Micropaleontology and sedimentary environment of the Qom Formation in the northwest of Zanjan

Document Type : مقالات پژوهشی

Authors

• Javad Rabbani
• Afshin Zohdi

Assistant Professor, Geology Department, Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran

10.22067/sed.facies.2021.40486

Abstract

Introduction
Qom Formation carbonate succession unconformably deposited over the red clastic layers of Lower Red Formation after the Eocene tectonic movements in Iran (Berberian & King, 1981; Rahimzadeh, 1994). The type area of the Qom Formation is located in the South East of Qom city. Qom Formation has been divided into six members in the type area (Furrer & Soder, 1955). Based on biostratigraphic studies, Eocene to Middle Miocene age has been proposed for the Qom Formation (Bozorgnia, 1966; Dozy, 1944; Furrer & Soder, 1955; Jaafari, 1963; Zhu et al., 2007). Later studies by (Daneshian & Aftabi, 2010; Daneshian et al., 2008; Ruter et al., 2009) show Oligocene – Miocene age for this Formation. Sedimentological studies in different sections show carbonate shelves and ramps in different locations. So, to biostratigraphy and sedimentary environment reconstruction of Qom Formation, one stratigraphic section has been sampled in the North West of Zanjan.
 Geological setting
The studied section is located in the North West of Zanjan near And-Abad village. To access the area, we can follow the main road of Zanjan to the Mahneshan. Geological coordination of the studied section is: E 47ᴼ 59՜ 10.77ؘ ؘ    N 36ᴼ 48՜ 08.54ؘ ؘ. In the studied section, we can see the F member of the Qom formation that created the heights of the area. The And-Abad village is located on the Upper Red Formation in this area. Qom Formation in this area overlies the Lower Red Formation (with the angular unconformity boundary) and underlies the Upper Red formation (with the sharp stratigraphic boundary).
Material and methods
Fifty-three thin sections have been prepared from 168 meters of carbonate layer related to the Qom Formation. We used Adams & Bourgeois (1967) and Leoblich & Tappan (1988) for our biostratigraphic studies. The microfacies studies and reconstruction of the sedimentary environment have been done based on Flugel (2010), and sequence stratigraphy studies carried out according to Van Wagoner et al. (1988). 23 species of foraminifera and 6 microfacies groups have been identified using a transmitted light microscope.
Discussion
Biostratigraphic studies lead to the identification of 23 foraminifera species: Borelis melo curdica, Textularia sp., Amphistegina sp., Schelumbergerina sp., Quinquloculina sp., Sphaaerogypsina globulus, Pyrgo sp., Dendritina rangi, Ammonia beccarii, peneroplis thomasi, Meandropsina anahensis, Meandropsina irnica, Triloculina trigonula, Orbulina sp., Bolivina sp., Operculina complanata , Globigerinoides sp., Globigerina praebulloides, Triloculina tricarinata, Elphidium sp., Rotalia viennotti, Asterigerina rotula, Archaias kirkukensis. The total range zone of the Borelis melo curdica index species shows Burdigalian age in many studies such as (Adams & Bourgeois, 1967; Ehrenberg et al., 2007; Laursen et al., 2009). In this study, the first occurrence datum (FOD) of this species can be seen at the base of the section from the lowermost part of the Qom Formation layers and the last occurrence datum of this species is located at the top of the section. So we can propose the Burdigalian age for all studies layers of the Qom Formation in this section. Microfacies analysis leads to the identification of 6 different microfacies as follow: 1- Grainestone-packstone with small benthic foraminifera, 2- Floatstone-rudestone with benthic foraminifera and red algae, 3- Wackstone-packstone with peloid, small benthic foraminifera, and sand particles, 4- Boundstone with coral, 5- Wackstone with planktonic foraminifer, 6- Packstone-grainstone with benthic foraminifera. These facies are related to the platform interior, platform margin, and slope and toe of slope parts of the carbonate shelf. Sequence stratigraphic studies is led to identifying one depositional sequence (3rd order) with one sequence boundary type I and one sequence boundary type II. Relative sea-level changes curve and the stratigraphic log show one transgressive-regressive trend during all sections.
Conclusion
To biostratigraphy, microfacies, sedimentary environment, and sequence stratigraphy analysis, one stratigraphic section related to the Qom Formation has been sampled in the North West of the Zanjan. All 53 thin sections have been investigated based on microfacies and fossil contents. 23 foraminifera species have been identified. Based on the total range zone of the Borelis melo curdica index species, Bourdigalian age has been proposed for the studied layers. 6 different microfacies have been identified that show interior platform to lower slope areas of a carbonate platform as a sedimentary environment of the studied samples. On depositional sequence has been determined based on microfacies analysis that shows one transgressive-regressive trend during all sections.
References
Adams, T.D., & Bourgeois, F., 1967. Asmari biostratigraphy. Iranian Oil Operating Companies. Geological and Exploration Division, Report 1074: 1-37. (Unpublished)
Berberian, M., & King, G., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18: 210-265.
Bozorgnia, F., 1966. Qom formation stratigraphy of the Central Basin of Iran and its intercontinental position. Bulletin of the Iran Petroleum Institute, 24: 69-76.
Daneshian, J., & Aftabi, A., 2010. Foraminiferal biostratigraphy of the Qom Formation on the basis of new investigation at Navab anticline, in southeast Kashan. Journal of Science University of Tehran, 35: 137-154.
Daneshian, J., Mosaddegh, H., Khalaj, H., & Ghasemi, A., 2008. Sequence stratigraphy of the Qom Formation at type area (Kuh-e-Bichareh section), in southeast Qom, north of Central Iran. Research Journal of University of Isfahan (Science), 34: 19-54.
Dozy, J., 1944. Comments on geological report no. 1 by Thiebaud (on the Qum-Saveh area). Geological report, 308.
Ehrenberg, S.N., Pickard, N.A.H., Laursen, G.V., Monibi, S., Mossadegh, Z.K., Svana, T.A., Aqrawi, A.A. M., McArthur, J.M. & Thirlwall, M.F., 2007. Strontium isotope stratigraphy of the Asmari Formation (Oligocene–Lower Miocene), SW Iran. Journal of Petroleum Geology, 30: 107–128.
Furrer, M., & Soder, P., 1955. The Oligo–Miocene marine formation in the Qom region (Central Iran): Proceedings of the 4^th World Petroleum Congress, Rome, Section I/A/5: 267–277.
Flugel, E., 2010. Microfacies of carbonate rocks: analysis, interpretation and application. Springer Science & Business Media, 1006 p.
Jaafari, A., 1963. History and development of the Alborz and Sarajeh fields of Central Iran, 6^th World Petroleum Congress, Frankfurt am Main, Germany.
Laursen, G.V., Monibi, S., Allan, T.L., Pickard, N.A.H., Hosseiney, A., Vincent, B., Hamon, Y., Van Buchem, F.S.P., Moallemi, A., & Druillion, G., 2009. The Asmari Formation revisited: changed stratigraphic allocation and new biozonation. First International Petroleum Conference and Exhibition Shiraz, Iran.
Leoblich, A.R., & Tappan, J.H., 1988. Foraminiferal Genera and their Classification. Van Nostrand Reinhold Company, 2: 869.
Rahimzadeh, F., 1994. Treatise on the Geology of Iran: Oligocene, Miocene, Pliocene. Geological Survey of Iran, 12: 1-311.
Reuter, M., Piller, W. E., Harzhauser, M., Mandic, O., Berning, B., Rogl, F., Kroh, A., Aubry, M. P., Wielandt-Schuster, U., & Hamedani, A., 2009. The Oligo/Miocene Qom Formation (Iran): evidence for an early Burdigalian restriction of the Tethyan Seaway and closure of its Iranian gateways. International Journal of Earth Sciences, 98: 627-650.

Keywords

• Micropaleontology
• sedimentary environment
• Qom Formation
• Zanjan

Main Subjects

• Systematic Paleontology & Biostratigraphy
• Microfacies and Sedimentary Environments

---

References

آقامیرزایی، ا.، صفری، ا.، وزیری مقدم، ح.، 1392. آنالیز ریزرخساره‌ها و تفسیر محیط رسوبی سازند قم در منطقه مرق (جنوب غرب کاشان). هفتمین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه اصفهان، ص 217.

بهرامی زاده سجادی، ح.، 1388. رخساره‌های زیستی میکروسکپی حوضه رسوبی زاگرس پرمین ـ نئوژن. اداره مطالعات و تحقیقات زمین شناسی و ژئوسیمی، مدیریت اکتشاف، شرکت ملی نفت ایران، 622 ص.

بخشی، ا.، لیاقت، م.، فیضی ا.، 1394. ریزرخساره‌ها، مدل رسوب‌گذاری و لیتواستراتیگرافی سازند قم در ناحیه میانه ـ بستان‌آباد. پژوهش‌های دانش زمین، 21: 19-39.

بهفروزی، ا.، صفری، ا. و وزیری مقدم، ح.، 1388. بررسی ریز رخساره‌ها و تفسیر محیط رسوبی سازند قم در منطقه چنار (شمال غرب کاشان). رخساره‌های رسوبی، 2: 143-152.

جلالی، م.، صادقی، ع.، آدابی، م.ح.، 1395. ریزرخساره‌ها، محیط رسوبی و چینه نگاری سکانسی سازند قم در برش سطحی شرق سیاه کوه (جنوب گرمسار). فصلنامه زمین شناسی ایران، 39: 83-102.

حسینی نژاد، س.م.، رامه، ح. اهری پور، ر.، 1395. زیست چینه‌نگاری و محیط رسوبی سازند قم در برش تلن کوه، جنوب باختری سمنان. رسوب شناسی کاربردی، 7: 101-116.

خاکسار، ک.، سهرابی ملایوسفی، م.، رحمانیان، س.، 1389. میکروفاسیس و محیط رسوبی سازند قم در منطقه خورآباد ـ ورجون. فصلنامه علمی پژوهشی زمین‌شناسی و محیط زیست،12: 51-61.

دانشیان، ج.، اخلاقی، م.، 1392. تعیین محیط دیرینه نهشته‌های سازند قم بر اساس فرامینیفرا پلانکتیک و بنتیک در برش کلتکه، جنوب غرب ماه نشان. هفدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه شهید بهشتی، صص 151-158.

دانشیان، ج.، درخشانی، م.، 1387. پالئواکولوژی روزن بران سازند قم در برش قصر بهرام، دامنه‌های شمال غربی سیاه کوه، واقع در جنوب گرمسار. مجله پژوهشی دانشگاه اصفهان، 30 (1): 1-16.

دانشیان، ج.، سعیدی مهر، ا.، 1384. گسترش چینه شناسی فرامینیفرای بنتونیک سازند قم در جزیره قیون داغی دریاچه ارومیه. نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، صص 429-420.

دانشیان، ج.، یزدانی، ه.، 1384. مطالعه گسترش چینه‌شناسی فرامینیفرهای بنتونیک سازند قم در برش کهلو پایین، غرب ساوه. نهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، صص 246-250.

دانشیان، ج.، اسدی مهماندوستی، ا.، رمضانی دانا، ل.، 1396. ریزرخساره، محیط رسوبی و چینه‌نگاری سکانسی سازند قم در برش ده نمک، شمال شرق گرمسار. فصلنامه زمین شناسی ایران، 41: 23-43.

دانشیان، ج.، باغبانی، د.، ایمن دوست، ع.، جلالی، م.، 1388. آنالیز رخساره‌های سنگی و چینه‌نگاری سکانسی نهشته‌های سازند قم در جنوب باختر سلطانیه. سومین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، صص 96-100.

دانشیان، ج.، شهرابی، م.، اخلاقی، م.، 1389. زیست چینه نگاری و محیط دیرینه نهشته‌های سازند قم در شمال خاور ماه نشان. مجله علوم زمین، 76: 45-50.

دانشیان، ج.، مصدق، ح.، خلج، ح.، قاسمی، ع.، 1387. چینه نگاری سکانسی نهشته‌های سازند قم در ناحیه الگو (برش کوه بیچاره) در جنوب شرق قم، شمال ایران مرکزی. مجله پژوهشی علوم پایه دانشگاه اصفهان، 34: 19-54.

دهقان، ر.، صفری، ا.، وزیری مقدم، ح.، 1389. بررسی ریز رخساره‌ها و محیط‌های رسوبی سازند قم در ناحیه قهرود (جنوب کاشان). مجله پژوهش‌های دانش زمین، 3: 60-73.

رحیم زاده، ف.، 1373. زمین شناسـی ایـران: الیگوسـن، میوسـن و پلیوسـن. سـازمان زمـین شناسـی و اکتـشافات معـدنی کـشور، 311ص.

عالیپور، ش.، میرزایی عطاآبادی، م.، زهدی، ا.، رحمانی، ع.، 1395. چینه‌شناسی و ریزرخساره‌های سازند قم در منطقه قمچقای، جنوب زنجان. یازدهمین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه پیام نور طبس، ص 190.

عبدالهی، ن.، 1396. محیط رسوبی و چینه نگاری سکانسی سازند قم در منطقه جلبر (ارومیه). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه، ص80.

کاروان، م.، محبوبی، ا.، وزیری مقدم، ح.، موسوی حرمی، ر.، 1393. رخساره‌های رسوبی و چینه نگاری سکانسی نهشته‌های سازند قم در شمال خاوری دلیجان، شمال باختری ایران مرکزی. فصلنامه علوم زمین 94: 237-248.

کلانتری، ا.، 1371. سنگ چینه‌ای و رخساره‌های میکروسکپی زاگرس. آزمایشگاه‌های زمین‌شناسی، اکتشاف و تولید، شرکت ملی نفت ایران، 421ص.

لطفی، م.، 1380. نقشه زمین شناسی ماه نشان، مقیاس 1:100000. سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

ماهر، ح.، صفری، ا.، کنگازیان، ع. 1394. بررسی ریزرخساره‌ها و محیط رسوبی سازند قم در منطقه کامو (جنوب غرب کاشان). نهمین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، ص 186.

محمدی، ا.، صفری، ا.، وزیری مقدم، ح.، محمدی منفرد، م.، 1388. بررسی ریزرخساره‌ها و محیط رسوبی سازند قم در ناحیه جزه (جنوب کاشان). رخساره‌های رسوبی، 1: 81-94.

محمدی، ا.، وزیری، م.ر.، داستانپور، م.، 1393. بررسی ریزرخساره­ها و بازسازی محیط رسوب­‌گذاری سازند قم در ناحیه سیرجان، جنوب ­غرب کرمان. پژوهش‌­های چینه‌­نگاری و رسوب­شناسی، 55: 35-54.

محمدی، ا.، عامری، ح.، 1395. ریزرخساره‌ها و مدل رسوب‌گذاری سازند قم در ناحیه خور آباد (جنوب شرقی قم). پژوهش‌های دانش زمین، 28: 37-58.

محمدی، ا.، عامری، ح.، قائدی، م.، وزیری، م.ر.، داستانپور، م.، صادقی، ر. 1394. زیست‌چینه نگاری، ریزرخساره‌ها و مدل رسوبی‌گذاری سازند قم در شمال شرق نطنز (جنوب شرقی حوضه پس کمان قم). دیرینه شناسی، 3 (2): 198-219.

محمدی، م.، یوسفی راد، م.، هدایت، ف.، قاسمی، م.، نیستانی، ع.، 1395. بررسی ریز رخساره‌ها و تفسیر محیط رسوبی نهشته‌های الیگوسن ـ میوسن (سازند قم) در ناحیه فلوجرد. دهمین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه فرهنگیان نیشابور، ص187.

مهیاد، م.، صفری، ا.، وزیری مقدم، ح.، صیرفیان، ع. 1397. بازسازی شرایط محیط رسوبی دیرینه و شناسایی سکانس­‌های رسوبی موجود در سازند قم بر اساس میکروفسیل‌­ها در ناحیه کهک (جنوب غرب قم). زمین شناسی نفت ایران، 15: 32-48.

منصوری، پ.، صفری، ا.، 1392. میکروفاسیس و محیط رسوبی سازند قم در ناحیه نراق (شمال شرق دلیجان). هفتمین همایش انجمن دیرینه شناسی ایران، دانشگاه اصفهان، صص 169-173.

نوری، م.، زهدی، ا.، کوهستانی، ح.، نباتیان، ق.، مختاری، م.ع.ا.، 1399. سنگ‌چینه‌نگاری، ریزرخساره‌ها و محیط رسوبی سازند قم در برش کانسار سلستین مادآباد، جنوب زنجان. رخساره‌­های رسوبی، 11: 288-302.

Adams, T.D., & Bourgeois, F., 1967. Asmari biostratigraphy. Iranian Oil Operating Companies. Geological and Exploration Division, Report 1074: 1-37. (Unpublished)

Amirshahkarami, M., & Karavan, M., 2015. Microfacies models and sequence stratigraphic architecture of the Oligocene–Miocene Qom Formation, south of Qom City, Iran. Geoscience Frontiers, 6: 593-604.

Behforouzi, E., & Safari, A., 2011. Biostratigraphy and paleoecology of the Qom Formation in the Chenar area (northwestern Kashan), Iran. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 28: 555-565.

Berberian, M., & King, G., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18: 210-265.

Bozorgnia, F., 1966. Qom formation stratigraphy of the Central Basin of Iran and its intercontinental position. Bulletin of the Iran Petroleum Institute, 24: 69-76.

Daneshian, J., & Aftabi, A., 2010. Foraminiferal biostratigraphy of the Qom Formation on the basis of new investigation at Navab anticline, in southeast Kashan. Journal of Science University of Tehran, 35: 137-154.

Daneshian, J., & Dana, L.R., 2019. Benthic foraminiferal events of the Qom Formation in the north Central Iran Zone. Paleontological Research, 23: 10-23.

Dozy, J., 1944. Comments on geological report no. 1 by Thiebaud (on the Qum-Saveh area). Geological report, 308.

Ehrenberg, S.N., Pickard, N.A.H., Laursen, G.V., Monibi, S., Mossadegh, Z.K., Svana, T.A., Aqrawi, A.A. M., McArthur, J.M. & Thirlwall, M.F., 2007. Strontium isotope stratigraphy of the Asmari Formation (Oligocene–Lower Miocene), SW Iran. Journal of Petroleum Geology, 30: 107–128.

Furrer, M., & Soder, P., 1955. The Oligo–Miocene marine formation in the Qom region (Central Iran): Proceedings of the 4^th World Petroleum Congress, Rome, Section I/A/5: 267–277.

Flugel, E., 2010. Microfacies of carbonate rocks: analysis, interpretation and application. Springer Science & Business Media, 1006 p.

Holakouee, Z., Maghfouri Moghaddam, I., Yazdi, M., & Yousefi yeganeh, B., 2018. Biostratigraphy and Microfacies of Qom Formation in Urumieh-Dokhtar Zone, Iran. International Journal of Engineering and Technology, 10: 1052-1066.

Jaafari, A., 1963. History and development of the Alborz and Sarajeh fields of Central Iran, 6^th World Petroleum Congress, Frankfurt am Main, Germany.

Karami-Movahed, F., Aleali, M., & Ghazanfari, P., 2016. Facies analysis, depositional environment and diagenetic features of the Qom Formation in the Saran Semnan, Central Iran. Open Journal of Geology, 6: 349-362.

Khoshtinat, N., & Mehri, M., 2015. Stratigraphy facies and sedimentary environments of Qom Formation Sofiyan region, North West of Iran. Indian Journal of Fundamental and Applied Life Science, 5: 4621-4628.

Laursen, G.V., Monibi, S., Allan, T.L., Pickard, N.A.H., Hosseiney, A., Vincent, B., Hamon, Y., Van Buchem, F.S.P., Moallemi, A., & Druillion, G., 2009. The Asmari Formation revisited: changed stratigraphic allocation and new biozonation. First International Petroleum Conference and Exhibition Shiraz, Iran.

Leoblich, A.R., & Tappan, J.H., 1988. Foraminiferal General and their Classiication. Van Nostrand Reinhold Company, 2: 869.

Mohammadi, E., Vaziri, M.R., & Dastanpour, M., 2015. Biostratigraphy of the Nummulitids and Lepidocyclinids bearing Qom Formation based on Larger Benthic Foraminifera (Sanandaj-Sirjan fore-arc basin and Central Iran back-arc basin, Iran). Arabian Journal of Geosciences, 8: 403-423.

Nouradini, M., Azami, S.H., Hamad, M., Yazdi, M., & Ashouri, A.R., 2015. Foraminiferal paleoecology and paleoenvironmental reconstructions of the lower Miocene deposits of the Qom Formation in Northeastern Isfahan, Central Iran. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 67: 59-73.

Reuter, M., Piller, W. E., Harzhauser, M., Mandic, O., Berning, B., Rogl, F., Kroh, A., Aubry, M. P., Wielandt-Schuster, U., & Hamedani, A., 2009. The Oligo/Miocene Qom Formation (Iran): evidence for an early Burdigalian restriction of the Tethyan Seaway and closure of its Iranian gateways. International Journal of Earth Sciences, 98: 627-650.

Sabouhi, M., Sheykh, M., Darvish, Z., & Naghavi Azad, M., 2010. Facies Analysis and Depositional environment of the Oligocene-Miocene Qom Formation in the Central Iran (Semnan area). EGU General Assembly Conference Abstracts, 30 p.

Van-Wagoner, J.C., W., Posamentier, Mitchum, H. R.M.Jr., Vail, P.R., Sarg, J.F., Loutit, T.S., & Hardenbol, J., 1988. An Overview of the Fundamentals of Sequence Stratigraphy and Key Definitions. In: Wilgus, C.K., Hastings, B.S., Posamentier, H., Van Wagoner, J., Ross, Ch.A., & Kendall, Ch.G.St.C. (eds.), Sea Level Changes: An Integrated Approach. SEPM Special Publication, 42: 39-45.

Yazdi, M., Parvanenezhad Shirazi, M., Rahiminejad, A.H., & Motavalipoor, R., 2012. Paleobathymetry and paleoecology of colonial corals from the Oligocene–early Miocene (?) Qom Formation (Dizlu area, central Iran). Carbonates and Evaporites, 27: 395-405.

Zhu, Y., Qi, Y., Zhang, B., Yang, H., He, C., Wang, S., Zhou W., Zhu, Q., & Li, Z., 2007. Revision of the age of the Qom Formation in the Central Iran Basin, Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 29: 715-721.