משטח קרבונטי

משטח קרבונטי או מדף קרבונטי הוא מבנה משקעי בעל תבליט טופוגרפי המורכב ממשקעים קרבונטיים אוטוכתוניים. רצף של משטחים קרבונטיים המצויים במים רדודים יוצרים משטח יבשתי.
"קרבונטי" (פחמתי) מתייחס למינרלים קרבונטיים, שהנפוץ בהם הוא קלציט – המרכיב העיקרי בסלעי אבן גיר ובקירטון, וקיים בכמויות משתנות גם בסלעי חוואר. מינרל נפוץ נוסף במשטחים קרבונטיים הוא ארגוניט – פולימורף נוסף של סידן פחמתי.

היווצרות

משטחים קרבונטיים נוצרים בסביבה ימית דוגמת מדף יבשתי או לגונה. הם עשויים להתפתח במרבית המיקומים הטקטוניים, אך נפוצים בעיקר בשולי יבשת סבילים. רבים משדות הנפט בעולם נובעים משכבות סלעי המשקע המצויות לאורכם של משטחים קרבונטיים כאלה. דוגמה למשטח קרבונטי כזה היא מפרץ הדסון בקנדה.
התפתחותו וצמיחתו של משטח קרבונטי נובעת מהתפרקות שלדים או ממשקעים קרבונטיים שמקורם בחילוף חומרים של אורגניזמים והצטברותם. מסיבה זו מוגבלת היווצרותם והתפתחותם של משטחים קרבונטיים לסביבות המאפשרות את קיומם של אורגניזמים אלה, בהם יוצרי שוניות דוגמת אלמוגים וצדפות, ומיקרואורגניזמים דוגמת חוריריות וקוקוליטים.
קיומם של משטחים קרבונטיים תלוי בגורמים נוספים, בהם טמפרטורת המים ושקיפותם וכן רמת החומציות והמליחות שלהם. מסיבות אלה מצומצמת התפתחותם לסביבה טרופית ולשוליה. בסביבה כזו נוצרו בעבר משטחים קרבונטיים שנדחקו צפונה בעקבות תנועה טקטונית ומצויים כיום במפרץ הדסון ובהרי האלפים והיורה. באזור הטרופי נוצרים ומתפתחים כיום משטחים קרבונטיים דוגמת שונית המחסום הגדולה, האטולים באיים המלדיביים ומשטחים לגונריים בבליז.

תהליכים מאוחרים

משקעים שהצטברו במשטחים קרבונטיים והסתלעו במהלך הזמן הופכים לסלעי משקע דוגמת אבן גיר ודולומיט. שיעורם של הסלעים שנוצרו בסביבה זו השתנה באופן משמעותי במהלך הזמן הגאולוגי, והיווצרותם הייתה נפוצה יותר כאשר פני הים בעולם היו גבוהים יותר ושטחים יבשתיים רבים הוצפו על ידי ימים רדודים. מצבים כאלה התרחשו כמה פעמים בהיסטוריה של כדור הארץ בתקופות ארוכות בהן לא כיסו כיפות קרח גדולות את הקטבים, כפי שהן עושות כיום. מים חמים אלה יצרו משטחים נרחבים בעבר, והיוו סביבה אידיאלית להיווצרות משקעים קרבונטיים מהם.

גאומטריה של משטחים קרבונטיים

הגאומטריה של משטחים קרבונטיים מושפעת מכמה גורמים, בהם הטופוגרפיה המקומית, מאפיינים טקטוניים ומשקעיים וחשיפה לרוחות הסחר ולזרמי ים, אך בעיקר מסוג המפעל הקרבונטי הפעיל בהם. לכן, במפעל מים קרים נוטים להיווצר כבשים קרבונטיים, במפעל טרופי – משטחים טבעתיים בעלי תבליט גבוה, ובמפעל תלי-בוץ – מבנים גבוהים חסרי תיחום גאומטרי מוגדר.
סביבת ההשקעה הנפוצה ביותר כיום למשטחים קרבונטיים היא זו של מפעל טרופי. את המשטחים הנוצרים בה ניתן לחלק לשלושה סוגים עיקריים, שלכל אחד מהם פאצייס אופייני:

מדרון

מדרון הוא חלקו החיצוני של מבנה שוניתי, "קדמת-שונית" המשתרעת על המדף היבשתי לעבר הים הפתוח. משקעי המדרון מורכבים מגרגרים גדולים יותר מאלה של המשקעים הבוציים בלגונה הפנימית, והם שוקעים ונצברים על המדרון בשכבתיות מקורית נטויה.

משטחים קרבונטיים בתיעוד הגאולוגי

המשטחים הקרבונטיים הקדומים ביותר נוצרו בפרקמבריון לפני 3.45 מיליארד שנים, והם הורכבו מרצפים של סטרומטוליטים ותרומבוליטים. סטרומטוליטים הם מבנים סלעיים כדוריים הנוצרים משכבות קונצנטריות של כחוליות הלוכדות בוץ קרבונטי על קרקעית ים רדוד. המבנה השכבתי ניכר היטב בסטרומטוליטים, אך אינו נראה בתרומבוליטים שנוצרו באותו תהליך.
סטרומטוליטים היו היחידים שתרמו לבניית משטחים קרבונטיים במשך כמעט 3 מיליארד שנים, עד המפץ הקמבריוני המציין את המעבר מהפרקמבריון לפנרוזואיקון ואת התפתחותם של בעלי חיים מורכבים. מהפלאוזואיקון החלו אורגניזמים נוספים לתרום להיווצרות משטחים קרבונטיים, בהם ברכיופודים (brachiopod) וצדפות, ובעיקר אלמוגים שהפכו לבוני-שוניות חשובים. דוגמאות למשטחים קרבונטיים קדומים מאותה עת הם הרי הדולומיטים שהיווצרותם החלה בטריאס, והמשטחים של הרי האטלס בדרום מרוקו שהחלו להיווצר בכמה מחזורים החל מהליאס.

משטחים קרבונטיים בישראל

בישראל ניכרות הצפות ימיות ובנייה של משטחים קרבונטיים לכל אורכה, מן הגליל והכרמל בצפון, דרך השומרון והרי יהודה במרכז ועד הנגב. בכרמל נחשף מערך שוניתי בנחל מערות, ובמכתשים בנגב מתאפשרת הצצה למשטחים קרבונטיים ושוניות שנחשפו בעקבות סחיפה נרחבת.

חשיבות

למשטחים קרבונטיים חשיבות פלאונטולוגית הנובעת משימור ותיעוד המאובנים בסלעיהם. תיעוד זה מכיל מאובנים מנחים המאפשר לתארך שינויים בסביבת ההשקעה ואירועים בלוח הזמנים הגאולוגי.
חשיבות נוספת של משטחים קרבונטיים היא אקולוגית. הם מהווים חלק ממחזור הפחמן באמצעות אחסון של פחמן דו-חמצני בגאוספירה כמרכיב בסלעי המשקע. שחרור של פחמן דו-חמצני בתהליכי בליה והשפעתו על שינויים אקלימיים הוא נושא למחקר נרחב.
למשטחים קרבונטיים גם חשיבות כלכלית באשר הם מאחסנים מאגרי נפט, גז טבעי ומצבורי מתכות כבדות, בנוסף לשימוש שנעשה בהם בבנייה וברוקחות.