סלע

אבן חול אדומה דבונית בת 345 מיליון שנה נוטה מעל גריוואקה סילורית אנכית בת 425 מיליון שנה בסיקר פוינט

דוגמת יד של סלע

סלע בגאולוגיה הוא החומר המוצק הבונה את קליפת כדור הארץ (קרום כדור הארץ), והוא בנוי מצירוף טבעי של מינרלים. סלעים עשויים להיות מורכבים מגבישים של מינרל אחד בלבד – סלע מונומינרלי, דוגמת אבן גיר המורכבת באופן בלעדי מקלציט, או מתערובת גבישים של כמה מינרלים – סלע פולימינרלי, דוגמת גרניט המורכב מקוורץ, מפצלת השדה ומנציץ.

ההגדרה המדעית של סלע היא: "צירוף טבעי וחוקי של מינרלים". למונח "חוקי" בהגדרה זו שתי משמעויות:

• צירוף של מינרלים שונים הנקבע על סמך חוקי הטבע אותם מנסים גאולוגים לפענח.
• הסכמה בין גאולוגים לגבי סוג המינרלים ומידת נוכחותם בסלע, לדוגמה: סלע פלוטוני אשר מורכב מפלגיוקלז, פירוקסן, מגנטיט ואוליבין שנוצר בהתקררות איטית של מאגמה בעומק כדור הארץ הוא גברו. לעומת זאת, סלע געשי בהרכב זהה שנוצר מהתקררות לבה על-פני הקרום הוא בזלת.

בהנדסה חקלאית סלע הוא "כל חלק מלוכד של קרום כדור הארץ". על-פי הגדרה זו, קרקע אינה סוג של סלע, בעוד שעל-פי ההגדרה הגאולוגית קרקע היא סוג של סלע, אם כי לא מגובש, מאחר שהיא מורכבת מגבישי מינרלים.

תחום המחקר הגאולוגי העוסק בסלעים נקרא פֶּטרוֹלוֹגיָה (מיוונית: petra – סלע, logia – תורה) והוא חוקר את מבנה הסלעים, הרכבם, מרקמם, תפוצתם, מיונם והתהליכים שהביאו להיווצרם.

מיון סלעים

עמודי בזלת בפארק ילוסטון

סלעים מחולקים לשלוש קטגוריות עיקריות, לפי אופן היווצרם:

• סלעי יסוד – סלעים פלוטוניים שנוצרו מהתקררות איטית של מאגמה בתוך כדור הארץ וסלעים געשיים שנוצרו מהתקררות מהירה של לבה על-פני השטח.
• סלעי משקע – מחולקים ל-3 תת-קבוצות: סלעים ביוגנים- הנוצרים כתוצאה מהרבדה והסתלקות של שלדי בעלי חיים (סלע גיר), סלעים גרגיריים- נוצרים כתוצאה מהאבדה והסתכלות של תוצרי בליה של סלעים אחרים (אבן חול נובית) וסלעי אידוי יתר- נוצרים כתוצאה מאידוי יתר של תמיסה רוויה (סלע גבס).
• סלעים מותמרים – סלעי התמרת מגע שנוצרים כתוצאה מלחץ נמוך וטמפרטורה גבוהה שמשנים את ההרכב המינרלי ואת המבנה של הסלע (סלע שיש), סלעי התמרה אזורים שנוצרים כתוצאה מלחץ גבוהה וטמפרטורה גבוהה שמשנים את ההרכב המינרלי ואת המבנה של הסלע בהתאם לדרגת ההתמרה (סלע שיסט).

סלעי יסוד

ערך מורחב – סלע יסוד

מאגמה היא חומר מותך המצוי עמוק מתחת לפני השטח של כדור הארץ. באמצעות מגוון רחב של תהליכים עשויה המאגמה לעלות דרך הקרום אל פני השטח. היא עשויה להתקרר לאט מתחת לפני השטח וליצור סלעים פלוטוניים בעלי גבישים גסים. אלה כוללים סלעים עשירים בסיליקה דוגמת גרניט וסלעים מאפיים דוגמת גברו. המאגמה המגיעה לפני השטח ומתפרצת באמצעות הרי געש נקראת לבה, והתקררותה המהירה יוצרת סלעים געשיים בעלי גבישים זעירים או אף זכוכיתיים ואמורפיים דוגמת אובסידיאן. בהתאם לכימיה שלהם ולמרקמם, סלעים געשיים עשויים להיות מסווגים כעתירי סיליקה דוגמת ריוליט או עתירי ברזל ומגנזיום דוגמת בזלת.

בשל אופן היווצרם, סלעי יסוד נוטים להיות חסרי מבנה כאשר הם נבחנים במחשוף או בדוגמת יד. מבעד למיקרוסקופ הם נראים מורכבים מסידור אקראי של גבישי מינרלים שונים שנוצר כאשר הנתך החל להתגבש.

סלעי משקע

ערך מורחב – סלע משקע

סלעי הקירטון של ראש הנקרה

סלעי משקע נוצרים מחומרים המגיעים ממקורות שונים:

• פירוק של סלע קודם – סלע יסוד, סלע משקע או סלע מותמר – בתהליכי בליה וסחיפה. חומרי הפירוק מוסעים על ידי מים או רוח ושוקעים ביבשה או בים.
• עלייה בריכוז של מומסים בתמיסה והשקעה של גבישים המגיעים לסף רוויה או בשל התאדות-יתר יוצרת סלע התאדות דוגמת גבס.
• שקיעה של חומר אורגני, לדוגמה סידן פחמתי שמקורו בקונכיות ושלדים של בעלי חיים ימיים בונה אבן גיר.
• חומרי פליטה מהתפרצויות געשיות.
• חומר המגיע מחוץ לכדור הארץ, דוגמת מטאוריטים.

על מגוון חומרים אלה חלה דיאגנזה – רצף של תהליכים פיזיקליים, כימיים וביוגניים המלכדים את הגרגרים לסלע באמצעות הידוק ודחיסה.

סלעי משקע מפגינים שיכוב – מבנה שכבות ברור, המציג שלבים רציפים של השקעה. בבדיקה מיקרוסקופית נראים גבישים ברורים וביניהם נקבוביות, המאפשרות חדירת נוזלים לסלע. סלעי משקע אופייניים הם אבן גיר, אבן חול, קירטון, קונגלומרט ברקציה וכורכר.

סלעים מותמרים

שכבות מתחלפות של שני סוגי צפחה, איטליה

ערך מורחב – סלע מותמר

סלעים מותמרים הם סלעים מסוגים שונים שעברו התמרה – מטמורפוזה, שינוי צורה – בשל חשיפתם לשינויים בטמפרטורה ובלחץ. סלעים אלה עשויים להיות שכבתיים או מסיביים, גבישיים או נקבוביים – תכונות הדומות לסלעי המקור שלהם. סלעים מותמרים אופייניים הם לווחה, צפחה וגנייס.

תהליכי התמרה

ערך מורחב – התמרה

התמרה היא למעשה גיבוש מחדש של מינרלים בסלע המתרחש בכמה אופנים:

• התמרה אזורית – מתרחשת בקנה מידה גדול כאשר סלעים נדחפים לעומק באזורי הפחתה בעקבות פעילות של לוחות טקטוניים.
• התמרת מגע – מתרחשת בשולי גופי חדירה פלוטוניים חמים.
• התמרה הידרותרמית –תוצר של אינטראקציה בין סלע לבין נוזל בטמפרטורה גבוהה.
• התמרה דינמית – מתרחשת באזור העתקים כתוצר של לחץ וחום מקומיים אשר מקורם בחיכוך שיוצרת תנועת הלוחות.
• התמרת פגיעה – מתרחשת כאשר גוף כמטאוריט או גוש גדול במיוחד אשר מקורו בהתפרצות געשית מתנגש בקרום.
• התמרת קבורה – נובעת משקיעה או קבורה מקומית של סלעי משקע.
• התמרה נסוגה – מתרחשת בתנאי ירידה של טמפרטורה ולחץ.

היווצרות סלעים

מבנה כדור הארץ

היווצרות הסלעים הראשונים קשורה ישירות להתפתחותו של כדור הארץ הצעיר במהלך ההאדן. בראשיתו היה כדור הארץ לוהט ומותך לחלוטין, ובהדרגה החלה השכבה החיצונית להתקרר באמצעות איבוד חום במגע עם החלל הקר. בשלב זה החלו יסודות כבדים כברזל וניקל לשקוע ולבנות את הגלעין, ויסודות קלים כחמצן וצורן צפו והחלו ליצור קרום ראשוני. ביניהם נבנתה המעטפת אשר בתוכה החלו להיווצר מינרלים. הקרום נשבר, נמס ונבנה מחדש כמה פעמים במהלך תקופה קצרה בשל פגיעות רבות של מטאוריטים ושביטים ובשל פעילות מגמטית וגעשית. מתחת לו זרמה מאגמה לוהטת שביקעה את הקרום הצעיר ונפלטה בהתפרצויות געשיות. הלבה שנפלטה מהתפרצויות אלה יצרה סלעים געשיים: בזלת כהה ואנדזיט בהיר יותר.

התקררות איטית של הקרום איפשרה את התעבותם של מים ובעננים שהמטירו גשמים עזים במשך מיליוני שנים. תחילה התאדו מי הגשמים בבואם במגע עם הקרום החם, אולם אותם גשמים החלו לקרר את הקרום עד שהמים הפסיקו להתאדות והצטברו במקומות הנמוכים – תהליך שיצר אוקיינוס שכיסה כ-90% משטח כדור הארץ, מתוכו הציצו איים געשיים קטנים. ירידת הגשמים, היקוות אוקיינוס ואידוי חוזר של המים יצר את מחזור המים, שהוביל ליצירתם של סלעי משקע באמצעות סחף ממקומות גבוהים אל קרקעית האוקיינוס. בהדרגה החל הרכב הקרום והמעטפת להשתנות בשל המסה והתמרה של סלעים מסוגים שונים, מה שהוביל ליצירתם של איי גרניט קלים הצפים על הקרום הבזלתי. בגושי סלע אלה חלו תהליכים טקטוניים ואורוגניים שעיוותו אותם ובנו בהם רכסי הרים והתמרה שהפכה חלקים מהם לסלעים מותמרים.

מחזור הסלעים

ערך מורחב – מחזור הסלעים

מחזור הסלעים: 1 = מאגמה; 2 – התגבשות; 3 – סלעי יסוד; 4 – בליה; 5 – השקעה; 6 – סלעי משקע; 7 – התמרה; 8 – סלעים מותמרים; 9 - המסה

בשלב זה החל לפעול מחזור הסלעים – מושג יסוד בגאולוגיה המתאר את "גלגולם" של סלעים מסוג אחד למשנהו, תוך שהם נתונים לתהליכים שונים המפרקים ויוצרים אותם מחדש. המחזור מתאר את השינויים הדינמיים המתרחשים בשלושת סוגי הסלעים: סלעי יסוד, סלעי משקע וסלעים מותמרים. כתוצאה מן הכוחות המניעים של מחזור הסלעים – טקטוניקת הלוחות ומחזור המים – סלעים יוצאים משיווי-משקל סביבתי ונכפה עליהם שינוי כאשר הם פוגשים בסביבה חדשה. מחזור הסלעים מסביר כיצד סוגי הסלעים השונים קשורים זה בזה ומבהיר את תהליכי השינוי והמעבר מסוג סלע אחד למשנהו במהלך הזמן.

סביבת היווצרות

ערך מורחב – סביבת היווצרות

סביבת היווצרות היא המקום בו נוצר סלע, גם אם לאחר זמן הוא יימצא במקום שונה, והיא הקובעת את הרכבו של הסלע ותכונות אחרות שלו. סביבות ההיווצרות של סלעים הן הנקודות ב"גלגול" בין סוג סלע אחד למשנהו במחזור הסלעים. בין סביבות ההיווצרות מתרחשים תהליכי סחיפה ובליה היוצרים חומרי גלם ליצירתו של הסלע הבא. תהליכים אלה חלים גם על המינרלים המרכיבים את הסלעים בכל אחד מן הגלגולים ומשפיעים על תכונותיו השונות של הסלע החדש:

• סלעי יסוד – נוצרים בשתי סביבות: ממאגמה בסביבה פלוטונית ומלבה בסביבה געשית
• סלעי משקע - נוצרים בסביבות מגוונות: סביבה יבשתית – בביצות, נחלים ואגמים, סביבה ימית, סביבה חופית וסביבה אוופוריטית בלגונות ובאגמים
• סלעים מותמרים – בסביבה מטמורפית

חשיבותם של סלעים

איור של פסלון ונוס מברכת רם

סלעים מסוגים שונים מהווים פרקים בסיפור התהוותו של כדור הארץ ובמוצא החיים על פניו באמצעות סלעי משקע המורכבים משרידיהם של בעלי חיים ימיים ובאמצעות מאובנים המצויים בהם. סלעי יסוד וסלעים מותמרים הם עדויות לתהליכים טקטוניים שהתרחשו בעבר ולתנועת הלוחות התמידית, רמז לעתידן של היבשות המוכרות.

סלעים משמשים כלי חשוב בחקר האבולוציה של האדם ובארכאולוגיה, בהיותם כלים שאיפשרו לא רק שיפור של יכולת הישרדות אלא גם התפתחות של צורות התיישבות – באמצעות בנייה בסלע חצוב, תרבות ומסחר – דוגמת סחר חליפין בזכוכית געשית ובאבן הצור כבר בתקופת האבן.

גם בתולדות האמנות יש לסלעים מקום חשוב: כרקע לציורי מערות ופטרוגליפים וכחומר גלם, דוגמת הסקוריה ממנה נוצר פסלון ונוס מברכת רם שנמצאה בשנת 1986 באזור בריכת רם – הנחשבת לייצוג העתיק ביותר של דמות אנושית בתיעוד הארכאולוגי.

ראו גם

• גאולוגיה - מונחים
• פטרולוגיה

לקריאה נוספת

• 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
• Encyclopedia of Geology, Elsevier Academic Press, First edition 2005, ISBN 0-12-636380-3, כרך 4, עמ' 452–455

קישורים חיצוניים

• שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה (דורש הרשמה לאתר) וב גוגל ספרים
• על סלעים ב-USGS
• ארז גרטי, כיצד נוצרים סלעים?, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• סלע, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• סלעים, דף שער בספרייה הלאומית