استان قم با وسعتی معادل 11240 کيلومتر مربع در مرکز کشور واقع شده و مرکز آن شهر قم است. اين استان بين 51 30 و 30 درجه طول شرقی نسبت به نصف النهار گرينويچ و 15 35 و 24 15 درجه عرض شمالی نسبت به خط استوا قرار گرفته است. استان قم از شمال به جلگه ورامين و شهر ری از استان تهران و ساوه از استان مرکزی و کاشان از استان اصفهان و کوير نمک و از غرب به شهرستان های آشتيان و تفرش از استان مرکزی محدود است.

«زمين شناسی استان قم»

«ائوسن در ايران مرکزی»

رسوبات ائوسن در ايران مرکزی نسبت به هم فاصله دارند و به عبارت ديگر به حالت پراکنده اند. به عقيده گانسر (1959)، قديم ترين رسوبات ائوسن فسيل دار اين ناحيه به لوتسيسن تعلق دارد. در حالی که رسوبات ائوسن فوقانی گسترش بسيار کمتر و محدودتر دارند.

وجود کنکومراهايی که قطعات سازنده آن ها درشت دانه دار و در قاعده رسوبات ائوسن ميانی يافت می شوند، حاکی از آن است که قبل از ائوسن ميانی، برآمدگی های مهمی در ايران مرکزی وجود داشته است. بهترين مقاطع ائوسن در نزديکی سه (اصفهان) ديده می شود.

درجنوب قم، ضخامت سنگ های ائوسن به 2000 متر می رسد و کوه های مرتفعی در منطقه تشکيل می دهد که می توان آن ها را تناولی از مواد آتشفشانی و رسوبی دانست. گانسر (1959)، رسوبات آهکی توسين اين منطقه را به صورت عدسی هايی در داخل سنگ های بازالتی گزارش کرده است.

«سازند قرمز تحتانی L.R.F »

اين نام اولين بار به وسيله گانسر (1955) به کار گرفته شد و شامل رسوبات قرمز رنگی است که بين لايه های آتشفشانی – رسوبی ائوسن و لايه های دريايی اوگيلو – ميوسن (سازند قم) قرار دارد. وجه تمايز سازند قرمز زيرين از سازند قرمز فوقانی در آن است که مستقيماً و در بلافصل حد زيرين سازند قم در ناحيه قم و هر جای ديگری از حوضه تر سير ايران مرکزی ديده می شود. ضخامت حداکثر آن 1000 متر (بين 300 تا 1000 متر و سن آن اوليگوسن آغازی است (فورر و سودر ) ولی ف. بزرگ نيا (1966)، روپلين می داند. در ناحيه قم، رسوبات سازند قرمز تحتانی، در مرکز تاقديس ها يافت می شود و تناوبی از مارن های رس دار رنگارنگ است که در آن لايه های گچ و شيل و سيلستون و ماسه سنگ هماتيتی هم يافت می شود. در بخش انتهايی، گاهی لايه های آتشفشانی هم به ضخامت متفاوت ديده شده است.

به عقيده آبه و ديگران (1964)، حفاری های چاه های نفت شمال قم بيش از 500 متر در سازند قم در سازند قرمز تحتانی عبور کرده، ولی به قاعده آن نرسيده است. قسمت حفر شده اين سازند شامل دو قسمت است:

- بخش تحتانی ضخامت زياد داشته و شامل نمک، گاه ايندريت و گچ و رسن های الوان است.

- بخش فوقانی به ضخامت 70 متر و اساساً از لايه های قرمز است.

به عقيده اين محققان و براساس بررسی های راديو متری و دانه های گرده موجود، کوه گنبد نمک شمال غرب قم از نمک های بخش تحتانی اين سازند ريشه می گيرد. در حاشيه جنوبی حوضه قم، سازند قرمز تحتانی به طور جانبی به کنگلومرای قرمز تبديل می شود.

«سازند قم»

نام اين سازند از شهر قم گرفته شده، ولی در گذشته به اسامی مختلف ناميده می شده است.

فوررو سودر به آن تشکيلات اوگيلوميوسن، ريبن (1935) به آن نئوژن زيرين دريايی و فورون (1941) قسمتی از آن را مارن اکی تاينن لپيدو سيکلينا دار قم ناميده است. گانسر (1955) و دوزی هم به آن سازند قم گفته اند.

برای قطع نمونه آن، نقطه خاصی در نظر گرفته نشده است، ولی ناحيه نمونه آن را عموماً در کوههای حاشيه جنوب دشت قم مانند کوه ميل، دو چاه، دو برادر، نرداقی، خور آباد و شوراب که سازند مزبور يا مختصر تغييرات جانبی رضنمون دارد در نظر گرفته می شود.

ضخامت سازند قم 1200 متر و از نظر ليتولوژی به 9 بخش (ممبر) تقسيم می شود ه از قاعده به قله شامل:

1 – بخش a، آهک قاعده ای (به ضخامت 34-80 متر) و شامل آهک های آلی تخريبی قهوه ای رنگ و ضخيم لايه تا ماسيوتا اندازه ای ماسه ای است و در آن قطعات بريوزوآ، ميليوليد، تکستولاريا، روقاليدها و اسکوتلا يافت می شود.

2 – بخش b، (به ضخامت 149- 319 متر) شامل مارن، مارن ماسه ای و ماسه سنگ وبخشی از آن گلوکوينتی وفسيل های فراوان دارد، مانند ميوژيپسينا و گلوبور و تاليا و ....

3 – بخش 1 – c، (به ضخامت 130- 280 متر) که شامل تناوبی از آهک آلی تخريبی و مارن است، ولی در بخش های فوقانی آن مارن زيادتر می شود.

4 – بخش 2- c، (6 تا 150 متر ضخامت دارد) به طور محلی در نقاطی که مواد آتشفشانی وجود داشته باشد ضخامت آن به بيش از 300 متر می رسد، ولی اصولاً شامل شيل قرمز و خاکستری، ماسه سنگ، ژيپس، و به طور محلی (خورآباد) واجد گدازه و لايه های و لايه های آذر آواری است. در آن استراکودهای لب شور تا آب شيرين نيز يافت شده است.

وجود رسوبات شيلی قرمز رنگ و ژپيس نشانه ای از عقب نشينی دريا و پايان اولين مرحله چرخه رسوبی دريايی قم است که شروع آن از بخش a بوده است.

5 – بخش 3 – C، (به ضخامت 30-70 متر) آهک بريوز و آداری است که در قاعده آن لايه های از اُاُليست يافت می شود، اين مرحله را بايد شروع دومين پيشروی دريايی قم دانست.

6 – بخش 4 – C، (به ضخامت تقريبی 30 متر) بيشتر از آهک تشکيل شده ولی گاهی به طور جانبی به شيل های آهکی و آهک ريفی تبديل می شود.

7 – بخش d، (به ضخامت 20 تا 40 متر) از ژيپس و کمی شيل قرمز تشکيل شده و فاقد فسيل است، بنابراين دومين چرخه رسوبی قم در اين مرحله به پايان می رسد.

8 – بخش e، (80 تا 65 متر ضخامت دارد) از مارن سبز تشکيل يافته و قسمتی از آن ژيپسی است به علاوه کمی آهک های رسی به صورت بين لايه ای نيز در آن وجود دارد. اين بخش فسيل گلو بيرژين. فراوان دارد. رسوبات بخش e را می توان مرحله سوم پيشروی دريای قم دانست که رسوبات قرمز فوقانی آخرين مرحله چرخه رسوبی سوم است.

9 – بخش f، (آهک فوقانی به ضخامت 180 تا 320 متر) آهک کرم رنگ است و با مارن های سبز رنگ ممبر e حالت بين لايه ای دارد.

حد زيرين و فوقانی سازند قم: در کنتاکت زيرين سازند قم، يعنی در زير آهک قاعده ای بخش a، شيل های قرمز، سبز – خاکستری و سيلستون به طور هم شيب قرار دارند. طبق نوشته اشتوکلين (1972)، کنتاکت مزبور تدريجی و 20 تا 30 متر ضخامت دارد و شامل تناوبی از مارن سيلتی قرمز و سبز، ماسه سنگ و آهک نازک محتوی مرجان، ميليوليد و نئوآلوئولينا و .... است. منتهی اليه غربی ناحيه مقطع نمونه (ميل، جنوب کوه نمک)، آهک فوقانی وجود نداشته و مارن های بخش e به وسيله لايه ای از ژيپس به ضخامت تقريبی 50 متر پوشيده می شود اين ژيپس را بايد معادل واحدهای سراجه ديده می شوند. چنان که خواهيم ديد، آبه و همکار (1964)، اين تبخيری ها را جزو رسوبات تبخيری بخش فوقانی سازند قم در نظر می گيرد.

نقشه

سن سازنده قم: سن سازند قم اوگيلوسن ميانی – پايانی تا ميوسن پيشين و آن را معادل سازند آسماری در زاگرس می دانند. قديم ترين لايه ای سازند قم در ناحيه مقطع نمونه ديده نمی شود، ولی کمی دورتر و در سمت جنوب، در کوه های جنوب و مغرب کاشان به صورت شيل های سبز فسيل دار ظاهر می شود که با لايه های کنگلومرائی سازند قرمز زيرين حالت بين لايه ای دارد، ولی به طور جانبی به سازند قم تبديل می شود.

به عقيده ف. بزرگ نيا (1966)، وجود نوموليت انترمديوس، اولبپدنيا در ممبر بدون نام جنوب کاشان امکان می دهد تا قسمت زيرين را با بخش تحتانی سازند آسماری معادل بدانيم و بخش زيرين سازند قم را روپلين در نظر بگيريم، بخش f نيز سن بورد يگالين و با آسماری فوقانی قابل انطباق است. (ف . بزرگ نيا، 1966). با پذيرش اين دوحد، می توان گفت که دريای قم تقريباً حدود 20 ميليون سال در ايران مرکزی دوام داشته است.

اهميت و گسترش سازند قم: در ايران مرکزی سازند قم جهت اکتشافات نفت (چاه شماره 5 البرز واقع در شمال قم که هنوز آثار آن در منطقه باقی مانده است) يا گاز (چاه سراجه در تاقديس سراجه در جنوب شرق قم) اهميت بسيار دارد در مقاطع تحت الارضی اين دو چاه، ضخامت سازند قم از چاه سراجه (در حدود 1000 متر) به البرز (در حدود 700 متر) کاهش می يابد. تمام محبرهايی که در بالا گفته شد به استثنای آهک فوقانی درهر دو چاه ديد می شود، ولی آهک فوقانی ديده نمی شود در اين حالت مارن های بخش e به وسيله بخش تبخيری 100 تا 200 متر متشکل از ژيپس، ايندريت، نمک و رس قرمز پوشيده می شود.

شمالی ترين بيرون زدگی های سازند قم در مره کوه دريای ارتفاعات البرز و لااقل از تهران تا سمنان قابل تعقيب، ولی ضخامت آن بسيار اندک است.

در مشرق ايران مرکزی، تشخيص سازند قم از لايه های قرمز رنگ مشکل است، حدّ شمال غرب آن در ناحيه ساوه و همدان واقع است که ضخامت آن 500 تا 2300 متر اندازه گيری شده و قسمت زيرين آن با لايه های بخش 1 – c ناحيه مقطع نمونه مطابقت دارد. به علاوه سازند قم در ناحيه تکاب، ميانه، و اطراف درياچه اروميه ديده می شود و از اينجا به رسوبات مشابهی مشابهی در نخجوان شوروی و آناتولی ترکيه بپيوندد (اشتوکلين، 1972).

«سازند قرمز فوقانی U.R.F »

سازند قرمز فوقانی شامل لايه هايی ضخيم قرمز رنگ گچ دار و نمک داری است که در ايران مرکزی و شمال غرب ايران گسترش وسيع داشته و رسوبات سازند قم را می پوشانند. از نظر ليتولوژی، شبيه سازند قرمز زيرين است، لذا برای تميز آن از کلمه فوقانی هم استفاده می شود. نام اين سازند از سال 1350 به وسيله زمين شناسان شرکت ملی نفت ايران متداول و مرسوم شد و اولين بار در مورد بيرون زدگی های زيادی که در تپه ماهورهای دشت قم (تاقديس البرز و تاقديس سراجه که اين اسامی تاقديس ها به وسيله زمين شناسان شرکت ملّی نفت به تاقديس منطقه داده شده است) وجود داشت به کار رفت. اگر چه مقطع نمونه خاصی برابری آن وجود ندارد، ولی در همين مناطق، سازند مزبور، هم در سطح زمين و هم در مقاطع حفاری به خوبی مطالعه شده است، بنابراين می توان آنها را به عنوان مقطع نمونه عمومی در نظر گرفت.

زمين شناسان شرکت نفت در اين ناحيه آن به دو زير واحد تقسيم کرده اند:

- زير واحد تبخيری زيرين M1، به ضخامت 300 تا 500 متر متشکل از نمک، ايندريت، لايه های ريگ دار، و شيل های نازک لايه قيری و رس های نمک دار قرمز مزيتره.

- زير واحد فوقانی M2 ، به ضخامت 4000 متر تا 5000 متر به متشکل از مارن های گچ دار و ماسه سنگ های قرمز – قهوه ای تيره رنگ در قسمت تحتانی، مارن و ماسه سنگ های زرد قهوه ای تا قرمز روشن در قسمت فوقانی دو بخش مزبور به وسيله يک لايه کليدی از مارن سبز رنگ از هم جدا می شوند.

در مورد حد زيرين سازند قرمز فوقانی اتفاق نظر وجود ندارد: چنان که مستوفی و همکار (1959)، واحد تبخيری زيرين را جزء سازند قم در نظر می گيرند و ضخامت کل سازند قرمز فوقانی را بين 3000 تا 6000 متر اعلام می کنند به عقيده آنان، ماسه سنگ های حفره دار از مشخص ترين ويژگی های بخش بالايی سازند قرمز فوقانی است. آبه و ديگران (1964)، نيز واحد تبخيری زيرين را جزء سازند قم در نظر می گيرند و در تاقدس های البرز و سراجه آن را به سه بخش تقسيم می کنند:

- M1 به ضخامت تقريبی 2000 متر و متشکل از ماسه سنگ گچ دار به رنگ قرمز تيره، شيل و سيلتسيتون است. در بخش زيرين آن نيز لايه کليد سبز رنگ مارن وجود دارد.

- M2 به ضخامت تقريبی 1000 متر و عمدتاً متشکل از ماسه سنگ های حفره دار تشکيل شده است.

- M3 به ضخامت 300 تا 500 متر و شامل سيلتستون های گچ دار و مارن های زرد روشن است که در آن ماسه سنگ های آهک دار نرم به صورت بين لايه ای وجود دارد.

در کنتاکت زيرين سازند قرمز فوقانی، بخش تبخيری و مارن های سبز رنگ بخش e سازند قم به طور هم شيب قرار دارد، و در کنتاکت فوقانی، کنگلومرای پليوس آن را به صورت دگر شيب فرا می گيرد.

سازند قرمز فوقانی در يک حوضه قاره ای گسترده ای که انشعابات و زباله های زياد داشته ته نشين شده است. تغييرات جانبی در آن تا اندازه ای يکنواخت، ولی در جهت قائم بسيار متغيير است. به همين دليل در فواصل زياد قابل تطابق نيست. در بسياری نقاط می توان بين قسمت زيرين که رنگ تيره تر دارد و سرشار از رسوبات تبخيری است و غالباً واجد لايه های از مارن های سبز استرا کود دار است و بخش فوقانی که رنگ روشن تر داشته (گلی، قهوه ای روشن) و رسوبات تبخيری آن کمتر و درعوض قطعات تبخيری دانه درشت بيشتری دارد تفاوت قايل شد.

به نوشته اشتوکلين (1972)، مرکز حوضه سازند قرمز فوقانی احتمالاً در کوير بزرگ ايران مرکزی واقع بوده است، چه در آنجا، ضخامت اين سازند به 6000 متر می رسد و ضخامت لايه های تبخيری زيرين نسبتاً زياد است. به علاوه در آن لايه های متعددی وجود دارد که بارس های نمک دار و مارن های سبز رنگ حالت بين لايه ای دارد. اين رسوبات همراه با سازند قم و حتی با سازند قرمز زيرين نيز معادل باشد. در برخی از معادلات جديد، رسوبات قرمز رنگ مشرق و مناطق حاشيه ای فوق الذکر، با اصطلاح عمومی لايه قرمز نئوژن معرفی شده است.

سازند قرمز فوقانی و لايه های قرمز نئوژن به طور جانبی به کنگومرا تبديل می شود در اين حالت تشخيص آن از کنگلومرای پليوس بسيار مشکل است.

همان طور که در بالا ذکر شد، سازند قرمز فوقانی از نظر ليتولوژی و ضخامت در مناطق مختلف متفاوت است، چنان که در کوه يزدان (جنوب قم) ضخامت آن 3000 متر و از نظر ليتولوژی شامل بخش های زير است (نوگل، 1978):

1 – شيل، سيلت استون، و ماسه سنگ معمولاً به رنگ قرمز.

2 – تناوبی از ماسه سنگ، شيل – کنگلومرا به رنگ قرمز قهوه ای.

3 – تناوبی از مارن و شيل های الوان حاوی گچ که بخش فوقانی آن و ماسه سنگ ضخيم لايه به رنگ قهوه ای شکلاتی تشکيل يافته است.

4 – مارن های گلی رنگ يا ماسه سنگ که واجد لايه های نازک گچ است.

سن سازند قرمز فوقانی در ناحيه قم، به ميوسن ميانی تا فوقانی نسبت می دهند. حد فوقانی در سازند قرمز فوقانی در ايران مرکزی تا کنون معين نشده است، زيرا اگر چه در ناحيه قم حد بين سازند قرمز فوقانی و کنگلومرای پليوس حالت تا هم شيب دارد، ولی در ساير نقاط، دارای حالت هم شيب و تدريجی است دريين 1966). به اين دليل سن آن در مناطق مختلف ممکن است متفاوت و ناهمزن باشد. به طور کلی شواهد صحرايی نشان می دهند که رسوبات سازند قرمز فوقانی در محيط قاره ای بيابانی و کولابی ته نشين شده است.

در اطراف تبريز، تشکيلات گچ و نمک داری وجود دارد که می توان آن را معادل سازند قرمز فوقانی دانست. ضخامت آن در برخی نقاط به بيش از 1000 متر می رسد (ريين، 1935)، و از ماسه سنگ خاکستری تا قرمز همراه با کنگلومرا و مارن های خاکستری و قرمز تشکيل شده است و در آن لايه های نمک و گچ نيز وجود دارد. ريين (1935)، حد لايه های گچ و نمک دار اطراف تبريز را ميوسن ميانی – فوقانی خاطر نشان کرده است.

بسياری از تپه ماهوری های قرمز رنگی که با رسوبات تبخيری آغشته باشد، جزء سازند قرمز فوقانی است که در برخی نقاط در زير رسوبات کويری، آبرفتی و يا بادی کواترنر، يا کنگلومرای پليوس از نظر مخفی مانده است. بسياری از قنات ها و يا چاه هايی که در اين قبيل رسوبات حفر شده باشند، آب شور دارند که عموماً از شستن املاح اين رسوبات حاصل شده اند.