JAMSKI SEDIMENTI IN SPELEOGENEZA ŠKOCJANSKIH JAM (Z 10 SLIKAMI) CAVE SEDIMENTS AND ŠKOCJANSKE JAME SPELEOGENESIS (WITH 10 FIGURES) RADO GOSPODARIČ SPREJETO NA SEJI RAZREDA ZA NARAVOSLOVNE VEDE SLOVENSKE AKADEMIJE ZNANOSTI IN UMETNOSTI DNE 5. JUNIJA 1984 Vsebina Izvleček - Abstract . . . . . . . . . . . . . UVOD .. KRATEK GEOLOŠKI IN MORFOLOŠKI OPIS JAME NAHAJALIŠČA JAMSKIH SEDIMENTOV Sedimenti v Cernigovi jami Sedimenti v Brihta jami Sedimenti v Oknu Sedimenti v Tominčevi jami in šmidlovi dvorani Sedimenti v Dvorani ponvic Sedimenti v Tihi jami SESTAVA, IZVOR IN STAROST JAMSKIH SEDIMENTOV . SEDIMENTI IN RAZVOJNE FAZE ŠKOCJANSKIH JAM SKLEPI LITERATURA CAVE SEDIMENTS AND ŠKOCJANSKE JAME SPELEOGENESIS (Summary) ..................... . Naslov - Address dr. RADO GOSPODARIC, dipl. ing. geol., znanstveni svetnik, izr. prof. Inštitut za raziskovanje krasa ZRC SAZU Titov trg 2 66230 Postojna Jugoslavija 29 ( 3) 29 ( 3) 31 ( 5) 33 ( 7) 42 (16) 45 (19) 45 (19) 47 (21) 48 (22) Acta carsologica XII (1983), 27-48, Ljubljana, 1984 Izvleček UDK 551.442(234.422.1-16) Gospodarič Rado: Jamski sedimenti in speleogeneza Skocjanskib jam. Ponorne škocjanske jame (dolžina 5.100 m, globina 250 m) imajo tri etaže, ki so med seboj povezane in prekinjene z udornicami. Najbolj izrazita je današnja vodna etaža kanjonskega tipa, ki jo oblikuje Notranjska Reka (Timava) s Qmax = 387 m3/s. Morfološke etaže ter v njih ohranjene alohtone naplavine in avtohtone sige iz mlajšega pleistocena in holocena so omogočile spoznati paleohidrološke razmere ter razvojne faze podzemlja v srednjem pleistocenu, wiirmu in holocenu. Izrazita so poplavna in sigotvorna obdobja, oblikovanje udornic v wiirmskem stadialu ter majhne strmec srednjepleistocenske etaže. Rezultati osvetljujejo speleogenezo kra- ških jam na kontaktu apnenca in fliša v NW delu Dinarskega krasa. Abstract UDC 551.442(234.422.1-16) Gospodarič Rado: Cave Sediments and Skocjanske jame Speleogenesis. The ponor Škocjanske jame (lenght 5.100 m, depth 250 m) consists of three levels which are connected among them and discontinued by collapse dolines. The most expressive is the actual water leve! of canyon type, which was formed by Notranj- ska Reka (Timavo) having Qmax = 387 m3/s. Morphological levels and allochthonous deposits and autochthonous flowstones from upper Pleistocene and Holocene pre- served in them enabled to establish the paleohydrological conditions and develop- ment phases of the underground in the Middle Pleistocene, Wiirm and Holocene. Expressive are flood and flowstone formation periods, development of collapse dolines in Wilrm stadial and slight inclination of Middle Pleistocene level. The results throw light upon the speleogenesis of karst caves on the contact between the limestone and flysch in NW part of Dinaric karst. UVOD Nastajanje podzemeljskega sistema in udornic Škocjanskih jam pri Divači je bilo doslej le obrobno študirano. Pri geomorfološkem preučevanju Vremske doline in Divaškega krasa je D. Radinja (1967) spoznal, da je predhodnica Notranjske Reke tekla po površju čez Kras še v pliocenu. Ko pa je v kvartarju zašla v podzemlje, je ob ponornem območju izoblikovala terase (škocjansko 430-440 m, nakelsko 400-410 m, završko 385 m in vremsko 365-370 m ter dve niže ležeči holocenski ravnici), v podzemlju pa rove Skocjanskih jam (med današnjim površjem na 425 m in ponorom Reke na 317 m). O morfologiji Škoc- janskih jam sta pisala R. G o s p o d a r i č (1965) in P. H a bi č (1972), o razvoju jame pa je na kratko poročal tudi L Gam s (1967/68, 1974). Svojo domnevo, da je rov Tihe jame lahko izoblikovala ponikalnica, ki je pri Danah ponirala v tamkajšnjo slepo dolino, je oprl tudi na analizo dveh vzorcev jamske ilovice, ki sta se pokazali različni v vhodni Tominčevi jami in v Tihi jami. O sedimentih v Škocjanskih jamah sicer več govorijo arheološka poročila že od l. 1886 dalje. Zgodovinski in vsebinski pregled ustreznega preučevanja (F. Leben, 1956, 1959, 1971) kaže, da so tudi stratigrafsko, ne samo arheolo- ško zanimive plasti wiirmskega stadiala v Roški špilji ter holocenske ilovice v Cernigovi jami in Tominčevi jami, v rovih, ki so sestavni del obravnavanega jamskega sistema. 29 4 ŠKOC JANSKE JAME brez Hankejevega kanala GEOLOGIJA ŠUMEČA ' o 100 200 300m Acta =Iogica XII, 1983 (1984) TOMINČEVA / JAMA K~ LEGENDA: K2 2 ~__),l 1 K3 2 1-< ~, 2 K3 2 rn 3 K~ +Pc„ ~ 4 ,,,( 5 ---- 6 IZRK ZRC SAZU - R.GospodariČ 1982 Sl. l. Geologija Škocjanskih jam. l. debeloskladnati apnenec, turonij, 2. nesklad- nati apnenec, senonij, 3. debeloskladnati apnenec, senonij, 4. drobnosklad- nati apnenec, maastrichtij in danij, 5. smer in vpad skladov, 6. prelomi, A) ponor Notranjske Reke (nadm. višina 317 m), B) vhodni tunel (nadm. višina 365 m), A-B) vzdolžni prerez jame na sl. 2. Fig. l. Geology of škocjanske jame. l. thickbedded limestone, Turonian 2. mas- sive limestone, Senonian, 3. thickbedded limestone, Senonian, 4. thinbed- ded limestone, Maastrichtian and Danian, 5. strike and dip of beds, 6. faults, A) ponor of Notraniska Reka river (altitude 317 m), B) entrance tun- nel (altitude 365 m), (A-B) longitudinal cave section on the Fig. 2. 30 Rado Gospodarič, Jams,ki sedimenti ln speleogeneza škocjanskih jam 5 Podatke o petrografski, morfometrični in granulacijski sestavi nekaterih recentnih in fosilnih naplavin je pred kratkim objavil A. Kranj c (1982), po- dobne raziskave proda na kraškem površju pa že prej D. Radinja (1967). Oba govorita o transportni oziroma erozijski sposobnosti ponorne Notranjske Reke pri oblikovanju Škocjanskih jam, ne pojasnjujeta pa posledic in časov­ nega poteka tega oblikovanja. Na te zanimive speleogenetske probleme Škoc- janskih jam pa je zadel R. Go spod ari č (1983) pri spoznavanju njene geolo- gije, morfologije in paleohidrografije. Našel je jamske sedimente v različno sta- rih, med seboj povezanih ali nepovezanih rovih, ki pa jih ni mogel uspešno primerjati zaradi nezanesljivih višinskih kot na obstoječem načrtu jame (I. Mi- c h 1 er, 1949). K sreči so bile v novejšem času v turistične in ureditvene na- mene preverjene nadmorske višine posameznih rovov (I. Kenda, 1982), tako da je bilo možno ugotovljene terenske podatke kvalitetno obdelati ter iz njih razbrati nekatere speleogenetske značilnosti. V pričujoči razpravi obravnavamo predvsem nahajališča, sestavo in strati- grafska zaporedja jamskih sedimentov s poudarkom na Tihi jami kot lokaciji, kjer so sedimenti najbolje ohranjeni. Govorimo tudi o pogojih sedimentacije v podzemeljskem prostoru ter o izvoru in starosti sedimentov. Vzporedno spo- znavamo speleogenetske procese, pri katerih so se razvijali podzemeljski pro- stori in udornice med najstarejšimi kanali in današnjim, obsežno izvotljenim ponornim sistemom. V sklepnem delu podajamo k ugotovitvam tudi nekatere regionalne primerjave in nerešene probleme. KRATEK GEOLOŠKI IN MORFOLOŠKI OPIS JAME Geološki podatki (sl. 1) kažejo, da so dostopni rovi izdolbljeni v turonij- skem in senonijskem, pretežno debeloskladnatem apnencu (K22, K32) z izjemo Tihe jame, ki je izvotljena tudi v drobnoskladnatem apnencu maastrichtija in danija (K42 + Pc1). Ta litološkostratigrafska razlika apnencev se odraža v mor- fologiji rovov. Ob redkih lezikah ter dolgih razpokah in prelomih v zgornje- krednem apnencu potekajo kanjonski vodni rovi med ponorom Reke (317 m) in začetkom Hankejevega kanala (260 m). Prostorna Mahorčičeva jama in Mari- ničeva jama v njenem nadaljevanju sta usmerjeni proti severozahodu in proti jugozahodu. Ob obeh jamah vidimo na višini 330 m skalna dnesa udornice Okroglice in Brihta jame kot ostanka nekdanjega, više ležečega, manj prostor- nega, a bolj vijugavega ponornega rova kot je današnji. Pri vrhu v smeri N-S razpotegnjena, pri dnu pa prečno na to smer zožena in kanjonska, je udornica Mala dolina. Od tod hiti reka v 40 m globok gravita- cijski kanjon pod Oknom in dalje v udornico Veliko dolino. Okno je ostanek vodoravnega, 15 m širokega rova s skalnim dnom na višini 330 m. Tu je ohra- njene nekaj sige, ki se je nedvomno odložila v sklenjen podzemeljski rov tedaj, ko dolini še nista bili razdvojeni in poglobljeni, in sta imeli skalno dno še na višini okrog 330 m. Velika dolina ima navpične, 140 m visoke stene v debeloskladnatem apnen- cu. V njeni severni steni se odpira vhod v 200 m dolgo Tominčevo jamo, ki ima nasipna tla v višini 315 m, skalno dno pa domnevno na 308 m. Tod so ohranje- ne holocenske naplavine z vmesnimi kulturnimi plastmi (F. Leben, 1967). V zahodni steni doline je dostop v Šmidlovo dvorano, ki ima skalno dno v višini 31 400m ~NOR -300_ _'fQ_Q_ l. vzdolžni morfološki prerez - longitudinal morphological section ·- ,] OKROGLICA MALA DOLINA VELIKA DOLINA -~-.:.:::::----~•_:_ ...... -...... _ ............ ---,;r-... !_00 4gO, '---... --... Roška _ __ 4 1 1 --~ ', ,,.'Spilja _:--t~"];.,~._K2 •Pc 1 _ [·r -~ ,--- ~ Okn~ .- ·. _-:_: .. .& ~ , +/t'.. i< __ " >:-r~~~".,::f'... ~--...___ · -,~-r~·,_"' Tunel - ·1· '-~------::-------...._=:!,~Tominc!!':!· ~--- •1 -~ _ ~,..·~---:.:r-..,'J'..,,.;;.;/~~~~~t~::>.:-1) 300 MAHORČIČEVA J. MARINČEVA J. - ··- C:.:~~ SUMECA 1 -1 '-,,,----:-~--:-~--c-----:;;:;;---......\\..J TIHA JAMA l. L .L " .L ""~A~KE~" 1 '---C. 1 11. vzdolžni prerez Tihe jame - longitudinal section of Tiha jama ~ r sw rw f' NW VELIKA DVORANA ŠUMEČA JAMA PARADIŽ ŠKOCJANSKE JAME 350 visoka voda ~ h1gh water --1826 .'ffil ~ ,, ... -;;:-,.-rr'So°,,.,..,-.-,-,;;;;,.;·:--.:i.~:tr!t;;:J-~ 23~ry,,_,,:::;;;:-::.,,}/::r:~~~::;-:Z~ ,..,-';:3).,:; 111 "i.~•• ~ ŠOTOR ._: ' 0 f•'Jt": •- • 0,tfix•"e;,~"' ~.Db, "~b~c,.--,:./"g,_ o ~- ~ -~~-~~ - -_ - .., ... ,.,,,, , __ ,, -- - . "· I -~~ , • - -•A=••••• ••" * ' ,_ j~ --1 - - ~,O,~- -.;.. -;i ,jo•t·•-- --c> K - :; ft ,,,,~&'• -'•/ -~ - ~~-t "'~ "-,, _,.,..,-u:\A= --,.. "~"''"''" ' ~::~ 1 1~RAFSKI STOLPEC SEDIMENTOV - - -:-..:-..,_ ___ _;_ 1-..: _ _:_: 0 ~-S: 3 ~~l,;-i"';f,~il, _350_ 1 JAMSKI SEDIMENTI CAVE SEDIMENTS 300 - ~1965 ,,:,~"/r(~•"t,"o~":C•"N~~;::,,.. .,,:c.;;,;,,, ••-- ,•' ... • " ,w"' -~=-- ' __ .,_ 250 KNKEJEV ~MN OF SEDIMENTS ~ recentna siga .j. .J._.._ ""-•"• - - "~ =. --- . cent flowstone W 3 II11J Podorne skale E'E'J Ilovica in siga Colapse rocks O droben pesek loam and !lOwstone lhin sand [JI] siga 12.000 b.p. flowstone /ill poplavna ilovlca floOd loam ~ ilovnati pesek loamy sand W 1/2~ f1~! Stone ~ grušč In ilovica rubble and loam R/W?[AJ siga flowstone ~ pasovita ilo'lica z razpokami laminated 10am with joint ~ podorne skale, roženčev prod? colapse rocks, chert gravel? l. Kenda j IZRK ZRC SA~U - R. .Gospodarič 1983 Sl. 2. Fig. 2. Škocjanske jame. Vzdolžni morfološki prerez (1) in vzdolžni prerez Tihe jame (II), razlaga v tekstu Škocjanske jame. Longitudinal morphological section (1) and longitudinal section of Tiha jama (II), explanation in the text Rado Gospodarič, Jamski sedimenti in sp-eleogeneza Sltl0<:janskih jam '1 300 m (sl. 2). Iz dvorane pridemo navzdol do vodnega kanjona Rudolfove dvo- rane s skalnim dnom na 270 m, navzgor pa v Dvorano ponvic. Tu, že v pravem podzemeljskem okolju, intenzivno nastaja siga, ohranjene pa so tudi še starej- še sige in naplavine v višini okrog 325 m, medtem ko poplavno ilovioo najdemo v tukajšnjih špranjastih rovih na višini okrog 340 m. Ti, občasno še vedno poplavljeni rovi so povezani s 40 m širokim in do 100 m visokim kanjonom šumeče jame. Zarezan v debeloskladnati in neskladnati senonijski apnenec se ta enotni kanal pred Hankejevim mostom razdvaja. Proti severozahodu, v ne- skladnati apnenec, je usmerjen vodni Hankejev kanal, proti jugu pa suha Tiha jama. Njeno skalno dno na višini 315 m je sprva še v debeloskladnatem, nato pa že v drobnoskladnatem apnencu. Tiha jama je v grobem sestavljena iz dveh podolgovatih podornih dvoran (Velike dvorane in Paradiža), prostorsko razmaknjenih za manj kot 100 m. Ker je današnji prehodni prostor v območju dvoran med 340 m in 350 m, skalno dno pa domnevno na 315 m do 310 m, imamo opraviti s 40 m visokim prosto- rom v skali, ki je domala zasut s sedimenti. V nizkem rovu med obema dvo- ranama pa imamo strop na 320 m. Ker se ga sedimenti dotikajo, je tu zasipa največ 10 m. Tak vzdolžni profil Tihe jame (sl. 2) kaže, da je tri četrtine rova zasutega z alohtonimi in avtohtonimi sedimenti, ki so po nadmorski višini sodeč stratigrafsko najstarejši v predelu šotora med obema dvoranama, najmlajši pa vrh Paradiža in Velike dvorane. žal, imamo razgaljene le vrhnje plasti ilovice, sige in grušča, ne pa celotnega zasipa v skalnem rovu. NAHAJALišCA JAMSKIH SEDIMENTOV Med današnjim ponorom in Hankejevim kanalom so pri dnu vodne struge odložene prodne sipine. Material je morfometrično in petrografsko pregledal A. K r a n j c (1982) in v primerjavo vključil tudi fosilni prod v Cernigovi jami. Naknadni podrobnejši pregled in izmera pa sta pokazala, da so v tej jami dobro ohranjeni sedimenti zanimivi tudi za naše razpravljanje. Sedimenti v Cernigovi jami (sl. 3) Rov se dviguje iz Mahorčičeve jame proti severu do višine 345 m, kjer so njegova ravna nasipna tla. V začetnem delu je razgaljen 40 m visok elipsast profil z erozijsko polico nekako 5 m pod stropom. V nadaljevanju pa je ta skalni rov zasut z okrng 15 m debelim zasipom ilovice, peska, proda in podor- nih skal. Zasip pokrivajo sige in delno tudi poplavna ilovica do višine 345 m. V špranjastem sklepnem delu rova se vrh zasiganega zasipa gibljemo pod stro- pom. Ti končni deli prehodnega rova so že blizu današnjega skalnega pobočja kanjona v Dolu nad Malni. Upoštevane so višinske kote, dobljene pri novejši izmeri, kajti starejši podatki (F. Leben, 1959) imajo izhodiščno višino v Ma- horčičevi jami precenjeno. Z novejšimi podatki smo lahko Cernigovo jamo mnogo bolj logično vključili v morfologijo in zasipavanje obravnavanega pod- zemlja. Sestave celotnega zasipa med skalnim dnom na višini okrog 330 m in stro- pom na višini 345 m, žal, ni mogoče v celoti videti. Sicer razgaljen zasip je namreč ob Mahorčičevi jami prekrit z recentnimi naplavinami in posut z ma- terialom stropovja ter vrhnjega dela zasipa. Le z odkopavanjem smo uspeli 33 8 Acta carsologica XII, 1983 (1984) priti do intaktnega materiala vzorcev Cz 1, Cz 2 in Cz 3. Sekunda,rno zasutje tudi preprečuje, da bi videli skalno dno fosilnega rova. Kljub temu ga domne- vamo na višini okrog 330 m, ker se s to višino ujema njegovo nadaljevanje onkraj vodnega korita v Okroglici ter v skalni polici in stranskih rovih Mahor- čičeve jame. Kot bomo videli kasneje, se domnevna višina skalnega dna ujema tudi z dnesi v više ležečih rovih Male doline, npr. v Brihta jami in v Oknu. V sklepnem delu Cernigove jame imajo stene erozijske fasete in k Mahor- čičevi jami nagnjene stalaktite iz starejše sige, ki dokazujejo, da so bili ponor- nica in zračni tokovi usmerjeni iz severa proti jugu k današnjemu vodnemu koritu. Cernigova jama je torej fosilni, zasuti rov Škocjanskih jam z dnom v višini 330 m in stropom v višini 350 m. Skozi ta rov je tekla predhodnica da- našnje Reke v eni izmed starejših razvojih faz podzemlja. V spodnjem delu zasipa v višini 335 m smo v materialu vzorca Cz l ugoto- vili 30 % glinene, 19 % peščene in 51 % prodne frakcije (sl. 4). V peščeni frak- ciji je bilo apnenca 3 %, roženca 43 %, kremena in kremenovega peščenjaka pa za 54 %, v prodni frakciji pa 8 % apnenca, 2 % flišnega peščenjaka in 90 % prodnikov raznobarvnega roženca in njegovih odbitkov. Vzorec Cz 3 iz vrhnjega dela zasipa na višini 345 m je pokazal 39 % gline- ne, 11 % peščene in 60 % prodne oziroma gruščnate frakcije. V gruščnati frak- ciji je največ kosov apnenca (89 %), ki so obdani z rjavkasto sigo, nadalje 10 % prodnikov flišnega peščenjaka in le 1 % prodnikov alohtonega roženca. V pešče­ ni frakciji je apnenca in sige 20 %, roženčevih odbitkov 15 %, prevladujeta pa kremen in flišni peščenjak (65 %). Sestavo vzorca Cz 2 iz višine 340 m povzemamo po podatkih A. Kranj - c a (1982), ki je analiziral le prodno frakcijo. Podatki kažejo, da so v tem delu zasipa zaobljeni prodniki apnenca (80 %) in flišnega peščenjaka (20 %), kar se dokaj ujema s sestavo našega vzorca Cz 3. OKROGLICA 420m SW t 305m 100 ŠKOCJANSKE JAME • (:ernigova jama DOL NAD MALNI 365 E Sl. 3. škocjanske jame. Cernigova jama s sedimenti in zasutim ponorom, razlaga v tekstu Fig. 3. škocjanske jame. Channel Czoernigova jama with sediments and filled up ponor, explanation in the te:xt 34 Rado Gosp,o