Shales Geochemistry within Kolosh Formation (Paleocene – Early Eocene ) in Dokan Region – Northeastern Iraq; Implications for Provenance, Paleoweathering and Tectonic Setting

The study is carried out on twenty shale samples that were collected from the Kolosh Formation (Paleocene – Early Eocene) within the Dokan area at northeastern part of Iraq. The samples were subjected to laboratory studies including chemical analyses for origin rock characterizing source rock composition, paleo-weathering conditions and tectonic. The origin rock compositions were evaluated mainly based on Al2O3/TiO2, TiO2/Zr ratios and a TiO2 and Al2O3bivariate. The result suggest predominantly intermediate igneous source rock of the Kolosh Formation shale’s. The bivariate plot, of (K2O/Na2O) and (SiO2), (MgO+Fe2O3 %) and (TiO2%), as well as the refashion ships based on the elemental components (Co ,Th, Sc, Zr, La) were used to reveal tectonic setting of the depositional basin. All Kolosh Formation shale’s samples were in Oceanic Island Arc. CIA values, bivariate plot of (SiO2%) and (Al2O3+Na2O3+K2O)% and ) (Al2O3CaO+Na2OK2O) % compositional space of the shale samples were utilized to infer the chemical maturity and the pale weathering conditions of the Formation. The results shows that Kolosh shale samples represent lower degree of chemical weathering of origine rock which imply semi-arid climatic conditions. Keywards: Kolosh, Shale, Provenance, Tectonic, Dokan region. DOI: http://doi.org/10.32894/kujss.2019.14.2.8 Kirkuk University Journal /Scientific Studies (KUJSS) Volume 14, Issue 2, June 2019, pp. (125-144) ISSN: 1992-0849 (Print), 2616-6801 (Online) Web Site: www.uokirkuk.edu.iq/kujss E-mail: kujss@uokirkuk.edu.iq, kujss.journal@gamail.com 527 1 . ةمدقملا : شولوك نيوكت فصو لولأ ( يجذومنلا عطقملا دنع ةرم type section شولوك ةقطنم يف ) لبق نم قجنسيوك لامش ( Dunnigton ) [1] ( ةيتاتف تابسرت شولوك نيوكت لثمي . Clastic sediments ،ايكمس يف ةرياغتم ةيقابط تاعباتتل ) و نكاد رضخا نول تاذ ةيممر روخص نم ةمغانتمو ةرركتم يىو يدامر نول وذ اينم ضعبلا ايقابط ةمخادتم ( Interbedded ) ا نوملا وذ لفطلا روخص عم يدامرلا نكادلا و ( حفصتملا دوـسلاا black fissile shale لكشب وأ ) ( ةينيرغلا روخصلا نم تادحولا ضعب عم تاسدع siltstone ( ةيريجلاو ) limestone تاكممدملا نم ليمقو ) ( Conglomerate ) [2] لثمي فل ةيبيسرتلا ةرودلا تانيوكت ىدحا نيثحابلا نم ريبك ددع ءا رآ قافتابو شولوك نيوكت ةرت نيسويلابلا لا نيسويلأا ركبم ( Paleocene – Early Eocene ) [3,4] ي ن فشك نيوكتلا ةدع يف عساو لكشب رشتنيو قطانم نم لامش قرش لامشو ةيط يفو نايزابو كنابو ناخيشو ةولاقش لثم ،قا رعلا كوىد يف ريخيب ، قجنسيوكو نا رجىو .ىرخأ قطانمو ناخيدنبردو ناكود يتقطنمو )شولوك ةقطنم يف( ( يممرلا رجحلا روخص ىمع ةريثك تاسا رد تدمتعا Sandstone ،روخصلا ةيردصم زييمتو ديدحت يف عساو لكشبو ) لفطلا روخص نا ريغ يممرلا رجحلاب ةنراقم ةيمىا اذ دعت سا رد يف لصلاا ة لدعم سكعي ونلا كلذو يف رصانعلا دجاوت اذىو ةيضرلاا ةرشقلا بيكرت و ةسناجتملا وتعيبط ببسب وتيذافن ،بيسرتلا ةيممع دعبام ةميمقلا روخص ةيئايمكويج دعت اذيل ةيئايمكويج نم لضفا لفطلا ردصملا ةسا رد يف ىرخلاا روخصلا [5] . ةيوناثلاو ةسيئرلا رصانعلا ةيئايمكويج تتبٌثا خصل اولا ايتيمىا لفطلا رو ردصملا ةسا رد يف ةعس ا خانملاو ةيبوسرلا ضاوحلاا نم ددعل ميدقل 9] [6 راشا دقو [10,11] ( ةكرحتملا ريغ رصانعلا ناب Ti-Al-Zr بط مييقت يف صاخ لكشب دعاسي ) روخص ةعي لا ردصم ، ماق كلذكو [12,13] ب ددع ةينوتكتلا تائيبلا ميفل تلاواحملا نم .لفطلا روخص نمض ةسيئرلا ديساكلال يبسنلا رياغتلا ىمع دامتعلااب نمض اديدحتو ةيناميمسلا ةنيدمل يبرغلا لامشلا ءزجلا يف ناكود ةقطنم يف شولوك نيوكتب ةسا ردلا ةقطنم لثمتت ( دعب ىمعو ترسوك ةيطل يبرغلا بونجلا حانجلا 50 km ) ابيرقت ةنيدملا زكرم نع ، نيب ام طخ ( ضرعلا 35o 55ˋ24.47 ) و ( لوطلا طخ 44o 55ˋ 1.2 يف حضوم امكو ) لكشلا 1 ا . ذ قت ءا رجاب ةيلاحلا ةسا ردلا متيت جذامن ميي Kirkuk University Journal /Scientific Studies (KUJSS) Volume 14, Issue 2, June 2019, pp. (125-144) ISSN: 1992-0849 (Print), 2616-6801 (Online) Web Site: www.uokirkuk.edu.iq/kujss E-mail: kujss@uokirkuk.edu.iq, kujss.journal@gamail.com 528 لفطلا روخص لاو ناكود ةقطنم نم ةراتخملا ةفشكنم ترسوك ةيط برغ بونج يف نمض ىمع دامتعلااب ناكود ءاضق .ةسا ردلا ةقطنم نمض ميدقلا خانملاو ةينوتكتلاو ةيردصملا روخصلا زييمتو فصول ةدمتعملا ديساكلااو رصانعلا لكش 1 : نع ةسا ردلا ةقطنمل ةيعقوم ةطراخ [14] . 2 . يجولويجلا عضولا : ةيبرعلا ةحيفصمل يجراخلا ءزجلا يف ةيلاعلا تايطلا قاطن نمض ةسا ردلا ةقطنم عقت [15] يف امك لكشلا 2 زاتمت ط نوكت ايناب ةسا ردلا ةقطنم تايط ا تاذ ةقيضو ةينلاو ( هاجت NW-SE يمحم بلاقنا اييف ريظي تايطلا هذى نم مسق ناو ) حانجلا يف تابلاقنلاا نوكت ماع لكشبو ،تايطلا ةحنجا يف لا ،قلاوف تايطلا مظعم يفريظت ةماع ةروصبو .يبرغلا بونج لصت تافاسم ىلا قلاوفلا هذى نم مسق دتمت ثيح ةدعل ( هاجتاب تا رتموميك NW-SE ( هاجتاب دتمت اينم ليمق مسقو ،) NESW نم يى قلاوفلا هذى بمغا ناو ،) لا ( سوكعملا عون Reverse ) [15] . يتلا ةقطنملا نمض عقت ةسا ردلا ةقطنم نا نم تناع لا ( اديدحتو لابجمل ةينابلا تاكرح Late Alpine orogeny تدا يتلاو ) تايطلا ليكشت ىلا . ةينوتكتلا لئلادلا نا شن تلا ز ام ةينابلا ىوقلا هذى ناب ريشي ةثيدحلا ( ةط Active ) [16] . فشكنت تانيوكت ةتس ةسا ردلا ةقطنم يف ةيجولويج ىو ا رمع ثدحلاا ىلا مدقلاا نم ي ( شنا ريش نيوكت Late Campanian-Maastrichtian ( وريجنات نيوكت ،) Late Campanion-Maastrichtian ( شولوك نيوكت ) Paleocene-Late Eocene ( ولامروخ نيوكت ،) Paleocene-Early Eocene (راجنس نيوكت ،) Middle Miocene ( سكرج نيوكت ،) Middle Eocene .) Kirkuk University Journal /Scientific Studies (KUJSS) Volume 14, Issue 2, June 2019, pp. (125-144) ISSN: 1992-0849 (Print), 2616-6801 (Online) Web Site: www.uokirkuk.edu.iq/kujss E-mail: kujss@uokirkuk.edu.iq, kujss.journal@gamail.com 529 لكش 2 : نع ةقطنممل ةيجولويج ةطراخ .[14] 3 . لمعلا ةقيرطو داوملا : امزلابلا ةينقت ةقيرطب جذامنلا ليمحت مت ثيح ،ناكود ةقطنم نمض ةراتخملا لفطلا روخص نم اجذومن نورشع عمج مت ( ثحلا ةجودزم ICP_MS يف ) رفوكناف يف امكا تا ربتخم ليمحت يف ةعبتملاو ةثيدحلا قرطلا نم دعت يتلاو ادنك يف لخانم نم اىريرمتو ايفيفجتو ايتيتفتب كلذو جذامنلا ريضحتو ةئييت تمت ذا ،ةردانلا ةيضرلااو ةيوناثلاو ةسيئرلا رصانعلا ( مجحلا تاذ Micron 222 مو ةصاخ سايكا يف ايعضو مث نمو ) اسرا ضرغل ةمكح .ربتخملا ىلا ايل ي زايج فلات ( ICP_MS ومو فايطملاو يرصبلا لقانلا ةموظنمو نوكرلاا زاغ ديلوتل حابصمو جذامنلا لاخدا ةموظنم نم ) تاددرتلا دل نع لاضف ةيلاعلا ةحول ثيح ،جئاتنلا نايبل ي ودحب زايجلا زاتم سسحت د ةقدلا يلاع . ةقيرطلا هذيب رصانعلا ليمحت ةيممع نا سا ةدعب متت ( ةعبرلاا ضماوحلا ةقيرط لثم بيلا Hclo4-Hf-Hno3-Hcl .) Kirkuk University Journal /Scientific Studies (KUJSS) Volume 14, Issue 2, June 2019, pp. (125-144) ISSN: 1992-0849 (Print), 2616-6801 (Online) Web Site: www.uokirkuk.edu.iq/kujss E-mail: kujss@uokirkuk.edu.iq, kujss.journal@gamail.com 532 يتاي امكو سايقلا لبق ةبمصلا جذامنمل تاوطخلا ضعب ءا رجا متي 1 . ( ةرا رح ةجردب جذامنلا فيفجت Co 62 ) . 2 . ( مجحب جذامنلا لخنت 150 mesh ) . 3 . ( نزوي g 2.25 نومفيتلا نم ةصاخ بيبانا يف عضويو جذومنلا نم ) . 4 . جذومنلا مضى ةيممع ةفاضإب ( ml 52 مث نمو جذومنلا يوحت يتلا رابتخلاا بيبانا ىلا يضماحلا لومحملا نم ) ا نخسي فجيل كرتي مث ةرخبلاا جرخت نا ىل . 5 . ( ةفاضا 4 ml ( نم ) HCl زيكرتب ) ) % 50 ( بيبانا ىلا لقني هديربت دعبو نرفلا يف ونيخست مث نمو يقبتملا ىلا ( مجح ىلا لومحملا لمكيو ةيكيتسلاب رابتخا ml 52 .وميمحت متي يكل زايجلا ىلا لخدي فوس لومحملا اذىو ) 4 . جئاتنلا :ةشقانملاو 4.1 ةيرثلااو ةيوناثلاو ةسيئرلا رصانعلا ىوتحم : نيبي لودجلا 1 اكيمسلا ديسكوا ةدايس لودجلا نم حضتيو ،ةردانلا ةيضرلاا رصانعو ةيوناثلاو ةسيئرلا رصانع زيكا رت ( SiO2 ( ولدعم غمب ذا ) % 35 ) ب ةنراقم يقاب ديساكلأا ةسيئرلا ىزعي اذىو ىلإ ولوخد نوكمك سيئر نمض بيكرتلا يرومبلا نداعممل ةينيطلا ًلاضف نع هدوجو لكشب اكيمس ،ةرح [ ةيملاعلا لفطلا روخص عم ةسا ردلا جذامن ةنراقم دنعو 17 ناب ظحول ] (اكيمسلا ديسكوا زيكرت لدعم SiO2 كرت لدعم نم لقا وى جذامنلا هذى يف ) و ،لفطلا روخص يف هزي ىزعي ناصقنلا ةبسنب اكيمسلا ىلا ةدايز ةبسن تيينوبراكلا ( يديسكوا مويسلاكلا مويسينغملاو ) روخصلا يف ريكرت لدعم تغمب امنيب ،ةسا ردلا ديق ( موينمللاا ديسكوا Al2O3 ( ) % 5.66 ) ظحلاي امم عافترا ةبسن انيموللاا ةنراقم يقابب دوعي اذىو ديساكلاا ونوك نوكملا يساسلأا يرومبلا ءانبمل نداعممل ةينيطلا ابسدمفلا نداعمو ر [18] ديسكوا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امنيب ةسا ردلا يف موينمللاا ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا وى ةيلاحلا [17] و ىزعي ببس ضافخنا ايتبسن ىلإ عافترا ةبسن تانوبركلا روخص يف ،ةسا ردلا ( ديدحلا ديسكوا زيكرت لدعم اما Fe2O3 ( تغمب ) % 8.53 ديسكوا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امم ) لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم براقم وى ديدحلا [17] ( مويسلاكلا ديسكوا زيكرت لدعم غمب نيح يف ، CaO ) ( % 11.08 ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم ىمعا وىو ) [17] . ذا نكمي نا ميست روخصلا ةيتيانوبراكلا ةيسبجلاو ةدوجوملا يف تانيوكتلا ىرخلاا زييجتب مويسلاكلا ًلاضف ةمىاسم نع رابسدمفلا ٍةبسنب .لقا مويدوصلا ديسكوا زيكرت اما Kirkuk University Journal /Scientific Studies (KUJSS) Volume 14, Issue 2, June 2019, pp. (125-144) ISSN: 1992-0849 (Print), 2616-6801 (Online) Web Site: www.uokirkuk.edu.iq/kujss E-mail: kujss@uokirkuk.edu.iq, kujss.journal@gamail.com 535 ( Na2O ( لدعمب غمب ) % 0.057 ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا وىو ) [17] غمب امنيب ، زيكرت لدعم ( مويسينغملا MgO ) ( % 12.04 روخص يف هزيكرت لدعم نم ىمعا وى مويسينغملا ديسكوا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امم ) ةيملاعلا لفطلا [17] ( مويساتوبلا ديسكوا زيكرت لدعم غمبو ، K2O ( ) % 1.034 ديسكوا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امم ) ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا يى مويساتوبلاا [17] دعم غمبو . ( مويناتيتلا ديسكوا زيكرت ل TiO2 ) ( % 0.3 ا ديسكوا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امم ) مويناتيتل ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لايمق لقا يى [17] . ( تمبوكلا رصنع اما Co ( هزيكرت لدعم غمبف ) ppm 55.25 لدعم نم ىمعا يى تمبوكلا زيكرت لدعم ناب ظحلاي امم ) يف هزيكرت ةيملاعلا لفطلا روخص [17] ( مويدناكسلا رصنع امنيب . Sc ( هزيكرت لدعم غمبف ) ppm 56.45 ناب ظحلاي امم ) ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا يى مويدناكسلا رصنع لدعم [17] ( موينوكرزلا رصنعلا اما . Zr غمبف ) ( هزيكرت لدعم ppm 28.26 نوكرزلا رصنع لدعم ناب ظحلاي امم ) ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا يى موي [17] ( مويروثلا رصنع زيكرت لدعم ناب ظحلاي كلذكو . Th ( غمب ) ppm 2.545 مويروثلا رصنع لدعم ناب ظحلاي امم ) ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا يى [17] ( موناثنلالا رصنع زيكرت لدعم اما . La ( تغمب ) ppm 6.3 ) ةيملاعلا لفطلا روخص يف هزيكرت لدعم نم لقا يى موناثنلالا رصنع لدعم ناب ظحلاي امم [17] . 4.2 :ةيردصملا روخصلا بيكرت تا زيممو صئاصخ ديدحتل ةيتاتفلا ةيبوسرلا روخصمل ةبيئايمكويجلا تانايبلاو لئلادلا ىمع ةيممعلا رداصملا دمتعت حتملا رصانعلا دعت ذا .ةيردصملا روخصلا ( ةكر Mg-Ca-Na ) ةيردصملا روخصلا بيكرت ديدحت يف ةيمىا لقا [19] اما ، ( ةكرح