Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
משטח בזלת נרחב הוא חבל גאולוגי המתאפיין בנפח גדול מאוד של סלעים געשיים מאפיים – בעיקר בזלת אך גם ריוליט – תוצאה של התפרצויות געשיות נרחבות במשך תקופת זמן קצרה יחסית במונחים גאולוגיים: מאות אלפים עד מיליוני שנים. שטחם הניכר של המשטחים נמדד בקילומטרים רבועים, ואת נפחם מודדים בקילומטרים מעוקבים. משטחים אלה אינם קשורים לגעשיות הנובעת מתהליכים טקטוניים כנביעת לבה ברכסים מרכז אוקייניים או קשתות איים געשיות באזורי הפחתה, אלא כוללים שטפי לבה יבשתיים ואוקייניים נרחבים מתוך סדקי-ענק. המונח האנגלי "Large igneous provinces" המגדיר משטחים אלה הוטבע לראשונה בשנת 1992.[1]
טומוגרפיה סייסמית גילתה גם כי גושים של ליתוספירה מופחתת יכולים לחדור את כל המרחק עד לבסיס המעטפת, מעט מעל הגבול בין המעטפת התחתונה לגלעין, בעומק של קרוב ל-2,900 ק"מ. אם מניחים כי נפח המעטפת נותר קבוע לאורך הזמן הגאולוגי, הרי שמסת חומרי הקרום שניתכו לתוך המעטפת חייבת להשתוות למסת החומר המותך העולה מן המעטפת אל הקרום. ניתן להניח כי רוב – אם לא כל – הפעילות הגעשית הקשורה לתהליכים טקטוניים של התפשטות קרקעית הים ושל אזורי הפחתה (על בסיס טומוגרפיה גאוכימית וסייסמית) נובעת מן המעטפת העליונה (עד עומק של 660 ק"מ). סביר להניח כי חומר ליתוספירי החודר אל המעטפת התחתונה וממוחזר בסופו של דבר, תורם בחלקו להתהוות משטחי הבזלת על פני השטח בכדור הארץ.
משטחי בזלת נרחבים נוצרים במגוון מבנים ומקומות, כרמות אוקייניות, הרים ורכסים תת-ימיים, שולי יבשות, שטפי בזלת יבשתיים ושטפי בזלת באגנים אוקייניים. היווצרות משטחי בזלת נרחבים מיוחסת לרוב לתימרות מעטפת או נקודות חמות והם מייצגים בין 5% ל-10% מפליטת המאגמה העולמית. עם זאת, במונחים של הפקת מאגמה, מדובר באפיזודות קצרות לעומת הרצף היחסי של פעילות געשית ברכסים מרכז אוקייניים. משטחי הבזלת נוצרים מפעילות מאגמטית הקרובה לפני השטח ושכיחים בכוכבי הלכת ובירחים של מערכת השמש. משטחים אלה – והמקבילות העכשוויות קטנות המידה: הרי געש שמעל נקודה חמה – מיוחסים בדרך כלל להתכה בלחץ נמוך של חומרי מעטפת בצפיפות נמוכה, העולים ממעמקי כדור הארץ בתמרות מעטפת, ולכן מספקים חלון לתהליכים המתרחשים במעטפת.
נעשו כמה ניסיונות להבין כיצד נפחים עצומים של מאגמה בזלתית נוצרים ונפלטים בפרק זמן קצר יחסית, בקצב השתפכות העולה בהרבה על זה של פליטת הבזלת ברכסים מרכז-אוקייניים. היווצרות המשטחים נקשרת לרוב לפעילות נקודות חמות הבונות שרשרת רציפה של איים געשיים או הרי געש, מה שמוביל לבניית מודלים המקשרים את מקורותיהם לתימרות מעטפת. בהנחה זו, תימרות המעטפת מורכבות מראש תימרה בולבוסי ומזנב דק המזין את הראש בחומרים חמים מן המעטפת. כאשר ראש התימרה המתרומם פוגש בליתוספירה, הוא מתפשט לצדדים ונמס, ובכך יוצר נפח עצום של מאגמה בזלתית הנפלטת במהלך 1–2 מיליון שנה. הנחה זו משערת כי מקור הפעילות הגעשית בזנב התימרה. תזוזת הליתוספירה על-פני המעטפת כתוצאה מפעילות טקטונית גורמת לגעשיות הנובעת מזנב התימרה ליצור שרשרות איים. השפעת התימרה על בסיס הליתוספירה היבשתית עשויה לגרום לסידוק ושבירת היבשת[1] וליצירת משטחי בזלת צמודים משני צדי האגן האוקייני, לדוגמה: הצמד פרנה-אטנדקה (Parana-Etendeka) באמריקה הדרומית ובדרום אפריקה, בהתאמה.
הנחה זו נתמכת בעובדה שרוב, אם לא כל משטחי הבזלת, קשורים לנקודות חמות, כפי שהחבל הגעשי הצפון אטלנטי קשור לנקודה החמה של איסלנד, מדרגות דקאן לנקודה החמה של ראוניון ורמת קרגלן (Kerguelen) לנקודה החמה של קרגלן.
העובדה כי משטחי בזלת במגוון גדלים וטקטוניים מתהווים בליתוספירה היבשתית והאוקיינית כאחד, מציעה כי סטיות תרמיות במעטפת גורמות לעליית המאגמה, וכי סוג הליתוספירה שולט בהיווצרותם. למשל, סטיות תרמיות מתחת לליתוספירה האוקיינית אמורות ליצור בה השפעה מאגמטית יתרה, מאחר שהקרום האוקייני דק יותר ומאפשר התכה בלחץ נמוך, יותר מאשר קרום יבשתי.
באופן דומה, סטיות תרמיות דומות במרכז לוח (למשל, הוואי) ולאורך שולי לוח (למשל, איסלנד) אמורות ליצור יותר מאגמטיות מאחר שבנקודות אלה מתגברת ההתכה בלחץ נמוך. עם זאת, טומוגרפיה סייסמית שנערכה בשנים האחרונות על מבנה מהירות המעטפת (mantle-velocity) – קירוב לטמפרטורה (a proxy for temperature) – מתחת לאיסלנד ולהוואי, מצביעה על הבדלים משמעותיים בין השתיים.[2]
על אף שניתן להניח כי מקורם של משטחי הבזלת בתימרת מעטפת הנוצרת על ידי תהליכים של חומרים מוצקים, הוצעו מנגנונים חלופיים:
שיוך שפכי הבזלת על הירח למכתשי פגיעה, כמו גם עדויות מוגבלות בכדור הארץ, מציעים כי התכה מסיבית בלחץ נמוך של המעטפת – או לפחות הידקקות משמעותית של הקרום וסדיקתו, היוצרים מוליכים לחומרי מעטפת אל פני השטח – עשויים להסביר את התהוותם של כמה משטחי בזלת. מנגנון כזה הוצע כחלופה להנחת התימרה באשר למדרגות סיביר, רמת אונטונג-ג'אווה (Ontong Java) ומדרגות דקאן.
תאוריות אחרות לסיבת היווצרות משטחי הבזלת כוללות היפרדות שכבות האקלוגיט בתחתית הקרום, תופעות געשיות בשולי הליתוספירה העבה, וכן פגיעת מטאוריט.[3]
משטחי בזלת אחדים עשויים לנבוע מצירוף של שבירת שולי יבשת וסטיות תרמיות במעטפת. לכן, מנגנונים מרובים עשויים להידרש להסבר כל משטחי הבזלת הנרחבים, גם בכדור הארץ וגם במקומות אחרים במערכת השמש.
סלעי משטחי הבזלת שונים בהרכבם מן הסלעים הנוצרים ברכסים מרכז-אוקייניים ובאיים געשיים מבחינה פטרולוגית, גאוכימית, גאוכרונולוגית וגאופיזית.
סלעי המשטחים מוגדרים על-פי המאפיינים המאפיים הדומיננטיים של סלעי הפרץ: עושר בברזל ובמגנזיום וכן בזלת אלקלית ותולאיטית. עם אלה מופיעים גם סלעים עתירי סיליקה, אך אלה מקושרים לשלבים הראשונים של התהוות המשטחים ולסיומה בלבד. מאחר שהשכבה הזמינה ביותר למחקר היא הקרום העליון של המשטחים, מרבית הידע עליהם נובע מהלבה היוצרת אותו. שכבה זו עשויה להגיע לעובי של 10 ק"מ. בחינה גאופיזית וסייסמית ומידע המשווה בין המשטחים לבין קרום אוקייני מצביעים על כך שמתחת לקרום העבה של המשטחים קיימת שכבת מחדר מאגמטית, שביסודה היא שכבת עיבוי – מאגמה שנלכדה בתחתית הקרום ונקרשה במקום. מדידות סייסמיות מצביעות על כך ששכבה זו מכילה סלעי גברו (סלע פלוטוני מאפי) ומתחתם סלעים אולטרה-מאפיים.
עוביו של קרום ימי בו מצוי משטח בזלת – ביחד עם שכבות סלעי הפרץ והמחדר – עשוי להגיע ל-35 ק"מ, כפי שעולה ממדידות סייסמיות וכבידתיות ברמת אונטונג-ג'אווה. ברמה ימית זו, וכן מתחת למדרגות דקאן ופרנה היבשתיות, נצפו אזורים של מהירות מעטפת נמוכה. אזורים אלה, הנחשבים לשורשים הליתוספריים של המשטחים, עשויים לחדור עד לעומק של 500–600 ק"מ במעטפת. בניגוד לאזורים של מהירות גבוהה (מתחת למרבית הקרומים היבשתיים ובחלק מן הקרומים האוקייניים), אזורי מהירות נמוכה מתחת למשטחי הבזלת הנרחבים משקפים שרידים כימיים ותרמיים ראשוניים של פעילות תימרת מעטפת. כושר הציפה הגבוה של שורשים אלה רומז על תפקידם המשמעותי של משטחי הבזלת בהתרחבות שטח היבשות באמצעות צמיחת שוליהן.
משטחי בזלת נרחבים נוצרים באזורים יבשתיים ואוקייניים כאחד, פנים-לוחיים ובשולי לוחות, ופריסתם עולמית. המשותף לכל משטחי הבזלת הנרחבים הוא תקופת פעילות קצרה באירועים מאגמטיים אפיזודיים וארעיים, המגבירים באופן משמעותי את שיעורי פליטת המאגמה העולמית לתקופה קצרה. אם נוצר משטח נרחב בשולי לוח, הוא ירכיב את כל המקטע הקרומי באותו מקום. לעומת זאת, אם המשטח ייווצר בתוך לוח, הרי שהקרום הראשוני יופרע באזור החדירה ויתעבה משני צדדיו ככריך – שכבת בזלת תיווצר מעליו ושכבת מחדר בתחתיתו.
משטחי הבזלת היבשתיים – שהם הנחקרים ביותר בזכות נגישותם – מתפרצים מסדקי-ענק בקרום היבשתי. רובם מכסים אגני השקעה, וכולם משטחים בשולי לוח הנוצרים כתוצאה מגעשיות נרחבת במהלך שבירת יבשת. כאלה הן מדרגות דקאן בהודו, המשתרעות על כמיליון קמ"ר וגילן 64–69 מיליון שנה, והרמה הבזלתית של נהר קולומביה במערב ארצות הברית, שהתפרצה לפני 15–17 מיליון שנה. דוגמאות נוספות:
מדרגות סיביר ומדרגות אומיישאן נוצרו בסוף הפרם, לפני כ-250–260 מיליון שנה.
שולי יבשת סבילים (passive margins) הם נקודת המעבר בין קרום יבשתי לקרום אוקייני השייכים ללוח אחד, ואינם שולי יבשת פעילים. שוליים אלה מכילים סלעי משקע המורבדים מעל בקע עתיק ויוצרים אגנים אוקייניים חדשים. כתוצאה מהידקקות הקרום לאורך הבקע, עשויה להתפתח בשוליים אלה געשיות (שוליים געשיים סבילים) שתוביל להיווצרות משטחי בזלת ואף לפתיחת רכס מרכז אוקייני. דוגמה למשטח בזלת בשולי יבשת היא החבל הגעשי המרכז-אטלנטי שנוצר בעת התפרקות פנגיאה ופתיחת האוקיינוס האטלנטי. חבל זה כולל את החופים המזרחיים של אמריקה הצפונית וצפון אמריקה הדרומית, ואת החופים הצפון מערביים של אפריקה. לצפונו שוכנים שרידי רמת תוליאן מן הפלאוגן. הרמה השתרעה ככל הנראה על שטח של 1.8 מיליון קמ"ר בצפון האוקיינוס האטלנטי של ימינו, ומניחים כי התפרקה ברובה כשנוצר האוקיינוס האטלנטי. שרידיה מצויים בצפון אירלנד, צפון-מערב סקוטלנד, איי פארו, צפון-מערב איסלנד, מזרח גרינלנד ומערב נורווגיה.
באגנים אוקייניים עמוקים נוצרים ארבעה סוגי משטחים:
בתחום האוקייני, רמות אוקייניות ורכסים תת-ימיים הם התוואים המובנים פחות בין המשטחים בהקשר למיקום הטקטוני שבהם נוצרו.
בכדור הארץ קיימים משטחי בזלת נרחבים רבים:[6]
| שם/פרטים | זמן למ"ש | מקום | נפח טפרה במיליוני ק"מ3 | הערות |
|---|---|---|---|---|
| רמת אונטונג-ג'אווה | 121 | דרום האוקיינוס השקט | 59-77 | המבנה הגעשי הגדול ביותר בכדור הארץ, שהתפצל לאחר היווצרותו לשלוש רמות אוקייניות נפרדות ולחלק רביעי שהתלכד עם אמריקה הדרומית. קשור כנראה לנקודה החמה של לואיסוויל. |
| רמת קרגלן | 112 | דרום האוקיינוס ההודי ואיי קרגלן | 17 | קשור לנקודה החמה של קרגלן |
| החבל הגעשי הצפון-אטלנטי | 55.5 | צפון האוקיינוס האטלנטי | 6.6 | קשור לנקודה החמה של איסלנד |
| התלקחות האיגנימבריט בשלישון | 32.5 | דרום-מערב ארצות הברית, בעיקר בקולורדו, נבדה, יוטה וניו מקסיקו | 5.5 | בעיקר אנדזיט וריוליט מהתפרצויות מתפוצצות (0.5 ק"מ3) וזרמי לבה (5 ק"מ3) שהתרחשו לפני 25–40 מיליון שנים. כולל מרכזים געשיים רבים נוספים, בהם השדה הגעשי סן חואן. |
| משטח הבזלת הקריבי | 88 | הרמה הגעשית הקריבית-קולומביאנית | 4 | קשור לנקודה החמה של גלאפגוס |
| מדרגות סיביר | 249.4 | סיביר, רוסיה | 1–4 | כנראה זרימת הלבה הגדולה ביותר המתועדת ביבשה הנחשבת כאחראית (ביחד עם מדרגות אומיישאן) להכחדת פרם-טריאס – אירוע ההכחדה הנרחב ביותר שהתרחש אי-פעם |
| קארו-פראר | 183 | בעיקר בדרום אפריקה ובאנטארקטיקה, וגם באמריקה הדרומית, בהודו, באוסטרליה ובניו זילנד | 2.5 | נוצר עם התפרקות גונדוונה |
| מדרגות פרנה-אטנדקה | 133 | ברזיל, נמיביה ואנגולה | 2.3 | קשור לנקודה החמה של טריסטן |
| החבל הגעשי המרכז-אטלנטי | 200 | צפון-מערב אפריקה, דרום-מזרח אמריקה הצפונית, צפון-מזרח אמריקה הדרומית, מערב אירופה וחצי האי האיברי | 2 | קשור לביקוע פנגיאה ולהכחדת טריאס-יורה |
| מדרגות דקאן | 65.5 | רמת דקאן, הודו | 1.5 | נטען קשר להכחדת קרטיקון-שלישון |
| מדרגות אומיישאן | 256.5 | דרום-מערב סין | 1 | נחשבת כאחראית (ביחד עם מדרגות סיביר) להכחדת פרם-טריאס – אירוע ההכחדה הנרחב ביותר שהתרחש אי-פעם |
| משטח הבזלת של מקנזי | 1,270 | מערב וצפון-מערב של השילד הקנדי | כולל את רמת קופרמיין (0.65 ק"מ3), את מחדר מוסקוקס ואת נחילי הדייקים של מקנזי (0.17ק"מ3) ומטצ'וואן | קשור לנקודה החמה של מקנזי |
| החבל הגעשי האפרו-ערבי | 28.5 | משולש עפר, תימן, השילד הערבו-נובי, | 0.35 | קשור בהתפרצויות מתפוצצות ובטוף עשיר בסיליקה |
| רמת קולומביה | 16 | צפון-מערב אמריקה הצפונית, ארצות הברית | 0.18 | נחשף ברמות המחורצות |
משטחי בזלת נרחבים נחשדו פעמים רבות כגורם לשינויים אקלימיים עולמיים, ונמצא מתאם בולט בין אירועי התפרצויותיהם לבין גבולות בין עידנים ותקופות בלוח הזמנים הגאולוגי, המתבטאים בחתכים סטרטיגרפיים ובתיעוד המאובנים. נפחם הניכר מוביל להשערות הנוגעות להשפעתם על הסביבה, ובעיקר לכמות החומרים הנדיפים שהם פולטים ולהשפעתם הכימית של אלה על האוקיינוסים.[3] לסוג זה של פעילות געשית מיוחסים כ-10% מזרימת המסה והאנרגיה מתוך כדור הארץ אל הקרום. ייתכן וזרימה זו הייתה גבוהה יותר בעבר, אולם במונחים גאולוגיים היא נחשבת אפיזודית, בניגוד לרציפות היחסית של התפשטות קרקעית הים ברכסים המרכז-אוקייניים. אפיזודות אלה מגלות מחזוריות לא יציבה בתוך המעטפת, שייתכן ונמשכת הרחק אל ראשית ההיסטוריה של כדור הארץ, ומצביעות על השפעה רבה על שינויים סביבתיים מהותיים, אם לא על גרימתם[דרושה הבהרה].
השפעתם של משטחי הבזלת מתמקדת בשני גורמים עיקריים:
להיווצרות משטחי בזלת נרחבים השפעה סביבתית מתועדת, גם מקומית וגם מרחבית. ההשפעה העולמית עדיין אינה נהירה דיה, אולם ייתכן ולהיווצרות כמה מן המשטחים הייתה השפעה בקנה-מידה עולמי, בעיקר כאשר כבר הייתה נטייה למפנה. התפרצויות רבות עוצמה של לבה בזלתית היוצרות משטחי הבזלת משחררות חומרים נדיפים כגון פחמן דו-חמצני, גופרית, כלור ופלואור.
גורם חשוב המשפיע על סדרי הגודל של שחרור חומרים נדיפים אלה הוא היות ההתפרצות תת-אווירית או תת-ימית: לחצים הידרוסטטיים מעכבים היווצרות בועות ושחרור גזים של מרכיבים נדיפים (מים, גופרית, כלור ופלואור) במהלך התפרצות תת-ימית עמוקה. עם זאת, מרכיבים מסיסים פחות (פחמן דו-חמצני וגזים אצילים) משתחררים כגזים גם בעומק רב.
גורם חשוב נוסף הוא קו הרוחב שבו מתרחשת ההתפרצות. במרבית ההתפרצויות הבזלתיות, חומרים נדיפים נותרים בטרופוספירה. אולם, בקווי רוחב גבוהים הסמוכים לקטבים, הטרופופאוזה (שכבת האוויר המפרידה בין הטרופוספירה לסטרטוספירה) נמוכה יחסית ומאפשרת לשטף הבזלתי לשחרר גופרית דו-חמצנית לתוך הסטרטוספירה. חלקיקי חומצה גופרתית הנוצרים שם עמידים לאורך זמן ופיזורם נרחב מאשר לו הייתה הגופרית הדו-חמצנית נותרת בטרופוספירה. לכן, ההשפעה על האקלים ועל הכימיה של האטמוספירה רבה יותר באזורים אלה. הנפח הרב של החומרים הנדיפים המשתחררים בהתפרצויות תת-אוויריות בקווי רוחב גבוהים במהלך פרקי זמן גאולוגיים קצרים, תורמים לשינויים סביבתיים עולמיים. התפרצויות בעוצמה גבוהה עשויות לפלוט גופרית דו-חמצנית ופחמן דו-חמצני ישירות לסטרטוספירה, ללא מעבר-ביניים בטרופוספירה.
במונחי היסטוריה של כדור הארץ, אירועים כאלה הם קטסטרופיים – עובדה שמעלה את השאלה אם להתפרצות משטחי בזלת נרחבים בקנה מידה גדול יש השפעה נרחבת או אף גלובלית מבחינה סביבתית ואבולוציונית. כמה מנגנונים כאלה הוצעו: שחרור כמות גדולה של פחמן דו-חמצני עשויה להעלות באופן ניכר את רמתו באטמוספירה, דבר שיש בו כדי להמריץ את אפקט החממה ותהליכים של התחממות עולמית. לעומת זאת, אם משטחי בזלת נרחבים הם תת-אוויריים, הרי שהפליטה של גופרית דו-חמצנית לאטמוספירה עשויה להוביל להיווצרות תרסיס סטרטוספירי, שיגרום להתקררות עולמית באמצעות חסימה של קרינת השמש. בעוד הדעות חלוקות באשר להשפעת משטחי הבזלת, ניתן לקבוע בוודאות כי התפרצותם על קרקעית האוקיינוס – בעוצמה ובקצב המוכרים עד כה – יגרמו להעתקת כמויות מים רבות ולעליית מפלס פני הים. בהתאם לכך, מעריכים כי היווצרות רמת אונטונג-ג'אווה גרמה לעליית מפלס פני הים בכ-10 מ'.
מאחר שמשטחי בזלת מסוימים התפתחו במקביל לאירועים של מיעוט חמצן באוקיינוסים והכחדות המוניות, הוצע כי תוצרי לוואי של התפרצויות אלה היוו השפעה עזה ומזיקה על הסביבה ברחבי העולם, ואף תרמו ישירות לאירועי הכחדה.
בתקופה שלפני 50–145 מיליון שנה התאפיינו האוקיינוסים בשינויים כימיים, טמפרטורות ומפלס גבוהים יחסית, השקעה תקופתית של פצלים שחורים, הפקה רבה של פחמימנים, הכחדה המונית של יצורים ימיים ושינוי במגוון הפלורה והפאונה. מתאם זמנים בין הפרצים הגעשיים הקשורים בהיווצרות משטחי הבזלת ובין שינויים סביבתיים – מחייב בחינת סיבתיוּת. ייתכן והדוגמה המרשימה ביותר היא התפרצות מדרגות סיביר לפני כ-250 מיליון שנה ומדרגות אומיישאן בסין לפני כ-260 מיליון שנה, החופפת להכחדה המונית בגבול פרם-טריאס – ההכחדה ההמונית הגדולה ביותר הידועה עד כה – בה נכחדו כ-90% ממיני הצמחים ובעלי החיים מן התיעוד הגאולוגי. דוגמה אחרת היא התפרצות לאקי באיסלנד, המספקת את התיעוד האנושי היחיד לסוג הגעשיות שמייצרים משטחי הבזלת. אף שלאקי הפיק שטפי לבה המייצגים כ-1% אחד בלבד מן הנפח הממוצע של משטחי הבזלת הנרחבים, הרי שהשפעתו המקומית על סביבתו התבטאה בהכחדת 75% ממשק החי של איסלנד ובמות 25% מאוכלוסייתה מחמת רעב.
דוגמאות חשובות נוספות:
פלאומגנטיזם הוא המדע החוקר את הסטיות וההיפוכים בשדה המגנטי של כדור הארץ לאורך קיומו, ובהיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ ידועים היפוכים מגנטיים רבים. בזלת מכילה את המינרל מגנטיט, תחמוצת ברזל המושפעת משדה זה. משטחי הבזלת הנרחבים – כמו גם הבזלת הנוצרת ברכסים מרכז אוקייניים – מתעדים היטב את השדה המגנטי של כדור הארץ, כפי שהתקיים בעת קרישת סלעיהם. כיוון השדה המגנטי המוטבע בהם מאפשר תיארוך מדויק של זמן היווצרותם.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
