GEOLOGIJA 48/1, 23–32, Ljubljana 2005
Strukturni model predterciarne podlage Kr{ke kotline Structural model of the pre-Tertiary basement in the Kr{ko basin
Andrej GOSAR1, Marko KOMAC2 & Marijan POLJAK2
1Agencija RS za okolje, Urad za seizmologijo in geologijo, Dunajska 47, 1000 Ljubljana,
andrej.gosar@gov.si 2Geolo{ki zavod Slovenije, Dimi~eva 14, 1000 Ljubljana
Klju~ne besede: Kr{ka kotlina, strukturni model, predterciarna podlaga Key words: Kr{ko basin, structural model, pre-Tertiary basement
Kratka vsebina
Na podlagi refleksijskih seizmi~nih profilov izmerjenih v zadnjih desetih letih v okviru raziskav za oceno potresne nevarnosti na lokaciji jedrske elektrarne Kr{ko smo z upo{te-vanjem geolo{kih in gravimetri~nih podatkov ter globokih vrtin izdelali dva strukturna modela predterciarne podlage v vzhodnem delu Kr{ke kotline. Prvi temelji na ro~nem izrisu izolinij enake globine do podlage, drugi pa na interpolacijski metodi kro‘no zasnovane funkcije. V vzhodnem delu Kr{ke kadunje sta dve izraziti depresiji. Zahodna – Ra{ka depresija je manj{a in globoka okoli 1600 m, vzhodna – Globo{ka pa ve~ja in globoka okoli 2050 m. Med njima je prag pri Drnovem, kjer globina do predterciarne podlage dose‘e 1000 m od povr{ine. Tri-razse‘nostni model bo uporabljen pri nadaljnjih {tudijah kot je na primer seizmolo{ko modeliranje vpliva oblike sedimentnega bazena na nihanje tal ob potresu.
Abstract
Based on seismic reflection profiles recorded in the last ten years in the frame of the investigations for assessment of earthquake hazard at the location of the Kr{ko nuclear power plant, and taking into account relevant geological and gravimetric data as well as results of deep boreholes, two structural model of the pre-Tertiary basement in the Eastern part of the Kr{ko basin were constructed. In the first model the depth contours of the pre-Tertiary basement were drawn by hand, and in the second model the radial based function interpolation method was applied. In the Eastern part of the Kr{ko basin two depressions were distinguished. The Western one – Raka depression is smaller and shallower (max. depth of 1600 m), meanwhile the Eastern one – Globoko depression is larger and deeper (max. depth of 2050 m). In-between is a saddle at Drnovo where the pre-Tertiary basement lies at the depth of approx. 1000 m. Three-dimensional model will be used in further studies as is seismological modelling of the influence of the shape of the sedimentary basin on the seismic ground motion in case of an earthquake.
UVOD                                         snemanje vzhodnega dela kotline vzdol‘ {e-stih profilov skupne dol‘ine prek 50 kilome-Kr{ka kotlina predstavlja eno geolo{ko         trov. (Persoglia, ed., 2000). Te raziskave najbolj raziskanih obmo~ij v Sloveniji. Po-         so pomembno prispevale k razumevanju sebej obse‘ne interdisciplinarne raziskave so         strukturno-tektonske zgradbe ozemlja. Re-bile izvedene za oceno potresne nevarnosti         zultati refleksijskih seizmi~nih raziskav pa na lokaciji jedrske elektrarne Kr{ko (NEK),         so bili do sedaj predstavljeni predvsem v ki so vklju~evale tudi seizmi~no refleksijsko         obliki pre~nih in vzdol‘nih profilov. Za na-
24
daljnje {tudije, kot je na primer seizmolo{ko modeliranje vpliva sedimentnega bazena na nihanje tal ob potresu na izbrani lokaciji, pa potrebujemo tri-razse‘nostni model glavnih seizmi~nih horizontov. Zato smo na podlagi teh podatkov izdelali strukturni model podlage terciarnih sedimentov v raziskanem vzhodnem delu Kr{ke kotline. Pri tem smo uporabili tudi vse podatke globokih vrtin. Kvantitativni model predterciarne podlage Kr{ke kotline je bil izdelan najprej v okviru vrednotenja prostora za odlaganje nizko in srednje radioaktivnih odpadkov (Urbanc et al., 2003), v tem prispevku pa smo ta izhodi{~ni model dopolnili ter opravili dodatne analize vseh komplementarnih podatkov.
SPLO[NA GEOLO[KA ZGRADBA
Terciarni sedimenti, ki zapolnjujejo Kr-{ko kotlino, pripadajo molasi zahodnega roba Panonskega bazena. Sestavljeni so iz heterogene karbonatno-klasti~ne skladovnice stratigrafskega razpona ottnangij – pontij. Izdanjajo na robovih kotline, kjer le‘ijo na razli~nih litostratigrafskih ~lenih paleozoj-ske in mezozojske starosti. Terciarna skladovnica je v osrednjem delu kotline prevrtana z globokimi vrtinami, ki so dosegle predterciarno podlago (tabela 1). Najbolj podrobno je obdelana vrtina DRN-1/89 (Kranjc et al., 1990). Debelina terciarnih sedimentov je po geolo{kih podatkih ocenjena na okoli 1000 m ([iki} et al., 1979) ali celo ve~ (P l e n i ~ a r et al., 1976), v vrtini DRN-1/89 pa zna{a debelina terciarnih se-dimentov, skupaj s kvartarnimi, nekaj manj kot 1000 metrov.
Terciarne plasti prekrivajo v osrednjem delu Kr{ke kotline pliokvartarni in kvartarni sedimenti. Ve~ina slednjih pripada fosilnemu in recentnemu nanosu reke Save ter lateralno tudi jezerskim sedimentom (Verb i ~ , et al., 2000). Debelina pliokvartarnih sedimentov zna{a v povpre~ju 50 metrov, na obmo~ju Globokega severno ob Bre‘ic pa dose‘e do 200 metrov (P o l j a k et al., 1995). Debelina posameznih kvartarnih litostrati-grafskih ~lenov zna{a v povpre~ju 10 metrov.
Robovi Kr{ke kotline, natan~neje Kr{ko hribovje, Orlica in Gorjanci, so zgrajeni iz razli~nih   karbonatno-klasti~nih   litostrati-
Andrej Gosar, Marko Komac & Marijan Poljak
grafskih ~lenov zgornje paleozojske in me-zozojske starosti. Mezozojski sedimenti v razponu srednji trias – zgornja kreda pripadajo deloma Jadransko – Dinarski karbonatni platformi Zunanjih Dinaridov, deloma pa globljemorskemu razvoju Notranjih Dinaridov.
V strukturnem smislu je Kr{ka kotlina sinklinala, v katero so vklju~ene terciarne in kvartarne plasti, slednje so manj intenzivno nagubane kot terciarne. Sinklinalna zgradba kvartarnih sedimentov je bila ugotovljena v novej{em ~asu s pomo~jo geolo{kega kartiranja (P o l j a k et al., 1995) ter geofizikalnih raziskav (Gosar et al., 1994; G os a r & @ i v a n o v i } , 1995). To je ovrglo interpretacijo Kr{ke kotline kot tektonske udorine, v katero so odlo‘eni kvartarni se-dimenti, ki se je pojavljala v {tevilnih ~lan-kih od Rakovca (1956) do Osnovne geolo-{ke karte 1:100.000 (Pleni~ar & Premru , 1977). Sinklinalno zgradbo terciarnih sedi-mentov sta ugotovila ‘e P l e n i ~ a r & P r e -mr u (1977) in sta jo imenovala Kr{ka sin-klinala, kakor tudi [iki} et al. (1979), ki pa so jo imenovali sinklinala Brezina – Veliko Trgovi{~e.
Poleg gubanja so na tem obmo~ju tudi deformacije prelamljanja. Na splo{no jih lahko razdelimo v dve osnovni skupini. V prvo uvr-{~amo t.i. Dinarske strukture paleogenske starosti, ki jih poleg gub sestavljajo tudi longitudinalni prelomi in narivi v smeri NW-SE ter transverzalni prelomi v smeri SW-NE. Te strukture, posebej {e prelomi, so prisotne v kamninah predterciarne podlage, vendar se kot reaktivirane pojavljajo tudi v terciarnih sedimentih. Drugo skupino predstavljajo t.i. Ju‘noalpske strukture neogenske starosti. Te se poleg gub sestoje iz longitudinalnih nari-vov in prelomov v splo{ni smeri E-W ter transverzalnih prelomov v smeri N-S. Ta sklop strukturnih deformacij je zajel terciarno skladovnico, kakor tudi njeno podlago, v kateri so se v glavnem reaktivirale obstoje~e starej{e strukture.
Globinsko strukturno zgradbo Kr{ke kotline v grobem nakazujejo gravimetri~ni podatki (U r h , 1955; S t a r ~ e v i } et al., 1989). Ti ka‘ejo tri izrazite depresije in sicer pri [entjerneju, Kostanjevici oziroma Raki ter severno od Bre‘ic, to~neje na obmo~ju Globokega. Navedene depresije so bile deloma potrjene z refleksijskim seizmi~nim profili-ranjem v letu 1959 (Kaloper, 1984) ter geo-
Strukturni model predterciarne podlage Kr{ke kotline
25
elektri~nim profiliranjem v letu 1993 (Brezi g a r et al., 1993). Severni del depresije pri Globokem je bil raziskan z vrtinami v okviru raziskav za premog (P o l j a k et al., 1985; Marki~, 1999; Marki~ & Rokavec, 2002), vendar samo do podlage premogono-snih pontijskih sedimentov. Seizmi~ne re-fleksijske raziskave v letih 1999-2000 pa so prvi~ razkrile zgradbo dveh depresij vzhodnega dela Kr{ke kotline, tako v kvalitativnem kot tudi v kvantitativnem smislu.
nje plina in za oceno potresne nevarnosti na lokaciji NEK. Pri raziskavah strukture pred-terciarne podlage pa sta prevladovali refle-ksijska seizmika in gravimetrija. Slika 1 prikazuje obmo~je predterciarne podlage Kr-{ke kotline z lokacijami globokih vrtin in refleksijskih seizmi~nih profilov.
Analogno refleksijsko profiliranje leta 1959
PODATKI UPORABLJENI ZA IZDELAVO MODELA
Refleksijska seizmika
V Kr{ki kotlini so bile v preteklosti opravljene {tevilne geofizikalne raziskave v raz-li~ne namene: za nafto in plin, izkori{~anje geotermi~ne energije, podzemno skladi{~e-
V okviru raziskav za nafto in plin so v letu 1959 izmerili {tiri analogne profile z enkratnim prekrivanjem v skupni dol‘ini 36,5 km, tri v pre~ni in enega v vzdol‘ni smeri glede na os glavne sinklinale. Leta 1984 so podatke na Geofiziki Zagreb ponovno obdelali (Kaloper, 1984). V primerjavi z modernimi digitalnimi profili so ti podatki precej slabe kvalitete. Vseeno pa je na njih predterciarna podlaga bazena v glavnem vi-
Slika 1. Obmo~je predterciarne podlage Kr{ke kotline z lokacijami globokih vrtin in refleksijskih seizmi~nih profilov. Linije predstavljajo ro~ni izris izolinij.
Figure 1. Area of pre-Tertiary basement of Kr{ko basin with deep boreholes and reflection seismic profiles. Lines represent manual contoured isolines.
26
dna, medtem ko v plitvej{ih delih prevladuje {um. Ker potekajo pre~ni profili le po ravnem osrednjem delu kotline in ne segajo do pobo~ij Gorjancev in Orlice, na podlagi teh profilov ni bilo mogo~e sklepati o nastanku Kr{ke kotline in morebitnem obstoju robnih prelomov. Profile smo reinterpretirali (G o -s a r , 1996) z uporabo novih strukturnih in hitrostnih podatkov po izmeri prvega digitalnega seizmi~nega profila z ve~kratnim prekrivanjem v letih 1994/95. Zaradi slab{e kvalitete teh podatkov, jih pri izrisu strukturne karte predterciarne podlage nismo neposredno upo{tevali. Le tam, kjer smo bili pri izrisu poteka izolinij na podlagi novej{ih podatkov v dvomu, smo se naslonili tudi nanje.
Refleksijski profil posnet v letih 1994/95
V okviru prve faze {tudije za ponovno oceno potresne nevarnosti na lokaciji NEK (Gosar et. al., 1994; Gosar & @ivano-v i } , 1995) smo v letih 1994/95 izmerili 13 km dolg profil (P-3/94 in P-4/95) prek vzhodnega dela Kr{ke kotline (2 km vzhodno od NEK) z 12-kratnim prekrivanjem podatkov. ^eprav omejena finan~na sredstva niso do-pu{~ala vrtanja strelnih vrtin, ki bi segale do nivoja podtalnice, je ta prvi seizmi~ni profil, ki je segal prek celotne kotline, prispeval pomembne nove podatke o njeni sin-klinalni zgradbi in pokazal, da na njenem obrobju ni prelomov, ob katerih bi se osrednji del pogreznil (Gosar, 1998; Poljak & Gosar, 2001), kar je bila prevladujo~a domneva pred tem.
Refleksijsko profiliranje v letih 1999/2000
Raziskave za oceno potresne nevarnosti NEK so se nadaljevale v okviru mednarodnega projekta Geophysical research in the surroundings of the Kr{ko NPP, ki ga je financiral program PHARE Evropske unije (Persoglia, ed., 2000). Obsegale so tri regionalne profile (dva pre~na in enega vzdol‘-nega; Slika 1) v skupni dol‘ini 41 km, ki so bili posneti z uporabo eksploziva, ki je bil vstavljen v 5-10 m globoke strelne vrtine in 18-kratnim prekrivanjem podatkov. Dodatno smo v bli‘ini NEK izmerili {e tri profile v dol‘ini 10 km z uporabo pospe{ene ute‘i (Hydrapulse). Na profilih smo interpretirali {est refleksijskih horizontov. Najbolj jasne odzive smo dobili od predterciarne podlage
Andrej Gosar, Marko Komac & Marijan Poljak
in od zgornje meje badenijskega apnenca (Acciano et al., 2003).
Sprememba refleksijskih ~asov v globino
Zaradi razli~nega na~ina seizmi~nega snemanja in razli~ne kvalitete podatkov smo morali pri obravnavanju podatkov na{tetih projektov uporabiti razli~en pristop za pretvorbo refleksijskih dvojnih ~asov potovanja seizmi~nih valov v globino. Ker analogno snemanje z enkratnim prekrivanjem ne omo-go~a hitrostne analize, smo lahko ~asovne horizonte, interpretirane na profilih iz leta 1959, pretvorili v globino {ele po dokon~a-nju prve vrtine (DRN-1/89) v osrednjem delu kotline, ki je dosegla predterciarno podlago pri Drnovem (Kranjc et al., 1990) in po izmeri prvega digitalnega profila (P-3/94 in P-4/95). Pri tem smo za vse profile uporabili enotno hitrostno funkcijo. Ker je primerjava z vrtino AFP-1/95 pri Dobovi, ki le‘i v bli‘ini profila 83/59 pokazala, da je razlika v globini manj{a od 10 %, je Gosar (1996) menil, da je ta hitrostna funkcija dovolj reprezentativna. V vrtini DRN-1/89 so bile sicer opravljene meritve seizmi~ne hitrosti, vendar so podatki zelo slabi in se iz njih izra~unana hitrostna funkcija razlikuje od analize hitrosti iz seizmi~nih podatkov na globini 1000 m ‘e za okoli 18 %. Zato smo se odlo~ili, da teh meritev ne upo{teva-mo. Pri refleksijskih profilih projekta PHA-RE je 18-kratno prekrivanje podatkov in njihova visoka kvaliteta omogo~ala zelo na-tan~no hitrostno analizo, ki smo jo zato tudi uporabili za pretvorbo v globinske profile. Ker pa so bo~ne spremembe hitrosti v istih globinah relativno majhne, menimo, da so kljub razli~ni kvaliteti seizmi~nih profilov iz razli~nih obdobij, globinski podatki dovolj dobri za izdelavo 3D modela predterci-arne podlage. Redukcijski nivo (datum plane) vseh seizmi~nih raziskav je bil na 150 m nadmorske vi{ine, kar zelo malo odstopa od povpre~ne vi{ine povr{ja v ravninskem delu Kr{ke kotline. Vse globine v modelu pa so podane glede na nadmorsko vi{ino 0 m.
Gravimetri~ni podatki
Pri izdelavi 3D modela oz. izrisu kontur predterciarne podlage smo pri interpolaciji podatkov med refleksijskimi profili upora-
Strukturni model predterciarne podlage Kr{ke kotline
27
bili obstoje~e gravimetri~ne karte, ki jasno odra‘ajo relief gostej{e karbonatne in fli{ne podlage pod manj gostimi neogenskimi sedi-menti. To je pokazalo tudi dvodimenzionalno gravimetri~no modeliranje vzdol‘ pre~-nih refleksijskih profilov (Gosar, 2001).
Gravimetri~na izmera za nafto in plin (U r h , 1955) je obsegala 751 to~k na povr-{ini 258 km2 (slika 2), kar da povpre~no gostoto 3 to~ke/ km2. Meritve so bile navezane na bazno to~ko pri Bre‘icah in reducirane na nadmorsko vi{ino 100 m. Bouguerjeve anomalije so izra~unali z gostoto 2,0 g/cm3. Njihov razpon je med +11 in +32 mGal. Karta Bougurejevih anomalij (slika 2) jasno odra‘a sinklinalno obliko predterciarne podlage z osjo v smeri ESE-WNW. Pri Drnovem je prag, ki lo~i zahodno in vzhodno depresijo, kjer so dose‘ene najni‘je vrednosti Bo-uguerjevih anomalij +11 mGal.
V okviru raziskav za oceno mo‘nosti za podzemno skladi{~enje plina v vodonosni-kih so izvedli podrobnej{e gravimetri~ne raziskave osrednjega dela Kr{ke kotline (Star~evi} et al., 1989). Na 150 km2 velikem obmo~ju so izmerili 1162 to~k, kar je dalo povpre~no gostoto 13,5 to~k/km2 v osrednjem in 7,7 to~k/km2 v robnem delu merjenega obmo~ja. Bouguerjeve anomalije so izra~unali z gostoto 2,5 g/cm3. Primerjava obeh gravimetri~nih kart ka‘e dobro ujemanje. Ker pa le starej{a karta (Ur h , 1955) obsega celotno Kr{ko kotlino (Slika 2), smo pri izdelavi 3D modela predterciarne podlage uporabili predvsem slednjo.
Povr{inski in globinski geolo{ki podatki
Terciarni sedimenti izdanjajo izpod kvartarnih na severnem in ju‘nem robu Kr{ke
kotline. Najni‘ji terciarni stratigrafski ~len na obravnavanem obmo~ju je ottnangijski prod in pesek ter glina s premogom. Ta iz-danja na ve~jem delu Kr{kega hribovja in Gorjancev in je odlo‘en na razli~ne mezo-zojske in paleozojske kamnine. Vi{ji terciarni stratigrafski ~len je badenijski biokalka-renit, najpogosteje zastopan z litotamnijskim apnencem. Ta je odlo‘en na bazalni konglomerat, prav tako na razli~ne mezozojske in paleozojske kamnine. Navzgor sledijo sar-matijski, panonijski in pontijski sedimenti, vendar so samo panonijski laporji odlo‘eni neposredno na predterciarno podlago in sicer pri Pi{ecah na ju‘nem pobo~ju Orlice. Stik terciarnih in predterciarnih kamnin je na povr{ini ve~inoma odkrit in dobro viden. V modelu smo ga opredelili kot izdanjajo~o linijo z natan~no dolo~eno nadmorsko vi{i-no. Ta linija razen v nekaj izjemah dokaj enakomerno zapira Kr{ko kotlino. Med Orlico in Kr{kim hribovjem (Sremi~) prehajajo terciarne kamnine iz Kr{ke v severno le‘e~o Senov{ko sinklinalo. Podoben primer je na obmo~ju Bizeljskega, kjer prehajajo terciarne kamnine iz Kr{ke kotline v manj{o sin-klinalo, ki le‘i v zgornjem delu potoka Dramlja. V obeh primerih predstavljajo terciarne kamnine sekundarni sinklinali, ki pa le‘ita skoraj pravokotno na glavno Kr{ko sinklinalo. Proti vzhodu prehajajo terciarni sedimenti v prostrani terciarni bazen Hrva-{kega Zagorja, tako da predstavlja mejna reka Sotla v modelu le umetno mejo Kr{ke kadunje. Referen~na to~ka za vzhodni za-klju~ek modela Kr{ke kotline je izdanek predterciarne podlage na obmo~ju Marija Gorice vzhodno od Sotle. Zahodna meja modela na liniji Raka – Kostanjevica pa je pogojena z dosegom refleksijskih seizmi~nih profilov.
Tabela 1. Osnovni podatki o globokih vrtinah v Kr{ki kotlini izvrtanih do predterciarne podlage. Viri: 1 (K r a n j c et al., 1990), 2 (B o ‘ o v i } , 1995), 3 (V e r b o v { e k et al., 1986), 4 (P e t a u e r , 1992).
Table 1. Basic data on deep boreholes in the Kr{ko basin drilled to the pre-Tertiary basement. Sources: 1 (K r a n j c et al., 1990), 2 (B o ‘ o v i } , 1995), 3 (V e r b o v { e k et al., 1986), 4 (P e t a u e r , 1992).
Vrtina			Višina	ustja	vrtine	Vi{ina dna vrtine	Vir
Borehole	X (m)	Y (m)	Elevation at the			Elevation at the	Source
			surface (		m)	bottom (m)	
DRN-1/89	5085 650	5539 600		150		- 1.102	1
AFP-1/95	5084 560	5550 455		150		- 550	2
L-1/86	5084 060	5549 010		143		- 561	3
SI-1/86	5080 260	5533 600		154		- 646	3
CV-1/91	5083 215	5546 607		193		- 307	4
28
Andrej Gosar, Marko Komac & Marijan Poljak
Poleg povr{inskih podatkov smo za izdelavo modela uporabili tudi podatke globokih vrtin, ki so dosegle podlago terciarnih sedimentov. Njihovi osnovni podatki so podani v tabeli 1. Poleg teh petih so bile v ju‘nem delu Kr{ke kotline izvrtane {e nekatere in sicer vrtine V-1 do V-15 na obmo~ju ^ate{kih Toplic ter vrtine V-1 do V-8 pri Kostanjevici, ki so prav tako dosegle podlago terciarnih sedimentov in so bile uporabljene pri izdelavi strukturnega modela.
METODOLOGIJA IZDELAVE STRUKTURNEGA MODELA
Ro~ni izris izolinij
Izhodi{~e za izdelavo modela so bili refle-ksijski seizmi~ni profili KK-1/99, KK-2/99, KK-3/90, KK-4/00, KK-5A/00 in KK-5B/00 (Persoglia, ed., 2000) kakor tudi profila
P-3/94 in P-4/95 (Gosar, 1998). Pozicije profilov so prikazane na sliki 1. Za izdelavo predstavljenega modela smo od~itali absolutne nadmorske vi{ine stika terciarnih se-dimentov z njihovo podlago. Vrednosti smo povezali z linijami istih vrednosti in torej predstavljajo stratoizohipse tega stika.
Pri ro~nem izrisu izolinij smo upo{tevali {e globoke vrtine in poznavanje strukturno-geolo{ke zgradbe terena pridobljeno s terenskim geolo{kim kartiranjem (P o l j a k et al., 1995) (Slika 2). Slednje smo uporabili predvsem za rekonstrukcijo nagubane strukture na obmo~ju hriba Libne pri Kr{kem.
Pri izdelavi strukturnega modela nismo upo{tevali prelomov na stiku terciarnih se-dimentov z njihovo podlago. Ti so sicer ugotovljeni na nekaterih profilih, vendar zna{a-jo vertikalni zmiki ob njih v povpre~ju nekaj deset metrov, kar je zanemarljivo pri lo~lji-vosti modela, ki jo je bilo mogo~e dose~i v danem merilu.
Slika 2. Strukturna karta predterciarne podlage po ro~nem izrisu izolinij in gravimetri~na karta po
U r h u (1955).
Figure 2. Structural map of pre-Tertiary basement using manual contouring of isolines and gravity
map after U r h (1955).
Strukturni model predterciarne podlage Kr{ke kotline
29
Računalniška obdelava podatkov
V geologiji se za izdelavo dve- in tri-raz-sežnostih modelov uporabljajo različne metode prostorskih interpolacij. Pri izdelavi modela predterciarne podlage smo uporabili več metod dve- in tri-razsežnostnega modeliranja, krigiranje, inverzna obtežitev z oddaljenostjo (IDW), metoda naravnih sosedov in metoda krožno zasnovane funkcije (ang. Radial Based Function). Za najbolj uporabno se je izkazala slednja. Uporabnost različnih metod in njihovih omejitev v geologiji so že pokazali nekateri avtorji (Gold, 1994; Sambridge et al., 1995a; Sambridge et al., 1995b; Moresi et al., 2001).
Model predterciarne podlage Krške kotline je bil tako izdelan po metodi krožno zasnovane funkcije (RBF), ki se deli na več podmetod, odvisno od tipa interpolacijske enačbe. Glavna značilnost metode je, da in-terpolirana površina poteka skozi vse mer-
jene točke. Metoda RBF je vrsta nevronske mreže. Metoda je primerna za izračun zglajenih površin iz večjega števila točkovnih podatkov in se največkrat uporablja pri izračunu površin, katerih spremembe so zvezne ali brez večjih skokov (npr. nadmorske višine). Veliko omejitev predstavljajo podatki, katerih vrednosti se močno spreminjajo na kratkih razdaljah in podatki, ki so podvrženi napakam ali pa so vrednosti negotove (ESRI, 2004). Tako kot pri drugih prostorsko zasnovanih metodah, se tudi pri metodi RBF interpolirane vrednosti spreminjajo z oddaljenostjo od merjene točke. Vrednost vsake krožno zasnovane funkcije (0) na in-terpoliranem mestu (izračunani točki x,y) določajo oddaljenosti od vseh merjenih točk. Interpolirano vrednost (V) dobimo s povprečno vrednostjo zmnožka funkcije (ö>) in njene uteži (w).
V. = (lin) x (w,x 0, + w,x 0. + w.x 0, + ... w x 0)
t                                 1          1             i          i            6         3                   n         w
Slika 3. Strukturna karta predterciarne podlage po interpolaciji z metodo RBF (ang. Radial Based
Function) in ročnem izrisu izolinij.
Figure 3. Structural map of pre-Tertiary basement using RBF (Radial Based Function) interpolation
method and manual contouring of isolines.
30
Ute‘i w1 – wn so dolo~ene tako, da je inter-polirana vrednost na merjeni to~ki enaka znani vrednosti, kar pomeni N {tevilo ena~b z N neznankami in enoli~no re{ljivost problema.
Pri vsaki metodi interpolacije se pojavljajo lokalna odstopanja ali nepravilni prehodi in nezveznosti v interpoliranih podatkih, predvsem na obmo~jih, kjer je podatkov premalo. Taka lokalna odstopanja je mo‘no vsaj delno odpraviti z glajenjem. Pri glaje-nju modela predterciarne podlage Kr{ke kotline je bil uporabljen prostorski filter po-vpre~enja z velikostjo 20 celic oz. 500 metrov. Tako so bile odpravljene lokalne nepravilnosti, splo{na oblika podlage kadu-nje pa se zaradi tega ni spremenila.
INTERPRETACIJA Interpretacija ra~unalni{kega modela
Za najbolj{i model preterciarne podlage Kr{ke kotline se je izkazal model, dobljen z multikvadratno funkcijo (metoda RBF), usmerjenostjo osi v smeri 68° (to je smer raztezanja Kr{ke kadunje in s tem tudi merjenih to~k) in z vklju~itvijo 8 sosednjih merjenih to~k (Slika 3 in Slika 4). Pred glaje-njem so bile v modelu lokalno vidne manj{e napake, ki pa so bile odpravljene s povpre-~enjem oz. glajenjem. Izbolj{anje modela z glajenjem je bilo opazno predvsem v vzhodnem delu dalj{e osi kadunje. Oblike kadu-nje so za razliko od ro~nega izrisa izolinij nekoliko bolj oglate, predvsem v predelu sedla med depresijama na severovzhodu in jugozahodu kadunje. V SW depresiji je le-ta pri ra~unalni{kem modelu zamaknjena bolj proti jugu kot je bila pri ro~nem izrisu. Ker smo v izra~un modelov vklju~ili vse obsto-je~e podatke, njihovo testiranje ni bilo mo‘-no izvesti druga~e kot zgolj vizualno.
Najgloblji del kadunje le‘i pribli‘no 1880 metrov pod gladino morja v NE depresiji, v SW depresiji pa okoli 1640 metrov pod gladino morja. Prostornina obravnavanega dela terciarne kadunje Kr{ke kotline zna{a pribli‘no 210 km3. Problemi ra~unalni{ke interpolacije se poka‘ejo na robovih kadunje, kjer na nekaterih manj{ih obmo~jih izra~unane globine segajo nad povr{je, izjemoma tudi 140 metrov.
Nov, izpopolnjen model je dal zaradi uporabe druge interpolacijske metode druga~ne rezultate kot model, ki je bil izdelan v okviru
Andrej Gosar, Marko Komac & Marijan Poljak
vrednotenja prostora za odlaganje nizko in srednje radioaktivnih odpadkov (Urbanc et al., 2003). Novej{a metoda je dala bolj zvezno in bolj zaobljeno obliko kadunje, ki je bli‘je stanju, ki ga ka‘ejo tudi podatki refleksijske seizmike. Njena oblika na vzhodu se pravilneje nadaljuje na Hrva{ko, medtem ko je prej{nji model nerealno izklinjal proti dr‘avni meji.
Geolo{ka interpretacija
Iz modela je vidno, da se predterciarna podlaga Kr{ke kotline oz. kadunje, dokaj enakomerno spu{~a od svojega severnega oziroma ju‘nega roba, kjer izdanja na povr-{ino proti osrednjemu delu. Povpre~en naklon proti osrednjemu delu je 20°, kar se sklada s povpre~nim vpadom plasti terciarnih sedimentov v severnem in ju‘nem krilu Kr{ke sinklinale (Poljak et al., 1995). To ka‘e na post-sedimentacijski, to~neje post-terciarni nastanek strukture.
Na severnem robu kadunje pri Kr{kem sta manj{i antiforma in sinforma. Prva ustreza t.i. Libenski antiklinali, druga pa ^rno-mla{ki sinklinali, ki sta bili ugotovljeni tudi s terenskim kartiranjem (Poljak, 1996) in geoelektri~nim profiliranjem (@ivanovi} et al., 1998).
V osrednjem delu kadunje sta dve izraziti poglobitvi oz. depresiji. Prva je v zahodnem delu pri vasi Raka in jo lahko imenujemo Ra{ka, druga pa pri vasi Globoko in jo lahko imenujemo Globo{ka. Med obema depresijama je prag pri Drnovem, kjer je podlaga diferencirana v nekaj manj{ih antiform in sinform, globina do predterciarne podlage pa je okoli 1000 m od povr{ine. Nobena od omenjenih depresij se ne odra‘a na povr{ju. Globinska zgradba Globo{ke depresije je bila delno ugotovljena pri raziskavah tam-kaj{njih premogov (Poljak et al., 1985; Marki~ 1999; Marki~ & Rokavec, 2002). [ele refleksijske seizmi~ne raziskave (Persoglia, ed., 2000) pa so podale na-tan~nej{o strukturno zgradbo obeh depresij.
Ra{ka depresija ima dokaj okroglo obliko z izrazito poglobljenim osrednjim delom, kjer debelina terciarnih (in kvartarnih) se-dimentov zna{a cca. 1600 metrov. Globo{ka depresija je nekoliko razpotegnjena v splo-{ni smeri E-W, vendar je globlja, saj debelina terciarnih in kvartarnih sedimentov dosega tukaj 2050 metrov.
Strukturni model predterciarne podlage Kr{ke kotline
31
Slika 4. Tri-razse‘nostni model predterciarne podlage, interpoliran z metodo RBF. Legenda ozna~uje le nadmorske vi{ine modela predterciarne podlage. (Vir digitalnega modela vi{in obrobja: GURS,
2000).
Figure 4. Three-dimensional model of pre-Tertiary basement, interpolated with RBF method. The legend explains only the elevations for the pre-Tertiary basement model. (Source of DEM of the
surrounding area: GURS, 2000).
Na refleksijskih seizmi~nih profilih (Per-soglia , ed., 2000) so vidni prelomi, ki so prisotni tako v mezozojski podlagi kakor tudi v terciarni skladovnici, vendar je skok ob njih relativno majhen in zna{a v povpre~ju nekaj deset metrov. Zato ne vplivajo bistveno na obliko Ra{ke ali Globo{ke depresije, kakor tudi ne na splo{no obliko celotne Kr-{ke kadunje.
Kr{ka kadunja predstavlja sinklinalo neo-genske, to~neje post-pontijske starosti, ki je nastala v kompresijskem napetostnem polju z osjo ?1 usmerjeno v generalni smeri N-S. Glede nastanka depresij v jedru sinklinale pa zaenkrat ni enozna~nega odgovora. Mo‘-no je, da le-ti predstavljata kompresijski strukturi, ki sta nastali v neogenu iz starej-{ih paleogenskih Dinarskih sinklinal. Po drugi strani je tudi mo‘no, da imata obe tenzijski zna~aj in sta nastali v istem napetostnem polju in v istem ~asu kot glavna Kr{ka sinklinala vendar kot posledica eks-tenzije v smeri osi ?3. Mo‘na je tudi kombinacija obeh mehanizmov.
ZAHVALA
Zahvaljujemo se Upravi RS za jedrsko varnost, kot naro~niku in uporabniku se-izmi~nih raziskav izvedenih v okviru PHA-RE programa za dovoljenje, da podatke uporabimo pri izdelavi strukturnega modela Kr-{ke kotline.
LITERATURA - REFERENCES
A c c i a n o , A., Gosar , A., M i l l a h n , K., N i c -h o l i c h , R., P o l j a k , M., R o s s i , G. & Z g u r , F. 2003: Regional and high resolution seismic reflection investigations in the Kr{ko basin (SE Slovenia). Ann. Univ. Sci. Budapest, - Sec. Geol., 35, 116–117. Budapest.
B o ‘ o v i } , M. 1995: Poro~ilo o vrtini AFP-1/ 95. Interno poro~ilo, 10. str., Podjetje za vrtalna in geotehni~na dela.
B r e z i g a r , A., Tom{i~, B., Stopar, R. & @iva-novi}, M. 1993: Pregled in reinterpretacija geofizikalnih raziskav v okolici NE Kr{ko. Interno po-ro~ilo, 32 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.
ESRI 2004: ArcMap, Version 9.0 – Help System. Environmental System Research Inst., Redlands.
32
Andrej Gosar, Marko Komac & Marijan Poljak
Gold, C. M. 1994: An object-based method for modelling geological surfaces containing linear data.- In Proceedings: Annual Meeting of the Int. Association for Mathematical Geology, p.141–146, Mont Tremblant. (http://www.voronoi.com/pdfs/ 1990–1994/An_object-based_method_for.pdf, 2003).
G o l d , C. M. & D a k o w i c z , M. 2002: Terrain Modelling Based on Contours and Slopes, In: Richardson, D. & Van Oosterom, P. (Eds.) Advances in Spatial Data Handling. Proceedings, 10th International Symposium on Spatial Data Handling, Springer. (http://www.voronoi.com/pdfs/2000– 2003/Terrain_Modelling_Based_on_Contours-_and_Slopes.pdf, 2003).
G o s a r , A., @ i v a n o v i } , M., T o m { i ~ , B. & P o l j a k , M. 1994: Neotektonske raziskave na ob-mo~ju JE Kr{ko, Geofizikalne raziskave na Kr-{kem polju. Interno poro~ilo, 79 str. Geolo{ki zavod Ljubljana.
Gosar , A. & @ivanovi}, M. 1995: Neotek-tonske raziskave na obmo~ju JE Kr{ko; Geofizikalne raziskave na Kr{kem polju. Interno poro~i-lo, 63 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.,
G o s a r , A. 1996: Seizmi~na refleksijska metoda v strukturnih raziskavah za oceno potresne nevarnosti v Kr{ki kotlini. Doktorska disertacija, 288 str., Univ. v Ljubljani, NTF.
G o s a r , A. 1998: Seismic-reflection surveys of the Kr{ko basin structure: Implications for earthquake hazard at the Kr{ko nuclear power plant, SE Slovenia. – Journal of Applied Geophysics, 39, 131–153.
Gosar, A. 2001: Two-dimensional gravity modeling along seismic reflection profiles in the Kr-{ko basin. – RMZ-Materials and Geoenvironment, 48/3, 473–497.
GURS 2000: Digitalni model vi{in – InSAR 25 in InSAR 1. Geodetska uprava Republike Slovenije, Ljubljana.
K a l o p e r , D. 1984: Kr{ko polje-Bre‘ice, analogna obrada. Interno poro~ilo, 9 str., Geofizika Zagreb.
K r a n j c , S., B o ‘ o v i } , M. & M a t o z , T. 1990: Kon~no poro~ilo o geolo{kih raziskavah na Kr-{kem polju za potrebe podzemnega skladi{~enja plina, vrtina DRN-1/89. Interno poro~ilo, 19 str., IGGG.
Mar ki~, M. 1999: Geolo{ka zgradba premo-gi{~a Globoko. Interno poro~ilo, 26 str., Geolo{ki zavod Slovenije.
M a r k i ~ , M. & R o k a v e c , D. 2002: Geolo{ka zgradba, nekovinske mineralne surovine in lignit okolice Globokega (Kr{ka kotlina). RMZ – Materials and Geoenvironment, 49/2, 229–266.
Moresi, L., Mühlhaus, H. & Dufour, F. 2001: An overview of numerical methods for Earth simulations.– AGU Chapman Conference on Exploration Geodynamics: Practical Applications of Global Dynamic Models, Western Australia. (http:/ /www.ned.dem.csiro.au/ research/solidmech/Geo-dynamics/Chapman/AbstractsReceived/Ab-stracts-A-Z.html, 2003).
P e r s o g l i a , S. (ed.) 2000: Geophysical research in the surroundings of the Kr{ko NPP. Final report. European Commission, 68 pp.
P e t a u e r , D. 1992: Hidrogeolo{ke raziskave vodnih virov v ob~ini Bre‘ice. Geolo{ki zavod Ljubljana.
Pleni~ar, M., Premru, U. & Herak, M.
1976: Osnovna geolo{ka karta SFRJ 1:100 000, list Novo mesto. Zvezni geolo{ki zavod, Beograd.
Plen i ~ar, M., Premru, U. 1977: Osnovna geolo{ka karta SFRJ Tolma~ za list Novo mesto L 33-77. Osnovna geolo{ka karta SFRJ 1:100.000. 61 str., Zvezni geolo{ki zavod, Beograd.
P o l j a k , M., @ n i d a r { i ~ , M., D e m { a r , M. & Cajhen, J. 1985: Raziskave premoga Globoko. Izdelava strukturno-geolo{ke karte v merilu 1:10.000. Interno poro~ilo, 23 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.
P o l j a k , M., D ozet, S., S t o j a n o v i ~ , B., R i ` n a r , I. & D e m { a r , M. 1995: Geolo{ke raziskave Kr{ke kotline in njenega obrobja v letih 1994–1995. Interno poro~ilo, 76 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.
P o l j a k , M. 1996: Poro~ilo o detajlnem geolo-{kem kartiranju Libne pri Kr{kem in okolice. Interno poro~ilo, 5 delov, Geolo{ki zavod Ljubljana.
Poljak, M. & Gosar, A. 2001: Strukturna zgradba Kr{ke kotline po podatkih geofizikalnih raziskav v letih 1994–2000. – Geolo{ki zbornik, 16, 79–82.
R a k o v e c , I. 1956: Pregled tektonske zgradbe Slovenije. 1. Jug. geol. kongr., 73–83, Ljubljana.
Sambridge, M. S., Braun, J. & McQu-e e n , H. 1995a: Geophysical parametrization and interpolation of irregular data using natural neighbours. – Geophysical Journal International, 122, 837–857.
Sambridge, M. S., Gudmundsson, O., Braun J. & McQueen, H. 1995b: Regionalisation and Interpolation. Seismology – Annual Report 1995. Australian National University, RSES – Earth Physics, Canbera. (http://rses.anu.edu.au/ seismology/ar95/f95.html, 2003).
S t a r ~ e v i } , M., S t o p a r , R. & R i h t a r , B. 1989: Poro~ilo o gravimetri~nih raziskavah na podro~ju Kr{kega polja v letu 1989. Interno po-ro~ilo, 8 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.
[iki}, K., B asch, O. & [imuni~i} , A. 1978: Osnovna geolo{ka SRRJ 1:100.000, list Zagreb. Zvezni geolo{ki zavod, Beograd.
[ i k i } , K., B a r c h , O. & [ i m u n i } , A. 1979: Osnovna geolo{ka karta SFRJ 1:100 000. Tolma~ za list Zagreb. Zvezni geolo{ki zavod, Beograd.
U r b a n c , J., [ i n i g o j , J., B r e n ~ i ~ , M., P o -l j a k , M., B u d k o v i ~ , T., Komac, M., K u m e l j , [., H r i b e r n i k , K., B i z j a k , M., M a r i n k o , M. & O t r i n , J. 2003: Vrednotenje prostora znotraj izhodi{~nih obmo~ij – Podrobnej{e ovrednotenje primernosti geolo{kih naravnih danosti za odlaganje NSRAO na obmo~jih objektov povezanih z jedrsko tehnologijo. Projektna naloga, 112 str., Geolo{ki zavod Slovenije.
U r h , I. 1955: Poro~ilo o detajlni gravimetri~ni izmeri na Kr{kem polju, 1953–1954. Interno poro-~ilo, 7 str., Geolo{ki zavod Ljubljana.
V e r b i ~ , T., R i `n a r , I., Poljak , M., Dem-{ar, M. & Toman, M. 2000: Quaternary sediments of the Kr{ko basin. 2. hrv. geol. kongr., Zbr. radova, 451–457, Zagreb.
V e r b o v { e k , R., L o ~ n i { k a r , A. & N o s a n , A. 1986: Raziskave termalne vode na ^ate{kem polju. Geolo{ki zavod Ljubljana.
@ i v a n o v i } , M., S t o p a r , R., G a z z a n o , G. & P o l j a k , M. 1998: Geofizikalne in geolo{ke raziskave na treh ostankih srednjepleistocenskega zasipa pri Stari vasi. Interno poro~ilo, 23 str., Geo-lo{ki zavod Ljubljana.