גלאוקוניט

הרכב וקריסטלוגרפיה

נוסחת המבנה הכימי של הגלאוקוניט היא K,Na,Ca)1.2-2.0(Fe⁺³,Al,Fe⁺²,Mg)₄(Si7-7.6Al1-0.4O₂₀)(OH)₄•7nH₂0).
הגלאוקוניט מתגבש במערכת המונוקלינית, חבורת סימטריות נקודתית "מונוקלינית רגילה" () או "מונוקלינית המיהדרלית" (), וחבורת סימטריות מרחבית C2/m או Cm. הפרמטרים של תא היחידה הם: Å‏a=5.25-5.31‏, b=9.09-9.19Å‏, c=10.03-10.15Å, גודלה של זווית β הוא 100.5°, ונפח תא היחידה הוא 474.03Å³.
מבנה הגלאוקוניט זהה למבנה המינרלים ממשפחת הנציצים כדוגמת המוסקוביט. כלומר, שלוש שכבות היוצרות לוחית. שתי השכבות החיצוניות בנויות מטטרהדרונים של SiO₄. שלושה מתוך ארבעת אטומי החמצן נמצאים במישור השכבה ומתחברים לאטומי חמצן של הטטרהדרונים האחרים באותה שכבה ויוצרים בכך רשת של משושים. אטום החמצן המהווה את הקודקוד הרביעי של הטטרהדרון מתקשר עם השכבה האמצעית. השכבה האמצעית בנויה מאוקטהדרונים (גופים בעלי שמונה מישורים) שבמרכזם אלומיניום או ברזל המוקפים באטומים של חמצן או בקבוצת ההידרוקסיל (OH). מבנה זה מכונה חרסית של 2:1. עובי הלוחית כ-~ 1nm‏. בין הלוחיות מפרידה שכבת ביניים המכילה מים ויונים ספוחים. ההבדל בין גלאוקוניט למינרלים אחרים ממשפחת הנציצים הוא בכך שבגלאוקוניט יש אחוז גבוה יותר של צורן, מגנזיום, ברזל ומים ואחוז נמוך יותר של אלומיניום בשכבות הטטרהדרליות וקטיוני אשלגן בשכבת הביניים שבין הלוחיות.

תכונות פיזיקליות

הגבישים של הגלאוקוניט נדירים. המינרל מופיע בדרך כלל בתצורת נודלות (כדוריות קטנות) בעלות צורות רבות מעוגלות בגודל של גרגירי חול, שאינן מאפיינות את הרכבו המינרלוגי, וכמו כן כלוחיות אלסטיות בדומה לנציץ. במקרים נדירים, מופיע הגלאוקוניט בתדפיסי מאובנים (Fossil casts), גבישים בודדים באגרגטים, ציפוי למינרלים כבדים וגרגרי קוורץ וכדבק בין גרגרי קוורץ. לגלאוקוניט יש פצילות מושלמת בכיוון אחד ({001}) היוצרת "פתיתים". הקשיות של המינרל נמוכה, 2 בסולם מוס, ומשקלו הסגולי הממוצע 2.9 גרם לסמ"ק.
קל לטעות בינו לבין מינרלים מקבוצת הכלוריט או מינרלי חרסית מסוימים. המינרל סלדוניט דומה במבנה ובהרכב שלו לגלאוקוניט, אך ההופעה שלו שונה מעט. הוא נוטה להופיע כחומר כחול-ירוק בחללים בבזלת, וככל הנראה נוצר כתוצאה משקיעה מתוך תמיסות חמות במהלך השלבים הסופיים של התגבשות הסלע והתקררות המאגמה.

תכונות אופטיות

אופטית המינרל הוא דו-צירי שלילי. מקדמי השבירה של הגלאוקוניט הם: nα=1.59-1.612‏, nβ=1.609-1.643‏ ו-nγ=1.61-1.644. גבישי הגלאוקוניט שקופים למחצה עד אטומים, צבעם בדרך כלל הוא בגוונים של ירוק כחול, ירוק, ירוק-שחור וירוק צהוב. מקור הצבע הוא תוצאה של תכולת הברזל במינרל. הצבע הירוק-כחול הוא מקור שמו של המינרל (ראו בהמשך) והוא מאפיין של הגלאוקוניט ומשמש כאמצעי זיהוי שלו. בשקף מנוסר צבעו של הגלאוקוניט ירוק, צהוב או ירוק-זית. הברק של הגלאוקוניט הוא עמום. הגלאוקוניט ניחן בפלאוכרואיזם (עד כמה משתנה צבע המינרל בהתאם לזווית בה מסתכלים בו). מזווית אחת (X) צבע המינרל הוא צהוב-ירוק, ומזוויות אחרות (Y ו-Z) הוא צהוב עמוק, או ירוק-כחלחל.

התאוריות

תהליך ההיווצרות של הגלאוקוניט היה נושא לוויכוח במשך תקופה ארוכה, ומספר השערות הועלו כדי להסביר את נוכחותו בים ימיים. התאוריה הראשונית לגבי היווצרותו של הגלאוקוניט הוצעה על ידי McRae בשנת 1972, וכללה השערה בדבר שיקוע במקביל של מגנזיום, ברזל ואלומיניום יחד עם סיליקה ג'ל (Si-Gels), שבהמשך נספח אליהם אשלגן.
השערה זו ננטשה בהמשך בעקבות הצגתה של תאוריה בדבר היווצרות הגלאוקוניט כתוצאה מבליה של פילוסיליקטים במבנה שכבות 2:1, שהיו חשופים להחלפה דיאגנטית של אלומיניום על ידי ברזל מלווה באשלגן (Burst 1958a, Hower 1961). תאוריה חליפית ומקובלת יותר הוצעה בשנת 1981 על ידי Odin ו-Matter. התאוריה החליפית כללה יצירה של המינרל בשני שלבים: אותיגנזה של סמקטיט ברזלי בנקבוביות של מצעים, המלווה בהמסה של הסמקטיט הברזלי מתוך מצעים שונים וגיבוש מחדש של גלאוקוניט. בהתאם לתאוריה זו, מקורן של כדוריות הגלאוקוניט (Glauconite Pellets) הוא בהתגבשות גרנולרית סביב משקע דטריטי חרסיתי ופאזות נוספות כמו תחמוצות.
התהליכים העיקריים המעורבים בתהליך זה עשויים להשתנות כתלות בנוזלים הנעים דרך הסדימנט. אודין מציין כי לבידודו הכימי החלקי של גלעין התהליך מהסירקולציה של מי הים, חשיבות מפתח, מאחר שהוא מאפשר יצירה של מיקרו-סביבה השונה מהסביבה הימית העיקרית. טענה זו נתמכת בראיות לכך שגרגרים בגדלים שונים נוטים לגלות מידה שונה של גלאוקוניזציה. הגרגרים הדקים אינם מראים סימנים לגלאוקוניזציה, בעוד הגדולים ביותר נוטים לעבור גלאוקוניזציה על פני השטח שלהם. הטענה בדבר המיקרו-סביבה השונה המלווה את התהליך, נתמכת בהופעתה של גלאוקוניזציה בגרגרי סילט וחרסית בפצלים, בעוד מסת האם החרסיתית אינה נוטה לעבור תהליך זה כלל.

סטרטיגרפיה

הרבדה של סלעים קלאסטיים גלאוקוניטים תוארה בארץ ישראל במיפוי שערכו יעקב בן-תור ועקיבא פרומן בסוף שנות הארבעים של המאה העשרים באזור עבדת (עבדה) שבנגב. בן תור ופרומן מתארים את אבני החול הנוביות, המאפיינות את בסיס הקרטיקון התחתון כיחידות יבשתיות המכילות סימנים של שלוש הצפות ימיות (Marine Transgression) המאופיינות באופקים דולומיטיים, גיריים וחוואריים, בחלקם גלאוקוניטיים, המכילים פאונה ימית. דרגת הבסיס הגלאוקוניטית שבמכתש רמון כוללת אבן חול גלוקוניטית עם Lamellibranchia indet (מין של צדפה) ושימשה את הכותבים לזיהוי סטרטיגרפי של האינטרקלציה, שהמשכה לווה בהשקעת סלעים קרבונטיים. במכתש הגדול, שבקמר חתירה, ובמכתש הקטן, שבקמר חצרה, הוגדרו אופקים של גיר, דולומיט, אבני חול וחוואר כדרגת הבסיס הגלאוקוניטית.
הכותבים משתמשים בדרגת הבסיס הגלאוקוניטית (מקור: גלוקוניטית) כדי לתאר קורלציה סטרטיגרפית מרחבית, שמאפיינת לדבריהם את "הגבול התחתון של הטרנסטרסיה הקנומנית...:בכל מקום נמצאת כאן דרגה בעובי כמה מטרים, של חול, אבני חול, גיר וחוואר, כולם עשירים בגלוקוניט (דרגת הבסיס הגלוקוניטית)" (עמ'41). הופעה נוספת של גלאוקוניט שמזהים הכותבים באזור המיפוי, היא באאוקן התחתון (לפני 55 מיליון שנים). "איאוקן תחתון זה מצטיין ברוב המקומות בשכבתיות ברורה ורצופה...האופקים העליונים של האיאוקן התחתון עשירים למקומות בגלוקוניט כגון בנחל מרזבה...ובנחל צבירה (זווירה)."

תיארוך

תיארוך מדויק של גלאוקוניט אפשרי בעזרת רדיומטריה של איזוטופים בשיטת מדידת יחסים בין איזוטופ של אשלגן הדועך לארגון (שיטת K-Ar), וכן ביחסים בין שני איזוטופים של ארגון (Ar³⁹ ו-Ar⁴⁰ שיטת Ar-Ar), אם כי נדרשת הבנה מעמיקה והתחשבות בתגובת הגרגרים הגסים יחסית (טווח 10 מיקרון) לתהליך ההקרנה (Irradiation) של האשלגן. קושי נוסף העולה מתיארוך של סלעי משקע הוא בתיארוך תקופת ההשקעה, ולכן נעשים מאמצים להבין את התהליכים שמלווים היווצרות של מינרלים דיאגנטים, המאפיינים את סביבת ההשקעה ומועד ההשקעה. יש לקחת בחשבון שתיארוך תהליך השקעה של סלע משקע אינו מאפשר מציאה של תיארוך חד משמעי, מכיוון שדיאגנזה מאופיינת במספר שלבים הכוללים המסה וגיבוש מחדש של המינרלים החרסיתיים, המכילים גם אשלגן ותמיסות בסביבת השקעתם.
טיעונים שונים נשמעו בעד ונגד השימוש בגלאוקוניט לתיארוך, ומקובל לומר שהגרגרים הגסים יותר של הגלאוקוניט נוטים לספק גילים מדויקים יחסית, שעשויים להניב סטייה בת מיליונים בודדים של שנים ועד 10 מיליון שנים. בשנת 2006, ערכו ע. סנדלר וי. הרלבן מהמכון הגאולוגי לישראל מחקר על מינרלי חרסית וביניהם גלאוקוניט, תוך התייחסות לתהליכים הדיאגנטיים שמאפיינים איליטיזציה וגלאוניטיזציה של משקעים דטריטיים מסמקטיט בסביבה ימית. מטרתו של המחקר הייתה הבנת התהליכים המשפיעים על יחסי K-Ar בתהליך הדיאגנזה של משקעים, כדי להתחשב בהם בעת תיארוך מדויק בשיטת K-Ar וכן Ar-Ar. המחקר נערך על סלעים מקמר רמון ומקמר חתירה, המוכרים מהרצף הסטרטיגרפי מהגילים אלביאן תיכון עד טורון תיכון (בין לפני 100 מיליון שנים ללפני 90 מיליון שנים). החרסיות הושקעו בסביבה ימית, והרכב המאספים המינרולוגיים מצביע על כך שמקורם של המינרלים דטריטי, ולא כלל תהליך של חימום קבורתי ניכר או חשיפה לחום משמעותי אחר.
המחקר הראה שהגלאוקוניט עשוי להיווצר מיד עם השקעת החומר הדטריטי בעת חשיפתו לתמיסות עשירות באשלגן בנסיבות של אידוי מים מהסביבה, ועשוי להימשך עד מיליוני שנים לאחר השקיעה הראשונית, כל עוד ישנה נוכחות של תמיסות מועשרות באשלגן. תיארוך הדגימות ממקורות שונים בנגב הביא בין היתר לחיזוק התובנה שגלאוקוניט נוצר בתהליך דמוי איליטיזציה של סמקטיט בנוכחות תמיסות עשירות באשלגן וברזל. בניגוד לאיליט, הגלאוקוניט מאופיין בריכוזים גבוהים יחסית של ברזל, ומצביע על תנאים מחזרים בסביבת ההשקעה, שבדרך כלל מעידים על נוכחות של חומר אורגני רב ביחס למשקע הטרגני-דטריטי.
הפרטים השונים שגילו תכונות דמויות גלאוקוניט, כגון צבע ופצילות כונו בשם הכולל גלאוקוניטיים (מקור Galucony), וזיהוי וודאי של גלאוקוניט מתאפשר רק בעזרת קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן וכימיה, כדי לקבוע את המבנה הגבישי ואת הסטויכיומטריה של הרכבו. מסקנותיהם של החוקרים היו שהגלאוקניט נוטה להיווצר בסביבה ימית על גבי מדף היבשת, ובתנאים מחזרים, ללא תלות ישירה במחזורי ההרטבה-ייבוש, שבעזרתם הסבירו מחקרים קודמים את היווצרותו. כמו כן, יש להדגיש שמדובר בפרט מסדרה של מינרלים (גלאוקוניטיים), שהרכבם משתנה בעקבות שינויים במאפיינים של סביבת השקעתם במהלך היווצרותם.

גילוי ומקור השם

המינרל נתגלה לראשונה בחצי האי אוטגו שבחבל אוטגו שבניו זילנד. מקור השם מיוונית: "גלאוקוס" (γλαυκος), שפירושו "כחול-ירוק" שנועד לתאר את מראה הצבע הכחול-ירוק של המינרל, כפי הנראה בהתייחס לברק ולגוון הכחול-ירוק של פני הים. השם ניתן למינרל ב-1828, אם כי בשם הנרדף "גלאוקוני" (glauconie) נעשה שימוש כבר ב-1823.

תפוצה

הגלאוקוניט מופיע בצורה אופיינית בסלעי המשקע מתקופת היורה והקרטיקון המכונים "חולות ירוקים" (Greensand), סוג של אבן חול שצבעה ירקרק בגלל הגלאוקוניט. ניתן למצוא גלאוקוניט גם באבני גיר שאינן טהורות, באבני טין ובקירטון.. גלאוקוניט נוצר בתנאי חיזור במשקעים ושכבות מסוג זה נפוצות באבני חול שנוצרו קרוב לחוף, בימים עמוקים ובים התיכון, אבל לא בים השחור או באגמי מים מתוקים. הגלאוקוניט מתחמצן במגע עם אוויר, והאוויר דל החמצן שנוצר תוך כדי כך מהווה סכנה לכורים.
תפוצת החולות המכילים גלאוקוניט נרחבת. עובדה זו נתגלתה לראשונה על ידי חוקרי הטבע במשלחת המחקר של הספינה הבריטית צ'לנג'ר במסעה בשנים 1872–1876. את הגלאוקוניט ניתן למצוא בחצי האי אוטגו שבחבל אוטגו בניו זילנד, בחצי האי יורק באוסטרליה, במקומות שונים באנגליה (לדוגמה בקנט), באזור קלבדוס בצרפת, ליד ורונה באיטליה, בדרום אפריקה, בגרמניה ובמדינות רבות בארצות הברית.
הגלאוקוניט נפוץ מאוד בישראל. הוא מצוי באבן גיר ובחוואר יוראסיים (בעיקר בתת-הקרקע). בחוואר, גיר ודולומיט מגיל קרטיקון תחתון בנגב ובגליל. ובקירטון סנוני בגליל, ועוד. הגלאוקוניט הוא אחד מהמינרלים המצויים בתצורת חתרורים.