בפטיש גיאולוגי

מה מספרים לנו הנטיפים
מתוך אתר YNET

מערת הנטיפים (מערת שורק ליד בית שמש) היא לא רק מקום יפה לטייל בו עם הילדים, אלא היא משמשת כאחד ממאגרי המידע המקיפים ביותר לגבי כמות המשקעים שירדו בישראל ב- 200 אלף השנים האחרונות והרכבם הכימי. את זאת ניתן לגלות מניתוח נטיפי הגיר של המערה.
נטיפים מתפתחים במשך אלפי שנים כשמים עשירים ביוני סידן וביונים פחמתיים (CO3-2), שמקורם בסלעי גיר מומסים, ניגרים מתוך שכבות סלע ומטפטפים לתוך חללים תת-קרקעיים. כשמים אלה, שמקורם בגשמים, נחשפים לאוויר בחלל המערה, המשקעים שבהם מתגבשים שוב לקרום דקיק של אבן גיר – סידן פחמתי – המצפה את פני הנטיף. במהלך ההמסה וההתגבשות מחדש של אבן הגיר, חלק מאטומי החמצן שהיו במים נלכדים באבן הטרייה, והחתימה האיזוטופית שלהם נשמרת בה. איזוטופים הם אטומים של יסוד מסוים שמספר הניטרונים בהם שונה. ההבדלים הללו עשויים להשפיע על תכונותיו הכימיות של אותו יסוד.
שני האיזוטופים הנפוצים ביותר של חמצן בכדור הארץ הם חמצן 16, שמכיל שמונה פרוטונים ושמונה ניטרונים, וחמצן 18 שיש בגרעינו עשרה ניטרונים. מאחר שהמסה של חמצן 16 נמוכה יותר מהאיזוטופ השני, הוא מגיב מהר יותר בתהליכים כימיים לעומת חמצן 18. בעקבות זאת יש תהליכים שבהם קיימת העדפה לאחד האיזוטופים, והתוצר של התהליך יהיה עשיר יותר באיזוטופ הזה לעומת השני, ביחס שונה מההתפלגות הממוצעת שלהם בטבע. היחס הזה בין האיזוטופים השונים נקרא חתימה איזוטופית.

חוקרים שרצו לזהות באלו תקופות ירדו גשמי קיץ, ואת הקשר שלהם לשינויים בציר הסיבוב של כדור-הארץ לאורך השנים, בנו מודל חישובי שמנבא את כמות המשקעים היורדים בחודשי השנה השונים, ואת החתימה האיזוטופית של החמצן בתוכם, והתחשבו במודל גם בנקיפת ציר כדור הארץ, המשלימה סיבוב כל 26 אלף שנים לערך, והשפעתה על עוצמתה של קרינת השמש הפוגעת בפני השטח. הם הזינו למודל את נקיפת הציר שהייתה לפני 125 אלף שנה, אז חצי הכדור הצפוני היה בנטייה הגבוהה ביותר כלפי השמש בחודשי הקיץ, ואת נקיפתו לפני 105 אלף שנה, אז נטיית הציר כלפי השמש הייתה הנמוכה ביותר.
מהמודל עולה כי לפני 125 אלף שנה, חגורת גשמי המוֹנסוּן הטרופיים היורדים בקיץ בדרום אסיה ובאפריקה הגיעה צפונה עד ישראל, והחתימה האיזוטופית הממוצעת של הגשמים שירדו בארץ התאפיינה בכמות גבוהה במיוחד של חמצן 16 לעומת חמצן 18. בתקופה המאוחרת יותר המודל הצביע על אקלים דומה מאוד לזה שקיים באזורנו כיום, עם קיץ שחון, וגשמים שנתיים עתירי חמצן 18.

כדי לבחון אם המודל החישובי אכן נאמן למציאות, פנו החוקרים אל נטיפי המערה.

באמצעות מכשירי מדידה מדויקים, שמסוגלים להפריד בין שכבות בעובי של מאית המילימטר, הצליחו החוקרים למדוד את החתימה האיזוטופית של החמצן שהיה במים שחלחלו למערה בכל עונות השנה, 125-100 אלף שנה לפני זמננו. מהחתימות האיזוטופיות הם גזרו את כמות המשקעים המשוערת שירדה באזור בתקופה ההיא. הערכים שהתקבלו מהנטיפים התיישבו היטב עם תוצאות המודל החישובי, והעידו על חודשי קיץ גשומים לפני 125 אלף שנה ושחונים לפני 105 אלף שנה, כשנקיפת ציר כדור הארץ הייתה חדה יותר.

המזרח התיכון היה הגשר היבשתי לנדידתם של בני האדם המודרניים אל מחוץ לאפריקה. דפוסי האקלים ששררו באזור בתקופות הקדומות היו לפיכך גורם מרכזי, ככל הנראה, בהתרחשותם של התהליכים האלה. לדעת החוקרים, ייתכן שגשמי הקיץ היו הגורם שאִפשר לבני האדם לצלוח את המדבריות הנרחבים שממזרח לנילוס, בדרכם לכבוש את העולם.

התמונה לקוחה מאתר ויקיפדיה.

מינרל מסתורי בתוך יהלום

בדרום אפריקה נתגלה מינרל מסתורי בתוך ביהלום.

מתוך:

https://www.livescience.com/new-mineral-discovered-in-diamond.html?utm_source=notification

היהלום נכרה באתר וולקני בדרום אפריקה.

יהלומים מתגבשים לגבישים בתהליך ארוך של מאות מיליוני שנים. התנאים הנדרשים לכך הם לחץ  של

כ-60 אלף אטמוספירות בטמפרטורה של כ-1,200–1,600 מעלות צלזיוס בעומק של כ-200–250

קילומטרים מתחת לקרום כדור הארץ. תנאים אלה שוררים מתחת למעטפת כדור הארץ, מתחת

ליבשות העתיקות ביותר, כמו למשל בדרום אפריקה (אפריקה), סיביר (אסיה), מערב קנדה (אמריקה

הצפונית) או ברזיל (אמריקה הדרומית). בתהליך התקררות האיטי מתמצק הפחמן ומתגבש ליהלום,

כשהוא סופח חומרים מסביבתו, אשר יקבעו את צבעו, ויהיו אחד הגורמים שיקבעו את דרגת הניקיון שלו.

היהלומים עשו את דרכם לעבר פני כדור הארץ באמצעות סלעים מסוגים שונים, בעיקר סלעי קימברליט.

הקימברליט, סלע רך יחסית, מתרומם מהר יותר מהסלעים הסובבים אותו, פורץ מעומק של 150–200

ק"מ בצורה של ארובה (דמוית גזר), דייק או אדן. לשם איתורם של סלעי הקימברליט, המכוסים בדרך כלל

בשכבות אדמה וסלע, נדרשת עבודת בילוש מורכבת. כ-10% מסלעי הקימברליט בעולם מכילים יהלומים,

ורק פחות מאחוז אחד נחשב לקימברליט כלכלי (בעל תכולת יהלומים מסחרית בכמותה ובערכה הכספי).

בתוך היהלום הספציפי הזה מצאו מדענים מינרל ירוק כהה ואטום. מדענים העריכו כי המינרל נוצר כ-

170  ק"מ מתחת לאדמה. המינרל החדש והלא מוכר הזה קיבל את השם גולדשמטיט,

לכבוד הגיאו-כימאי ויקטור מוריץ גולדשמיט.

עובי מעטפת כדור הארץ הוא כ- 2,900 ק"מ, דבר המקשה מאוד על מדענים לחקור את האזורים

הללו. מרבצי פחמן הופכים בעזרת הלחץ והחום העזים במעטפת העליונה ליהלומים נוצצים. בתהליך

יצירת הסלעים, הם לוכדים מינרלים אחרים במבנים הגבישיים שלהם ונדחפים יחד כלפי מעלה ע"י

התפרצויות וולקניות תת-קרקעיות.

על ידי ניתוח התכלילים (מינרלים שנלכדו בתוך מינרלים אחרים, במקרה הזה ביהלומים) מדענים

יכולים ל"הציץ" בתהליכים כימיים המתרחשים הרחק מתחת לקרום כדור הארץ.

במינרל גולדשמיטיט יש ריכוזים גבוהים של ניאוביום (יסוד כימי מתכתי שסמלו(Nb , אשלגן ועוד

אלמנטים נדירים, בעוד שמעטפת כדור הארץ נשלטת בעיקר ע"י מגנזיום וברזל.

המינרל גולדשמיטיט הוא נדיר מאוד והוא נותן הצצה כמעט חד-פעמית על תהליכים נוזליים עמוק

בבסיס היבשות במהלך היווצרות היהלומים. המינרל נמצא עכשיו במוזיאון רויאל אונטריו, טורונטו,

קנדה.


מאמרים מרחבי הרשת:
התגלה מאובן של נחש שחי לפני 105 מיליון שנה

מאמרים אחרונים:

בוננזה של מאובנים ביזאריים חושף חלק מהחיות המוקדמות ביותר על פני כדור הארץ

מערבולת גירית מוזרה מכסה את פני האוקיינוס הדרומי

המסתורין סביב תהליך יצירת הבולבוסים

הר הגעש וזוב, איטליה

קולומבוס גילה את העולם החדש … אז למה אמריקה לא נקראת על שמו?

מה באמת גורם לרעידות אדמה

צור קשר

  • moked106@ramat-hasharon.muni.il

הצטרפו לניוזלטר שלנו