פלגוניט

היווצרות

פלגוניט הוא סלע געשי, תוצר המרה הנובע מאינטראקציה בין זכוכית געשית בהרכב בזלתי לבין מים. אינטראקציה כזו עשויה להיווצר גם בין לבה בזלתית מותכת לבין מים. שיעורי הדיפוזיה של מים בזכוכית טבעית מצביעים על היווצרות של פלגוניט בתהליך מיום, המתרחש בטמפרטורות גבוהות יחסית – בעיקר במהלך זרימה והתקררות של לבה מתחת למים. היווצרות פלגוניט בטבע ממיום של סידרומלן לרוב אינה מתרחשת בהיקף נרחב.
פלגוניט נוצר בתהליך בו-זמני הנקרא "פלגוניזציה", באמצעות דרגות שונות של התפרקות הזכוכית והיפרדות של חומר מסיס בנקודת המגע בין הזכוכית לנוזל. תהליך זה מלווה בתנועה נרחבת של היסודות המעורבים בתהליך ההמרה, וכתוצאה מכך נגרמים העשרה ודלדול של הזכוכית ביסודות מסוימים.

היווצרות טוף פלגוניטי בסירטסיי

טוף בהרכב פלגוניטי הוא משקע טפרה בזלתי המומר בקלות. ההמרה גורמת לחלקיקי הטפרה לדבוק זה בזה בתהליך של פלגוניזציה. חרוטי טוף פלגוניטי אופייניים לאזורים בהם נוצר מגע בין לבה בזלתית ומים. חרוטים כאלה מצויים באיי גלאפגוס, באיי הוואי ובאיסלנד.
היווצרות מודרנית של טוף בהרכב פלגוניטי נצפתה עם היווצרותו של האי הגעשי סירטסיי בסמוך לחופה הדרומי של איסלנד. בנובמבר 1969 – 6 שנים לאחר פריצתו מעל פני הים –התגלה הסימן הראשון לטוף פלגוניטי, שנוצר בתוך אזור הידרותרמי בטמפרטורה של 60–70 מעלות צלזיוס במהלך תקופה המוערכת בשנתיים וחצי. מאז נצפתה היווצרות טוף פלגוניטי על פני השטח מקרוב, ומחקר נוסף נערך באמצעות קידוח ליבה בשנת 1979.
הפלגוניזציה של הטוף תלויה בעיקר בטמפרטורת המים בתוך הסלע. בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס ומעלה התגבשה הטפרה בסירטסיי לטוף פלגוניטי במשך פחות משנה, ובטמפרטורות נמוכות היה קצב ההמרה נמוך יותר: ב-40–50 מעלות צלזיוס חלה פלגוניזציה במהלך 4–8 שנים. בהווה מתגבשת בסירטסיי טפרה מעל גובה פני הים לטוף פלגוניטי קשה, ונראה כי מתרחשת גם פלגוניזציה תת-ימית נרחבת. בטוף הפלגוניטי בסירטסיי נוצרו 10 מינרלים חדשים, בהם: אנלציט, סמקטיט, טוברמוריט (tobermotite), פיליפסיט (phillipsite) מקבוצת הזאוליט ואנהידריט. התפרצות סירטסיי הובילה להבנה טובה יותר של היווצרות הרי געש מטוף פלגוניטי בעידן הקרח.

מאפיינים

פלגוניט הוא תוצר יציב ראשון של המרת זכוכית געשית, והוא מהווה חומר הטרוגני בעל תכונות אופטיות ומבניות מגוונות – החל בסלע צלול, שקוף, איזוטרופי, חלק וערוך בפסים קונצטריים הנקרא לעיתים "ג'ל פלגוניטי", ועד לחומר בעל שקיפויות שונות, אנאיזוטרופי, בעל דרגות שונות של שבירה כפולה, בעל מבנה גרגרי-סיבי ודמוי פסים הנקרא לעיתים "פיברו-פלגוניט".
צבעו של הפלגוניט נע בין גוונים של צהוב לגוונים של חום. פלגוניט יוצר מעין "קליפות" (rinds) בעוביים שונים על פני משטחים של זכוכית געשית מאפית שהיו חשופים במשך זמן מה לנוזלים מימיים. מרקם הסלע מגוון ותלוי בתנאי ההתפרצות.
בגרגרים פלגוניטיים רבים נמצא גרעין לא מומר של זכוכית געשית דוגמת טקיליט, סידרומלן והיאלוקלאסטיט, הנותר ללא שינוי מאחר שציפוי הפלגוניט מונע חדירה נוספת של מים.

גילוי ומחקר

פלגוניט התגלה לראשונה ב-1835 על ידי הגאולוג הגרמני וולפגנג סרטוריוס פון ואלטרסהאוזן, במסגרת מסעות שערך בסיציליה. הוא זיהה סוג של טוף חום – סלע הומוגני המורכב בעיקר ממינרל אחד, לו קרא "פלגוניט" על שם העיירה הסמוכה, פלגוניה (Palagonia). מבדיקה כימית שערך בסלע עלה כי הוא עשיר באופן לא רגיל במים (12-23%) ובברזל.
במסע שערך בשנת 1845 לאיסלנד עם רוברט בונזן הבחין ואלטרסהאוזן בהשתרעותו הנרחבת של הטוף החום על פני האי, וכי בסמיכות לפלגוניט נמצא חומר זכוכיתי נטול מים הדומה לאובסידיאן – לו קרא סידרומלן. ואלטרסהאוזן הוכיח כי פלגוניט הוא סידרומלן שספג מים, והסיק ממיקומו הגאולוגי כי הוא תוצר של התפרצות תת-קרחונית. כמו כן מצא כי הסלע קשור למשקעים ימיים, וכי הוא יצר שכבות עבות בתצורות געשיות תת-ימיות במקווי מים רבים. ואלטרסהאוזן צדק בהנחותיו ובמסקנתו כי סלעי איסלנד נוצרו מתחת לשכבת קרח עבה שכיסתה את איסלנד במהלך תקופת הקרח האחרונה, וכי פלגוניטים שמצא באיטליה ובסיציליה נוצרו בים.
בונזן טען לעומתו כי טוף פלגוניטי הוא תוצר של סלעים בזלתיים שהותמרו בסביבה עתירת מים ופחמה. ניתוח כימי שערך הראה כי לאחר שהוצאה מהם תכולת המים – סלעי הטוף היו זהים בהרכבם ללבה בזלתית. מחקרו של בונזן לא הוגבל לסלעים מאיסלנד, והוא ערך מחקר דומה על דוגמאות של פלגוניט מאיי כף ורדה שקיבל מידי צ'ארלס דרווין.

פלגוניזציה במאדים

ממחקר שהתבצע באמצעות ספקטרוסקופיה תרמית באינפרה אדום (Thermsl Infrared Spectroscopy – TIR) ופליטה תרמית מיניאטורית (Miniature Thermal Emission – Mini-Tes) של הרגולית על מאדים עולה נוכחות של זכוכית ואפשרות לקיום חרסיות וסיליקה על פניו. עם זאת, בדיקה בספקטרום נראה סמוך לאינפרה אדום (visible and near-infrared – VNIR) מראה כי מינרלי החרסית אינם נפוצים על פניו. על פי המחקר, מתקבל על הדעת כי את החומרים – שזוהו כדמויי זכוכית וחרסית – ניתן לפרש כתוצרי המרה דלה של סיליקטים גבישיים, שנוצרו מבליה כימית ומתהליכים סדימנטריים בסביבה מימית. תוצאות ראשוניות של המחקר הראו כי אלומו-סיליקטים לא מאורגנים – כמעט אמורפיים – עשויים לנבוע מהמרה בתוצרי בליה של בזלות, גם אם הסלעים התבלו בסביבה צחיחה למחצה.
מאדים עשוי להיות דל בחרסית, אך חלה בו המרה נרחבת. מינרלי חרסית נפוצים על פני כדור הארץ בעיקר בסלעי משקע בוגרים מבחינה מינרלית דוגמת פצלים ואבן בוץ, בקרקעות בוגרות ובסלעים בהם חלה המרה הידרותרמית דוגמת בזלות של רכסים מרכז אוקייניים. היעדר ראיות לתפוצה נרחבת של מינרלי חרסית במאדים מהווה מדד לכך שתהליכים משקעיים מימיים בפני השטח של מאדים היו מוגבלים, יותר מאשר מדד לחֶסֶר בבליה על מאדים. תהליכי הבדיקה כוללים מרכיבים ספקטרליים משמעותיים לקיומם של חומרים בעלי התגבשות דלה, שביכולתם להוות אינדיקציה לתוצרי פלגוניזציה במאדים.

פלגוניט וראשית החיים

מחקרים שנערכו בסירטסיי על המרת טפרה לפלגוניט הניבו מידע חדש על פלגוניזציה. הגילויים האחרונים במחקרים אלה – שנערכו על מיקרואורגניזמים בטוף – הראו כי סוגים מסוימים של חיידקים ממסים את הזכוכית הגעשית בתוך הטפרה, ומגבירים את שיעור היווצרות הפלגוניט.
תמיכה לגילוי זה נמצאה במחקר אחר שנערך בסיציליה – באזור בו התגלה פלגוניט לראשונה – שם נמצאו צינורות ארוכים ופתוחים החודרים לתוך זכוכית טרייה ומכילים עקבות של דנ"א, פחמן וגופים דמויי תאים. ממצאים אלה פורשו כעדות למעורבות חיידקית בהמרה תת-ימית של היאלוקלאסטיט. מעורבות זו מוסברת כהשפעת תוצרי המטבוליזם החיידקי על עלייה בשיעורי הפירוק וההמסה, וכן בשינוי הסטויכיומטריה של פני הסלע ויצירת קומפלקסים של יונים בתמיסה.
עוד עולה מהמחקר – שהתקיים כחלק מסדנה לחקר מאדים ואנלוגיות ארציות שלו – כי נוכחותם והשתתפותם של יצורים חיים בפלגוניזציה של זכוכית בזלתית בכדור הארץ עשויה לשחק תפקיד חשוב בחיפוש חיים חוץ-ארציים. אחד מתהליכי ההמרה שהוצעו כהסבר לקרקע של מאדים הוא פלגוניזציה של בזלת שנוצרה בגעשיות או מפגיעת מטאוריט. מנוכחות פלגוניט במאדים ומהבנת תהליכי וסביבת היווצרותו, ניתן להסיק כי הוא מתאים להתפתחות חיים פשוטים – במיוחד בסביבה לחה מעט המוגנת מקרניים קוסמיות, העשויה להיות עשירה בפעילות חיידקית.