צפחה

צפחה היא סלע מותמר בעל קשיות בינונית הנוצר בהתמרה בדרגה גבוהה, בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים כתוצאה מקבורה בעומק רב או לחצים טקטוניים. גבישיה בינוניים עד גסים וערוכים במבנה שכבות הנקרא "מרקם צפחתי". בשל מבנה זה נוטה הצפחה להתפצל לפתיתים או ללוחות, ומישורי הפצילות שלה מחוספסים. סוגים אחדים של צפחות מכילים פורפירובלסטים, למשל של גארנט.
מקור השם הלועזי, schist, ביוונית עתיקה: σχίζειν, ומשמעותו סדק, פיצול, הפרדה.
סלעי צפחה מצויים במקומות רבים בעולם ושכיחים מאוד גם באזור אילת (בהר צפחות ובנחל שלמה) ובדרום סיני, ולרוב משמשים לבנייה.

סלעי המקור

סלעי המקור מהם נוצרה צפחה עשויים להיות פלוטוניים כגון גרניט וסיאניט, געשיים כגון בזלת, משקע כגון אבן חול, אבן בוץ ואבן גיר, ואף סלעים מותמרים אחרים כגון לווחה. דרגת ההתמרה תלויה ברמת ההתכה וההתגבשות מחדש של סלעי המקור: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר נגרמים אובדן של חלק מתכולת המים והיווצרות גבישים גסים יותר.
דרגת התמרה גבוהה גורמת לגבישי הנציץ, ההורנבלנדה ושאר גבישי המינרלים המוארכים והשטוחים להתארגן במבנה שכבתי. לפחות 50 אחוזים מגבישי המינרלים בצפחה מסודרים במבנה כזה. סידור שכבתי של פחות מ-50 אחוזים הופך את הסלע לגנייס. ככל שהלחץ גדול יותר, כן חזקה ההיערכות בשכבות.

זיהוי סלעי המקור

סלעים שהיו במקורם סלעי משקע או סלעי יסוד הופכים במהלך ההתמרה לצפחה ולגנייס. כאשר נחוץ להבחין בסלעי המקור של סלעי צפחה שונים, עשויים להתעורר קשיים. אם הרכב הסלעים היה במקורו דומה, יהיה קשה להבחין ביניהם בסוף התהליך בהתמרה בדרגה גבוהה. למשל, קוורץ פורפיר ואבן חול בעלת גבישי פצלת שדה עדינים עשויים שניהם להפוך לצפחת נציץ אפורה או ורודה. עם זאת, בדרך כלל אפשר להבחין בין צפחות או גנייס שמוצאם משקעי לבין אלה שנוצרו מסלעי יסוד באמצעות התבוננות בסביבה: אם כל האזור מכיל סלעי משקע, מבנים קלאסטיים או אי התאמה, אזי ניתן יהיה לאבחן את הצפחה כנובעת מסלע משקע. במקרים אחרים עשויים להופיע מחדרים, התמרת מגע או מבנים פורפיריים, שיהוו הוכחה כי סלעי המקור הם סלעי יסוד. שלב נוסף בתהליך הזיהוי הוא כימי, מאחר שהרכבים כימיים מסוימים אופייניים לסלעי משקע ואחרים לסלעי יסוד. במקרים אלה, לא משנה באיזו דרגת התמרה נוצרה הצפחה, לעיתים נדירות ביותר משתנה ההרכב הכימי של הסלעים בתהליך ההתמרה. לדוגמה, אבן גיר, דולומיט, קוורציט ופצלים אלומיניים – לאלה יש מאפיינים כימיים ברורים שניתן להבחין בהם גם לאחר גיבוש מוחלט מחדש.

תכונות

קשיותה של הצפחה בינונית, כלומר: ניתן לחרוץ בה במסמר. צבעיה הנפוצים של הצפחה הם אפור עד שחור, אם כי סוגים שונים שלה מתאפיינים בצבעים נוספים.
צפחה מורכבת מגבישים בינוניים עד גסים – גודל האופייני לגיבוש ממושך תוך כדי התקררות איטית, תהליך המאפשר צמיחה ממושכת של הגבישים. גבישים אלה ערוכים במבנה לוחות – פסים עדינים, שמישורי הפצילות שלהם מחוספסים בשל גודלם של הגבישים. סידור הגבישים בצפחה מתרחש במהלך גיבוש תחת לחץ אנאיזוטרופי – לחץ לא איזוטרופי, כלומר אינו שווה בכל המישורים. במהלך היווצרות הצפחה, סלע המקור מתחמם ומגיע לטמפרטורה גבוהה מספיק על מנת לאפשר תנועת אטומים בתוכו. כאשר הסלע מתקרר בתנאי לחץ אנאיזוטרופי, מגיעים האטומים למצב היציב ביותר ולסידור חסר האנרגיה המיטבי: גבישים אנאיזוטרופיים (לוחות ומבנים מוארכים המצביעים לכיוון משותף). מבנה גבישי זה מאפשר את הפצילות האופיינית לצפחה ואת הצפחתיות – המרקם האופייני לה.

צפחתיות

היערכות בפסים מקבילים – לווחיות – המאפיינת סלעים מותמרים רבים, אופיינית גם לצפחה, וכאן היא נקראת "צפחתיות", תכונת ההיערכות בפסים היוצרת את המרקם האופייני לצפחה. צפחתיות נובעת מהאופן בו נערכים מינרלים לווחיים במקביל לסלע – היערכות הנוצרת בניצב לכיוון הלחץ בו הייתה הצפחה נתונה בעת היווצרה. בשל גודלם של הגבישים מהם בנויה הצפחה, מישורי הפצילות שלה אינם חלקים אלא מחוספסים והם נקראים "מישורי פצילות צפחתית".

הרכב כימי

הצפחה בנויה בעיקרה ממינרלים לוחיים מקבוצות הנציצים (ביוטיט, מוסקוביט) והכלוריט. הצפחות מסווגות על פי ההרכב המינרלי והכימי שלהן:
סלעים מותמרים של אבן גיר, שיש וצפחה סידנית עם גבישי דולומיט מכילים מינרלים סיליקטיים כגון נציץ, טרמוליט, דיופסיד, סקפוליט, קוורץ ופצלת השדה. אלה נובעים ממשקעים סידניים בדרגות טוהר שונות.
קבוצה אחרת עשירה בקוורץ (קוורציט, צפחת קוורץ וגנייס קוורץ), בעלת תכולה משתנה של נציץ לבן או שחור, גארנט, פצלת השדה, זואיסיט והורנבלנדה. אלה היו פעם אבן חול וסלעים חוליים אחרים.
בין הצפחות ממוצא מגמטי קיימת קבוצה של צפחות סידניות במרקם משיי: סרפנטינים לווחיים (שהיו בעבר סלעים אולטרה-מאפיים עתירי אוליבין), צפחות נציץ לבנות, צפחות פורפיריות והלפלינטה מפוספסת – הנובעות מסלעי ריוליט, קוורץ פורפיר וטוף פלסי.
קבוצה ייחודית היא צפחות של אנדלוזיט, סטאורוליט, קיאניט וסילימניט, שבדרך כלל דומות במראן לגנייס-גרניט וכנראה הושפעו מהתמרת מגע.
צפחות גרפיטיות עשויות להיחשב כמי שמייצגות משקעים שבעבר הכילו פחם או שרידי צמחייה. קיימות גם צפחות ברזליות המשמשות עפרה להפקת ברזל.
עם זאת, מרבית צפחות הנציץ הן התמרה של אבן חרסית (claystone – סלע משקע הנוצר מהסתלעות משקע חרסיתי) ופצלים, ועד לסלעי המשקע הנפוצים דרך מגוון סוגים של פיליט וצפחות נציץ.
לא ידוע על התמרה של הליט (מלח בישול) וגבס.

סוגים

סלעי הצפחה מגוונים, אם כי שני סוגים חשובים ראויים להדגשה: צפחות ירוקות וצפחות כחולות. שני סוגים אלה נוצרו מסלעי מקור דומים, אולם הם נוצרו בתנאי לחץ וטמפרטורה שונים ובעומקים שונים לקרום כדור הארץ. סוגי המינרלים המתגבשים מחדש בתנאים שונים אלה משפיעים על הסלעים הנוצרים.
שני סוגי הצפחה מצויים בגושים גדולים באזורי התמרה אזורית, המתרחשת לרוב באזורי הפחתה, במקום בו לוח טקטוני אחד חודר אל תוך המעטפת המצויה מתחת ללוח אחר. למקטע גדול מן הקרום דרוש זמן רב על מנת להתחמם ולהגיע לטמפרטורה גבוהה בתוך המעטפת, אולם כבר עם חדירתו אליה פועל עליו לחץ. לוח חודר הנשאר במעטפת במשך פרק זמן ארוך מגיע לשהות בתנאי טמפרטורה גבוהה יחסית והופך לצפחות ירוקות, ואילו לוח השרוי במעטפת במשך פרק זמן קצר ישהה בתנאי טמפרטורה נמוכה יותר ויהפוך לצפחות כחולות.

צפחות ירוקות

צפחות ירוקות נוצרות בתנאי התמרה אזורית שחלו בה תנאי לחץ בינוני וטמפרטורה נמוכה של 400-500 מעלות צלזיוס. סלעי המקור של צפחות ירוקות הם לרוב בזלת או גברו – הזהים בהרכבם הכימי. צפחות ירוקות עשירות בפלגיוקלז עתיר נתרן ובקוורץ. הסלעים נוצרים בעומק שבין 8 ל-50 ק"מ. סלעים אלה מתאפיינים בצבעם הירוק, הנובע מנוכחותם של מינרלים ירוקים כגון אקטינוליט וקבוצת הכלוריט – מינרלים שנוכחותם מגדירה סלעים אלה. מינרלים נוספים שנוכחותם בצפחות ירוקות אפשרית הם אלביט ואפידוט. אחד מסוגי הצפחות הירוקות הוא פרסיניט – צפחה ירוקה בה קיים יחס כמעט זהה של הורנבלנדה, אפידוט וכלוריט.
צפחות ירוקות מתאפיינות במגוון מרקמים: לווחיות, מרקם סיבי או צפחתיות, הנקבעים על ידי היערכות במקביל של המינרלים כלוריט ואקטינוליט. היערכות זו נובעת מתגובה ללחץ כיווני שפעל עליהם בעת ההתמרה. גודל הגבישים בסלעים אלה בדרך כלל בינוני, ונובע בעיקר מהרכב המינרלים: כלוריט, ובמידה מסוימת גם אקטינוליט, נבנים לרוב כגבישים עמודיים.

פאצייס צפחות ירוקות

פאצייס הוא המראה הכללי של סלע או קבוצת סלעים הנובע מצבע, מרקם, נוכחות מאובנים ומאפיינים נוספים מהם ניתן להסיק על סביבת ההיווצרות שלהם. הפאצייס של צפחות ירוקות נקבע על ידי תנאי הלחץ והטמפרטורה המסוימים הדרושים להתמרה של בזלת וגברו והפיכתם לצפחות הירוקות: טמפרטורה נמוכה ולחץ מתון.

צפחות כחולות

צפחות כחולות נוצרות בתנאי התמרה אזורית שחלו בה תנאי לחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה מאוד. הגרגרים הבונים את הסלעים לעיתים נדירות גדולים מפאת צמיחה מואטת של גבישי המינרלים בשל מהירות מהלך ההתמרה, ובעיקר בשל הטמפרטורה הנמוכה המושגת בתהליך. סיבה נוספת עשויה להיות חוסר במים בסלעי המקור הבזלתיים. עם זאת, צמיחת גבישים גדולים מתרחשת מדי פעם.
סלעים אלה מוגדרים כמכילים גלאוקופן ולוסוניט או אפידוט, ואפשרית גם נוכחותם של המינרלים גארנט, מוסקוביט ואלביט או כלוריט. הסלעים מתאפיינים בצבעם הכחול הנובע מנוכחותם של מינרלים כחולים. עם זאת, במחשופים הם עשויים להיראות שחורים, אפורים או כחולים-ירוקים. כאשר קיימת נוכחות של המינרל לוסוניט, עשוי להיראות בסלעים מערך של גבישים לבנים. לצפחות הכחולות מגוון מרקמים: קשקשי (לפידובלסטי), סיבי (נמטובלסטי) או צפחתי.
סוג זה של סלעים נדיר יחסית ואופייני לאזורים אורוגניים המציינים קבורה מהירה של הסלעים באזור הפחתה. אחת מן החידות הלא פתורות בגאולוגיה המודרנית היא היווצרות הצפחות הכחולות, הנפוצות מאוד בעולם ב-300 מיליון השנים האחרונות, בעוד היווצרות צפחות ירוקות נותרה כפי שהייתה לאורך כל ההיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ, וקיימת טענה כי הסלעים נדחקו כטריז בין שני לוחות שהתנגשו והתרוממו במהלך אורוגנזה.
עבודה נסיונית הראתה כי המינרלים בצפחות הכחולות נוצרים בתנאי התמרה לא רגילים. תנאים אלה הם טווחי לחץ המתאימים לעומק שבין 15 ל-30 קילומטרים בתוך הקרום וטמפרטורות נמוכות יחסית, 200-400 מעלות צלזיוס – טווח הטמפרטורות השורר בתנור אפייה ביתי. עם זאת, בעומקים אלה שוררת בדרך כלל טמפרטורה גבוהה יותר, 500-750 מעלות צלזיוס. הנחת העבודה היא כי הדרך היחידה בה יכולים סלעים אלה להיווצר היא באמצעות דחיפה מהירה של הלוח הנוחת למטה ואז דחיפה מהירה למעלה, לפני שהלוח מספיק לספוג טמפרטורה גבוהה יותר.

פאצייס צפחות כחולות

הפאצייס של צפחות כחולות אופייני לקבורה מהירה של סלעים באזור הפחתה, ונקבע באמצעות תנאי הלחץ הגבוה והטמפרטורה הנמוכה הנחוצים להתמרת בזלת. טמפרטורה נמוכה זו נובעת ממהירות מהלך ההתמרה ומן העובדה כי מוליכות החום של הסלעים נמוכה. סלעים פלסיים ומשקעים חרסיתיים הנתונים לתנאי היווצרות דומים יוצרים הרכב מינרלים שונה מזה של הבזלת.