علی‎رغم کمیابی سنگ‎های اردوویسین در ایران، رخنمون‎های قابل توجهی از آن ها در شمال و جنوب‎غرب شاهرود تحت عنوان سازندهای آبستو، ابرسج و قلی وجود دارد. سازند ابرسج (به سن اردوویسین فوقانی) یک سازند غیر رسمی است که لیتولوژی عمده‎ی آن شامل ماسه‎سنگ، شیل سبز تا خاکستری و شیل سیلتی می‎باشد. تجزیه و تحلیل کلیه شواهد صحرایی از قبیل ساختارهای رسوبی نشان می‎دهند که سازند ابرسج در یک محیط رسوبی توربیدایتی عمیق و بصورت یک بادزن زیردریایی نهشته شده است. سنگ های آذرین مورد بررسی به صورت گدازه‎، دایک و سیل‎ میکروگابرویی و با ترکیب بازالت، تراکی بازالت و تراکی آندزیت بازالتی در نهشته‎های اردوویسین فوقانی (سازندهای ابرسج و قلی) حضور دارند. پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن (از نوع اوژیت) از کانی‎های اصلی تشکیل دهنده‎ی نمونه‎های بازالتی مناطق مورد مطالعه می‎باشند. از مهمترین کانی‎های فرعی این سنگ ها می‎توان به الیوین و کانی‎های اپک (مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت) اشاره کرد. شدت تجزیه الیوین به حدی است که کانی اولیه، به طور کلی اختصاصات کانی‎شناسی خود را از دست داده و توسط کلریت، کلسیت و اکسیدآهن جانشین شده است. مهمترین بافت‎های موجود در سنگ‎های بازالتی شامل بافت‎های پورفیری، گلومروپورفیری، بادامکی، جریانی، سابافیتیک و اینترگرانولار هستند. به دلیل نفوذ سیالات، سنگ‎های بازالتی تا حدودی دچار دگرسانی شده‎ و پلاژیوکلازها در نتیجه سوسوریتی شدن به مجموعه کانی‎های اپیدوت، کلسیت و کلریت تبدیل شده‎اند. کانی‎های اصلی سنگ‎های میکروگابرویی شامل پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن (اوژیت) می‎باشند. آپاتیت و کانی‎های اپک مشاهده شده در مقاطع صیقلی مانند مگنتیت و پیریت از مهمترین کانی‎های فرعی این سنگ ها هستند. کانی‎های ثانویه از قبیل کلریت و کلسیت در اثر دگرسانی پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن در این سنگ ها تشکیل شده‎اند. بافت های غالب موجود در این سنگ ها شامل بافت های اینترگرانولار، ساب‎افیتیک و افیتیک هستند. بررسی‎های ژئوشیمایی سنگ های آذرین مورد مطالعه نشان می‎دهند که آن ها دارای ماهیت قلیایی هستند و بر اساس نمودارهای تمایز محیط زمین‎ساختی، این سنگ ها در محدوده بازالت‎های قلیایی مرتبط با کافت درون قاره‎ای قرار می‎گیرند. این جایگاه با جغرافیای دیرین پالئوزوئیک زیرین البرز (وجود کافت درون قاره‎ای پالئوتتیس توران) در زمان اردوویسین - سیلورین مطابقت دارد. نمودارهای بهنجار شده نسبت به گوشته اولیه و کندریت حاکی از نسبت بالای lree/hree و غنی‎شدگی از lree، بدون هیچ گونه تهی‎شدگی از hfse هستند. روندهای موازی موجود در نمودارهای عنکبوتی، نشان دهنده ی ماگمای والد مشترک سنگ‎های مورد مطالعه و نقش تبلور تفریقی به عنوان فرآیند اصلی در تحول ماگمایی سنگ های منطقه می‎باشد. بررسی‎های ژئوشیمیایی بیانگر مشتق شدن ماگمای تشکیل دهنده‎ی سنگ‎های بازالتی از یک مخزن عمیق oib مانند، یعنی یک منبع گوشته‎ای استنوسفری غنی شده می‎باشد. ماگمای سازنده این سنگ ها در اثر ذوب بخشی 14 تا 16 درصدی یک گوشته گارنت پریدوتیتی در اعماق 100 تا 110 کیلومتری حاصل شده است. شواهد ژئوشیمیایی به وضوح نشان دهنده‎ی نبودن یا ناچیز بودن نقش آلایش پوسته‎ای در تحول ماگمای تشکیل دهنده ی سنگ‎های بازالتی منطقه در طی صعود ماگما به سطح زمین می‎‎باشند.

مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان با روند شمال شرقی-جنوب غربی در بخش شرقی رشته کوه¬های البرز و شمال غرب تا شمال شرق شاهرود رخنمون دارد. این مجموعه شامل جریان¬های متعدد گدازه¬ی بازالتی، آگلومرای بازالتی، توف و برخی میان لایه¬های نازک رسوبی است که در طول دوره¬ی فعالیت ماگمایی برروی هم انباشته شده¬اند. در این پژوهش، با توجه به گستردگی و ضخامت زیاد این مجموعه¬ی بازالتی، سه رخنمون اصلی و مناسب از این مجموعه در نزدیکی روستاهای نکارمن (دره¬ی کلودر)، قلعه¬نو خرقان (دره¬ی چشمه¬سید) و خوش¬ییلاق انتخاب و مورد بررسی دقیق قرار گرفت. مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان در این رخنمون¬ها به طور همشیب بر روی سازند قلی قرار گرفته و با ناپیوستگی همشیب فرسایشی توسط سازند پادها پوشیده می-شود. اندازه¬گیری¬های دقیق نشان می¬دهند که ضخامت این مجموعه در دره¬ی کلودر 436 متر، در دره¬ی چشمه¬سید 1286 متر و در شرق روستای خوش¬ییلاق حداقل880 متر است. به طور کلی در نقشه¬های زمین شناسی و منابع مختلف، سن سنگ¬های آتشفشانیِ مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان به سیلورین نسبت داده شده و محیط تشکیلِ آن نیز زیر آبی در نظر گرفته شده است. اما مطالعه¬ی پالینومرف¬های موجود در میان لایه¬های شیلی در این مجموعه، بازه¬ی زمانی اردوویسین پسین تا ابتدای سیلورین پسین را برای تشکیل آن نشان می¬دهد. همچنین، شواهد مختلف از قبیل حضور میان لایه¬های شیلی-سیلتستونیِ سبز رنگ و حاوی پالینومرف¬های دریایی و براکیوپودها، گدازه¬های بالشی، ساخت منشوری و میان لایه¬های نازک ماسه¬سنگیِ قرمز رنگ رودخانه¬ای در بخش¬های مختلف این مجموعه¬ بیانگر شکل¬گیری آن در دو محیط خشکی و زیر آبی است. مطالعات پتروگرافی نشان می¬دهند که بازالت¬های سلطان میدان دارای ترکیب کانی¬شناسی نسبتاً یکنواختی بوده و عموماً متحمل درجات دگرسانیِ متوسط تا شدید شده¬¬اند. در این سنگ¬ها، پلاژیوکلاز لابرادوریتی و کلینوپیروکسن اوژیتی کانی¬های اصلی، و اکسیدهای آهن-تیتان و گاهی الیوین کانی¬های فرعی را تشکیل می-دهند. همچنین، کانی¬های کلریت، اپیدوت، کلسیت، کوارتز، اسفن و اکسیدهای آهن مهمترین کانی¬های ثانویه ¬را تشکیل داده و کلریتی شدن شایع¬ترین دگرسانی در این مجموعه است. مهمترین بافت¬های موجود در سنگ¬های بازالتیِ سلطان میدان شامل پورفیری با خمیره¬ی میکرولیتی و/یا میکرولیتی-شیشه¬ای، میکرولیتی، سریه¬ایتی، جریانی، افیتیک، ساب¬افیتیک، اینترسرتال، بادامکی و گلومروپورفیری می¬باشند. ویژگی¬های کانی-شناسی و بافتی سنگ¬های منطقه بیانگر توقف ماگما در آشیانه و یا آشیانه¬های ماگمایی و تحول آنها از طریق تفریق ماگمایی در قبل از صعود نهایی است. نتایج مایکرپروب حاکی از خروج کلسیم و ورود سدیم به ترکیب بیشترِ پلاژیوکلازها بوده و علیرغم باقی ماندن مقادیرِ بسیار کم لابرادوریت an56)تا (an64، پلاژیوکلازها عموماً تحت عملکرد فرآیند آلبیتی شدن قرار گرفته¬اند (an1-2). علیرغم دگرسانیِ پلاژیوکلازها، کلینوپیروکسن¬ها عموماً متحمل دگرسانی نشده¬اند. نتایج دما-فشارسنجی بر روی کلینوپیروکسن¬ نشانگرِ دمای تبلور بین حدود 1100 تا 1200 درجه¬ی سانتیگراد، فشار کمتر از 6 کیلوبار و تبلور آنها در آشیانه/آشیانه¬های ماگمایی واقع در اعماق کمتر از 23 کیلومتری می¬باشد. شواهد ژئوشیمیایی بیانگر ماهیت انتقالی تا قلیایی ماگمای اولیه، ارتباط زایشی سنگ¬های این مجموعه از طریق فرآیند تبلور تفریقی با یکدیگر و عدم تأثیر و یا نقش ناچیز آلایش ماگمایی در تحول ماگما است. همچنین نمودارها و شواهد ژئوشیمیاییِ مختلف، تشکیلِ ماگمای اولیه¬ی سازنده¬ی بازالت¬های منطقه از ذوب بخشیِ حدود 10 تا 20 درصدیِ یک منشأ گوشته¬ای غنی¬شده¬ی گارنت¬پریدوتیتی و از اعماق حدود 100 تا 110 کیلومتر در یک محیط کششی کافتیِ درون قاره¬ای را نشان می¬دهند. نسبت¬های ایزوتوپی و عنصری در بازالت-های سلطان میدان بیانگر محل منشأگیریِ آنها از گوشته¬ استنوسفری و دارای کمی تهی شدگی، و نیز غنی شدگیِ آن در نتیجه¬ی اختلاط و بر هم کنش متقابل با گوشته¬ی لیتوسفریِ زیر قاره¬ای (sclm) است. به طوری که توقف پلومِ گوشته¬ای در زیر لیتوسفر و بر هم کنش بین پلوم و گوشته¬ی لیتوسفریِ زیر قاره¬ای شرایط مناسب برای این اختلاطِ منشأ را فراهم کرده است. علاوه بر بازالت¬های سلطان میدان، در منطقه¬ی مورد مطالعه می¬توان ماگماتیسم بازیکِ پالئوزوئیک زیرین- میانی را با حجمِ کمتر و به شکل دایک، سیل و گدازه¬ در سازندهای قلی، پادها و خوش ییلاق نیز مشاهده نمود. سنگ¬های بازیکِ موجود در سازند قلی و واحدهای سنگی دونین به ترتیب دارای ماهیت انتقالی- آلکالن و آلکالن بوده و مشابه با بازالت¬های سلطان میدان در جایگاه کافت درون قاره¬ای شکل گرفته¬اند. ماهیتِ ماگمایی و جایگاه زمین ساختیِ سنگ¬های بازالتی منطقه، به همراه حضور ناپیوستگی¬های متعدد همشیب و فرسایشی و عدم حضور ناپیوستگی زاویه¬دار در واحدهای سنگیِ اردوویسین تا دونین، بیانگر تداوم شرایط کشش درون قاره¬ای (کافت¬زایی) در دراز مدت و حرکات تکتونیک قائم (شاقولی) در این بخش از البرز می¬باشد. همچنین، شواهد مختلف حاکی از جایگیری یک توده¬ی گرانیتی کم عمق، همزمان با تشکیل مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان در منطقه¬ی مورد مطالعه است. قطعات درشتی از گرانیت مذکور را می¬توان در میان لایه¬های کنگلومرایی موجود در این مجموعه دید. شواهد نشان می¬دهند که بازه¬ی زمانی کوتاه بین انجماد ماگمای گرانیتی در عمق زمین تا بالازدگی، فرسایش و شرکت قطعاتِ درشت آن در میان لایه های کنگلومرایی را باید به جایگیری توده¬ی گرانیتی در اعماق نسبتاً کم و برخاستگی شدید منطقه¬ی مورد مطالعه در این زمان مرتبط دانست. از آنجائیکه شواهد پتروگرافی و نتایج دما-فشارسنجی بر روی بازالت¬های سلطان میدان حاکی از توقف ماگمای اولیه ¬در درون آشیانه/آشیانه¬های ماگمایی واقع در اعماق کمتر از حدود 23 کیلومتر در پوسته است، احتمالاً توقفِ حجم¬های زیاد ماگمای داغ گوشته¬ای در اعماق کمِ پوسته، و انتقالِ گرمای نهان تبلور منجر به ذوب مواد پوسته¬ای و شکل¬گیری ماگمای گرانیتی در این اعماق شده است (ماگماتیسم دوگانه). ویژگی¬های بازالت¬های سلطان میدان نظیر ماهیت، ضخامت و نیز جایگاه زمین¬ساختیِ فوران در آنها شباهت¬ زیادی به بازالت¬های طغیانی و ایالت¬های بزرگ آذرین (lips) نشان می¬دهند. به نظر می¬رسد که با توجه به حجم بالای ماگماتیسم در منطقه¬ی مورد مطالعه، جایگاه کافتی درون ورقه¬ای، ارتباط فعالیت ماگمایی با حضور پلوم¬های گوشته¬ای و نیز نزدیکیِ محلِ فوران به محلِ زایش پوسته¬ی اقیانوسیِ پالئوتتیس، این فعالیتِ ماگمایی نقش مؤثری را در ایجاد شکست و جدایش لیتوسفر قاره¬ای ایفا کرده¬ است. همچنین، شباهت¬های بسیارِ میان مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان به lips، می¬تواند بیانگر این حقیقت باشد که این مجموعه¬ی عظیم بازالتی ممکن است بخشی از یک lip باشد که در نتیجه¬ی عواملی نظیر فرسایش، انشقاق قاره¬ای و یا فرورانش بعدی، بخش عمده¬ی آن از بین رفته است. واژه¬های کلیدی: مجموعه¬ی بازالتی سلطان میدان، پالئوزوئیک زیرین، کافت¬زایی، پالئوتتیس، شاهرود.

در منطقه جمیل، در 120 کیلومتری جنوب شهرستان شاهرود، در استان سمنان رخنمون‎هایی از سنگ‎های آذرین مافیک وجود دارند. این سنگ‎های آذرین مافیک به صورت گدازه و توده نفوذی می‎باشند. بررسی‎های صحرایی، پتروگرافی و نمودارهای ژئوشیمیایی نشان می‎دهند، که سنگ‎های آذرین منطقه شترکوه، ماهیت بازالتی و گابرویی دارند. کانی‎های اصلی تشکیل دهنده‎ آن‎ها را بلورهای پلاژیوکلاز و به مقدار کمتر پیروکسن تشکیل می‎دهند. کانی‎های فرعی آن‎ها شامل الیوین، آپاتیت، کانی‎های اپک (بر اساس مقاطع صیقلی تهیه شده پیریت و مگنتیت) می‎باشد. از کانی‎های ثانویه موجود در این سنگ‎ها می‎توان به کلریت، کلسیت، اپیدوت، زئولیت و اسفن اشاره نمود. زمینه‎ این سنگ‎ها را شیشه و ریز بلورهای پلاژیوکلاز، کلینوپیروکسن و کانی‎های اپک تشکیل می‎دهند. مهم‎ترین بافت‎های موجود شامل بافت‎های پورفیری، گلومروپورفیری، بادامکی، جریانی و اینترگرانولار هستند. کانی‎های اصلی تشکیل دهنده سنگ‎های گابرویی و گابرودیوریتی شامل پلاژیوکلاز، هورنبلند سبز، کانی‎های اپک و کلینوپیروکسن می‎باشند. آپاتیت و کوارتز کانی‎های فرعی موجود در این سنگ‎ها و اپیدوت، کلریت، کلسیت و سرسیت کانی‎هایی ثانویه را تشکیل می‎دهند. بافت‎های اینترگرانولار، ساب افیتیک، افیتیک و میکروگرانولار، از بافت‎های غالب موجود در سنگ‎های گابرویی می‎باشند. بررسی‎های ژئوشیمیایی سنگ‎های بازالتی ژوراسیک منطقه جمیل، نشان می‎دهند که آن‎ها دارای ماهیت قلیایی هستند و بر اساس نمودارهای تمایز محیط زمین‎ساختی، این سنگ‎ها در محدوده بازالت‎های قلیایی مرتبط با کافت درون قاره‎ای قرار می‎گیرند. بررسی تغییرات عناصر کمیاب نمونه‎های منطقه شترکوه، نشان‎دهنده غنی‎شدگی آن‎ها از lree و عناصر شدیداً ناسازگار و تهی‎شدگی آن‎ها از hree می‎باشد. روند موازی تغییرات عناصر نادر خاکی و بالا بودن مقادیر lile در این نمودارها به همراه طرح‎های موجود در نمودارهای تغییرات اکسیدهای عناصر اصلی، ناسازگار و سازگار نسبت به یکدیگر، بیانگر منشأ واحد سنگ‎های آذرین منطقه و نقش تبلور تفریقی، در تحول ماگمای سازنده سنگ‎های بازالتی منطقه شترکوه، است. با توجه به مطالعات ژئوشیمیایی و پتروژنتیکی انجام شده، می‎توان عنوان کرد که ماگمای سازنده سنگ‎های آلکالن مافیک قاعده سازند معادل شمشک از ذوب‎بخشی درجه پائین (7 تا 14 درصدی) یک منبع گوشته‎ای غنی شده زیر لیتوسفر قاره‎ای با ترکیب گارنت ـ لرزولیتی، در اعماق 100 تا 110 کیلومتری، در یک محیط کششی درون‎قاره‎ای حاصل شده است. شواهد ژئوشیمیایی به وضوح نشان دهنده‎ نبودن یا ناچیز بودن نقش آلایش پوسته‎ای در تحول ماگمای تشکیل دهنده سنگ‎های بازالتی منطقه در طی صعود ماگما به سطح زمین می‎‎باشند.