אבן גיר קאיבאב

אבן גיר קאיבאב (באנגלית: Kaibab Limestone) היא תצורה גאולוגית של סלעי משקע קשים יוצרת מדרון וצוקים בגוון אדמדם עד לבן שמנת משלהי הפרם התחתון (לפני 255–270 מיליון שנים), שהורבדה בים רדוד. התצורה נחשפת בארבע ממדינות ארצות הברית: במזרח מרכז נבדה, בצפון אריזונה, בדרום מזרח קליפורניה ובדרום יוטה, כחלק מהאזורים הפיזיוגרפיים של רמת קולורדו ופרובינציית אגן ורכס בארצות הברית. תצורה זו יוצרת את שכבת הסלע העליונה בשתי הגדות של הגרנד קניון. יחידת סלע זו מכונה גם "תצורת קאיבאב" בנבדה, אריזונה ויוטה. בהרי ביג מריה (Big Maria Mountains) בדרום מזרח קליפורניה עברה תצורת אבן גיר קאיבאב התמרה בדרגה גבוהה ובאזור זה היא מכונה "שיש קאיבאב".

היסטוריה של המחקר

השם נקבע על ידי הגאולוג האמריקני נלסון דרטון (Nelson Horatio Darton; 1948-1865) ב-1910 על שם רמת קאיבאב, השוכנת מצפון לגרנד קניון במחוז קוקונינו באריזונה. מקור שם הרמה בשפת בני הפאיוט ופירושו "הר שוכב". השם התקבע כאשר חוקר הארצות ג'ון וסלי פאוול, שכינה לראשונה מקומות רבים לאורך הגרנד קניון, שמע כינוי זה מהם. במאמר שבו הגדיר דרטון את אבן גיר קאיבאב הוא לא קבע מיקום מייצג לתצורה. דרטון גם הגדיר את אבן גיר קאיבאב כתצורה העליונה ב"חבורת אוברי" (Aubrey Group), יחידה סטרטיגרפית שקיומה בוטל אחר-כך. ב-1921 בחנו הגאולוגים הארווי בסלר (Harvey Bassler; 1950-1883) וג'ון ריסייד (John Bernard Reeside; 1958-1889) מחדש את העבודה של דרטון והגדירו את פרט האריסברג (Harrisburg Member) של תצורת אבן גיר קאיבאב.

במונוגרפיה "הסביבה וההיסטוריה של תצורת טורוויפ ותצורות קאיבאב של צפון אריזונה ודרום יוטה" שכתב הגאולוג אדווין מקיי (Edwin Dinwiddie McKee; 1984-1908) הוא פיצל את "אבן גיר קאיבאב" כפי שהגדיר אותה דרטון לשתי התצורות המוכרות נכון לעשור השני של המאה ה-21, "אבן גיר קאיבאב" ו"תצורת טורוויפ". מקיי גם בחן מחדש את חלקה התחתון של תצורת אבן גיר קאיבאב וחילק אותה באופן בלתי רשמי לשלושה פרטים (בסדר עולה): אלפא, ביתא וגמא. מאוחר יותר, בשנות ה-70 של המאה ה-20, נבחן מחדש חלקה העליון של התצורה ונקבעו השטחים שבהם נחשפת התצורה לאוויר. כמו כן, נעשו ניסיונות, שנכשלו, לקדם את התצורה למעמד של חבורה ולחלק אותה לכמה תצורות. ב-1982 שינה וורן המילטון (Warren Bell Hamilton) את שם התצורה ל"שיש קאיבאב" (Kaibab Marble) וקבע את גבולותיה בקליפורניה. ב-1991 חילקו הגאולוגים ג'יימס סוראוף (James E. Sorauf) וג'ורג' בילינגסלי (George H. Billingsley) את אבן גיר קאיבאב מלמטה כלפי מעלה לשני פרטים: פרט פוסיל מאונטין (Fossil Mountain Member) (פרט חדש) ופרט האריסברג. השניים קבעו שהשכבה אותה כינה מקיי כפרט אלפא (השכבה העילית) היא פרט האריסברג והשכבה אותה כינה פרט ביתא (השכבה האמצעית) היא פרט פוסיל מאונטיין. הפרט קרוי על שם הר פוסיל שבגדה הדרומית של הגרנד קניון בסמוך לשביל בס. פרט גמא של מקיי נקבע כחלק מפרט פוסיל מאונטיין. במחקר נוסף שביצעו אנדרסון (Anderson) והינצה (Hintze) ב-1993 נקבעו מחדש הגבולות הגאוגרפיים של תצורת אבן גיר קאיבאב.

גיל התצורה

מחקרים פלאונטולוגיים מוקדמים של תצורת אבן גיר קאיבאב קבעו בוודאות את גיל התצורה על סמך שפע המאובנים הכלולים בה ובתצורת טורוויפ שמתחתיה. על סמך הפאונה הימית של ברכיופודים וספוגיים צורניים הגיעו החוקרים למסקנה שגיל התצורה הוא לאונארדיאן (בערך קונגוריאן (272.3–283.5 מיליון שנים) / שלהי פרם תחתון) מחקר שנערך מאוחר יותר שבחן קונודונטים (Conodonta) ומאובני ענק נוספים שנתגלו במחשופים המערביים של פרט פוסיל מאונטיין הרחיב את גיל התצורה לתקופת הרואדיאן (268.8–272.3 מיליון שנים, שלהי הפרם התחתון ותחילת הפרם התיכון).

תיאור

תצורת אבן גיר קאיבאב היא מקבץ של סוגים מגוונים של סלעי משקע. היא מורכבת מסלעי משקע סיליקטיים וקרבונטיים בשכבות מתחלפות לסירוגין (interbedded) ומאוצבעות (interfingering) בצורה מורכבת. בנוסף, שינויים משמעותיים שהתחללו לאחר שלב הדיאגנזה יצרו הרכב מגוון עוד יותר באמצעות התמרת אבן הגיר לדולומיט וצירור של אבן הגיר תוך יצירת צור. 

התצורה מורכבת משני הפרטים הבאים (למעלה למטה):
פרט הריסברג (Harrisburg Member) – יוצר את הצוקים העליונים ביותר ואת המדפים הנסוגים לאורך שתי הגדות של הגרנד קניון. הפרט מורכב ממקבץ של גבס, דולומיט, אבן חול, אבן חול אדומה, צור ומעט אבן גיר. הגוון הכללי של הפרט הוא אפור-אדמדם ואפור-חום. הפרט מחולק בחלוקה בלתי רשמית (מלמעלה כלפי מטה) למדרון עילי, צוק תיכון ומדרון תחתון. הגוון של המדרון העליון הוא אדמדם אפור והוא מורכב מגבס, אבן חול, אבן טין ואבן גיר בגוון אפור-צהבהב עשירה במאובנים. הצוק התיכון הוא שכבות דקות של אבן גיר הכוללות צור ואבן גיר חולית בגוון אפור, והמדרון התחתון משתנה בין אבן חול גירית ואבן טין עם גבס בגוון אפור-צהבהב לאדום חיוור, לבין אבן גיר חולית אפורה, לבין שכבת גבס עבה בגוון שבין אפור ללבן. לא ניתן להבחין בהבדל בין שלוש יחידות אלו ברמת קאיבאב. התמוססות הגבס שבמדרון התחתון גרמה בחלק מהמקרים לכיפוף ושבירה של אבן הגיר שבצוק התיכון. תופעה זו ניכרת ברמת קוקונינו וברמת קנאב בהן הצוק התיכון הוא שכבת הסלע העליונה. התמוססות הגבס גרמה גם להופעת בולענים בפרט האריסברג. עובי הפרט נע בין 80 מטרים בחלקו המערבי והוא יורד בהדרגה עד 36 מטרים במזרח. העובי הממוצע הוא כ-50 מטרים.
פרט פוסיל מאונטין (Fossil Mountain Member) – שכבת אבן גיר בגוון אפרפר יוצרת צוקים. בדרך כלל השכבה עוברת בליה לאפור כהה. באזור מערב הגרנד קניון, מורכב פרט זה מאבן גיר עשירה בעדשות צור (כ-20% מהפרט) לבנות עד אפורות העוברות בליה לאפור כהה עד שחור, ובמאובנים רבים ומגוונים שמקורם ימי. מזרחה לאזור זה, באזור רמת קוקונינו, משתנה באופן דרסטי הליתולוגיה, המינרלוגיה ומיני המאובנים שבפרט פוסיל מאונטין ובהדרגה הוא הופך לדולומיט חולי המכיל מגוון מוגבל של מאובנים של בעלי חיים ימיים ולאבן חול יוצרי "עמודים" המנותקים מהצוק. עובי הפרט בין 70 ל-107 מטרים.

נקודות מגע
באזור הגרנד קניון משתרעת תצורת אבן גיר קאיבאב על שכבות הגבס ושכבות אבן החול המפותלות של תצורת טורוויפ. במקור חשבו הגאולוגים כי בין אבן גיר קאיבאב לבין תצורת טורוויפ קיימת אי התאמה בהתבסס על נוכחות של סלעי ברקציה ומשטחי סחיפה מקומיים בין-תצורתיים. עם זאת, מחקר נוסף הגיע למסקנה שסלעי ברקציה ומשטחי סחיפה מקומיים בין-תצורתיים אלו הם תוצאה של התמוטטות שבאה בעקבות התמוססות סלעי התאדות בחלקה העליון של תצורת טורוויפ. עקב כך מוגדר אזור המגע בין התצורות כתואם או שקיימת בו אי התאמה סחיפתית מקומית בלבד. דרומית ומזרחית לגרנד קניון, סלעי ההתאדות והשכבות המתפתלות של אבני החול (השקעה במלחה) של תצורת טורוויפ מאוצבעים בתוך ומחולפים על ידי אבן החול בעלת השיכוב הצולב של אבן חול קוקונינו. עקב כך באזור שולי מגיון מונחת תצורת אבן חול קאיבאב ישירות על אבן חול קוקונינו. בצפון מזרח אריזונה ובדרום מזרח יוטה מונחת תצורת אבן חול קאיבאב על אבן חול ויט רים (White Rim Sandstone).

אזור המגע העליון שבין תצורת אבן גיר קאיבאב (פרט האריסברג) לבין תצורת מואנקופי המונחת עליו הוא אזור של אי התאמה סחיפתית. בצפון מערב אריזונה, בדרום מזרח נבדה ובדרום מערב יוטה אזור המגע הוא אזור של אי התאמה סחיפתית שבחלקים ממנו יש עמקים קדומים, שעומקם כמה עשרות מטרים וקרסט שנסחף לתוך אבן הגיר קאיבאב שמתחתיו לפני שהושקעה תצורת מואנקופי. עמקים אלו התמלאו בסלעי קונגלומרט וברקציה הידועים כקונגלומרט רוק קניון (Rock Canyon conglomerate). בתוך קניון מרבל והאזורים המזרחיים של הגרנד קניון ודרומה לעמק ורדה (Verde Valley) אזור המגע העליון שבין תצורת אבן גיר קאיבאב ותצורת מואנקופי הוא אי התאמה סחיפתית. אי התאמה סחיפתית זו נראית בדמות תבליט קל ומזוהה באמצעות הבדלי צבע ניכרים, טופוגרפיה וסוגי סלעים שבין אבן החול הגירית החומה יוצרת הצוקים של תצורת אבן גיר קאיבאב לאבן הטין האדומה יוצרת המדרון של תצורת מואנקופי. משערים שאי ההתאמה מייצגת את מרבית תור הפרם וחלק מהטריאס התחתון.

אף על פי שתצורת מואנקופי מונחת על תצורת אבן גיר קאיבאב, הסלעים הרכים יחסית המרכיבים אותה נסחפו לחלוטין בחלק מהאזורים. משום כך מופיעה תצורת אבן גיר קאיבאב כשכבת הסלע העליונה ביותר ברוב הרמות הנרחבות שמשני צדי הגרנד קניון. בתוך רמות אלו נסחפו גם מרבית השכבות העליונות ביותר של תצורת אבן גיר קאיבאב.

מאובנים
בתצורת אבן גיר קאיבאב נתגלו שפע של מאובנים של חסרי חוליות ובעלי חוליות מתור הפרם. חסרי החוליות הנפוצים כוללים: ברכיופודים, קונודונטים, אלמוגים, חבצלות ים, רכיכות, זכוכנים וספוגיים אחרים וטרילוביטים. כמו כן נתגלו קוצים של קיפודי ים ומחילות של פראונים השייכים למשפחת ה-Callianassidae. בעלי החיים ממחלקת הסילוניות שנתגלו בתצורת אבן גיר קאיבאב כוללים נאוטילוסאים ענקיים בגודל של כדורגל. שיני כרישים מאובנות המייצגות קבוצה מגוונת של דגי סחוס, נתגלו בתצורת אבן גיר קאיבאב באריזונה.

מקומות שבהם נחשפת אבן גיר קאיבאב
תצורת אבן גיר קאיבאב נחשפת במקומות הבאים:
אגן בלק מסה (Black Mesa Basin)
פרובינציית אגן ורכס
אגן סלטון (Salton basin)
אגן פרדוקס (Paradox Basin)
פרובינציית רמת סלעי המשקע (Plateau sedimentary province)
פרובינציית האגן הגדול (Great Basin province)

אבן גיר קאיבאב נחשפת בפארקים הבאים (רשימה חלקית):
הפארק הלאומי גרנד קניון
הפארק הלאומי ציון
הפארק הלאומי קפיטול ריף
המונומנט הלאומי גרנד סטיירקייס-אסקלנטה

לקריאה נוספת
Blakey, R., and W. Ranney, 2008, Ancient Landscapes of the Colorado Plateau. Grand Canyon Association, Grand Canyon Village, Arizona. 176 pp. 
Chronic, H., 1983, Roadside Geology of Arizona. 23rd printing. Mountain Press Publishing Company, Missoula Montana. 322 pp. 
Lucchitta, I., 2001, Hiking Arizona's Geology. Mountaineers's Books, Seattle, Washington. 269 pp.

קישורים חיצוניים

 Abbot, W, 2001, Revisiting the Grand Canyon – Through the Eyes of Seismic Sequence Stratigraphy. Search and Discovery Article # 40018, America Association of Petroleum Geologists, Tulsa, Oklahoma.
 Anonymous, nda, The Kaibab Limestone. Utah Geology. 
 Anonymous, ndb, Fossils. Grand Canyon National Park, National Park Service, Canyon Village, Arizona.
 Mathis, A., and C. Bowman, 2007, The Grand Age of Rocks: The Numeric Ages for Rocks Exposed within Grand Canyon, Grand Canyon National Park, Arizona, National Park Service, Grand Canyon National Park, Arizona.
 Shur, C., and D. Shur, 2008, The Kaibab Limestone in Northern Arizona. Arizona Fossil Adventures.

הערות שוליים

אריזונה: גאולוגיה
נבדה: גאולוגיה
יוטה: גאולוגיה
קליפורניה: גאולוגיה
ארצות הברית: תצורות גאולוגיות