סטרטיגרפיה

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

סטרטיגרפיה היא חקר הסלעים במרחב ובזמן. הסטרטיגרפיה עוסקת בתיאור סדר השכבות של יחידות סלע, תוך פרשנות הזמן הגיאולוגי בו נוצרו והבנתו, הבנה זו דורשת פענוח התהליכים שעברו יחידות הסלע (L.Coe, 2005). רוב הסלעים המורבדים הינם סלעי משקע, לכן עוסקת הסטרטיגרפיה, במידה רבה, בסלעי משקע, אך היא עוסקת גם בסלעים וולקנים ומטמורפיים משוכבים (מזור והרבאו, 1978).


תוכן עניינים

עקרונות הסטרטיגרפיה

איור 1: לוח המאובנים הגדולים בישראל
איור 1: לוח המאובנים הגדולים בישראל
טבלה 1: סולם של היפוכים מגנטיים
טבלה 1: סולם של היפוכים מגנטיים
טבלה 2: יחידות סטרטיגרפיות המצויות בשימוש נרחב
טבלה 2: יחידות סטרטיגרפיות המצויות בשימוש נרחב


קיים צורך ברור לקבוע את הסדר היחסי, או הרצף, של אירועים גיאולוגים במושגי זמן. על כן, נוסחו מספר עקרונות במהלך ההיסטוריה בעזרתם ניתן לקבוע את גילן היחסי של שכבות סלע (מזור והרבאו, 1978). ניקולס סטנו (1683-1687), פיזיקאי דני, היה הראשון לנסח שלושה מתוך עקרונות אלו על סמך תצפיותיו הרבות על סלעים סדימנטרים, ואלו הם (Levin, 2009):

1. עקרון הסופרפוזיציה (Superposition) – בכל רצף שכבות בלתי מופרע, שכבת סלע צעירה מונחת על גבי שכבה עתיקה ממנה (מזור, 1994). כלומר, השכבה התחתונה ביותר היא הקדומה ביותר ואילו העליונה היא הצעירה ביותר (Levin, 2009).

2. עקרון האופקיות המקורית (Original Horizontality) – שכבות משקעים מורבדות היו במקורן אופקיות, או כמעט אופקיות. יש להניח כי שכבות נטויות ומקומטות של סלעי משקע היו אופקיות בעבר, ועברו תהליך טקטוני שבו הוטו לאחר הרבדתן והתקשות הסדימנט לסלע (שובאל, 2011).

3. עקרון הרציפות המרחבית המקורית (Lateral Continuity) – במצבן המקורי, משתרעות שכבות לכל הצדדים ומדקקות בהדרגה עד אשר נעלמות או מגיעות אל גבול אזור ההרבדה (מזור והרבאו, 1978).

ויליאם סמית', (1769-1839), מהנדס אנגלי, ניסח עקרון נוסף על סמך חקר מאובנים בשכבות סלע שונות (Koutsoukos, 2005):

4. עקרון הרציפות הביולוגית (Faunal Succession) – רצפי מאובנים בכל חתך סטרטיגרפי מאפיינים תקופות שונות בהתאם להתפתחות האבולוציונית, כך ניתן להשוות גילי שכבות סלע במקומות שונים על פי רצפים אלו (Koutsoukos, 2005).

בתחילת המאה ה-19, צ'רלס ליל (1797-1875), גיאולוג אנגלי, פרסם את עבודתו 'עקרונות הגיאולוגיה' בה הציג שני עקרונות נוספים (Levin, 2009):

5. עקרון יחסי חיתוך (Cross-Cutting Relations) – כניסה של חומר החוצה שכבות קיימות, בהכרח נעשתה בשלב מאוחר יותר להרבדת השכבות. כלומר, החומר החודר צעיר מן החומר הנחדר. עקרון זה תקף גם במבנים גיאולוגים שאינם מלווים בחדירת חומר, כגון סדקים, העתקים ואי התאמות, כך שהתופעה הנחצית, קדומה מהתופעה החוצה אותה (Levin, 2009).

6. עקרון ההכלה (Inclusions) – חלקיקי סלע קדומים משכבת הסלע בו הם כלולים. כך לדוגמא, גרגרי החול המצויים בתוך אבן חול, נוצרו לפני הרבדת אבן החול עצמה (מזור והרבאו, 1978).


שיטות מיפוי סטרטיגרפיות

את יחידות הסלע ניתן למפות על פי שיטות שונות

ליתוסטרטיגרפיה – חלוקת שכבות הסלע על פי סוגי המסלע. יחידת סלע בסיסית היא תצורה (formation) המורכבת ממכלול של שכבות סלע הניכרות בנוף באופן המאפשר מיפוי נוח של היחידה. עובי התצורה משתנה בהתאם לרבגוניות או לאחידות בחתך הסטרטיגרפי המקומי, ובהתאם לדרגת הפירוט בה נערך המיפוי אשר במהלכו הוגדרה התצורה. לעיתים מחולקת תצורה ליחידות משנה המכונות פרט (member) אשר גם להן לעתים התפשטות אופקית נרחבת. כאשר ההשתרעות לצדדים מוגבלת, לפנינו עדשה (lentil). היחידה הקטנה ביותר היא שכבה בודדת (bed). קבוצת תצורות בעלות תפוצה גיאוגרפית נרחבת מאוגדות ביחידת גג הקרויה חבורה (group) (מזור, 1994).

כרונוסטרטיגרפיה – תיארוך שכבות הסלע בשיטות תיארוך אבסולוטי שונות כגון תיארוך רדיומטרי, וחלוקת המסלע על פי יחידות זמן. יחידת זמן (time unit) מוגדרת בסולם הזמן-הגיאולוגי כמשך זמן אשר בו הורבד מכלול סלעים מסוים. יחידת הזמן הרחבה ביותר קרויה עידן (era) והיא מתחלקת בסדר יורד לתור (period), תקופה (epoch) וגיל (age) - שהינה היחידה הקטנה ביותר (מזור, 1994).

מכלולי סלעים אשר נוצרו באזור מסוים במשך יחידת זמן גיאולוגי ניתנים לחלוקה כיחידות זמן-סלע (time-rock units). החלוקה מקבילה לזו של יחידות זמן גיאולוגי, דהיינו: מערכה (system) מקבילה לתור, סדרה (series) מקבילה לתקופה ודרגה (stage) מקבילה לגיל (מזור, 1994).

ביוסטרטיגרפיה – בהתאם לעיקרון הרציפות הביולוגית, שכבות סלע מחולקות על פי נוכחות מאובנים (Angela L.Coe, 2005). רצפים סטרטיגרפים נרחבים מתחלקים על בסיס רצפי מאובנים לאופקים (zones) ואילו רצפים סטרטיגרפים מקומיים נקראים (subzones) (עמנואל מזור, 1994). אופקים מוגדרים על סמך מין מסוים של מאובנים, או מאסף של מיני מאובנים ללא התייחסות לסוג המסלע או ליחידות הזמן (מזור והרבאו, 1978).

מגנטוסטרטיגרפיה - חלוקת העמודה הסטרטיגרפית על פי כיוון השדה המגנטי המשתמר במינרלים השונים בסלע במהלך התגבשותו. חלוקה זו מבוססת על תופעת ההיפוך המגנטי, שבה הקוטב הצפוני של כדור הארץ הופך לדרומי ואילו הקוטב המגנטי הדרומי הופך לצפוני. היפוך זה התרחש פעמים רבות במהלך הזמן הגיאולוגי ועל כן מאפשר חלוקה זו (שלמה שובאל, 2011). החלוקה רלוונטית בעיקר ברצפים וולקנים כגון בזלת הקרום האוקייני וברצפים סדימנטרים בהם נשמר השדה המגנטי במינרלים כגון תחמוצות ברזל ומינרלי חרסית (מזור והרבאו, 1978).

כימוסטרטיגרפיה – חלוקה על פי יחסי חומרים כימיים או איזוטופים במסלע, אשר מעידים על שינויים ותהליכים בכדור הארץ במשך הזמן הגיאולוגי. החלוקה מאפשרת תיארוך יחסי והתאמה בין רצפים שונים אך לא מספקת תיארוך אבסולוטי. כך לדוגמא, יחס (Sr87) / (Sr86) גבוה במי ים מעיד על תהליכי בלייה של הקרום היבשתי, ולכן בתקופת הניאוגן נמדדה עליה ביחס זה במי האוקיינוס אשר מיוחסת לבלייה מן ההימלאיה. לעומת זאת, יחס נמוך מעיד על נביעות הידרותרמליות מוגברות ברכסים מרכז אוקיינים, ולכן בתחילת תקופת היורה נמדדה ירידה ביחס זה, המיוחסת להיפרדות יבשת-העל פנגיאה (L.Coe, 2005). המדידות מתבצעות מתוך הנחה להומוגניות כימית באוקיינוסים עקב ערבובם המהיר יחסית.


חתך עמודי

איור 2: חתך עמודי של אזור סדום
איור 2: חתך עמודי של אזור סדום


חתך עמודי (columnar section) הוא תיאור גרפי של טור סלעים הנחשף באזור מיפוי מסוים, ומצורף בדרך כלל אל כל מפה גיאולוגית. בחתך עמודי נכללים תרשים גרפי וטבלה שבהם מפורטות יחידות הזמן ויחידות הסלע הנחשפות באזור מסוים – זאת על פי גיל היחידות מן הקדומות (למטה) אל הצעירות (למעלה). התרשים הגרפי מבטא על פי סימנים מוסכמים את הרכב השכבות, את סדרן, את עוביין ואת הופעתן בנוף. בשרטוט חתך עמודי לפי קנה מידה השרטוט מבטא גם את העובי של כל יחידה. בליטות על גבי השרטוט מציינות שכבות קשות, ושקעים – שכבות רכות (שובאל, 2011).



מקורות

1. Angela L.Coe, Dan W.J Bosence, Kevin D. Church, Stephen S. Flint, John A. Howell, R.Chris L. Wilson; The Sedimentary Record of Sea-Level Change; Cambridge University Press; 2005

2. עמנואל מזור וג.ה. הרבאו; סולם הזמן הגיאולוגי; האוניברסיטה הפתוחה; 1978

3. Harold Levin; The Earth Through Time; Wiley 9th edition; 2009

4. עמנואל מזור; גיאולוגיה בפטיש ישראלי; האוניברסיטה הפתוחה; 1994

5.שלמה שובאל; צפונות כדור הארץ, מדעי הגיאולוגיה, הגיאומורפולוגיה והסביבה; האוניברסיטה הפתוחה; 2011

6. Eduardo A.M. Koutsoukos; Topics in Geobiology: Applied Stratigraphy; Springer; 2005

7. א. עגנון, ר.וינברגר, י.זק, ע. סנה; מפה גיאולוגית של ישראל 1:50000, גליון II I-20, סדום, המכון הגיאולוגי, 2006.

כלים אישיים