ANNALES 4/' 94 izvirno znanstveno delo UD K 551.444(497.12-15) PRENiKAJOČA VOD A V JAMAH PRIMORSKEGA KRASA Janja KOCOVŠEK mag., Inštitut za raziskovanje krasa ZR C SAZU, 66230 Postojna, Titov trg 2, SLO MD,fetituto per lo studio del Carso presso il CRS ASSA, 66230 Postojna, Titov trg 2, SL O IZVLEČEK Prispevek podaja značilnosti prenikajoče vode v jami Vilenici in v Divaškl jami na osnovi meritev in analiz voda v Istem časovnem intervalu sredi osemdesetih let. Ugotovili smo, daje prenikla voda v obeh jamah čista, kar je posledica nenaseljenosti površja nad njima. V članku je predvsem poudarek na koroziji karbonatnih kamnin v jamskem stropu obeh jam. Podane so tudi ugotovitve izločanja sige kot tudi primer nenasičene prenikle vode v Divaški jami, ki kaže znake razjedanja sige, ter primerjava z značilnostmi prenikajoče vode v Škocjanskih jamah. UVO D Na kraškem svetu padavinska voda, ki pade na nje­govo površje delno odhlapi, kar je odvisno predvsem od temperature in vlage. Del padavinske vode porabi rastli­nstvo za svojo rast, in ta det preko leta zelo niha, saj prihaja v času prebujajoče se vegetacije spomladi do znatno večje porabe vode kot pozno jeseni in pozimi. Preostali del padavinske vode po evapotranspiraciji pa prenika skozi kraške kamnine in se ponovno pojavi v podzemeljskih jamah kot kapljanja ali curki. V času zimske zmrzali, ko ostajata sneg in led zaradi nizkih temperatur dalj časa na površju, je onemogočen odtok v podzemlje. Šele ob odjugi se te količine vode sprostijo, kar se odrazi na pretokih curkov v jamah. Na nihanje pretokov curkov in kapljanj, ki jih sreču­jemo v podzemeljskih jamah, vpliva tako količina in razporeditev padavin, evapotranspiracija, kot tudi način prenikanja vode skozi kamnine. Tako srečujemo v pod­zemlju različno izdatne curke. Na eni strani so počasna kapljanja, v katere doteka voda po slabo prepustnih vodnikih, ki pogojujejo počasno izmenjavo vode oz. močno dušenje padavinskih vplivov s površja. Pretok takih kapljanj le počasi reagira na padavine kot tudi kasneje zelo počasi upada, njegova nihanja pa so maj­hna, Izdatnejši curki hitreje odražajo padavine na pov­ršju; njihovi časovni zamiki za padavinami so do nekaj ur, medtem ko so pri drobnem kapljanju do nekaj dni. Pretok izdatnejših curkov se tudi močno spreminja v primerjavi s kapljanji, ki jim pretok le umirjeno niha, Razmerje med minimalnim in maksimalnim pretokom izdatnejših curkov dosega celo vrednosti 1 : 1000 do 1 : 5.000 (P. Habič & J. KogovŠek, 1980). Med izdatnimi curki so nekateri stalni, torej imajo takšno in tako obsež­no zaledje, ki jim zagotavlja vodo preko celega leta, in s površja odvajajo znatne količine vode. Nekateri curki pa niso stalni in odvajajo vodo le krajši čas v času izdatnih in intenzivnih padavin, nato pa presahnejo. VtLENICA Letno količino padavin na območju jame Vilenica ocenjujemo na 1300 mm. V jami smo v letih 1984 in 1985 spremljali preniklo vodo od vhoda do Fabrisove dvorane. Debelina jamskega stropa na opazovanih mes­tih dosega od 10 do 130 m. V jami prevladujejo drobna kapljanja in le nekatera od njih ob izdatnih padavinah prehajajo v drobne curke. Meritve pretokov so podale njihova nihanja, analize zajetih vzorcev pa so pokazale na količino karbonatne kamnine, ki jo prenikajoča voda raztopi na svoji poti prenikanja. Pregledali smo tudi vsebnost kloridov, sulfatov in nitratov v preniklih vodah, katerih povišana vsebnost je pokazatelj onesnažene vode. Določili smo nizke vredno­sti teh parametrov, kar je potrjevalo, da so prenikle vode vzdolž Vilenice čiste. To je tudi skladno z dejstvom, da je njeno površje neposeljeno niti ni na tem območju kakega odlagališča odpadkov, kar bi se sicer hitro odra­zilo v kvaliteti prenikle vode. S slike 1 so razvidne točke, kjer smo od maja 1984 do septembra 1985 vzorce val i prenikle vode. Zajeti smo tako nizke vode v sušnem obdobju kot visoke v spomla­ 14 9 ANNALES 4/'94 Janja KOCOVŠEK: PRENIKAJOČA VODA V1AMAH PRIMORSKECA KRASA, 149-154 Aleja kapnikov Vilinska d. • mesta, kjer smo vzorčevali prenikio vodo Slika 1. danskem in jesenskem namočenem obdobju. O b vzo­rčevanju smo vsakokrat izmerili pretok vode, njeno tem­peraturo in specifično električno prevodnost (SEP). V iaboratoriju smo določevali še karbonatno, kalcijevo in celokupno trdoto, kot merilo korozije karbonatnih kam­nin v jamskem stropu. Pretoki kapljanj ob spomladanskih nizkih vodah in v času poletne suše niso presegali 8 ml min1. Višje pretoke, ko so nekatera kapljanja prešla v curke, smo izmerili pozimi, spomladi in jeseni v Času neposredno za pada­vinami. Tedaj le redka kapljanja niso presegala 10 ml min1, kar pa je morda vzrok v različnem pretakanju v zaledju posameznih curkov, ki se tako lahko odrazi v zapozneli reakciji. Vendar pa tudi najizdatnejši curki niso presegali 100 ml min1. Ugotavljali smo, da pretoki kap­ljanj v Vilenici preko leta le malo nihajo, saj nihanja niso presegla razmerja 1 : 20. Podobno smo ugotavljali tudi že pri kapljanjih v Pisanem rovu in drugih jamah, kjer so potekale naše raziskave (J- Kogovšek 1983). Temperatura kapljanj incurkovvVilinski dvorani, kjer ni vpliva zunanje temperature, je bila zelo stalna, nihala J.KOGOVSEK !ZRK 1994 je med 10.1 in 10.5° C Največja nihanja tamperature so pri kapljanjih najbliže vhodu, in sicer so opazni večji odkloni predvsem ob nizkih temperaturah pozimi. Padavinska voda s primesmi, ki se jih navzame pri prehodu skozi zrak in plasti zemljin, pri nadaljnjem prenikanju po razpokah kraških kamnin lete raztaplja in jih hkrati tudi odnaša globlje v kraško notranjost, kjer jih pogosto ponovno odlaga, tako da v podzemeljskih jamah srečujemo najrazličnejše sigaste oblike. Merilo tega odnašanja karbonatov oz. korozije teh kamnin v jamskem stropu so karbonatna, kalcijeva in magnezijeva oz. celokupna trdota preniklih voda. Korozija apnenca v jamskem stropu V Vilenici smo imeli možnost, da smo ugotavljali korozijo apnenca na različno dolgi poti prenikanja. Tako smo izmerili, daje 1 liter vode pri prenikanju skozi 10 m debel jamski strop raztopil 245 mg CaC03 ; voda, ki je prenikala skozi 130 m debelo kamnino, pa 295 mg CaC03 . Pri tem smo na vmesnih točkah z debelino 150 ANNALES 4/'94 j arij a KOCOVŠEK: PRENIKAjOČA VOD A V JAMAH PRIMORSKEGA KRASA, 149-154 jamskega stropa do 130 m zabeležili večkrat tudi neko­liko višje vrednosti. Te meritve kažejo, da prihaja do pomembnega raz­tapljanja karbonatov že kar na meji med prstjo in matič­no kamnino, kjer zaradi medsebojnega učinkovanja nastaja plast drobnih delcev kamnine z veliko površino, kar omogoča hitrejše raztapljanje. O b določenih razme­rah, ko ima voda dovolj veliko transportno moč, pa lahko te delce odnaša s seboj in jih na nadaljnji poti Še raztaplja (j. KogovŠek & P. Habič, 1981). Iz opazovanj v Vilenlci ter kasneje še številnih drugih slovenskih jamah ugotav­ljamo, da je raztapljanje karbonatov v jamskem stropu odvisno predvsem od načina prenikanja in pogojev za produkcijo CO2 in drugih kislin v prenikli vodi. Nihanja specifične električne prevodnosti (SEP) preko leta so sorazmerna nihanjem karbonatne trdote in so prikazana na sliki 2. Nihanja obeh parametrov so majhna (karbonatne trdote v obsegu 50 mg CaC031"1 in SEP 100 fiS cm1), vendar je razviden maksimum jeseni. Glede na že omenjeno dejstvo, da pretoki kapljanj nihajo preko Karbonatna trdota v mg CaC03/ l 35 0 t 30 0 I 25 0 j 200 l 15 0 i 10 0 5 0 0 28.04, 8 17.06. 8 06,08, 8 25.09. 8 14.11, 8 4 4 4 4 4 SE P v uS/cm 60 0 t 50 0 j 40 0 { • 30 0 i I 200 j 100 j 28.04.8 17.06. 8 06.08. 8 25.09. 8 14,11. 84 4 4 4 4 leta le do razmerja 1 : 20, počasna izmenjava vode pojasnjuje tudi sorazmerno neizrazito sezonsko nihanje trdot preko leta. Prenikla voda vsebuje le do nekaj mg/1 magnezija, tako je glavna komponenta kalcij, kar pome­ni, da se pretaka skozi sorazmerno čist apnenec z malo primesmi magnezija. Večina kapljanj je dosegala preko leta karbonatno trdoto med 210 in 330 mg CaC0 3 I'1 , SEP pa med 376 in 563 |iS cm"1 . DIVAŠKAjAM A Vzporedno s preučevanjem preniklih voda v Vilenici so potekale tudi meritve v Divaški jami. Letna količina padavin na tem območju je primerljiva s padavinami na površju nad Vilenico. V jami prevladujejo kapljanja. Padavinska voda prenika skozi jamski strop, ki je debel od 20 do 60 m. Vode smo pregledali na parametre, ki nakazujejo onesnaženje v vodi, in ugotovili, da so tudi prenikle vode Divaške jame čiste, saj so vsebovale v 1 litru le do nekaj mg nitratov, koncentraciji nitratov in —S -a 03.01 22.02. 8 13.04. 8 02.06. 8 5 5 5 5 03.01, 8 22.02. 8 13.04. 8 02.06 . 5 5 5 5 Slika 2. Vilenica. Karbonatna trdota in specifična e/. prevodnost (SEP). 151 ANNALES 4/'94 Janja KOGOVŠEK: PREN1KAJOČA VODA V JAMAH PRIMORSKEGA KRASA, 149-15*1 Karbonatna trdota v mg CaC03/t 350 300 ..-Ba^-­ m--"" z 250 sa---"' 200 150 « ­ 100 50 28.04.84 06.08.84 14.11.84 22,02.85 02,06,85 SE P v uS/cm 600 500 -o 40 0 «a-­ " -­* " " 300 » 200 «• 100 0 23 04.8 4 06.08.84 14.11.84 22.02.85 02,06.85 326 mg CaCC>3 I"1 . Kolikšno je to izločanje, najbolje vidimo iz primerjave s preniklo vodo, ki je polzela po dolgi zavesi in smo jo vzorčevali konec njene poti. Tako so bili ob nizkih pretokih dani pogoji za maksimalno izločanje sige. Najnižje trdote smo konec zavese izmerili ob nizkem pretoku spomladi, ko je voda vsebovala le od 100 do 110 mg CaCC>3 I"1. Če predpostavimo, da na vrhu zavese priteka prenikla voda s trdoto, kot jo imajo bližnja kapljanja, lahko ugotovimo, kolikšno je bilo izlo­čanje sige na zavesi ob posameznih meritvah. Tabela 1 prikazuje to izločanje. 8.5.84 1.8.84) 10.10.84 31.1.85 Pretok v mi min'1 2 2 7 2 teiočeni karbonati v mg 120 145 145 95 CaCOs r 1 Tabela 1: Izločanje sige na zavesi iz enega litra preniklevode, merjeno v mg CaCOj. Iz 1 litra prenikle vode se je torej izločalo do 145 mg CaCC>3. V Škocjanskih jamah smo zabeležili izločanje od 37 do 170 mgCaC03 iz 1 litra prenikle vode (j. Kogovšek 1984,1989,1992). Tudi voda v ponvici, kjer se je zbirala po polzenju po Slika 3. Divaška jama. Karbonatna trdota in SEP preniklih sigasti kopi, je imela enako nizko trdoto (101 mgCaCC>3 voda. fosfatov pa sta bili na meji detekcije. Tako smo v nada­ljnjih raziskavah ugotavljali predvsem raztapljanje kami­ne v jamskem stropu (korozijo apnenca), ki pogojuje kasnejše izločanje sige v jami. S slike 1 je razvidno, kje smo vzorčevali prenikle vode v Divaški jami. Podobno kot v Vilenici smo pri izbranih kapljanjih spremljali pretok, SEP, pH in trdote vode. V sušnem obdobju so pretoki vseh opazovanih kapljanj upadli pod 1 ml min"1, ob dežju spomladi pasmo izmerili pretoke do 160 ml min"1. Večina kapljanj je dosegala pretoke do 80 ml min"1, dva opazovana curka pa sta dosegala tudi dvakrat večje pretoke. SEP, ki odraža količino raztopljenih karbonatov v vodi, je dosegala vrednosti od 200 do 560 fiS cm"1 , karbonatna trdota pa od 101 do 326 mg CaCC>3 I"1, kar prikazuje slika 3. Karbonatna trdota se le malo razlikuje od celokupne in je preko leta nihala v istem območju kot kapljanja v Vilenici. Kapljanja v Divaški jami vsebujejo le nekaj mg magnezija v litru vode, glavna komponenta je kalcij, podobno, kot smo ugotavljali za preniklo vodo v Vilenici. Vendar pa smo ravno v Vilenici in Divaški jami v okviru raziskanih preniklih voda v jamah slovenskega krasa, v Planinski in Postojnski jami, v jami pri Predjami, v Škocjanskih jamah, v Dimnicah in v Taborski jami, zabeležili najvišje trdote. To pa je osnova za bogato izločanje sige danes. Izločanje sige Večini kapljanj, ki izločajo sigo, niha SEP med letom od 360 in 560 cm'1 , karbonatna trdota pa od 206 do I"'), zato sklepamo, da je to vrednost, ki je blizu ravno­težne vrednosti pri danih pogojih v jami, oz. tista vredno­st, do katere lahko prenasičene prenikle vode izločajo sigo v jami. Izmerili smo tudi trdoto "agresivne" prenikle vode, zelo počasnega kapljanja, kjer smo opazili razjedanje sige na tleh, kamor je padala. Meritev je bila jeseni, ob sicer najvišjih trdotah preniklih voda (10.10.85), ko je voda po izločanju na zavesi dosegala karbonatno trdoto 158 mg CaCOa I"1 . "Agresivna" voda je imela tedaj karbonatno trdoto le 128 mg CaCOs I , kar potrjuje njeno agresivnost. Agresivne prenikle vode srečujemo v podzemeljskih jamah redkeje kot prenasičene oz. celo zelo poredko. Podobno agresivno, izredno počasno kap­ljanje smo določili tudi v Veliki dvorani Škocjanskih jam. Opaznejše razjedanje, tako po učinkih kot obsegu, pa smo opazili in spremljali v Pisanem rovu Postojnske jame (j. Kogovšek, 1983). PRIMERJAVA KOROZIJE PRENIKLE VODE V RAZLIČNIH SLOVENSKIH JAMAH Meritve trdot po številnih podzemnih jamah sloven­skega krasa so pokazale na različno stopnjo korozije oz. različno količino karbontne kamnine, ki jo raztopi 1 liter prenikajoče vode. Te razlike pogojujejo različne klimat­ske in vegetacijske razmere ob danih značilnostih kam­ninske zgradbe karbonatnega masiva, skozi katerega prenika voda G-Kogovšek 1986). Najvišje karbonatne trdote dosegajo prenikle vode na Krasu, nižje pa na Notranjskem. Vrednosti so razvidne iz tabele 2. 152 ANNALES 4/' 94 i KOGOVŠEK: PRENIKAJOČA VOD A V JAMAH PRIMORSKEGA KRASA, 1-19-154 Karbonatna trdota mgCaC03/ ! [sitos® •illSÉI piSiiîSiisi 5 0 T •r 0 •1 mm «lili 08,05.8 4 01.08.8 4 10,10.8 4 31.01.8 5 16.04.8 5 Slika 4. Karbonatna trdota prenasičene prenikajoče vode in izločeni karbonati v Divaškijami v mg CaCO j"1 . 35 0 t 30 0 1 25 0 200 15 0 f «vi 10 0 0 prenasičena premkla voda CD izločeni karbonati l|flft® jama Maksimalna karbonatna trdota v mg CaCCh I"1 Planinska jama 260 Postojnska Pisani rov 180 Pivkajama 260 245 Škocjarffike[ame 315 Viienica 330 Divaškajama 320 Dimnice 285 Taborska jarna 320 Tabela 2, Različna korozijska stopnja ob odločilni vlogi količine vode oz. količine padavin vplivajo na različno intenzivno širjenje vodnih poti, ki odvajajo vodo s površja v kraško notranjost. To pa so poti, po katerih se širi v kras tudi onesnaženje, do katerega pride na njegovem površju. Največje širjenje teh poti tako lahko pričakujemo na območjih z največjo stopnjo korozije in najvišjimi letnimi padavinami. Na Krasu je ob maksimalnih zabeleženih trdotah količina padavin skromnejša kot pa na območju Notranjske, kjer pa prenikle vode dosegajo nižje trdote, tako da hitra ocena pokaže sorazmerno izravnane učin­ke korozije na obeh območjih. Izstopa le Pivka jama z manjšimi učinki. Vendar pa bi bila potrebna podrobnejša analiza, da bi opredelili učinke korozije po različnih območjih našega krasa. KAj UPORABNEGA LAHK O ZAKLJUČIM O Z a prenikajočo vodo Vilenice in Divaške jame lahko rečemo, da v obeh jamah prevladujejo kapljanja, ki dovajajo v jamo čisto vodo, ker je površje nad obema jamama neposeljeno. Pretakanje vode je počasno z znatnim dušenjem v jamskem stropu. V primeru ones­naženja površja nad jamo lahko pričakujemo, da bi onesnaženje v času poletne in zimske suše prodrlo v jamo z znatnim časovnim zaostankom, morda celo mesec ali več mesecev. V času z več padavinami pa prenos onesnaženja lahko pričakujemo že v nekaj dneh ali pri posameznih curkih celo nekoliko prej, nikakor pa ne že po eni uri, kot smo to ugotavljali pri izdatnejših curkih v Postojnski jami. 153 ANNALES 4/'94 Janja KOCOVÍEK : PREN1 KAfOEA VOD A VJAMAH PRIMORSKEGA KRASA, 14MS 4 RIASSUNTO Le ricerche sulle acque piovane che ftkrano nette grotte sono state condotte nelle cavita di Vilenica e di Divaccia, dove la quantité annua dette precipitazioni raggiunge i 1.300 rnm. In entrambe le grotte prevale il fenomeno dello stillicidio, che nel corso dell'anno d!venta lentamente ptu o meno intenso e che si manifesta con notevole ritardo rispetto aile precipitazioni e in ondate poco accentuate. i 'acqua filtrata e pura in seguito alla mancanza di insediamenti nelle zone soprastanti. In confronto a quella dette a/tre grotte slovene, qui l'acqua raggiunge il massimo grado di durezza finora riscontrato nel nostro Carso, paragonabile a quello delle acque piovane che filtrano nelle Grotte di San Canziano, nella gratta di Dimnice e in quella di Tabor. Cio comporta il piu alto grado di erosione, che assieme all'abbondanza delle precipitazioni determina Veffetto erosivo. Dall'intensita dell'erosione del calcare sulla voita delle grotte dipende pure la successiva infiltrazione nel sottosuolo. Secondo le nostre misurazioni effettute nella grotta di Divaccia, lo stillicidio dalle stalattiti non e di molto inferiore a quello delle Grotte di San Canziano, la differenza fondamentale sta nella sua copiosita, che nelle Grotte di San Canziano e maggiore. LITERATURA Kogovšek, J., 1980: vertikalno prenikanje vode v krasu na primerih Planinske in Postojnske jame. Zbornik 6. jug. simp. HIG, 1, Hidrologija, Portorož, 199-207. Kogovšek, J., 1981: Preučevanje vertikalnega prenika­nja vode na primerih Planinske in Postojnske jame. (The Study of Vertical Water Percolation in the Case of Pos­tojna and Planina Caves) Acta carsologica, 9 (1980), 129-148, Ljubljana. Avtorja: Kogovšek, J. & Habič, P. Kogovšek, J., 1983: Prenikanje vode in izločanje sige v Pisanem rovu Postojnske jame. (Water Percolation and Sinter Deposition in Pisani rov of Postojnska jama) Acta carsologica, 11 (1982), 63-76, Ljubljana. Kogovšek, j,, 1984: Vertikalno prenikanje v Škocjanskih jamah in Dimnicah, (Vertical Water Percolation in Ško­cjanske jame and Dimnice) Acta carsologica, 12 (1983), 49-65, Ljubljana. Kogovšek, j., 1986: Korozija pri vertikalnem prenikanju vode. (Corrosion duringVerticai Water Percolation) Acta carsologica, 14-15 (1985-86), 117-126, Ljubljana. Kogovšek, J v 1989: Škocjanske jame speleological revue. International Journal of Speleology, 18, 12,142, s.l.. Avtorji: Habič, P. & Knez, M, & Kogovšek, j. & Kranjc, A. & Mihevc, A. & Slabe, T. & Šebeia, S, & Zupan, N. Kogovšek, J., 1992: Flowstone deposition in the Slove­nian caves. (Odlaganje sige v slovenskih jamah) Acta carsologica, 21,169-173, Ljubljana, 154