אבן חול

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

אבן-חול הינה סלע סדימנטרי קלסטי נפוץ ביותר.

אבן-חול מורכבת מגרגירים בגודל חול, במקרים רבים גרגירי מינרלים של קוורץ ופלדסר ושברי סלעים בגודל חול כגון גרניט וצפחה. צורת הגרגירים והרכבם מושפעת מההרכב המקורי של סלעי אגן הנקוז, צורת הבלייה, מדיום ההובלה ומרחק ההובלה. כמו חול גם לאבן החול צבעים רבים שמושפעים מהרכב הגרגירים ומהרכב חומר הליכוד; הצבעים הנפוצים הם חום, צהוב, אדום, אפור, ורוד ולבן. אבן חול נוצרת בסביבות רבות רטובות כמו גם יבשות.

אבן החול בעלת נקבוביות גבוהה ולכן סלעים מסוג זה משמשים כאקוויפרים טובים, מאגרי נפט וגז ומציעים סינון יעיל לזיהומים.

תוכן עניינים

יצירה

תהליך היצירה של אבן חול
תהליך היצירה של אבן חול
אבני החול הינן ממקור קלסטי ונוצרות על ידי ליכוד (הדבקה) של גרגירים שעשויים להיות גבישים מונו-מינרלים
או שברי סלעים. חומר הליכוד שמחבר בין הגרגירים הוא בדרך כלל קלציט, חרסיות או סיליקה. 

גודל הגרגירים הוא גודל חול (0.0625מ"מ - 2מ"מ).

יצירת אבן החול כוללת שני שלבים עיקריים, שלב ההובלה וההשקעה של גרגירי החול בשכבות זו על גבי זו, אם בגופי מים (נהרות, אגמים, ימים וכו') או על ידי תהליכים אאולים (רוח במדבר וכו'). לאחר ההשקעה מגיע שלב הדחיסה והדיאגינזה שבו גרגירי החול הבודדים נצמדים ומודבקים על ידי צמנט שמחבר בינהם כך שהם מרכיבים אבן החול.

סוגי הצמנט הנפוצים הם סיליקה וקלציום-קרבונאט. לרוב שניהם נוצרים על ידי פירוק של גרגירי החול עצמם בעקבות הדחיסה ומובלים בין החללים בעזרת נוזלים. חומרים נוספים שמשמשים כצמנט הם תחמוצות של מתכות שונות. סוג הצמנט והרכבו משפיע על תכונות אבן החול, צבע אבן החול המתקבל מצמנט סיליקטי או קרבונטי הוא בהיר לרוב עם גוונים צהבהבים ורדרדים לעומת זאת צמנט שמורכב מתחמוצות יתן גוונים אדומים, ירקרקים ואפילו שחורים.

סביבת ההשקעה של אבן החול היא מכריעה בקביעת תכונותיה הסופיות; התכונות באזור ההשקעה (גודל גרגר, הרכב מינרולוגי, עיגוליות, כדוריות, מיון וכו') משפיעות על הגיאומטריה והמבנה הסופי של סוג אבן החול שיתקבל בסופו של התהליך. את סביבות ההשקעת ניתן לחלק לסביבות יבשתיות (נהרות, מניפות סחף, מדבריות, קרחונים, אגמים) וסביבות ימיות (דלתאות, חופים, מישורי גאות, משקעי סערות וכדומה).


הרכב

את הרכב אבן החול אפשר לחלק לארבע: גרגירי מסגרת, חומר מילוי, חומר ליכוד וחללים.

גרגירי מסגרת (Framework Grains)

הגרגירים מהווים את רוב אבן החול ובונים את השלד, גודלם הוא גודל חול (0.0625מ"מ - 2מ"מ). הגרגירים נוצרים מבליה של סלעי המקור ואפשר לחלקם לשלושה סוגים עיקריים לפי ההרכב המינרולוגי:

גרגירי קוורץ: הם המרכיב הדומיננטי ברוב הסלעים הסדימנטרים על פני השטח מכיוון שמינרל הקוורץ יציב כימית בתנאים אלו, גרגירים אלו נגזרים מסלעים פלסים ומסלעים סדימנטרים בוגרים.

פלדספרים: המינרל השני בשכיחותו באבני חול. הפלדספרים מתחלקים לשני סוגים: אלקלאי פלדספר (K-פלדספר) ופלגיוקלז.

שברי סלעים: שברים של סלעים עתיקים שהתבלו לגודל חול, יכולים להיווצר מכל סלע מקור, כאשר הנפוצים ביותר הם ממקור וולקני.

בנוסף לשלושת סוגי הגרגירים הנ"ל קיימים עוד שני מאספי מינרלים:

מינרלים נילווים: כל מינרל אשר שכיחותו היא פחות מ1-2% בסלע הסדימנטרי, מינרלים אלו כבדים ודחוסים מהמינרלים הנפוצים באבן החול. חלק מהמינרלים השייכים לקבוצה זו הם המיקות (ביוטיט ומוסקוביט), אוליבין, פירוקסן וקורנדום.

מינרלים כבדים: מינרלים אשר משמשים למדידת הבלייה באבן החול וכוללים את קבוצת הZTR (זירקון, טורמלין ורוטיל), גרנט, מגנטיט וכל מינרל כבד ויציב אחר שנגזר מסלע מקור. 

חומר מילוי (Matrix)

חומר המילוי הוא חומר דק מאד שנמצא בחללים בין גרגירי החול, קיימת חלוקה לשני סוגים של אבני חול כתלות בכמות חומר המילוי:

ארניט (Arenites) - אבני חול "נקיות", אבנים שחלליהן ריקים או מכילים מעט חומר מילוי.

Wackes - אבני חול "מלוכלכות", אבני חול שלליהן מכילים כמות גדולה של חומר מילוי.

חומר ליכוד (Cement)

חומר הליכוד מקשר ומחבר בין גרגרי המסגרת; הוא מינרל מישני אשר נוצר לאחר ההשקעה ותוך כדי הקבורה של אבן החול. חומר הליכוד יכול להיות מינרלים סיליקטים או מינרלים לא-סיליקטים כמו קלציט.

חומר ליכוד סיליקטי יכול להיות מורכב מקוורץ או ממינרלי אופל. קוורץ הוא החומר הסיליקטי הנפוץ ביותר המתפקד כדבק, באבני חול עם ליכוד סיליקטי גרגירי הקוורץ נצמדים לליכוד ונוצרת מעטפת מסביב כל גרגר הנקראת גדילת יתר, גדילת היתר שומרת על התכונות הקריסטלוגרפיות של גרגירי הקוורץ שצופו. ליכוד אופליני מצויי באבני חול שעשירות בחומר וולקני, ונדיר מאד באבני חול אחרות.

חומר ליכוד קלציטי הוא הדבק הקרבונטי הנפוץ ביותר. ליכוד קלציטי מורכב מגבישי קלציט קטנים המתגבשים בין גרגירי המסגרת. הליכוד מצמיד את עצמו לגרגירי המסגרת, הצמדה זו גורמת לגרגירי המסגרת להישאר יחדיו.

מינרלים אחרים שמתפקדים כליכוד הם: המטיט, לימוניט, פלדספרים, אנהדריט, גבס, בריט, מינרלי חרסית ומינרלי זאוליט.

חללים (Pore Space)

החללים כוללים את כל האזורים הריקים בתוך הסלע. החללים משפיעים ישירות על הנקבוביות והחדירות של הסלע, כל זאת מושפע ממבנה האריזה של גרגירי החול באבן החול. 

חלוקה וסוגים של אבן חול

משולשי החלוקה לפי דוט (Dot, 1964)
משולשי החלוקה לפי דוט (Dot, 1964)

אבני החול מורכבות משלושה מינים של גרגירים שיוצרים את המסגרת. הגרגירים הינם קוורץ, פלדספרים ושברי סלעים, בנוסף קיים חומר המילוי שנכנס לתוך החללים בין גרגירי המסגרת.

החלוקה הבסיסית של אבני החול היא לפי מינרולוגיה וטקסטורה.

למרות שאבני החול מורכבות מרכיבים פשוטים, ישנה אי-הסכמה בגיאולוגיה על חלוקתן והגדרתן.

החלוקה לפי דוט (Dot, 1964)

שיטת החלוקה משלבת בין שיטת החלוקה לפי סיליקטים (Gilbert, 1954) לבין החלוקה לפי טקסטורה (Folk, 1954), השיטה מתבססת על המינרולוגיה של גרגירי המסגרת וכמות חומר המילוי ביניהם.

דוט מגדיר את ההפרדה בין ארניט (Arenite) לוואקה (Wacke) ב15% חומר מילוי. בנוסף מחלק את גרגירי המסגרת לשלושה מינים: קוורץ, פלדספרים ושברי סלעים.


ארניט (Arenite) , אבן חול המכילה פחות מ15% חומר מילוי בין גרגירי המסגרת.

  • ארניט קוורצי (quartz arenite), מכילה פחות מ5% של פלדספרים או שברי סלעים.
  • ארניט ארקוזי (arkosic arenite), מכילה יותר מ25% פלדספרים ואחוז קטן יותר של שברי סלעים. אבן הארקוזה נכללת בקבוצה זו.
  • ארניט סלעי (lithic arenite), מכילה יותר מ25% שברי סלעים ואחוז נמוך יותר של פלדספרים.

וואקה (Wacke), אבן חול המכילה בין 15%-75% חומר מילוי בין גרגירי המסגרת. סלע הגרייוואקה (graywacke) מהווה את רוב קבוצה זו, בעל צבע כהה (אפור כהה עד שחור).

  • וואקה קוורציטי (quartzwacke), לא נפוצה בגלל אי התאמה בבגרות של גרגירי הקוורץ וחומר המילוי.
  • וואקה פלדספטי (feldspath graywacke), אבן חול פלדספטית המכילה יותר מ15% חומר מילוי.
  • וואקה סלעי (lithic graywacke), אבן חול סלעית המכילה יותר מ15% חומר מילוי.


מקורות

1. Pettijohn, F.J., P.E. Potter and R. Siever, 1987, Sand and sandstone, 2nd ed. Springer-Verlag.

2. Boggs, J.R., 2000, Principles of sedimentology and stratigraphy, 3rd ed. Toronto: Merril Publishing Company.

3. (USGS Minerals Yearbook: Stone, Dimension, Thomas P. Dolley, U.S. Dept. of the Interior, 2005 (format: PDF.

4. שלמה שובאל, צפונות כדור הארץ. האוניברסיטה הפתוחה, 2006.

נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il

כלים אישיים