Útvar Hatrurim (neboli "Spotted Zone", angl . Mattled Zone ) je geologický útvar s výchozy v povodí Mrtvého moře: v Negevské poušti , v Judské poušti , na západním břehu řeky Jordán a v západním Jordánsku . Útvar zahrnuje nečistý vápenec od křídy po eocén , stejně jako uhlonosnou křídu a opuku . Horniny podléhaly pyrometamorfismu v důsledku spalování uhlí obsaženého v horninách nebo podložních ložiskách uhlí nebo uhlovodíků . Formace byla pojmenována po pánvi Hatrurim, která leží západně od Mrtvého moře, vědci Yaakov Ben-Tor a Akiva Froman v roce 1949. Útvar je charakterizován řadou vzácných minerálů , jako je wollastonit a grossit .
Skalní výchozy se objevují na několika místech v oblasti Judea a malé výchozy byly nalezeny poblíž hlavní silnice 1 (Jeruzalém-Tel Aviv), před Kfar Shmuel , poblíž Kfar Uria a západně od města Tarkumiya . Velké výchozy se nacházejí poblíž Ma'ale Adumim , poblíž pevnosti Hyrcania , v oblasti Nabi Musa a v Jabal Hermon (severně od Tarcumie). Největší rozštěp (několik desítek kilometrů) byl nalezen v údolí Hatrurim. Celková plocha výchozů formace Hatrurim dosahuje několik set kilometrů čtverečních.
Jedinečné vlastnosti formačních hornin přitahovaly pozornost mnoha vědců v 19. a 20. století. Vědci předložili několik hypotéz o tom, jak horniny vznikly: sopečné erupce , zvláštní podmínky, které přispívají ke stratifikaci sedimentárních hornin, přítomnost železné rudy pod horninami nebo dokonce následky padajících meteoritů a komet .
V polovině 60. let tým výzkumníků z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě a Izraelského geologického ústavu, který zahrnoval Yaakov Ben-Tor, Shulamit Gross a Lisa Heller-Kallay, zjistil, že horniny souvrství Hatrurim mají jedinečné vlastnosti. - jejich mineralogické složení. Analýza hornin nalezených v minerálech prokázala přítomnost tak běžných minerálů, jako je wollastonit , diopsid , a také poměrně vzácných minerálů, jako je spurrit, gelenit a larnit. Tyto minerály se objevují při vysokých teplotách a jsou známy především z míst, kde vápence prošly kontaktní metamorfózou s vulkanickými horninami , zejména čedičem . Také se tyto minerály objevují při výrobě portlandského cementu , kde probíhají obdobné operace, například zahřívání směsi jílu a křídy na vysoké teploty - asi 1300 °C.
Gross, Shulamit publikovala v roce 1977 výzkumnou práci, ve které popsala 123 minerálů nalezených ve formaci Hatrurim. Grossová také objevila 5 nových minerálů, které pojmenovala (například Benturit, pojmenovaný po Yaakov Ben-Torah nebo Yalimit , pojmenovaný po Nahal-Yaelim). Šulamit objevil i další minerál, ale nestihl ho popsat. Její případ dokončili Dietmar Weber a Adolf Bischoff. Minerál byl na její počest pojmenován grossit .
Studium formace způsobilo velký zmatek: minerály identifikované ve formaci se tvoří při vysokých teplotách a není jasné, jaký zdroj tepla je vytvořil, protože v blízkosti nebylo nalezeno ani magma , ani známky sopečné činnosti . Na jiných místech po celém světě, kde byly nalezeny stejné minerály, se metamorfované horniny nacházejí několik desítek metrů od zdroje tepla, zatímco ve souvrství Hathurim se tyto stejné minerály rozkládají na desítkách kilometrů čtverečních.
Záhada Hatrurim začala ve dvacátých letech dvacátého století dvojicí britských geologů Bryce Kerr Nairn Wyllie (zemřel 1952) a George Martin Lees (1955-1898). Argumentovali tím, že k metamorfóze sedimentárních hornin došlo v důsledku tepla vznikajícího při spalování bitumenu , který horniny impregnoval. Přítomnost vysokoteplotních minerálů přesvědčila Ben-Thorův tým o hypotéze . Dalším důkazem byl tvar „hranolových sloupů“ umístěných na spojnici minerálů a kamenů, které je obklopují. Tento jev je pozorován při ochlazování horkých těles. Přítomnost bitumenu z hor nestačí ke spalování a navíc je nedostatek kyslíku . Pravděpodobně celá věc byla ropná břidlice pohřbená pod zemí. (Později v roce 2010 se to potvrdilo v důsledku jejich vznícení. Spalování pokračovalo déle než měsíc. [1] ). Výzkum souvrství se mimo jiné zaměřil na datování vzniku hornin. Datování bylo založeno na metodách nezávislých na původním stáří horninové vrstvy. Výzkum provedený profesorem Joshuou Kolodnym ukázal, že horniny byly vytvořeny před 16 miliony let (a některé druhy byly vytvořeny před 3 miliony let). Jeho výsledky o 5 let později potvrdil tým vědců pod vedením Daphne Goreové. Vzhledem k tomu, že stáří dna formací Arab a Taqi je mnohem starší (60 až 70 milionů let), je zřejmé, že k metamorfóze došlo dlouho poté, co sedimentární horniny těchto formací byly stratifikovány v moři.
Vznícení hornin vyžaduje několik podmínek: pravidelný přísun kyslíku (což nastává pouze při přímém kontaktu hornin s povrchem), rychlé vznícení (jinak bitumen obsažený uvnitř nehoří, ale zoxiduje ) a vznik trhlin, které umožní kyslíku proniknout hluboko do hornin. Rozdíl ve vzniku hornin se vysvětluje tím, že horniny nevycházely na povrch rovnoměrně, v důsledku čehož docházelo ke spalování v různých obdobích. Hlavní spalovací proces začal vytvořením trhliny Mrtvého moře, která způsobila praskání a unášení , při kterém byly obnaženy horniny napuštěné bitumenem. V důsledku spalování se vytvořily další trhliny v důsledku uvolňování plynů ( oxid uhličitý a vodní pára ). Skrz trhliny byly vytvořeny vzduchové komory a kyslík uvnitř způsobil další požáry. Tyto trhliny nakonec zmizely v důsledku procesů přetváření a destrukce hornin, s výjimkou míst, kde do trhlin pronikl písek. Teplo způsobilo, že se písek reformoval, a to zabránilo uzavření trhlin. Podél silnice Jeruzalém-Jericho lze nyní vidět „horká místa“ ve vzdálenosti několika metrů až několika desítek metrů ve formě černého odstínu, což naznačuje karbonizaci organické hmoty ve fosforitových horninách. Podle složení minerálů lze určit, že teploty, které při spalování panovaly, se pohybovaly v rozmezí 900-400 °C, přičemž přítomnost minerálu pseudowollastonit místy svědčí o přítomnosti center spalování, kde teplota dosahovala 1100 ° C. Na základě skutečnosti, že v děrovaných horninách nebyly nalezeny žádné stopy po tání, je zřejmé, že teplota nedosáhla 1300 ° C. vypočtená konverzní . Na základě předpokladů o tepelné vodivosti hornin a stanovení horních a dolních limitů pro trvání hoření Kolodny a Burg vypočítali, že hoření pokračovalo v každém středisku 300 až 1000 dní. Vzhledem k tomu, že objem metamorfovaných hornin, které se objevují ve souvrství Hatrurim, je velmi velký, je zřejmé, že počet spalovacích komor byl velmi velký. Kameny v žádném případě nehořely, ale je pravděpodobné, že se spalování šířilo pomalu z jednoho ohniště, což vedlo k praskání horniny, pronikání kyslíku do puklin, samovznícení a vzniku nového ohniště. Proces vytvoření celého rozkolu pravděpodobně trval tisíce nebo dokonce desítky tisíc let.