حوضه های رسوبی در مفهوم کلی مناطقی هستند که رسوبات می توانند در آن تجمع کرده و ضخامت قابل توجهی را تشکیل دهند که در دوره ی طولانی زمین شناسی حفظ می شوند . به عبارت دیگر محیط رسوبی به بخشی از سطح کره ی زمین اطلاق می گردد که دارای اختصاصات فیزیکی , شیمیایی و بیولوژیکی مخصوص به خود است و با محیط های اطراف خود فرق می کند . حوضه های رسوبی اشکال مختلفی دارند که اغلب آنها محدوده ای کاملا نامنظم دارند . گاهی محلی بدون فرورفتگی مثل دشت های آبرفتی نیز محل تجمع رسوب هستند . اندازه ی حوضه های رسوبی متفاوت است . به طور کلی سه نوع حوضه داریم :
1- حوضه های رسوبی فعال Active Sedimentary basins
2-حوضه های رسوبی غیر فعال In Active Sedimentary Basins
3- حوضه های رسوبی کاملا تغییر شکل یافته که شکل حوضه مشخص نیست مثل کمربندهای کوه زایی
_ در حوضه های فعال , رسوب گذاری صورت می گیرد و فرایندهای رسوبی بر آن ها حاکم است .
_ در حوضه های رسوبی غیر فعال , حوضه تغییر شکل پیدا کرده که این تغییر شکل طوری است که شکل اصلی حوضه تقریبا مشخص است که به وسیله ی رسوبات پر شده است . امروزه حوضه ها
را از روی تکتونیک محلی یا گلوبال و یا موقعیت جغرافیایی تقسیم می نمایند .
تقسیم بندی حوضه های رسوبی بر اساس موقعیت جغرافیایی آن ها
v محیط های غیر دریایی ( قاره ای ) : این نوع محیط ها بر سطح قاره ها و بالاتر از سطح آب دریاها جا می گیرند و شامل محیط های مثل بخچالی , مخروط افکنه , رودخانه , کویری و دریاچه ای می باشند .
v محیط های حد واسط : این محیط ها در سواحل و بین دریا و خشکی قرار می گیرد که شامل دلتاها- پهنه های جزر و مدی و جزایر مدی است .
v محیط های دریایی : که بر اساس عمق , به بخش کم عمق و عمیق تقسیم می شود , شامل ریف ها , مناطق کم عمق و مناطق عمیق است .
طبقه بندی تکتونیکی حوضه ها Tectonic Basin Classification
الف: حوضه های حاشیه های دور شونده
1- حوضه های قاره ای یا فرورفتگی های کم عمق داخل قاره Interior Say Basins
این حوضه ها بر روی پوسته ی قاره ای قرار دارند و به وسیله ی حرکات صفحات و حرکات کششی تشکیل می گردند . فرونشینی در این حوضه ها به دلیل چگالی زیاد یا نازک شدن پوسته است . ( شکل 1 ) در طول پالئوزوئیک حوضه های بیضی شکل در داخل کراتون ها ایجاد شده که رسوبات دریای کم عمق در آن ها دارای ضخامت 1000 متر می باشند . از نظر رسوبات تکتونیک منطقه آن را کنترل می کند . اگر حوضه در درون قاره ی پایدار قرار گرفته باشد مقدار سرعت رسوب گذاری در آن کم است نوع رسوبات به دلیل طی مسافت طولانی از نظر بافتی و کانی شناسی جور شدگی دارند که در این نوع رسوبات بیشتر کوارتز آرنایت است.
اگر حوضه در داخل قاره ی ناپایدار قرار گیرد رسوب گذاری در آن با سرعت زیاد انجام می شود و رسوبات جور شدگی بافتی و کانی شناسی ندارند و بیشتر رسوبات از جنس آرکوز می باشد.
نمونه حوضه های داخل کراتون حوضه ی میشیگان است که تحت تاثیر نازک شدن و فرونشینی در یک کافت است .
حوضه های حاصل از ساختمان های گرابنی و مناطق ریختی
برای تشکیل این حوضه ها در اثر شکستگی یک پلیت واحد اولیه به دو بخش تقسیم می گردد که از یکدیگر جدا می شوند . در این رابطه ابتدا پوسته بالا رفته و از یکدیگر کشیده می شود . سپس یک دره ی باریک به وجود می آید که آن را دره ی گسلی یا ریفت ( Rift Valley ) می گویند . وسط دره ای که در حال گسترش است به طور مستمر به وسیله ی ماگمایی که از مانتو به سمت بالا می آید پر می شود و ماگمای مذکور پس از انجماد به صورت پوسته ی جدید در کف دره شکل میگیرد و در همین راستا قطعات پوسته در راستای گسل های پر شیب لغزش حاصل کرده و کوه های بلوکی را به وجود می آورد . هم چنان که عمل جدا شدن ادامه می یابد حوضه ی گرابنی تشکیل می شود . این حوضه ها می توانند 5 کیلومتر عمق و حدود 50 کیلومتر عرض داشته باشند.
رسوبات این حوضه ها حاصل از رودخانه های وارد شده به حوضه است که می توانند دره های زیر دریایی و فن های زیر دریایی تشکیل دهند . از نمونه های این حوضه کافت شرق آفریقا و نمونه ی دیگر شرق گرینلند هستند .
سیستم گرابن شرق آفریقا
سیستم گرابن در شرق آفریقا از اوایل قرن بیستم توجه زمین شناسان را به خود جلب کرده است . واژه ی ریفت ولی برای اولین بار در سال 1920 جهت توجیه ساختمان های این منطقه گسل خورده در شرق آفریقا مورد استفاده قرار گرفت .
طول کلی این سیستم که از دریای سرخ درشمال شده و تا رودخانه ی زام بیزی در جنوب آفریقا ادامه دارد حدود 3000 کیلومتر را بالغ می شود . این سیستم شامل یک سری ترافهای گرابن مانند و جدا از همی است که هر کدام به تنهایی دارای پهنایی بین 30 الی 60 کیلومتر هستند .
زمین شناسان از زمان های پیش در نوشته های خود معتقدند که دلیل تشکیل این گرابن ها همانا کشیده شدن دو بلوک مجاور است . کف این سیستم از سطح اغلب خشکی ها ی قاره ی آفریقا بالاتر است . لاواهای بازالتی در داخل ریفت دمها را ایجاد می کند و رسوبات حاصل از مناطق مرتفع نهشته های ضخیم کف ریفت ولی را پر می کنند .
فعالیتهای تکتونیکی و ولکانیکی که باعث به وجود آمدن سیستم فعلی ریفت در شرق آفریقا شده است از زمان ائوسن شروع شده که تا زمان حال نیز ادامه دارد .
حوضه ی آلاکوژن Alacogen
آلاکوژن عبارت از فرورفتگی کشیده ای است که بر اثر پیشرفت آب تشکیل شده است ( هافمن 1974 ) . آلاکوژن ها محیط هایی هستند با فرورانش عمیق , گودال های رسوب گذاری سنگ های مرزی که با زاویه ی تند از حاشیه ی صفحه به طرف داخل کراتون ها توسعه پیدا می کنند .
الاکوژنها می توانند در اثر کشش پوسته ای گرابن تشکیل دهند که بعدا دچار فرورفتگی شدند که رسوبات ضخیم را به وجود آوردند که ضخامت رسوبات آن ها از رسوبات حوضه های داخل کراتون ببیشتر است . فعالیت ماگمایی اولیه ی آنها همراه با تشکیل سنگ های آتش فشانی از نوع آلکالن می باشد . سپس ورود دایک ها را در آلاکوژن ها داریم و رسوبات آنها بیشتر کلاسیک , کربناته است . آلاکوژن در محل اتصال های سه گانه در بازوی که سرعت جدایش کم است تشکیل می شود .در این حوضه ها جریان های توربیدایتی باعث تشکیل سانس های رسوبی در آنها می شود که با ورود مواد تخریبی فن های زیر دریایی تشکیل می شود .
حوضهای حاشیه ای کم عمق Margin Say Basins
این حوضه ها در حاشیه ی آب های آزاد قرار دارند مثل خلیج فارس , دریای شمال و باهاماس که شرایط رسوب گذاری درآنها با هم متفاوت است جون که رخساره های رسوبی ایجاد شده تحت تاثیر عواملی مثل مقدار و نوع مواد رسوبی , آب و هوا , تکتونیک و غیره می باشند. اگر در حاشیه ی قاره تکتونیک فعال نباشد مقدار رسوب آواری وارده به حوضه کم بی باشد در نتیجه شرایط برای رسوب گذاری کربناته مناسب است ولی اگر تکتونیک حاشیه فعال باشد به دلیل
ورود مواد تخریبی به حوضه شرایط برای تشکیل کربنات فراهم نمی باشد چون که موجودات تشکیل دهنده ی کربناته به آب زلال و نور کافی نیاز دارند .
حالت فوق را در حوضه ی خلیج فارس داریم . در جنوب حوضه ی خلیج فارس یعنی سواحل قطر و ابوظبی به دلیل این که تکتونیک آرام است و بار رسوبی تخریبی کمتری به حوضه وارد می شود شرایط برای تشکیل رسوبات کربناته فراهم است و امروزه هم رسوبات کربناته در آن تشکیل می شود ولی در شمال حوضه ی خلیج فارس یعنی سواحل ایران , به دلیل فعال بودن تکتونیک منطقه مواد تخریبی زیادی به منطقه وارد شده و رسوبات کربناته تشکیل نمی شود .
حوضه های عمیق اقیانوسی Oceanic Basin & Oceanic sag Basin
حوضه ها نیز در اثر جدایش پلیت ها حاصل می شوند که ابتدا به صورت اقیانوس جوان بوده که با ادامه ی حرکت دو پلیت با گذشت زمان به صورت اقیانوس بالغ در آمدند مثل اقیانوس اطلس کف آن بازالتی بوده که به وسیلهی قشر نازکی از رسوب پوشیده می شود . پهنه های کف اقیانوس اغلب قطعه عطعه شده و در امتداد طول آنها لاواهای بازالتی به طرف بالا آمده و کوه های اقیانوسی را به وجود آورده اند . رسوبات این منطقه بیشتر گل ها و ذرات در حد ماسه است که به وسیله ی جریان توربیدات به آنجا رسیدند و رسوبات در پهلوها و خط راس پشته های میان اقیانوسی تناوبی از رسوبات سیلیسی و پلاژیک می باشند . قسمت غرب آسیای جنوبی که Active margin است بیشتر رسوبات پلاژیوکلاز , خرده ی ولکانیکی است و در قسمت شرق ( سمت اقیانوس اطلس ) رسوبات بیشتر کوارتزی هستند .
حوضه های حاشیه ای کم عمق Margin sag Basin
این حوضه های در حاشیه آبهای آزاد قرار دارند مثل خلیج فارس – دریای شمال و بهاماس که شرایط رسوبگذاری در آنها با هم متفاوت است . چونکه رخساره های رسوبی ایجاد شده تحت تاثیر عواملی مثل مقدار و نوع مواد رسوبی – آب و هوا – تکتونیک و غیره می باشند . اگر در حاشیه قاره تکتونیک فعال نباشد مقدار رسوب آواری وارده به حوضه کم می باشد در نتیجه شرایط برای رسوبگذاری کربناته مناسب است ولی اگر تکتونیک حاشیه فعال باشد بدلیل ورود مواد تخریبی به حوضه شرایط برای تشکیل کربنات فراهم نمی باشد چونکه موجودات تشکیل دهنده کربناته به آب زلال و نور کافی نیاز دارند .
v حالت فوق را در حوضه خلیج فارس داریم در جنوب حوضه خلیج فارس یعنی سواحل قطر و ابوظبی بدلیل اینکه تکتونیک آرام است وبار رسوبی تخریبی کمتری به حوضه وارد می شود شرایط برای تشکیل رسوبات کربناته فراهم است و امروزه هم رسوبات کربناته در آن تشکیل می شود ولی در شمال حوضه خلیج فارس یعنی سواحل ایران بدلیل فعال بودن تکتونیک منطقه مواد تخریبی زیادی به منطقه وارد شده و رسوبات کربناته تشکیل نمی شود .
حوضه های در ارتباط با سابداکشن Subduction Related Basins
این حوضه ها که حاصل برخورد پلیت ها هستند به حوضه های قوسی – گودالی معروف می باشند که در ارتباط با زون های فرورانش هستند . که از نظر رسوب اگر برخورد بین پلیت اقیانوسی و قاره ای باشد رسوبات بیشتر شامل Sandstone-Mudstone می باشد که ماسه سنگ آن از نوع آرکوز است اگر برخورد دو قاره باشد رسوبات بیشتر از دگرگونی ها تشکیل می شوند . این حوضه ها شامل :
گودال اقیانوسی Ocean Trench
این گودال ها نواحی کشیده باریک و عمیقی هستند که عمق آن ها به بیش از 10 کیلومتر می رسد . رسوبات این حوضه رسوبات توربیدات و پلاژیک و خرده های ولکانیکی هستند . در ایران حوضه ی مکران محل ترنچ است که رسوبات آن چین خورده و بالا آمده است که در داخل حوضهای ترنچ گل سنگ ها را نیز داریم .
حوضه ی جلو قوسی For Arc Basin
این حوضه بین قوس های ماگماتیکی و شیب گودال ها قرار می گیرند و به صورت تله رسوبات با ضخامت زیاد را در خود جای می دهند . در داخل حوضه ی جلو قوسی رسوباتی مثل گل های پلاژیک , لیتارنایت های ولکانیکی و کمپلکس های ملانژها را داریم که ملانژها در اثر فعالیت تکتونیکی شدید از مخلوط رسوب و پوسته ی اقیانوسی ایجاد می شوند که در اثر دگرگونی به شیست تبدیل شدند .
حوضه های بین قوسی Iter Arc Basins
این حوضها در روی پوسته ی اقیانوسی بین قوس های باقی مانده و قسمت جلوی قوس های ماگماتیکی قرار می گیرند . رسوبات بیشتر پلاژیک و خرده ها ولکانیکی می باشد .
حوضه های درون قوسی Intra Arc Basins
این حوضهای در زمان شروع حوضه ها بین قوسی تشکیل می شوند ( دیکسون 1976 ) در اثر شکافت موضعی ایجاد می گردند و رسوبات آنها پیروکلاستیک ها , گل های پلاژیک و لجن های سیلیسی می باشند .
حوضهای پشت قوسی Back arc Basins
این حوضه جلوی حوضهی بین قوسی قرار می گیرد. نمونه دریای ژاپن که یک حوضه ی عمیق تحت تراف ماریانا در داخل پلیت فیلیپین درایم . از نظر رسوبی فن های زیر دیایی و ولکانو کلاستیک ها را داریم . رسوبات کربناته پلاژک , توربیدایت , پیروکلاستیک می باشند . عمق حوضه های پشت قوسی به بین 2 تا 5 کیلومتر می رسد . اطلاعات سیستماتیک نشان از طبقات کم پوسته در زیر دریای ژاپن و اقیانوسی بودن پوسته زیر آن دارد . پوسته ی اقیانوسی زیر حوضه های پشت قوسی طبق دو نظریه ایجاد شده اند :
الف ) نظریه تله افتادن Entrapment hypothesis
طبق این نظریه حوضهای پشت قوسی بخشی از لیتوسفر اقیانوسی بوده اند که از یک پلیت لیتوسفر اقیانوسی در اثر به وجود آمدن یک زون سابداکشن جدید جدا شده اند .
ب) نظریه ی جابه جایی جانبی
طبق این نظریه ابتدا یک حاشیه سابداکشن میان پلیت قاره ای و اقیانوسی قرار دارد . بعد از آن زون باریک از لیتوسفر قاره ای در امتداد یک ریفت شروع به جدا شدن خود از مابقی پلیت قاره ای می کند . در محل ریفت گسترش یافته یک پوسته اقیانوسی جدید شکل می گیرد که حالت حوضه ی پشت قوسی را به خود می گیرد .
حوضه های Fore land – Retro Arc
این حوضه ها در اثر بالا آمدن لبه ی کراتون ایجاد شده که لیتوسفر فرو رفتگی ایجاد کرده و این بخش فرو رفته به وسیله ی دانه درشت ملاس پر می شود که این رسوبات خود عامل فرونشینی بیشتر است به دلیل این که این حوضه ها در حاشیه ی نوارهای اروژنی هستند .
اگر زیر حوضه ی پشت جزایر قوسی جزایر قوسی قاره ای باشد Retro Arc را داریم . اگر زیر حوضه ی پشت قوس لیتوسفر اقیانوسی باشد Inter Arc Basin
را داریم . حو ضه ی fore lard بخش جلوی چین خورده گفته می شود مثل جنوب البرز . سازنده های lower redوuper red بخشی از یک حوضه ی fore land است و یا جنوب زاگرس به طرف خلیج فارس که خود خلیج فارس یک حوضه ی فرلند است . رسوبات آنها ابتدا کلاستیک ( ملاس ها ) که با پیشروی دریا آهک ریفی نیز تشکیل می گردد . ضخامت رسوبات در این حوضه ها به 3 الی 6 کلیومتر می رسد . در البرز سازند upper red رسوبات اکثرا از خد ره های رسوبی هستند و از دیگر نمونه های این حوضه می توان به حوضه ی fore land آلپ در آلمان غربی صفحه آمریکای شمالی اشاره نمود .
حوضه های در ارتباط با تصادم Collision-related basins
در این حالت پلیتی که از لیتوسفر قاده ای و اقیانوسی تشکیل شده است به صورت یک پلیت واححد به سمت پلیت قاره ای حرکت می کند که از وسعت اقیانوس کاسته شده و باریک می گردد . رسوباتی که روی پلیت متحرک قرار دارند با شیب تند وارد محل سابداکشن شده و همراه با رسوباتی که مربوط به قاره هاست یک برجستگی به نام گوه های تکتونیکی ( Tectonic wedge ) را تشکلیل می دهند . در نهایت توده های عظیم دو قاره با هم تصادم کرده و باعث چین خوردن و خرد شدن رسوبات ما بین خود می شوند . در این شرایط تحت فشار حاصل از برخورد دو قاره توده هایی از سنگ های دگرگون به وجود می آیند که در میان دو قاره ی به هم متصل شده قرار دارند . سنگ های اخیر که به عنوان درز قراه ای ( Continental Suture ) نام گذاری شدند نوع خاصی از اروژن را اروپا – آسیا به وجود می آورند شامل حوضه های زیر است :
حوضه های Peripheral
این حوضه ها در ارتباط با این درز ( geo suture ) هستند . این حوضه را روی پلیت عادی لیتسفر قاره ای و اقیانوسی که به زیر پلیت قاره ای می رود داریم که عمق آن می تواند از کم عمق تا عمیق متفاوت باشد . نمونه ی این حوضه هند می باشد که رسوبات آن بیشتر تخریبی است که در اثر این ها تشکیل شده است و از نظر رسوبی شامل ماسه سنگ , ماداستون و آهک می باشد .
حوضه های باقی مانده Remnant Basins
این حوضه نیز محصول زمین درز است که کف این حوضه ممکن است اقیانوسی باشد که منشا رسوبات این از چین وتراست ها است که به صورت تخریبی وارد حوضه شده و ایجاد دلتا ها و فن های دریایی را می کنند . از نمونه ی این حوضه می توانیم به حوضه ی بنگال که یک حوضه ی remnant در geo suture هیمالیا می باشد اشاره کنیم . حوضه ها در ارتباط با تصادم .
حوضه های در ارتباط با تصادم ( دو قاره ) Collision –related basins
در اثر برخورد دو قاره نیروها یا استرس هایی ایجاد می شوند که باعث ایجاد زون های چین خورده و تراست می کند که علاوه بر آنها به دلیل نازک شدن پوسته در اثر شکستگی ها بین دو قاره که توام با عمل گسل ها می باشد ایجاد حوضه ی داخل کوهستانی یا Pannonian basin را می نماید که رسوبات خود را از تخریب چین خوردگی های دو طرف خود دریافت می کند و در قسمت جلوی محل چین خورده حوضه ی fore land را داریم که قبلا بحث شده است .
حوضه های در ارتباط گسل های امتدادی Strike slip wrench basins
گسل های امتداد لغز در ضمن جابه جایی با دو عمل همراه هستند . حرکت امتداد لغز همراه با کشش را transtention که با گسل های نرمال و گسل های واگرا dirergent faults و ایجاد فرونشینی subsidiny همراه است . عمل دوم آن حرکت امتداد لغز همراه با فشار که transpretion نامیده می شود باعث تراست شدگی چین خوردگی و بالا آمدگی است. حوضه ی حاصل از این گسل pull-apart می باشد.
حوضه های رسوبی قبل- همزمان – بعد از تکتونیک
Per-Syn-and Post- depositional basins
اصولا حرکات تکتونیکی و فرآیندهای رسوبی به سه طریق عمل می کنند که آن ها عبارتند از :
_حوضه های رسوبی بعد از تکتونیکPot-depositional basins
در این حوضه ها رسوب گذاری زیاد قبل از زمان تکتونیک شکل حوضه را مشخص می کند . به هر حال ارتباط کمی بین حمل و نقل , توزیع و رخساره های این رسوبات و ساختمان تکمیل شده ی حوضه وجود دارد . ارتباط بین رسوب گذاری همزمان با فرونشینی و فرآیند های حاکم بر حوضه می تواند استثناء باشد . تغییرات فاسیس در جهت افقی و ضخامت آن ها ضخامت آنها تقریبا ثابت است .
حوضه های رسوبی همزمان با تکتونیک Syn-sepositional basins
رسوبات تجمع یافته در حوضه تحت تاثیر تکتونیک همزامن با رسوب گذاری قرار می گیرند که در این حوضه فرونشینی متفاوت است. اگر نرخ رسوب گذاری بیش از فرونشینی باشد ضخامت رسوبات در نقاط مختلف حوضه فرق خواهد کرد که ضخامت رسوب به سمت مرکز حوضه افزایش می یابد و فاسیس ها رسوبی حوضه به وسیله تکتونیک کنترل می شوند . اگر سرعت رسوب گذاری از فرونشسنی کمتر باشد حوضه گسترش می یابد و توزیع فاسیس ها متأثر از عمق حوضه خواهد بود .
حوضه های رسوبی قبل از تکتونیک pre-depositinal basins
حرکت تکتونیک سریع قبل از تجمع زیاد که شکل حوضه را ایجاد می کند و حوضه به وسیله ی رسوبات بعد از تکتونیک پر می شود . عمق آب با گذشت زمان در این حوضه کاهش می یابد . فرونشینی به بار رسوب بستگی دارد و حرکت رسوب باعث توسعه ی فاسیسها در جهت افقی و عمودی می شود که اساسا از شکل حوضه متأثر است .
