סטרטיגרפיה

סטרָטיגרפיה (stratum בלטינית – שכבה אופקית, graphia ביוונית – לרשום) היא ענף בגאולוגיה העוסק בתיאור סדר שכבות סלע ותיארוכן לפי לוח הזמנים הגאולוגי. סלעי משקע ימיים כאבן גיר מצטיינים בשכבתיות, אך גם סלעים יבשתיים כמו כורכר מורבדים בשכבות ואפילו סלעי בזלת שנקרשו מלבה מצטברים בשכבות. כאשר נלמד סדר השכבות במקום מסוים מוגדר החתך הסטרטיגרפי שלו. תצפיות בשכבות הסלעים משמשות בסיס לחקירת תולדות כדור הארץ, והעקרונות המונחים ביסוד הסטרטיגרפיה ושיטות הבדיקה שגובשו בענף מדעי זה מיושמות בעיקר בחיפושי נפט.

שכבה גאולוגית בארגנטינה.

שכבות סלע

סוגי השכבות

סטרטיגרפיה עוסקת לרוב בניתוח סלעי משקע, שכן השכבות הגאולוגיות נוצרות, בדרך-כלל, בדרך של שקיעת חומר דטריטי בתוך ימות מתוקות ומלוחות או על קרקעית ים. הסטרטיגרפיה חוקרת גם סלעים געשיים הנוצרים מקרישת לבה הנפלטת מהרי געש בעת התפרצות געשית. כך נוהגים להבחין בין שכבות הבזלת שנקרשו, המצטברות בשכבות זו על-גבי זו. השכבתיות מעידה על מספר ההתפרצויות שאירעו במקום, ולפי מרכיבי השכבה – גם על סוג החומרים שנפלטו מהר הגעש. גם סלעים מותמרים, הנוצרים מסלעי משקע ומסלעי יסוד בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים, ניתנים לבחינה לאור הבדיקה השכבתית.

ענפי המשנה

מאובנים הנמצאים בשכבות סלע

קיים מתאם בין התקופות השונות בלוח הזמנים הגאולוגי לבין חלוקת המסלע ליחידות זמן:

• יחידות זמן-סלע: יחידת סלע שלמה משויכת לפרק שלם בלוח הזמנים הגאולוגי. כך מערכת מקבילה לתור, סדרה מקבילה לתקופה ודרגה מקבילה לגיל.
• מיון ליתוסטרטיגרפי (lithostratigraphy) – מיון לפי סוגי הסלעים המרכיבים את המסלע, במטרה למיינם לפי קבוצות בעלות משמעות. כך מתקבלות חבורות, תצורות, פרט ושכבה.
• מיון ביוסטרטיגרפי (biostratigraphy) – מיון לפי המאובנים שנמצאו בשכבות, במטרה למצוא את לוח הזמנים שבו נוצרו אותן שכבות. המאובנים שנמצאו בשכבה משמשים כמנחים להגדרת השכבות. כך יוגדר אופק כיחידה הבסיסית ו"תת-אופק" כיחידות משנה שלו.

על-פי המאובנים שנמצאו בסלעים ניתן להבחין בסביבת ההיווצרות של הסלע בהתאם לסביבה המשוערת שבה שהה המאובן בטרם התאבן – בעל חיים, צומח או אחר – במים מתוקים, מי ים ועוד.

לאור המאובנים שנמצאו בשכבות ניתן להבחין בין סלעי משקע שנוצרו בסביבת ימית – שבדרך-כלל מצטיינים בשכבתיות, וכן בסלעים יבשתיים שבהם ניכרים רבדים בשכבות השונות. כאשר סלעי משקע מתגלים ביבשה, כמו ברכס הרים, מניחים שהסלעים נוצרו כאשר היבשה הייתה מכוסה מים.

במקביל לקביעת גיל השכבות באמצעות סטרטיגרפיה נעשה גם שימוש במדידת מגנטיות לאיתור סלעים פלאומגנטיים – סלעים ששימרו את השדה המגנטי של כדור הארץ במינרלים שיצרו אותם, וכן מחקר פלאוקלימטי – החוקר שינויי אקלים שחלו באזור בזמן נתון.

בשנת 1961 נקבעו תקנים בינלאומיים למיונים לפי שתי השיטות על ידי האיגוד הבינלאומי למדעי הגאולוגיה (IUGS – the International Union of Geological Sciences).

שכבות ניכרות בליבה שהוצאה בקידוח

שימושים

שימוש חשוב בסטרטיגרפיה הוא איתור שכבות רוויות נוזלים או גזים, כמו מים, נפט, גז טבעי או מינרלים. כאשר מתבצע קידוח לבאר מים, למציאת מקור נפט או לאיתור מרבץ מינרלים, מתקבל חתך של השכבות במקום הקידוח. לאחר ביצוע קידוחים נוספים בסביבה אפשר להעריך את מבנה השכבות הגאולוגי באותו אזור.

בדרך-כלל, נפט או גז מתגלים בסלעי משקע, כאשר הנוזל או הגז נתפס ב"מלכודת", בתחומה אין הוא יכול לצאת ובתוכה נוצר לחץ המאפשר למשאב לצאת אל פני הקרקע ללא השקעת אנרגיה באמצעות התקנת מתקן שאיבה. על-סמך חתכים שנעשו בעבר בסביבה, אפשר לקבוע היכן כדאי לבצע את הקידוחים הנוספים. את אלה ינסו לבצע בכיוונים נבחרים ועד לעומקים מוגדרים מראש לאור תוצאות קידוחי העבר. כך ניתן לאתר בסבירות רבה יותר – מים, נפט, גז או מינרל – במעמקי האדמה.

תולדות מדע הסטרטיגרפיה

מאובנים מנחים

את הבסיס התאורטי של הסטרטיגרפיה הניח ניקולאוס סטנו, שהציג את עקרון הסופרפוזיציה – לפיו שכבת סלע המונחת על-גבי שכבה אחרת היא צעירה ממנה.

ניתן להרחיב את העיקרון ולהחילו גם על תופעות גאולוגיות נוספות. לדוגמה, אם שבר חוצה שכבות של סלעי משקע, הרי הוא צעיר מהן. בשנת 1669 נקבע כי שרידי המאובנים שנשארו בשכבות השונות יהיו המנחים לגבי טיבה של השכבה.

ויליאם סמית, המכונה "אבי הגאולוגיה האנגלית", היה הראשון שניסה ליישם את עקרון הסופרפוזיציה בקנה-מידה רחב בסוף המאה ה-18. הוא הכין את המפה הגאולוגית הראשונה של אנגליה, ובה הצביע על התכונות המובהקות הקיימות בשכבות הסלע ועל החשיבות של המאובנים בייחוס מתאם בין הזמנים בהם נוצרו השכבות.

ראו גם

• גאולוגיה - מונחים
• אי התאמה
• שכבה

לקריאה נוספת

• עמנואל מזור, גיאולוגיה בפטיש ישראלי, תל אביב: האוניברסיטה הפתוחה, 1980, מסת"ב 965-06-0276-3

קישורים חיצוניים

• סטרטיגרפיה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• גאולוגיה סטרטיגרפית, דף שער בספרייה הלאומית