تحول و تکامل خاک های توسعه یافته روی برخی از سنگ های آذرین شمال غرب ایران

STUDENT

DEGREE

YEAR

This study was conducted to evaluate the weathering intensity of the soils developed on igneous rocks in semiarid region of northwestern Iran, using weathering indices and micromorphological and mineralogical techniques. Also, the main and trace elements concentration in soils developed on alkali granite, granodiorite, monzodiorite, syenite, pyroxene diorite, dacite, hornblende andesite and pyroxene andesite were determined to elucidate elemental transfer from parent materials to soils. Ti was used as reference element to calculate elemental loss and gain. The results of clay content and pedogenic iron variability as well as chemical index of alteration (CIA) and, A-CN-K and MFW ternary plots showed that the soils developed on volcanic rocks (hornblende andesite pyroxene andesite dacite) were more weathered than those on the plutonic parent rocks. The soils developed on plutonic rocks were in the primary stage of weathering with very few pedogenic calcites, except for soil developed on alkali granite which contains few calcitic pedofeatures. Calcitic crystallitic b-fabrics and calcitic pedofeatures were found in all soils developed on volcanic rocks. I n situ weathering of Ca-bearing minerals such as plagioclases, amphiboles and pyroxenes could be the possible explanation of the accumulation of pedogenic calcite in the absence of calcareous parent rocks in these soils. Micritic calcite was the dominant form in the most of the soils developed on volcanic rocks, indicating a rapid precipitation of calcium. Smectite, kaolinite and mica (illite) were present in the soils developed on plutonic rocks. The most abundant clay minerals in the soils developed on dacite and andesite rocks included smectite, mica (illite) and kaolinite. Smectite as dominant mineral and some kaolinite with fairly constant variation in content with depth were observed in the soils formed on hornblende andesite and pyroxene andesite. This could indicate that the smectite had the authigenic origin and formed most likely from weathering of plagioclase, hornblende and pyroxene. The results of mass balance calculations based on the strain factors revealed that the Ca and Na depleted during weathering progress mostly from plagioclase grains. In the semiarid regions Ca is precipitated as pedogenic calcite in the soil horizons. K and Mg depletion was less than Ca and Na. The results of trace elements transfer factor showed that As and then Pb enriched in all studied profiles. In general, the results on the weathering indicators, major elements mass balance enrichment/depletion in situ crystallization of pedogenic carbonates and the high quantities of smectite in the clay fraction confirmed that the soils located on volcanic rocks were more developed than the soils on plutonic rocks in the studied semiarid region. Keywords : calcite formation, plutonic, smectite, volcanic, weathering intensity.

مطالعه نحوه تشکیل و تکامل خاک‌ها، اطلاعات مهمی در ارتباط با خاک در اختیار ما قرار می‌دهد. در این تحقیق نقش مواد مادری آذرین درونی (آلکالی گرانیت، گرانودیوریت،منزودیوریت، سینیت و پیروکسن دیوریت) و بیرونی (هورنبلند آندزیت، پیروکسن آندزیت، داسیت و آندزیت)، در منطقه نیمه خشک شمال غرب ایران در درجه تحول و تکامل خاک مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی تحول و تکامل خاک ها از خصوصیات فیزیکوشیمیایی، کانی شناسی، میکرومورفولوژی، و شاخص های هوادیدگی شیمیایی متفاوت استفاده شد. همچنین رفتار عناصر اصلی (Si، Al، Ca، Mg، K، Na، Fe ) و کمیاب (Rb، Sr، Ba، Co، Ni،Cu ، Zn، As، Pb، Cr، V، Y، Zr، Nb) مطالعه گردید. خاکرخ های توسعه یافته روی سنگ های آذرین بیرونی در مقایسه با آذرین درونی بافت سنگین تر و آهن پدوژنیک بیشتری دارند. اسمکتیت کانی رسی غالب در تمام خاکرخ ها می باشد. علاوه بر این کانی در خاکرخ های توسعه یافته روی مواد مادری آذرین درونی(داسیت و آندزیت) ایلایت و کائولینیت نیز حضور دارند. در خاکرخ های توسعه یافته روی سینیت، پیروکسن دیوریت و آندزیت، ورمی کولیت نیز مشاهده شد. در دو خاکرخ حاصل از هورنبلند آندزیت و پیروکسن آندزیت بیش از 80% بخش رس، اسمکتیت است و احتمالاً کانی های حد واسط ایلایت و ورمی کولیت، که طی هوادیدگی کانی های اولیه ایجاد می شوند در این دو خاکرخ حذف و به اسمکتیت تبدیل شده اند. با این تفاسیر اسمکتیت کانی پایدار و محصول اصلی هوادیدگی درجای کانی های اولیه در شرایط رطوبتی محدود منطقه نیمه خشک مطالعاتی است. خاکرخ های توسعه یافته روی مواد مادری آذرین بیرونی به جز آندزیت (فابریک Striated) فابریک کلسیتی دارند. در این خاکرخ ها نودول های کلسیت، کلسیت سوزنی شکل و هایپوکوتینگ کلسیت مشاهده شد. ریشه های کلسیتی شده (Quera) همراه با مناطق تخلیه آهک در خاکرخ های حاصل از آندزیت و هورنبلند آندزیت حضور دارد. منشأ کلسیم در این خاکرخ ها احتمالاً هوادیدگی درجای سیلیکات هایی (فلدسپات های کلسیم دار، هورنبلند و پیروکسن) که کلسیم در ساختار خود دارند، می باشد. پذیرفتاری مغناطیسی در خاکرخ ها متأثراز مقدار آن در سنگ مادری است و مقدار آن در سنگ و خاکرخ ها بدین صورت است: سینیت پیروکسن دیوریت آلکالی گرانیت، گرانودیوریت و منزودیوریت هورنبلند آندزیت و داسیت پیرکسن آندزیت آندزیت. مقدار این فاکتور در همه خاکرخ ها به جز خاکرخ حاصل ازآندزیت در مقایسه با سنگ مادری آن کاهش یافت. علت آن تخریب کانی های فرومغناطیس اولیه طی هوادیدگی و حذف آنها از خاکرخ است. پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس در خاکرخ های توسعه یافته روی مواد مادری آذرین درونی کم و در دیگر خاکرخ ها بیش از یک است. شاخص های هوادیدگی شیمیایی Ba، B/A، B/R، CIA، CIW، PIA، PWI و WR با خصوصیات خاک (رس، آهن پدوژنیک و جرم مخصوص ظاهری) همبستگی بالایی دارند و می توانند شدت هوادیدگی خاکرخ ها را نشان دهند. بر اساس منحنی MFW روند هوادیدگی بدین صورت است: هورنبلند آندزیت پیروکسن آندزیت داسیت سنگ های آذرین درونی. عنصر Ca و سپس Na در بین عناصر اصلی به مقدار قابل توجهی در تمامی خاکرخ ها به خصوص خاکرخ های حاصل از سنگ های آذرین بیرونی تخلیه شده اند. تخلیه این دو عنصر عمدتاً به علت هوادیدگی ذرات پلاژیوکلاز است. تخلیه کلسیم طی هوادیدگی کانی های هورنبلند و پیروکسن نیز محتمل است. تخلیه K از خاکرخ ها کمتر از Ca و Na می باشد و در مورد Mg تقریباً تخلیه ای رخ نداد. با توجه به فاکتور تجمع، عناصر Rb، Sr و Ba در بخش شن و سیلت تجمع یافته اند ، که نشان از عدم تجمع این عناصر درکانی های ثانویه می باشد. غلظت عناصر Co، Zn، Cu، Ni، As و Pb در رس بیشتر از سیلت و شن می باشند. غلظت عناصر Cr، V و Y در رس کمتر از سیلت و شن است. تجمع Zrو Nb در بخش سیلت و سپس شن است. بین مقدار عناصر کمیاب در خاک و سنگ مادری ضریب همبستگی بالایی مشاهده شد، که نشان دهنده درجا بودن خاکرخ ها و منشأ توارثی این عناصر در خاک است. Rb، Sr و Ba در تمامی خاکرخ ها طی هوادیدگی تخلیه شده اند. عناصر As و Pb به مقدار قابل توجهی و Cr کمی در تمام خاکرخ ها غنی شدند. به طور کلی با توجه به نتایج مطالعات متفاوت انجام شده، خاکرخ های توسعه یافته روی سنگ های آذرین بیرونی در مرحله متوسط و خاکرخ های حاصل از سنگ های آذرین درونی در مرحله ابتدایی هوادیدگی می باشند. واژه های کلیدی : آذرین درونی و بیرونی، کانی های رسی، کلسیت، شاخص هوادیدگی، اسمکتیت