איגנימבריט

איגנימבריט או טוף מולחם הוא סלע געשי פירוקלסטי המורכב מאפר געשי או פומיס. בעבר שימש המונח להגדרת משקעים פירוקלסטיים מולחמים בלבד, המורכבים מטיפות מותכות למחצה של אפר געשי שנדבקו זו לזו.

את שמו של הסלע טבע בשנת 1932 הגאולוג הניו זילנדי פטריק מרשל (Patrick Marshall, 1869–1950), שיצר הלחם מן המילים הלטיניות ignis (אש) ו-imber (גשם), מאחר שסבר כי הסלע הושקע מתוך עננים לוהטים של אפר געשי ופומיס – זרמים פירוקלסטיים.

היווצרות

איגנימבריט נוצר מהתקררות של חומר פירוקלסטי שנפלט בהתפרצויות מתפוצצות הנוצרות כתוצאה מבריחת גזים בתוך המאגמה בעודה בצינור ההזנה. ההתפרצות המתפוצצת יוצרת רסק של סלע מותך, אפר געשי ופומיס, המתפזר בתוך הגזים כעמוד התפרצות או זרם פירוקלסטי צפוף. כאשר שוקע החומר הוא בונה יריעות בעוביים שונים.

בטמפרטורה העולה על 530 מעלות צלזיוס הוא מרותך ובהתקררו הופך לסלע מגובש. בטמפרטורות אלה ניתכים חלקיקי הטפרה לטיפות לפילי, הנמעכות עם נשירתן ומולחמות זו לזו ליצירת איגנימבריט מולחם. טיפות אלה נראות על-פני הסלע כעדשות אליפטיות כהות. באיגנימבריט שהולחם בטמפרטורה גבוהה מאוד ייראו אזורים ויטרופיריים סמוך לבסיס היריעה ועל-פני השטח. בתוך הסלע עשויים להימצא גבישים מיקרוסקופיים שנוצרו במהלך ההתקררות. דרגת הריתוך תלויה במשקלו של החומר המונח עליו, כך שבחלק העליון הסלע עשוי להיות נקבובי וצפיפותו נמוכה, בעוד בחלק התחתון נוצר סלע צפוף ולא נקבובי.

עם התקררות הנתך עשויים להיווצר בו סדקי התקררות, בדומה לתהליך היוצר מבנה עמודי בבזלת. במקרים קיצוניים עשויה להתקיים בו זרימה במהלך ההלחמה, והנוזל הצפוף והצמיג יתגבש לסלע אחיד בדומה לאלה הנוצרים מלבה. איגנימבריטים שמקורם במיוקן הדומים ללבה קרושה נראים סמוך לנהר לואה (Rio Loa) בצפון צ'ילה.

התפרצויות פליניאניות נמשכות לעיתים קרובות שעות או ימים, במהלכן עשויים להיווצר זרמים פירוקלסטיים נפרדים או זרם אחד המלווה את כל משך ההתפרצות. במהלך תנועתו של הזרם הפירוקלסטי והשקעת חלקיקיו משתנים פני השטח באמצעות סחיפה של חומר רופף, מילוי שקעים בתבליט הטופוגרפי, שינוי זווית של מדרונות וסכירה של עמקים.

מאפיינים

הרכב
איגנימבריט נוצר מחומר פירוקלסטי לא מגובש או מגובש – תערובת לא ממוינת של אפר געשי, פומיס ולפילי. הרכבו לרוב דקיטי או ריוליטי והמינרלוגיה שלו נשלטת בעיקר על ידי הכימיה של המאגמה המקורית.

איגנימבריט המצוי קרוב למקור ההתפרצות מכיל לעיתים קרובות תכלילים דוגמת קסנוליתים, קסנוקריסטים ופיסות פומיס מעוגלות, שמקורם בהתפרצות ואף במאגמה המקורית, בתא המאגמה ובצינור ההזנה של הר הגעש. במיקומים רחוקים יותר מכילה מסת האם תכלילי קסנוליתים וקסנוקריסטים שמקורם בסלעי הסביבה.

הקסנוקריסטים העיקריים המצויים באיגנימבריט הם של ביוטיט, קוורץ, סנידין, אלקלי פלדספר, הורנבלנדה ולעיתים נדירות גם פירוקסן. במקרה של סלע פונוליטי יימצאו מינרלים פלדשפטואידים כנפלין או לוסיט. באיגנימבריט פלסי מולחם ניתן למצוא פולימורפים של קוורץ דוגמת קריסטובליט וטרידימיט. במרבית המקרים נראה כי פולימורפים אלה נוצרו כחלק מהמרה אוטוגנית לאחר ההתפרצות.

מראה
צבעי האיגנימבריט מגוונים: לבן, אפור, ורוד, בז' חום ואף שחור, והם תלויים בהרכבו ובצפיפותו של הסלע. צבעים בהירים הם לרוב בהרכב דקיטי או ריוליטי. צבעים כהים עשויים להיות ויטרופירים צפופים מולחמים, ולעיתים רחוקות סלע בהרכב מאפי.

גם מראהו של האיגנימבריט ותכונותיו השונות – גאומטריה, שיכוב, דרגת הקלאסטיות, התמיינות וגודל החלקיקים – מגוונים מאוד. סלעים רבים הם מסיביים ומפגינים מבנה פנימי המתאפיין במעבר בין סוגי שיכוב, למשל משיכוב צולב לשיכוב מדורג גס. בסוג זה של שיכוב מדורג מתמיינים חלקיקים גדולים אך לא מתרחש מיון של חלקיקים שגודלם 2–64 מ"מ. שיכוב מדורג גס נפוץ באיגנימבריט ונובע מתנועתם הרבה יחסית של החלקיקים הגדולים יותר.

מרקם
איגנימבריט מורכב מחלקיקי פומיס בגדלים שבין פצצה געשית ללפילי ומשברי סלעים המוטבעים במסת אם זכוכיתית המכילה גבישים ואפר סלעי. ברמה מיקרוסקופית נראה מרקם מגוון באופן משמעותי כתוצאה מהפרעות בזרימה, דחיסה והלחמה, וכתוצאה מתהליכים מאוחרים להשקעה.

שברי הפומיס נפוצים באיגנימבריט יותר מאשר תכלילים אחרים. צבירים של תכלילים כאלה נובעים לרוב משולי תא המאגמה וצינור ההזנה. עם זאת, קסנוקריסטים הנובעים מן המאגמה נפוצים באיגנימבריט ומקורם בהתגבשות בתוך חומר פירוקלסטי צפוף וחם. גבישים אלה מכילים לעיתים קרובות תכלילי נוזל קטנים, ושחרור הלחץ עשוי להוביל להתפשטותם כגז ולהתרסקות הגבישים.

מרקם מיקרוסקופי
קיים הבדל במרקמם של איגנימבריטים לא מולחמים לעומת המולחמים, לא רק במחשופים אלא גם מבעד למיקרוסקופ. שברים זכוכיתיים – הנובעים מהתפרקות מגמטית בעת ההתפרצות ומשבירת קירות החללים בפומיס – משתמרים היטב, ובמקרים רבים משתמרים החללים במלואם.

בשברים הזכוכיתיים ניכרת דחיסה המתבטאת בהתיישרותם ובשיטוחם גם כשאינם מולחמים. השברים המעוותים נדחסים ומרותכים באמצעות קריסה של מבנה החללים, התיישרות והתארכות גבישים ושברי הזכוכית, התקפלות של השברים מסביב לקסנוליתים וקסנוקריסטים והתמוטטות שברי הפומיס למעין עדשות. דרגת ההלחמה מגוונת ומודגשת בשינויי צבע ניכרים המשקפים רמות חימצון שונות של ברזל. במצב של הלחמה קיצונית עשוי הסלע להידמות לאובסידיאן.

כאשר נוצרת זכוכית לאחר ההשקעה מתגבש מיקרוליט לאורך הגבול בין מסת הסלע ושברי הזכוכית. במקביל עשויים להיווצר גבישי קריסטובליט ואלקלי פלדספר. תהליך זה נפוץ יותר באיגנימבריט מולחם צפוף, בו ניתן בדרך-כלל לזהות את שברי הזכוכית באמצעות גבישים היוצאים מקירות השברים אל חלקם הפנימי. מרקם זה נקרא "מרקם צירי" ושמו נובע מצירי השברים התחומים במיקרוליטים הצומחים פנימה. היווצרות זכוכית לאחר ההלחמה מתרחשת לאורך גבולות תוך מחיקת מבנה השברים. צמיחה זו עשויה להתרחש מסביב לגרעינים מפוזרים מהם מתפתחים ספרוליטים, הבנויים מגבישים רדיאליים של קריסטובליט ופצלת השדה. ספרוליטים אלה הם מאפיינים נפוצים של לבה ריוליטית ואיגנימבריט פלסי, ובאיגנימבריט מתרחש הרס משמעותי של המבנה המקורי במהלך צמיחתם.

השתרעות
סלעי איגנימבריט נחשבים לאחד המשקעים המרשימים ביותר בכדור הארץ: הם יוצרים כיסוי נרחב של הנוף ביריעות ששטחן מגיע ליותר מ-45,000 קמ"ר ולנפח של יותר מ-5,000 ק"מ3, והצטברותם המהירה יוצרת שכבות שעוביין מגיע למאות מטרים בטווח זמן שבין דקות ספורות לכמה שעות לאחר התמוטטות עמוד ההתפרצות.

קיים קושי לחקור את הגאומטריה התלת-ממדית של איגנימבריט, בעיקר בשל הסחיפה הנמרצת הפועלת על החומר הלא מגובש סמוך לאחר השקעתו. אחד הכלים המאפשרים להתגבר על מכשול זה הוא בדיקת שטח ההשתרעות, המשמש לחישוב העובי על-פי ממוצעים ידועים.

גודלם של סלעי איגנימבריט נע מרצועות המושקעות בקרקעית עמקים ועד ליריעות רדיאליות נרחבות שמקורן בלוע הר הגעש המשתרעות על-פני רכסים. בעוד מרבית הסלעים הגעשיים מצויים סמוך למקור ההתפרצות, שכבות עבות של איגנימבריט עשויות להימצא עשרות ואף מאות קילומטרים ממנו.

ראו גם
גאולוגיה - מונחים
התפרצות געשית
טוף
טפרה
טוף

לקריאה נוספת

Encyclopedia of Volcanoes, Academic Press, 1999, 
Encyclopedia of Geology, Elsevier Academic Press, First edition 2005,

קישורים חיצוניים

 איגנימבריט ו מרקמי איגנימבריט באתר How Volcanoes Work
 איגנימבריט באתר אוניברסיטת אוקלנד, ניו זילנד
 איגנימבריט באתר מחלקת המדעים בתיכון ג'ון דיואי, ברוקלין
 Grain size variations in ignimbrites and implications for the transport of pyroclastic flows

הערות שוליים

סלעים
סלעי יסוד
סלעים געשיים
סלעים פירוקלסטיים