סלע משקע

  ערך מורחב – סביבת היווצרות

החומר ממנו נוצרים סלעי המשקע מגיע ממקורות שונים:

• פירוק של סלע קודם (סלע יסוד, סלע משקע או סלע מותמר) בתהליכי בלייה מכנית או כימית. חומרי הפירוק מוסעים על ידי המים או הרוח ושוקעים ביבשה או באגמים, או בנהרות, או בים.
• חומר הנוצר ושוקע בסביבה מימית בתהליך כימי (כדוגמת הגבס) או ביוכימי (כדוגמת אבן גיר).
• חומר שמקורו אורגני כדוגמת פחם או שונית אלמוגים.
• חומר שנפלט בהתפרצות געשית.
• חומר בין כוכבי המגיע מהחלל (אבק קוסמי ומטאוריטים).

חלק מסלעי המשקע נוצרים בארבעה שלבים: בלייה, הסעה, השקעה והתקשות וחלקם נוצרים בשלב אחד בלבד: התקשות.

• בליה (Weathering) – הבליה יכולה להיות בליה מכנית כתוצאה מפעולת שחיקה של מים, רוח, הבדלי טמפרטורה בין היום ללילה, פעולת קרחונים, פעולת הים, והשפעת קפיאת מים בסדקים, בליה ביולוגית - תוצאה מפעילות אורגנית (שורשי עצים המפרקים את הסלע), או בליה כימית – חמצון או המסת סלעים קרבונטים במי גשמים הקולטים פחמן דו-חמצני מהאוויר והופכים לחומצה פחמתית חלשה.
• הסעה (transportation) - בשלב זה משמשים הגורמים שסייעו בפירוק הסלעים גם כאמצעי להסעתם: מים (נחלים וזרמי ים) קרחונים ורוח.
• השקעה (deposition) – בסופו של דבר שוקעים תוצרי הפרוק על קרקעית הים או על היבשה. תופעה האופיינית לאזור החוף כאשר משקלם של המשקעים על אדן היבשת גורם לשקיעתו וכך לא משתנה עומקו של הים. בישראל אנו חווים את שקיעת תוצרי הפרוק בדמות סופות אבק. מעריכים את כמות האבק השוקע על מדינת ישראל מדי שנה בין מיליון טון לארבעה מיליוני טון. (בממוצע גובה שכבת האבק ששוקעת על מדינת ישראל היא 0.1-0.2 מ"מ לשנה).

נוהגים לקרוא לשלושת התהליכים: בליה, הסעה ושקיעה בשם הכולל סחיפה או אירוזיה.

• התקשות (Lithification) – כלל התהליכים ההופכים את המשקע לסלע קשה. החל מהרגע בו מגיעים חומרי הפירוק אל מקום שקיעתם מתרחשים בהם שינויים כתוצאה מלחץ, תגובות כימיות וחדירת תמיסות. שינויים אלה גורמים לליכוד החומר והקשחתו. שני מנגנונים עיקריים אחראים ליצירת הסלע.
  • הידוק (Compaction) – לחץ עמוד המים על המשקע (לחץ הידרוסטטי) או לחץ סלעים (לחץ ליתוסטטי) גורם לסחיטת המים מתוך המשקע. הלחץ יכול להיות משולב מלמעלה (הידרוסטטי) ומלמטה (ליתוסטטי) בשל כוחות טקטוניים של עלייה אנכית. לעיתים נלחץ המשקע הרך כנגד גלעין קשה (למשל של שונית).
  • מילוט (Cementation) – נגרם כשתמיסות החודרות בין גרגירי החומר השוקע מתגבשות ובכך מתקשה כל החומר. הדוגמאות הנפוצות הן של תמיסות קרבונטיות (גיר) שהופכות דיונות של חול לכורכר, תמיסות סיליקטיות שמלכדות אבן חול קוורצית לסלע קוורציט.

כלל התהליכים המתרחשים אחרי ההשקעה, לפני ההתקשות, במהלכה ואחריה קרויים דיאגנזה (diagenesis).

על פני השטח מהווים סלעי המשקע כ-75% מכלל הסלעים, אך למעשה סלעי המשקע הם רק ציפוי דק המכסה את סלעי היסוד הבונים את קרום כדור הארץ. מעריכים כי קרום כדור הארץ בנוי מ-95% סלעי יסוד וסלעים מותמרים ו-5% סלעי משקע.

סלעי משקע נבדלים מסלעי היסוד בשתי תכונות:

• שכבתיות – על אף שלעיתים ניתן למצוא שכבתיות בסלעי יסוד (זרמי לבה שהתקשו), תכונה זו מאפיינת בעיקר סלעי משקע. עובי השכבות יכול לנוע בין כמה מילימטרים לכמה מטרים. הסיבות להיווצרות השכבות הן פיזיקליות: כוח הכובד ושינויים בקצב השקעת החומר; כימיות: שקיעה של מלחים בתמיסה רוויה; ואורגניות: גידול של אלמוגים.
• מאובנים - תופעה שאינה קיימת בסלעי יסוד. המאובנים משתמרים בסלעי המשקע בכמה צורות: הקליפה החיצונית או השלד, חומר חרסיתי המחליף את גוף בעל החיים או עקבות של בעלי החיים. הסיבה שמאובנים נוצרים רק בסלעי משקע היא שבניגוד לסלעי יסוד וסלעים מותמרים, סלעי משקע נוצרו בתנאי חום כאלה שלא הרסו את שרידי בעלי החיים.

סלעי משקע מכילים מידע חשוב על העבר של כדור הארץ. הרכב המשקעים מספק רמזים לגבי הסלע המקורי ממנו נוצרו, ההבדלים בין השכבות מלמדים על תנאי הסביבה בה נוצרו, והמאובנים מספקים מידע על סוג הצמחים ובעלי החיים שהיו קיימים בתקופות שונות.

מקובל לחלק את סלעי המשקע לשתי קבוצות: "סלעים קלאסטיים" ו"סלעים כימיים וביוכימיים"

סלע קלאסטי או גם סלע דטריטי הוא סלע המורכב משברי סלע קודם (קלאסט ביוונית פירושו "שבר", דטריטוס בלטינית גם כן פירושו "שבר"), בעל מרקם הקרוי "מרקם קלאסטי" כלומר גרגירי. נהוג לחלק את הסלעים הקלאסטיים לארבע קבוצות משנה:

• סלעים אפיקלאסטיים – הקבוצה העיקרית והנפוצה ביותר. סלעים שעברו את כל ארבעת השלבים של יצירת סלע משקע: בלייה, הסעה, השקעה והתקשות. נוהגים לחלק את קבוצת הסלעים האפיקלאסטיים לשלוש תת-קבוצות:
  • רוּדיטים או פּסֶפיטים (בלטינית rudites וביוונית psephites) – סלעים קלאסטיים שגודל הגרגיר שלהם גדול מ־2 מ"מ. קיימים שני טיפוסי סלעים: קונגלומרט הבנוי מחלוקים מעוגלים דבר המעיד על כך שחלוקים אלה עברו הסעה ממושכת ועקב כך פינותיהם התעגלו וברקציה הבנויה משברים זוויתיים המעידים על הסעה קצרה.
  • אַרניטים או פּסַמיטים (arenites, psammite) – סלעים קלאסטיים שגודל הגרגיר שלהם קטן מ-2 מ"מ וגדול מ-60 מיקרון. בתת-קבוצה זו מצויה אבן חול. קיימים סוגים רבים של אבני חול, כגון:
    • "אבן חול קוורצית" - מורכבת בעיקר מקוורץ (מעל ל-70%). כיוון שהקוורץ הוא המינרל העמיד ביותר זוהי אבן חול "מבוגרת".
    • "גריווקה" (greywacke) - אבן חול שנוצרה מהתפרקות של סלעי יסוד וסלעים מותמרים ומכילה כמויות שוות של קוורץ, פצלת השדה וחרסית. שכבת גריווקה עבה מצויה בסמוך לניקוסיה בירת קפריסין.
    • "ארקוזה" (arkose) - אבן חול זו נוצרה מהתפרקות של סלעי יסוד חומציים (גרניט) ומאופיינת בכמות של מעל ל-25% פצלת השדה וחרסיות.
    • כורכר - אבן חול רכה בעלת משקל מרחבי נמוך ותכולת קלציט גבוהה, המצויה בחופי ישראל.
  • לוטיטים או פליטים (lutitites, pelites) סלעים קלאסטיים בעלי גרגיר עדין הקטן מ-60 מיקרון. נוהגים להבחין בין אבן טין (Siltstone) שגודל הגרגירים שלה בין 1/16 ל-1/256 מ"מ לחרסית - סלע שגודל גרגיריו קטן מ-1/256 מ"מ.
• סלעים קטקלאסטיים – סלעים המורכבים משברי סלעים שנוצרו מחיכוך בין שני גושים. לדוגמה "טיליט" - הסלע שנוצר מהתלכדות חומרי סחף של קרחונים.
• סלעים פירוקלאסטיים – ("פירו" אש ביוונית) – סלעים המורכבים מהתלכדות חלקיקים שמוצאם געשי לדוגמה טוף.
• סלעים רזידואליים (סלעים שיוריים) – סלעים שנוצרו מחלקיקי בלייה שלא עברו הסעה אלא התקשו במקום בו התבלו.

קבוצה של סלעים שהושקעו בתוך סביבה מימית (ים או אגם) בדרך כימית או ביוכימית. בקבוצה זו קיימים כמה סוגי משנה:

• סלעי התאדות (אוופוריטים) – נוצרים בעת שאחוז היונים בתמיסה רוויה עובר סף מסוים בשל התאדות המים וכתוצאה מכך מתבצעת שקיעה של מינרלים. סדר השקיעה נמצא ביחס הפוך למסיסות המלחים במים, כדלהלן:
  • קרבונטים, תחמוצות ברזל וחרסית.
  • אנהידריט (CaSO₄) וגבס
  • מלח בישול (הַליט)
  • אפסומיט (MgSO₄) וקרנליט (KCl * MgCl₂ * 6 H₂O).

לסלעים האוופוריטים חשיבות כלכלית רבה. מלח הבישול משמש למאכל, גבס משמש לבניין ולרפואה, הקרנליט המכיל אשלג משמש לדישון. לסלעים מסוג זה יש גם ערך עקיף - בהיותם אטומים הם יוצרים מלכודות בהן מתהווים כיסים למאגרי נפט.

• סלעי צור – סלעי הצור (flint) מופיעים בצורות מגוונות בגוונים כהים או בהירים (הגוונים הבהירים מכונים בשם חלמיש (chert)). הצור הוא סלע המורכב מבחינה כימית מסיליקה נקייה (SiO₂). מבנהו הפיזי הוא מגבישים זעירים ביותר (קריפטוקריסטלים) של קוורץ וכלקדון. משערים כי הצור נוצר בסביבת תמיסה רוויה ביותר של סיליקה.
• סלעי ברזל – סלעים נפוצים המתחלקים לכמה קבוצות:
  • תחמוצות – מכילים את המינרלים לימוניט, המטיט, מגנטיט (בעיקר ברזל וחמצן).
  • סיליקטים – מכילים את המינרלים גלאוקוניט ושמוזיט (בעיקר ברזל וצורן).
  • סולפידים – מכילים את המינרלים פיריט ומרכזיט (בעיקר ברזל וגופרית).
  • קרבונטים – מכילים מינרלים כגון: סידריט (בעיקר ברזל ופחמן).
• סלעים קרבונטיים – הסלעים הקרבונטים מהווים כ-20% מכל סלעי המשקע. בסלעים אלה בולטים המינרליים הקרבונטים (פחמן), בעיקר קלציט ודולומיט. הסלעים העיקרים:
  • אבן גיר – סלע בעל תכולה גבוהה של קלציט וגם ארגוניט (לשני המינרלים נוסחה זהה CaCO₃) שמקורו בעיקר בפעילות בעלי חיים היוצרים קליפה גירית כדוגמת אלמוגים, אך גם מפעילות אנאורגנית כגון הטרוורטין הנוצר במעיינות חמים או הנטיפים והזקיפים הנוצרים במערות.
  • קירטון – סלע הבנוי מקלציט דל במגנזיום, ושונה מאבן הגיר בהיותו נקבובי, פריך ורך. הקירטון עשיר בקליפות אורגניזמים זעירים שניתן לראותם במיקרוסקופ בלבד.
  • דולומיט – סלע המורכב בעיקר מהמינרל דולומיט (CaMg(CO₃)₂), סלע הדומה לאבן גיר, אך כהה וקשה ממנה. מקור הסלע כימי. הוא נוצר בהשקעה של המינרל דולומיט מתוך תמלחת מרוכזת או בתהליך בו מוחלף המינרל קלציט במינרל דולומיט.

• ארז גרטי, כיצד נוצרים סלעים?, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• סלע משקע, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
•   סלעי סחף, דף שער בספרייה הלאומית