IZOTOPSKA SESTAVA KISIKA IN OGLJIKA V VODI IZ TABORSKE JAME ISOTOPIC COMPOSITION OF OXYGEN AND CARBON IN WATERS FROM TABORSKA JAMA Janko URBANC, Janja KOGOVŠEK in Jože PEZDIČ Izvleček UDK 556.12:551.442(497.12) Urbane, Janka, Janja Kogoviek, Jože Pezdkh IZOTOPSKA SESTAVA KISIKA IN OGLJIKA V VODI IZ TABORSKE JAME Opisane so značilnosti izotopske sestave kisika in ogljika v vodi curka v Taborski jami med padavinskim valom. Iz podatkov o izotopski sestavi kisika se je dalo izračunati deleže padavinske vode v curku. Podana je tudi primerjava izotopske sestave ogljika v vodi in sigi z meritvami v nekaterih drugih slovenskih jamah. Abstract UDC 556.12:551.442(437.12) Urbanc,Janko, Janja Kogoviek, Jože Pezdič: ISOTOPIC COMPOSITION OF OXYGEN AND CARBON IN WATERS FROM TABORSKA JAMA The properties of isotopic composition of oxygen and carbon in trickle water in Taborska jama during the rainwater pulse are described. The data about isotopic oxygen composition enabled the calculation of rainwater rate in the trickle. The measurements of isotopic composition of carbon in water and in flowstone are compared with measurements in other Slovene caves. Naslov - Address mag. Janko Urbane, dipl.ing. geol Jože Pezdič, dipl. ing. geol. Institut Jožef Stefan YU 61000 Ljubljana, Jamova 39 mag. Janja Kogovšek, dipl. ing. chem. Inštitut za raziskovanje krasa ZRC SAZU YU 66230 Postojna, Titov trg 2 v kraških jamah se v jamskih curkih pojavljata dva tipa skozi strop prenikajoče vode. Prve so počasi iztekajoče vode oziroma bazni tok ter druge hitro iztekajoče padavinske vode ob deževnem valu. Bazni tok je kemijsko in izotopsko močno homogeniziran, voda padavinskih valov pa ima lastnosti vsakokratnih padavin. Naša raziskava je imela namen ugotoviti delež novih padavin v padavinskem valu jamskega curka v Taborski jami. Poleg tega smo tudi želeli primerjati izotopsko sestavo ogljika v vodi iz Taborske jame z vodami iz nekaterih drugih slovenskih jam. Vzorce so odvzeli sodelavci Inštituta za raziskovanje krasa in sicer je bilo analiziranih pet vzorcev vode curka na kopo v Zadnji dvorani Taborske jame v času padavinskega vala in pet po njem. O zančilnostih pretakanja padavin v Taborsko jamo, vključno s curkom v Zadnji dvorani poroča J. Kogovšek (1990). Izotopske analize so bile izvršene z masnim spektrometrom Varian Mat 250 na Institutu Jožef Stefan. Če poznamo izotopsko sestavo kisika v padavinah in izotopsko sestavo kisika v baznem toku jamskega curka, lahko določimo delež padavinske vode v curku med vodnim valom. Izotopska sestava kisika v vodi se namreč med njenim tokom v podzemlju ne spreminja in jo torej lahko uporabimo kot naravno sledilo. Delež baznega toka izračunamo iz masne bilance: Qt (Jg-Jr) Qt: skupni iztok Qg: delež baznega toka Jt: v skupnem iztoku Jr: padavin Jg: J''-O v baznem toku V primeru vodnega vala v Taborski jami na žalost ne poznamo točne izotopske sestave kisika v padavinah, zato smo kot približek vzeli srednjo vrednost padavin v Ljubljani v mesecu juniju (-5,7 °/oo)- Za izotopsko sestavo kisika v baznem toku pa smo privzeli izotopsko sestavo kisika v nizki vodi iz curka neposredno pred vodnim valom (-9,12 °/oo)- Točnost določitve deležev posameznih vod v skupnem toku je seveda odvisna od tega, v kolikšni meri sta ti dve predpostavki blizu realnim vrednostim v času vzorčevanja. Tabela 1 ter slika 1 prikazujeta spreminjanje izotopske sestave kisika v vodi med vodnim valom skupaj z izračunanimi deleži padavinske vode v celokupnem odtoku na curku. Nizka voda oziroma bazni tok je imel pred vodnim valom J^^O okoli -9 °7ooi kar je približno srednja vrednost v padavinah tega območja. Kljub skoraj 100 krat večjemu pretoku v curku je delež zadnjih padavin v njem dosegel komaj 50 % skupnega Tabela 1: Izotopska sestava kisika in deleži padavinske vode, izračunani po formuli 1, v vodi curka v Zadnji dvorani Taborske jame. čas vode na curku ("/„o) % padavinske vode vodni val 19.6. - 23.9. 1989 -9.12 0 23.6. (10.00 - 10.30) -7.79 39 M (10.30 - 11.20) -7.55 52 11 (11.20 - 11.50) -7.60 48 23.6. (11.50)- 24.6. -9.04 2 po vodnem valu 24.6. - 19.7. -8.72 19.7. - 16.8. -8.92 16.8. - 22.8. -8.98 22.8. - 6.9. -8.91 19.9. - 26.9. -8.82 pretoka (slika 1). Vidimo tudi, da se je J^-O vode že po enem dnevu po padavinah praktično vrnil na začetno vrednost, ali drugače, že po enem dnevu po padavinah je v curku iztekal le bazni tok. Iz povedanega lahko sklepamo, da v zaledju tega curka prevladujejo strukture, ki vodo močno zadržujejo in homogenizirajo, na hitro pa prepustijo le močnejše padavinske nalive. Močno povečan pretok ob sorazmerno majhnem deležu zadnjih padavin v curku si lahko razlagamo le s pospešenim iztiskanjem starejših vod zaradi povečanega hidravličnega pritiska v sistemu. Podobno so se v predhodnih raziskavah obnašali tudi curki v Planinski jami (Pezdič et al., 1984) ter v Divaški jami (Urbane, 1989). Po vodnem valu se je večina vrednosti gibala okoli -8.9 °/oo to^ej so bile približno 0.2 °/oo bolj pozitivne (tabela 1). To pomeni, da so v baznem toku začele prevladovati pole tne vode s pozitivnejšimi vrednostmi Naslednja tabela prikazuje izotopsko sestavo skupnega anorganskega ogljika v vodi. Tabela 2: Izotopska sestava skupnega anorganskega ogljika v vodi curka v Zadnji dvorani. čas vode na curku ("/„o) 19.6. - 23.9. 1989 - 15.80 23.6. (10.00 - 10.30) - 16.92 (10.30 - 11.20) - 16.32 11 (11.20 - 11.50) - 16.68 23.6. (11.50)- 24.6. - 16.41 2000^ 1500- UJ ^ 1000. 0 (A O 1 p ml min ^ LU CC a. 500 TABORSKA JAMA Zadnja dvorana: vodni val -7. -8- O -9. z ^ UJ 40 20. 'N . UJ U -1 UJ UJ CC O a 0. % 9 10 11 12 13 23.6. 13 24.6.1989 Slika 1: Pretok vode, izotopska sestava kisika ter delež padavinske vode v curku v Zadnji dvorani Taborske jame. Fig. 1: Water discharge, isotopic composition of oxygen and the rate of rainwater in the trickle in Zadnja dvorana of Taborska jama Izmerjene vrednosti J^^C v vodi so bistveno nižje od meritev v jamah notranjskega in primorskega krasa (Pezdič et al., 1986, Urbane, 1989). Nižje vrednosti J^^C lahko pripišemo drugačni klimi, s tem pa drugačnemu razkroju organskih snovi v tleh ter izpiranju CO2 iz tal. Bolj negativne vrednosti J'^-C v vodi se odražajo naprej tudi v sigi. Analiza recentne sige je pokazala sledečo izotopsko sestavo: ^^C (PDB) = -12,22 ^"O (PDB) = -7,58 Slika 2 prikazuje primerjavo izotopske sestave recentne sige iz Taborske jame z recentnimi sigami iz nekaterih drugih slovenskih jam. 0 %o -1 -2 -3 -4 -5 £ 1 -6 a -7 > -8 -9 -10 - 11 -12 -13 kamniška jama jama v vrtih divaska jama i TABORSKA JAMA -8 -7 -6