نامگذاری و توصیف سنگهای اولتراما فیک

ســنگهای اولترامافیک درسیسـتم رده بندی QAFPM سنگهایی هستند که بیش از 90 درصد سـازنده M دارند که M شـامل کانیهای  مافیک ( آمفیبولها ، میکاها ، الیوین ها ، پیروکسـن ها و سـرپانتین ها) ، آپاتیت ، کانیــهای کربناته اولیه ، اکســیدهای آهن- تیتان ، گارنتها ، ملی لیت ،مونتی سلیت ، اســپینل ها ، ترویلیت ، عناصر ناتیف ، سـولفیدها و کانیهای فرعی از قبیل زیرکن است. اغلب پترولوژیست ها این تعریف را تغییر داده، این گروه را سـنگهایی می دانند که ضریب رنگی(یعنی مقدار M) آنها بیش از 70 باشد ( ویلی a1967) . در هر حال، توصیه می­گردد که سنگهایی با مقدار M بیش از 70 را ملانوکرات بنامیم(مثلا گابروی ملانوکرات  گابروئی است که مقدار M آن بین 70 تا 90 در نوسان است). بخش قابل­توجهی از سنگهای اولترامافیک، اصولاً  از الیوین، ارتوپیروکسن و کلینوپیروکسن تشکیل شده­اند. این سنگها را می­توان با استفاده از شکل    مجدداً تقسیم­بندی کرد.

* ملانوکرات یا سنگ های تیره رنگ  سنگهایی هستند که بین 60 تا 90 درصد کانی های تیره دارند.

 که به اســتثنای کوماتئیت های پریدوتیتی و بعضی از پیکریت ها ، سنگهای اولترامافیک تمام متبلور هستند و بدین ترتیب با استفاده از داده های مودال می توان آنها را براحتی در گروه سنگهای اولترامافیک دسته بندی نمود. اغلب سنگهای اولترامافیک اصولا از الیوین ، ارتوپیروکسن و کلینوپیروکسن ساخته شده اند و با استفاده از شکل می توان آنـها را طبقه بندی کرد. پیروکسنیت ها که در قاعده این نمودار قرار می گیرند (مثل ارتوپیروکسـنیت ،و بستریت و کلینوپیروکســنیت) معمولا بیــش از 44 درصد 2  Sio دارند و بنابراین اولترامافیک هســتند و نه اولترابازیک. برعکس ، پریـدوتیت ها در وسـط این نمودار قرار می گیرند و معمولا کمتـر از 44 درصد  Sio₂دارند و از این رو هم اولترامافیک می باشــند و هم اولترابازیک . اغلب سـنگهای اولترامافیک دیگر از قبیل کـــربناتیت ها، هورنبلندیت ها ، کیمبرلیت ها ، ملیلیتیت ها ، ملیلیتولیت ها ، کوماتئیت های پریدوتیتی و پیکریت ها اولترابازیک هستند و ســرانجام بعضی از آلکالن اولترابازیک می باشـند و نه اولترامافیک . ژاکوپیرانژیت ها ( پیروکسنیت های نفلین دار) وسـنگهای ملیلیتی اولترامافیک در این میان استثناء هسـتند . یک گروه جالب دیگر از ســنگهای  اولترامافیک اکلوژیت ها می باشند. ترکیب عناصر اصلی این سنگها مشـابه بازالت ها بوده ولی به علت تبلور آنها در شرایط فشار زیاد ،  کانیهای اصلی آنها گارنت ( آلماندن- پیروپ) و پیروکسـن سدیک ( امفاسیت) است.

سنگ های اولترامافیک در سـری های سنگی بسیار متنوعی یافت می شوند. تصور بر این است که این گروه ، ترکیب اصلی سنگهای گوشـته و هسته زمین را تشکیل می دهند. به علاوه در برخی از ایالات سنگ شناسی مختلف ، در پوسته بیرون زدگی دارند. اغلب شهاب سنگها (مانند کندریتها و آهنی ها) و احتمالا اغلب شبه سیارات دارای ترکیب اولترامافیک می باشند. برای سـهولت در امر مطالعه این سنگها- که از نظر فراوانی، سن ، ترکیب ، توزیع و منشا بسیار متفاوتند -  بهتر است آنها  را به گروههای زیر تقسیم نمود:

الف) سنگهای گوشته و زینولیت های این سنگها.

ب) سنگهای هسته و شهاب سنگ های آهنی.

ج) شهاب سنگهای سنگی اولترامافیک و شبه سیارات.

د) پیکریت ها.

ه) کوماتئیت های پریدوتیتی.

و) مناطق اولترامافیک در توده های نفوذی لایه لایه.

ز) سنگهای اولترامافیک کف اقیانوس.

ح) توده های نفوذی اولترامافیک کوهزایی ( نوع آلپی).

ط) سنگهای اولترامافیک آلکالن.

ی) کیمبرلیت ها.

ک) کربناتیت ها.

ل) مجموعه های اولترامافیک واجد منطقه بندی (نوع آلاسکائی).

م) سنگهای اولترامافیک ( نوع آپینیت) وابسته به باتولیت های گرانیتی.

ن) سنگهای اولترامافیک مختلف غیر سیلیکاته. 

در ادامه مطلب به توصیف این گروه ها می پردازم:

سنگهای هسته و شهاب سنگهای آهنی

میسون و مور (1982) فرض کرده اند که هسته زمین دارای ترکیب زیر است:

3/86 درصد Fe ، 4/7 درصـد Ni ، 4/0 درصد Co و 9/5 درصد S . ژئوشــیمیست های دیگــر  فرض کرده اند که هسته و به خصوص قسمت اعظم هسته مذاب خارجی دارای 10- 15 درصد از عناصر سیک مثل S یا Si می باشند .

براون و موست (1981) برای هسته ، ترکیب کلی زیر را در نظر گرفته اند:

86 درصد  Fe ، 11 درصــد S  ، 3 درصد Ni  و مقادیر کمتـری از دیگـر عناصر ســـیدروفیل و  

کالکوفیل و احتمالا تا1/0 درصد پتاسیم. آنها همچنین اشاره می نمایند که هسـته خارجی احتمالا دارای 86 درصد Fe ، 12 درصد S  ، 2 درصد Ni  می باشد. عناصر دیگری که مقدارشان در این قسمت قابل توجه است ( بیش از 05/0 درصد) عبارتند از K,Co,P ( مورگان و آندرسن 1980).

شبه سیارات و منشا شهاب سنگها

شــبه سیارات مشتمل بر تعداد زیادی از ســیارات کوچک و اجرام سماوی کوچکتر است که در منطقه بین مدار زمین و مدار زحل به دور خورشید می چرخند ولی اکثر آنها ( کمربند شبه سیارات)در محدوده وسـیع – بین مریخ تا مشتری – پراکنده اند که وزن تمام آنها کمتر از وزن ماه است. در سالهای اخیر طیف نور خورشید که از این شبه سیارات منعکس می شود در حد بین اشعه های ماوراء بنفــش تا نیمه های اشـعه مادون قرمز اندازه گیری شــده است. برخی از این طیف های  انعکاسی نشانگر نوارهای جذبی است که خود ناشی از حضور کانیهای مختلف و ترکیبات آبدار در سطح شبه سیارات بزرگتر می باشد. 

امروزه پذیرفـته اند که اغلب شهاب سـنگها و بویژه کندریت های کربنی ، قطعاتی از مواد شـبه سیاره ای هسـتند. به نظر چاپمن (1976) سطوح اغلب شبه سـیارات شبیه کندریت های کربنی اسـت. در حالی که تعداد اندکی از آنها دارای ترکیب سنگی – آهنی می باشــند و همچنین انواع شهاب سنگهای دیگر نیز در بین آنها شناخته شده اند.

پیکریت ها و بازالت های پیکریتی

اصولا پیکریت های را معادل خروجــی و یا نفوذی کم عمق پریدوتیت ها مـی دانند ( یوهانسـن 1938). این نام برای اولین بار توسط گوستاو چرماک (1866) برای توصیف سنگهای ملانوکرات ریز تا متوسط دانه منطقه سیلیزیا – که امروزه در مرزبین لهستان و چکسلواکی واقع اســت – به کار برده شد. او این نام را از لغت قدیمی یونانی picros (= تلخ مزه) اقتباس کرد. به نظر تروگـر(1935) یک پیکـــریت نمونه دارای 51 درصــد الیوین ، 37 درصد کلینوپیروکســن، 8 درصد پلاژیوکلاز (An88) بــه همراه مقادیر کمتری از کانیــهای همچون هورنبلند،بیوتیت- فلوگوپیت ، اکســیدهای آهن- تیتان ، آپاتیت ، پیکوتیت و احتمالا آنالســیم می باشد. امروزه نام پیکریت را برای توصیف سـنگهای ملانوکرات غنی از الیوین که به مجموعه سنگی تولئیــتی یا آلکالن تعلق دارند، بکار می برند. چنین سنگهایی اصولا از الیوین منیزیم دار و کلینوپیروکسن همراه با مقادیـر کمتری فلدسپات ( 30- 5 درصد ) و فازهای فرعی متنوعی ترکیب یافته اند. اغلب سـنگهایی که پیکریت نامیده می شــوند، نسبت به بازالتهای معمولی الیوین بیشتری دارند (40- 65 درصد ).اما سازنده آنها (90- 70 درصد) به اندازه سنگهای اولترامافیک است. در سـنگهای اطراف توده های نفوذی کوچک پیکریتی ، تاثیرات مختلف دگرگونی حرارتی توصیف شــده است. برای مثال ویلی (1961) به ذوب بخشــی یک ماسه سنگ آرکوزی توسط ماگمای پیکریتی در یک سـیل واقع در سوآی هبرید ( اسکاتلند) اشاره کرده است. به گفته وی 92 درصد کانیهای اولیه ســنگ ذوب شده اند و تریدیمیت ، کردیریت و مانیتــیت از مایع حاصـل از ذوب بخشی متبلور شده اند. این شواهد به خوبی نشــان می دهند که بعضی از ماگماهای پیکریتی در دماهای بالا ( احتمالا بیشتر از 1175 درجه سـانتیگراد) جایگزین شده اند.

کوماتئیت های پریدوتیتی

کوماتئیت های پریدوتیتی اعضای اولترامافیک سری ماگمای کوماتئیتی محسوب می شود. از مهمترین ویژگی های ژئوشیمیایی آنها بالا بودن مقدار Mgo آنهاست که به طـور معمول مقدار این اکســید در کوماتئیت های پریدوتیتی بیش از 20 درصد بر اساس وزن خشــک می باشــد (BVSP 1981). کوماتئیت های پریدوتیتی انتشــار مکانی و زمانی وســیعی دارند اما غالبـا در سرزمین های آرکئن وجود دارند.بلورهای  اسکلتی از قبیل الیوین های تیغه ای ( بافت اسـپینیفکس) یا الیوین های توخالی ( قیفی یا ناودانی) در مایعاتی که بیش از 20 درصد وزنی Mgo  دارند، گســترش می یابند و همچنیـن بلورهای  پیروکسن سوزنی شکل توخالی ( بافت اسپینیفکس پیروکسـن) در مایعاتی با 12 تا 20 درصد وزنی Mgo بوجود می آیند.

به نظر BVSP (1981) اختصاصات سنگ شناسی کوماتئیت های پریدوتیتی به شرح زیر است:

تمام انواع کوماتئیت های پــریدوتیتی از دانه های الیوین و مقدار کمی کروم اســپینل تشــکیل شده اند که در خمیره ای از کلینوپیروکســن ریز دانه و شـــیشه دویتره شده دیده می شوند. در کومولاها، دانه های الیوین کاملا به هم چســـبیده، مستحکم و تقریبا هم اندازه هسـتند و 60 تا 80 درصد سنگ را تشکیل می دهند. در بافت اســپینیفکس ، الیوین به صورت ذرات صـفحه ای بزرگ اسکلتی ( 35-60 درصد) اســت و در سنگتهای غیر کومولای غیر اســپینیفکس، بلورهای الیوین ممکن است هم اندازه یا اسکلتی باشند(45- 70 درصد).ویلژوئن و ویلژوئن (a 1969) میانگین ترکیب کانی شناسی نورماتیو کوماتئیت های پریدوتیتی را محاســـبه کرده اند که شــامل 54 درصـــد الیوین، 24 درصـــد ارتوپیروکسن، 6/11 درصد کلینوپیروکسـن ، 4/9 درصد پلاژیوکلاز ( An84 ) و 5/1 درصد اکسـیدهای آهن – تیتان اســت.اغلب پترولوژیستها ، طرفدار انجــماد کوماتئیت های پریــدوتیتی از مایعی که از گوشــته تولیدمی شود ، می باشند.

مناطق اولترامافیک و توده های نفوذی لایه لایه بزرگ

توده های نفوذی لایه لایه عبارت از توده های نفوذی ای  هسـتند که دارای لایه هایی با ترکیبات مودال مختلف می باشند. به نظر ویجر و براون (1968)- مولف کتاب" سنگهای آذرین لایه لایه" حالت لایه ای بودن ، یک پدیده آذرین است که در تشـکیل آن ، اثرات فیزیکی جاذبه و اثرات شــیمیایی تفریق ماگمایی ، نقش موثری دارند. آنها ، همچنین پیشــنهاد نمودند که لایه بنـدی تکراری از اختصاصات بارز و وجه مشـخص توده های نفوذی بزرگ لایه لایه از سیل هایی اسـت که در سـاده ترین حالت ، می توان آنها را به عنوان یک واحد بزرگ از یک توده نفوذی محسوب داشت . لایه بندی تکراری از اختصاصات کلی و بارز سنگهای گابروئی و اولترامافیک است. در اغلب توده های نفوذی لایه لایه بزرگ، سنگهای اولترامافیک (مانند پیروکسنیت ها، دونیت ها،پریدوتیت ها و کرومیتیت ها) در واحدهای سنگی تحتانی فراوان ترند.به نظر ویجر و براون (1968) اغلب توده های نفوذی لایه لایه بزرگ از ماگماهای مادری با قرابت تولئیتی تکویــن یافته اند. مطالعه دقیق موارد زیر نشــانگر آن اســت که ماگماهای مادر اغلب توده های نفوذی لایه لایه بزرگ ، بازالتی ســاب آلکالن ، پیکریتی یا کوماتئیتی بوده و روندهـای تفریق ، اصولا خصوصیت تولئیتی داشته است:

الف) ترکیب شـیمیایی سنگهای ماگمایی منجمد شده ای که بخشی از توده های نفوذی لایه لایه

را تشکیل داده اند .

ب) محصولات تفریق نهایی که در توده های نفوذی لایه لایه دیده می شوند .

ج) مشــاهده روندهای تفریق در کانیها بویژه پیروکسـن ها. بعضی از این توده های نفـوذی مثل توده نفوذی لایه لایه اسـکارگارد در شـرق گرینلند ، دارای حاشــیه های انجماد سریع است که مقدار Al2O3 در آنها نسبتا بالاست ( ویجر و براون 1968) . روند تفریق در پیروکسـن های ویژه موجود در توده های نفوذی لایه لایه بدین قرار است : اوژیت منیزیم دار ← برونزیت ← اوژیت+پیژونیت در حال تبدیل← اوژیت+ پیژونیت← فرواوژیت← فروهدنبرژیت(ویجر و براون 1968).

سنگهای اولترامافیک کف اقیانوس

سنگ های اولترامافیک کف اقیانوس، پریدوتیت هایی هستند که به طور ناقص یا کامل سرپانتینی تبدیل شده اند. برخی از  الیوین ها و پیروکسن های این سـنگها یا تمام آنها در اثـر دگرگونی به کانیهای گروه ســرپانتین مثل آنتیگوریت ( گاهی باســتیت حاصل از پیروکســن) ، کریزوتیل و لیزاردیـت تغییر یافته اند. مطالعات ژئوشیمیایی و سنگ شناسی دقیق نشان داده است که پوسته اقیانوسـی از سنگهای اولترامافیک دگرگون شده متنوعی تشکیل گردیده است که عمدتا به شکل هارزبورژیت، لرزولیت، دونیت و تا حدودی به صورت پیروکسنیت، ورلیت و بستریت دیده می شود (هکینین 1982) . ممکن اســت این ســنگها اثراتـــی از کانیهای اولیه مثــل الیوین (Fe90) ، ارتوپیروکسن (انســتاتیت)، کلینوپیروکسـن (اوژیت دیوپســیدی)، کروم- آلومینیم اسـپینل و یا پلاژیوکلاز و نیز کانیـهای ثانویه مختلف مثل کانیهای گروههای ســرپانتین، آمفیبول، بروســیت، کلسیت، کلریت، هماتیت ( و دیگر اکسیدهای آهن)، هیدروگارنت، ایلیت، پرهنیت و تالک باشند.

معمولا نمونه هایی از سـنگهای اولترامافیک پوسـته اقیانوسی از مناطق خرد شـده یا پرتگاههای گسـلی به جای دیگر منتقل شـده اند. عموما پرتگاههای گسـلی با گسلهای ترانســفورم و یا با گسلهای مرز بین دره های ریفتی ( که پشته های میان اقیانوسی را به دو نیم می کنند) مربوطند.

سنگهای  اولترامافیک کوهزایی (نوع آلپی)

این مجموعه سنگی دارای توده های متعددی از سـنگهای اولترامافیک با اشــکال و ابعاد مختلف اســت که در کمربندهای کوهزایی و جزایر قوسی یافت می شــوند. برخی از این توده ها، تاریخ استقرار و بعد از استقرار پیچیده ای داشته و اغلب شواهد و نشانه هایی که منشا آنها را مشخص می کند بر اثر دگرگونی و تغییر شـکلهای بعدی محو و مخدوش شـده اند. معمولی ترین گروه از سنگهای اولترامافیک کوهزایی عبارت از سرپانتینیت ها و پریدوتیت هایی هستند که مناطق خیلی تغییر شکل یافته و با درجه دگرگونی پایین بیرون زدگی دارند ( به طور مثال رخساره های شیست سبـز یا شیست آبی) . غالبا این سـنگها را افیولیت یا سری افیولیت می نامند ( میاشـیرو 1975، کولمن 1977) .  نام افیولیت توسـط برونیار (1827)  برای توصیف سرپانتینیت ها به پوست مار شــبیه است) . اســتینمن (1906) مفهوم مجموعه یا ســری سنگی افیولیت را به کار برد. این مجموعه ســنگی اصولا حاوی ســنگهای اولترامافیک (مثل ســرپانتینیت و پریدوتیت) ، گابـرو، اسپیلیت و ســنگهای وابسته است. او همچنین مشاهده کرد که این ســنگهااصولا در جرت ها و رسوبالت پلاژیک مستقر شده اند یا با آنها وابستگی دارند. در ســال 1957 درور ابراز داشــت که بعضی از توده های پریدوتیت نوع آلپی، قطعات گوشـته فــوقانی می باشـــند که به طریقه تکتونیکی کنده شــده اند . دیتز ( 1963 ) اشــاره نمود که ســرپانتینیت های آلپی قطعاتی از کف اقیــانوس بوده اند که در یک رخداد کوهـزایی به صورت تکتونیکی از جا کنده شده اند. در یک مجموعه افیولیت کامل، از پایین با بالا انواع سـنگهای زیر یافت می شوند:

الف) مجموعه اولترامافیک که حاوی بخشـهای متفاوتی از هارزبورژیت ، لرزولیت و دونیت بـوده و معمولا با ساختاری تکتونیکی – دگرگونی (کم و بیش سرپانتینی شده) همراه می باشـد.

ب) مجموعه گابروئــی که معمولا با بافتهای کومولوس همــراه بوده و در آن پیروکســنیت ها و پریدوتیت هـای کومولوس هم دیده می شــود که نسـبت به مجموعه الولترامافیک تغییر شـکل کمتری یافتـه است.

ج) مجموعه دایک صفحه ای مافیک

د) مجموعه آتشفشانی مافیک که معمولا ساخت بالشی دارند.همراه با این سنگها بخشهای زیر نیز وجود دارند:

1) یک پوشـش رسوبی که عمدتا شـامل چرت های نواری ، لایه های نازک شیل بین لایه ای و به طور فرعی آهک می باشـد.

2) توده های انبانی شـکل کرومیت همراه با دونیت.

3) سنگهای خروجی و نفوذی فلسـیک سدیم دار.

همچنین شـرکت کنندگان این کنفرانـس متذکر گردیدند که در بین واحدهای قابل نقشه برداری سطوح گسـلی عمومیت دارد. به علاوه ممکن اســت تمامی واحدهای افیولیت به طور کامل وجود نداشته باشـد. آنها همچنین توصـیه نمودند که افیولیتهای ناقص ، مجزا یا دگرگون شـده را باید افیولیت ناقص ، خرد شده یا دگرگون شـده نامید.

همانطور که کولمن (1977) نشـان داده اســت ، افیولیتها عمدتا در طــول کمربندهای شــدیدا تکتـونیزه بیرون زدگی دارنــد. آنها معمولا در امتداد چین خوردگیهایی که نشــانگر محل اتصال برخورد قدیمی بین لیتوسـفر اقیانوسی و قاره ای می باشند ، یافت می شوند. یک جوش خوردگی در واقع حد و مرز بین واحـدهای تکتونیکی مختلف پوسته زمین است. جــوش خوردگیها معمولا گســـلها یا مناطق گســـلی هسـتند که در تمامی ضخامـت پوســته امتداد دارند و برخــی از جوش خوردگیهای افیولیت دار قدیمـی در داخل قاره ها هم یافت می شــوند ( مثل کمربند عظیم سرپانتین در اسـترالیای شرقی ؛ بنسون 1913) . عموما تصـور می کنند که سـنگهای پوسته ای مجموعه افیولیت در حاشـیه های به هم افزوده صفحات تشکیل می شـوند و بعدا یک ورقه سرد شده از لیتوسفر اقیانوسی که حاوی این سنگهاست از جا کنده شده و به درون یک حاشیه قاره یا در روی آن قرار مـی گیرد. این فرضیه ، برای مثال قادر است توضــیح دهد که چگونه سـنگهای گابروئی و اولترامافیک پرحرارت می توانند در مجاورت مواد رسوبی بدون هرگونه تاثیر دگـرگونی حرارتــی قرار گیرند. در برخی از افیولیتها ، تغییر شـکل و دگرگونی به کرات رخ داده اسـت ، به طوری که غالبا لایه های منظم افــیولیتی به صورت مانژهای تکتونیکی ( مخلوطهایـی از بلوکها و قطعــات با اندازه های متفاوت که در یک خمیره خرد و تقریبا شکســته شده قرار گرفته اند) درمی آیند. بخشـهای اولترامافیک چنین افیولیتهایی غالبا به سـرپانتینیت تبدیل شده اند ، به طوری که اولا نسبت به سـنگ اصلی چگالی کمتری دارند و ثانیا مـی توانند براحتی به حالت پلاسـتیک تغییر شـکل یابند. اگر یک ملانژ دارای خمیره سـرپانتینیت باشـد ، نسـبت به حرکات تکتونیکی عکس العمل نشـان داده ، در اثر آن به حـرکت در مـی آید. این تحرک باعث پیچیده تر شــدن ساختمان ملانژ می گردد و ضمنا ورود ســنگهای میزبان به داخل ملانژ را تسهیل می کند.

کیمبرلیت­ها

کیمبرلیت­ها سنگهای اولترمافیک آلکالن (معمولاً پتاسیک) کمیاب هستند. اهمیت این سنگها بدین خاطر است که آنها حاوی مجموعه ای از کانیهای استثنائی و زینولیتها می باشند که در فشار بیشتر و در نتیجه در اعماق بیشتر تشکیل گردیده­اند. کیمبرلیت­ها به واسطه داشتن الماس، از نظر اقتصادی نیز اهمیت زیادی دارند. نام کیمبر لیت توسط لویس (1887) برای توصیف میکاپریدوتیتهای پرفیری الماس دار ناحیه کیمبرلی واقع در افریقای جنوبی ابداع شد. کیمبر لیت­ها سنگهای اولترمافیک نادر الماس داری هستند که واجد مقادیر متغیری زینولیت و زینوکریست می­باشند. الماس کانی فرعی و نادر کیمبرلیتها است. حتی در انواع خیلی پر عیار، مقدار الماس در کیمبر لیتها در حدود یک پی­پی­ام  می­باشد.

سنگ­شناسی کیمبرلیتها، غیرعادی و پیچیده است زیرا اولاً کیمبرلیت ها سنگهای هیبریدی یا دورگه­ای خاصی هستند که در آنها، کانیها، قطعات سنگی و مواد ماگمایی منجمد شده­ای یافت می شوند که در محیطهای فیزیکوشیمیایی مختلف تشکیل شده­اند و ثانیاً ترکیب مودال آنها بسیار متفاوت است. الیوین، کانیهای گروه سرپانتین، فلوگوپیت، گارنت (عموماً پیروپ)، مونتیسلیت، ایلمنیت منیزیم دار، کرومیت آلومینیم ­منیزیم دار و پروسکیت کانیهایی هستند که معمولاً در کیمبر لیت­ها یافت می­شوند.

اخیراً کلمنت و همکاران (1984) واژه کیمبرلیت را این گونه تعریف کرده اند: "یک سنگ آذرین اولترابازیک، پتاسیک و غنی از مواد فرّار که به صورت پایپ­های آتشفشانی کوچک، دایک و سیل وجود دارد. این سنگ دارای بافت دانه­ای ناهمسانی است که خود حاصل حضور بلورهای بسیار درشت در یک خمیره ریز دانه است. این خمیره اساساً حاوی مواد زمینه­ای و فنوکریستی اولیه، الیوین و چند کانی دیگر نظیر فلوگوپیت، کربناتها (عموماً کلیست)، سرپانتین، کلینوپیروکسن و دیوپسید)، مونتیسلیت، آپاتیت، اسپینل­ها، پروسکیت و ایلمنیت است. بلورهای درشت، کانیهای بی­شکل آهن و منیزیم­داری هستند که از گوشته مشتق شده و عبارتند از: الیوین ،فلوگوپیت، پیکروایلمنیت، اسپینل کروم دار، گارنت منیزیم دار، کلینوپیروکسن (عموماً دیوپسید کروم دار) و ارتوپیروکسن (عموماً انستاتیت) مقدار الیوین بیشتر از سایر بلورهای درشت (که حضور تمام آنها در کیمبرلیت الزامی نیست) است. معمولاً در اثر فرایندهای دوتریک که اصولاً شامل سرپانتینی­شدن و کربناتی­شدن است بلورهای درشت و کانیهای خمیره نسبتاً قدیمی­تر تجزیه می­شوند. عموماً کیمبرلیت­ها دارای زینولیت­های اولترامافیک مشتق شده از گوشته فوقانی و مقادیر متغیری از زینوکریستها و زینولیتهای پوسته­ای هستند. الیوین معمولاً  فراوانترین کانی کیمبرلیتها محسوب می­گردد. اما به طور جزئی یا کامل با کانیهای ثانویه­ای همچون کانیهای گروه سرپانتین جانشین می­شوند.

کیمبرلیت ها به سه گروه زیر تقسیم می گردند:

الف)کیمبرلیت­ها (به طور کلی)،   ب)کیمبرلیت­های میکایی   و ج)کیمبرلیت­های آهکی.

این تقسیم­بندی بر اساس مقدار الیوین، فلوگوپیت و کانیهای کربناته پایه­گذاری شده است.بافت سنگهای کیمبرلیتی بطور معمول پرفیری یا پیروکلاستیک است. این سنگها  دارای مگاکریست­هایی هستند که در زمینه­ای ریز دانه و متشکل از میکروفنوکریستها قرار دارند. مگاکریستها شامل زینوکریست و فنوکریست بوده و عبارتند از: الیوین، فلوگوپیت، ایلمنیت منیزیم دار ،گارنت و پیروکسن.

این کانیها معمولاً در زمینه­ای از کانیهای گروه سرپانتین و یا کانیهای کربناته و همچنین میکروفنوکریست­های اکسیدهای آهن- تیتانیم، میکاها، اسپینل­ها، پروسکیت، پیروکسن­ها، مونتیسلیت و آپاتیت قرار دارند. سنگهای دیاترم­های کیمبرلیتی عموماًً بافت ها و ساختهای خرد شده و پیروکلاستیک دارند. در حالی که سنگهای کیمبرلیتی موجود در دایک­ها وسیل­ها دارای بافت پرفیری معمولی هستند و حتی ممکن است دارای حاشیه انجماد سریع و ساختهای جریانی باشند.مساحت تعدادی از دیاترمهای کیمبرلیتی، بیش از یک کیلومتر مربع است و مساحت برخی از آنها کمتر از یک هکتار است. برخی دارای اشکال سطحی مدوّر هستند، در حالی که انواع دیگر دارای اشکال طویل می­باشند. در حالت سه بعدی، اغلب دیاترمها، مخروطهای معکوس و باریکی هستند که با افزایش عمق به تدریج باریکتر می­شوند. در اعماق زیاد معمولأ دیاترم­ها به صورت دایک در می­آیند. سرانجام در برخی از دیاترمها شواهدی وجود دارد که نشان می­دهد در نتیجه تزریقهای متعدد بوجود آمده­اند. دیاترمهای کیمبرلیتی عموماً به صورت خوشه­ای و مجموعه­ای از دایکها هستند. رخنمون تمام دایکها خطی نیست. اغلب دایکهای کیمبرلیتی، باریک(کمتراز 2متر عرض) اما طویل می­باشند. سیل­های کیمبرلیتی سنگهای خروجی کمیاب با ترکیب کیمبرلیتی هستند.

» توضیحات بیشتر در مورد کیمبرلیت ها را در این لینک ببینید.

کربناتیت ها

کربناتیتها سنگهای آذرینی هستند که بیش از نیمی از سازندگان آنها را کانیهای کربناته تشکیل می­دهند (اشتریکایزن، 1980). این نام توسط بروگر(1921 )ابداع شد. نام برده این واژه را برای توصیف گروهی از سنگهای غنی از کربنات کامبرین پیشین واقع در مجموعه حلقوی فن در جنوب­شرقی نروژ بکار برد. مطابق پیشنهاد وی کربناتیت­ها، ایژولیت­ها و دیگر سنگهای آلکالن تحت اشباع از سیلیس وابسته به آن، اصولاً منشاء آذرین دارند. حد خارجی مجموعه حلقوی مزبور یعنی سنگ­میزبان، گرانیت برشی شده­ای است که در اثر دگرسانی متاسوماتیکی به سنگهای سیینیتی اژرین دار (که بروگر آن را فنیت نامید) تغییر یاقته­اند. متاسوماتیسم خیلی آلکالن یا فنیتی­شدن، خاص اغلب مجموعه­های کربناتیتی است.

فراورده اصلی فنیتی­شدن، معمولاً ارتوکلاز همراه با مقدار کمی لیمونیت یا هماتیت است. در برخی از مجموعه­های کربناتیتی که گمان می­رود در آنها فشار بخار آب زیاد باشد به جای ارتوکلاز، فلوگوپیت یافت می­شود. در حالی­که در دیگرمجموعه­ها، فنیت­ها عموماً از نوع سدیم­دار هستند تا پتاسیم دار. در فنیتی‌شدن سدیم دار، آلبیت تشکیل می­شود. در بعضی از هاله­های فنیتی، هم فنیت سدیک بافت می­شود هم فنیت پتاسیک. به عقیده روبی وگونتر (1983) فنیت­ها طیف تدریجی وسیعی تشکیل را می­دهند که در یک سوی آن انواع کانیهای دمای بالا و حاوی آلکالی­فلدسپار غنی ازسدیم و یک کانی مافیک غنی ازسدیم (مثل اژرین- اوژیت) و در سوی دیگرآن انواع پتاسیم دار و حاوی فلدسپات خالص و اکسید آهن قرار دارند. به ا دعای آنها انواع اخیر فقط با کربناتیت­های دمای پایین یافت می­شوند.

کربناتیت­ها به دو صورت نفوذی و خروجی یافت می­شوند. بیرون­زدگی کربناتیت­ها ممکن است به صورت گدازه نهشته­های تفرا، دایک، سیل، استوک یا سوزنهای آتشفشانی باشد. مواد شبه کربناتیت در بعضی از کیمبرلیت­ها و سنگهای لامپروفیری به صورت خال مانند یا قسمتی از زمینه یافت می­شوند. کربناتیت­های نفوذی معمولاً به صورت توده­های نفوذی و خروجی در داخل شکستگی­های حلقوی و در ارتباط با آلکالی­پیروکسنیدها، ایژولیتها، سیینیت­ها و فنیت­ها دیده می‌شوند. در حالی­که کربناتیت­های خروجی مشخصاً با نفلینیت­های فقیر از الیوین و ملانفلینیت­ها همراه­اند. در حال حاضر اغلب آتشفشانهای کربناتیتی در اوگاندای شرقی، کنیای غربی، تانزانیای شمالی و بیابان ریگستان افغانستان یافت می­شوند.

در شبه جزیرۀ کولا واقع در شوروی گدازه­های کلسیت- کربناتیت و منیزیو- کربناتیت به سن پالئوزوئیک وجود دارند‌‌‌‌)پیناتنکو ساپریکینا‌(. از مجموعه کایزرشتول واقع در گرابن رن آلمان غربی، لاپیلی توف­های کربناتیت- کلسیت آگلوتینی گزارش شده است.

سنگهای مجموعۀ کربناتیت- ایژولیت- نفیلینیت از نظرپترولوژیکی ارزش زیادی دارند زیرا:

الف( ممکن است حاوی کانیهای مهم دارای ارزش اقتصادی باشند.

ب) مطالعه دقیق این مجموعه اطلاعات حاکی از دخالت و عملکرد برخی فرایندها در تولید سنگهای ماگمایی فراوانتر می­باشد. در مجموعه­های کربناتیت وجود نهشته­های اقتصادی غنی از یک یا چند عنصر زیر یافت شده است:

آلومینیم، فسفر، تیتانیم، فلوئور، آهن، مس، زیرکونیم، نیوبیم، باریم ،عناصر خاکی­نادر توریم و اورانیم.

تحقیق در مورد منشاء و تحول مجموعه کربناتیت- ایژولیت- نفیلینیت پترولوژیست­ها را تشویق کرده تا اندیشهای خود را در موارد زیر مجدداً ارزیابی کنند:

الف( نحوه تغیر و تحول از فرایندهای ماگمایی به فرایندهای متاسوماتی و هیدروترمالی.

ب( اهمیت دی اکسید کربن در آتشفشانی و تولید سنگهای آلکالن تحت اشباع از سیلیس.

ج( نقش اختلاط ناپذیری مایعات در تفریق ماگمایی.

د( منشاء سنگهای پرآلکالن.

ه (ارتباط ترکیب ماگماها و محیط تکتونیکی که این ماگماها در آن ظاهر می­شود.

» ترکیب مودال و بافت

معمولاً کربناتیت­ها شامل چهار نوع عمدۀ زیر هستند:

الف (کلسیت- کربناتیت(که اگر درشت دانه باشد سوویت و اگر دانه ریز باشد آلویکیت نام دارد).

ب( منیزیو- کربناتیت که دارای دولومیت و یا آنکریت است.

ج( فروکربناتیت که اصولاً از کانیهای کربناته غنی از آهن تشکیل شده است.

د) ناتروکربناتیت که اصولاً از کربناتیت­های دارای K-Ca-Na ترکیب یافته است(اشتریکایزن و ولی،1982 .(

آن دسته از سنگهای ماگمایی که کانیهای اصلی کربناته آنها کمتر از 10 درصد باشند معمولا سنگهای کلسیت دولومیت یا آنکریت دار نامیده میشوند )مثلا ایژولیت کلسیت دارآلکالی پریدوتیت دولومیت دار و غیره (در حالی که سنگهای ماگمایی حاوی 10 تا 15 در صد کانی های کربناته را سنگهای کلسیتی دولومیتی یا آنکریتی می نامند‌‌)مثلا ایژولیت کلسیتی آْلکالی پریدوتیت دولومیت دار و غیره(گروهی از سنگهای نفوذی کم عمق که در مجموعه های کربناتیت به صورت برشهای انفجاری یا دایک وجود داردو طیف ترکیبی آنها از ملانفلینیت های کلسیتی فلوگوپیت دار تا کلسیت کربناتیت های فلوگوپیت دارمتغیر است غالبا با یک دیگر دسته بندی می شوند و دامکجرنیت نام دارند[کاپوستین1981]کانی های اصلی اغلب کربناتیت ها عبارتد از کلسیت دولومیت یا آنکریت.این کانی ها حداقل با بعضی کانی های زیر همراه اند :آپاتیت, فلوگوپیت مانیتیت, اژرین ,اژرین-اوژیت و پیروکلر (Ca,Na)2(Na,Ta)2O6(O,OH,F)

کانی های فرعی با فراوانی کمتر عبارتند از: آرودسونیت , بدلیت ZrO2 , باریت , باستنزیت, (Ce,La)2CO(F,Oh) فلوئوریت , ملیلیت , مونازیت CePO4 ,  نفلین , الیوین , ارتوکلاز پاریزیت(Ce,La)2Ca(CO)3F4 ,  پروسکیت , پیریت , اسفن , زیرکن )لوباس1981( ناتروکرباتیت های نادر آتشفشان الدوینیو لنگائی در شمال تانزانیا دارای ترکیبهای شیمیایی و مودال کاملا مختلفی  هستند.

سنگهای مزبور اصولا از نیررئیتNa2Ca(CO3)2 با مقادیر کمتری فرشیلدیت K2Ca(CO3 )به صورت جامد محلول(و گریگوریت(معادل بی آب ناکولیت)و مقداری کلسیت در فاز شیشه بین بلورین تشکیل شده اند(مکی و فرانسیس)به نظر هنریش [1966]ترکیب میاگین کلسیت-کربناتیت(سویت‌‍( مجموعه کربناتیت آلنو در سوئد شامل 75 درصد کلسیت 7 درصد فلوگوپیت 6 درصد آپاتیت5 درصدپیروکسن سدیک و انواع متعددی فاز های فرعی میباشد.از اختصاصات اغلب کربناتیت وجود آپاتیت به مقدار زیاد در این سنگها به صورت کانی فرعی است.

ارزیابی هانشان دادهاست که حداقل 170 گونه کانی مشخص در کربناتیت ها وجود دارد.برخی از این کانی ها دارای عناصر نسبتا نادری همچونB, Nb, Y, Sr, F عناصر خاکی نادر,U ,Th ,Ta می باشند.بنابر این ترکیب مودال کربناتیت ها نسبت به دیگرسنگهای ماگمایی معمولی که فاز های محدودتری دارند کاملا متفاوت است.

زیرا عناصر کمیاب موجود در سنگهای سیلیکاته به جای عناصر اصلی در ساختمان بلورین کانیهای معمولی سازنده سنگها قرار میگیرند.

برخی از آپاتیت های موجود در کربناتیت ها و سنگهای مربوطه مثل ایژولیت هادارای انکلوزیون های مایع اولیه اند[لوباس1981]معمولا این سیالات محبوس از کلسیم, سدیم, پتاسیم, کلر, گوگرد, باریم و فلوئور غنی هستند ترکیب کلی آنها شبیه ترکیب ناتروکربناتیت ها است.اگر این ماگما های غنی از آلْکالن در لیتوسفر تشکیل گردند به طور معمول با سنگهای سیلیکاته در بر گیرنده واکنش داده. عمل فنیتی شدن رخ میدهد.در این صورت از آلکالن فقیر تر و از  CaوFe غنی تر می شوند.

سنگهای اولترامافیک ( نوع آپینیت) همراه با باتولیت های گرانیتی

سنگهای سری آپینیت از سنگهای پلوتونیک غنی از هورنبلند تشکیل شده اند و شامل هورنبلندیت و الیوین – هورنبلندیت می باشند. به نظر سابین و ساترلند (1982) آپینیت ، واژه ای بسـیار مفید است که برای انواع سنگهای متفاوت ولی قابل تشـخیص زیاد به کار برده می شود. این سـنگها دارای ویژگی کلی هورنبلندی هســتند که بدون شـک یکی از مشخصات پتروژنتیکی آنهـا هم به شمار می رود. معمولا سنگهای اصلی سـری آپینیت به صورت توده های حاشـیه ای کوچک دیده می شوند که با گرانیت های جدیدتر کوهـزایی کالدونی همراهند و مخصوصـا با توده های نفوذی مرکب که واجد دیوریت می باشــند دیده می شوند مثل گارابال هیــل ، گلن تیلت ، آروکار و گلن فالوک ( پانکهورست و ســاترلند 1982) . با وجود ایــن ، آنها با اغلب  توده های نفوذی مرکب گرانیتی  وابسته اند. سری آپینیت توده های نفوذی  موجود در گروه  آردارا حالت خوشه ای داشته و بیـرون زدگیهای آن با عرض 100 متر تا تـوده های با ابعاد 500 تا 1500 متر متغیرند. شـکل بیرون زدگیـها مدور تا تقریبا بیضوی و متاثر از روندهای ســاختمانی سنگهای اطراف اسـت. در اشکال سه بعدی تمام آنها مجاری پرشیبی دیده می شود که هم ، عرض سـاختمانهای ناحیه ای را قطع می کنند و هم ، از جوانب آنها نیــرو وارد می کنند. معمولا یک هاله دگــرگونی مجاورتی  باریک به عرض تقریبـی 20 متر آنها را احاطه می کند. براساس ترکیب کانی شناسی و شیمیایی آنها چنین مستفاد می شود که احتمالا سـنگهای اولترامافیک سـری  آپینیت ، کومولاهای ماگمای بازالتی یا آندزیتی هستند که به طور موضعی خیلی غنی از آب بوده اند (هال 1967) یا آنکه ممکن است از ماگماهایی بوجود آیند که در اعماق کم پوسـته ، دایک های لامپروفیری با ترکیب وژزیتی یا اسـپسارتیتی تشکیل می دهند. 

سنگهای اولترامافیک غیر سیلیکاته

سنگهای اولترامافیک غیر سیلیکاته اصولا از کانیهای کربناته ، کانه ها ( مثل مانیتیت یا کرومیت) ، گـوگرد و آپاتیت تشکیل شده اند. یک گروه مهم و جالب توجه سنگهای غیر سـیلیکاته از نظر سنگ شـناسی ، روانه های گدازه ای مانیتیتیت ال لاکو در ارتفاعات شمال شـیلی است.

» روانه مانیتیت لاکو

این روانه های مانیتیتی با دیگر مواد آتشـفشانی کواترنری همراه بــوده و تا حدودی در آنها نفوذ نموده انـد. روانه های مزبور به شـدت حفـره دار و دارای نوارهای جریانی هســتند که در صحرا اختصاصات عمومـی روانه های بازالتی را از خود نشـان می دهند ( هاجرتی 1970 ، پاکز 1961 ، راجرز 1968). کانیـهای اصـلی این روانه ها ، مانیتیت و هماتیت هسـتند ؛ فلدسپات ، پیروکسـن کلسیک ، آپاتیت ، کلســیت و یک کانی فسـفات آهن از کانیهای فرعی آن محسـوب می شوند. سنگ مزبور حاوی بیش از 98 درصد اکسـید آهن بوده و مانیتیت و هماتیت (هر دو) بلورهای خود شـکل به قطر چند سـانتیمتر تشـکیل می دهند. ماگهمیت و هماتیت ثانویـه را می توان به عنوان فراورده های اکسـیداسیون مانیتیت در نظر گرفت که گســترش زیادی نیز دارند. گوتیت نیـز در حفرات مرحله نهایــی و در رگچه ها جای مـی گیرد. به نظر هاجرتـی (1970) اگــر روانه هـای مانیتیتیت لاکـو  به صورت اکسـیدهای مذاب خارج شده باشـند ، دمای آن باید به بیش از 1500 درجه سـانتیگراد رسیده باشـد. معهذا طبیعت متخلخل این گدازه مبین آن اسـت که حاوی مقدار  زیادی گاز بوده اسـت. این امر نشان می دهد که در خروج این مایع مذاب فرایندهای دیگری هم دخالت داشـته است.

» نلسونیت

یک گروه مهم دیگر از سنگهای اولترامافیک غیر سیلیکاته ،سنگهای آپاتیت و اکسید تیتان- آهن          هستند ( فیلپوتس 1967) . این سنگها را با عنوان نلسونیت می شناسند. این نام توسط واتسون در سال 1907 برای توصیف سنگهای اکسید تیتان – آهن و آپاتیت استان های نلسون و آمرست در ویرجینای امریکا پیشنهاد شده است ( واتسون و تابر 1913) . نلسونیت ها معمـولا به صورت توده های نفــوذی کوچــک و در ارتباط با آنورتــوزیت ها یا ســنگهای آلکالن و مخصــوصا بامجموعه های نفوذی کربناتیتی یافت می شوند. به نظر فیلپوتس (1967) ترکیب نلسونیت شـامل دو سوم حجمی اکسیدهای آهن – تیتان و یک سوم آپاتیت می باشند و همیشه با دایک های غنی از کانیهای آهن و منیزیم دار و آپاتیت وابسـته به آنها همراه هستند.

کمترین دمای تبلور ترکیبی از ایلمنیت و مانیتیت همزیست در حدود850– 1000 درجه سانتیگراد است و این موضوع دال بر آذرین بودن نلسونیت ها می باشد. فیلپوتس (1967) نشان داده است که نلسونیت ها می توانند از مایعات ممزوج نشـده ای که خود از تفکیک ماگمای دیوریتی غنی از اکسیدهای آهن – تیتان و آپاتیت بوجود آمده اند ، نتیجه شوند. 

منابع مطلب :

سنگ شناسی آذرین،دکتر معین وزیری، دانشگاه تربیت معلم

سنگ شناسی اذرین ،دکتر سید مسعود همام