סלעי סקפוליט-הורנבלנדה מוכרים מזה זמן רב באדגרדן (Oedegrden) ובמקומות נוספים בנורווגיה. הם היו מכונים גברו מנומר, אבל הם אינם מכיל פצלת השדה, הכתמים הלבנים הם סקפוליט בלבד בעוד מסת האם הכהה העוטפת אותם היא תלכידים של הורנבלנדה ירוקה או חומה בהירה. הם דומים במאפיינים רבים לאופיטים הסקפוליטיים של הפירינאים. קיימת השערה שהתמרתם מפצלת השדה המקורית (שכן אין כל ספק כי במקור היו סלעים אלו פעם גברו, הבנוי מפלגיוקלז ופירוקסן) לסקפוליט הוא בשל פעפוע של תמיסות כלורידיות לאורך קווי חולשה או מישורי המסה, שמילאו את החללים שנצרבו בחומר של המינרל. לאחר מכן נספגו הכלורידים ותוך כדי כך עברו שינוי צורה לסקפוליט. אך נמצא כי בסלעי גברו אלו יש עורקים של אפטיט המכיל כלור, שכנראה הושקע על ידי גזים או נוזלים שעלו מלמטה. עובדה זו מחזקת את ההשערה שהיה כאן תהליך פנאומטי, דומה לזה שבו נוצרו עורקים עשירים בטורמלין סביב מחדרים של גרניט, ובאותו הזמן התפשט המינרל לסלעים שסביב. בהרכב הגזים הפעילים עם זאת יש הבדל בולט. הגזים המפעפעים מסלעי הגרניט מכילים בעיקר פלואור ובור, בעוד שאלו המפעפעים מגברו מכילים כלור וזרחן. במקרה אחד פצלת השדה מוחלפת בקוורץ ונציץ לבן (ב-גרייזן) או קוורץ וטורמלין (בסלעי שורל); במקרה אחר התוצר החדש העיקרי הוא סקפוליט. האנלוגיה קרובה למדי, והשערה זו מקבלת תימוכין מהעובדה שבקנדה (במקומות שונים באוטווה ואונטריו) יש עורקים של מרבצי אפטיט יקרי ערך. הם שוכנים בסלעים בסיסיים כדוגמת גברו ופירוקסניט, והסלעים בסביבת העורקים עברו תהליך סקפוליטיזציה, כמו של הגברו המנומר של נורווגיה.
סלעי גנייס.
בחלקים שונים בעולם יש סלעים מותמרים של גנייס המכילים סקפוליט כמרכיב הכרחי. מקורם הוא לרוב מעורפל, אך ייתכן שהם משני סוגים. האחד הוא במקורו סלעי יסוד (אורתו גנייס). הם מכילים בדרך כלל פירוקסן ירוק חיוור, כמות משתנה של פצלת השדה, טיטניט, ותחמוצות ברזל. קוורץ, רוטיל, הורנבלנדה ירוקה וביוטיט נוכחים לעיתים קרובות בסלע, בעוד שגארנט מופיע לעיתים והיפרסתן נדיר. הם מופיעים לצד סוגים אחרים של גנייס פירוקסני, גנייס המכיל הורנבלנדה, אמפיבוליט, וכו'. ברבים מהם אין סיבה לפקפק שסקפוליט הוא המינרל העיקרי. נראה כי מקורם של גנייס סקפוליטיים אחרים, גם הם סלעים מותמרים באופיים ובמבנם, הוא סלעי יסוד. רבים מהם מכילים קלציט או שהם עשירים מאוד בסיליקטים סידניים (וולאסטוניט, דיופסיד וכו'), דבר המעלה השערה כי במקורם הם היו סלעי גיר בלתי טהורים. ההימצאות התכופה של סוג זה יחד עם שיסטים גרפיטיים ושיסטים של אנדלוזיט מגדילים מאוד את הסיכוי שההשערה נכונה. ביוטיט הוא מינרל נפוץ בסלעים אלו, המכילים גם קוורץ רב ופצלת שדה אלקלית.
שימושים ותפוצה.
בסקפוליט נעשה שימוש לעיתים נדירות כאבן חן. הסוגים בהם מופיעים הגוונים צהוב, כתום, ורוד או סגול הם הסוגים בהם נעשה שימוש זה. כאשר את הסוגים השקופים פחות נוהגים לחתוך בצורת קבושון משום שאז מציג המינרל את תופעת עין החתול. מקומות מהם כורים סקפוליט עבור אבן חן כוללים את מדינת מינאס ז'ראיס בברזיל ;טרמורג'ו (Tremorgio) שבשווייץ; ובורמה.
מקומות בהם ניתן למצוא סקפוליט כוללים את הר מונטה סומה (אביו הקדום של הווזוב) באיטליה; בארנדל שבנורווגיה; בקירונה שבשוודיה; במדינת קווינסלנד באוסטרליה ;בפרנקלין שבמדינת ניו ג'רזי, במסצ'וסטס ובמחוז סנט לורנס במדינת ניו יורק שבארצות הברית; בפרובינציות קוויבק ואונטריו שבקנדה; במקסיקו ובמדגסקר.
גאוכימיה
גאוכימיה היא ענף החוקר את תפוצתם של יסודות כימיים ותרכובות טבעיות בכדור הארץ, ומשתמש בכלים כימיים על מנת ללמוד על תהליכים גאולוגיים. החל מן המאה ה-20 משמשת הגאוכימיה גם לחקר גופים אחרים במערכת השמש.
במושג "גאוכימיה" (כימיה של האדמה) בהקשר לענף מדעי זה השתמש לראשונה כימאי שווייצרי בשם כריסטיאן פרידריך שונביין (Christian Friedrich Schönbein) בשנת 1842. הכללת הכימיה במדעי הגאולוגיה צמחה מתוך שאלות חקלאיות וכלכליות, אך במשך הזמן התרחבה לשטחים נוספים. גאוכימיה מקושרת לכל תחומי הגאולוגיה מאחר שהחומרים הבונים את כדור הארץ והתהליכים המתרחשים בו ניתנים לניתוח כימי, למשל:
ציוני דרך במחקר הגאוכימי.
את ניצני הגאוכימיה ניתן למצוא ביוון העתיקה אצל דמוקריטוס שהגה את התורה האטומית, לפיה החומר בנוי מחלקיקים יסודיים, בלתי ניתנים לחלוקה נוספת – תאוריה שחידש ג'ון דלטון במאה ה-19. את הדלת להבנת היסודות הכימיים ותפיסת האטום פתח גילויים של שני היסודות החשובים ביותר לקיום חיים: מימן – שהתגלה לראשונה על ידי פאראצלסוס במאה ה-15 וזוהה שנית על ידי הנרי קבנדיש ב-1766, וחמצן – שהתגלה על ידי קרל וילהלם שלה בשנת 1772 אך עבודתו פורסמה ב-1777, שנתיים לאחר פרסום גילויו העצמאי של ג'וזף פריסטלי ב-1775.
במחצית השנייה של המאה ה-19 הפכה הגאוכימיה למדע העומד בפני עצמו. אחד המהלכים החשובים בתקופה זו היה מחקרו של ולדימיר ורנדסקי, מינרלוג וגאוכימאי רוסי, אשר הוכיח את השתתפותם של יסודות כימיים ביצירת מינרלים בטבע. ורנדסקי ידוע גם בתאוריה שפיתח על שלושת שלבי ההתפתחות של כדור הארץ: הגאוספירה – שלב המורכב מחומר דומם בלבד, הביוספירה – השלב בו נוספו חיים ביולוגיים אשר שינו את הכימיה של הגאוספירה, והנוספירה – שליטת האדם בתהליכים גרעיניים באמצעות שינוי של יסודות.
הבנת מקומם של יסודות כימיים במבנה מינרלים בוני סלעים סייעה לראות תמונה רחבה של תהליכים המשנים את המינרלים והסלעים. דוגמה למחזוריות בגלגולם של יסודות ניתן לראות במחזור הסלעים, העוקב אחר היווצרותם והריסתם של סלעים ומראה את השינויים הכימיים החלים בהם בתהליכי התמרה.
ההרכב הכימי של כדור הארץ.
בשנת 1889 פרסם הגאוכימאי האמריקאי פרנק קלארק (Frank Wigglesworth Clarke) את הראשון מבין דוחות תפוצת היסודות והתרכובות בכדור הארץ שהרכיב. את הנתונים אסף מאלפי סקרים גאוכימיים של סלעים ברחבי העולם והראה בטבלאות שיצר כי ההרכב הממוצע של הקרום ביבשות השונות דומה מאוד וכך גם תפוצתם של יסודות הקורט. קלארק חישב ומצא כי היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ הוא חמצן (כ-47%) וכי תחמוצות מהוות את המרכיב העיקרי בסלעים, כפי שניתן לראות בטבלה. בשנת 1924 אישר סקר מקיף אשר נשען על יותר מ-5,000 ניתוחים את נתוני דוחות התפוצה, וחישוביו של קלארק נותרו בעינם גם לאחר בדיקות בטכנולוגיות מתקדמות שהתפתחו מאז תקופתו.
טבעות ליסגאנג.
טבעות ליסגאנג הן תופעה הנצפית במערכות כימיות העוברות תגובת שיקוע בתנאי ריכוז מסוימים ובהיעדר זרימת חום. תופעה זו נקראת על שם הכימאי הגרמני רפאל ליסגאנג, אשר הבחין בה לראשונה בשנת 1896 כאשר תמיסת כסף חנקתי טפטפה בטעות על שכבת ג'ל דקה של אשלגן דיכרומט. לאחר כמה שעות הופיעו טבעות קונצנטריות של כסף דיכרומט לא מסיס. כאשר נוסה התהליך במבחנה באמצעות פעפוע מרכיב אחד מראשה, נוצרו רצועות ואף סלילים ספירליים כתגובת שיקוע. הופעת הטבעות הציבה אתגר למדענים במשך זמן רב ותאוריות שונות ניסו להסבירה, אולם בשנת 2003 התגבשה תאוריה הנתמכת בתוצאות ראשוניות של ניסויים. טבעות ליסגאנג נצפות במינרלים (אגט) ובסלעים (צור ואבן חול). תאוריה כזו עשויה לשפוך אור על היווצרות אגט, נושא שיש בו עדיין שאלות פתוחות רבות.
הטבלה הגאוכימית של גולדשמידט.
תרומות חשובות לגאוכימיה נובעות ממחקריו של הגאולוג ויקטור גולדשמידט. גולדשמידט חיפש הסבר להימצאותם של יסודות מסוימים כזיהומים בתוך מינרלים, וגילה כי הסיבה לכך הוא דמיונם של האטומים המזהמים לאטומים המהווים מרכיבים טבעיים של המינרל. לדוגמה, נוכחות כמויות קטנות (0.3%) של ניקל באוליבין הוסברה בדמיונם של אטומי הניקל לאטומי הברזל בגודל ובערכיות, ובאותו אופן הוסברו זיהומי כרום בפירוקסן. מחקריו על התנהגותם של יסודות נדירים ונוכחותם בגבישים מהווים תרומה נוספת אשר הניחה את היסוד לגאוכימיה של יסודות קורט.
בשנת 1922 הגיע גולדשמידט להישג חשוב כאשר פיתח את הטבלה הגאוכימית הקרויה על שמו, הנשענת על ההיפותזה כי יסודות נוטים לזיקה – או "אהבה", כהגדרתו – לשותפים או מארחים מסוימים ביצירת תרכובות בטבע:
הטבלה של גולדשמידט מציעה זיהוי כימי של השכבות הבונות את כדור הארץ על פי ריכוז היסודות בהן:
טבלה זו, הנובעת מן ההיפותזה של גולדשמיט, מייצגת תמונה של מבנה כדור הארץ המקובלת גם היום – אם כי החלק הנוגע לכלקופילים הופרך.
שורת בואן.
הפטרולוג נורמן לוי בואן הציעה בתחילת המאה ה-20 תאוריה המסבירה מדוע בנויים סלעים מצרופים מסוימים של מינרלים, בעוד שסוגים אחרים של מינרלים כמעט ואינם מצויים יחד. בואן ערך סדרה של ניסויים בהם התיך אבקה של סלעים גרוסים, קרר את החומר המותך בהדרגה ואז בחן את סוגי המינרלים שנוצרו בו. בניסויים אלה נראה גיבוש מפריט – תהליך התבדלות של מינרלים בתוך המאגמה: המינרלים שהתגבשו ראשונים שוקעים לקרקעית המאגר ונפרדים מיתרת המאגמה המותכת, וככל שהרחקת המינרלים נמשכת, הולכת וגדלה תכולת הסיליקה (תחמוצת צורן) במאגמה הנותרת במאגר.
גאוכימיה מודרנית.
אחד מן הנושאים המרכזיים במחקר הגאוכימי הוא מיחזור של החומרים בכדור הארץ המתרחש בכמה אופנים: היווצרות בזלת ביבשה ובאוקיינוסים שמקורה בחומרי מעטפת מומסים, חילוף מסידן לנתרן במגעה של בזלת אוקיינית עם מי הים, שינוי הרכבם של סלעים אלה וסלעי המשקע שנוצרו עליהם באזורי הפחתה ועוד.