תצורת חתרורים

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

 תצורת  חתרורים
איור 1: מפת מחשופי האזור המגוון בישראל ובירדן.

תצורת חתרורים מופיעה בחתך הסדימנטרי השכיח של חבורת יהודה והר הצופים (דרורים-שיבטה-נצר-מנוחה-מישאש), כאשר התצורה מופיעה במקומן של תצורות ע'רב וטקייה כיחידת סלעים בלתי משוכבים, צבעוניים ומגוונים מאוד הנחצים על-ידי עורקים רבים.סלעי ה"אזור המגוון" - Mottled Zone (Picared, 1931) או תצורת חתרורים (Gross, 1977) נחשפים במספר מקומות בישראל ובירדן (איור 1). בכל המחשופים סלעי היחידה מופיעים מעל גג תצורת מישאש ובמגע ישיר איתה, כלומר קורלטיבים לתצורת ע'רב, ובבקעת חתרורים גם לתצורת טקיה ולעיתים כוללת גם קונגלומרטים מותמרים מתצורת חצבה (איור 2). "האזור המגוון" (חתרורים) מהווה דוגמה טובה למטמורפיזם בלחץ נמוך וטמפרטורה גבוהה של סדימנטים גיריים.
האנרגיה התרמית למטמורפיזם בתצורת חתרורים התקבלה על-ידי בערת סלעי המקור - שרפת חומר אורגני (ביטומני) ממקור סדימנטרי שסלעי הקירטון והחוואר מגיל מאסטריכט ופלאוקן (תצורות ע'רב וטקיה בהתאמה), בפציאס הסינקלינלי, עשירים בו. כאשר החומר האורגני בא במגע עם חמצן נוצר תהליך בערה שגרם להתמרה וליצירת סלעי ה"אזור המגוון". התהליכים הכימיים העיקריים שהתרחשו בזמן הבערה היו דה-קרבוניזציה (שחרור CO2), דה-הידרציה (שחרור אדי H2O) ויצירת מאספי מינרלים בהרכב Ca-Silicate ו- Ca-Al-Silicate, השייכים לפציאס המטמורפי סנידיניט ופירוקסן-הורנפלס (טמפרטורה גבוהה ולחץ נמוך).
המינרלים העיקריים שנוצרו בהתמרה הם Spurrite, Larnite, Gehlenite, Brownmillerite, Diopside, Wollastonite, Garnets, Anorthite (Gross, 1977). על סמך מאספי המינרלים, הטמפרטורה בשיא הבערה הגיעה ל- 500-900oC (Kolodny and Gross, 1974) ובמקרים נדירים עד לכ- 1100oC, וזאת על סמך הופעת המינרל Pseudowollastonite. הבדלים בעוצמת ההתמרה לאורך החתך הסטרטיגרפי נובעים מיעילות אספקת החמצן למוקדי הבערה, ממשך הבערה, מהיחס בין כמות החום ששימשה להתמרה לבין הכמות שסולקה אל מחוץ למערכת, מתכולת הקרבונט (ותכולת החומר האורגני) בסלע ומהלחץ החלקי של ה- CO2 (המשפיע על הטמפרטורות בהן מתרחשות ריאקציות ההתמרה; Burg et al., 1999).
אירוע ההתמרה תוארך בכמה שיטות: עקבות ביקוע של אורניום בגבישי אפטיט מותמרים (Kolodny et al., 1971), יחסי שדה וגילי K-Ar (בורג, 1990) ו
איור 2: חתך סטרטיגרפי המראה קורלציה  בין סלע המקור (תצורת ע'רב וטקיה) ותוצר ההתמרה (תצורת חתרורים).
מדידות גיל רדיוגניות של 40Ar/39Ar (Gur et al., 1995). על סמך מדידות הגיל הגיעו למסקנה שההתמרה בבקעת חתרורים נערכה בשני אירועים שונים (המעידים על שני אירועי חשיפה): במיוקן (לפני כ- 16 מליון שנה) ובפליוקן (לפני כ- 3 מליון שנה), אז חלה ארוזיה חריפה לכיוון בקע ים המלח. הוצע שכל אחד ממחשופי ה"אזור המגוון" הותמר בתקופה שונה כפונקציה של ארוזיה וחשיפה לאטמוספרה.
 

הקשר להיווצרות הבקע

התנאי ההכרחי הראשון להצתה ובערה הוא אספקת חמצן סדירה. מצד שני, חשיפת הסלעים הביטומנים לאטמוספרה והצתתם חייבים להיות מהירים, שאם לא כן, החומר הביטומני בסלעים שבפני השטח יתחמצן ולא תתרחש התמרה. בנוסף, הכרחי שחדירת החמצן תהיה דרך סדקים לעומק הסלע הביטומני. בעקבות פתיחת בקע ים המלח בסוף המיוקן-פליוקן (Zak and Freund, 1981) נוצר סידוק ראשוני והחלה ארוזיה אינטנסיבית של קמרי הנגב הצפוני. בארוזיה הוסרו הסלעים הפריכים של תצורת חצבה וקונגלומרטים צעירים יותר אשר כיסו את בקעת חתרורים ונחשפו הסלעים הביטומנים. תהליכי חימצון אקזותרמיים של החומר האורגני גרמו מיד לאחר החשיפה להצתת החומר האורגני ולבערתו. באזורים בתוך בקעת חתרורים בהם אספקת החמצן נמנעה בגלל כיסוי אלוביאלי עבה לא התרחשה כל התמרה. ההגבלה באספקת החמצן לעומק היא הסיבה לכך שה"אזור המגוון" הוא תופעת פני שטח בעובי עשרות מטרים לכל היותר. התצורה מונחת על סלעים לא מותמרים, חלקם אף ביטומנים (איור 3). עובי התופעה משתנה ממקום למקום כפונקציה של עומק הסדקים שהחדירו חמצן.
הבערה התרחשה במוקדים. החמצן למוקדים הגיע כאמור דרך סדקים, חלקם טקטונים, ואחרים שנוצרו תוך כדי קריסות סלע בזמן ההתמרה. קריסות אלו נגרמו הן משחרור אגרסיבי של הגזים שנוצרו בזמן הבערה והן מצמצום נפח הסלע המותמר. קריסות הסלע אפשרו פתיחת תעלות חדשות לחמצן והצתת מוקד חדש סמוך. הסדקים שנוצרו בעת ההתמרה נעלמו בשל תהליכי הרקריסטליזציה, קריסות הסלעים ויצירת המינרלים
איור 3: חתך גיאולוגי תאורטי דרך תצורת חתרורים מיד בתום ההתמרה. הסלעים המותמרים מהווים תופעת פני שטח בעובי עשרות מטרים הדועכת בעומק בשל אספקת חמצן לקויה.
והסלעים המטמורפיים. עדות אפשרית לסדקים שנפערו תוך כדי התמרה נראית סמוך לציר סינקלינת מורג. בתוך סלעים מותמרים המציינים פציאס התמרה גבוה, מצויים מספר "דייקים" המורכבים מחול מותמר קשה מאוד (Burg et al., 1992). כאן קריסת חול פריך, שהותמר פאסיבית, אל תוך הסדקים הפעורים מנעה סגירתם לאחר ההתקררות.
מצפון לכביש צומת חתרורים – צומת זוהר מופיעים גופי קונגלומרט מותמר. הגופים מכילים חלוקים שונים שמקורם מקמר זוהר שממערב לבקעת חתרורים (חלוקי צור ופוספט של תצורת מישאש, חלוקים קרבונטיים שמקורם בחבורת יהודה וחלוקי "צור יבוא" שמקורם בתצורת חצבה) וכן חלוקים שנגזרו מהסביבה הקרובה. התמרת הקונגלומרט הייתה פאסיבית (בשל חוסר חומר אורגני) ונגרמה בשל בערת הסלעים הביטומנים שמתחת. גופי הקונגלומרט יוצרים טרסה בעלת מפלס ברור הנוטה לדרום מזרח (בורג, 1991). הנטייה והרכב החלוקים מעידים שמערכת הניקוז שהשקיעה את הקונגלומרט מאוחרת לתצורת חצבה וזרמה לכיוון בקע ים המלח. פתיחת הבקע התרחשה כנראה בסוף המיוקן-פליוקן (Zak and Freund, 1981); גיל הטרסה הוא לכן לא עתיק מפליוקן, גיל ההתמרה הוא בהתאם.
 
 

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

ביבליוגרפיה:

 
בורג, א., 1990. הגיאולוגיה של תצורת חתרורים. עבודה לשם קבלת תואר מוסמך, האוניברסיטה העברית, ירושלים (תקציר אנגלי) וכן המכון הגיאולוגי, 1991, דו"ח GSI/18/91,118 עמ'.
 
Burg, A., Starinsky, A., Bartov, Y. and Kolodny, Y., 1992. Geology of the Hatrurim formation ("Mottled Zone") in the Hatrurim basin. Isr. J. Earth sci., V. 40, pp. 107-124.
 
Burg, A., Kolodny, Y. and Lyakhovsky, V., 1999. Hatrurim – 2000: The "Mottled Zone" revisited, forty years later. Isr. J. Earth sci., V. 48, pp. 209-223.
 
Gross, S., 1977. The mineralogy of the Hatrurim formation. Israel. Geol. Surv. Isr. Bull. 70, 80 p.
 
Gur, D., Steinitz, G., Kolodny, Y., Starinsky, A. and McWilliams, M., 1995. 40Ar/39Ar dating of combustion metamorphism ("Mottled Zone", Israel). Chem. Geol., V. 122, pp. 171-184.
 
Kolodny, Y. and Gross, S., 1974. Thermal metamorphism by combustion of organic matter: isotopic and petrological evidence. J. Geol., V. 82, pp. 489-506.
 
Kolodny, Y., Bar, M. and Saas, E., 1971. Fission track age of the "Mottled Zone Event" in Israel. Earth Planet Sci. Lett. V. 11, pp. 269-272.
 
Picard, L., 1931. Geological research in the Judean Desert. Jerusalem: Goldberg press, 108p.
 
Zak, I. and Freund, R., 1981. Asymmetry and basin migration in the Dead Sea rift. Tectonophysics, 80: 27-38.
כלים אישיים