحاظ دیرینه­شناسی حائز اهمیت بسیاری است که این اهمیت به ویژگی­های زیستی منطقه بستگی دارد. این سیستم اولین بار به ته­نشست­های دریایی ناحیه (Perm) واقع در خاور روسیه اطلاق شده است که سن آن 280 تا 320 میلیون سال قبل می­باشد (میثمی، 1356). این سیستم در نقاط مختلف دنیا به اشکوب­های متعددی تقسیم شده است.

به لحاظ اقتصادی سنگ­های پرمین در ایران دارای اهمیت زیادی می­باشند و این به دلیل وجود مخازن عظیم گازی در رسوبات پرمین زاگرس و خلیج فارس، معادن کائولن در پرمین زیرین نواحی آباده، شورجستان و لاتریت و بوکسیت در پرمین البرز می­باشد.

سنگ­های پرمین از گسترده­ترین ترادف­های پالئوزوئیک در بسیاری از نقاط ایران از جمله البرز است. گسترش زیاد این سنگ­ها نشان می­دهد که بر خلاف کربونیفر که رخداد زمین­ساختی هرسینین زمین­زا بوده، در پرمین این حرکت­ها به دریازا تبدیل شده است. به گونه­ای که بسیاری از فرابوم­های قدیمی­تر چون ردیف­های گوناگون کربنیفر، دونین، سیلورین، اردوویسین و کامبرین با دریای کم ژرفا و پیشرونده پرمین پوشیده شده است. شواهد متعدد از پیشروی و پسروی مکرر در توالی سنگ­های پرمین در ایران که با نبودهای رسوبی کوتاه و موقتی که به طور عموم با افق­های بوکسیت و لاتریت و یا نهشت رسوب­های تبخیری همراه بوده، نشانگر تأثیر حرکت­های دیررس هرسینین بر دریای پرمین ایران می­باشد (آقانباتی، 1387).

به طور کلی سیستم پرمین که موضوع این نوشتار است را می­توان به سه چرخه رسوبی بزرگ تقسیم کرد (پرتوآذر، 1374):

رخساره­­های آواری پیشرونده:

رسوبات دریای پرمین در اکثر جاهای ایران در قاعده با کنگلومرا و سنگ ماسه قرمز تا ارغوانی آغاز می­شود (سازند دورود در البرز (Assereto, 1963)). این واحد آواری تمام ویژگی­ها و گرایش­های اقلیمی و احتمالاً طبیعت گندوانایی را دارا می­باشد.

ردیف­های کربناتی آهکی- دولومیتی:

در ابتدای پرمین میانی، در آغاز پیدایش سازند روته، غالباً لایه­های نازکی از مارن و شیل تیره رنگ، آغشته به زغال دیده می­شود که با نشست کف حوضه­های رسوبی و تغییر رژیم دریایی که با افزایش سریع کربنات کلسیم همراه بوده واحد سنگی پیشانی­ساز سازند روته (Assereto, 1963) در البرز، سازند جمال (Stocklin et al., 1965)، در خاور ایران و ایران مرکزی، سازند سورمق (Iranian-Japanese Research Group, 1981) در ناحیه آباده و سازند دالان (Szabo and Kheradpir, 1978 و باغبانی، 1369) را در حوضه زاگرس پدید می­آورد. با آغاز رسوب­های کربناتی در سازند روته و هم­ردیف­های آن، تمام ویژگی­ها، گرایش­ها و شرایط طبیعت آب و هوای گرم تتیس در آن­ها آشکار است.

نهشت آواری­های پسرونده:

سرانجام حرکات پایانی ناشی از رخداد زمین­ساختی هرسینین وضع رسوب­گذاری حوضه­های گوناگون را با تغییرات رژیم دریایی دیگری روبرو ساخته و زمینه را برای ایجاد سازند­های نسن، الی باشی، جلفا، همبست و آباده فراهم ساخت.

در البرز- آذربایجان سه سازند دورود (در زیر)، روته (در وسط) و نسن (در بالا) هر یک به تنهایی یک چرخه رسوبی کامل هستند که میان دو سطح فرسایشی جای دارند به جز حالت­های استثنایی، چرخه­های رسوبی سه­گانه البرز- آذربایجان، کامل نیست و به همین دلیل قرارگیری سنگ­های چرخه سوم (سازند نسن) بر روی ردیف­های کهن­تر از پرمین دور از انتظار نیست (آقانباتی، 1387).

همان­گونه که گفته شد موضوع بحث این گفتار سیستم پرمین می­باشد که در حوضه البرز دارای گسترش قابل توجه و از نظر ستبرا دارای تغییرات بسیاری است. این سیستم در کوه سنگسر دارای رخنمون مناسبی می­باشد که شامل سازند­های دورود
(آسلین- ساکمارین)، روته (آرتسکین- مرگابین) و نسن (جلفین پیشین) می­باشد. و یک افق لاتریت- بوکسیت که بین سنگ­های انتهایی پرمین و ابتدای تریاس (سازند الیکا) قرار گرفته است. بر این اساس برشی از رخنمون­های این سیستم در منطقه مورد مطالعه واقع در محدوده زون البرز شرقی انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی­های همه جانبه از جمله شناسایی مرزهای پایین و بالایی سیستم پرمین در منطقه مورد مطالعه، کارهای صحرایی اعم از متراژ و نمونه­برداری سیستماتیک و ثبت مشخصات لیتولوژیکی، توالی­های سیستم پرمین به ستبرای 181 متر مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند.

1-1- اهداف مطالعه

سنگ­چینه نگاری و زیست­چینه نگاری توالی سنگ­های پرمین در برش­های گوناگون زون ساختاری البرز مورد توجه بسیاری از زمین­شناسان بوده و مورد بررسی و مطالعه آن­ها قرار گرفته است. در گذشته سنگ­های پرمین در برش سنگسر مورد بررسی قرار گرفته است، اما در حال حاضر نیاز به بررسی­های گسترده­تر و در ابعاد بیشتر در این ناحیه احساس می­شود. در همین راستا هدف از انجام این تحقیق بررسی­هایی نو و همه­جانبه در زمینه سنگ­چینه نگاری و زیست­چینه نگاری و برای نخستین­بار بازسازی محیط رسوبی
سنگ­های پرمین در برش سنگسر (البرز شرقی) به­طور دقیق، می­باشد.

- مهم­ترین اهداف این تحقیق به شرح زیر می­باشد:

مطالعه و توصیف واحدهای سنگی سنگ­های پرمین در ناحیه مورد مطالعه و ترسیم ستون چینه­شناسی آن­ها.

تعیین همبری­های سنگ­های مورد مطالعه با توالی­های زیرین و زبرین آن­ها.

شناسایی میکروفسیل­های سنگ­های مورد نظر، ناحیه­بندی زیستی و ارئه جداول و دیاگرام­های مربوطه.

شناسایی رخساره­ها با استفاده از مقاطع نازک نمونه­ها و تعیین محیط­های رسوبی سنگ­های مورد مطالعه.

بازسازی محیط قدیمه سازندها با بهره­گیری از نتایج بدست آمده.

تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده و مقایسه آن­ها با نتایج مطالعات مشابه در البرز.

ضرورت: تکمیل اطلاعات موجود در مورد پرمین ناحیه مورد مطالعه با اجرای این طرح.

1-2- روش مطالعه و تحقیق

مطالعات لازم برای رسیدن به اهداف مورد نظر در سه مرحله انجام گرفت که به شرح زیر می­باشد:

1-2-1-کارهای مقدماتی و مطالعات صحرایی

الف: گردآوری مطالعات انجام شده قبلی در منطقه مورد مطالعه و دیگر نواحی ایران در خصوص موضوع مورد مطالعه و گردآوری نقشه زمین­شناسی با مقیاس 1:100000، عکس­های هوایی و ماهواره­ای منطقه و به­طور کلی منابع موجود و مرتبط با سیستم پرمین.