בני האדם והמערות מנהלים מערכת יחסים עתיקה ומורכבת. מערות העולם העניקו לאדם הקדמון מקומות מסתור והגנה מפני חיות טורפות ואיתני הטבע, אך גם הפכו למקום קבורתו – לא תמיד מתוך בחירה. האדם תיעד את סיפורי חייו על קירות המערות, נשם את האוויר שבתוכן ושתה ממימיהן.
אז איך בעצם נוצרות מערות?
מערות שנוצרות ממי גשם
מערות אבן גיר הן בין מהנפוצות ביותר בעולם. ברובן הגדול הן נוצרו בהשפעת מי גשמים בתהליך גיאולוגי המכונה "קרסט" (השם הגרמני של חבל קראס בסלובניה שיש בו נופים קרסטיים רבים). אבן הגיר היא סלע משקע המכיל בעיקר סידן פחמתי (קלציט), והיא ביוגנית – כלומר נוצרה משלדים של יצורים ימיים שמתו ושקעו לקרקעית. האבן הזאת נוצרה בים רדוד שהפך לבוצה והתאדה, ועם הייבוש התגבשה הקרקעית והפכה לאבן הגיר.
הגיר רגיש לחומציות, ולכן גשם חומצי גורם בעיה במקומות שבהם משתמשים באבנים כאלה לבנייה, או בפסלים וחפצי אמנות אחרים מאבן גיר שחשופים לפגעי הטבע.
מי גשמים, שצוברים פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה ומחומרים אורגניים שנרקבים בקרקע, צוברים בתוכם חומצה קרבונית. המים האלה מחלחלים לתוך האדמה וחודרים אל תוך השכבה הגירית, עד שהם מגיעים אל מי התהום ומתחילים שם להמס את סלע הגיר וליצור תעלות. ככל שהתעלה מתרחבת יותר היא מכילה יותר מים חומציים ולכן תתרחב מהר יותר. כך התעלות מתרחבות ותוך כמה מיליוני שנים יוצרים על פי רוב את מערות הגיר.
כשפני מי התהום נסוגים לעומק הקרקע, המערה מפסיקה להתרחב ומתחילים להיווצר בה נטיפים וזקיפים. אם זרימת המים בתוך המערה חזקה מספיק, אז המים יכולים בתהליכי שחיקה והמסה להעמיק את המערה עוד יותר, בדיוק כפי שנהר חוצב ואדי בסלע.
מערת התנור בהר הכרמל שבישראל היא דוגמה למערה שנוצרה בתהליך קרסטי. כמו כן היא משמשת דוגמה מאלפת למערכת היחסים שבין האדם למערה, שכן התגלה בה רצף התיישבות ארוך במיוחד של האדם הקדמון: כחצי מיליון שנות התיישבות שמתוארות בכ-25 שכבות ארכיאולוגיות שונות, שכוללות גם אתר קבורה של אישה ניאנדרטלית שנחשב אחד מאתרי הקבורה הקדומים בעולם.
מערות שנוצרות מגלי הים
מערות אלה נוצרות כתוצאה של שחיקה שגורמים גלי הים באזורים אופקיים בסלע שהם רכים יותר מסביבתם או שהוחלשו בגלל סדקים.
רוב המערות הללו עשויות לרוב באבן חול, שהיא סלע משקע שנוצר כתוצאה משקיעתם של חלקיקים בגוף מים כגון נהר, אגם או ים. החלקיקים האלה עוברים תהליך של מילוט (מהמילה "מלט"), באמצעות תמיסות שחודרות בין החלקיקים, מתגבשות וגורמות להתקשות.
גם בסלעי משקע אחרים, כגון סלע גיר ולעתים רחוקות גם בגרניט, עשויות להיווצר מערות כאלה. בצורה זו נוצרו הנקרות בסלעי ראש הנקרה שבגבול הצפוני של ישראל.
מערות שנוצרות מלבה
לבה היא סלע מותך בטמפרטורה גבוהה שעולה ממעמקי האדמה אל פניה, לרוב בהתפרצויות של הרי געש. הלבה החמה זורמת במורד ההר בצורה של לשון, כך שבמרכז לשון הלבה הזרימה מהירה יותר מאשר בפינותיה, בדומה לזרימת מים בנהר או בצינור. הלבה בשכבות החיצוניות של הלשון מתקררת ויוצרת קליפת סלע סביב מרכז הלשון, שם הזרימה מהירה יותר.
קליפת הסלע הזאת מתרחבת עד שהיא יוצרת מעין צינור חלול שכולא בתוכו את החום ומאפשר ללבה בשכבות הפנימיות להמשיך ולזרום. כשההתפרצות מסתיימת והלבה מפסיקה לזרום, החלל הפנימי של הצינור מתרוקן. בדרך כלל קצות הצינור נסתמים כשהסלע המותך מתקרר, ולעתים התפרצויות נוספות עלולות לקבור את המערה מתחת לשכבות סלע נוספות.
פתחי מערות מהסוג הזה נוצרים בדרך כלל באזורים שבהם תקרת הצינור דקה יחסית ולכן נסדקת ונשברת. דוגמה להתרחשות כזאת היא מערכת המערות המרשימה בקזומורה שבהוואי, שאורכה מגיע ליותר מ-45 קילומטר.
מערות שנוצרות בידי חיידקים
בגלל ריכוז החמצן הנמוך במעבה האדמה, חיידקים שחיים במאגרי נפט תת-קרקעיים הסתגלו לנצל את הגופרית המצויה בשפע יחסי באתרים הללו, ומשתמשים בה לנשימה. אך במקום לייצר מים (חמצן ושני מימנים) בנשימתם, החיידקים הללו מייצרים אלו מימן גופרתי גזי.
גז המימן הגופרתי נודד למעלה דרך סדקים בסלע ומצטבר בחללים בתוכו. בחללים העליונים ריכוז החמצן גבוה יותר והוא מתרכב עם המימן הגופרתי ויוצר חומצה גופרתית. החומצה הזאת חזקה ביותר ומאכלת בקלות אבן גיר, ולכן מרחיבה את החללים בסלע.
בנוסף, בתוך החללים הללו מצויים חיידקים שניזונים מהמימן הגופרתי ומפרישים בעצמם חומצה גופרתית – זה עוד אחד מפלאי הטבע: יצור חי שמסוגל להפריש חומצה שמאכלת סלע בלי שהחומצה תאכל אותו! אבל זה כבר נושא למאמר אחר.
וכך, החיידקים האלה מרחיבים את החללים שנוצרים, וביחד עם חיידקים שמנצלים ישירות למחייתם את חומרי הסלע, כגון מנגן וגופרית, הם יוצרים מערות ענק. מערות "קוואבה דה-וילה לוז" ("מערות בית האור") במקסיקו נוצרו בצורה כזאת.
קצת על שיאי מערות
- מערכת המערות הארוכה ביותר בעולם: מערת ממות (ממותה, באנגלית) שבמדינת קנטקי בארה"ב. ארוכה: 628 קילומטר.
- המערה העמוקה ביותר בעולם: מערת קרוברה-וורוניה שבגאורגיה. עומקה: 2,191 מטר.
- המערה בעלת הנפח הגדול ביותר בעולם: מערכת המערות קלירווטר ("מים צלולים") באי בורניאו שבמלזיה. נפחה מוערך ביותר מ-30 מיליון מ"ק.
- החדר הגדול ביותר במערה: אולם סראוואק שבמערת המזל הטוב באי בורניאו שבמלזיה. הוא מתהדר בגובה של יותר מ-70 מטר, אורכו 700 מטר ורוחבו 400 מטר.
אתרים מעניינים
אתר אינטראקטיבי המתאר תהליכי יצירה של מערות (באנגלית)
ד"ר חיים חביב
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
