בארץ ישראל, בשל הרכב הסלעים הקיימים בה, קיימות מספר מערות נטיפים, כולל מערת נטיפים מתחת לשכונת דניה בחיפה. מערת הנטיפים המפורסמת ביותר בארץ (וגם פתוחה לקהל הרחב) היא מערת שֹורק, ליד בית שמש, הקרויה גם מערת אבשלום. חלל המערה גדול יחסית, כמה עשרות מטרים רוחבו ואורכו, וגובהו מגיע עד 15 מטרים. המערה מלאה באלפי נטיפים וזקיפים עשויים אבן, הממשיכים להיבנות לאיטם לאורך השנים.
כדי להבין כיצד מערת נטיפים כזו נוצרת, צריך תחילה להסתכל דווקא בפני השטח שמעל המערה. מעל מערות נטיפים מצויה לרוב 'אדמת טרשים' – אדמה הבנויה מסלעים גדולים. אם מסתכלים על הסלעים שעל פני השטח מקרוב, רואים שהם מחורצים, ואפילו מחוררים. מה שחרץ וחירר את הסלעים הוא גם מה שיצר את מערת הנטיפים.
ראשית חשוב להבין באלו סלעים מדובר. כאשר מטיילים בארץ ישראל, בין אם בנחלי הצפון, או בהרי ירושלים והסביבה, רואים כי הארץ משופעת בסלעי גיר – אלה האבנים בעלות הצבע הלבן האופייני. רוב חלוקי הנחל הלבנים, החצץ שמשמש לבנייה, ואפילו הפירמידות בגיזה עשויים סלעי גיר. ניתן לפגוש סלע-גיר טחון גם במשחת השיניים והוא רכיב חשוב בייצור של בטון.
מעגל הגיר
מבחינה כימית הגיר הוא פחמת הסידן, או קרבונט הסידן (CaCO3). סלעים אלו (וגם אחרים) הם היוצרים מערות נטיפים. כאשר הגשם יורד, המים שבו (H2O) מתערבבים עם הפחמן-הדו-חמצני (CO2) שנמצא באוויר באופן טבעי – וגם משוחרר על ידי חיידקים הניזונים מצמחים נרקבים שנמצאים על פני הקרקע, ויוצר חומצה פחמתית (H2CO3), לפי התגובה הכימית הבאה:
כאשר חומצה פחמתית נוגעת בסלע גיר, למשל כאשר המים זורמים בנחלים או כאשר מים מחלחלים דרך סדקים בסלעים היא מצליחה להמיס אותו, לפי התגובה הכימית הבאה:
(aq - מסמל חומר מומס במים, s - מסמל מצב צבירה מוצק) אפשר לאחד את שתי התגובות הכימיות הנ"ל לתגובה אחת כוללת:
ובמילים: מים עם פחמן דו-חמצני מצליחים להמיס סלע גיר. התוצאה – במשך השנים הגשם מצליח להמיס את הסלעים, לחרוץ בהם חריצים וחורים, ואף ליצור בהם חללים גדולים.
עד עכשיו דיברנו על המסה של סלעים, אבל בטבע מתרחש גם התהליך ההפוך שנקרא שיקוע. כאשר מים המכילים סלע גיר מומס כנ"ל מגיעים לחלל של מערה הם נתלים לפעמים כטיפות בתקרת המערה. אם המערה מאווררת (אפילו קצת) הפחמן הדו חמצני שהיה מומס במים מתחיל להתנדף מהם (כמו בכוס סודה העומדת באוויר הפתוח), ומתרחש שיקוע של הגיר המומס בתגובה כימית הפוכה להמסה:
דרך אגב, תהליך השיקוע של גיר מתרחש אצל כל אחד בבית – למשל בקומקום החשמלי ובמכונת הכביסה. חימום מים מאיץ מאוד את תהליך התנדפות הפחמן הדו-חמצני, והתוצאה היא שיקוע מהיר של אבן גיר – זאת האבנית הנמצאת בקומקומים וסביב גופי חימום של מכשירים שונים. בעוד שבקומקום חשמלי האבן שוקעת בקצב מהיר יחסית, במערה התהליך איטי מאוד בגלל הטמפרטורות הנמוכות יחסית, חוסר האוורור והלחות הגבוהה. קצב הבנייה הממוצע של נטיף הוא כעשירית מילימטר בממוצע בשנה, ויכול להגיע עד שלושה מילימטרים בשנה לכל היותר.
חרוט בסלע
כשהטיפה תלויה על תקרת המערה נוצרת סביבה מעין טבעת דקיקה של אבן גיר השוקעת בתוכה. הטיפה עצמה מתאדה – או נופלת לתחתית המערה – וטיפה נוספת נוצרת במקומה עקב המשך חלחול מי הגשם דרך הסלע. כך נוצרת הזנה קבועה של מים עשירים בסלע מומס כדי להמשיך וליצור את הנטיף (סטלקטיט). כיוון שהנטיף נוצר בצורת טבעת סביב הטיפה, בראשית דרכו הוא נוצר כמעיין קשית חלולה. עם הזמן ה'קשית' נסתמת. ואז המים זורמים רק סביב מוט האבן שנוצר – והוא מקבל צורה של חרוט.
כאשר טיפות המים טיפות המים נופלות מקצה הנטיף אל הקרקע ומתאדות שם, שאריות הסלע המומס בהן שוקעות על תחתית המערה, שם מתחיל להיבנות בהרבה מקרים זקיף (סטלגמיט) – הגדל מתחת לנטיף כלפי מעלה. עם השנים ואם התנאים מתאימים, הזקיף והנטיף מתחברים זה לזה ויוצרים עמוד. אם זרימת המים ממשיכה העמוד הולך ומתעבה. לעיתים עמודים מתחברים זה לזה ויוצרים צורות מהריבות עין כמו של וילונות מקופלים.
מבחינת הכימיה, כל מה שנכתב כאן בקשר לסלע גיר תקף גם לסלע דולומיט הנמצא באזור ויכול גם הוא ליצור מערות נטיפים. הדולומיט דומה בהרכבו לסלע גיר, רק שהוא מורכב בנוסף לסידן גם ממגנזיום CaMg(CO3)2.
לאט לאט
לפי קצב גידול הזקיפים ברור כי 'הגיל' שלהם הוא רב מאוד – אם ניקח זקיף באורך ארבעה מטרים, כמו אלה שיש במערת שורק, גידול ממוצע של עשירית מילימטר בשנה, אפשר לחשב כי זמן היווצרותו הוא לפחות 40,000 שנה! כתבתי 'לפחות' כי בפועל התהליכים הללו עשויים להימשך זמן ארוך בהרבה: שיטפונות יכולים להמיס חזרה את הנטיפים שבמערה, תקופות יובש עלולות לעצור את גידולם, ועוד. תיארוך מדויק יותר של גיל הנטיפים הזקיפים מבוסס על שיטות של תיארוך רדיואקטיבי – המבוסס על קצב התפרקות קבוע של אטומים, המשמשים מעין 'שעונים' קוצבי זמן באמצעות מדידת הריכוז שלהם ושל תוצרי הפירוק שלהם. בשיטות תיארוך כאלה התברר כי גיל הנטיפים במערת שורק הוא כ- 180,000 שנה (כאשר פעילות יצירת הנטיפים במערה נמשכת לפחות 240 אלף שנים - בקישור מחקר של המכון הגיאולוגי בנושא).
אז בפעם הבאה שאתם מבקרים במערת נטיפים ורואים נטיף באורך של מטר ויותר – הביטו בו ביראת כבוד: הוא התחיל להיווצר כאשר האדם הקדמון עוד הילך על הארץ.