מחדר פלוטוני

מֶחדר פלוטוני הוא סלע מגמטי הנוצר כאשר מאגמה מתגבשת בתוך תא מאגמה או חודרת לתוך סדקים בקרום כדור הארץ ומתגבשת בתוכם. חלוקות פנימיות של גופי החדירה מתייחסות לאופן התגבשותם ביחס לסלעי הסביבה ולעומקם. סמוך לפני השטח עשויים המחדרים להתגבש לסלעים געשיים ותת-געשיים.

מגדל השטן – גוף חדירה מסוג פקק געשי

היווצרות

מחדרים פלוטוניים נוצרים מהצטברות גבישי מינרלים לסלעים פלוטוניים שהתגבשו בהתקררות איטית של המאגמה במאגר כלשהו – תא מאגמה או סדק – במעטפת העליונה או בקרום. תהליך היווצרותם של המחדרים מתחיל בהיווצרות המאגמה מהתכה של סלעים, נמשך בהובלתה ומסתיים התגבשותה בחלקים שונים של הליתוספירה. משך הזמן הדרוש למחדרים כאלה להתגבש יכול להגיע למיליוני שנים.

צפיפותה של המאגמה נמוכה יחסית לזו של סלעי הסביבה, ולכן היא נעה כלפי מעלה ומצטברת בתאי מאגמה – שם היא מתגבשת או שולחת אל סלעי הסביבה "שלוחות" בדמות גופי חדירה מגמטיים. שלוחות אלה נוצרות מהלחץ שמפעיל הנוזל המגמטי על הסלעים הנדחקים או שהן חודרות לסדקים ואזורי חולשה קיימים בקרום בתהליך הנקרא הזרקת דייק. גופי חדירה אלה מתקררים לאט, ובמאגמה הנתונה בהם חל גיבוש מפריט היוצר סלעים פלוטוניים.

מיון גופי חדירה

דייק בלתי-תואם חוצה שכבות סלעי סביבה במכתש רמון

קיימות שתי חלוקות עיקריות של גופי חדירה:

גופים תואמים ובלתי-תואמים

חלוקה זו מתייחסת ליחס הגאומטרי בין סלעי הסביבה לגופי החדירה:

• גופי חדירה תואמים – המאגמה חודרת אל בין שכבות סלע קיימות ומתגבשת ביניהן ובמקביל להן, ולמעשה יוצרת שכבת-ביניים. גופי חדירה תואמים כאלה הם סיל, לופולית ולקולית.
• גופי חדירה בלתי-תואמים – המאגמה קוטעת שכבות של סלעי סביבה וחודרת בניצב להן או בזוויות אלכסוניות שונות. גופי חדירה בלתי-תואמים כאלה הם בתולית, גבנון, דייק וסדן.

עומק חדירה

גופי חדירה מתגבשים בעומקים שונים מתחת לפני השטח:

• גופי חדירה עמוקים – גופי חדירה המתגבשים במעטפת או בתחתית הקרום בעומק של קילומטרים אחדים עד עשרות קילומטרים. בדרך-כלל מדובר בגופים גדולים כבתולית אך גם קטנים יותר כסדן וגבנון.
• גופי חדירה רדודים – גופי חדירה המתגבשים בחלקים העליונים של הקרום, באזור סלעי הביניים, בעומק שאינו עולה על קילומטרים אחדים. גופי חדירה כאלה הם בדרך-כלל קטנים, דוגמת דייק, סיל, לקולית ופקק געשי.

גאומטריה של גופי חדירה

מחדר לוחי

מחדר לוחי הוא מסה של מאגמה החודרת לסדקים קוויים דוגמת העתקים בסלעי סביבה והמתגבשת לסלע פלוטוני. דוגמה למחדרים כאלה הם דייקים לוחיים.

מחדר טבעתי

מחדר טבעתי נוצר בדרך כלל כתופעת לוואי של היווצרות קלדרה. כאשר הר געש קורס לתוך תא המגמה שלו בעקבות ירידת לחץ הגזים והתרוקנות התע ממגמה נוצר עמק קלדרה. במידה ושארית המגמה עולה דרך הסדק הטבעתי שנוצר סביב להר ייווצר דייק טבעתי (ניתן לדמיין לחיצת מכסה סיר הקטן בכמה מ"מ לתוך סיר מבעבע בנוזל וגז). שלאחר סחיפה ייראה הדייק במבט-על כטבעת. דוגמה למחדר כזה הוא דייק טבעתי.

מחדר שכבתי

מחדר שכבתי הוא גוף חדירה הערוך בשכבות, הערוכות על-פי רוב בשולי המחדר, במקביל או במבנה קונצנטרי מן הדפנות פנימה. השכבות נוצרות בשלבים שונים במהלך ההתגבשות ההדרגתית של המאגמה בתוך תא המאגמה או בתוך סדק בקרום כדור הארץ, וגם לאחר תום ההתגבשות. דוגמה למחדר שכבתי נרחב ניתן לראות במתחם בושוולד – אגן גאולוגי עשיר במחצבים המצוי בדרום אפריקה.

סוגים של גופי חדירה

גופי חדירה עיקריים: 1 – לקולית; 2 – דייק קטן; 3 – בתולית; 4 – דייק; 5 – סיל; 6 – פקק געשי; 7 – לופולית

• בתולית – גוף חדירה בלתי-תואם עמוק וגדול מאוד שאורכו מעשרות עד מאות קילומטרים הנוצר מהתגבשות מאגמה גרניטית. מחדרים אלה נוצרים בתשתיתם של רכסי הרים בשלבים האחרונים של אורוגנזה ונחשפים בתהליכי סחיפה. מאחר שגופים אלה מתקררים באיטיות לאורך זמן רב נוצרים בהם גבישים גדולים – ממילימטרים אחדים עד סנטימטרים אחדים. מתוך בתולית עשויים לנבוע גופי חדירה קטנים יותר כדייקים וסילים.
• גבנון – גוף חדירה בלתי-תואם, דומה לבתולית אך קטן בהרבה: קוטרו מגיע לעשרות מטרים בלבד. למרגלות הר גוונים במכתש רמון מצויים גבנונים.
• דייק – גוף חדירה בלתי-תואם, יריעה החוצה סלעי סביבה בניצב או באלכסון. מרבית הדייקים קטנים יחסית: רוחבם מגיע לעשרות מטרים ואורכם לקילומטרים אחדים. עם זאת, בזימבבואה קיים דייק ענק שרוחבו כ-8 ק"מ ואורכו כ-550 ק"מ. מרקמם של הדייקים גס בעומק רב ודק סמוך לפני השטח. דייקים עשויים להופיע בכמה צורות:
  • דייק לוחי – דייקים של דיאבז וגברו הנוצרים בתוך סדקי מתיחה באזורי פתיחה דוגמת רכסים מרכז אוקייניים
  • דייק טבעתי – כאשר המאגמה חודרת לתוך מישור חולשה מעוגל או חרוטי ייחשף הדייק ובמבט-על ייראה כטבעת
  • דייק חיובי – דייק קשה היוצר תבליט בשטח כאשר סלעי הסביבה הרכים ממנו נסחפים או מתבלים
  • דייק שלילי – דייק רך היוצר תעלה כאשר הוא נסחף או מתבלה ביחס לסלעי סביבה קשים ממנו
• לופולית – גוף חדירה תואם וגדול דמוי משפך רחב הדוחק את שכבות סלעי הסביבה כלפי מטה. מבנהו הפוך לזה של לקולית.
• לקולית – גוף חדירה תואם וגדול דמוי פטריה רחבה הדוחקת את שכבות סלעי הסביבה כלפי מעלה. מבנהו הפוך לזה של לופולית.
• סדן – גוף חדירה בלתי-תואם היוצא מתוך בתולית. קוטרו נע בין מאות מטרים ועד קילומטרים אחדים והוא בעל גבישים גדולים. "שן רמון" הוא סדן הנחשף במכתש רמון.
• סיל – גוף חדירה תואם החודר בין שכבות סלעי סביבה. סילים הם לרוב צרים מאוד – ממילימטרים ספורים עד מטרים בודדים.
• פקולית – גוף חדירה תואם דמוי עדשה הנוצר בין שכבות קימוט של קמרים וקערים.
• פקק געשי או "צוואר געשי" – גוף חדירה בלתי-תואם הנוצר לאחר התפרצות געשית, כאשר המאגמה שנותרה בצינור ההזנה מתגבשת.

תופעות במחדרים

חדירת המאגמה לסלעי הסביבה יוצרת תופעות שונות בגופי החדירה ובשוליהם.

תופעות בגופי החדירה

גופי חדירה ותופעות במחדרים: A – בתולית; B – דייק; C – לקולית; D – פגמטיט; E – סיל; F – הר געש שכבתי; 1 – מחדר חדש חוצה מחדר ישן; 2 – קסנולית; 3 – התמרת מגע; 4 – התרוממות שכבות סלעי סביבה כתוצאה מלקולית

• גופי חדירה כפולים – הסדקים אליהם חודרת המאגמה נותרים אזורים של חולשה ומאפשרים חדירות חוזרות של מאגמה. באופן כזה עשויים להיווצר מחדרים נוספים, דוגמת סילים ודייקים. תופעה נוספת העשויה להתרחש היא התגבשות ראשונית של מחדר המורכב מסלע פלוטוני אחד וחדירה נוספת של מאגמה – לאותו סדר או לשולי המחדר הקיים – בהרכב שונה היוצרת סלע פלוטוני אחר.
• מרקם פורפירי – המאגמה עשויה להכיל גבישים גדולים שצמחו במשך זמן רב. כאשר היא עולה סמוך לפני השטח או חודרת לתוך סדק בסלעי הסביבה, התקררותה מואצת ומסביב לגבישים הגדולים יתפתחו בה גבישים זעירים.
• קסנוליתים – פיסות מסלעי הסביבה אליהם חודרת המאגמה עשויים להתנתק מן הדפנות ולהינשא בנוזל המותך.
• פסאודומורפיזם – מצב שבו מינרלים בסלע עוברים המרה (alteration) ומוחלפים על ידי מינרלים אחרים בהשפעת פעילות הידרותרמית או בליה.

תופעות בשולי גופי החדירה

• התמרת מגע – המאגמה החמה גורמת להתמרה של דפנות המאגר או הסדק אליו היא חודרת. התמרה זו מוגבלת לאזורים צרים של סנטימטרים אחדים, מאחר שסלעי הסביבה קרים מאוד ביחס למאגמה והם בעלי בידוד תרמי טוב. לעיתים נותרים ריכוזים של תחמוצות ברזל וצורן בנקודות המגע.
• מרקם מדורג – מאחר שהתקררות המאגמה בתוך הסדק אינה אחידה, יתפתחו במחדר גבישים בעלי גדלים שונים: קטנים מאוד בשולי גוף החדירה וגדולים יותר במרכזו.
• פסי זרימה – בשולי המחדר עשויים להתפתח פסי זרימה הערוכים בשכבות קונצנטריות מן הדפנות פנימה. פסי זרימה אלה נוצרים בשלבים במהלך התגבשות חלקית ונובעים מתנועת המאגמה בתוך הסדק. פסי זרימה אלה יוצרים מחדרים שכבתיים.
• שולי לכידה – תנועתה של המאגמה לאורך דפנות המאגר וצמיגותה גורמות לפנוקריסטים ולקסנוליתים המצויים בה להאט את תנועתם ולהילכד בשולי הזרם. בדומה לפסי זרימה, גם לכידה זו יוצרת מחדרים שכבתיים.

ראו גם

• גאולוגיה - מונחים
• פטרולוגיה
• וולקנולוגיה
• סלע יסוד
• מאגמה
• סביבת היווצרות

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

קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: מחדר פלוטוני
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: מחדר פלוטוני

• שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה (דורש הרשמה לאתר) ובגוגל ספרים
• מחדר פלוטוני, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)