زمين‌شيمي سنگ‌هاي آتشفشاني جنوب گزيك (خاور بيرجند) و كاربرد آن در بررسي تحولات پهنه سيستان (خاور ايران)

Geochemistry of volcanic rocks from the south of Gazik (east of Birjand): implications for the evolution of Sistan Ocean (eastern Iran)

منطقه بررسي‌شده در جنوب گزيك (خاور بيرجند) و حاشيه خاوري پهنه جوش‌خورده سيستان در استان خراسان جنوبي است. سنگ‌هاي آتشفشاني بررسي‌شده به‌صورت واحدي با روند كمابيش شمالي- جنوبي رخنمون دارند. اين سنگ‌ها بيشتر شامل گدازه‌هاي حدواسط مانند آندزيت و آندزيت- بازالت هستند. برپايه روابط صحرايي و سن‌سنجي فسيليِ سنگ‌هاي آهكي، سن اين سنگ‌ها نزديك به كرتاسه پسين (ماستريشتين) است. از ديدگاه سنگ‌نگاري، پلاژيوكلاز فراوان‌ترين كاني در بيشتر نمونه‌هاست. همچنين، كلينوپيروكسن مهم‌ترين فاز فرومنيزين و اكسيدهاي آهن- تيتانيم نيز كاني فرعي معمول در بسياري از نمونه‌ها هستند. نمودار عنصرهاي خاكي نادر بهنجارشده به تركيب كندريت براي اين سنگ‌ها با غني‌شدگي ملايم عنصرهاي خاكي نادر سبك به سنگين و نسبت (La/Yb)N از 71/2 تا 68/8 شناخته مي‌شود. از سوي ديگر، ويژگي‌هاي شيميايي اين سنگ‌ها، مانند غني‌شدگي از عنصرهاي ليتوفيل سبك (مانند: K، Rb و Ba) و تهي‌شدگي از عنصرهاي با قدرت ميدان بالا (مانند: Nb، Ta و Ti) همانندِ ماگماتيسمِ پهنه‌هاي فرورانشي هستند. برپايه تمركز عنصرهاي فرعي و كمياب، سنگ‌هاي آتشفشاني جنوب گزيك بسيار همانندِ سنگ‌هاي جزاير كماني است. همچنين، تمركز عنصرهاي كمياب در سنگ‌ها نشان مي‌دهد سيال‌هاي پهنه‌ فرورانشي در فرايند غني‌شدگي خاستگاه گوشته‌اي مذاب نقش مهمي داشته‌اند. با در نظر گرفتن پهنه‌ زمين‌ساختيِ پيدايش اين ولكانيسم، در زمان كرتاسه پسين، در پهنه سيستان پهنه فرورانشي فعالي وجود داشته است و اين نكته با برخورد بلوك‌هاي قاره‌اي لوت و افغان در زماني پيش از پايان كرتاسه همخواني ندارد.

The study area is located the south of Gazik (east of Birjand) and along the eastern margin of the Sistan suture zone. The south of Gazic volcanics crop out as a north- south trending unit. They are predominantly intermediate extrusives including andesite and basaltic- andesite. Based on field relationships and the age of adjacent sedimentary rocks, the volcanics are late- Cretaceous (Maastrichtian) in age. Petrographically, plagioclase is the predominant phase and clinopyroxene appears as the main ferromagnesian mineral. The chondrite- normalized rare earth element (REE) patterns are characterized by moderate light REE (LREE) enrichment relative to heavy REE (HREE) and the ratio of (La/Yb)N in the ranges of 2.71 to 8.68. Furthermore, the chemical characteristics of the volcanics including enrichment of large ion lithophile elements (LILE) like K, Rb and Ba and depletion of high field strength elements (HFSE) like Nb, Ta and Ti are similar to subduction zone magmatism. Based on trace element concentrations, it seems that the melts were derived from a mantle wedge intensely modified by subduction zone fluids. Considering minor and trace element contents, the studied rocks are more similar to island arc volcanics. Therefore, the Sistan Ocean has probably recorded an active subduction zone in the late Cretaceous, which is in conflict with the pre- late Cretaceous Lut and Afghan continental collision.