סלע פולשני

קביעת ההרכב של סלעי יסוד יכולה ליידע מדענים על הפעילות הגעשית בעבר של מיקום.

סלעי יסוד נוצרים על ידי קירור והתגבשות של סלע נוזלי בטמפרטורה גבוהה, המכונה מאגמה. מאגמה היא תופעה נדירה יחסית על פני השטח והשכבות העליונות של כדור הארץ. עם זאת, מאגמה יכולה לפעמים להגיע לפני השטח באמצעות התפרצות געשית או אירוע דומה, וליצור סלעי יסוד שחולניים. לחלופין, מאגמה שמתקררת ומתגבשת מתחת לפני השטח של כדור הארץ מכונה סלע יסוד פולשני.

סרטון זה ימחיש כיצד נוצרים סלעי יסוד פולשניים, וידגים כיצד לדמות את היווצרותם באמצעות שני ניסויים פשוטים.

קירור והתגבשות מאגמה יכולים להתרחש במגוון סביבות, במגוון דרכים. למהירות הקירור, מהירה או איטית, יכולות להיות השפעות גדולות על הסלע שנוצר. קצבי קירור שונים מייצרים סלעים עם גודל, צורה וסידור גבישים שונים, גורמים המגדירים את מרקם הסלע הכולל. פני השטח, או קירור מהיר, מייצרים סלעים המאופיינים בגבישים קטנים מאוד, במרקם המכונה אפניטי.

לעומת זאת, התקררות המתרחשת מתחת לפני השטח כאשר גופי מאגמה מתמצקים בפנים כדור הארץ מתרחשת הרבה יותר לאט. מאגמה עשויה להתקיים בשלב המכונה התכה חלקית. התקררות והתמצקות זו יוצרת סלעים בעלי גבישים גדולים יחסית, הנראים לעין בלתי מזוינת. סלע מסוג זה מכונה סלע יסוד פולשני, וגדלי הגרגירים הגסים והגדולים יותר יוצרים מרקם המכונה פנריטי.

גם המרקם וגם ההרכב מגדירים את הסוגים הספציפיים של סלעי יסוד. מבחינה קומפוזיציונית, סלעי יסוד משתרעים על פני טווח של פלסי, לביניים, למאפיק. סלעים פלסיים עשירים באלומיניום וסיליקה, ואילו סלעים מאפיים מכילים פחות סיליקה, אך יותר ברזל ומגנזיום. קומפוזיציות מאגמה יכולות ליפול בכל מקום על הספקטרום שבין פלסי למאפי.

מבחינה כמותית, סלעים פלסיים מכילים כ-60-75% צורן דו-חמצני לפי משקל, והם נקראים באופן רחב יותר גרניטי. סלעים מאפיים מכילים כ-45-60% צורן דו חמצני, והם בזלתיים בהרכבם הרחב. קומפוזיציות ביניים, בערך 55-63% צורן דו חמצני, מכונות אנדזיטיות.

באמצעות שתי הדגמות מעבדה, אנו יכולים להמחיש את התהליכים של היווצרות סלעי יסוד פולשניים והיווצרות גבישים בטמפרטורות קירור שונות.

השלב הראשון בהדגמת המסה חלקית הוא בחירת תחליף לבה מתאים. נוזלים צבעוניים כמו מיצי פירות יכולים לעבוד היטב בשביל זה. כדי להתחיל את הניסוי, פתח מיכל מיץ ענבים קפוא שנרכש בחנות.

לאחר מכן, רוקנו רבע מהמיכל לידיים עטויות כפפות. סוחטים את המיץ הקפוא ומקפידים לספק לחץ קבוע ויציב. שימו לב שהנוזל המתנקז מהמיץ הקפוא הוא בצבע סגול עמוק. לעומת זאת, המוצק שנותר איבד חלק מצבעו ונראה חיוור יותר מבעבר.

המסת מיץ הענבים מדגימה את הרעיון של התכה חלקית, כפי שניתן לראות במאגמה. התכה ראשונית, שתהיה נוזלית, היא בדרך כלל בעלת הרכב שונה מסלע האב שעובר התכה.

החלק הפיגמנטי של מיץ הענבים נמס הכי מהר, כלומר חלק גדול מהפיגמנט יעבור למיכל בשלב מוקדם של הניסוי, וישאיר פחות צבע מאחור. זה מדמה התכה חלקית, ומדגיש את ההבדלים בהרכב המאגמה. הנוזל הראשון שנוצר במהלך התכה חלקית של סלע, המדומה על ידי החלק הצבוע של מיץ הענבים, מועשר ברכיבים פלסיים. כאשר הנוזל הזה מוסר מהמערכת, כפי שקורה בדרך כלל, אז הסלע שנותר, המיוצג על ידי הקרח הצלול יותר, יהיה בעל הרכב מאפי יותר.

תימול, תרכובת אורגנית טבעית, משמשת להדמיית התגבשות סלעים. מפזרים שכבה של גבישי תימול לצלחת פטרי, מספיק כדי לכסות את התחתית. הניחו את צלחת הפטרי על צלחת חמה על מקום נמוך מאוד באזור מאוורר היטב. חום נמוך חשוב כדי למנוע את נדיפות הגבישים. לאחר שהגבישים נמסו, הסירו את צלחת הפטרי מהאש. הניחו את המנה על שולחן בטמפרטורת החדר והתבוננו בקירור. חזור על שלבי החימום לעיל עם צלחת פטרי שנייה וגבישי תימול, אך לאחר ההמסה, קח את המנה והניח על גבי אמבט מי קרח להתקרר.

ניסוי גביש התימול מדגים מה קורה לגודל גרגירי סלע יסוד בקצבי קירור שונים. קירור מהיר מייצר גבישים קטנים יותר מאשר קירור איטי, והבדל זה ניתן להבחין בקלות בגבישי התימול שנוצרו מחדש. הגבישים המעורבים הנוצרים בתנאי קירור איטיים יותר דומים לאלה הנראים בסלעי יסוד פולשניים, הנוצרים בתהליך קירור איטי יותר מתחת לפני השטח של כדור הארץ. לעומת זאת, הגבישים הקטנים יותר הנוצרים בקירור מהיר דומים לסלעי יסוד אקסטרוסיביים, הידועים גם כסלעים אפניטיים, הנוצרים לאחר שמאגמה פורצת את פני השטח באמצעות התפרצות.

לזיהוי והבנת התכונות וההיווצרות של סלעי יסוד פולשניים יש יישומים נרחבים עבור גיאולוגים ואוכלוסיות אנושיות בכללותן.

סלעי יסוד פולשניים יכולים להיות סמנים לסוגים מסוימים של מרבצי עפרות. לדוגמה, גופי מאגמה חודרניים פלסיים עד בינוניים קשורים לעתים קרובות להיווצרות עפרות נחושת, מוליבדן, זהב או כסף. לעומת זאת, חדירות מאפיות עשויות להיות קשורות למרבצי כרום, פלטינה וניקל. היכולת לזהות בקלות מרבצים פוטנציאליים מאפשרת קידוח או כרייה ממוקדים, ויש לה השלכות עלות וסביבה על התעשייה.

אם מאגמות פורצות את פני השטח, מתרחשות התפרצויות געשיות. סלעי יסוד פולשניים הנמצאים באזור משמשים כסמן עבור גיאולוגים בשטח כדי לבדוק אם יש עדות לסלעים געשיים, וקביעת האזור כפעיל געשי פוטנציאלי, או פעיל בעבר מבחינה געשית. מידע זה יכול לשמש כדי לחזות את הסבירות שאזורים עדיין פעילים מבחינה געשית, או שיש להם פוטנציאל להפוך לכאלה בעתיד. זה חשוב לתכנון או ניהול של שימושי קרקע, או להערכת סיכונים פוטנציאליים ליישובים או מבנים קיימים.

סלעי יסוד פולשניים הם גם סמנים שימושיים לפענוח ההיסטוריה של כדור הארץ. קל יחסית לתארך סלעי יסוד. ניתן להשיג זאת על ידי מדידת השפע היחסי של איזוטופים רדיוגניים של הורה לבת, או איזוטופים של "תוצר דעיכה". מבחינה איכותית, סלעים שיש להם יחס גבוה יותר של שפע בת להורה רדיוגני הם מבוגרים יותר, מכיוון שהיה יותר זמן לאיזוטופים של הורים להתפרק לאיזוטופים של בת. סוג סלעי היסוד הקיימים באזור יכול גם להצביע על אזורי עבר של התכה בתוך הקרום היבשתי, פעילות אזור הפחתה ואזורי שבר יבשתי או אמצע האוקיינוס. זה נותן לגיאולוגים את היכולת להסיק איזה סוג של הגדרות טקטוניות היו קיימות בזמן היווצרות הסלע.

זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לסלעי יסוד פולשניים. כעת עליכם להבין את ההבדלים בין סלעי יסוד פולשניים וחודרניים, כיצד נוצרים סלעים פולשניים וכיצד לדמות התכה חלקית והיווצרות סלעים פולשניים במעבדה.

תודה שצפית!