O IZOTOPIH KISIKA IN OGLJIKA 
V JAMSKIH VODAH IN SIGAH SLOVENIJE 
(S 3 SLIKAMI) 
ISOTOPIC COMPOSITION OF OXYGEN AND CARBON 
IN CA VE W ATER AND SPELEOTHEMS OF SLOVENIA 
(WITH 3 FIGURES) 
JANKO URBANC 
JOŽE PEZDIC 
TADEJ DOLENEC 
SILVA PERKO 
SPREJETO NA SEJI 
RAZREDA ZA NARAVOSLOVNE VEDE 
SLOVENSKE AKADEMIJE ZNANOSTI IN UMETNOSTI 
DNE 31. OKTOBRA 1985 
1, 
ill 
1 
Vsebina 
Izvleček - Absrtract . . . . . . . . . . . . . . . . 
UVOD .................... . 
MERJENJE IZOTOPSKE SESTAVE KISIKA N OGLJIKA. 
VARIABILNOST IZOTOPOV KISIKA IN OGLJIKA V SIGAH. 
l. Tempera.turna odvisnost izotopske sestave kis.rika v kalcitu . 
2. Izotopska sestava ogljika v sigi . . . . . . . . . . . 
IZOTOPSKA SESTAVA KISIKA IN OGLJIKA V SIGAH IZ NEKATERIH 
SLOVENSKIH JAM .. 
l. Vzorci in analize . 
SKLEP ...... . 
LITERATURA . . . . 
ISOTOPIC COMPOSITION OF OXYGEN AND CARBON IN CAVE WATER 
AND SPELEOTHEMS OF SLOVENJA 
(Summary) ......................... . 
Naslov - Address 
Janko URBANC, Jože PEZDIC, Tadej DOLENEC, Silva PERKO 
Inštitut Jožef Stefan 
61000 Ljubljana 
Jugoslavija 
101 ( 3) 
101 ( 3) 
101 ( 3) 
102 ( 4) 
102 ( 4) 
103 ( 5) 
104 ( 6) 
104 ( 6) 
110 (12) 
111 (13) 
112 (14) 
Acta carsologica XIII (1984), 99-112, Ljubljana, !985 
Izvleč:ek UDC 546.21.027 :551.44(497.12) 
546.26.027 :551.44(497.12) 
551.44(497.12) :54.027 
Urbanc J., Pezdič J., Dolenec T., Perko S.: O izotopih kisika in ogljika v jam-
~kih vodah in sigah Slovenije 
Raziskave recentnih sig naj bi pokazale uporabnost izotopskih metod za kvan-
titativno ugotavljanje k1'imatskih pogojev, poleg tega pa prikazale variabilnosti 
izotopske sestave kisika in ogljika v neka:erih jamskih sigah iz Slo·venije. 
Abstract UDK 546.21.027 :551.44(497.12) 
546.26.027 :551.44 (497 .12) 
551.41(497.12) :54.027 
Urbanc J., Pezdič J., Dolenec T., Perko S.: Isotopic composition of oxygen and 
carbon in cave waters and speleothems of Slovenia 
The investigations of recent speleothems should indicate the applicability of 
isotope methods for quantitative inference of climatic condi,tions showing at the 
same tirne the variability of isotopdc oxygen and hydrogen composition l:l s :,ne 
cave formahons in Slovenia. 
UVOD 
Jamski karbonati oziroma sige vecmoma nastajajo v globljih delih jam, 
kjer so temperaturna nihanja zelo majhna. Ugotovljeno je, da sta temperaturi 
jamskega zraka in sigotvorne vode približno enaki srednji letni temperaturi 
območja, na katerem leži jama (Gams, 1974). Ker na podlagi izotopske sestave 
kisika in ogljika v sigah lahko sklepamo o temperaturah, pri katerih so le-te 
nastajale in o vegetacijskih značilnostih površja nad jamo, se v sorazmerno 
počasi nastajajočih sigah odražajo spremembe povprečnih temperatur v jami 
in površju nad njo skozi daljša časovna obdobja. Zaradi odvisnosti med kli-
matskimi spremembami in variabilnostjo izotopske sestave kisika in ogljika 
v sigotvorni vodi in sigah lahko s pomočjo izotopske analize različno starih 
sig interpretiramo paleoklimatske pogoje. 
Z raziskavami recentnih sig smo skušali dokazati uporabnost izotopskih 
metod za kvantitativno ugotavljanje klimatskih pogojev, poleg tega pa prika-
zati še variabilnosti izotopske sestave kisika in ogljika v nekaterih drugih si-
gah iz slovenskih jam. 
MERJENJE IZOTOPSKE SESTAVE KISIKA IN OGLJIKA 
Izotopsko sestavo ugotavljamo z masnim spektrometrom, ki v vzorcih 
meri deleže posameznih izotopov. Na Inštitutu Jožef Stefan v te namene upo-
rabljamo spektrometer Varian Mat 250 z natančnostjo ± 0,1 %0• Rezultate po-
dajamo v promilih glede na mednarodne izotopske standarde; za vodo se upo-
rablja standard SMOW, ki je sestava povprečne oceanske vode, za karbonate 
in hidrokarbonate iz vode pa pri paleotemperaturnih analizah običajno upo-
rabljamo standard PDB z izotopsko sestavo belemnita Belemnitella Ameri-
101 
,, 
'!I 
Acta carsologica XIII, 1984 (1985) 
cana iz Južne Karoline v ZDA. številčna vrednost nam pove, za koliko pro-
milov se izotopska sestava vzorca razlikuje od sestave standarda. 
Vzorce moramo pred merjenjem primerno pripraviti. Karbonate pretvori-
mo v CO2 in temu izmerimo izotopsko sestavo, vodo izotopsko uravnotežimo s 
standardnim CO2, medtem ko hidrokarbonate oborimo iz vode z NaOH ter 
CaCh in oborino zopet pretvorimo v CO2. Podrobnejše informacije o pripravi 
vzorcev, merjenju njihove izotopske sestave ter interpretaciji rezultatov lahko 
najdemo v literaturi s tega področja (Hoefs, 1980, Faure, 1977). 
VARIABILNOST IZOTOPOV KISIKA IN OGLJIKA V SIGAH 
l. Temperaturna odvisnost izotopske sestave kisika v kalcitu 
Sprememba temperature ob kristalizaciji kalcita v sigi neposredno vpliva 
na razmerja izotopov v njej, saj je H. C. Urey ugotovil, da je faktor izotopske 
frakcionacije kisika v sistemu kalcit-voda funkcija temperature. Preprosteje 
povedano, kalcit, ki j2 nastal iz vode z določeno izotopsko sestavo kis:ka, bo ob 
višji temperaturi obogaten z lažjim kisikovim izotopom, ob nižji temperaturi 
pa s težjim. 
Za računanje temperature na podlagi izotopske sestave kisika v kalcitu 
obstaja več enačb, katerih rezultati se med seboj le nekoliko razlikujejo. Za 
naše razmere se je kot najprimernejša izkazala enačba, ki so jo za računanje 
temperaturne odvisnosti s pomočjo faktorja izotopske frakcionacije kisika v 
sistemu kalcit-voda razvili O'Neil in sodelavci (1969). 
1000. lncx, = 2,78. 106 . T-2 - 3,4 (1) 
Temperatura je izražena v stopinjah Kelvina. cx, je faktor izotopske frak-
cionacije ravnotežja v sistemu kalcit-voda. Lahko ga izračunamo iz izraza 
0180 sige + 1000 
(J,= 
0180 vode + 1000 (2) 
Drugo podobno enačbo podaja Craig (1965) 
T °C= 16,9 - 4,2 (o180 0 - o180w) + 0,13 (0180 - o180w)2 (3) 
o180c - izotopsko razmerje kisika v sigi 
o18Ow - izotopsko razmerje kisika v vodi glede na isti standard kot pri sigi. 
Iz obeh enačb vidimo, da moramo za izračun temperature nastanka kal-
cita poleg izotopske sestave kisika v kalcitu poznati tudi izotopsko sestavo ki-
sika v vodi, iz katere je kalcit nastajal. Sigotvorna voda v jami nima vseskozi 
konstantne izotopske sestave kisika, ampak se med letom nekoliko spreminja v 
odvisnosti od padavin in vegetacije nad jamo. Ker jamske sige večinoma na-
stajaj0 skozi vse leto (Gams, 1974), je najprimerneje vzeti večletno povprečje 
izotopske sestave vode. Ugotovili smo namreč, da je povprečna letna izotopska 
sestava kisika v sigotvornih vodah približno enaka povprečni letni sestavi pa-
davin, le da so nihanja v izotopski sestavi sigotvorne vode dosti manjša (Pez-
dič, 1984), poleg tega pa je znano, da se v zmerno humidnih področjih pov-
102 
J. Urbanc, J. Pezdič, T. Dolenec, s. Perko, o izotopih kisika in ogljika v jamskih vodah 5 
prečna letna sestava padavin le malo spreminja (poročilo IAEA, 1981). Za ob-
dobja nespremenjenih klimatskih pogojev lahko torej računamo z razmeroma 
konstantno izotopsko sestavo kisika v sigotvorni vodi. 
Poznavanje izotopske sestave sigotvorne vode je bolj problematično pri 
starejših sigah. Za holocenske sige si lahko pomagamo s predpostavko, da je 
bila povprečna letna sestava vode približno enaka današnji. Pri starejših si-
gah, ki so gotovo nastajale iz vode z drugačno izotopsko sestavo, pa je po-
trebno analizirati izotopsko sestavo vode iz tekočinskih vključkov v sigi. 
2. Izotopska sestava ogljika v sigi 
Sigotvorna voda vsebuje ogljik iz zraka, ki ima izotopsko sestavo okoli 
-7 %o PDB, nadalje lahki biogeni ogljik z izotopsko sestavo približno -24 %o 
(zavisi od tipa rastlin), in ogljik, ki izvira iz karbonatnih kamnin (613C je 
približno O %o PDB). Izotopska sestava ogljika v sigotvorni vodi je tako re-
zultat razmerja koncentracij omenjenih komponent in se podobno kot pri 
kisiku skozi leto spreminja. V hladnejših obdobjih in na območjih z manj ve-
getacije imajo prenikajoče vode več težjega anorganskega ogljika z višjimi 
vrednostmi 613C, v toplejših obdobjih in območjih z bujno vegetacijo ter in-
tenzivnim razpadanjem organskih snovi pa imajo več lažjega biogenega og-
ljika. Izotopska sestava ogljika v jamski vodi in s tem tudi v sigi je torej 
odvisna predvsem od vegetacije nad jamo (Geyh, 1970, Hendy, 1971). 
f> 11 0voDA =-&.1 •r„ SMOW 
Sl. 1 IzotopSka sestava kisika ter ogljika v vodi in sigi ob curku 1 v Planinski 
jami 
Fig. 1. Oxygen and hydrogen isotopic composition in the water and in the flow-
stone at trickle 1 in Planinska jama 
103 
6 Acta carsologica XIII, 1984 (1985) 
Za ilustracijo si poglejmo povprečne vrednosti izotopskih sestav kisika 
in ogljika v sigotvorni vodi iz Curka 1 v Planinski jami v letu 1983 (slika 1). 
Značilnosti tega jamskega curka dobro poznamo, saj ga že več let sistematično 
opazujemo (Kogovšek, Habič, 1980, Pezdič et al. 1984). 
Povprečna letna izotopska sestava kisika v vodi Curka 1 je praktično 
enaka povprečni sestavi padavin v Planini. To pomeni, da v Curku 1 iztekajo 
padavinske vode, pri katerih ne pride do opazne frakcionacije kisikovih izo-
topov, razlika je le v amplitudi nihanja. Med letom niha izotopska sestava 
kisika v padavinah za več kot 10 %o, medtem ko se 6180 v vodi Curka 1 spre-
minja komaj za 0,5 %o. To kaže na zelo veliko homogenizacijo vode v stropu 
oziroma zbirnem »lijaku« nad Curkom l. 
Izotopska sestava ogljika v hidrokarbonatu vode iz Curka 1 se spreminja 
med letom od -10,5 %o do -16,1 %o, v povprečju -13,1 %o, medtem ko imajo 
kalcitne prevleke, ki nastajajo pod Curkov 1, 0180 + 23,2 %o in 813C - 9,7 %0 . 
IZOTOPSKA SESTAVA KISIKA IN OGLJIKA V SIGAH 
IZ NEKATERlli SLOVENSKlli JAM 
l. Vzorci in analize 
Da bi dobili nadaljne podatke o izotopski sestavi kisika in ogljika v sigah 
kraških jam, smo analizirali nekaj desetin vzorcev sige, najrazličnejših sta-
rosti in oblik. Ker smo pri recentnih sigah vzorčevali in analizirali tudi sigo-
tvorno vodo, smo lahko na teh sigah preverili enačbi 1 in 3, ki podajata 
temperaturno odvisnost izotopske sestave kisika v kalcitu. 
Kot recentno sigo smo večinoma vzorčevali tako imenovane makarone, 
ki so zrastli na odlomljenih starejših kapnikih. Ti so nastali v zadnjih nekaj 
desetletjih, ko se klima in povprečna izotopska sestava padavin nista bistveno 
spreminjali. Vzorčevali smo tudi karbonatne prevleke, ki se izločajo na raznih 
jamskih objektih, na primer mostovih, stopnicah, ograjah ipd. Analizirani 
vzorci so iz notranjosti jam, kjer temperature praviloma zelo malo nihajo. 
Največ vzorcev recentnih makaronov smo nabrali v jami Mačkovci pri 
Lazah. Ob vzhodni steni Velike dvorane smo vzeli 13 vzorcev makaronov, ve-
čina je zanesljivo recentnih, in 2 vzorca vode. V vodi smo določili izotopsko 
sestavo kisika, v hidrokarbonatu iz vode pa še izotopsko sestavo ogljika. Vzo-
rec z oznako Ma-1 je srednja vrednost izotopske sestave štirih recentnih ma-
karonov z iste lokacije, medtem ko je vzorec Ma-2 srednja vrednost petih 
recentnih makaronov. Variabilnost sestave kisika v recentnih makaronih na 
isti lokaciji ne presega 0,5 %0. 
Iz Planinske jame smo vzeli za analizo del sige, ki nastaja ob polzenju 
vode preko stopnic v neposredni bližini Curka l. 
V Predjami je bil vzet vzorec makarona v Zahodnem rovu pred Habetovo 
lisičino. Letna temperaturna nihanja v tem rovu ne presegajo 1 °C (Habe, 1970). 
Vzorec vode je bil vzet iz neposredne bližine analiziranega makarona. 
V Divaški jami so bili vzeti kapniki-makaroni ob vzporedni obhodni po-
ti, kjer so veliki kapniki s helektiti. Zaradi gradnje so bili nekateri kapniki 
poškodovani, na odlomljenih mestih pa rastejo makaroni. Vzeta sta bila dva 
vzorca makaronov skupaj z vodo. 
104 
J. Urbanc, J. Pezdič, T. Dolenec, S. Perko, O izotopih kisika in ogljika v Jamskih vodah 
V Kamniški jami smo ob lokaciji I. voda (Urbanc, 1982) vzeli aktiven 
makaron in vodo, ki kaplja v manjšo kotanjo v njegovi bližini. 
Ker pri recentnih sigah poznamo izotopsko sestavo kisika v sigi in v vodi, 
iz katere se izloča, smo lahko s pomočjo enačbe 1 izračunali temperaturo 
nastanka kalcita ter jo primerjali s temperaturo, izmerjeno v jami (tabela 
1 in slika 2). Podobne vrednosti smo dobili tudi pri izračunu temperature na-
stanka kalcita s pomočjo enačbe 3. 
Tabela 1: Izotopske sestave kisika v recentnih sigah in vodah, iz katerih nastajajo 
skupaj z izračunanimi in izmerjenimi temperaturami ' 
6180-voda 6180- siga Izračunana Izmerjena 
Vzorec (PDB) (SMOW) temperatura temperatura 
%o %o oc oc 
Pj-1 (Planinska j.) -6,93 -8,71 9,2 9,5 
Ma-1 (Mačkovca) -6,87 -9,23 6,9 8,1 
Ma-2 (Mačl:ovca) -6,66 -9,07 6,7 8,1 
Pr-J (Predjama) -6,42 -8,14 9,5 10,0 
Dj-1 (Divaška j.) -4,91 -7.99 4,1 8,7 
Dj-2 (Dtvaška j.) -5,20 -7,99 5,3 8,7 
Pv-1 (Kamniška j .) -6,84 -9,90 4,2 5,3 
Razlike med izračunanimi in izmerjenimi temperaturami so presenetljivo 
majhne. Največjo razliko smo ugotovili pri vzorcih Dj-1 in Dj-2 iz Divaške ja-
me, ki pa jo zaenkrat še ne znamo povsem pojasniti. Izotopska sestava ogljika 
v teh sigah nakazuje možnost, da niso nastajale v izotopskem ravnotežju s si-
gotvorno vodo. Lahko pa bi šlo tudi za napačno privzeto srednjo letno izotop-
sko sestavo kisika v sigotvorni vodi, kajti zaenkrat imamo o njej na razpolago 
le en podatek. 
Iz dobljenih rezultatov vidimo, da lahko v recentnih sigah dokaj natančno 
določimo temperaturo njihovega nastanka, če poznamo tudi izotopsko sestavo 
kisika v sigotvornih vodah. To pa velja le za sige, ki so nastajale v izotopskem 
ravnotežju s kisikom iz vode. Sige iz suhih vetrovnih delov jam nam zaradi 
efekta izhlapevanja dajo povsem napačne rezultate. Pri izhlapevanju v sigo-
tvorni vorli ostaja več težjih izotopov, kar zviša vrednosti 0180 in o13C. 
Glede na rezultate recentnih sig so metode izotopske termometrije dovolj 
natančne, zato smo se lotili tudi analiz starejših sig, od katerih pričakujemo 
paleok1imatske podatke. Nekaj deset vzorcev, različnih starosti in oblik, je 
dalo prve orientacijske podatke, kakšne značilnosti izotopske sestave lahko pri-
čakujemo v bodoče pri starejših sigah (tabela 2, slika 3). 
105 
-5 
-6 
-7 
-8 
-9 
-10 
-11 
-12 
VOOA-WATER 
O 
18
0SMOW 
/ 
-10 -9 -8 
PR-1 
0•PJ-1 
c.C.t-1 -2 
MA-1 
KJ-8 
-7 -6 -5 
Acta carsologica XIII, 1984 (1985) 
• rnčunono. tempernturn 
colculoted temperature 
O merjeno temperaturo 
measured temperature 
-4 -3 -2 
SIGA-SINTER 
o 
Sl. 2 Rllzlike med temperaturami, izračunanimi iz izotopske sestave kisika v 
recentrih sigah, in v jami izmerjenimi temperaturami 
Fig. 2. Differences between the temperatures, calculated by oxygen isotopic 
composition in recent flowstones, compared to the temperatures measured 
i:n the cave 
Tabela 2: Izotopska sestava kisika in ogljika v rnziskanih sigah 
Oznaka vz. otso (%o) 6'3C (%o) 
škocjanske jame 
Šk-1 (rob ponvice) -6,60 -6,96 
Šk-2 (sigova zavesica) -4,98 -0,70 
Šk-3 (sigova kopuča) -6,71 -8,68 
šk-4 (makaron) -5,88 -4,90 
šk-5 (stalaktit) -5,30 -2,10 
Šk-6 (rob stalagmita) -5,43 -4,86 
Šk-7 (kopučasta prevleka) -6,04 -5,20 
Šk-8 (rob ponvice) -6,45 -8,04 
šk-9 (sigova kopuča) -6,24 -9,01 
106 
J. Urbanc, J. Pezdič, T. Dolenec, s. Perko, O izotopih kisika in ogljika v jamskih vodah 9' 
Oznaka •;z. 
Dimnice 
Di-1 (rob stalagmita) 
Di-2 (zgornji del stalagmita) 
Di-3 (zgornji del stalagmita) 
Di-4 (recentna siga) 
Di-5 (stalal-:tit) 
Di-6 (stalaktit) 
Di-7 (makaron) 
Di-8 (makaron) 
Di-9 (grbasti stalaktiti) 
Di-10 (sigova kopuča) 
Divaška jama 
Dj-1 (recentr,i makaron) 
Dj-2 (recentm makaron) 
Postojnska jama (Risani riov) 
Po-1 (stalagmit) 
Po-2 (recentni makaron) 
Po-3 (makaron) 
Po-4 (jedro stalagmita) 
Po-5 (rob ponvice) 
Po-6 (kalcitni kristali iz ponvice) 
Predjama 
Pr-1 (makar'.:m) 
Planinska jama 
Pj-1 (recentna sigova prevleka 
na stopnicah ob Curku 1) 
Pj-2 (sigova prevleka) 
Pj-3 (spodnji del zavese) 
Pj-4 (spodnji del plastovite 
sigove prevleke) 
Pj-5 (zgornji del iste prevleke) 
Pj-6 (sigova prevleka) 
Pj-7 (sigova prevleka) 
Pj-8 (zavesica) 
Pj-9 (makaron) 
Pj-10 (makaron) 
Pj-11 (makaron) 
Pj-12 (makaron) 
Pj-13 (sigova prevleka) 
31so (%o) 513c (o/oo) 
-4,54 -5,74 
-6,00 -6,79 
-6,09 -8,51 
-6,94 -9,29 
-6,34 -7,36 
-5,66 -4,42 
-6,24 -7,61 
-5,45 -6,79 
-5,16 -3,75 
-5,04 -4,21 
-4,91 -8,11 
-5,20 -9,24 
-6,92 -7,10 
-7,52 -9,20 
-6,93 -9,08 
-8,50 -8,56 
-6,85 -8,95 
-7,04 -8,75 
-6,42 -7,39 
-6,93 -9,73 
-6,22 -6,98 
-7,01 -8,07 
-6,15 -7,81 
-6,09 -7,56 
-6,45 -8,30 
-6,66 -9,18 
-6,43 -7,87 
-5,33 -2,81 
-6,39 -8,73 
-6,36 -8,22 
-6,64 -6,44 
-6,16 -6,51 
107 
10 
Oznaka vz. 
Pj-14 (sigova prevleka) 
Pj-15 (sigova prevleka) 
Pj-16 (stalagmit) 
Pj-17 (sigova prevleka) 
Pj-18 (ukrivljen stalaktit) 
Pj-19 (kopučasta porozna siga) 
Pj-20 (plastovita siga) 
Pj-21 (plastovita siga iz bližine 
vhoda - spodnji del) 
Pj-22 (zgornji del iste sige) 
Mačkovca 
Ma-1 (recentni makaron) 
Ma-2 (recentni makaron) 
Kamniška jama 
Kj-1 (sigov pokrov) 
Kj-2 (sigov pokrov) 
Kj-3 (sigov pokrov) 
Kj-4 (sigov pokrov) 
Kj-5 (sigov pokrov) 
Kj-6 (stalaktit) 
Kj-7 (stalaktit) 
Kj-8 (sigov pokrov) 
Kj-9 (sigov pokrov) 
Kj-10 (sigov pokrov) 
Kj-11 (sigov pokrov) 
Kj-12 (sigov pokrov) 
Kj-13 (sigov pokrov) 
Kj-14 (sigov ;>okrov) 
Kj-15 (sigov pokrov) 
Pv-1 (makaron) 
61BQ (%o) 
-6,15 
-6,42 
-5,69 
-5,98 
-2,17 
-5,19 
-6,21 
-5,51 
-2,91 
-6,87 
-6,66 
-6,41 
-6,61 
-7,35 
-6,95 
-6,48 
-6,51 
-7,10 
-5,79 
-5,22 
-5,06 
-5,41 
-5,28 
-5,16 
-7,88 
-7,96 
-6,84 
Acta carsologica XlII, 1984 (1985) 
6l3C (%o) 
-8,06 
-8,18 
-4,85 
-7,13 
+4,01 
-3,68 
-7,82 
-5,30 
-0,62 
-9,59 
-9,82 
-0,97 
+I,51 
-2,00 
+1,42 
+1,06 
-2,62 
-3,72 
+2,21 
+2,01 
+I,85 
+1,69 
+1,79 
+1,95 
-2,51 
-1,31 
-4,76 
Na 180/13C diagramu (slika 3) vidimo, da leži večina točk na treh poljih, ki 
1eže v smeri pozitivne korelacije med izotopskima sestavama kisika in ogljika. 
Vzorci so večinoma iz globljih neprevetrenih delov jam, kjer so majhna letna 
nihanja temperature in velika vlažnost zraka. 
Izotopska sestava kisika se giblje večinoma med -5 in -8 %o (tempera-
turna odvisnost), medtem ko se izotopska sestava ogljika spreminja v odvis-
nosti od lege jame. V polju št. 1 so vzorci nižinskih jam iz Notranjske in Pri-
morske. Njihove vrednosti 613C so nizke, kar pomeni velik vpliv lažjega bio-
genega ogljika. Više leže mlajše svetle sige iz Kamniške jame (polje 2). Vpliv 
biogenega ogljika je tu zaradi večje nadmorske višine jame (1400 m) že manjši, 
108 
J. Urbanc, J. Pezdič, T. Dolenec, S. Perko, O izotopih kisika in ogljika v jamskih vodah 11 
J 
2 
o 
- 1 
-2 
-3 
- 4 
-S 
-6 
-1 
Sl. 3 
Fig. S. 
A CD 
• 
• 
+ 
• • • • 
• • • • + + A 
f+ • • ... o • . .. 
At • • + • • 
čef=> 0 
O vzorec vzet za izračun !emperalure 
sample used for temperature colculotion 
• 
+ 
• 
@ 
+ 
• Planinsko jamo 
• Škocjanske jame 
+ Dimnice 
A Postojnsko jamo 
• Kamniško jama 
* Divaško jama 
0 Predjamo 
- Mačkovca 
Izotopska sestava k1srn:a v s1gan 1z neKatenn s10vens,;.;n ja111 
Oxygen isotopic composition of flowstones from some Slovene caves 
na račun težjega ogljika iz apnenca, ki ima izotopsko sestavo ogljika nekaj 
nad O %o. Sige iz polja 3 imajo najvišje vrednosti o13C. To so starejši sigovi po-
krovi ravno tako iz Kamniške jame, katerih izotopska sestava je praktično 
enaka apnencem, v katerih je jama nastala, se pravi da je bil vpliv biogenega 
ogljika v času njihovega nastajanja zanemarljiv. Zato lahko sklepamo, da ta-
krat rastlinske odeje nad jamo ni bilo ali pa je bila zelo borna. 
V vhodnem delu Planinske jame, kjer sige nastajajo v bolj suhem in pre-
vetrenem okolju z večjimi temperaturnimi razlikami, sta imela dva vzorca 
tako ekstremni izotopski sestavi, da jih nismo mogli niti vnesti v diagram. in 
sicer: 
Pj-18 
Pj-22 
g1so = -2,17 %0 
6180 = -2,91 o/oo 
o13C = +4,01 o/oo 
o13C = -0,62 %o 
Pri obeh vzorcih gre za vpliv evaporacije. Kapnika sta rastla v bolj su-
hem in vetrovnem delu jame, kar nakazuje tudi njuna oblika. 
109 
12 Acta carsologica XIII, 1984 (1985) 
SKLEP 
Z masnospektrometrično analizo smo ugotovili, da niha izotopska sestava 
kisika v raziskanih sigah od -2 do -9 %0 PDB. Izotopska sestava kisika v 
sigah jf' odvisna od temperature in izotopske sestave kisika v sigotvornih 
vodah, ki so večinoma mineralizirane in homogenizirane meteorne vode z 
manjšega zbirnega področja. Za recentne sige smo ugotovili dobro sovpadanje 
temperatur, ki smo jih izračunali iz kisikovega izotopskega ravnotežja z iz-
merjenimi temperaturami sigotvorne vode, kar potrjuje, da se kalcit v jam-
skih sigah izloča v ravnotežju s sigotvorno vodo. Izjemo predstavljajo sige 
iz suhih, prevetrenih delov jam z velikimi temperaturnimi nihanji, kjer se izo-
topska sestava vode spremeni zaradi izhlapevanja. 
Izotopska sestava ogljika v raziskanih vzorcih sig niha od +4 do -11 %o 
PDB. Variabilnost 613C v sigah zavisi od izotopske sestave ogljika v sigotvor-
ni vodi, sestava le-te pa se med letom precej spreminja. Na izotopsko sestavo 
ogljika v vodi vpliva ogljik iz zračnega CO2, zatem CO2, ki nastaja v vegeta-
cijskem pokrovu pri razkroju ,organskih komponent in pri dihanju ter končno 
ogljik iz raztapljajočih se apnencev. 
Poznavanje izotopske sestave kisika in ogljika v recentnih sigah nam tako 
omogoča, da se lahko lotimo tudi interpretacij značilnosti izotopske sestave 
starejših sigovih profilov, od katerih pričakujemo paleoklimatske podatke. 
Potrebno ho razrešiti problem analize primarne vode v sigovih vključkih in 
nadaljevati podrobne raziskave posameznih mehanizmov izotopske frakciona-
cije v kraških procesih. Rezultati teh raziskav nam lahko razrešijo marsikateri 
za sedaj nerešljiv krasoslovni problem. 
110 
J. Urbanc, J. Pezdič, T. Dolenec, S. Perko, O izotopih kisika in ogljika v jamskih vodah 13 
LITERATURA 
C r a i g, H., 1975: The meauremen1s of oxygen isot()ll}e paleotemperatures. Proc. 
spoleto Conf. Stable Isotopes Oceanogr. Studies Paleotemp. 3. 
Faure, G., 1977: Principles of isotope geology. Wiley&Sons, New York. 
Gam s, I., 1974: Kras. Slovenska matica, Ljubljana. 
G e y h, M. A., 1970: Isotopenphysikalische Untersuchungen an Kalksinter, ihre 
Bedeutung filr di-e 14C-Altersbestimmung von Grundwasser und die Erforschung 
des Paleoklimas. LeoL Jahrbuch 88, Hannover. 
G o s p od a r i č, R., 1981: Generacije sig v klasičnem krasu Slovenije. Acta carso-
logica 9/3, Ljubljana. 
Habe, F., 1970: Predjamski podzemeljski svet. Acta carsologica 5, Ljubljana. 
H e n d y, C. H., 1971: The isotopic geochemistry .of speleothems. Geochemica et 
Cosmoschemica Acta 35. 
Ho e f s, J., 1980: Stable isotope geochemistry. Springer-Verlag 1980. 
I A E A, 1981: Statistical treatment of environmental isotope data in precipitation. 
International Atomic Energy Agency - Technical Reports Series 206, Vienna. 
K o go v še k, J., Habič, P., 1980: Proučevanje vertikalnega prenikanja vode na 
primerih Planinske in Postojnske jame. Acta carsologica IX/5, Ljubljana. 
O Ne i 1, J. R. et al., 1969: Oxygen isotope fractionation on divalent metal carbo-
nates. J. Chem. Phys. 51. 
Pez d i č, J. et al., 1984: Isotopic study of karst water. Final report IAEA, Ljub-
ljana. 
Urbanc, J„ 1982: Kamniška jama. Naše jame 23-24, Ljubljana. 
111 
14 Acta carsologica XIII, 1984 (1985} 
ISOTOPIC COMPOSITION OF OXYGEN AND CARBON 
IN CAVE WATER AND SPELEOTHEMS OF SLOVENJA 
Isotopic composition of oxygen (o 1il0) and carbon (o13C) in recent cave carbo-
nates were investigated, Some young still growing straw stalactites were analysed. 
For these samples the 'isotopic composition of oxygen in sinter as well as that in 
water are known, so one can calculate the formation temperatures from equations 
1 and 2 in the text, The calculated temperatures of formation are in good agree-
ment with those measured in the caves, Results are presented in Table 1 and 
Figure 2, 
Isotopic composition of oxygen and carbon in older speleothems were also de-
termined, Here the isotopic composition of oxygen varies between -2 %0 and -9 %o 
PDB and that of carbon between +4 and -11 %o PDB, Results are presented in 
Table 2 ,;ind Figure 3, Most samples show a good positive correlation between the 
oxygen and carbon isotopic composition, These values already reflect the climatic 
conditions during the crystallization processes, but we couldn't calculate the exact 
formation temperature, because we haven't yet determined the isotopic composi-
tion of water in fluid inclusions, The samples from Kamnik cave (about 1400 m 
above sea leve]), far instance, exhibit a higher 13C concentrations compared to tho-
se from the other caves with the mean altitude ob about 500 m. 
112