סלע געשי

הלבה הפורצת מתוך הקרום נובעת ממאגמה – סלע שעבר התכה בעומק כדור הארץ, נאגר בתא מאגמה והובל באמצעות צינור הזנה או באמצעות סדקים בקרום אל פני השטח. המאגמה מכילה מרכיבים נדיפים כגזים ואדי מים, שמרביתם נפלטים ממנה כשהיא מגיעה סמוך לפני השטח. בשלב זה היא נקראת "לבה". בהגיעה אל פני השטח, הלבה החמה – 600-1,800°C – באה במגע עם אוויר או מים קרים ממנה, מתקררת במהירות ונוצרים ממנה סלעים געשיים.

  ערך מורחב – סביבת היווצרות

סלעים געשיים נוצרים בעקבות התפרצות געשית באזורים בהם מגיעה לבה אל פני הקרום, חלקם ממוקמים בשולי לוחות טקטוניים ואחרים מעל נקודות חמות תוך-לוחיות.

גבולות פתיחה הם שולי לוחות טקטוניים הנעים בכיוונים מנוגדים ומתרחקים זה מזה. לתוך הפער חודרת לבה, ובהתקרשותה לסלעים היא יוצרת שולי לוח חדשים. גבולות פתיחה אופייניים הם רכסים מרכז-אוקייניים דוגמת הרכס המרכז-אטלנטי – תוצר של תהליך התרחקותם של הלוח האפריקאי והלוח האירו-אסיאתי מהלוח הדרום-אמריקאי והלוח הצפון-אמריקאי. קצב ההתרחקות הוא גם קצב בניית הקרום החדש – כ-2.5 ס"מ בשנה. הרכס המרכז-אטלנטי אינו מוגבל רק לקרקעית האוקיינוס האטלנטי אלא נחשף על-פני השטח באיסלנד.

הסלע הגעשי הנפוץ בגבולות פתיחה כאלה הוא בזלת, ומקורו בהתכה חלקית של סלעים פרידוטיטים במעטפת הליתוספירית. הוא נוצר בעקבות התפרצות תת-ימית, ומפגש הלבה עם מי האוקיינוס יוצרת בזלת כרים או "לבת כרים" – מבנה בזלתי הדומה לכרים ובנוי מגבישים זעירים במעטה זכוכיתי. בגבולות פתיחה יבשתיים נפלטת הלבה מבעד לסדקים בקרום ויוצרת שפכי בזלת יבשתיים.

גבולות סגירה הם שולי לוחות טקטוניים הנעים זה לקראת זה. כאשר קרום אוקייני צפוף וכבד פוגש בקרום יבשתי או בקרום אוקייני צעיר שצפיפותו נמוכה יותר, הקרום הכבד חודר אל מתחת לקרום הקל. נקודת החדירה נקראת אזור הפחתה, ובתחתיתו נוצרת מאגמה אנדזיטית בתהליך של התכת שטף היוצרת בפליטתה קשתות איים וקשתות געשיות.

גבולות סגירה אלה אופייניים לטבעת האש המקיפה את האוקיינוס השקט ולרצועה הים-תיכונית בה מצויים הרי הגעש אטנה, וזוב, סטרומבולי וסנטוריני. הסלעים הגעשיים הנוצרים באזורים אלה הם אנדזיט, ריוליט ודקיט.

במקום בו הליתוספירה נמתחת נוצרים בקעים והעתקים. באזורים אלה מוגבלת מתיחת הליתוספירה והיווצרות המאגמה מהתכת המעטפת מתקיימת בעומק רב. המתיחה יוצרת שברים עמוקים בלוח, דרכם עולה מאגמה אל פני השטח ויוצרת בזלת תולאיטית, בזלות מסוג בסניט ונפליניט וכן סלעי טרכיט ופונוליט.

דוגמאות לגעשיות של העתקים בישראל ניתן לראות בהרי הגעש של קו התלים הישראלי ברמת הגולן ובהר הגעש קרני חיטין בגליל התחתון. הרי געש אלה נבנו כתוצאה מגעשיות של העתקי-משנה, שנפערו בעקבות היווצרות השבר הסורי-אפריקני.

  ערך מורחב – נקודה חמה (גאולוגיה)

בניגוד לאזורים הגעשיים המצויים בשולי לוחות, נקודה חמה נמצאת בתוך לוח טקטוני והגעשיות בה אינה נובעת מתנועת הלוחות. להפך, הנקודה החמה קבועה עמוק מתחת לקרום, והפעילות הגעשית המתרחשת מעליה נותרת באותה נקודה, גם כאשר הלוח חולף על פניה. דוגמה לכך ניתן לראות באיי הוואי, הנוצרים זה אחר זה מעל אותה נקודה חמה עם מעבר הלוח הפסיפי מעליה לכיוון צפון-מערב. נקודה חמה מצויה מעל תימרת מעטפת, בה עולה זרם של סלע חם מסביבתו מעומק רב במעטפת אל הקרום בשל הקונבקציה שמקורה בתחום אי הרציפות וייכרט-גוטנברג – הגבול בין המעטפת לגלעין כדור הארץ.^[1]

בנקודות חמות נוצרת מאגמה גרניטית הנוצרת מהתכה של קרום גרניטי באמצעות מאגמה בזלתית המתיכה את חלקו התחתון של הקרום ומדקקת אותו. בקרום הדק נוצרים סדקים עגולים, דרכם פורצת הלבה ובהתקרשותה יוצרת סלעי בזלת, פומיס וריוליט.

  ערך מורחב – התפרצות געשית

סוגים שונים של התפרצות געשית יוצרים מגוון של סלעים געשיים. לדוגמה, התפרצות הוואית יוצרת זרמי לבה בזלתית דלילה וחמה המכילה כמויות קטנות של גזים געשיים, ולרוב אינה פולטת חומר פירוקלסטי. הסלעים הנקרשים יהיו לכן חסרי נקבוביות. התפרצויות בעוצמה רבה יותר יפלטו לבה שתכולת הגזים בה גבוהה יותר, ולכן ייווצרו נקבוביות רבות וגדולות בסלעים הנוצרים בהן.

סלעים פירוקלסטיים

  ערך מורחב – סלע פירוקלסטי

התפרצויות עזות גורמות לפליטתם של חומרים פירוקלסטיים – קרעי לבה הנפלטים לאוויר במהלך ההתפרצות, בגדלים שונים:

• אבק – חלקיקים שגודלם פחות מ-500 מיקרומטר
• אפר געשי – פתיתים שגודלם מגיע עד 2 מ"מ
• לפילי – טיפות מותכות שגודלן נע בין 2 ל-64 מ"מ
• פצצות געשיות – גושי סלע מותכים שגודלם יותר מ-64 מ"מ
• בלוקים געשיים – גושי סלע מוצקים שגודלם יותר מ-64 מ"מ

בנופלם לקרקע נקראים חומרים אלה טפרה, ובהצטברותם הם יוצרים סלעים פירוקלסטיים דוגמת טוף וסקוריה, היוצרים חרוטים געשיים. שכבות של טפרה וזרמי לבה יוצרים הר געש שכבתי.

הרכבם הכימי והמינרלוגי של הסלעים הגעשיים נובע מתהליכים המתחילים בהתכה של סלעים והיווצרות המאגמה, בגיבוש המפריט המתרחש בה ובהובלתה ופליטתה כלבה.

  ערך מורחב – מיון TAS

מיון TAS הוא שיטה להבחנה בין הסלעים הגעשיים השונים, המבוססת על היחסים בין המרכיבים האלקליים לבין הסיליקה בסלע. השם TAS נובע מהגדרת השיטה: "Total Alkali versus Silica" – סך כל האלקלים לעומת הסיליקה.^[2] פרמטרים כימיים אלה שימושיים מאחר שהשיעור היחסי של האלקלים והסיליקה משחקים תפקיד חשוב בקביעת המינרלוגיה של הסלעים בפועל. שיטת מיון זו פשוטה לשימוש בסלעים שכבר עברו ניתוח כימי, וגאולוגים נוטים להשתמש בה מאחר שהיא עקבית.^[3] השיטה מפחיתה מים ופחמן דו-חמצני העשויים להימצא בסלע, ומחשבת מחדש את הרכבו הכימי הנותר כ-100%.^[4] באופן זה משמש מיון TAS אמצעי למחקר מקורם של הסלעים הגעשיים.

  ערך מורחב – דיאגרמת QAPF

דיאגרמת QAPF היא תרשים המשמש לסיווג סלעי יסוד על פי המינרלים היוצרים אותם. האותיות Q, A, P ו-F מייצגות את המינרלים קוורץ, פצלת שדה אלקלית, פלגיוקלז ופלדשפטואידים בהתאמה. התרשים בנוי באופן המייצג את האחוז היחסי של המינרל בסלע. באמצעות תרשים זה ניתן לתת שם מקובל לסלעים בעלי הרכב מינרלוגי ידוע.

ההבדלים בהרכבם ובתכונותיהם של סלעים געשיים

בניגוד לסלעים פלוטוניים העשויים להיות בעלי גבישים גדולים ונראים לעין, סלעים געשיים מורכבים לרוב מגבישים זעירים או אפינטיים ועשויים אף להיות חסרי-התגבשות כזכוכית. במקרים אחרים הם עשויים להכיל קסנוליתים של סלעים אחרים או פנוקריסטים – גבישים גדולים – במסת האם זעירת הגביש. מרקם זה נקרא מרקם פורפירי.

היווצרות וצמיחת גבישים מתאפשרת באמצעות סידור מאורגן של אטומים ומולקולות. התארגנות של סידור כזה עשויה להיות מופרעת או שלא תתאפשר כלל, ותלויה בגורמים הבאים:

• מהירות קירור – הלבה החמה הנפלטת לאטמוספירה או למי האוקיינוס הקרים ממנה בהרבה, מתקררת במהירות. במהלך ההתקררות נוצרים בתוך הלבה מרכזי גיבוש רבים, סביבם נוצרים גבישים רבים וקטנים. צפיפותם הרבה של מרכזי הגיבוש מונעת מהגבישים לצמוח, וכך נוצר מרקם של גבישים רבים וקטנים.
• צמיגות התמיסה – בלבה צמיגה יהיה קשה ליונים לנוע זה לקראת זה וליצור גבישים, ולכן ייווצרו מעט גבישים שגודלם מיקרוסקופי.
• לחץ – הלבה נפלטת לאוויר או למים שלחצם עליה קטן מאוד, מה שמאפשר לחומרים המומסים בה להיפלט מתוכה. פליטתם של חומרים אלה מעלה את צמיגות הלבה ומקשה על תנועתם של היונים זה לקראת זה לצורך בניית גבישים.
• ריכוז החומר בתמיסה – הסיכוי לפגישת יונים של חומר לצורך בניית גביש עולה ככל שריכוזם בתמיסה גבוה.

מרקמים של סלעים געשיים מתחלקים לשני סוגים עיקריים:

• מרקם געשי – גבישים זעירים שגודלם פחות מ-1 מ"מ, מרקמו של סלע שהתגבש במהירות על-פני השטח או בסמוך לפני השטח.
  • סלע בעל מרקם געשי עשוי להיות גם בעל מרקם פורפירי, המתאפיין בפנוקריסטים – גבישים נראים לעין – הכלואים בתוך מסת אם זעירת-גביש. מרקם זה נוצר כאשר הלבה מכילה גבישים שהספיקו לצמוח בהתקררות איטית של המאגמה במעטפת או בקרום, ואז נפלטת אל פני השטח ומתקררת במהירות. מרקם זה אופייני לסלעים געשיים רבים דוגמת פורפיר, אנדזיט, בזלת ואחרים.
  • בדומה למרקם פורפירי, סלע געשי עשוי להכיל קסנוליתים – פיסות סלע שנגרפו אל תוך המאגמה בעת הובלתה אל פני השטח.
• מרקם זכוכיתי – סלע אמורפי חסר גבישים שהתגבש במהירות רבה מאוד, אם כי בבדיקה מיקרוסקופית ניתן לעיתים לראות את תחילת היווצרותם של מרכזי גיבוש זעירים. מרקם זה מאפיין סלעים שנוצרו מלבה צמיגה ועתירת סיליקה שהתקררה במהירות רבה ויצרה זכוכית געשית דוגמת אובסידיאן וקרום זכוכיתי של בזלת כרים. מרקם זכוכיתי בסלעים געשיים נקבוביים מאפיין סלעי סקוריה שהתגבשו באוויר וסלעי פומיס שהתג��שו בים.

בסלעים געשיים רבים נוצרות נקבוביות מכליאתן של בועות גז געשי ואדי מים בתוך הלבה. כאשר ההתגבשות מהירה, הבועות אינן מספיקות להימלט מתוך הלבה, והנוזל המקיף אותן נקרש לסלע. דוגמאות לסלעים געשיים נקבוביים:

• בזלת נקבובית – נוצרת כאשר זרם לבה מתקרש במהירות ואינו מאפשר את פליטתם של הגזים ואדי המים. מצב זה אופייני בחלקו העליון של זרם לבה בזלתית, מאחר שגב הקילוח – השכבה העליונה של הזרם החשופה לאוויר – נקרש ומונע את בריחתן של הבועות העולות כלפי מעלה.
• בזלת שקדית – בזלת נקבובית שבתוך הנקבוביות שלה התגבשו בשלב מאוחר יותר מינרלים משניים דוגמת קלציט או זאוליט.
• סקוריה – לבה בזלתית שחורה שהתגבשה בעודה באוויר, בטרם נפלטו ממנה בועות הגז.
• פומיס (חפף) – לבה ריוליטית בהירה שהתגבשה במגעה עם מים בהתפרצות תת-ימית, בטרם נפלטו ממנה בועות הגז. נקבוביותו הרבה של הפומיס מורידה את משקלו הסגולי ומאפשרת לו לצוף על-פני המים.
• טוף – נוצר מצבר של טיפות געשיות שנקרשו באוויר, שביניהן נכלאו גזים ואדים.

כאמור, סלעים געשיים הם תוצרים זעירי-גביש של התגבשות לבה על-פני השטח. עם זאת, קיימים שני יוצאי-דופן:

סלעים תת-געשיים^[5] – סלעי יסוד בעלי גבישים בינוניים הנוצרים לא על-פני השטח אלא בעומק רדוד בקרום. דוגמאות לסלעים תת-געשיים:

• דיאבז – סלע תת-געשי המקביל לבזלת ולגברו
• פורפיר – סלעי יסוד המכילים פנוקריסטים במסת אם זעירת-גביש
• למפרואיט – הנחשב גם לסלע געשי וגם לסלע תת-געשי^[6]

  ערך מורחב – זכוכית געשית

זכוכית געשית היא זכוכית טבעית, הנוצרת מהתקררות מהירה במיוחד של לבה. הזכוכית הגעשית אמורפית וחסרת-גבישים, מאחר שאלה לא הספיקו להתגבש בה בשל ההתקררות המהירה. הזכוכית הגעשית מורכבת מ-70% סיליקה או יותר, עובדה הגורמת לה להיות בעלת צפיפות גבוהה המפריעה לבניית מרכזי התגבשות.

•  
  אגלומרט
•  
  אובסידיאן בדגם פתיתי שלג
•  
  איגנימבריט – טוף "מולחם"
•  
  אנדזיט
•  
  בזלת "שקדית" מכילה גבישי אפטיט וקוורץ
•  
  בסניט
•  
  ברקציה געשית – ברקציה בזלתית
•  
  דיאבז
•  
  דקיט
•  
  היאלוקלסטיט
•  
  טוף
•  
  טרכיט
•  
  לטיט
•  
  סקוריה
•  
  פומיס
•  
  פונוליט
•  
  פורפיר
•  
  קומטיט
•  
  קרבונטיט
•  
  ריוליט

סלעים נוספים: בוניניט, טפריט, למפרואיט, מליליטיט ופוידיט

• גאולוגיה - מונחים
• פטרולוגיה
• וולקנולוגיה
• סלע יסוד
• לבה
• מאגמה
• טפרה
• חומר פירוקלסטי
• הר געש
• התפרצות געשית
• סביבת היווצרות

• עקיבא פלכסר, גיאולוגיה, יסודות ותהליכים, אקדמון, 1992, מסת"ב 965-350-026-0
• עמנואל מזור, גיאולוגיה בפטיש ישראלי, האוניברסיטה הפתוחה, 1994, מסת"ב 965-06-0276-3

• שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה (דורש הרשמה לאתר) ובגוגל ספרים
•   אפר וולקני, טוף, וכו ', דף שער בספרייה הלאומית