تعیین استرین با استفاده از پوسته های اینوسرامید به عنوان نشانگر استرین

برای بررسی صحت و اعتبار تكنیك گوژ واتنش در تحلیل دوقلویی كلسیت,واتنش دوقلویی كلسیت و واتنش نهایی با استفاده از یك نشانگر تكتونیكی جدید,پوسته های اینوسرامیدتعیین شد

برای بررسی صحت و اعتبار تكنیك گوژ واتنش در تحلیل دوقلویی كلسیت،واتنش دوقلویی كلسیت و واتنش نهایی با استفاده از یك نشانگر تكتونیكی جدید،پوسته های اینوسرامیدتعیین شد(ماكروفسیلهایی كه از آگرگاتهایی از منشورهای كلسیتی سودوهگزاگونال با ریز ساختار لانه زنبوری تشكیل شده اند).اگر چه منشورهای كلسیتی در پوسته های اینوسرامید به صورت تصادفی توزیع نشده اند و جهت یابی كریستالوگرافی قوی نشان می دهند،اما جهت یابی اصلی كه تكنیك گوژ واتنش ارائه می دهدباجهت یابی حاصل از روش فرای دقیقا منطبق است.بنابراین این تكنیك هم می تواند برای تعیین جهت بیضوی واتنش به كار رود.در سنگهایی كه دانه های كلسیت جهت یابی كریستالوگرافی قوی نشان می دهند.

● مقدمه:

تكنیك گوژ واتنش كلسیتی توسط گروشونگ(گروشونگ۱۹۷۲و۱۹۷۴،گروشونگ۱۹۸۴) مطرح شد و به طور موفقیت آمیزی برای تعیین واتنش نهایی در آهكهایی كه در سطوح تكتونیكی كم عمق دگر شكل شده اند به كار می رود(گروشونگ۱۹۸۴،ویلچكو۱۹۸۵،كرادوك و وان در پلویجم۱۹۸۸،كیلسدونك و ویلچكو۱۹۸۸،موسار۱۹۸۹،ایوانز و دون۱۹۹۱،فریل۱۹۹۱،فریل و گروشونگ۱۹۹۳،هیندل۱۹۹۷،هریس و وان در پلویجم۱۹۹۸،گونزالس – كاسادو و گارسیا – كویواس۱۹۹۹و۲۰۰۲،كرادوك۲۰۰۰).این روش بر مبنای استفاده از دانه های كلسیت دوقلو با جهت یابی كریستالوگرافی متفاوت است كه در تمام سنگ كربناته به صورت گوژهای واتنش كوچكی پراكنده شده اند.اكثر دانه های دوقلوی به كار رفته به شكل سیمان اسپاری درشت یا جانشینی اسپارایتی هستند.

بنابراین با اندازه گیری ویژگیهای دانه های دوقلو مثل جهت یابی دوقلوها،ضخامت متوسط دوقلوها و تراكم دوقلویی،در تعداد كمی از دانه های اسپارایتی می توان برای هر نمونه تنسور واتنش كاملی را محاسبه كرد.(ایوانز و گروشونگ(۱۹۹۴) پیشنهاد كردند كه حدود ۵۰ نمونه مطالعه شود).اگرچه این روش به واتنشهای خیلی كوچك محدود است (۰تا ۱۵-۱۱% ،گروشونگ۱۹۸۴) اما با شرایط هم محوری منطبق است(بوخارد۱۹۹۳).

سوال این است كه آیا تعیین واتنش دوقلویی می تواند به طور دقیق و صحیح واتنش كل آگرگاتها را تعیین كند؟مقایسه بین واتنشهای تعیین شده به روش گوژ واتنش و روشهای دیگر تحلیل واتنش(مثل مركز به مركز،RF/Ф و نمونه های كشیده شده و غیره) نسبتا كم است(بوخارد۱۹۹۳) كه اصولا به علت مشكل بودن استفاده از روشهای تحلیل واتنش كلاسیك در آهكهای ریز دانه است.برای استفاده از این روشها،نشانگرهای واتنش مخصوص(مثل اوییدهای كروی یا بیضوی اولیه،فسیلهای كشیده یا دگرشكل شده دارای تقارن دو طرفی اولیه) و تعدادكافی از دانه های اسپاری دوقلو باید در نمونه موجود باشد.متاسفانه این شرایط موجود نیست.

بنابراین مقایسه،همیشه مناسب و درست نبوده است.به علاوه احتمالا واتنش نشانگرهای تكتونیكی(فسیلها،اوییدها و غیره)بیشتر از زمینه میكرو كریستالی است. به علت استحكام مكانیكی(خیز تنش از رمزی و هوبر۱۹۸۳)و توزیع واتنش متفاوت در آنها.

عدم قطعیت مربوط به توزیع واتنش را می توان با تعیین میانگین واتنش سنگ حداقل كرد(واتنش توده).این كار با استفاده از روش مركز به مركز فرای (۱۹۷۹)انجام می شود كه امكان تعیین واتنش نهایی تحت شرایط معینی را به وجود می آورد(رمزی و هوبر۱۹۸۳).همچنین امكان ارزیابی شكل فابریك نشانگرهای واتنش فراهم می شود.اما برای استفاده از این روش باید قبل از اینكه دگر شكلی رخ دهد،آگرگاتی از ذرات(دانه های كلسیت)كه از نظر آماری هم اندازه هستند وجود داشته باشد كه در بسیاری از آهكها شرایط فوق العاده كمیابی است.ویژگیهایی از نمونه كه در مطالعه فعلی به كار رفته است امكان استفاده از هر دو روش(مركز به مركز و گوژ واتنش)را فراهم آورده است و بنابراین مثایسه بین آنها را امكان پذیر می سازد.

ماكروفسیل دریایی دوكفه ای گسترده،پوسته اینوسرامید كه تقریبا همه آنها دارای شبكه ای از منشورهای كلسیتی اسپاری سودوهگزاگونال با ریز ساختار لانه زنبوری هستند،به عنوان نشانگر واتنش به كار رفت.در بیشتر مواقع،هنگامی كه توده سنگ دگر شكل می گردید،ریز ساختار پوسته اینوسرامید دوقلو می شد و این امكان را فراهم می كرد كه واتنش توده به سرعت با استفاده از روش فرای تعیین شود و به همان خوبی امكان محاسبه صحیح و دقیق واتنش مربوط به دوقلویی كلسیت را هم فراهم می كرد.بنابراین هدف این مطالعه بررسی دقت و صحت تكنیك واتنش گوژكلسیت با استفاده از پوسته های اینوسرامید به عنوان نشانگر واتنش است كه نتایج آن را با نتایج حاصل از روش فرای مقایسه می كند.هدف دیگر ارزیابی توزیع واتنش بین دوقلویی و مكانیزمهای دیگر مثل لغزش مرز دانه،چرخش دانه و انحلال فشاری بود.

● وضعیت زمین شناسی:

پوسته های اینوسرامید مطالعه شده از بخش بالایی سازند پلنتزیا جمع آوری شده اند(ماتی۱۹۸۲)كه این سازند در یال شمال شرقی ناودیس بیسكای رخنمون دارد كه ساختاری با روند شمال غربی – جنوب شرقی در حوضه باسكویی – كانتابریان است.سازند پلنتزیا،مجموعه ای كربناته است(فلیش آهكی)كه به صورت رسوبگذاری انعكاسی در بخش میانی – خارجی یك فن زیر دریایی تفسیر شده و از سه بخش اصلی تشكیل شده است كه پوسته های اینوسرامید در بخش بالایی قرار گرفته اند.(منطقه پرتگاه باریكا) (الورزا و گارسیا – گارمیلا۱۹۹۶).سن این بخش اخیرا سانتونین زیرین تا بالایی تعیین شده است(جیمنز – بروكاسو۲۰۰۱).

سازند پلنتزیا در لوتسین پایانی(اواسط ائوسن)در فاز فشارشی دگرشكلی پیرنه در شرایط حرارتی پایین دگرشكل شده است.در پرتگاه باریكا،تعداد زیادی چین جناغی با تمایل به سمت شمال شرق گسلها و پهنه های برشی كوچكی وجود دارد(كویواس۱۹۸۲).

اینوسرامیدهای گروهی از دو كفه ایهای پترویید منقرض شده هستند كه به طور گسترده در دریاهای مزوزوییك می زیسته اند.آنها در كرتاسه به حداكثر گسترش جهانی رسیده و در نهایت در ۶/۲میلیون سال قبل در مرز كرتاسه – ترشیاری(حداقل در محدوده حوضه باسكویی – كانتابریا) منقرض و ناپدید شدند(مك لئود۱۹۹۴،مك لئود۲۰۰۰). زمین شناسان معتقدند كه گونه های اینوسرامید در بسیاری از محیط های زیست قدیمی به ویژه از ناحیه زیر جزر و مد(كمتر از ۱۰۰متری) تا مناطق عمیق كف اقیانوسها(بیشتر از ۳۰۰۰متری) سكنی گزیده و زندگی كرده اند(سالتزمن و بارون۱۹۸۲).در ناحیه مورد مطالعه(پرتگاه باریكا)گونه اینوسرامید پلاتی سراموس رومبوییدوس تنها گونه ای بود كه شناسایی شد.این گونه در سنگهای سانتونین زیرین شمال اسپانیا بسیار فراوان است (لوپز۱۹۹۲).

اینوسرامیدها ممكن است دارای كفه های مساوی یا نامساوی باشند.اندازه آنها بسیار متنوع است و از چند سانتیمتر ات حدود دو متر تغییر می كند(بعضی نمونه های منطقه مورد مطالعه بیشتر از ۸۰سانتیمتر طول داشتند).

▪ ریز ساختارهای پوسته های مورد آزمایش از دو لایه تشكیل شده بودند:

۱) لایه خارجی درشت منشوری با منشورهای دارای منیزیم كلسیت پایین (LMC)

۲) لایه داخلی نازك با ریز ساختار صدفی آراگونیتی.در پوسته های پرتگاه باریكا تنها لایه خارجی منشوری حفظ شده است.

ریز ساختارهای این لایه دارای بخشهای منشوری موازی و ساده ای بودند كه در طول مرزهایشان حالت بین انگشتی دیده نمی شود و طویلترین محور آن بر سطوح پشتی و جلویی پوسته تقریبا عمود است.اندازه منشورها بین لایه های خارجی و درونی تغییر قابل ملاحظه ای دارد.اندازه كوجكتر منشورها در لایه خارجی سبب می شود كه تراكم منشورها در لایه خارجی بیشتر از لایه داخلی باشد. در مقطع نازك،ریز ساختار لانه زنبوری پلی گونال در جهت عمود بر طویلترین محور منشور به خوبی حفظ شده است.

▪ روشها:

ده نمونه از پوسته های اینوسرامید(در دو بعد) بررسی شدند تا بیضوی واتنش محاسبه شده از دوقلوهای كلسیت و واتنش محاسبه شده با روش مركز به مركز باهم مقایسه شود.مقاطع نازك موازی با سطوح اینوسرامید تهیه شدند یعنی عمود بر منشورهای كلسیت.بریا تحلیل دوقلوهای كلسیت بیش از سی دانه در هر مقطع نازك بررسی شد.برای هر دانه جهت یابی دوقلویی،جهت یابی محور C ،تعدا دوقلویی،میانگین ضخامت دوقلویی ها و عرض دانه تعیین شد و همان طور كه توسط ایوانز و گروشونگ (۱۹۹۴) توصیف شده است میكروسكوپ پتروگرافی را كه دارای استیج U بود به كار بردند.

جهت یابی بیضی واتنش و بیضویت با استفاده از تكنیك گوژ واتنش محاسبه شد كه توسط گروشونگ توسعه داده شد(گروشونگ(۱۹۷۲و۱۹۷۴)را برای توصیف جزئیات ببینید).

واتنش هر مقطع نازك با استفاده از روش مركز به مركز برای بیش از ۳۰۰دانه در هر مقطع نازك محاسبه شد. در مرحله دوم،جهت یابی محور اصلی واتنش و بیضویت ( R) بیضویهای واتنش با هر دو روش نعیین شده و به منظور تعیین صحت تكنیك گوژ واتنش به مقدار توزیع واتنش مقایسه شدند.

● نتایج و بحث:

شكل دانه های كلسیت در پوسته های اینوسرامید مطالعه شده از سودوهگزاگونال تا رومبوهدرال متفاوت و به طور كلی منشوری بود و از نظر اندازه از ۵۰ تا ۲۵۰میكرومتر تغییر می كرد.به طور كلی،محورC كلسیت به صورت مورب نسبت به منشور قرار گرفته بود و توزیع آنها معمولا فابریك قوی را با دو راستای ماكزیمم تقریبا افقی ایجاد می كرد كه همیشه به صورت اورتوگونال نسبت به منشور كلسیت قرار گرفته بودند.تقریبا همه دانه های كلسیت به شدت دوقلو شده بودند.بخش كوچكی دو سری دوقلویی نشان می داد.به علاوه دانه های دوقلویی شده به طور تصادفی در تمام پوسته ها پراكنده شده بودند.

تیغه های دوقلویی نازك و مستقیم بوده و معمولا در تمام عرض دانه توسعه پیدا می كرد.بنابراین می توان آنها را به عنوان نوع I دوقلویی طبقه بندی كرد(ویس۱۹۵۴،فریل۱۹۹۱،بوخارد۱۹۹۳).پیشنهاد می شود كه این دوقلویی ها در حرارتهای پایین و واتنش خیلی پایین دگرشكل شده اند. بعضی نمونه ها مراحل اولیه لغزش مرز دانه را نشان دادند و دانه های كمی در جهت واتنش طولی ماكزیمم قرار گرفته بودند.در این نمونه ها،سیمانهای اسپاری كلسیتی خیلی كوچكی در شكافها و تركهای كششی متبلور شده بودند.تعداد كمی دوقلوهای منحنی شده هم مشاهده شد كه از طریق دگرشكلی دانه ایجاد شده بودند.

نتایج گوژ واتنش با استفاده از دوقلوهای كلسیت ارائه شده است.تكنیك گوژ واتنش امكان محاسبه طولهای ماكزیمم و مینیمم محورهای بیضوی واتنش نهایی و جهت یابی و بیضویت انها را فراهم می كند.مقادیر بیضویت به دست آمده در محدوده ۰۳/۱-۰۱/۱است .این محدوده كوچكتر از مقادیر حاصله از روش فرای با نمونه های مشابه است(۲۵/۱-۰۹/۱).این مساله نشان می دهد كه دوقلویی فقط در بخشی از واتنش كلی محاسبه شده است و بنابراین مكانیزمهای دگرشكلی دیگری هم باید وجود داشته باشد.همان طور مه در مقطع نازك مشاهده شد حداقل مكانیزمهای انحلال و تبلور مجدد هم در دگرشكلی ریزساختار لانه زنبوری منشوری دخیل هستند.

جهت یابی صفحات انحلال یافته و رگه های ریز و كوچك (سطوح انحلالی پر شده با كلسیت)با جهت یابی واتنش اصلی كه با هر دو روش تحلیل واتنش به دست آمده منطبق است.بنابراین حتی تحت شرایط خیلی پایین دگرشكلی(۱۵/۱= R) مكانیزم دگرشكلی دوقلویی تنها مكانیزم واتنشهای ثبت شده نیست.به علاوه اگر مقادیر واتنش نهایی و واتنش دوقلویی برای هر نمونه مقایسه شود افزایش واتنش كلی با افزایش واتنش دوقلویی منطبق نیست.ممكن است منشا آن در انحراف كوچكی باشد كه در تحلیل دوقلویی معرفی شد و فقط در مقاطع نازك نرمال نسبت به منشور كلسیت ایجاد شده است(یعنی در دو بعد).

بر عكس،تحلیل واتنش دوقلویی جهات محور اصلی واتنش را مشخص و آشكار كرد كه بسیار مشابه جهاتی است كه با روش فرای به دست آمده اند.اختلاف بین جهت یابی محور اصلی كه با استفاده از دو روش محاسبه شده اند از ۳ تا۳۱درجه (به طور متوسط۸/۵ درجه)برای محور e max+۱و از ۳ تا ۳۰درجه (به طور متوسط۲/۶درجه)برای محور e min +۱متفاوت است.

بنابراین محورهای واتنش دوقلویی كه در منشورهای پوسته اینوسرامید اندازه گیری شده اندجهات واتنش كلی را به طور كاملا صحیح ثبت كرده اند.همچنین این نتایج پیشنهاد می كند كه در این نمونه ها دوقلویی با مكانیزمهای دگرشكلی دیگر(لغزش مرز دانهوانحلال فشاری)همراه است و همه این مكانیزمهای دگرشكلی مربوط به رویداد دگرشكلی یكسانی هستند.

در نتیجه در نمونه های آنالیز شده،تكنیك گوژ واتنش مقادیر واتنشی را می دهد كه تغییرات واتنش توده را به طور كاملا صحیحی نمی دهد.بنابراین نتایج واتنش دوقلویی قبل از این كه برای مقایسه بزرگیهای واتنش نسبی در موقعیتهای مختلف زمین شناسی به كار روند باید به دقت تحلیل شوند.

ارتباط اندكی بین واتنش دوقلویی و واتنش نهایی گزارش شده است(مثل فیفنر و بوخارد۱۹۸۷،بوخارد۱۹۹۳،گونزالس – كاسادو و گارسیا – كویواس۱۹۹۹) و تنسورهای واتنشی كه با تكنیك گوژ واتنش و روشهای مستقل دیگر تحلیل تنش/واتنش ارائه شده اند را مقایسه كرده و نتایج مشابهی را ارائه می كند.بنابراین انطباق بین جهت یابی اصلی تنش/ واتنش كه با تحلیل دوقلویی و روشهای دیگر به دست آمده اند نسبتا خوب است.هر چند مقادیر واتنش حاصله از تكنیك گوژ واتنش ،به علت توزیع واتنش توده در قسمتهای مختلف،به سختی با واتنش توده انطباق می یابد (در اینجا در لغزش مرز دانه منشورهای پوسته اینوسرامید).