גיבוש מפריט

גיבוש מפריט בגאולוגיה הוא שורת תהליכים הדרגתיים של התבדלוּת והתגבשות מינרלים שונים במאגמה במהלך התכתה, התקררותה, הובלתה והתפרצותה כלבה. לכל מינרל נקודת התכה משלו כאשר הטמפרטורה עולה, שהיא גם נקודת ההתגבשות שלו כאשר הטמפרטורה יורדת. הנקודה בה מתרחשת ראשית ההתגבשות בעת שחומרי הבנייה של הגביש מותכים נקראת "נקודת הנוֹזליוּת" (liquidus), ואוסף של נקודות נוזליות נקרא "עקומת נוֹזליוּת". הנקודה בה הגביש מוצק לגמרי ואין חומרי בנייה מותכים נקראת "נקודת המוּצקוּת" (solidus), ואוסף של נקודות מוצקות נקרא "עקומת מוּצקיוּת".
בהתגבשותם מתוך המאגמה במאגר כלשהו – תא מאגמה או סדק בקרום – יוצרים המינרלים סלעי יסוד פלוטוניים וגעשיים. הגיוון בהרכב סלעי היסוד נובע מהתפתחות מאגמות שונות בהרכבן, שהובלו ממקום היווצרן המקורי לעומק רדוד בו החלו להתגבש או אל פני השטח. מערכת התהליכים הראשונית המתרחשת במאגמה לאחר הובלתה כוללת התגבשות חלקית, התמזגות של חומרים זרים, התחדשות מלאי המאגמה ועירוב מאגמות.

סדר ההתגבשות

התגבשות המאגמה לסלעים היא תהליך ממושך ומורכב, המתחיל בהתגבשותם של המינרלים בתוך התמיסה המגמטית. כל מינרל מתגבש כאשר הוא שואב את האטומים הנחוצים לו מתוך הנוזל המגמטי. לאחר התגבשותו ישתנה הרכב הנוזל ויכיל ריכוז נמוך יותר ויותר של האטומים ששימשו לבניית המינרל.
התבוננות מיומנת בשקף של סלעי יסוד מאפשרת לראות איזה מן המינרלים היה הראשון להתגבש, וכן את סדר ההתגבשות של המינרלים האחרים. את המינרל הראשון ניתן לזהות באופן בו התגבש: הוא יתגבש בחופשיות, ללא הפרעה, מאחר שגבישים אחרים לא עמדו בדרכו והיה לו מקום להתפתח. המינרל שיתגבש אחריו ייאלץ להתגבש בחללים שבין גבישי המינרל הראשון, וגם הבאים אחריו יתגבשו בחללים ריקים, לפי הסדר.

תהליכי התבדלות

גיבוש מינרלים במאגמה נובע מהתקררות הנוזל המגמטי. קצב התקררותה של המאגמה בפנים כדור הארץ איטי בדרך-כלל – מעלה צלזיוס אחת בערך במיליון שנים, והסיבה לכך היא הידלדלות החומרים הרדיואקטיביים. גורמים נוספות להתקררות הם זרמי הערבול – באמצעות העברת חום מן הליתוספירה אל האוקיינוסים והאטמוספירה, ולחצם של לוחות טקטוניים הדוחק את המאגמה אל סלעי הקרום הקרים.
בתוך הנוזל המגמטי נוצרים גבישים, אך אלה אינם נותרים במקום היווצרותם: הפרדה כבידתית משקיעה את הגבישים הכבדים אל תחתית המאגר ומציפה את הקלים אל חלקו העליון, כאשר שקיעה וציפה של גבישים תלויה בגודלם, ביחסי הצפיפות בין הגבישים והמאגמה ובצמיגות הנוזל. עם זאת, חלק מהגבישים ניתך וחומרי הבנייה שלהם שבים אל המאגמה, בעוד גבישים אחרים עשויים לרחף בנוזל – כך שהפרדת הגבישים מהנוזל אינה מלאה.
מכלול מנגנוני ההתבדלות נקרא "תהליכי FARM", ראשי תיבות של Fracional crystallization, Assimilation, Replenishment and Magma mixing – התגבשות חלקית, מיזוג, חידוש מלאי ועירוב מאגמות.

התגבשות הדרגתית

התהליך העיקרי הנוגע לסלעי יסוד באזור מסוים הוא התגבשות הדרגתית. בתהליך זה, המתרחש במהלך התקררות המאגמה, צומחים גבישים מתוך הנוזל ונבדלים כימית ופיזיקלית מהנוזל המשתנה. הצטברות של גבישים אלה יוצרת סלעי הצטברות. בדיקה של שארית הנוזל מתאפשרת באמצעות ניתוח הרכבם של הסלעים שנוצרו בשלבים מאוחרים יותר. דוגמה לכך היא רצף בזלתי שנקדח באזור מצומצם ברכס המרכז-אטלנטי המראה התבדלות ראשונה של אוליבין, בעקבותיה התבדלות של אוליבין ופלגיוקלז ולבסוף התבדלות של אוליבין, פלגיוקלז ואוגיט. תחתית הקרום והמעטפת העליונה ברכסים מרכז-אוקייניים מכילים את הסלעים שנוצרו כתוצאה מהתבדלות אותם מינרלים: דוניט, טרוקטוליט (troctolite) וגברו, בהתאמה. לכן יש בהתגבשות הדרגתית הסבר להבדלים המינרלוגיים בין סלעים פלוטוניים והגעשיים הנוצרים כתוצאה מהשתנות המאגמה: מאותו נוזל ראשוני מתפתח מגוון של סלעים.
המשתנים החשובים בהתגבשות הדרגתית הם הלחץ בו היא נתונה, נוכחות מים וחימצון של תא המאגמה ובעיקר הרכבה הראשוני של המאגמה – פלסית או מאפית: באזורי הפחתה, למשל, מתחיל הגיבוש המפריט במאגמות עשירות בסיליקה.

מיזוג חומרים זרים

מיזוג הוא מנגנון אחד להפיכתן של מאגמות ראשוניות מאפיות ואולטרה-מאפיות למאגמות פלסיות במעברן דרך הקרום. המיזוג מתרחש כאשר מאגמה בסיסית חמה חודרת אל סלעי קרום פלסיים קרים, מתיכה אותם וסופגת מהם מרכיבים המשנים את הרכבה המקורי. מיזוג כזה מעלה את תכולת הסיליקה במאגמה.

מנגנונים נוספים

קיימים שני מנגנוני-משנה נוספים באמצעותם מתרחשת התבדלות:

שולי לכידה

הסעת המאגמה במאגר גדול נתונה לתהליכי גומלין של כוחות הנוצרים באמצעות הסעת חום וכן מהתנגדות הנובעת ממפגש עם דפנות המאגר הנוצרת באמצעות צפיפות, תנועה במאגמה וחיכוך. לרוב מצויות בשולי המאגר שכבות קונצנטריות צמיגות וקרות הנמשכות מהדפנות פנימה, הנבדלות בצפיפותן ובטמפרטורה שלהן. שכבות אלה מורכבות מפסי זרימה (Flow banding) הנוצרים בהתגבשות חלקית, כאשר בשולי פס הזרימה נלכדים גבישים הנפרדים מהנתך. החיכוך בין המאגמה לדפנות המאגר וצמיגות המאגמה גורמים לפנוקריסטים וקסנוליתים במאגמה להאט בשולי הזרם, והם נלכדים בשכבה צמיגה. מצב זה יוצר מערך שכבתי, העשוי להיסגר וליצור במאגר חללים נפרדים בהם תמשיך ותתקיים התבדלות. דבר זה עשוי לשנות את הרכב המאגמה בחללים ובמחדרים גדולים.

מיצוי של התכה חלקית

לאחר שהמאגמה נלכדה בחלל נפרד, היא ממשיכה להתקרר ולגבש מינרלים. במצב זה עשויה להימשך יצירת מערכים שכבתיים והשתנות נוספת של הרכב המאגמה בחלל. למעשה, תהליך זה הוא התגבשות חלקית יסודית, אלא שהוא מתקיים במאגמה שהיא דור שלישי – שריד הנוצר לאחר שנתך "בת" מוצה. בחללים אלה המאגמה ממשיכה להתקרר, אך המינרלים שהיא יוצרת והרכבה השיורי לא יתאימו לאלה של הנתך ההורי.

איזור בגיבוש מפריט

אחת מן התופעות המעניינות בגיבוש מפריט, הנובעת מתגובה כימית בין המאגמה לבין המינרלים שהתגבשו מתוכה, היא אִיזוּר (zoning) – היווצרות אזורי צבע מקבילים בגביש הנובעים משינוי בתמיסה המגמטית. דוגמה לכך היא איזור בפלגיוקלז, כאשר בטמפרטורה גבוהה מתגבש אנורתיט – פלגיוקלז עתיר-סידן, ובטמפרטורה נמוכה יותר מתגבש סביבו אלביט – פלגיוקלז עתיר-נתרן. דוגמה נוספת היא גבישי פירוקסן הנעטפים באמפיבול. משטח החיבור בין המינרלים השונים הבונים גבישים אלה נקרא "שולי תגובה". דוגמה נוספת היא קוורץ, אשר נוצר בו איזור בעת חדירת חומרים זרים לתמיסה, במקרים רבים זיהומים ברזליים או השפעה הדדית של ברזל ואלומיניום כמו באחלמה.