قديمي‌ترين سنگهايي كه در حوضة رسوبگذاري كپه داغ نهشته شده است، مربوط به شيل و سنگ ماسه‌هاي سازند كشف رود است كه سن آن باژوسين (ژوراسيك مياني) است. حوضة كپه داغ در كنار كمربند چين خوردة البرزوبينالود قرار گرفته، بنابراين براي روشن شدن چگونگي شكل‌گيري و نحوة تشكيل اين حوضة رسوبي، سرگذشت زمين‌شناسي البرز و بينالود بايد بررسي شود.

در پالئوزوئيك بين قاره‌هاي اوراسيا و گندوانا، اقيانوسي به نام تتيس كه آن را پالئوتتيس ياتتيس كهن مي‌نامند وجود داشته است. صفحة ايران جزئي ازابر قاره گندوانا بوده و در حاشيه جنوبي اين اقيانوس تتيس قرار داشته است. صفحة توران نيز در حاشية جنوبي ابر قارة اوراسيا و در ساحل شمالي اقيانوس تتيس جاي داشته است. در كربونيفر مياني پوستة اقيانوسي مزبور شكسته مي‌شود و فرورانش Subduction آن به زير صفحة قاره اي توران آغاز مي‌گردد.

فرورانش پوسته اقيانوسي تتيس كهن به زير پوسته قاره اي توران  سبب خارج شدن فلات قاره از آب و توقف رسوبگذاري در آن مي‌شود. به دليل فرورانش پوستة اقيانوسي به زير پوستة قاره‌اي، راندگيهايي با شيبي به سمت شمال در محل فرورانش ايجاد مي‌شود. همزمان با اين فرآيند در محل كنوني كمربند چين خورده ـ گسليده زاگرس ريفت درون قاره اي بر روي پوسته تشكيل مي گردد .اين ريفت منشا؛ اقيانوس جديدي است كه آن را تتيس جوان مينامند.

اين فرآيند سبب تشكيل يك منشور فزاينده در شمال پوستة اقيانوسي و جنوب پوستة قاره‌اي توران مي‌شود. ورقه‌هاي راندگي كه در منشور فزاينده شكل گرفته‌اند، قطعاتي از پوستة اقيانوسي را به همراه رسوبات توربيدايتي و رسوبات نواحي عميق دريا حمل كرده و به صورت تكرار واحدها بر روي پوسته قاره اي قطعه ايران مي رانند(علوي 1991). تمامي فرآيند هاي مزبور را مي‌توان آغاز كوهزايي هرسي‌نين دانست.

براساس مطالعات بولن (1988)، كوهزايي هرسي‌نين در شمال افغانستان حاصل فرورانش پوستة اقيانوسي پالئوتتيس به زير پوستة قاره‌اي توران يا لوراسيا مي‌باشد كه ادامه اين فرآيند را مي‌توان در شمال ايران نيز جستجو كرد. افيوليتهاي جنوب مشهد و شمال فريمان بقايايي از اين منشور فزآينده هستند (علوي 1991).

همانگونه كه عنوان شد، اثر كوهزايي هرسي‌نين بر حاشية اقيانوسي تتيس به صورت خارج شدن آن از آب و عدم رسوبگذاري در اين زمان بوده است.

همزمان با فرورانش پوسته اقيانوسي تتيس كهن به زير پوسته قاره اي توران ، قوس و لكانيكي در حاشية ورق توران و بر روي فلات قاره تشكيل مي‌شود.  بر پاية شواهد موجود، در اواخر پرمين و اوايل ترياس فرآيندهاي فرسايشي بر بلنديها و ارتفاعات ايجاد شده بر اثر فرورانش، تأثير گذاشته و در نتيجه رسوبات آواري را بر روي واحدهاي سنگي قديمي‌تر بر جاي مي‌گذارد. اين واحد آواري (سازند قره قيطان) در ناحية آق دربند واقع در شمال خاوري مشهد به صورت دگر شيب بر روي مجموعه‌هاي قديمي‌تر رسوب كرده است.

پيشروي در يا در ترياس، فلات قارة جديدي بر روي پي سنگ هرسي‌نين (حاشية جنوبي ورق توران) تشكيل مي‌دهد. آهكهاي سازند سفيد كوه كه در ناحية آق در بند برون زد دارند، در اين شرايط رسوب مي‌كنند. همزمان با اين فرآيند، بر روي صف‍حة ايران نيز رسوبات كربناته تشكيل مي‌شود.

 با ادامه باز شد گي اقيانوس نئوتتيس (تتيس جديد) در ترياس، در محل كنوني ارتفاعات زاگرس، صفحة ايران مركزي و افغانستان مركزي كه يك خشكي واحد بوده‌اند، به سمت شمال حركت مي‌كند. به سبب اين حركت، فرورانش پوستة اقيانوسي پالئوتنيس به زير ورق توران تشديد مي‌شود.

از اين زمان به بعد رسوبات و لكانوژنيك ترياس در يك حوضة پيش كماني Fore arc basin و يا در حوضة بين كماني inter arc basin بر روي آهك سفيد كوه راسب مي‌شوند، مجموعة ولكانوژنيك ترياس شامل سازند و لكانيكي سينا با سن ترياس مياني تا فوقاني است و به دنبال آن سازند شيلي ميانكوهي با واسطة يك ناپيوستگي و به صورت هم شيب بر روي سازند سينا قرار مي‌گيرد.

لازم به ذكر است كه از دونين تا ترياس، حوادث زمين‌شناسي و رسوبگذاري در كپه داغ و بينالود روندي كاملاً جداگانه را نشان مي‌دهد كه حاكي از جدا بودن اين دو پهنه از يكديگر دارد.

در ترياس مياني حادثه‌اي اتفاق مي‌افتد كه تاريخ زمين شناسي جداگانه بينالود و كپه داغ را به يكديگر مي‌پيوندد و آن برخورد دو صفحة ايران وتوران و يا دو بزرگ قارة لوراسيا و گندوانا است كه حاصل آن بسته شدن اقيانوس پالئوتتيس و هضم كامل پوستة اقيانوسي آن است. در نتيجة برخورد دو پوستة قاره‌اي مزبور كوهزايي سيمرين به وقوع مي‌پيوندد و مجموعة افيوليتي به همراه رسوبات مناطق عميق دريا بر روي صفحة ايران رورانده (Ubduction) مي‌شود. همانگونه كه قبلاً گفته شد افيوليتهاي جنوب مشهد و شمال فريمان كه سن‌پرمين فوقاني را نشان مي‌دهند، از اين جمله اند .در همين زمان، چين خوردگي و بالا آمدگي منطقه بينالود را كه در جنوب خط برخورد قرار داشته تحت تأثير قرار داده و باعث بالا آمدگي آن شده است. همزمان با كوهزايي، گرانيت‌زائي (Syn and post collision granits )  نيز صورت گرفته كه حاصل آن نفوذ گرانيت مشهد در بقاياي سنگي پالئوتتيس است.

بدنبال بالا آمدگي منطقة بينالود، فرسايش بر روي آن عمل كرده كه حاصل آن در ابتدا تشكيل كنگلو مرائي است كه به صورت دگر شيب بر روي بقاياي پالئوتتيس در جنوب مشهد ته نشست كرده است. سپس اين كنگلو مرا تبديل به توالي ماسه سنگ و شيل و در نهايت شيل مي‌شود كه معادل سازند شمشك است. سن آن ترياس فوقاني- ژوراسيك زيرين است. اين مجموعه در ابتدا قرمز رنگ بوده و خصوصيات رسوبات قاره‌اي را نشان مي‌دهد ولي تدريجاً تبديل به رسوبات با تلاقي خاكستري تيره رنگ مي‌شود.

در اين زمان رسوبات مشابهي بر روي لبة صفحة توران و ايران و همچنين بقاياي پالئوتتيس در مرز دو صفحه گذاشته مي‌شود كه خود تأييدي بر متصل شدن دو لبة قاره‌اي در اين زمان است. اثر اين كوهزايي در تمامي پهنة خرد قارة ايران تأثير گذار بوده است به طوريكه تمامي محيط فلات قارة حاكم بر ايران در ترياس پيشين ـ مياني كه رسوبات كربناته در آن ته‌نشين مي‌شده، از آب خارج شده و در اثر فرسايش سنگها ي كهن تر، سازند قاره‌اي و زغالدار شمشك در بيشتر مناطق ايران برجاي گذاشته شده كه اين مسئله در نقشه پالئوژئوگرافي ايران به خوبي قابل مشاهده است.

حركات كوهزايي سيمرين تا اواخر ژوراسيك زيرين در منطقه ادامه داشته ولي بتدريج از شدت آنها كاسته شده است. در اين زمان رسوبات دلتايي در دامنه‌هاي شمالي ارتفاعات بينالود تشكيل شده كه تناوبي از ماسه سنگ و مارنهاي زغالدار است. با آرام شدن محيط و فرو نشست بيشتر منطقه يك حوضة دريايي كم عمق Epicontinental بر روي لبه‌هاي دو قارة ايران و توران شكل مي گيرد . حاصل اين پديده تشكيل حوضة رسوبي كپه داغ بر روي صفحة توران و ته‌نشست تناوب مارن خاكستري روشن و آهك چمن بيد با سن‌ژوراسيك مياني است. در همين زمان در  بينالود مارنهاي خاكستري روشن دليچاي ته‌نشست كرده است. رخساره ستبرا وپراكندگي اين رسوبات نشان دهنده يك دوره ناپايداري برروي بلوك ايران است. همزمان در البرز آهكهاي مارني و ماسه‌اي به رنگ سبز خاكستري كه رخساره‌اي مشابه بينالود دارد، تشكيل شده است. در كرمان رسوبات قاره‌اي هجدك و در طبس نيز شيل‌هاي مارني و سنگ ماسه و افقهاي زغالدارسازند آب حاجي وهجدك نهشته شده است. بنابراين صفحة ايران در ژوراسيك مياني تشكيل  حوضه اي  را مي‌داده كه از جنوب به حوضة اقيانوسي نئوتتيس و از شمال به درياي كم عمقي كه بر روي پلاتفرم قاره‌اي تشكيل شده منتهي مي‌شده است.

در ژوراسيك فوقاني درياي مزبور بتدريج عميق‌تر و وسيع‌تر شده به طوريكه درياي ژوراسيك فوقاني البرز، كپه داغ، بينالود و ايران مركزي را مي‌پوشاند و در اكثر مناطق رسوبات كربناته بر جاي گذاشته شده به طوريكه در كپه داغ سازند آهكي و دولوميتي مزدوران و در بينالودوالبرز آهكهاي سازند لار ديده مي‌شود . مشابه آن در خاور ايران يعني آهك اسفنديار نيز تشكيل شده است.

در پايان ژوراسيك پوسته اقيانوسي نئوتتيس به زيربلوك ايران فرو ميرود و بسته‌شدن اين اقيانوس آغاز ميگرددودر نتيجة آن صفحة ايران تحت فشار قرار مي‌گيرد. اين حركات كه مربوط به كوهزايي سيميرين پسين است، سبب بالا آمدن و خروج قسمت زيادي از ايران از آب شده است. اين كوهزايي بر درياي كم عمق شمال شديداً تأثير گذاشته به طوريكه به تقريب دريا از سرتاسر اين منطقه عقب نشيني كرده و بدنبال آن رسوبات كنگلومرايي و سنگ ماسه‌اي قرمز رنگ سازند شوريجه در محيط قاره‌اي و رودخانه‌اي بر جاي گذاشته ميشود. بدنبال آن با عميق‌تر شدن تدريجي حوضة كپه داغ رسوبات مارني و آهكي سازند تيرگان و سرچشمه بر جاي گذاشته شده است.

در همين حال منطقة بينالود كه همزمان با كپه‌داغ در ابتداي كرتاسه و در اثر كوهزايي سيميرين پسين از آب خارج شده بود، براي مدتي در كرتاسه، دريا بر روي آن پيشروي كرده و احتمالاً قسمتهاي محدودي از آن را پوشانيده به طوري كه بيرون زدگيهايي از كنگلومرا و سنگ ماسه قاره‌اي و آهك در پاره‌اي نقاط ديده مي‌شود. همزمان با كوهزايي آلپي اواخر كرتاسه واوايل پالئو سن ، حوضة دريايي كپه داغ كم عمق مي‌شود كه وجود رسوبات سنگ ماسه‌اي، آهكهاي تخريبي و شيل و آهك ماسه اي نشان دهندة اين فرآيند است. پس از آن با شروع دوران سنوزوئيك، رسوبات خشكي پالئوسن (سازند پسته ليق) روي رسوبات دريائي كم عمق كرتاسه پاياني را مي‌پوشاند. پس از آن با فرونشست تدريجي حوضه در كپه داغ، سنگ آهك نخودي به اضافة مقاديري مارن و گچ مربوط به سازند چهل كمان در منطقه تشكيل مي‌شود كه مشابه آن در بينالود و همزمان در البرز با تشكيل آهك زيارت نيز ديده مي‌شود.

 پس از اين دوران، حوادثي كه در بينالود و البرز اتفاق مي‌افتد، بخصوص فعاليتهاي آتش فشاني، قابل مقايسه با كپه داغ نيست. در پايان ائوسن و بدنبال رسوبگذاري سازند خانگيران،حوضه كپه داغ بر اثر فعا ليتهاي كوهزائي از آب خارج شده و بدنبال آن رسوبات قاره‌اي نئوژن با دگرشيبي بر روي رسوبات قديمي‌تر قرار مي‌گيرد. اين پديده را مي‌توان در رابطه با شروع حركات كوهزايي معادل فاز پيرينه دانست كه با بالا آمدگي Uplifting و عقب نشيني دريا، در حوضة كپه داغ همراه بوده است.

افشار حرب (79-1969) بر اين باور است كه اين عقب نشيني در اواخر ائوسن از باختر كپه داغ آغاز شده و در پايان ائوسن و احتمالاً در اليگوسن آغازين به خاور كپه داغ رسيده است.

از ديدگاه بربريان و كينگ (1981) همزمان با آغاز دومين مرحلة بازشدگي درياي سرخ در ميوسن پاياني، تمام گسترة ايران تحت تأثير يك فشارش قرار مي‌گيرد كه در نتيجة آن بر بلنديهاي ايران زمين افزوده مي‌شود و فرسايش شديدي نيز حاكم مي‌گردد كه حاصل آن پر شدن سريع فرونشست‌ ها از رسوبات آبرفتي  است.حاصل اين تنش فشارشي، چين‌خوردگي و ايجاد گسلهاي راندگي در مجموعة كپه داغ است. همانگونه كه پيش از اين نيز عنوان شد، راستاي اين تنش فشارشي براساس مطالعة ساختمانهاي چين‌خورده و گسليده در منطقه، شمال، شمال خاور- جنوب، جنوب باختر است كه خود تأييدي بر منشأ اين نيرو مي‌باشد. گسلهاي راندگي به صورت شكننده Brittle عمل كرده و در سطح آنها برش گسلي ديده مي‌شود، چين خوردگيها نيز عمدتاً باز و يك سويه هستند و ساختمانهاي نسبتاً ساده‌اي را در منطقه ايجاد نموده‌اند.

پس از رخداد فوق، كه سبب چين خوردگي در منطقه شده، رسوبات پليوكواترنر به صورت دگرشيب بر روي آنها نهشته مي‌شود. در ادامة اعمال فشارش كه حاصل بازشدگي در درياي سرخ، چرخش خرد قارة ايران مركزي، حركت هند به سمت شمال و عوامل زمين ساختي ديگر مي‌باشد، گسلهاي راستا لغز در منطقه ايجاد مي‌شوند كه ساختمانهاي چين خورده و گسلهاي راندگي را در منطقه تحت تأثير حركت خود قرار مي‌دهند. شايد با نگاهي دقيق‌تر بتوان گفت كه تنش اعمالي بر منطقة مزبور، برآيندي است از تمامي فشارهايي كه تحت عوامل مختلف زمين ساختي، بر آن وارد مي‌شود و حاصل آن فشارشي است در جهت N10E، كه سبب تغييرات ساختاري در حوضة رسوبي كپه داغ مي‌شود. وجود گسلهاي فعال نشان از وجود و ادامة فرآيند فشارش در منطقه است .

 

زمين شناسي ساختماني:

ساختمانهاي موجود در زون كپه داغ شامل چين خوردگي ها و انواع گسل ها است كه در زير مختصري در مورد آنها توضيح داده مي شود.

چين‌ :

اولين ساختمان ايجاد شده(ازديدگاه زمان شكل گيري) چينهاهستندكه داراي راستايي به تقريب باختر،شمال باختر-خاور،جنوب خاور هستند.

مهمترين ساز وكار چين‌خوردگي در منطقه، ساز وكار خمش لغزش Flexural slip است. يكي از شواهد چنين مكانيزمي تشكيل خطواره‌هاي لغزشي Slicken sides  بر روي سطوح طبقه‌بندي و عمود بر محور چين‌خوردگي است كه سبب ايجاد سطوح جدا شده در حد فاصل بين طبقات مي‌گردد .اين ويژگي از خصوصيات چين‌هاي خميده با سطوح جدايش decollement buckle folds است (مورس و توايس 1992) كه سازوكار خم لغز در ايجاد آن نقش اساسي را ايفا مي‌كند. در اين چين‌ها طبقات رسوبي بر روي يكديگر لغزيده و به سمت محور چين نزديك مي‌شوند. اين شواهد در سازندهاي كپه داغ به مقدار فراوان و در اكثر طبقات رسوبي مشاهده مي‌شود .

علاوه بر اين تشكيل چين‌هاي موازي Parallel folds نيز از شواهد ديگري است كه سازوكار خم لغز را در چين‌خوردگي منطقه تأييد مي‌نمايد. در اين مدل چين‌خوردگي، ضخامت طبقات چين‌خورده در تمامي طول يالها و لولاي چين، يكسان و برابر است .اين چينها كه جزو چين‌هاي ناهماهنگ disharmonic طبقه‌بندي مي‌گردند با حركت به اعماق به يك سطح جدايش فاقد چين‌خوردگي  decollement منتهي مي‌شوند، كه به دليل ثابت ماندن ضخامت چين‌ها در محل لولا يا يالهاي چين مي‌باشد. علاوه بر آن، در اين سبك چين‌خوردگي، تفاوت ضخامت و شكل‌پذيري لايه‌ها ductility contrast در شكل چين‌خوردگي بسيار مؤثر است، بدين‌صورت كه اگر ضخامت طبقات افزايش يابد، چين‌ها داراي طول موج و دامنة بزرگتر و در صورت كاهش ضخامت، طول موج و دامنة آنها كوچكتر خواهد شد.

غالب چين‌هاي موجود در منطقه به طور ميانگين محوري خاوري - باختري داشته كه اين نشان دهندة كوتاه شدگي در جهت شمال- جنوب است. به اين ترتيب محور تنش غالب در منطقه نيز مي‌بايد در جهت شمال- جنوب بر واحدهاي سنگي اعمال گردد.

گسل :

دومين ساختمانهاي تشكيل شده گسلهاي راندگي مي باشند.همانگونه كه بيان شد حوضة رسوبي كپه‌داغ كه مجموعه‌اي از سازندهاي رسوبي مختلف است، تحت يك تنش فشارشي قرار دارد كه حاصل آن در ابتدا كوتاه‌شدگي و چين‌خوردگي است . در اثر ادامة فرآيند فشارش در پاره‌اي نقاط گسلهاي راندگي نيز ايجاد مي شود. امتداد گسلهاي راندگي به موازات سطوح محوري چينها است و محل قرار گرفتن و جايگاه گسلهاي راندگي همواره در يال چينهاي برگشته است. بنابراين چينهاي برگشته‌اي كه در ارتباط با گسلهاي راندگي هستند را مي‌توان چين پيشروي گسل Fault propagation fold ناميد.

با ادامة فشارش در منطقه، شكستگيهايي در سنگها شكل مي گيرد كه در حقيقت منشأ ايجاد گسلهاي راستالفز هستند. با ادامة اعمال نيرو، در امتداد شكستگيهاي مزبور جابجايي صورت مي‌گيرد و گسلهاي راستا لغز تشكيل مي شوند. بنابراين سومين ساختمانهاي شكل گرفته درناحيه،گسلهاي راستالغزهستند. گسلهاي راستا لفز داراي دو روند اصلي هستند كه آنها را به دو سري جداگانه تقسيم مي‌كند. سري اول داراي روند كل NE-SE بوده و حركت غالب در آنها چپ بر است. سري دوم داراي روند كلي  NE-SE مي‌باشد و بيشتر آنها حركت راستبر  نشان مي‌دهند.

حركت اين گسلها باعث بريدگي محور چين‌ها و گسلهاي راندگي مي گردد. نحوة حركت و چگونگي كنار هم قرار گرفتن گسلهاي را ستا لفز، اشكال تكتونيكي متفاوتي را در منطقه ايجاد نموده است. در پاره‌اي نقاط حركت دو گسل را ستا لفز در كنار يكديگر باعث ايجاد يك سري از گسلهاي امتداد لفز فرعي شده كه تقريباً به موازات گسلهاي قبلي قرار گرفته و اشكال بادبزني Imbricate يا افشان (دم اسبي) را ايجاد مي كنند.

حركت راستبر يا چپ بر در گسلهاي را ستا لفز مي‌تواند چنين شكلي را بوجود آورد. در پاره‌اي نقاط نيز حركت بلوكهاي اطراف يك گسل را ستا لفز سبب شده تا شكستگيهايي با زاويه اي حاده در كنار آن ايجاد شود و در پي ادامة فعاليت و حركت گسل را ستا لفز، در امتداد شكستگيها جابجايي صورت مي‌گيرد كه بسته به چپ بر يا راستبر بودن گسلة اصلي، گسلهاي شيب لفز فرعي با مؤلفة معكوس و راندگي يا نرمال در كنارة گسل اصل ايجاد مي‌شود.

درزه :

اعمال تنش در منطقة، علاوه بر ايجاد ساختمانهاي چين‌خورده و گسليده، درزه‌هاي فراواني را نيز ايجاد نموده است.بر اساس مختصات درزه‌ها و چگونگي ارتباط آنها با ساختمانهاي چين‌خورده و گسليده به خوبي مي‌توان نوع آنها را معين نمود.درزه هاي تشكيل شده از نوع درزه‌هاي كششي Tensile joints  و درزه‌هاي برشي Shear joints  هستند.

درزه‌هاي كششي با بازشدگي همراه هستند و فضاي ايجاد شده در راستاي درزه ها،عمدتاً توسط كلسيت پر شده است .اين درزه‌ها به دو سري با راستا هاي متفاوت تفكيك مي شوند.يك سري عمود بر محور چين‌خوردگي ايجاد شده‌اند و به عنوان درزه‌هاي عرضي Transverse joints در نظر گرفته مي‌شوند. امتداد اين درزه‌ها به تقريب به موازات تنش چيره اعمال شده بر ناحيه است و از نظر آماري بيشترين تراكم و گسترش را در سطح منطقه دارا هستند.

سري ديگر درزه‌هاي كششي به موازات محور چين‌خوردگي جهت‌يابي شده‌اند و به عنوان درزه‌هاي طولي Longitudinal joints معرفي مي‌شوند. اين درزه‌ها از ديدگاه آماري، كمترين گسترش را در منطقه دارا هستند. اين دو دسته شكستگي كششي به تقريب برهم عمود هستند.

 درزه‌هاي برشي به عنوان درزه‌هاي هم يوغ معرفي مي‌شوند و گاه آثار لفزش Slicken sides نيز در سطح آنها مشاهده مي‌شود .