GEOLOGIJA 41, 165-190 (1998), Ljubljana 1999
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha
in Sovodnja
Zircon in the Val Gardena sandstone from the Žirovski vrh and Sovodenj
region, W Slovenia
Dragomir Skaberne
Geološki zavod Slovenije
Dimičeva 14, 1000 Ljubljana, Slovenija
Ključne besede: cirkon, Grodenska formacija, perm, Žirovski vrh, Slovenija
Key words: zircon, Val Gardena Formation, Permian, Žirovski vrh, Slovenia
Kratka vsebina
Grodenska formacija permske starosti med Cerknim in Smrečjem je zaradi ru-
dnih koncentracij urana in bakra ena zanimivejših formacij v Sloveniji. Litofacial-
no korelacijo smo skušali izpopolniti z analizo zastopanosti tipoloških oblik cirko-
na. V grodenskem peščenjaku smo od 64 oblik v Pupinovi tipološki klasifikaciji za-
sledili 37 različnih oblik cirkona. Povezave med posameznimi oblikami cirkona, ki
jih lahko združimo v sedem skupin, so relativno slabe. S tipološkimi oblikami cir-
kona je možno ločevati in korelirati posamezne litostratigrafske člene s povprečno
82 % zanesljivostjo. Znotraj posameznih členov pa je podrobnejša korelacija na se-
danji stopnji raziskanosti nezanesljiva. Glede na najbolj izraženo polje oblik S19 in
S24 sklepamo, da so imele največji vpliv med magmatskimi kamninami na izvornem
območju magmatske kamnine orogenega območja Ca-alkalne in K-Ca-alkalne se-
stave.
Abstract
The Val Gardena Formation of the Permian age in the Žiri region between Cer-
kno and Smrečje is one of more interesting formations in Slovenia because of occur-
rences of ore concentrations of uranium and copper. We tried to improve the lithofa-
cial correlation by analysis of crystal forms of zircon. In the investigated Val Garde-
na sandstone, 37 different forms of zircon were found of the 64 types of the Pupin's
typologic classification. Correlation between different crystal forms of zircon is re-
latively low, and they cluster into seven groups. The lithostratigraphic members can
be distinguished and correlated according to the zircon crystal forms with the mean
certainty of 82 %. However, within the lithostratigraphic members the detailed cor-
relation is uncertain at the present stage of our knowledge. The field of the most
frequent zircon crystal forms S19 and S24 indicates the prevailing influence of oro-
genic types of igneous rocks of Ca-alkaline and K-Ca-alkaline composition between
different igneous rocks in the source area.
166_Dragomir Skaberne
Uvod
V Sloveniji so kamnine Grodenske formacije, ki jo starostno uvrščamo v permsko
periodo, ohranjene in razvite v največjem sklenjenem obsegu in debelini na Žirov-
skem, med Cerknim in Smrečjem. Na tem območju so v grodenskih kamninah že v
prejšnjem stoletju poznali številne pojave bakrove rude. Po odkritju radioaktivnih
anomalij na Žirovskem vrhu leta 1960, se je zanimanje za grodenske kamnine zelo
povečalo. Nadaljne raziskave so vodile k odprtju Rudnika urana Žirovski vrh, ki pa
je od leta 1991 v fazi zapiranja.
Pri raziskovanju in kasnejšem sledenju uranove rude so se geologi srečevali s pro-
blemi korelacije, ki so posledica razgibanega rečnega sedimentacijskega okolja, v ka-
terem so se usedali sedimenti, ki grade sorazmerno monotone klastične kamnine spo-
dnjega dela Grodenske formacije. Ti so brez značilnih fosilnih ostankov, brez vodil-
nih horizontov in s številnimi naglimi facialnimi spremembami ter v nekaterih delih
v kompleksnih strukturnih odnosih. V takih razmerah so raziskovalci poskušali priti
do podrobnejše litološko facialne korelacije in med drugim tudi do korelacije na
osnovi mineralne sestave lahke in težke frakcije.
Veliko podatkov o sestavi in korelaciji grodenskih kamnin je v neobjavljenih poro-
čilih. Iz prvega obdobja raziskav je podatke o razvoju in korelaciji grodenskih ka-
mnin na Žirovskem vrhu zbral O m a 1 j e v (1965, 1967 a, b). Iz tega obdobja so po-
datke objavili tudi Ristič in Markov (1971) ter P r o t i č s sodelavci (1972), ki
izkazujejo tedanjo stopnjo poznavanja grodenskih kamnin v rudišču Žirovski vrh.
Leta 1971 je geološke raziskave na območju Žirovskega vrha prevzel Geološki zavod
Ljubljana. S tega obdobja sta za korelacijo pomembni predvsem dve deli. L u k a c s
in Florjančič (1974) sta dokazala, da v osrednjem delu rudišča ni štirih pasov
orudenja, temveč so le-ti posledica nagubane strukture (dvojna S struktura). Za li-
tološko facialno korelacijo je pomembno delo Budkoviča (1980), ki je v spo-
dnjem delu Grodenske formacije imenovanem siva grodenska formacija, ločil deset
litostratigrafskih horizontov. Ta razdelitev je služila tudi za operativno korelacijo na
območju rudnika Žirovski vrh. Od 1978 do 1985 je M 1 a k a r litostratigrafsko opre-
delil celotno Grodensko formacijo med Cerknim, Žirovskim vrhom in Smrečjem ter
opisal geološko zgradbo obravnavanega ozemlja.
S sestavo grodenskih kamnin na tem območju so se ukvarjali Hinterlechner-Rav-
nikova, Grad, Ramovš, Grafenauer, Radoševič, Jankovič, Protič, Drovenik, Silvestro-
va, Orehkova, Dolenec, Skaberne, Štrumberger in drugi. Podrobnejšo korelacijo v
spodnjem, pretežno sivem, uranonosnem delu Grodenske formacije so skušali vzpo-
staviti z analizo mineralov težke frakcije.
V grodenskem peščenjaku je do 1.4%, povprečno 0.28% masnega deleža težke
frakcije. Od tega pripada večina neprozornim zrnom: ilmenitu, levkoksenu, magneti-
tu, hematitu, hematitiziranim drobcem in piritu ter sfaleritu, ki sta avtigena. Med
prozornimi težkimi minerali, ki so količinsko podrejeni, so bili ugotovljeni: cirkon,
rutil, turmalin, granati, amfiboli, apatit, zoisit (klinozoisit), epidot, pirokseni, titanit,
stavrolit, disten in andaluzit, kot pretežno terigena zrna, brookit, ki je lahko terigen
ali avtigen in barit kot avtigen mineral. Poleg tega so v težki frakciji tudi kloriti in
biotit. Cirkon, rutil, turmalin, granati, amfiboli, apatit, zoisit (klinozoisit) in epidot
predstavljajo večino prozornih težkih mineralov, medtem ko so ostali v manjšem šte-
vilu vzorcev, in sicer v sledovih. Kljub številnim poskusom, tudi z analizo mineralov
težke frakcije, niso prišli do podrobnejše korelacije znotraj sivega, spodnjega dela
Grodenske formacije (Skaberne, 1995).
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_167
Kasneje jeŠtrumberger (1986 a) začel proučevati uporabnost cirkona kot ko-
relacijskega minerala v spodnjem delu Grodenske formacije. Študij cirkona smo v
več fazah nadaljevali do 1990 in ga razširili na večji del Grodenske formacije. Zbrane
podatke in izsledke objavljamo v tem prispevku.
Cirkon je namreč prisoten v vseh vzorcih in pogosto predstavlja prevladujočo
komponento mineralov težke frakcije. Zaradi spremenljivosti oblik, barv, optičnih in
drugih fizikalnih ter kemičnih lastnosti cirkona v odvisnoti od pogojev in okolja nje-
govega nastanka ter njegove visoke mehanske in kemične stabilnosti med prepereva-
njem, transportom in diagenezo se cirkon pogosto uporablja za stratigrafsko korela-
cijo in diferenciacijo sedimentnih, metamorfnih in magmatskih kamnin. Cirkon je tu-
di pomemben mineral za ugotavljanje petrogeneze, izvora, paleogeografskih inter-
pretacij, določanje absolutne starosti, opredeljevanje mineraloške zrelosti klastičnih
sedimentov in kot stabilnostni indikator v razvoju tal (M a r s h a 1 1, 1967).
Kristalna oblika cirkona
Cirkon je primarni magmatski mineral, ki nastaja večinoma med začetnimi fazami
kristalizacije magme. Njegova kristalna oblika se spreminja od dolgih prizmatskih,
preko prizmatskih do bipiramidalnih oblik. Na osnovi eksperimentalnih in petrolo-
ških študij so ugotovili, da na kristalno obliko cirkona vplivajo predvsem sledeči ke-
mični in fizikalni pogoji:
Razmerje med alkalijami (predvsem Na) in aluminijem: naraščanje razmerja
(Na+K)/Al > 1 v talini pospešuje nastanek bipiramidalnih kristalnih oblik cirkona
(Poldervaart, 1956; K o s t o v, 1973; Pupin & Ture o, 1972 b; C a r u b a,
1978).
Kislost taline: naraščanje kislosti taline pospešuje nastanek sploščenih kristalnih
oblik (C a r u b a et al., 1975).
Količina vode v talini: v „suhih" magmah se pri cirkonih razvije predvsem prizma
(100), v „mokrih" pa prizma (110) (Pupin et al., 1978).
Spremembe v kemični sestavi cirkona: nadomeščanje Zr z U, Th, P in vodo do-
mnevno pospešujejo nastanek bipiramidalnih oblik, medtem ko nadomeščanje Zr s
Hf pospešuje nastanek prizmatskih oblik (K o s t o v, 1973). Spremenljivost oblike v
odvisnosti od koncentracij določenih slednih prvin sta proučevala tudi B e n i s e k
in F i n g e r (1993).
Temperatura: z naraščanjem temperature se veča prizma (100) in manjša prizma
(110) (Pupin & Ture o, 1972 c, 1975). Hkrati s tem je opazna povezava med višjo
temperaturo in povečanjem količine Zr, V, Co, Ni in redkih zemelj v magmatskih ka-
mninah (Pupin, 1985).
Prenasičenost taline s Zr: pri visoki prenasičenosti taline raste prizma (110) hitreje
od prizme (100), pri nizki prenasičenosti pa je razmerje hitrosti rasti prizem obratno.
Rast piramid (211) pa naj bi bila odvisna od količine adsorbiranih drugih atomov na
te ploskve (V a v r a, 1990).
Hitrost kristalizacije: hitra kristalizacija pospešuje nastanek dolgih prizmatskih
kristalov (K o s t o v, 1973).
Velikost kristalov: oblika kristalov cirkona se spreminja z njegovo rastjo in se kot
dominantna razvija prizma (110) nad prizmo (100) (K 6 h 1 e r, 1970; Pupin &
T u r c o , 1972 a, b). To je lahko tudi posledica znižanja temperature.
Cirkoni iz kimberlitov so zaobljeni (K r e s t e n et al., 1975).
168_Dragomir Skaberne
Pogoji, ki vplivajo na kristalno obliko cirkonov, niso neodvisni med seboj. Zato je
kristalno obliko cirkonov težko vezati le na enega izmed njih. P u p i n in T u r c o
(1975) sklepata, da na kristalno obliko cirkonov od navedenih pogojev najbolj vpliva-
ta temperatura kristalizacije in razmerje alkalnih ter aluminijevih ionov v magmi.
Pri tem pa bi morali vedno upoštevati kinetiko rasti cirkona (V a v r a, 1990).
V metamorfnih kamninah, ki so bile izpostavljene nizki in srednji stopnji metamor-
foze, naj bi novonastali cirkon rasel pretežno sintaksialno na starejših zrnih in se tako
njegova oblika ne bi bistveno spremenila. Pogosto so zrna cirkona nekoliko zaobljena,
kar bi bila lahko posledica delne spremembe med metamorfozo (Turco & Pupin,
1982). Delno zaobljena in avtigeno obrasla zrna cirkona pa so lahko le indikator meta-
sedimentnih kamnin (W y a t t, 1954; V i t a n a g e, 1957; Murthv & Sid-
ri i q u i e , 1964). V visoko metamorfnih kamninah so opazili ponekod popolno rekri-
stalizacijo in nastanek novih kristalnih oblik cirkona (G a s t i 1 et al., 1967; Daviš
et al., 1968; A 1 i n a t et al., 1979; B 1 a 11 et al., 1980). Možnost takih sprememb pri
visoki stopnji metamorfoze nakazujejo tudi novejše raziskave (F a r g e s, 1994).
V sedimentnih in nizkometamorfnih kamninah so cirkonova zrna pogosto zaoblje-
na. Kljub mehanski odpornosti cirkona se njegova zrna zaradi abrazije med trans-
portom lahko zaoblijo. Običajno pa je za izrazitejšo zaoblitev cirkonovih zrn potre-
bnih več sedimentacijskih ciklov. Poleg tega poročajo tudi o avtigenezi cirkona v se-
dimentnih kamninah (H u 11 o n, 1950; A w a s t h i, 1961). Medtem ko S a x e n a
(1966) zelo poudarja pomembnost avtigenega nastajanja cirkona v sedimentnih in
nizkometamorfnih kamninah, paMarshall(1967) tolikšnemu poudarku nastaja-
nja avtigenega cirkona v diagenetskih in nizkometamorfnih pogojih oporeka.
Za uporabo kristalne oblike cirkona v petrologiji moramo opazovanje oblik večje-
ga števila cirkonovih zrn kvantificirati. V literaturi zasledimo tri metode:
1. Najstarejše so statistične metode merjenja dolžine in širine kristalov in njunega
razmerja - razpotegnjenosti. Te podatke so prikazovali grafično v obliki histogramov
ali frekvenčnih porazdelitvenih krivulj. Alper in Poldervaart (1957) sta na
tej osnovi razvila metodo reducirane glavne osi, kjer se iz meritev dolžin (x) in širin
(y) izračunajo povprečne vrednosti in standardni odkloni obeh dimenzij.
2. Fouriejevo analizo oblik dvodimenzionalnih projekcij cirkonovih zrn je uporabil
B y e r 1 y s sodelavci (1975).
3. Prevladovanje glavnih prizem in piramid pri posameznih kristalnih oblikah cir-
kona so povezali v skupine in podskupine ter jih prikazali v mrežnem diagramu
(Pupin & Ture o, 1972 a, c). P u p i n in Turco (1972 c, 1975) razlagata prev-
ladujoči razvoj prizme (100) nad prizmo (110) kot posledico naraščanja temperature
kristalizacije cirkona in na osnovi tega izračunavata indeks T. Prevladujoči razvoj pi-
ramide (101) nad piramido (211) pa vezeta na naraščanje razmerja alkalije/Al in na
osnovi tega izračunavata indeks A.
Osnovne geološke značilnosti obravnavanega ozemlja
Kamnine Grodenske formacije se raztezajo med Cerknim, Žirovskim vrhom in
Smrečjem v smeri NW-SE na dolžini približno 20 km in širini do 5 km v obliki neena-
komerno širokega pasu. V širšem geotektonskem pogledu prištevamo obravnavano
ozemlje k Dinaridom, v ožjem smislu pa k idrijsko - žirovskemu ozemlju, ki je del Tr-
novskega pokrova (Mlakar, 1969;Placer, 1981). Krovno zgradbo sekajo številni
dinarsko in prečno dinarsko usmerjeni prelomi. Starostno uvrščamo kamnine
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_169
Grodenske formacije v srednji perm po tridelni ali v spodnji del zgornjega perma (ka-
zanij) po dvodelni razdelitvi perma. V talnini Grodenske formacije leže diskordantno
sive do temno sive klastične kamnine, ki jim pripisujemo karbonsko starost, pri če-
mer dopuščamo možnost, da seže najvišji del teh tudi v spodnji perm. Krovnino
Grodenske formacije grade karbonatne sedimentne kamnine zgornjepermske staro-
sti. Obravnavano ozemlje (si. 1) je Mlakar v letih 1978 do 1982 v okviru raziskovalne
naloge Geološki faktorji kontrole Hg, Cu in U mineralizacije geološko skartiral. Na
podlagi litoloških značilnosti je Grodensko formacijo razdelil na šest superpozicij-
skih enot A1; A2, A3/1, A3/2, B in C, ki jim pripisujemo značaj litostratigrafskih čle-
nov, in jih poimenoval.
SI. 1. Situacijska karta širšega raziskovalnega območja, ki ga je podrobno geološko skartiral
Mlakar (1979 - 1982)
Fig. 1. Location map of the larger investigated area geologically mapped by M 1 a k a r (1979 -
1982)
Brebovniški člen (Br - Ax) sestavljajo večinoma sivi in zelenosivi, ponekod rdeči in
zeleni peščenjaki in konglomerati ter podrejeno muljevci. Na območju Žirovskega vr-
ha je v zgornji polovici tega člena uranovo orudenje. Debelina člena se spreminja od
10 do 400 m.
Hobovški člen (Ho - A2) je iz rdečega muljevca z lečami rdečega in sivega drobno-
zrnatega peščenjaka, v katerem so ponekod pojavi Cu. Člen je debel od 20 do 280 m.
Zalški člen (Za - A3/X) grade večinoma rdeči, različno zrnati peščenjaki in podreje-
no muljevci. Njihova debelina se giblje med 180 in 380 m.
Koprivniški člen (Ko - A3/2) sestavljajo konglomerati in različno zrnati peščenjaki, v
manjši meri muljevci. Na območju Žirovskega vrha doseže debelina tega člena 550 m.
Škofješki člen (Šk - B) je na območju Škofja in Sovodenj razvit kot siv peščenjak,
ki je ponekod tudi oruden s Cu, na območju Žirovskega vrha pa se skupaj z njim po-
javlja tudi svetlo siv ponekod rožnat konglomerat. Debelina se spreminja od 20 do
100 m. Na Lavrovcu, kjer predstavlja bočni ekvivalent Žalskega in Koprivniškega
člena, pa doseže debelino 740 m.
170_Dragomir Skaberne
SI. 2. Litostratigrafski razvoj Grodenske formacije na območju Žirovskega vrha z lego vzorče-
vanih profilov P-10, Pr-9/16, Kl, Ral, projeciranih profilov B, E z območja Sovodnji, Ra2 z
območja Golega vrha in Pr z območja Smrečja. Na levi strani so prikazani izdvojeni makrocikli.
Osenčeni del profila označuje sivo in zeleno obarvane kamnine
Fig. 2. Lithostratigraphic development of the Val Gardena Formation in the region of Žirovski
vrh with positions of sampled profiles P-10, Pr-9/16, Kl, Ral, projected profiles B, E from the
Sovodenj, Ra2 from the Goli vrh and Pr from the Smreče region. Macrocycles are shown on the
left. Shadowed part of profile indicated grey and green coloured rocks
Cirkon v gródenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_111
Dobračevski člen (Do - C) grade raznobarvni muljevci in podrejeno drobnozrnati
peščenjaki. Doseže debelino 120 m, proti SE pa se izklinja.
Skupna debelina Grodenske formacije se, podobno kot debeline posameznih čle-
nov, lokalno spreminja in to od 200 do 1750 m ter doseže največji obseg na območju
Žirovskega vrh (si. 2).
Obravnavane grodenske kamnine interpretiramo kot produkt pretežno rečnega se-
dimentacijskega okolja s skoraj vsemi proksimalno - distalnimi spremembami podo-
kolij od aluvialnih vršajev do prepletajočih in meandrirajočih vodnih tokov z obse-
žnimi poplavnimi ravninami in plitvimi jezeri (Skaberne, 1995).
V zapolnitvi osrednjega dela sedimentnega bazena, ki obsega območje Žirovskega
vrha, lahko ločimo štiri makrocikle (si. 2). Prvi in drugi sta retrogradacijska, tretji,
najdebelejši, pa je progradacijski. Četrti makrocikel ima retrogradacijski značaj in se
konča z morsko transgresijo in usedanjem karbonatnih sedimentov zgornjega perma
(Skaberne, 1995).
Analitska metodologija
Za določitev težke frakcije smo vzeli vzorce iz podrobno posnetih profilov, ki zaje-
majo posamezne dele litostratigrafskih členov Grodenske formacije. Pri tem smo pa-
zili, da so si bili vzorci po zrnavosti kolikor mogoče podobni. Večinoma pripadajo
drobnozrnatemu peščenjaku, zastopani pa so tudi debeleje zrnati litološki različki.
Težko frakcijo so izločili v laboratorijih Geološkega zavoda Ljubljana. Uporabili
so gravitacijsko metodo z bromoformom specifične mase 2.89 g/cm3 in ločili 9 do 20 g
frakcije velikosti 0.063 do 0.2 mm.
Kvalitativno in kvantitativno mikroskopsko sestavo težkih mineralov sta določili
S. Orehkova in M. Silvestrova.
Tipološke analize cirkonov niso bile izvedene na vseh vzorcih, pri katerih je bila
določena kvalitativna in kvantitativna sestava težke frakcije. Omejili smo se na
manjše število (56) vzorcev iz deveteh profilov. Z njimi smo zajeli pet od šestih li-
tostratigrafskih členov Grodenske formacije (si. 2). Vendar pokritost z vzorci ni ena-
komerna. Približno polovica vzorcev izvira iz uranonosnega Brebovniškega člena,
medtem ko Dobračevskega člena zaradi slabe razgaljenosti nismo raziskali.
Izmed zrn težkih mineralov smo pod stereolupo izbrali zrna cirkona in pripravili
monomineralni preparat, ki je obsegal približno sto zrn. Zaradi majhnega vzorca in
nizkega odstotka prozornih težkih mineralov, vsebujejo nekateri preparati tudi manj-
še število cirkonovih zrn. V populaciji cirkonovih zrn so bila ugotovljena euhedralna
in zaobljena zrna. Ker je tipološko analizo mogoče izvesti le na euhedralnih zrnih,
smo pri pripravi preparata skušali izbrati čimvečje število takih zrn. Njihovo število
se spreminja od 10 do 98 in je povprečno 56. Vsak preparat vsebuje tudi nekaj zao-
bljenih zrn cirkona.
Kvalitativno in kvantitativno tipološko analizo cirkona, pri kateri smo uporabili
Pupinovo tipološko klasifikacijo (si. 3) (P u p i n & Turco, 1972 c; P u p i n, 1980),
smo izvedli z elektronskim rasterskim mikroskopom Jeol JSM P-15 na Oddelku za
geologijo Naravoslovnotehniške fakultete Univezre v Ljubljani. Preparati so bili na-
parjeni z ogljikom in aluminijem. Tipološko obliko cirkonovih zrn smo določali z di-
rektnim opazovanjem na monitorju. Fotografirali smo le lepša zrna različnih tipolo-
ških skupin in nekatere posebnosti posameznih zrn. Kvantitativne podatke zastopa-
nosti posameznih tipoloških oblik smo statistično ovrednotili s korelacijsko, faktor-
sko, klastersko in diskriminantno analizo ter testom t.
172_Dragomir Skaberne
SI. 3. Pupinova tipološka klasifikacija cirkonov (prirejeno po P u p i n-u, 1980, 20, Fig. 1)
Fig. 3. Pupin's typologie classification of zircon (modified after Pupin, 1980, 20, Fig. 1)
Rezultati raziskav in razprava
Kristalne oblike in nekatere značilnosti cirkona
V raziskanih vzorcih smo od 64 oblik zajetih v Pupinovi tipološki klasifikaciji na-
šli 37 (si. 4), ki pripadajo večinoma osrednjemu in spodnjemu delu Pupinove tipolo-
ške klasifikacije oblik cirkonov.
Poleg sorazmerno simetrično zgrajenih zrn smo pogosto zasledili tudi asimetrična
zrna in zrna z morfološkimi lastnostmi dveh tipoloških oblik, in sicer večinoma med
oblikami, ki jih določajo velikosti piramid (101) in (211): S19 - S20 (si. 5A), S18 - S20,
S17 - S19 (si. 5C), S22 - S23, S23 - S24 (si. 5B), S12 - S13, S13 - S14, S12 - S14, S7 -
S8, S7 - S9, S10 - P2. V večini opisanih primerov je simetrijska ravnina bolj ali manj
asimetričnih zrn v smeri ravnin, ki jih določajo osi c-a in c-b, v redkih primerih pa
osi a-b. Pogosto je opazen tudi asimetrični razvoj velikosti prizem. V nekaterih red-
kih primerih smo opazili zrna, pri katerih se spremeni tudi razmerje med velikostmi
prizem (100) < (110): zrna z značilnostmi skupin S17 - S7 (si. 5D). V primeru zrn z
značilnostmi dveh oblik smo pri kvantitativni sestavi upoštevali obe obliki.
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_173
SI. 4. Tipološke oblike cirkona ugotovljene v grodenskem peščenjaku
Fig. 4. Typologie forms of zircon found in the Val Gardena sandstone
174_Dragomir Skaberne
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_175
Pri nekaterih zrnih opazujemo tudi bolj ali manj kompleksne zraščence dveh, treh
ali več oblik (si. 5E, F).
Poleg opisanih euhedralnih zrn cirkona so prisotna tudi zrna z različno stopnjo za-
obljenosti. Pri nekaterih slabo zaobljenih zrnih je še mogoče določiti prvotno obliko,
medtem ko pri bolj zaobljenih lahko sklepamo le na skupino oblik (si. 5G), pri zelo
zaobljenih zrnih pa tudi to ni več mogoče.
Zrna cirkona so rahlo rožnata, redkeje temneje rožnata ali brezbarvna. Temnejše
rožnate barve so večinoma relativno majhna zrna, ki smo jih opredelili v tipološko
obliko S20 ali S25. V redkih cirkonovih zrnih zasledimo tudi conarno zgradbo. Neka-
tera zrna cirkona so nekoliko motna in vsebujejo vključke neprozornih mineralov.
Redka med njimi so magmatsko korodirana ali imajo odtise podolgovatih kristalov
(si. 5B, F).
Zaradi usmerjenih pritiskov so posamezna zrna cirkona enkrat ali večkrat počena
in zlomljena, njihovi deli pa so lahko deloma zmaknjeni (si. 5H). V razpokah je zrasla
illit-sericitna epiosnova, ki veže posamezne dele cirkonovih zrn. Spremembe fizikal-
no-kemične sestave raztopin so povzročile delno raztapljanje in najedanje posame-
znih zrn (si. 51, J) ter ponekod ponovno izločanje avtigenega cirkona (si. 5J).
Kvalitativno in kvantitativno kemično sestavo cirkonov je določal Štrum-
b e r g e r (1986 b) z elektronskim mikroanalizatorjem. Raziskal je tri vzorce iz pro-
fila P-10, v katerih je določil kvantitativno kemično sestavo 40 zrn cirkona. Na vsa-
kem zrnu je analiziral tri točke: na obeh robovih in v sredini. Določal je Si, Zr, Hf, Y,
U, Th, Fe in P; pri tem so bile vsebnosti P na meji detekcije in jih ne navajamo. Anali-
zirana zrna so pripadala sledečim tipološkim oblikam: S3, S4, S5, S12, S18, S19, S24,
Pl, P2, P3, P4 in L5. Povprečne vsebine ugotovljenih oksidov so v tabeli 1.
SI. 5. Zrna cirkona z morfološkimi lastnostmi dveh tipoloških oblik A. S19 - S20, (Pr-9/16/92.8),
pov: 300x; B. S23 - S24 z odtisi manjših podolgovatih kristalov, (Pr-9/16/15.4), pov: 300x; C.
S17 - S19, (Bl/11.0), pov: 270x; D. S17 - S7, (Pr-9/16/88.0), pov: 270x; E. zraščenec treh delno
razvitih zrn cirkona oblik S19 in S17, (Pr/8.5), pov: 270x; F. zraščenec zrn cirkona oblik S19 z
odtisi manjših podolgovatih kristalov, (Pr-9/16/59.2), pov: 300x; G. zaobljeno zrno zraščenca
cirkona, ki je imelo verjetno obliko Sil ali S12 ali S13, (Kl/7.2), pov: 270x; H. zdrobljeno zrno
cirkona obike S19 (spodnji del), posamezne dele veže illit-sericitna episonova, (E/173.7), pov:
300x; I. najedeno zaobljeno zrno cirkona, (E/23.3), pov.: 530x; J. najedeno zrno cirkona, na kate-
rem je opazna avtigena rast (Pr-9/16/23.3), pov: 400x
Fig. 5. Zircon grains with morphologic properties of two typologic forms A. S19 - S20,
(Pr-9/16/92.8), mag.: 300x; B. S23 - S24 with impressions of small elongated crystals,
(Pr-9/16/15.4), mag.: 300x; C. S17 - S19, (Bl/11.0), mag.: 270x; D. S17 - S7, (Pr-9/16/88.0), mag.:
270x; E. intergrowth of three partly developed zircon crystal forms S19 in S17, (Pr/8.5), mag.:
270x; F. intergrowth of zircon crystal forms S19, (Pr-9/16/59.2), mag.: 300x; G. rounded grain of
zircon intergrowth of possibly Sll or S12 or S13 types, (Kl/7.2), mag.: 270x; H. broken zircon
grain of type S19 (lower part), parts of zircon are baund by illite-sericite epimatrix, (E/173.7),
mag.: 300x; I. etched rounded grain of zircon, (E/23.3), mag.: 530x; J. etched grain of zircon with
authigenic overgrowth, (Pr-9/16/23.3), mag.: 400x
176_Dragomir Skaberne
Tabela 1. Kemična sestava nekaterih tipoloških oblik cirkona (v %)
Table 1. Chemical composition of some typological forms of zircon (in %)
Tip. - tipološka oblika; OKS - vsota oksidov; N - število analiziranih zrn; (po Štrumber-
g e r j u , 1986 b)
Tip. - typological form; OKS - sum of oxides; N - number of analyzed grains; (after Strum-
berger, 1986 b)
Podrobnejša analiza povezave tipoloških oblik in kemične sestave ni možna, ker
niso analizirane vse najbolj zastopane oblike in je bilo število zrn cirkona v nekaterih
skupinah premajhno. Poleg tega ne razpolagamo s podatki posameznih meritev.
Kljub temu je iz tabele 1 razvidno, da imajo tipološke oblike S18, S19 in S24, med
katerimi sta S19 in S24 med najboj zastopanimi v celotni populaciji cirkonovih zrn,
povišane vrednosti Y20 (> 0.12 %), Th02 (> 0.10 %), in FeO (> 0.19 %), pri čemer so
razlike pri Th02 in FeO izrazite, za Y20 pa se mejni vrednosti približujeta tudi obliki
S5 in P4. Iztopajoče visoke vrednosti U02 (> 0.09 %) imajo oblike S5, S12 in P4. Pri
porazdelitvi Hf02 sta opazni dve populaciji. Prvo s koncentracijami Hf02 < 1.30 % in
povprečjem 0.81 % sestavljajo oblike S4, S5, P3, P4 in L5, drugo s koncentracijami
Hf02 > 1.30 % in povprečjem 1.58 % pa oblike S3, S12, S18, S19, S24, Pl in P2. Ti
dve skupini ne odražata sistematične spremenljivosti vsebnosti Hf02 glede na Pupi-
novo tipološko klasifikacijo.
Analiza tipoloških oblik cirkona
Kvantitativno analizo tipoloških oblik cirkona smo izvedli z vidika ugotavljanja
povezav med tipološkimi oblikami (spremenljivkami) in vzorci (enotami), ki so z nji-
mi opredeljeni. Pri tem smo upoštevali le oblike, ki so v populaciji vseh euhedranih
oblik cirkona zastopane z več kot 1.5 %. Tako smo v analizo vključili tipološke oblike
S7, S8, S9, P2, S12, S13, S14, S17, S18, S19, S20, P4, S22, S23, S24 ter vzorce oprede-
ljene z njimi.
Povezave med spremenljivkami (tipološkimi oblikami) smo raziskovali s korelacij-
sko, faktorsko analizo vrste R in metodo razvrščanja v skupine vrste R.
S korelacijsko analizo obravnavamo in opazujemo sočasno dva parametra (spre-
menljivki). Za mero povezanosti spremenljivk smo uporabili Pearsonov korelacijski
koeficient, ki predpostavlja linearno povezavo med spremenljivkama. Korelacijska
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_177
analiza je razkrila slabo povezanost posameznih tipoloških oblik cirkona, saj je abso-
lutna vrednost največjega korelacijskega koeficienta le 0.48, medtem ko je najmanjša
vrednost korelacijskega koeficienta na ravni izračunanega tveganja p<0.05 0.27.
Faktorska analiza je multivariatna metoda, s katero raziskujemo odvisnosti med
opazovanji. Faktorska analiza vrste R razkriva strukturo odvisnosti med spremenljiv-
kami. Faktorji, oziroma glavne komponente so sintetične spremenjivke, ki predstav-
ljajo linearno transformacijo opazovanih spremenljivk. Določene so na tak način, da
so med seboj neodvisne, pravokotne druga na drugo, in tako, da izrazijo čim večji de-
lež celotne ali z že izdvojenimi faktorji še nepojasnene variance prvotnih spremen-
ljivk. Pri analizi glavnih komponet smo upoštevali model s sedmimi faktorji, ki razloži
73.9 % celotne variance. Vsebinsko opredelitev faktorjev smo izvedli na osnovi faktor-
ske strukture varimaksno rotiranih normaliziranih faktorskih uteži, z upoštevanjem
kritične vrednosti faktorske uteži večje ali zelo blizu 0.70 (navedene v oklepaju).
1. faktor pojasnjuje 18.7 % celotne variance in je dvopolaren. Poudarjen je pozitiv-
ni pol, na katerega sta vezani obliki S8 (0.74) in S19 (0.75) ter slabše izraženi negativ-
ni pol, ki ga najbolj obremenjuje oblika S24 (-0.68).
2. faktor opredeljuje 13.7 % celotne variance in ima razvit predvsem negativni pol.
Obremenjujeta ga predvsem obliki S17 (-0.79) in P2 (-0.69).
3. faktor razloži 11.0 % celotne variance. Na pozitivni krak je vezana predvsem
oblika S18 (0.80).
4. faktor pojasnjuje 9.2 % celotne variance. Poudarjeno je razvit njegov negativni
del, obremenjen z obliko S13 (-0.78).
5. faktor razloži 8.5 % celotne variance, z izrazitejšim negativnim delom, na kate-
rega je vezana predvsem oblika S7 (-0.89).
6. faktor veže nase 7.0 % celotne variance in ima razvit predvsem pozitivni krak,
obremenjen pretežno z obliko S9 (0.85).
7. faktor razloži 5.8 % celotne variance in je dvopolaren. Na negativni pol je veza-
na oblika S12 (-0.79), na pozitivnega pa S23 (0.69).
S hierarhično metodo razvrščanja v skupine vrste R smo, podobno kot s faktorsko
analizo, skušali razkriti načine povezav med posameznimi spremenljivkami, tipolo-
škimi oblikami cirkona in jih grafično predstaviti (si. 6). Za ugotavljanje podobnosti
med spremenljivkami smo uporabili Pearsonov korelacijski koeficient, za podobnosti
med skupinami pa Wardovo razdaljo. Metoda razvščanja v skupine je potrdila fak-
torsko strukturo. Pri razdalji povezav 0.9 se pokaže sedem skupin (si. 6), ki z manjši-
mi razlikami predstavljajo sedem faktorjev. Razlike se pojavljajo pri negativnem polu
prvega in sedmega faktorja. Obliki, ki obremenjujeta predvsem negativi krak sedme-
ga faktorja (S12, S14) sta vezani z obliko (S13) negativnega pola četrtega faktorja,
medtem ko se obliki (S22, S23) pozitivnega dela sedmega faktorja povezujeta z obli-
ko (S24) na negativnem delu prvega faktorja.
Pregled povezav med spremenljivkami (tipološkimi oblikami) cirkona kaže, da so
le-te ralativno slabo povezane med seboj. Sestavljajo sedem skupin nekoliko bolj po-
vezanih oblik. Posamezne skupine pa vsebujejo le eno do tri oblike. Analiza postavlja
pod vprašaj tudi Štrumb ergerj ev(1986 a) način združevanja posameznih
oblik v nove skupine, npr. obliki S19+S24 združeni v skupino A in obliki S18+S23
združeni v skupino B. V nove skupine so združene oblike, med katerimi so negativne
korelacije ali so vezane na različna pola istega faktorja ali nastopajo na različnih
faktorjih in v različnih skupinah. To kaže na genetsko nasprotujoče in nezdružljive
lastnosti, oziroma oblike, ki jih zato ne bi smeli združevati.
178_Dragomir Skaberne
SI. 6. Dendrogram hierarhične razvrstitve tipoloških oblik cirkona v skupine
Fig. 6. Hierarchical tree diagram of cluster analysis of typologie forms of zircon
Povezave med vzorci (enotami) smo raziskovali z metodo razvrščanja v skupine in
diskriminantno analizo.
S hierarhično metodo razvrščanja v skupine vrste Q smo skušali objektivno ugoto-
viti število skupin, ki jih sestavljajo enote, opredeljene z zgoraj podanimi tipološkimi
oblikami cirkona. Zaradi prevelikega iztopanja smo iz nadalnje analize izločili enoto
E/207.3. Pri hierarhičnem združevanju 55 enot v skupine smo za merilo podobnostmi
med enotami uporabili Evklidsko razdaljo, za merilo podobnosti med skupinami pa
Wardovo razdaljo. Pri razdalji podobnosti 60 lahko opredelimo štiri skupine (si. 7).
Člane štirih hierarhično ugotovljenih skupin smo določili z nehierarhično metodo vo-
diteljev.
Analiza variance, s stopnjo tveganja p (v oklepaju) določeno na osnovi testa F, ka-
že, da izdvojene skupine najbolje opredeljujejo oblike S19 (0.0000), S7 (0.0000), S17
(0.0000), S24 (0.0000), S12 (0.0001), P2 (0.0031), S23 (0.0038), S22 (0.0059) in S9
(0.0454).
1. skupino določa največja relativna frekvenca oblik S19 (32.90 %) in najmanjša
oblik S22 (1.83 %) in S17 (11.92 %) ter obsega 20 enot.
2. skupina ima največ oblik S7 (14.52 %) in najmanj P2 (0.83 %) in S19 (16.27 %)
ter vsebuje le 8 enot.
3. skupino opredeljuje maksimalna koncentracija oblik S24 (21.09 %), S22 (5.68 %),
S23 (3.83 %) in minimalna koncentracija oblik S12 (1.88 %) ter povezuje 14 enot.
4. skupino določa največja zastopanost oblik S17 (18.80 %), S12 (6.61 %), P2 (6.61 %)
in najmanjša zastopanost oblik S24 (5.00 %), S7 (3.81 %) in S23 (0,48 %) ter je se-
stavljena iz 13 enot.
Pripadnost enot (vzorcev) posameznim klasterskim skupinam je prikazana v tabeli 2.
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_179
SI. 7. Dendrogram hierarhične razvrstitve enot (vzorcev) v skupine
Fig. 7. Hierarchical tree diagram of cluster analysis of cases (samples)
Porazdelitev enot v skupine (tabela 2) in njihova prostorska razvrstitev v posame-
znih profilih kaže ponekod določeno korelacijo z izdvojenimi sedimentacijskimi eno-
tami, medtem ko drugod takih povezav ni zaznati. Tako lahko ugotovimo, da dosedaj
zbrani podatki tipoloških oblik cirkona ne omogočajo zanesli vej še podrobne korela-
cije znotraj posameznih litostratigrafskih členov. Temu je najbrž vzrok relativno hi-
tro spreminjanje sestave različnih tipoloških oblik cirkona, ki je lahko izraz vpliva
lokalnih izvornih območij ali premajhnega števila raziskanih enot, s katerimi bi lah-
ko razkrili morebitne zakonitosti njihovega spreminjanja.
Ker se je podrobnejša korelacija s tipološkimi oblikami cirkona izkazala za neizra-
zito, smo skušali ugotoviti, kako bi bilo mogoče z njimi korelirati in razlikovati večje
enote, posamezne litostratigrafske člene. Za to smo uporabili diskriminantno analizo,
s katero določimo diskriminantne funkcije, ki najbolje ločujejo izdvojene skupine.
Diskriminantne funkcije so neodvisne linearne kombinacije merjenih spremenljivk,
ki največ prispevajo k ločitvi skupin. Iz diskriminantnih funkcij lahko izpeljemo
klasifikacijske funkcije, ki določajo posamezne skupine. Na njihovi osnovi je mogoče
napovedati pripadnost enote posamezni skupini ali uvrstiti nove enote v določene
skupine.
Diskriminantno analizo smo izvedli za apriorno razvrstitev enot (vzorcev) v pet
skupin (1 - Brebovniški člen, 2 - Hobovški člen, 3 - Zalški člen, 4 - Koprivniški člen
in 5 - Škof ješki člen), ki so določene na osnovi prostorske lege vzorčevanega profila.
Izbrali smo analizo s postopnim vključevanjem posameznih spremenljivk v diskrimi-
nantni model. V model so bile vključene spremenljivke (tipološke oblike): S8 (0.009),
S23 (0.015), P4 (0.009), P2 (0.085), S22 (0.110), S18 (0.152), S7 (0.106), S19 (0.326)
180_Dragomir Skaberne
Tabela 2. Razvrstitev enot (vzorcev) v člene, klasterske in diskriminantne skupine
Table 2. Classification of cases (samples) into the members, cluster and discrimination groups
SAM - enota (vzorec); * - nepravilno uvrščena enota (vzorec); MEM - člen (1 - Brebovniški člen,
2 - Hobovški člen, 3 - Zalški člen, 4 - Koprivniški člen in 5 - Škofješki člen); GC - klasterske
skupine (1-4 neimenovane); GD - diskriminantne skupine (oznake enke kot pri MEM - členih)
SAM - case (sample); * - incorrectly classified case (sample); MEM - member (1 - Brebovnica
Member, 2 - Hobovše Member, 3 - Zala Member, 4 - Koprivnik Member, 5 - Škofje Member); GC
- cluster groups (1 - 4, unnamed); GD - discrimination groups (symbols the same as for MEM -
member)
in S14 (0.326), ki so navedene po postopnem zmanjševanju diskriminacijske moči in
podano stopnjo tveganja izločitve (p), določeno na osnovi testa F. Oblike S24, S13,
S12, S17, S9 in S20 niso bile vključene v model. Za ločitev med petimi skupinami
(litostratigrafskimi členi) so bile določene štiri diskriminantne funkcije, ki s standar-
diziranimi funkcijskimi in faktorskimi strukturnimi koeficienti kažejo sledeče pove-
zave med njimi in spremenljivkami vključenimi v model. Pri tem navajamo le spre-
menljivke, katerih faktorski strukturni koeficienti dosegajo ali presegajo vrednost
0.40 in so navedeni v oklepaju. Ti koeficienti so podobni faktorskim utežem pri fak-
torski analizi in bolje izražajo vsebinsko opredelitev določene diskriminantne funk-
cije kot standardizirani funkcijski koeficienti.
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_181
1. diskriminantna funkcija pojasni 60.9 % razlik med skupinami in je dvopolarna.
Na pozitivni pol sta vezani obliki S23 (0.54) in S22 (0.45), na negativnega pa S8
(-0.60).
2. diskriminantna funkcija razloži 21.0 % razlik med skupinami. Pri njej je razvit
predvsem negativni krak, katerega obremenjuje večinoma oblika P4 (-0.67).
3. diskriminantna funkcija razlikuje skupine 12.0 % in je asimetrična, s poudarje-
nim negativnim delom, na katerega je vezana predvsem oblika P2 (-0.55).
4. diskriminantna funkcija pojasni še preostalih 6.1 % razlik med skupinami. Tudi
ta funkcija ima bolj razvit negativni pol, ki ga obremenjujeta pretežno obliki S18
(-0.42) inS14 (-0.40).
Navedene štiri diskriminantne funkcije, od katerih sta le prvi dve statistično zna-
čilni na stopnji tveganja p < 0.05, značilno razlikujejo 1. skupino (Brebovniški člen)
od vseh ostalih skupin oziroma členov ter 3. skupino (Zalški člen) od 5. skupine (Ško-
fješki člen), medtem ko razlike med ostalimi skupinami niso statistično značilne na
isti stopnji tveganja. Ločitev posameznih skupin je prikazana v bivariatnih diagra-
mih treh standardiziranih diskriminantnih funkcij DF 1, DF 2 in DF 4 (si. 8).
Po opredelitvi diskriminantnih funkcij smo izračunali klasifikacijske funkcije, s
katerimi smo določili lege posameznih enot in težišč njihovih skupin ali centroidov.
Razdalje med centroidi in enotami v večdimenzionalnem prostoru so izražene z Ma-
halanobisovo razdaljo. Na njihovi osnovi lahko ocenimo verjetnost pripadnosti dolo-
čene enote posamezni skupini. Tako smo zaradi poznavanja merskega prostora in
enot v njem aposteriorno ocenili uspešnost klasifikacije posameznih enot v skupine.
V 1. skupino (Brebovniški člen) je bilo od 30 enot pravilno uvrščenih 25 enot ali
83.3 %, v 2. skupino (Hobovški člen) je bila od 2 enot pravilno določena 1 enota ali
50 %, v 3. skupino (Zalški člen) je bilo od 12 enot pravilno opredeljenih 10 enot ali
83.3 %, v 4. skupino (Koprivniški člen) pa je bilo od 7 enot pravilno uvrščenih 5 enot
ali 71.4 % in v 5. skupino (Škofješki člen) je bilo od 5 enot pravilno klasificiranih 5
enot ali 100 %. Za posamezne enote (vzorce) so opredelitve v posamezne diskrimi-
nantne skupine navedene v tabeli 2, nepravilno uvrščene enote pa so dodatno označe-
ne.
Zastopanost določenih tipoloških oblik cirkona v litostratigrafskih členih, je pri-
kazana s povprečnimi vrednostmi v tabeli 3 in s histogrami na sliki 9. S testom t smo
preverili statistično značilnost srednjih vrednosti zastopanosti določenih oblik v razi-
skanih členih. Statistično značilno različne srednje vrednosti na stopnji tveganja p <
0.05 so za posamezne člene označene v tabeli 3.
Z diskriminantno analizo smo pokazali, da je na osnovi tipoloških oblik cirkona
možno relativno (povprečno 82 %) zanesljivo ločiti in korelirati posamezne litostrati-
grafske člene Grodenske formacije na območju Sovodnja in Žirovskega vrha.
182_Dragomir Skaberne
SI. 8. Bivariatna diagrama standardiziranih diskriminatnih funkcij A. DF1 - DF2 in B. DF1 -
DF4, ki ločujejo enote (vzorce) litostratigrafskih členov (1 - Brebovniški člen, 2 - Hobovški člen,
3 - Zalški člen, 4 - Koprivniški člen, 5 - Škofješki člen)
Fig. 8. Scatterplot of normalised scores of discriminate functions A. DF1 - DF2 and B. DF1 -
DF4 of cases belonging to the lithostratigraphic members (1 - Brebovnica Member, 2 - Hobovše
Member, 3 - Zala Member, 4 - Koprivnik Member, 5 - Škofje Member)
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_183
Tabela 3. Srednje vrednosti relativne zastopanosti določenih tipoloških oblik cirkona v litostra-
tigafskih členih (v %)
Table 3. Means of relative frequencies of the determined typological forms of zircon in thelitho-
stratyraphic members (in %)
Var - tipološke oblike cirkona; 1 Br - Brebovniški člen; 2 Ho - Hobovški člen; 3 Za - Zalški člen;
4 Ko - Koprivniški člen; 5 Šk - Škofješki člen; N - število enot (vzorcev); X12 " statistično zna-
čilne razlike med srednjimi vrednostimi v členi (p < 0.05);
Var - typological forms of zircon; 1 Br - Brebovnica Member; 2 Ho - Hobovše Member; 3 Za -
Zala Member; 4 Ko - Koprivnik Member; 5 Šk - Škofje Member; N - number of cases (samples);
X12 - statistically significant differences between means in members (p < 0.05);
Do sedaj smo Pupinovo tipološko klasifikacijo oblik cirkona uporabljali le za
kvantitativno določevanje prisotnosti posameznih oblik cirkona v analiziranih vzor-
cih (enotah), profilih in litostratigrafskih členih, da bi jih čim boljše opredelili, ločili
in korelirali. Sedaj bomo skušali na osnovi podatkov P u p i n a (1980, 1985) interpre-
tirati tudi sestavo magmatskih kamnin, iz katerih naj bi izvirala zrna cirkona v pe-
ščenjakih Grodenske formacije na Žirovskem. Zaradi sorazmerno majhnih razlik v
zastopanosti posameznih oblik v različnih litostratigrafskih členih (tabela 3) in neu-
ravnoteženega števila raziskanih vzorcev v posameznih členih, bomo podali interpre-
tacijo na osnovi tipološke frekvenčne porazdelitve populacije oblik cirkona vseh ov-
rednotenih enot (si. 10). Iz tipološke frekvenčne porazdelitve populacije oblik cirkona
(si. 10) so razvidne tri modalne vrednosti, ki nastopajo na območju tipoloških oblik
184_Dragomir Skaberne
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_185
SI. 9. Frekvenčni histogrami zastopanosti 25 tipoloških oblik cirkona v posameznih litostrati-
grafskih členih: A. Brebovniški člen, B. Hobovški člen, C. Zalški člen, D. Koprivniški člen, E.
Škofješki člen
Fig. 9. Frequency histograms of the presence of 25 typologie forms of zircon in the lithostrati-
graphic members: A. Brebovnica Member, B. Hobovše Member, C. Zala Member, D. Koprivnik
Member, E. Škofje Member
[S19 (23.80 %) + S24 (12.72 %)], S17 (13.62 %) in S7 (7.05 %). Najbolj je izraženo pol-
je, ki ga določata modalni obliki S19 (23.80 %) in S24 (12.72 %) ter podrejeno S18
(5.61 %) kar naj bi nakazovalo magmatske kamnine orogenih območij nastale iz vro-
če in suhe magme Ca-alkalne in K-Ca-alkalne sestave. Modalna oblika S17 in delno
oblika S18 naj bi označevali kamnine kremenovo dioritne (tonalitne) sestave. Tretja
modalna oblika S7 naj bi nakazovala manjšo prisotnost hibridnih, migmatitnih ka-
mnin monzonitne in granodioritne sestave. Manjša zastopanost tipoloških oblik sku-
pine P [P2 (4.11 %), P3 (0.52 %), P4 (2.32 %)] pa naj bi bila značilna za podrejeno pri-
sotnost kamnin alkalne sestave s svojim izvorom iz zemeljskega plašča.
186_Dragomir Skaberne
SI. 10. Tipološka frekvenčna porazdelitev cirkona v grodenskem peščenjaku
Fig. 10. The typologie frequency distribution of zircon in the Val Gardena sandstone
Zgornjo interpretacijo izvornih magmatskih kamnin Grodenske formacije potrju-
jeta tudi modalna sestava in sestava litičnih zrn peščenjakov in prodnikov v konglo-
meratih. Izvorno območje naj bi globalno tektonsko predstavljal recikliran orogen
(Skaberne, 1995). Med litičnimi zrni magmatskih kamnin prevladujejo kisle pre-
dornine: rioliti, kremenovi rioliti in trahiti, ki naj bi ustrezali sestavi, opredeljeni s
poljem oblik S24, S19 in deloma S18. V podrejeni količini se pojavljajo tudi zrna ba-
zičnih predornin, spilitov in granitoidnih kamnin. Med slednjimi smo glede na ra-
zmerje med K-glinenci in plagioklazi ter njihovimi preraščanji ločili dva različka. V
prvem prevladujejo K-glinenci, ortoklaz in mikroklin nad plagioklazi, v drugem pa
prevladuje mikropertit in plagioklazi nad K-glinenci, medtem ko je količina kremena
v obeh različkih približno enaka. Glede na strukturo in sestavo oba uvrščamo med
granite (Skaberne, 1995).
Sklepi
Grodenska formacija na Žirovskem med Cerknim in Smrečjem je bila zaradi ru-
dnih koncentracij urana in bakra deležna precejšnjega zanimanja geologov. Pri svo-
jem delu smo se srečevali s problemi podrobnejše korelacije, predvsem v spodnjem,
uranosnosnem delu Grodenske formacije. Litofacialno korelacijo smo skušali dopol-
niti s korelacijo na osnovi mineralne sestave lahke in težke frakcije. Med težkimi mi-
nerali je cirkon med najbolj zastopanimi komponentami in je prisoten v vseh vzorcih.
Zaradi spremenljivosti kristalnih oblik, fizikalnih in kemičnih lastnosti v odvisnosti
od pogojev njihovega nastanka in mehanske ter kemične stabilnosti med prepereva-
njem, transportom in diagenezo, smo cirkon uporabili kot korelacijski mineral. Kri-
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_187
stalna oblika cirkona je lastnost, ki jo je sorazmerno enostavno opazovati, opredeliti
in kvantificirati, a je odvisna od številnih fizikalnih in kemičnih pogojev, ki pa niso
neodvisni eden od drugega. Pupin in Turco (1972 c, 1975) navajata, da je njego-
va kristalna oblika najbolj odvisna od temperature kristalizacije in razmerja alkalij
in aluminija v magmi. Na osnovi razmerja prizem (100) in (110) ter piramid (101) in
(210) sta izdelala mrežni diagram tipoloških oblik cirkona (Pupin & Turco, 1972
c; P u p i n, 1980), ki smo ga uporabili za kvantitativno opredelitev kristalnih oblik
cirkona.
V grodenskih peščenjakih smo zasledili euhedralna in zaobljena zrna cirkona. Med
euhedralnimi zrni smo prepoznali 37 različnih tipoloških oblik osrednjega in spo-
dnjega dela Pupinove tipološke klasifikacije, ki obsega 64 kristalnih oblik cirkona.
Poleg bolj ali manj simetričnih zrn so prisotna tudi zrna z morfološkimi lastnostmi
dveh tipoloških oblik ali kompleksnejši zraščenci.
Na osnovi do sedaj zbranih podatkov o kemični sestavi različnih tipoloških oblik
cirkona, ne moremo podati zanesljivejših povezav med kemično sestavo cirkona in
njegovo kristalno obliko, ker niso bile analizirane vse najbolj zastopane oblike ali pa
je bilo število analiziranih zrn posameznih oblik premajhno. Podatki kažejo tudi na
določene razlike v količini Hf, Y, Th, U in Fe, ki nadomeščajo Zr v kristalni strukturi
posameznih tipoloških oblik cirkona.
Povezave med tipološkimi oblikami S7, S8, S9, P2, S12, S13, S14, S17, S18, S19,
S20, P4, S22, S23, S24, ki so zastopane z več kot 1.5 %, so relativno slabe. Nekoliko
trdnejše povezave tipoloških oblik lahko združimo v sedem skupin. Morebitno zdru-
ževanje posameznih oblik v nove apriorno določene skupine bi moralo sloneti na
ugotovljenih naravnih povezavah.
Razvrstitev enot (vzorcev), opredeljenih z zastopanjem posameznih tipoloških
oblik cirkona, v posamezne skupine na sedanji stopnji raziskanosti ne kaže na mo-
žnost zanesljivejše podrobnejše korelacije znotraj litostratigrafskih členov Groden-
ske formacije. Posamezni litostratigrafski členi pa se glede na zastopanost tipoloških
oblik značilno razlikujejo. K njihovemu ločevanju največ prispevajo oblike S8, S23,
P4, P2, S22, S18, S7, S19 in S14. Z njimi je na raziskovanem ozemlju možno posame-
zne člene ločevati in korelirati s povprečno 82 % zaneslivostjo.
Na osnovi tipološke frekvenčne porazdelitve populacije oblik cirkona in podatkov
P u p i n a (1980, 1985) smo skušali interpretirati sestavo magmatskih kamnin na
izvornem območju. Najbolj izraženo polje oblik S19 in S24 naj bi nakazovalo prevla-
dujoč vpliv magmatskih kamnin orogenih območij, ki so kristalizirale iz suhe vroče
magne Ca-alkalne in K-Ca-alkalne sestave. Tako interpretacijo potrjujejo tudi rezul-
tati analiz modalne sestave in litičnih zrn v peščenjakih ter prodnikov v konglomera-
tih (S k a b e r n e, 1995).
Za rešitev nakazanih, a nerešenih vprašanj bi bilo potrebno raziskave tipoloških
oblik cirkona nadaljevati.
Zircon in the Val Gardena sandstone from the Žirovski vrh and Sovodenj
region, W Slovenia
Summary
In Slovenia the largest continuous belt of clastic rock of the Val Gardena Formati-
on of Permian age extends in the Žiri region between Cerkno and Smrečje belonging
188_Dragomir Skaberne
to Idrija - Žiri overthrust structure. Because of occurrences of ore concentrations of
uranium and copper the formation has drawn attention of many geologists.
Mlakar (1979 - 1982) geologically mapped the Žiri region and subdivided the Val
Gardena Formation into six superposition units Aj, A2, A3/1, A3/2, B and C to which
the character of lithostratigraphic members can be ascribed. They are named by Mla-
kar Aj - Br - Brebovnica Member, A2 - Ho - Hobovše Member, A3« - Ko - Koprivnik
Member, A3/2 - Za - Zala Member, B - Šk - Škofje Member and C - Do - Dobračeva
Member. Thickness of the Val Gardena Formation locally changes from 200 to 1750m
and is the greatest in the region of Žirovski vrh. The beds underlying the Val Gardena
Formation consist of dark grey clastic rocks of attributed Carboniferous age. Their
upper part might be of Lower Permian age. The overlying beds are the Upper Permi-
an carbonate rocks.
Geologists working in the Val Gardena Formation, especially in the lower uranium
bearing part (Brebovnica Member), had problems with detailed correlation. We tried
to improve the lithofacial correlation by mineral composition of light and heavy frac-
tion. Zircon was chosen as discrimination mineral among the minerals present for
many reasons. The crystal forms, physical and chemical properties of zircon vary de-
pending on its crystallisation conditions. The mineral is mechanically and chemically
very resistant during weathering, transport, and diagenesis. It is one of the most fre-
quent components in the relatively quickly changeable suite of heavy minerals and is
present in all samples. The crystal form of zircon is a property that is relatively easy
to observe, determine, and quantify, but it is dependent of numerous physical and
chemical conditions, which are more or less interdependent from each other. Pupin
and Turco (1972c, 1975) pointed out that the crystal forms of zircon depend the
most of temperature and the ratio between alkalies and Al in magma. They construc-
ted a reticular diagram of typological classification according to the ratio of develo-
ped prisms (100), (110), and pyramids (101), (210) of zircon crystals, which was used
for determination of the frequencies of the forms of zircon.
In the Val Gardena sandstone the zircon grains are euhedral and rounded. On exa-
mined euhedral grains of zircon 37 typological forms were determined from the mid-
dle and lower part of the Pupin's typological classification which comprises 64 diffe-
rent forms. Grains with properties of two typological forms and complex inter-
growths are found beside more or less symmetrical ones.
Data on chemical composition of different typological forms collected till now do
not allow reliable conclusion on relation between the chemical composition of zircon
and its crystal forms. Nevertheless, the chemical data show some differences in the
content of Hf, Y, Th, U, and Fe substituting Zr in the crystal structure between types
of zircon.
For the quantitative evaluation only the typological forms S7, S8, S9, P2, S12,
S13, S14, S17, S18 S19, S20, P4, S22, S23, S24 having the relative frequencies greater
than 1.5 % in the entire zircon form population were considered. The correlation bet-
ween different types of zircon is relatively low. Some higher correlation of the typolo-
gical forms clustered into seven groups. If one would want to apply a combination
two or more typological forms as new larger a priori defined groups, they should base
on the established natural connections.
Clusters of cases (samples) defined by the relative frequencies of the typological
forms of zircon does not show a possibility for more detailed and confident correlati-
on within the lithostratigraphic members of the Val Gardena Formation on the basis
of the available data. However, the lithostratigraphic members of the Val Gardena
Cirkon v grodenskem peščenjaku z območja Žirovskega vrha in Sovodnja_189
Formation are statistically different on the p <0.05 level. The typological forms S8,
S23, P4, P2, S22, S18, S7, S19 and S14 make the most significant contribution to the-
ir discrimination. The lithostratigraphic members can be discriminated and correla-
ted with the mean certainty of 82 %.
At the end, we tried to interpret the composition of igneous rocks in the source
area according to the relative frequencies of the crystal forms of zircon population in
the Val Gardena sandstone. The outstanding field of the most frequent zircon types
S19, S24, and data from Pupin (1980, 1985) indicate the prevailing influence of
orogenic type igneous rocks of Ca-alkaline and K-Ca-alkaline compositions. The mo-
dal, lithic grains and pebbles composition of the Val Gardena sandstone and conglo-
merate confirmed such interpretation (S k a b e r n e, 1995).
For answers of the indicated unsolved questions further typological investigations
of zircon in the Val Gardena sandstone would be needed.
Zahvala
Zahvaljujem se kolegom Simonu Pireu, Ladislavu Placerju in Bojanu Ogorelcu za
koristne pripombe, ki so pripomogle k izboljšavi rokopisa. Za tehnično pomoč velja
moja zahvala Vladimirju Segalli, Miranu Udovču in Mirjam Vrabec. Raziskave je fi-
nančno omogočilo Ministrstvo za znanost in tehnologijo R Slovenije.
Literatura
Alinat, M., P u p i n, J. P. & T u r c o, G. 1979: Le zircon dans les roches de la série méta-
morphique de „L'Anticlinal" de Tulle (Corrèze, Massif Central français). Implications
pétrogénétiques. - Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt., 59, 25-40, Zurich.
Alper, A. & Poldervaart, A. 1957: Zircons from the Animas stock and associated
rocks, New Mexico. - Econ. Geol., 52, 952-971, El Paso.
A w a s t h i, N. 1961: Authigenic tourmaline and zircon in the Vindhyan formations of Sone
Valley, Mirzapur District, Uttar Pradesh, India. - J. Sediment. Petrol., 31, 482-484, Tulsa.
B 1 a 11, H., M i d d e 11 o n, G. V. & M u r r a y, C. R. 1980: Origin of sedimentary rocks. 2nd
ed., - Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliff, N. J., 782 pp.
B u d k o v i c, T. 1980: Sedimentoloska kontrola uranove rude na Zirovskem vrhu. - Geologi-
ja, 23/2, 221-226, Ljubljana.
Benisek, A. & Finger, F. 1993: Factors contolling the development of prism faces in
granite zircons: a microprobe study. - Contrib. Mineral. Petrol., 114, 441-451, Heidelberg.
B y e r 1 y, G. R, M a r k o v i c h, J. V. & M a 1 c u i t, R. J. 1975: Use of Fourier shape analysis
in zircon pétrographie studies. - Bull. Geol. Soc. Amer., 86, 956-958, Boulder.
Caruba, R. 1978: Morphologie des zircons synthétiques. - Can. Mineral., 16, 315-323, Otta-
wa.
C a r u b a, R., B a u m e r, A. & T u r c o, G. 1975: Nouvelles syntheses hydrothermales du
zircon: substitutions isomorphiques; relation morphologie - milieu de croissance. - Geochim.
Cosmochim. Acta, 39, 11-26, Oxford.
Davis, G.L.,Hart,S. R. & T i 11 o n, G. R. 1968: Some effects of contact metamorphism
on zircon ages. - Earth Planet. Sei. Letters, 5, 27-34, Amsterdam.
F a r g e s, F 1994: The structure of metamict zircons: a temperature-dependent EXAFS
study. - Phys. Chem. Minerals, 20, 504-514, Berlin.
G a s t i 1, R. G., D e L i s 1 e, M. & M o r g a n, J. 1967: Some effects of progressive metamor-
phism on zircons. - Bull. Geol. Soc. Am., 78, 879-906, Boulder.
H u 11 o n, C. O. 1950: Studies of heavy detrital minerals. - Bull. Geol. Soc. Am., 61, 635-716,
Boulder.
Kresten, P., Fels, P. & BerggrenG. 1975: Kimberlitic zircons - A possible aid in
prospecting for kimberlites. - Mineral. Dep., 10, 47-56, Berlin.
K ö h 1 e r, H. 1970: Die Änderung der Zirconmorphologie mit dem Differentiations-grad ei-
nes Granits. - N. Jb. Mineral. Mh., 9, 405-420, Stuttgart.
190_Dragomir Skaberne
K o s t o v, I. 1973: Zircon morphology as a crystallogenetic indicator. - Kristali und Techik,
8, 11-19, Berlin.
Lukacs, E. & Florjančič, A. P. 1974, Uranium ore deposites in the Permian sedi-
ments of Northwest Yugoslavia. - Formation of Uranium Ore Deposites, Proceedings of a
Symposium, Athens, 6-10 May 1974, International Atomic Energy Agency, Vienna, 313-329.
M a r s h a 11, B. 1967: The present status of zircon. - Sedimentology, 9, 119-136, Oxford.
M 1 a k a r, I. 1969: Krovna zgradba idrijsko žirovskega ozemlja. - Geologija, 12, 5-72, Lju-
bljana.
Mlakar,! 1978, 1979, 1980, 1981, 1982, 1983, 1985: Geološki faktorji kontrole Hg, Cu in U
mineralizacije. - Arhiv IGGG, Ljubljana (neobjavljeno).
M u r t h y, M. V. N. & S i d d i q u i e, H. N. 1964, Studies of some zircons form some garne-
tiferous sillimanite gneisses (Khondalites) from Orissa and Andhra Pradesh, India. - J. Geol., 72,
123-128, Chicago.
O m a 1 j e v, V. 1965: Ležište uranijuma Žirovski vrh. - Nuklearna energija, 3, Beograd.
O m a 1 j e v, V. 1967a: Razvoj gredenskih slojeva i uranove mineralizacije u ležištu urana Ži-
rovski vrh. - Radovi IGRI, 3, 33-65, Beograd.
O m a 1 j e v, V. 1967 b: Korelacija slojeva u ležištu Žirovski vrh. - Radovi IGRI, 3, 125-149,
Beograd.
P 1 a c e r, L. 1981: Geološka zgradba jugozahodne Slovenije. - Geologija, 24/1, 27-60, Lju-
bljana.
Poldervaart, A. 1956: Zircon in rocks. 2. Igneous rocks. - Am. J. Sci., 254, 433, New Haven.
P r o t i ć, M., Radošević, S. & Grad, K. 1972: Terrigene Permablagerungen als
uranfiihrende Sedimente in Slowenien. - Proceedings of the 2nd International Symposium on the
Mineral Deposits of the Alps, Geologija, 15, 77-90, Ljubljana.
P u p i n, J. P. 1980: Zircon and granite petrology. - Contrib. Mineral. Petrol., 73, 207-220, He-
idelberg.
P u p i n, J. P. 1985: Magmatic zoning of Hercynian granitoids in France based on typology. -
Schweiz Mineral Petrogr. Mitt., 65, 29-56, Zurich.
P u p i n, J. P. & T u r c o, G. 1972 a: Une typologie originale du zircon accessoire. - Bull.
Soc. fr. Minéral. Cristallogr., 95, 348-359, Paris.
P u p i n, J. P. & T u r c o, G. 1972 b: Application des données morphologiques du zircon ac-
cessoire en pétrologie endogene. - C. R. Acad. Sci., Paris, D, 275, 799-802, Paris.
P u p i n, J. P. & T u r c o, G. 1972 c: Le zircon accessoire en géothermométrie. - C. R. Acad.
Sci., Paris, D, 274, 2121-2124, Paris.
P u p i n, J. P. & T u r c o, G. 1975: Typologie de zircon accessoire dans les roches plutoniqu-
es dioritiques, granitiques et syénitiques. Facteurs essentiels déterminant les variations typolo-
giques. - Pétrologie I, 2, 139-159, Paris.
P u p i n, J. P., B o n i n, B., T e s s i e r, M. & T u r c o, G. 1978: Rôle de l'eau sur les caractères
morphologiques et la cristallisation du zircon dans les granites. - Bull. Soc. Géol. Fr., 20, 721-
725, Paris.
R i s t i ć, M. & M a r k o v, C. 1971: Mineraloško-geohemijske odlike, sredina taloženja, in-
dikatori orudnjenja i način postanka ležišta urana Žirovski vrh u SR Sloveniji. - Radovi IGRI,
3, 1-34, Beograd.
S a x e n a, S. K. 1966: Evolution of zircons in sedimentary and metamorphic rocks. - Sedi-
mentology, 6, 493-502, Oxford.
Skaberne, D. 1995: Sedimentacijski in postsedimentacijski razvoj grodenske formacije
med Cerknim in Žirovskim vrhom. - Doktorska disertacija, Univerza v Ljubljani, I. del, 500 pp.,
II. del, 192 pp. + 46 pril., Ljubljana.
Štrumberger, V. 1986 a: Korelacija sive grodenske formacije na podlagi mineraloških
lastnosti cirkona. Vrednotenje in eksploatacija uranovih nahajališč. - Referati 2. jugoslovanske-
ga posvetovanja o jederskih surovnah, Škofja Loka, 19.-21. junija 1986, 201-216, Škofja Loka.
Štrumberger, V. 1986 b: Poročilo o korelaciji litoloških členov grodenske formacije na
osnovi mineraloško geokemičnih lastnosti mineralov težke frakcije. - Arhiv IGGG, Ljubljana
(neobjavljeno).
T u r c o, G. & P u p i n, J. P. 1982: Age et métamorphisme: des facteurs intervenant sur la
coloration, le zonage, les „surcroissances" des zircons. - 9° Réun. Ann. Sc. de la Terre, 612, Paris.
V a v r a, G. 1990: On the kinetics of zircon growth and its petrogenetic significance: a catho-
doluminescence study. - Contrib. Mineral. Petrol., 106, 90-99, Heidelberg.
V i t a n a g e, P. W. 1957: Studies of zircon types in the Ceylon Precambrian complex. - J. Ge-
ol., 65, 117-128, Chicago.
W y a t t, M. 1954: Zircons as provenance indicators. - Am. Mineralogist, 39, 983-990, Wa-
shington.