[Zohreh Gholami]

تعيين استرين با استفاده از پوسته هاي اينوسراميد به عنوان نشانگر استرين


مقدمه:
تكنيك گوژ واتنش كلسيتي توسط گروشونگ(گروشونگ1972و1974،گروشونگ1984) مطرح شد و به طور موفقيت آميزي براي تعيين واتنش نهايي در آهك هايي كه در سطوح تكتونيكي كم عمق دگر شكل شده اند به كار مي رود(گروشونگ1984،ويلچكو1985،كرادوك و وان در پلويجم1988،كيلسدونك و ويلچكو1988،موسار1989،ايوانز و دون1991،فريل1991،فريل و گروشونگ1993،هيندل1997،هريس و وان در پلويجم1998،گونزالس – كاسادو و گارسيا – كويواس1999و2002،كرادوك2000).اين روش بر مبناي استفاده از دانه هاي كلسيت دوقلو با جهت يابي كريستالوگرافي متفاوت است كه در تمام سنگ كربناته به صورت گوژهاي واتنش كوچكي پراكنده شده اند.اكثر دانه هاي دوقلوي به كار رفته به شكل سيمان اسپاري درشت يا جانشيني اسپارايتي هستند.بنابراين با اندازه گيري ويژگيهاي دانه هاي دوقلو مثل جهت يابي دوقلوها،ضخامت متوسط دوقلوها و تراكم دوقلويي،در تعداد كمي از دانه هاي اسپارايتي مي توان براي هر نمونه تنسور واتنش كاملي را محاسبه كرد.(ايوانز و گروشونگ(1994) پيشنهاد كردند كه حدود 50 نمونه مطالعه شود).اگرچه اين روش به واتنشهاي خيلي كوچك محدود است (0تا 15-11% ،گروشونگ1984) اما با شرايط هم محوري منطبق است(بوخارد1993).
سوال اين است كه آيا تعيين واتنش دوقلويي مي تواند به طور دقيق و صحيح واتنش كل آگرگاتها را تعيين كند؟مقايسه بين واتنشهاي تعيين شده به روش گوژ واتنش و روشهاي ديگر تحليل واتنش(مثل مركز به مركز،RF/Ф و نمونه هاي كشيده شده و غيره) نسبتا كم است(بوخارد1993) كه اصولا به علت مشكل بودن استفاده از روشهاي تحليل واتنش كلاسيك در آهكهاي ريز دانه است.براي استفاده از اين روشها،نشانگرهاي واتنش مخصوص(مثل اوييدهاي كروي يا بيضوي اوليه،فسيلهاي كشيده يا دگرشكل شده داراي تقارن دو طرفي اوليه) و تعدادكافي از دانه هاي اسپاري دوقلو بايد در نمونه موجود باشد.متاسفانه اين شرايط موجود نيست.بنابراين مقايسه،هميشه مناسب و درست نبوده است.به علاوه احتمالا واتنش نشانگرهاي تكتونيكي(فسيلها،اوييدها و غيره)بيشتر از زمينه ميكرو كريستالي است. به علت استحكام مكانيكي(خيز تنش از رمزي و هوبر1983)و توزيع واتنش متفاوت در آن ها.
عدم قطعيت مربوط به توزيع واتنش را مي توان با تعيين ميانگين واتنش سنگ حداقل كرد(واتنش توده).اين كار با استفاده از روش مركز به مركز فراي (1979)انجام مي شود كه امكان تعيين واتنش نهايي تحت شرايط معيني را به وجود مي آورد(رمزي و هوبر1983).همچنين امكان ارزيابي شكل فابريك نشانگرهاي واتنش فراهم مي شود.اما براي استفاده از اين روش بايد قبل از اينكه دگر شكلي رخ دهد،آگرگاتي از ذرات(دانه هاي كلسيت)كه از نظر آماري هم اندازه هستند وجود داشته باشد كه در بسياري از آهكها شرايط فوق العاده كميابي است.ويژگيهايي از نمونه كه در مطالعه فعلي به كار رفته است امكان استفاده از هر دو روش(مركز به مركز و گوژ واتنش)را فراهم آورده است و بنابراين مثايسه بين آنها را امكان پذير مي سازد.ماكروفسيل دريايي دوكفه اي گسترده،پوسته اينوسراميد كه تقريبا همه آنها داراي شبكه اي از منشورهاي كلسيتي اسپاري سودوهگزاگونال با ريز ساختار لانه زنبوري هستند،به عنوان نشانگر واتنش به كار رفت.در بيشتر مواقع،هنگامي كه توده سنگ دگر شكل مي گرديد،ريز ساختار پوسته اينوسراميد دوقلو مي شد و اين امكان را فراهم مي كرد كه واتنش توده به سرعت با استفاده از روش فراي تعيين شود و به همان خوبي امكان محاسبه صحيح و دقيق واتنش مربوط به دوقلويي كلسيت را هم فراهم مي كرد.بنابراين هدف اين مطالعه بررسي دقت و صحت تكنيك واتنش گوژكلسيت با استفاده از پوسته هاي اينوسراميد به عنوان نشانگر واتنش است كه نتايج آن را با نتايج حاصل از روش فراي مقايسه مي كند.هدف ديگر ارزيابي توزيع واتنش بين دوقلويي و مكانيزمهاي ديگر مثل لغزش مرز دانه،چرخش دانه و انحلال فشاري بود.


وضعيت زمين شناسي:
پوسته هاي اينوسراميد مطالعه شده از بخش بالايي سازند پلنتزيا جمع آوري شده اند(ماتي1982)كه اين سازند در يال شمال شرقي ناوديس بيسكاي رخنمون دارد كه ساختاري با روند شمال غربي – جنوب شرقي در حوضه باسكويي – كانتابريان است.سازند پلنتزيا،مجموعه اي كربناته است(فليش آهكي)كه به صورت رسوبگذاري انعكاسي در بخش مياني – خارجي يك فن زير دريايي تفسير شده و از سه بخش اصلي تشكيل شده است كه پوسته هاي اينوسراميد در بخش بالايي قرار گرفته اند.(منطقه پرتگاه باريكا) (الورزا و گارسيا – گارميلا1996).سن اين بخش اخيرا سانتونين زيرين تا بالايي تعيين شده است(جيمنز – بروكاسو2001).سازند پلنتزيا در لوتسين پاياني(اواسط ائوسن)در فاز فشارشي دگرشكلي پيرنه در شرايط حرارتي پايين دگرشكل شده است.در پرتگاه باريكا،تعداد زيادي چين جناغي با تمايل به سمت شمال شرق گسلها و پهنه هاي برشي كوچكي وجود دارد(كويواس1982).
اينوسراميدهاي گروهي از دو كفه ايهاي پتروييد منقرض شده هستند كه به طور گسترده در درياهاي مزوزوييك مي زيسته اند.آنها در كرتاسه به حداكثر گسترش جهاني رسيده و در نهايت در 6/2ميليون سال قبل در مرز كرتاسه – ترشياري(حداقل در محدوده حوضه باسكويي – كانتابريا) منقرض و ناپديد شدند(مك لئود1994،مك لئود2000). زمين شناسان معتقدند كه گونه هاي اينوسراميد در بسياري از محيط هاي زيست قديمي به ويژه از ناحيه زير جزر و مد(كمتر از 100متري) تا مناطق عميق كف اقيانوسها(بيشتر از 3000متري) سكني گزيده و زندگي كرده اند(سالتزمن و بارون1982).در ناحيه مورد مطالعه(پرتگاه باريكا)گونه اينوسراميد پلاتي سراموس رومبوييدوس تنها گونه اي بود كه شناسايي شد.اين گونه در سنگهاي سانتونين زيرين شمال اسپانيا بسيار فراوان است (لوپز1992).
اينوسراميدها ممكن است داراي كفه هاي مساوي يا نامساوي باشند.اندازه آنها بسيار متنوع است و از چند سانتيمتر ات حدود دو متر تغيير مي كند(بعضي نمونه هاي منطقه مورد مطالعه بيشتر از 80 سانتيمتر طول داشتند).ريز ساختارهاي پوسته هاي مورد آزمايش از دو لايه تشكيل شده بودند: (1) لايه خارجي درشت منشوري با منشورهاي داراي منيزيم كلسيت پايين (LMC) و (2) لايه داخلي نازك با ريز ساختار صدفي آراگونيتي.در پوسته هاي پرتگاه باريكا تنها لايه خارجي منشوري حفظ شده است.ريز ساختارهاي اين لايه داراي بخشهاي منشوري موازي و ساده اي بودند كه در طول مرزهايشان حالت بين انگشتي ديده نمي شود و طويلترين محور آن بر سطوح پشتي و جلويي پوسته تقريبا عمود است.اندازه منشورها بين لايه هاي خارجي و دروني تغيير قابل ملاحظه اي دارد.اندازه كوجكتر منشورها در لايه خارجي سبب مي شود كه تراكم منشورها در لايه خارجي بيشتر از لايه داخلي باشد. در مقطع نازك،ريز ساختار لانه زنبوري پلي گونال در جهت عمود بر طويلترين محور منشور به خوبي حفظ شده است.


روش ها:
ده نمونه از پوسته هاي اينوسراميد(در دو بعد) بررسي شدند تا بيضوي واتنش محاسبه شده از دوقلوهاي كلسيت و واتنش محاسبه شده با روش مركز به مركز باهم مقايسه شود.مقاطع نازك موازي با سطوح اينوسراميد تهيه شدند يعني عمود بر منشورهاي كلسيت.بريا تحليل دوقلوهاي كلسيت بيش از سي دانه در هر مقطع نازك بررسي شد.براي هر دانه جهت يابي دوقلويي،جهت يابي محور C ،تعدا دوقلويي،ميانگين ضخامت دوقلويي ها و عرض دانه تعيين شد و همان طور كه توسط ايوانز و گروشونگ (1994) توصيف شده است ميكروسكوپ پتروگرافي را كه داراي استيج U بود به كار بردند.جهت يابي بيضي واتنش و بيضويت با استفاده از تكنيك گوژ واتنش محاسبه شد كه توسط گروشونگ توسعه داده شد(گروشونگ(1972و1974)را براي توصيف جزئيات ببينيد).
واتنش هر مقطع نازك با استفاده از روش مركز به مركز براي بيش از 300دانه در هر مقطع نازك محاسبه شد. در مرحله دوم،جهت يابي محور اصلي واتنش و بيضويت ( R) بيضويهاي واتنش با هر دو روش نعيين شده و به منظور تعيين صحت تكنيك گوژ واتنش به مقدار توزيع واتنش مقايسه شدند.


نتايج و بحث:
شكل دانه هاي كلسيت در پوسته هاي اينوسراميد مطالعه شده از سودوهگزاگونال تا رومبوهدرال متفاوت و به طور كلي منشوري بود و از نظر اندازه از 50 تا 250ميكرومتر تغيير مي كرد.به طور كلي،محورC كلسيت به صورت مورب نسبت به منشور قرار گرفته بود و توزيع آنها معمولا فابريك قوي را با دو راستاي ماكزيمم تقريبا افقي ايجاد مي كرد كه هميشه به صورت اورتوگونال نسبت به منشور كلسيت قرار گرفته بودند.تقريبا همه دانه هاي كلسيت به شدت دوقلو شده بودند.بخش كوچكي دو سري دوقلويي نشان مي داد.به علاوه دانه هاي دوقلويي شده به طور تصادفي در تمام پوسته ها پراكنده شده بودند.تيغه هاي دوقلويي نازك و مستقيم بوده و معمولا در تمام عرض دانه توسعه پيدا مي كرد.بنابراين مي توان آنها را به عنوان نوع I دوقلويي طبقه بندي كرد(ويس1954،فريل1991،بوخارد1993).پيشنهاد مي شود كه اين دوقلويي ها در حرارتهاي پايين و واتنش خيلي پايين دگرشكل شده اند. بعضي نمونه ها مراحل اوليه لغزش مرز دانه را نشان دادند و دانه هاي كمي در جهت واتنش طولي ماكزيمم قرار گرفته بودند.در اين نمونه ها،سيمانهاي اسپاري كلسيتي خيلي كوچكي در شكافها و تركهاي كششي متبلور شده بودند.تعداد كمي دوقلوهاي منحني شده هم مشاهده شد كه از طريق دگرشكلي دانه ايجاد شده بودند.
نتايج گوژ واتنش با استفاده از دوقلوهاي كلسيت ارائه شده است.تكنيك گوژ واتنش امكان محاسبه طولهاي ماكزيمم و مينيمم محورهاي بيضوي واتنش نهايي و جهت يابي و بيضويت انها را فراهم مي كند.مقادير بيضويت به دست آمده در محدوده 03/1-01/1است .اين محدوده كوچكتر از مقادير حاصله از روش فراي با نمونه هاي مشابه است(25/1-09/1).اين مساله نشان مي دهد كه دوقلويي فقط در بخشي از واتنش كلي محاسبه شده است و بنابراين مكانيزمهاي دگرشكلي ديگري هم بايد وجود داشته باشد.همان طور مه در مقطع نازك مشاهده شد حداقل مكانيزمهاي انحلال و تبلور مجدد هم در دگرشكلي ريزساختار لانه زنبوري منشوري دخيل هستند.جهت يابي صفحات انحلال يافته و رگه هاي ريز و كوچك (سطوح انحلالي پر شده با كلسيت)با جهت يابي واتنش اصلي كه با هر دو روش تحليل واتنش به دست آمده منطبق است.بنابراين حتي تحت شرايط خيلي پايين دگرشكلي(15/1= R) مكانيزم دگرشكلي دوقلويي تنها مكانيزم واتنشهاي ثبت شده نيست.به علاوه اگر مقادير واتنش نهايي و واتنش دوقلويي براي هر نمونه مقايسه شود افزايش واتنش كلي با افزايش واتنش دوقلويي منطبق نيست.ممكن است منشا آن در انحراف كوچكي باشد كه در تحليل دوقلويي معرفي شد و فقط در مقاطع نازك نرمال نسبت به منشور كلسيت ايجاد شده است(يعني در دو بعد).
بر عكس،تحليل واتنش دوقلويي جهات محور اصلي واتنش را مشخص و آشكار كرد كه بسيار مشابه جهاتي است كه با روش فراي به دست آمده اند.اختلاف بين جهت يابي محور اصلي كه با استفاده از دو روش محاسبه شده اند از 3 تا31درجه (به طور متوسط8/5 درجه)براي محور e max+1و از 3 تا 30درجه (به طور متوسط2/6درجه)براي محور e min +1متفاوت است.بنابراين محورهاي واتنش دوقلويي كه در منشورهاي پوسته اينوسراميد اندازه گيري شده اندجهات واتنش كلي را به طور كاملا صحيح ثبت كرده اند.همچنين اين نتايج پيشنهاد مي كند كه در اين نمونه ها دوقلويي با مكانيزمهاي دگرشكلي ديگر(لغزش مرز دانهوانحلال فشاري)همراه است و همه اين مكانيزمهاي دگرشكلي مربوط به رويداد دگرشكلي يكساني هستند.
در نتيجه در نمونه هاي آناليز شده،تكنيك گوژ واتنش مقادير واتنشي را مي دهد كه تغييرات واتنش توده را به طور كاملا صحيحي نمي دهد.بنابراين نتايج واتنش دوقلويي قبل از اين كه براي مقايسه بزرگيهاي واتنش نسبي در موقعيتهاي مختلف زمين شناسي به كار روند بايد به دقت تحليل شوند.
ارتباط اندكي بين واتنش دوقلويي و واتنش نهايي گزارش شده است(مثل فيفنر و بوخارد1987،بوخارد1993،گونزالس – كاسادو و گارسيا – كويواس1999) و تنسورهاي واتنشي كه با تكنيك گوژ واتنش و روشهاي مستقل ديگر تحليل تنش/واتنش ارائه شده اند را مقايسه كرده و نتايج مشابهي را ارائه مي كند.بنابراين انطباق بين جهت يابي اصلي تنش/ واتنش كه با تحليل دوقلويي و روشهاي ديگر به دست آمده اند نسبتا خوب است.هر چند مقادير واتنش حاصله از تكنيك گوژ واتنش ،به علت توزيع واتنش توده در قسمتهاي مختلف،به سختي با واتنش توده انطباق مي يابد (در اينجا در لغزش مرز دانه منشورهاي پوسته اينوسراميد).


نتيجه گيري:
نتايج نشان داده شده در اينجا از نشانگر تكتونيكي جديد،يعني پوسته هاي اينوسراميد به دست آمده است كه به طور منظم آگرگات فوق العاده اي را از منشورهاي سودوهگزاگونال كلسيت مي سازد كه داراي ريز ساختار لانه زنبوري هستند.پوسته هاي اينوسراميد مطالعه شده در اين تحقيق در حرارت پايين دگرشكل شده اند كه منجر به دگرشكلي يك سري از دوقلوها(تعداد كمي از منشورها دو سري دوقلويي دارند) و ريز ساختارهاي ديگر مي شود.تحليل توزيع واتنش در حرارت پايين پيشنهاد مي كند كه حدود 8-7 بخش از واتنش دوقلويي به وسيله لغزش مرز دانه رخ مي دهد.عليرغم توزيع غير تصادفي محور C كلسيت و تحليل دو بعدي،تكنيك گوژ واتنش بزرگيهاي واتنش دو بعدي را ارائه مي دهد كه با واتنشهاي تعيين شده با روش فراي منطبق نيست.تحت اين شرايط نتايج ارائه شده با تكنيك گوژ واتنش بايد با دقت تفسير شوند.هر چند جهت يابي محور واتنش اصلي محاسبه شده در منشورها با روش تحليل دوقلويي كلسيت و با روش مركز به مركز با هم منطبق است.به نظر مي رسد عليرغم عدم قطعيتهايي كه با تعيين واتنش دوقلويي همراه است،تكنيك گوژ واتنش نتايجي را ارائه مي دهد كه مي تواند براي تعيين جهت يابي واتنش اصلي به كار رود حتي اگر منشورهاي كلسيت به صورت كريستالوگرافي جهت يافته شده باشند.در نتيجه،پوسته هاي اينوسراميد مي توانند به طور موفقيت آميزي مورد استفاده قرار گيرند همان گونه كه گوژ واتنش براي تعيين دگرشكلي در سنگهاي كربناته دريايي به كار مي رود.