ويژگي هاي مغناطيسي ماسه سنگ هاي گروه شمشك، در پاسخ به كاربرد روش هاي زمين مغناطيس

The Magnetic Characteristics of Sandstone Rocks of Shemshak Group in Response to Application of Geomagnetic Methods

دانش زمين مغناطيس يكي از پركاربرد ترين شاخه هاي دانش ژيوفيزيك به شمار مي‌رود. اين دانش امروزه گستره وسيعي از كاربرد ها، همانند مطالعات فابريك مغناطيسي، ديرينه مغناطيس و مغناطيس محيطي را در برمي گيرد كه هر كدام از اين روش هاي مغناطيسي، مناسب ليتولوژي هاي خاصي است. ماسه‌سنگ‌هاي گروه شمشك در خلال دو رويداد مهم زمين‌ساختي سيمرين پيشين و مياني تشكيل شده اند و نه تنها در منطقه مورد مطالعه، بلكه در گستره وسيعي از ايران نيز پوشش مناسبي دارند. از اين رو، براي ارزيابي پتانسيل اين واحد سنگي در پاسخ‌گويي به كاربرد روش‌هاي زمين‌مغناطيس، مورد مطالعه قرار گرفتند. از 18 ايستگاه، 135 نمونه مغزه جهت دار در اين واحد، برداشت شد. در اين مطالعه از تلفيق داده هاي حاصل از آزمايشات مغناطيسي و داده هاي سنگ نگاري استفاده شد. منحني هاي ترمومگنتيك حاصل از آزمايش كاني شناسي مغناطيسي همه نمونه ها از تمامي ايستگاه ها (به جز ايستگاه هاي 10 و 15) نشان داد كه از نوع برگشت ناپذير بوده و كاني هايي مانند هماتيت و مگنتيت در اثر دگرساني نمونه ها، در طي مرحله گرمادهي توليد شده اند. نتايج آزمايش مغناطيس زدايي حرارتي نشان داد كه كاني هاي فري مغناطيس موجود در نمونه ها (به جز نمونه هاي ايستگاه هاي 10، 14 و 15) پس از دماي 400 درجه سلسيوس باز مغناطيس شده اند كه اين مسيله به صورت زيگزاگي شدن يا افزايش غير عادي پسماند مغناطيسي، در منحني هاي پسماند مغناطيسي- دما در مرحله افزايش دما ديده مي شود و بيانگر اين است كه اين كاني ها از تركيب شيميايي كاني هاي مغناطيسي با دماي كوري پايين (حدود 400 درجه سلسيوس) با اكسيژن و در اثر افرايش دما به وجود آمده اند. اندازه گيري پذيرفتاري مغناطيسي (Km) نشان دادكه اين مقدار براي بيشتر ايستگاه هاي منطقه در محدوده SI 6-10×400-200 مي باشد كه نشان از فراواني كاني هاي پارامغناطيس در اين واحد سنگي دارد. مطالعه سنگ نگاري مشخص كرد كه تمامي ماسه سنگ هاي منطقه از دسته آرنايت ها بوده و در آنها نسبت كوارتز به قطعات سنگي و فلدسپار، نسبتا پايين است كه نشان دهنده بلوغ كاني شناسي پايين نمونه ها است. مقايسه داده هاي آزمايش كاني شناسي مغناطيسي با آزمايش مغناطيس زدايي حرارتي براي دو ايستگاه S10 و S15 نشان داد كه بين ميزان كاني هاي فري مغناطيس پايدار يك نمونه و ميزان دگرساني آن در طي مرحله گرمادهي، يك رابطه احتمالي عكس برقرار است. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد كه ماسه سنگ هاي شمشك به دلايلي مانند پايين بودن بلوغ كاني شناسي و عبور جريان آب از درون آنها كه احتمال به دست آوردن پسماند مغناطيسي شيميايي (CRM) را بالا مي برند، سرعت رسوب گذاري بالا كه احتمال افزايش خطاي ميل و انحراف مغناطيسي را تقويت مي‌كند، پايين بودن كسر كاني هاي فري مغناطيس كه عدم ثبت دقيق جهت هاي مغناطيسي را سبب مي شود و حضور كاني هاي فري مغناطيس با دماي كوري پايين كه توانايي ثبت و حفظ جهت هاي ديرينه مغناطيسي را ندارند، از اعتبار بسيار ضعيفي براي مطالعات ديرينه مغناطيس برخوردار هستند، با اين حال فراواني كاني هاي پارامغناطيس مانند بيوتيت در اين رسوبات قابليت كاربرد آنها رابراي مطالعات فابريك مغناطيسي به اثبات مي رساند.

Geomagnetism is one of the most applied techniques of geophysics in geology. Today, this method is applied in different disciplines such as Magnetic fabric of rocks, palaeomagnetism and environmental magnetism. Each of these magnetic methods is suitable for a particular lithology. Therefore, the potential of sandstones of Shemshak Group, in central Alborz Mountain range were examined to record their response to the application of some conventional magnetic methods. This rock unit is formed during two major tectonic events of early and middle Cimmerian and has great coverage not only in the study area but also in a vast majority of Iran. The total number of 135 oriented core samples was taken from 18 stations. In this study combination of magnetic and petrographic data are examined. The result of magnetic mineralogy analysis of all samples (except samples from stations 10 and 15) show irreversibility i.e. minerals such as hematite and magnetite, have formed during the heating stage. The results of thermal demagnetization analysis showed that ferromagnetic minerals present in the samples (except samples from stations 10, 14 and 15) have demagnetized below 400 °C and by proceeding heating, samples show zigzag pattern or show abnormal increase in susceptibility. This indicates that, the magnetic minerals are formed during heating in one stage and due to unstability lose its susceptibility in other stage. The magnetic susceptibility (Km) vary from 200-400×10-6 SI for more stations of study area, indicating abundance of paramagnetic mineral in this rock unit. From petrography point of view all the sandstone samples are classified as arenites and ratio of quartz to lithic fragment and feldspar is relatively low, which may indicate low mineral maturity. Comparison of magnetic mineralogy and thermal demagnetization data for two stations S10 and S15 show that there is an inverse potential relationship between amount of stable ferromagnetic mineral in a sample and amount of its alteration during heating stage. The results of this study reveal the poor nature of Shemshak Group sandstones for palaeomagnetic studies due to their low mineral maturity and water percolation which increase the possibility of acquisition of chemical remanent magnetization (CRM). The high sedimentation rate of sandstones cause magnetic inclination and declination error, and low ferromagnetic mineral fraction in samples, make them unsuitable to record magnetic directionsduring formation of rocks. However, abundance of paramagnetic minerals such as biotite in these rocks, proves their applicability for magnetic fabric studies.