תהליכי המסה והשקעה במערת הנטיפים
דר' ניר אוריון,אורית בן צבי אסרף
המחלקה להוראת המדעים מכון ויצמן למדע
סלעי גיר ודולומיט
בצדי השביל המוביל למערת הנטיפים, ניתן לראות סלעים אפורים. סלעים אלה מורכבים מהמינרל קלציט ודולומיט. לסלע המורכב מהמינרל קלציט בלבד CaCO3 קוראים גיר. ולסלע המורכב מהמנרל דולומיט, Ca Mg(CO3)2 קוראים דולומיט.
שני סוגי הסלע דומים במראה החיצוני והאבחנה ביניהם נעשית בשדה ע"י טפטוף חומצה מלחית מהולה, על גבי הסלע. כאשר הסלע הוא גיר יופיעו בועות רבות בתגובה לחומצה, תופעה זו נקראת תסיסה. החומצה מפרקת את הגיר ומשחררת גז פחמן דו חמצני CO2, גז זה מבעבע דרך טיפת החומצה וכך נוצרת התסיסה .
כיצד משפיעה אוכלוסיית הצמחים בקרקע על תכונות הסלע והמים?
הקרקע היא השכבה העליונה של חומר סלעי בלוי ופריר, ובה מתפתחים שורשי הצמחים כחלק בלתי נפרד ממנה. הקרקע מועשרת בחומר אורגני ממקור צמחי. עומק שכבת הקרקע הוא בין 0.1- 2 מטר.
כיצד משפיעה אוכלוסיית הצמחים על תכונות הסלע והמים?
פעולת הנשימה של שורשי צמחים ופירוק של צמחים מתים ע"י חיידקים ופטריות שוכני קרקע מעשירה את הקרקע בגז פחמן דו חמצני (CO2). בקרקע יש פי 100 יותר פחמן דו חמצני מאשר באוויר האטמוספרי. ריכוזו של גז זה באוויר הפתוח נמוך מאוד – 0.03% ואילו ריכוזו באוויר שבין גרגרי הקרקע ריכוזו הוא 3%.
הקרקע אם כן היא מקור לפחמן דו חמצני (CO2), מי גשם חודרים לקרקע, ממיסים את הפחמן הדו-חמצני והופכים לחומצה הנקראת חומצה פחמתית, המגיבה עם הסלעים בתהליכים כימיים. תהליך זה ניתן לתאר בשפה כימית באופן הבא:
H2O + CO2 → H2CO3
חומצה פחמתית → מים + פחמן דו חמצני
החומצה הפחמתית היא חומצה חלשה יחסית אך היא מצויה בטבע בשפע ופועלת במשך תקופות ארוכות על סלעים הנקרים בדרכה. עמידותם של סלעים שונים בפני החומצה הפחמתית אינה אחידה. סלעי הגיר מסיסים בה מאוד ואילו סלעי הדולומיט מעט פחות. החומצה הופכת את הגיר והדולומיט לסידן דו פחמתי ולמגנזיום דו פחמתי – שניהם מלחים מסיסים, הנשטפים מן הסלע.
תהליך ההמסה של הסלע ע"י מים מועשרים בפחמן דו חמצני מדגימה כיצד לפעילות הביולוגית בקרקע יש השפעה ע"י העשרת הקרקע בפחמן דו חמצני הן על מידת הזרימה של מי התהום וכיוונה והן על הרכב המלחים המומסים במי התהום. תהליך זה נתאר בשפה הכימית כך:
CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2
סידן דו-פחמתי מסיס → גיר + חומצה פחמתית
מהו הקארסט?
המסת סלעים על ידי חומצה פחמתית נותנת אותותיה בשטח בדמות חורים בסלעים, חריצי סדקים שהורחבו ע"י המסה, ונוף מבותר הנקרא באופן כולל: נוף טרשים. תמיסת המים מחלחלת לעומק וממיסה חורים וחללים בסלע אף בעומק של מאות מטרים מתחת לפני השטח.
בהרי הקארסט אשר ביגוסלביה, שכיחות ביותר תופעות המסה בפני השטח ובעומק וניתן לבקר באין ספור מחילות ומנהרות ענק. מהרים אלו נגזר השם לתופעת שתיארנו – קארסט.
התופעות הקארסטיות בשמורת שורק קטנות ממדים בהשוואה להרי הקארסט ביגוסלביה אך הן יפות ומלאות עניין בזכות עצמן.
