אי-התאמה (גאולוגיה)

אי-התאמה היא מושג סטרטיגרפי המציין פער זמן משמעותי בין יחידות מסלע או הבדלים בגאומטריה ובהרכב שלהן, הבדלים הנגרמים בשל שינוי ברצף התהליכים הגאולוגיים באותו אזור. הפער מתבטא בחסרונן של שכבות שלמות או חלקן בטור הסטרטיגרפי, שכבות העשויות להופיע בחלק אחר שלו. זיהוי אי-התאמות מהווה מרכיב חשוב בשחזור אירועים גאולוגיים. אי-התאמה מתבטאת במישור המייצג את הפער בין יחידות המסלע השונות. מישור זה נקרא "מישור אי-התאמה", והוא מציין פני שטח קדומים של יחידות המסלע המצויות מתחתיו. הגורמים העיקריים לאי-התאמה הם הפסקה של תהליך גאולוגי אחד והתרחשותו של תהליך אחר – דומה לקודם או שונה ממנו. בהיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ התרחשו תהליכים מגוונים אשר השאירו את חותמם על שטחים נרחבים או מצומצמים, חותם הבא לביטוי בחתכים סטרטיגרפיים, בעיצוב הנוף וביצירת מינרלים, סלעים וקרקעות. אי-התאמות משקפות את השינויים שנוצרו במסלע כתוצאה מן השינויים באותם תהליכים, הכוללים: תהליכים מגמטיים ותהליכי התמרה שיצרו סלעי יסוד וסלעים מותמרים, אשר אחריהם התרחשה הרבדה של סלעי משקע. הפסקה או הפוגה בתהליכים טקטוניים וסייסמיים הגורמים לקימוט, הרמה ושבירה. הפסקה והתחדשות של הרבדה – הרבדה של סלעים עשויה להיות מופרעת או מופסקת, לעיתים במשך זמן רב מאוד, על ידי התייבשות אגם, נסיגת ים או התרוממות של הקרקעית מעל לקו המים. במקרים רבים התחדשה הרבדה כתוצאה מהצפה חוזרת של השטח על ידי חדירה ימית. סחיפה – חומרי בליה של סלעים מוסעים מחלקו העליון של המסלע המצוי מתחת למישור אי-ההתאמה למקומות אחרים באמצעות מים, רוח או קרחונים. תהליך זה גורם להיעדרן של השכבות מן הטור הסטרטיגרפי, אולם עשוי להותיר שיירים הנראים במישור של אי-התאמה סחיפתית. סטרטיגרפיה נשענת על עקרונות יסוד גאולוגיים המאפשרים לקבוע את גילן היחסי של שכבות סלע ואת אופן היווצרותן: עקרון האחידות – כל תהליך גאולוגי מתרחש כיום בצורה דומה עד זהה לצורה בה התרחש לאורך כל התקופות הגאולוגיות. עקרון האופקיות המקורית – ההרבדה המקורית של שכבות משקע תהיה אופקית (מקבילה לאופק). עקרון הסופרפוזיציה – ברצף שכבות בלתי מופרע של סלעי משקע תהיה שכבה עליונה צעירה משכבת סלע הנמצאת מתחתיה. הרחבה של עיקרון זה מניבה שני עקרונות נוספים: עקרון היחסים ההופכיים – כל יחידה או תופעה גאולוגית החודרת ליחידה או תופעה אחרת היא מאוחרת, לדוגמה: דייק יהיה צעיר יותר מן הסלעים שהוא חוצה. יחסי החיתוך-חצייה – העתקים יהיו צעירים מן הסלעים שהם חוצים. עקרון רצף הפאונה – עיקרון זה מניח כי בעלי חיים שונים התקיימו באותה עת בכל כדור הארץ, ונוכחותם או העדרם מצביעים על זמן היווצרותו של הסלע. עקרון התכלילים והמרכיבים – המרכיבים בסלעי משקע קלאסטיים קדומים לסלעים עצמם, עקרון החל גם על קסנוליתים המוקדמים לסלעים המכילים אותם. שימוש בעקרונות אלה בניתוח הטור הסטרטיגרפי מסייע לזהות אי-התאמה באמצעים הבאים: פער בהמשכיות ביולוגית הניתן לזיהוי באמצעות קטיעת רצף המאובנים קטיעה של מבני קימוט וגופי חדירה מתחת לשכבות אופקיות מעבר חד בין סלעי יסוד לבין סלעי משקע פער משמעותי בגיל הגאולוגי של יחידות מסלע מעל ומתחת למישור אי-ההתאמה עם זאת, יש להביא בחשבון אי דיוקים הנובעים מהנחת עקרון האופקיות המקורית, מאחר שהרבדה אופקית לחלוטין נדירה ולרוב מתקיימת בשיפוע בזוויות משתנות. על מנת למיין אי-התאמות, יש לנתח את מאפייניהן הפיזיים, המבניים והפלאונטולוגיים: מאפיינים פיזיים – כוללים תבליטי סחיפה בין שכבות סלעי משקע, חלקים בסלע שעברו מינרליזציה, קונגלומרט בסיס המייצג את שלב הסחיפה, גידוע או הימצאות קרום במאובנים, תהליכים קרסטיים ואופקים של קרקע קדומה. מאפיינים מבניים – כוללים דייקים והעתקים שנגדעו בסחיפה, חוסר התאמה בשיפוע השכבות ומעוותים טקטוניים. מאפיינים פלאונטולוגיים – שינוי חד בהרכב המאובנים, פערים ברצף המאובנים ואיכול שלהם. על מנת להגיע לדיוק מרבי בניתוח אי-התאמות, רצוי להשתמש בעדויות מכל סוגי המאפיינים. את אי-ההתאמות ניתן למיין על פי מידת השתרעותן: אי-התאמה קרטוגרפית – אי-התאמה נרחבת שניתן לסמן במפה גאולוגית. אי-התאמות מסוג זה משמשות גאולוגים על מנת לתאר קבוצות גדולות של תצורות וחבורות התחומות באי-התאמה. אי-התאמות קרטוגרפיות משתרעות על פני שטח של קילומטרים רבועים אחדים ועשויות להגיע אף לשטח של מיליוני קילומטרים רבועים. אי-התאמה מיקרוגרפית – אי-התאמה מקומית קטנה מכדי להירשם במפה גאולוגית ונראית רק בשטח הנסקר. אי-התאמה פטרוגרפית – אי-התאמה הנראית רק בשקף סלע באמצעות מיקרוסקופ. מיון על פי מידה מאפשר להגדיר "סינתמה" (Synthem) – יחידה כרונוסטרטיגרפית המייצגת שלב יחיד במחזור נרחב של שינוי גובה פני הים ושינויים אורוגניים. קו המתאר של סינתמה מגדיר את השוליים החיצוניים של מישור אי-ההתאמה. בחלוקה משנית מוגדרות סינתמות על פי גודלו של שטח אי-ההתאמה שהן תוחמות: מגה סינתמה (megasynthem) – צבר של חבורות התחומות באי-התאמה סופר סינתמה (supersynthem) – חבורה התחומה באי-התאמה סינתמה (synthem) – תצורה התחומה באי-התאמה תת-סינתמה (subsynthem) – פרט בתצורה התחום באי-התאמה מיקרו סינתמה (microsynthem) – יחידה בתוך פרט (סלע או קבוצת סלעים) התחומה באי-התאמה מדד נוסף המשמש למיון אי-התאמות הוא זמן, המגדיר את הפער בין תקופות גאולוגיות הניכרות משני עברי מישור אי-ההתאמה. הערכת משך הזמן של אי-התאמה דורשת דיוק קפדני ביותר, לדוגמה: סחיפת 10 ס"מ של משקעי ים עמוק – שקצב ההשקעה בו נמוך מאוד (בערך מילימטר אחד לכל 1,000 שנה) – מייצגת פער זמן גדול של 100,000 שנה. לעומת זאת, סחיפת 10 ס"מ של משקע מסביבת השקעה של ים רדוד – שקצב ההשקעה בו גבוה יותר (8-10 ס"מ לכל 1,000 שנה) – מייצגת פער זמן קטן בהרבה: 800-1,000 שנה). כמו כן, חשוב להבדיל בין מישור סחיפה משמעותי היוצר אי-התאמה לבין דיאסטמה. דיאסטמות אינן נחשבות אי-התאמות מאחר שכמות החומר החסר בהן אינה משמעותית. מושג נוסף – פער סטרטיגרפי – מציין חסר שנוי במחלוקת אשר קשה להגדירו כאי-התאמה או כדיאסטמה. ממד הזמן מהווה מרכיב חשוב בשרטוט מפות פלאוגאולוגיות – מפות המציגות את פני השטח הקדומים של השכבות השונות. במפות אלה משורטטים קווי המתאר של כל שכבה, כאשר שרטוט השכבה העליונה מהווה למעשה מפה גאולוגית עדכנית. הרחבה של ממד הזמן מחושבת באמצעות מדידת עוביין של השכבות, ונתונים אלה נרשמים במפות עובי הנקראות גם "מפות איזופכיות" (מיוונית: איזו – שווה, פכוס – עובי). מפות עובי דומות במראן למפות טופוגרפיות, אם כי המספרים מייצגים את עובי השכבה ולא את גובהה מעל פני השטח. מפות עובי, ביחד עם מפות גאולוגיות, מאפשרות תפישה תלת־ממדית של השטח הנסקר ומספקות מידע על תהליכים מכניים שחלו על השכבות לאחר הרבדתן, דוגמת קימוט ושבירה. שיטות המיון השונות הניבו חלוקה לארבעה סוגים של אי-התאמה, שכמה מהם או כולם עשויים להופיע בטור סטרטיגרפי אחד: אי-התאמה זו מתאפיינת בשכבות מקבילות אשר ביניהן מצוי מישור אי-התאמה המקביל לשני חלקי המסלע. מישור אי-ההתאמה מייצג פער גדול בזמן בין שתי יחידות המסלע, אולם לא ניכרים בו סימני בליה כלשהם. סוג זה של אי-התאמה נוצר כאשר חלה הפסקה בהרבדה במשך תקופה ארוכה. אי-התאמה זו קשה לזיהוי מאחר שלא ניכרים בה סימנים חיצוניים, אולם בדיקה של רצף המאובנים תעיד על פערי הגיל בין השכבות שמתחת ומעל למישור אי-ההתאמה. שלבי ההיווצרות: הרבדה קדומה של שכבות סלעי משקע הפסקת השקעה חידוש השקעה והרבדה של סלעים חדשים דוגמה לאי-התאמה מקבילה ניתן לראות צפונית למכתש רמון, באזור "מישור הרוחות": מתחת למישור אי-ההתאמה מצויים סלעים מתקופת הטורון ומעליו מופיעים סלעים מתקופת האאוקן. בתווך נעדרים סלעים מתקופות הסנון והפלאוקן. באי-התאמה מסוג זה, מישור אי-ההתאמה מפריד בין סלעי יסוד וסלעים מותמרים לבין סלעי משקע שהורבדו מעל מישור גידוע. מישור גידוע כזה נחשף באזור אילת, בקצהו הצפוני של השילד הערבו-נובי. שלבי ההיווצרות: ראשית נוצרים סלעי היסוד והסלעים המותמרים היוצרים תשתית יבשתית. בתשתית היבשתית חלה אורוגנזה היוצרת רכסי הרים. סחיפה של הרכסים מנמיכה אותם ויוצרת מישור גידוע. ים מציף את המישור ומתקיימת הרבדה של סלעי משקע. באי-התאמה מסוג זה מפריד מישור אי-התאמה בין הרבדה קדומה להרבדה חדשה, כאשר ביניהם חלה סחיפה המותירה עקבות דוגמת קונגלומרט, ברקציה או קרקעות קדומות לאורך מישור אי-ההתאמה. באי-התאמה זו, השכבות שמעל ומתחת למישור אי-ההתאמה מקבילות זו לזו. לעיתים קשה להבחין באי-התאמה זו ממרחק רב, אך בחינה של גיל המסלע והמאובנים בו מציגה את הפער. שלבי ההיווצרות: הרבדה של סלעים בהשקעות קדומות בליה וסחיפה של השכבות העליונות או חלקן השקעה חוזרת והיווצרות שכבות סלע חדשות דוגמאות לאי-התאמה סחיפתית ניתן לראות בכמה אתרים במכתש רמון. תצורת משחור מתחילת היורה מונחת על פני תצורת מוחילה מסוף הטריאס, אשר חלקה העליון עבר סחיפה. אי-התאמה זו מתאפיינת בנטייה שונה של השכבות מעל ומתחת למישור אי-ההתאמה, והיא מלווה גם באי-התאמה סחיפתית המתבטאת בהימצאות חומרי סחיפה במישור אי-ההתאמה. שלבי היווצרות: הרבדת השכבות התחתונות הטיה של השכבות כתוצאה ממעוותים טקטוניים או סייסמיים בליה וסחיפה, בדומה לאי-התאמה סחיפתית, ויצירת מישור גידוע הרבדה של השכבות העליונות דוגמה לאי-התאמה זוויתית ניתן למצוא בשולי בקעת ים המלח: סלעי חוואר הלשון של תצורת הלשון מן הפליסטוקן מונחות מעל שכבות נטויות של סלעי דולומיט מן הקנומן והטורון. דוגמה אחרת היא אי-ההתאמה המופיעה באזור ירוחם, שם מונחות שכבות כמעט אופקיות קירטון ואבן גיר מן האאוקן על סלעי הצור של תצורת משאש מן הקמפן. דוגמה נוספת – המופיעה במסגרת העליונה משמאל – מראה אי-התאמה זוויתית אשר בשכבות המצויות מתחת למישור אי-ההתאמה חלה הטיה עזה עד כדי הצבתן במאונך. בתחומי הפארק הלאומי גרנד קניון בארצות הברית קיימות אי-התאמות רבות, אולם הייחוד מצוי באי-התאמה המייצגת את פער הזמן הגדול ביותר – עד 1.2 מיליארד שנה – הנקראת "אי-ההתאמה הגדולה" (The Great Unconformity). מישור אי-ההתאמה מפריד בין סלעי גרניט שעברו התמרה לצפחה וגנייס בפרקמבריון לבין סלעי אבן חול מן הקמבריון. חשיבותה של אי-ההתאמה הגדולה נובעת מכמה סיבות: יצוג טווח זמן רחב ביותר – בין 250 מיליון שנה ועד 1.2 מיליארד שנה אי-התאמה זו נחשפת במלואה בגרנד קניון, אך היא מתקיימת במקומות רבים על פני כדור הארץ אי-התאמה זו מייצגת פער עצום ברצף המאובנים, אשר מתחיל בתקופות שבהן הופיעו ראשוני היצורים החיים ואף תקופות שקדמו להופעת החיים הראשונים מצד אחד, ומסתיים בחיים מורכבים ועשירים שנוצרו בתקופת המפץ הקמבריוני מצד שני. סרטונים המראים סוגים שונים של אי-התאמה אי-ההתאמה הגדולה מינרליזציה – הפיכת חומר אורגני לתרכובת לא אורגנית יחידה כרונוסטרטיגרפית – יחידה המציינת פרק זמן מסוים בטור סטרטיגרפי דיאסטמה – חריץ בין שתי שיניים, לנושא זה: חריצי זמן צרים ולא משמעותיים מישור גידוע – מישור נרחב הנוצר לאחר סחיפה של רכס הרים