פטרוגרפיה והערכת תכונות פיזיקליות-מכאניות של סלעים מאפיים-אולטרהמאפיים מאזור עטוד-אם חאצילה, מצרים כאבן מימדים

הסלעים שמתחת לרגלינו

מעמודי מקדשים ועד משטחי מטבח — חלק גדול מהעולם הבנוי שלנו מבוסס על אבן. אבל לא כל הסלעים מתאימים באותה מידה לעמוד בעשרות שנים של צעידה, מזג אוויר ושחיקה. מחקר זה חוקר סלעים כהים וצפופים במדבר המערבי של מצרים כדי לקבוע אילו מהם ניתנים לחיתוך ללוחות וחסמים גדולים לשימוש בבנייה וקישוט, ואילו עדיף להשאירם בקרקע.

אבנים מהר של מדבר

בשטח עטוד–אם חאצילה, כ-60 קילומטרים ממערב לחוף הים האדום, בולטות שלוש קבוצות סלע עיקריות יחד: שני סוגי גברו (מטגברו וגברו אוליביני) וסלע ירקרק הקרוי סרפנטיניט. שלושתם שייכים למשפחה של סלעים כהים וצפופים — מאפיים ואולטרהמאפיים — שנוצרו לעומק קרום הארץ והמעטה העליון. האזור הוא חלק מהמגן הערבי–נובי, קולאז' גאולוגי עתיק שסיפק לאורך זמן אבן למונומנטים מצריים. מכיוון שסלעים אלה שכיחים ואטרקטיביים מבחינה חזותית, החוקרים הציבו שאלה מעשית: מי מהם יכול לשמש באמינות כאבן מימדים — חתיכות גדולות ומדויקות המשמשות בחזיתות, ברצפות ובחיפויים?

מסתכלים לתוך מבנה הסלע

הצוות אסף שמונה-עשר דגימות מייצגות ובחן פרוסות דקות מכל אחת במיקרוסקופ. המטגברו והגברו האוליביני נשלטים על ידי גבישים קשים ומחוברים זה לזה של פלדספר, אמפיבול, פצ'אקסין ולפעמים אוליבין. המרקם הצפוף והחידה-דמויית הזו נוטה לקבע את הגרעינים יחד ולהתנגד לשבירה. לעומת זאת, הסרפנטיניט מורכב בעיקר ממינרלים סרפנטיניים פתיתים וסיביים, עם כתמים ועורקים של פחמבוצרטים רכים יותר ושל גרגירים אטומים כמו מגנטיט. המרקם השכבתי ועשיר העורקים מציג מישורים של חולשה שיכולים לשמש כנתיבי סדיקה מוכנים כאשר הסלע עומד לעומס.

איך האבנים התנהגו במעבדה

כדי לתרגם את התכונות המיקרוסקופיות להתנהגות במציאות, החוקרים חתכו את הסלעים לקוביות ומדדו תכונות חשובות לבנייה: צפיפות, ספיגת מים, פורוזיות וכמה לחץ יכולות לעמוד לפני כישלון. שני סוגי הגברו הראו ביצועים דומים: צפיפות יחסית גבוהה, ספיגת מים נמוכה מאוד, פורוזיות נמוכה וחוזק לחיצה בינוני סביב שנות ה-70 המגה-פסקל. הסרפנטיניט, אף שלעיתים צפוף באותה מידה, ספג יותר מים והפגין חוזק נמוך ומשתנה יותר, בממוצע כ-10 מגה-פסקל פחות מהגברואים. בהשוואה לדרישות הבינלאומיות של ASTM לאבן מבנית, שני הגברואים עומדים בדרישות החשובות, בעוד שרוב דגימות הסרפנטיניט נכשלות מבחינת החוזק, עם רק שתי דוגמאות בקו הגבול.

בדיקות לעמידות מפני מזג אוויר ושחיקה

מכיוון שהסרפנטיניט נמצא בשימוש נרחב באריחים דקורטיביים, הצוות בדק גם כיצד הוא מסתדר בטיפולים קשים המדמים תנאי סביבה אמיתיים. דגימות הושרו שוב ושוב בתמיסה מלוחה ויובשו כדי לעודד היווצרות גבישי מלח, והן עברו מחזורים של חימום וקירור כדי לדמות הלם תרמי. מבחינה ויזואלית, קוביות הסרפנטיניט פיתחו מלחים משטחיים והבהרת צבע במהלך בדיקת המלח, אך לא נשברו לשברים. בשתי הבדיקות, אובדן המשקל נשאר מתחת לאחוז אחד, מה שמעיד על כך שלמרות החוזק הנמוך יותר, סלעים אלה אינם נשחקים בקלות על ידי מלח או תנודות טמפרטורה מהירות בתנאים שנבחנו.

מה משמעות זה לבונים ומעצבים

לסיכום, המחקר מראה שלא כל הסלעים הכהים של המדבר שווים כחומרי בניין. מטגברו וגברו אוליביני, עם המינרלים הקשיחים המחוברים זה לזה בצפיפות, משלבים פורוזיות נמוכה, ספיגה נמוכה וחוזק אמין, מה שעושה אותם מועמדים חזקים לשימושים נשאים או חיצוניים כאבן מימדים. הסרפנטיניט, אף שהוא אטרקטיבי ועמיד יחסית בפני מחזורי מלח וחום–קור, נוטה להיות חלש יותר מבחינה מכנית בשל מינרליו הפתיתים ורשתות העורקים. ייתכן שיהיה מתאים יותר לשימושים דקורטיביים שאינם מבניים, ואף אז רק במקומות שבהם מבוצעת סינון קפדני של איכות. באופן רחב יותר, העבודה מדגישה כי הבנת מרכיביו המינרליים ומרקמו של הסלע היא קריטית לפני שמפקידים בו את מבני החיים והעבודה שלנו.

ציטוט: Abdel-Rahman, A.M., Latif, M.L.A., Khedr, M.Z. et al. Petrography and physical-mechanical evaluation of mafic-ultramafic rocks from Atud-Um Khasila, Egypt for dimension stone. Sci Rep 16, 12066 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44938-y

מילות מפתח: אבן מימדים, גברו, סרפנטיניט, חוזק סלע, מדבר מזרח מצרים