l NEKAJ NOVIH PODATKOV O RAVENSKI JAMI NA CERKLJANSKEM SOME NEW F ACTS ABOUT RAVENSKA JAMA IN CERKNO REGION LADISLAV PLACER - BOJAN OGORELEC - JOŽE ČAR - MIHA MIŠIČ Acta carsologica, XVIII (1989), 129-138, Ljubljana, 1989 Izvleček UDK 551.442(497.12 Ccrkno):552.54 Placcr, Ladislav, Ogorelec, Bojan, Čar, Jafe, Mišič, Miha: Nekaj novih podatkov o Ravenski jami na Cerkljanskem V članku je obravnavana geologija okolice Ravenske aragonitnc jame na Ravnah na Cerkljan- skem, ki je pri UNESCO zaščitena kot naravni spomenik. Jama leži v karbonatni leči sredi langobard- skih piroklastičnih kamnin, ki so hkrati tudi izvor magnezijevih ionov za kristalizacijo aragonita. Sedan- je razmerje med Mg-+:-+: in Ca-+:-+: ioni ne kaže na aragonitno fazo kristalizacije. Ključne besede: geološka zgradba, razmerje Mg/Ca, aragonitni kapniki, Ravenska jama, Slovenija Abstract UDK 551.442(497.12 Cerkno):552.54 Placer, Ladislav, Ogorelec, Bojan, Čar, Jafe, Mišič, Miha: Some New Facts about Ravenska jama in Cerkno region The geology of vicinity of the aragonite cave Ravenska jama near Ravne in Cerkno region, pro- tected by UNESCO as natura! monument is presented in the article. The cave lies in carbonate lense among Langobardian pyroclastic rocks which presen! the origin of magnesium ions for aragonite cry- stallization. The actual rate between Mg-+:-+: and ca-+:-+: ions does not evidence the aragonite phase of crystallization. Key words: geological setting, Mg/Ca relation, aragonite speleothem, Ravenska jama, Slovenia Naslov - Address Dr. Ladislav Placer, dipl.ing.geol. Dr. Bojan Ogorelec, dipl.ing.geol. Miha Mišič, dipl.ing.geol. Geološki zavod Ljubljana Dimičeva 16 YU - 61000 Ljubljana Dr. Jože Čar, dipl.ing.geol. RE - Rudnik živega srebra Idrija Kapetana Mihevca 15 YU - 65280 Idrija ~ 1 1 ! 1 Po detajlnem kartiranju cerkljanskega ozemlja v okviru raziskav širše okolice idrijskega rudišča v merilu 1:10.000 (L. Placer, J. Čar et alii, 1977) in po kartiranju za Osnovno geološko karto SFRJ, lista Tolmin in Videm (Udine) v merilu 1: 25.000 (S. Buser, 1986, 1987) je čas, da podamo novo interpretacijo zgradbe Ravenske planote med potokoma Cerknica in Jese- nice (Orehovška grapa), kjer leži tudi Ravenska aragonitna jama. Osnovne podatke o njenem odkritju, morfologiji, genezi, geologiji in mineralogiji so podali D. Kuščer, R. Savnik in J. Gan- tar (1959), vendar menimo, da bo z vidika novih geoloških raziskav potrebno posvetiti mnogo časa in truda vprašanju geneze jamskih prostorov, njihovim sedimentom in kristalizaciji kalcita ter aragonita. V tem sestavku bomo podali le geološke osnove za take raziskave. Zaradi razumevanja problematike in same po sebi zanimive geneze pogledov na soraz- merno enostavno zgradbo obravnavanega ožjega območja, si oglejmo interpretacije starejših raziskovalcev. Prvi je ozemlje celovito geološko obdelal v merilu 1:75.000 F. Kossmat (1909, 1910) in ugotovil werfenske (skitijske) sklade ob Cerknici, školjkoviti apnenec (anizični dolo- mit) nad njim in wengenske (langobardske) sklade z vulkanskimi kamninami, ki naj bi gradile Kuk ter izdanjale kot erozijska krpa tudi v zgornjem delu Orehovške grape, po kateri teče Jesenica. B. Berce (1958, 1959) je pri kartiranju v merilu 1:25.000 prvi ugotovil kasijanski ( cordevolski) dolomit na Ravenski planoti na Planinici in v Orehovški grapi. Za apnenec, v katerem leži Ravenska jama pa je menil, da leži na vulkanski skladovnici in mu tako pripisal kasijansko starost. D. Kuščer et alli (1959) je v poglavju o geološki zgradbi prezrl vulkanske kamnine v Orehovški grapi, za apnenec, v katerem leži Ravenska jama pa je menil, da leži sredi piroklastične skladovnice. Po njem naj bi piroklastiti pod apnencem bili wengenske sta- rosti, apnenec je uvrstil v kasijan, piroklastitom nad njimi in klastičnim kamninam okoli Želina je pripisal karnijsko starost (ju!, tuval), ves dolomit pregledanega ozemlja pa je uvrstil v norij. Za potrebe širših raziskav idrijskega rudišča je bilo Cerkljansko kartirano na topografski osnovi 1:10.000 (L. Placer, J. Čar et alii, 1977). V tem članku bomo uporabili podatke tega kartiranja, ker so posneti na karti največjega merila in ker so podprti s številnimi paleontološ- kimi dokazi, ki so bili zbrani pri takratnem kartiranju, ali pa so povzeti po B. Bercetu (1958, 1959). Podatki za Osnovno geološko karto SFRJ (S. Buser, 1986, 1987) so delno posneti po L. Placerju, J. Čarju et al. (1977), v večji meri pa podaja avtor lastno interpretacijo. Razlike bomo obravnavali med tekstom. Geokemične in mineraloške podatke ter njihovo interpretaci- jo sta prispevala B. Ogorelec in M. Mišič. Naša interpretacija je podana na sl. l. Najstarejši skladi med Jesenico in spodnjo Cerk- nico pripadajo skitijskim plastem, meljevcu, oolitnemu apnencu, dolomitu in laporastemu apnencu, ki so bile na območju Cerknega dokazane s Pseudomonitis austriaca, P. inaequicos- taw, Anodonotphora canalensis, A. elongata, A. fassaensis, Naticella costata in Pecten sojalis (Il. Berce, 1958, 1959). Skitijske kamnine nastopajo tudi v okolici Želina in ob zgornji Jesenici v Orehovški grapi. 131 Acta carsologica, XVIII (1989) o z E===i r2~r1 PIROKlASTITJ, KLA STIT! IN KARBONATI E==3 2 5 PYRUCtASTI CS ANO (lA~TI CS ROC KS ANO (AR.80N.ATE> LJ 17 : ~~;~;:~:,: ~ 0i~~;~~TE DIIlill SKITU5 KI KARBONATI IN KLA5TITI 7 1 SC.YTH IA N C.AR BONATE S AN O CL ASTl (S R.00:S NO RMALNA MEJA - NORMAL BOUNDARY D15 KORDANCA - UN(ONFOR.MITY ===== PRE LOM - FAULT Sl.1 Geološka karta in profil preko Ravenske planote Fig.1 Geologic map and cross-section across Ravne plateau SE 600 400 POO Anizij.ski dolomit in apnenec nad skitijem nastopata ob Cerknici in Jesenici. Na obeh koncih je bila v apnencu in dolomitu najdena Meandrospira dinarica, ki dokazuje anizij.sko starost teh kamnin. Na aniziju ležijo diskordantno odloženi pisani langobardski skladi, ki jih v spodnjem delu gradita pretežno kremenov keratofir in porfir ter njuni tufi, srednji del sestavljajo pretežno keratofir, porfir in porfirit ter njihovi tufi z redkimi diabaznimi spilitnimi izlivi, zgornji del pa pretežno porfirski in diabazno spilitni različki. Med predorninami in njihovimi tufi nastopajo tudi tufiti in laporji ter obsežne karbonatne leče iz apnenca, dolomitne breče in apnenčevega konglomerata. V najvišjem delu te skladovnice najdemo tudi črni glinovec v družbi s črnim apnencem. V Iaporastem apnencu pri Planinici, torej v zgornjem delu langobardske skladovni- ce, so bile najdene školjke Daonella cf. badiotica, D cf. taramelli in Posidonomya wengensis (B. Berce, 1958, 1959), tako da je zgornji del teh skladov dokazano langobardske starosti, medtem ko bi spodnji del lahko pripadal fassanski podstopnji. Langobardske sklade prekriva svetel zrnat dolomit, ki mu po superpoziciji pripisujemo cordevolsko starost. Skladi severno od preloma med Cerknim in Orehkom pripadajo pretežno psevdozilj.ski in amfiklinski formaciji ter njuni talnini in krovnini. Geološka karta na sl. 1 je dopolnjena s profilom v smeri NW-SE, kjer je opisano zapo- redje kamnin lepo vidno. Generalno vpadajo plasti proti severozahodu, zato najdemo jugo- vzhodno od tod vse starejše sklade do permokarbonskih klastitov, v severozahodni smeri pa vse mlajše do krednih na Ponikvah. Na Osnovno geološko karto, lista Tolmin in Videm (Udine) S. Buser (1987) ni vrisal 132 L. Placer, B. Ogorelec, J. Car, M. Mišič, Nekaj novih podatkov o Ravenski jami na Cerkljanskem anizij.skega dolomita v Orehovski grapi, čeprav je tu dokazan s foraminifero Meandrospira dinarica, temveč je delu tega dolomita pripisana cordevolska starost. Vendar so vmes lepo razviti langobardski skladi. Meja med anizijem in langobardom je po tej interpretaciji narivna ploskev, tako da so langobardske in cordevolske kamnine narinjene na anizij.ske. O obstoju narivne ploskve nimamo nobenega dokaza, nimamo pa tudi neposrednega dokaza o diskor- danci, vendar menimo, da je varianta z diskordanco bolj verjetna, saj kaže nanjo sam razvoj langobardskih skladov, velika razsežnost sorazmerno tanke skladovnice langobardskih skladov na prostoru med Cerknim in Idrijo ter končno vprašljivo narivanje mlajših skladov na starejše, kar bi bila v Zunanjih Dinaridih strukturna posebnost. Ravenska jama je razvita v največji karbonatni leči langobardske skladovnice, ki leži pod Velikim Kukom. Sestavljajo jo dolomitna breča, mikrosparitni, biomikrosparitni, biomi- kritni in biopelmikritni apnenec sive do temno sive barve, ki je bolj ali manj rekristaliziran in ponekod delno silificiran. V sami leči se pojavljajo tudi vključki tufa, tufskega peščenjaka in laporja. Vhod v jamo je na koti 703 m, najgloblji poznani del pa na koti 682.5 m približno 70 m severno od vhoda (D. Kuščer et al., 1959, sl. 1 ). Danes je jama poplavljena le občasno, zato S1.2 Aragonitni ježek iz Ravenske jame, značilna oblika igličaste kristalne kopuče z neobičajnimi odebelitvami konic (Foto Rafael Podobnik) Fig.2 Aragonite cluster from Ravenska jama, a typical form of needlelike crystal body with unusually thickened nibs (Photo by: Rafael Podobnik) 133 Acta carsologica, XVIII (1989) S1.3 Menjavanje aragonitnih in kalcitnih plasti v sigi iz Ravenske jame (Foto Ciril Gantar) Fig.3 The alternating o[ aragonite and calcite beds in the flowstone from Ravenska jama (Photo by: Ciril Gantar) preseneča razmeroma obsežen jamski pretočni sistem, ki je po našem mnenju nastal v bistve- no drugačnih razmerah kot so sedanje. Domnevamo, da je v starejših erozijskih fazah corde- volski dolomit prekrival dosti večji prostor kot danes, tako tudi Kuk in lečo apnenca, v kate- rem je Ravenska jama. Le na ta način je mogoče razložiti tako obsežen sistem kanalov, ki leži danes na vrhu sicer širokega slemena med Velikim in Malim Kukom. Danes se vode iz karbonatne leče, v kateri je Ravenska jama, po J. Janežu (1988) izliva- . jo pretežno v izviru v Vidršku jugozahodno od Ravenske jame na koti 650 m. Izvir je preli- ven, zato se del vode verjetno pretaka tudi v nižje ležeče izvire proti Orehovški grapi. Posebnost Ravenske jame, zaradi katere je la znana daleč po svetu in uvrščena v regi- ster naravne dediščine pri UNESCO, so aragonitni kapniki in iglice. Morfolološko so jamske mineralne novotvorbe podrobno opisali že D. Kuščer in sodelavci (1959). Ločili so aragonitne kapnike, iglice in sigo ter kalcitne kapnike in sigo. V okviru naših raziskav so nas zanimali predvsem vzroki, zaradi katerih se izloča poleg kalcita tudi aragonit. Zalo smo mineralogijo karbonatnih tvorb raziskali z rentgensko difrak- cijsko metodo in preliminarno analizirali kemizem jamskih vod. Aragonit je v kraških jamah precej redek pojav. Najbolj razširjen je v jugozahodnem delu Združenih držav Amerike in v Mehiki (J.W. Murray, 1954; G.W. Moore, 1956), v Evropi pa v nekaterih predelih južne Francije, Španije in na Češkem (R. Fischbeck, 1974). V Slove- niji je aragonit poleg Ravenske jame znan še iz Križne jame, kjer se pojavljajo posamezni drobni kapniki v tistem delu jame, ki prečka dolomitne plasti (R. Fischbeck, 1974) in iz Kam- niške jame. 134 L. Placer, B. Ogorelec, J. Čar, M. Mišič, Nekaj novih podatkov o Ravenski jami na Cerkljanskem Vzrok, da se namesto kalcita, kot stabilne mineralne modifikacije karbonatnih minera- lov, izloča aragonit, so geologi in jamarji iskali prvotno v različni temperaturi raztopin in nji- hovi nasičenosti s CO3 --, pri kateri naj bi se izločali minerali. Tako naj bi se po G.W.Mooru (1956) izločal pri temperaturah pod 15° C kalcit, pri višjih temperaturah pa aragonit. To domnevo so mineralogi v zadnjih letih ovrgli. Tudi D. Kuščer in sodelavci (1959) pri interpre- taciji izločanja aragonita v Ravenski jami zavračajo to teorijo, ker temperature v jami ne dosegajo 15° C. Na podlagi številnih meritev kemizma jamskih vod, mineraloških študij kap- nikov in sig ter eksperimentalnih metod so geologi v zadnjih desetletjih razvili novo teorijo izločanja aragonita, ki temelji na razmerju Mg/Ca v vodi in jamski kapnici (F. Lippman, 1960; G. Irion et G. Mtiller, 1968; R. Fischbeck et G. Mtiller, 1971; G. Mtiller et al. , 1972). Pri razmerjih Mg/Ca pod 1,5 se izloča nizkomagnezijev kalcit, ki vsebuje do 5 mol % MgCO3 • Take "kalcijske" vode so normalne za apnenčevo kraško okolje, tako pri nas kot v svetu. Pri višjih razmerjih (Mg/Ca 1,5 - 3) se izloča visokomagnezijev kalcit s S - 20 mol% MgCO3 , · pri razmerjih Mg/Ca > 3 ("magnezijske" vode) pa aragonit. Analize kapnikov in sige kažejo, da se v Ravenski jami izločata dve karbonatni mineral- ' ni fazi - visokomagnezijev kalcit z 8 - 10 mol % MgCO3 in aragonit. V plasteh sige se oba minerala menjavata, zaradi česar kažeta laminirano teksturo. Aragonit je snežno bele barve. Nastopa v več mm dolgih iglicah z žarkovito strukturo, kalcit pa je prozoren do umazano bel in se javlja v do nekaj desetinkah mm velikih zrnih subhedralne oblike. Kontakti med obema mineralnima fazama so vedno ostri, tako da ne dobimo mešanja aragonita in kalcita v istem kapniku ali isti lamini sige. To kaže na različno kemično sestavo kapnice in jamske vode v · posameznih predelih jame oziroma v posameznih fazah izločanja karbonatnih mineralov. V aragonitnih kapnikih smo z rentgensko difrakcijo zasledili, da se poleg aragonita v sledovih izloča še nek drug mineral iz skupine sulfatov, katerega pa zaradi nizke vsebnosti še nismo mogli dokončno določiti. Rast sige je bila občasno prekinjena. V tankih skorjicah rjave barve, ki nakazujejo te prekinitve (občasna daljša sušna obdobja in detritični nanos) se poleg kalcita javljajo še drob- na zrna kremena, dolomita, goethita ter minerali glin - illit in klorit/kaolinit. Kemično smo raziskali štiri vzorce jamske vode in kapnice. Njihova sestava je podana v tabeli l. Iz analiz je razvidno, da je vsebnost Ca ...... in Mg ...... ionov v jezerski vodi in v kapnici iz kalcitnih kapnikov relativno visoka in se molarno razmerje Mg/Ca giblje med 0,50 in 0,S8 (povprečne kraške vode apnenčevih terenov imajo razmerje Mg/Ca okoli 0,2 - 0,S). Kapnica iz aragonitnih kapnikov ima višje molarno razmerje Mg/Ca (0,67 in 0,73), ki pa je še vedno v mejah "kalcitnega polja" izločanja karbonatov. Ker glede na velikost Ravenske jame in na njene tektonske značilnosti ne moremo sklepati na več izvorov jamske vode z istočasno raz- lično kemično sestavo oziroma razmerjem Mg/Ca, sklepamo, da se kemizem kapnice v dolo- čenih obdobjih spreminja in s tem koncentracije raztopljenih ca++ in Mg++ ionov. Izvor Mg++ ionov za povišano razmerje Mg/Ca, pri katerem se lahko izloča aragonit, so okolni tufi ladinijske starosti in dolomitna breča, iz katere je, poleg apnenca, zgrajena karbo- 135 Acta carsologica, XVIII (1989) natna leča, v kateri je Ravenska jama. S tega stališča je zanimiva analiza količine Mg++ in Ca ...... ionov v mg/1 v zajetjih iz piroklastitov na Ravenski planoti (J. Janež, 1988). V zajetju za Gorenje Ravne nad jamo je analiza septembra 1987 pokazala 3,0 mg/1 Mg++ in 13,6 mg/1 ca++, novembra istega leta pa 9,1 mg/1 Mg++ in 8,2 mg/1 Ca ...... _ V vseh ostalih zajetjih ali izvirih pod jamo je količina Mg++ ionov bistveno man~ od količine ea++ ionov. Vzorec/ Analiza jezerce kalcitni aragonitni Sample/ Analyses cavelake kapnik kapnik calcite aragonite stalactite stalactite 1 2 Ca trdota (0 n.t.) 7,20 8,45 9,0 8,0 hardness (0 dH) Mg trdota (0 n.t.) 4,05 5,05 6,6 5,4 hardness (0 dH) pH 7,68 7,86 sulfat-sulphate (mg/1) 9,5 33,7 16,5 Na (mg/1) 5 3 K (mg/1) 2 1 CaO (mg/1) 51,5 60,4 90 80 MgO (mg/1) 17,6 21,9 47,5 38,9 Ca ...... (m mol/1) 0,92 1,08 1.61 1,43 Mg ...... (m mol/1) 0,54 0,54 1.18 0,96 Mg/Ca molarno razmerje 0,58 0,50 0.73 0,76 molar ration Analize Analysed by: Laboratorij REK E.Kardel1 Trbovlje Iz navedenih podatkov lahko sklepamo, da kaže odnos v recentnih vodah na povišano vsebnost magnezija, ki pa ni zadostna za izločanje aragonita, vendar razlike v koncentraciji Mg ...... ionov v zajetju nad Gorenjimi Ravnami kažejo na to, da je povečanje koncentracije teh ionov mogoče. Če bi bili ti pogoji v določenem obdobju stalni in dovolj intenzivni, bi se verjetno izločal aragonit. Da bi prišli do kvalitetnih podatkov, bi morali večkrat analizirati vodo v Ravenski jami v sušnih in deževnih obdobjih, natančno skartirati jamo ter določiti razporeditev aragonita v prostoru glede na litologijo in strukturo jame. 136 L. Placer, B. Ogorelec, J. čar, M. Mišič, Nekaj novih podatkov o Ravenski jami na Cerkljanskem LITERATURA Berce, B„ 1958: Poročilo o geološkem kartiranju ozemlja Cerkno - Žiri v letu 1958. Tipkopis, Arhiv Geološkega zavoda v Ljubljani Berce, B„ 1959: Poročilo o geološkem kartiranju na ozemlju Cerkno - Žiri - Idrija - Rovte v letu 1959. Tipkopis, Arhiv Geološkega zavoda v Ljubljani Buser, S„ 1986: Tolmač Osnovne geološke karte SFRJ 1:100.000, list Tolmin in Videm (Udine). Zvezni geološki zavod, Beograd Buser, S., 1987: Osnovna geološka karta SFRJ 1:100.000, list Tolmin in Videm (Udine). Zvezni geološki zavod, Beograd Fischbeck, R„ Miiller, G„ 1971: Monohydrocalcite, Hydromagnesite, Nesquehonite, Dolomite, Aragonite and Calcite in Speleothems of the Frankische Schweiz, Western Germany. Contr. Mineral. Petrol., 33, 87-92, Berlin Fischbeck, R„ 1974: Mineralogische und geochemische Untersuchungen an carbonatischen Speleo- themen mit ergiinzenden Mineralsynthesen zur Deutung ihrer Genese. Doct. Thes„ Univ. Heidel- berg, 1-119, Heidelberg lrion, G„ Milller, G„ 1968: Mineralogy, petrology and chemical composition of some calcareous tufa from the Schwiibische Alb, Germany. In: Milller, G„ Friedman, G.M. (Hrsg.), Recent developments in carbonate sedimentology in Central Europe. Springer Verlag, 157-171, Berlin Janež, J„ 1988: Raziskave vodnih virov na območju Raven in Zakriža. l. del. Tipkopis, Arhiv Rudnika živega srebra v Idriji Kossmat, F„ 1909: Geologische Spezialkarte der Osterr.-Ungar. Monarchie, Bischoflack und ldria. Geol.R.A„ Wien Kuščer, D„ R. Savnik, J. Gantar, 1959: Ravenska jama. Acta carsologica, 2, 7-25, Ljubljana Lippmann, F„ 1960: Versuche zur Aufkliirung der Bildungsbedingungen von Kalzit und Aragonit. For- tschr. Mineral„ 38, 156-161, Jena Moore, G.W„ 1956: Aragonite speleothems as indicator of paleotemperature. Amer. J. Sci., 254, 746-753, New Haven Murray, J.W„ 1954: The deposition of calcite and aragonite in caves. J. Geol„ 62, 481-492, Chicago Miiller, G„ G. Irion, U. Fčirstner, 1972: Formation and Diagenesis of lnorganic Ca-Mg Carbonates in the Lacustrine Environment. Naturwissenschaften, 59, 158-164, Berlin Placer, L„ J. Čar et alii, 1977: Triadna tektonika okolice Cerknega, II. faza, Mewzoik v Sloveniji. Tip- kopis, Arhiv Inštituta za geologijo FNT, Univerza v Ljubljani SOME NEW FACTS ABOUT RAVENSKA JAMA IN CERKNO REGION Summary The famous Ravenska aragonite cave near Ravne above Cerkno near Idrija in West Slovenia developed in big lense of limestone and dolomite breccia among the Langobardian pyroclastites (Fig. I ). The cave is 352 m long and 20.5 m deep and a part of lower channel is periodically flooded (O.Ku- ščer, R.Savnik, J.Gantar, 1959). Because o[ relatively big system of passages without virtual background 137 Acta carsologica, XVIII (1989) nowadays we suppose that the cave developed in the period when the Langobardian pyroclastites were covered by porous Cordevole dolomite which is stili preserved in form of erosional patch on Planinica. The analysis of cave stagnant water and percolating water (Table 1) has shown that the recent water is richer with ca-+:-+: than Mg-+:+ ions therefore actually calcite is deposited probably. The water analyses in the catchrnent in Langobardian pyroclastites above the cave in the period of two rnonths, in September 1987 and in November of the same year, have shown for the first tirne srnaller Mg-+:+ ions content and for the second tirne bigger content than are ca+-+: ions. Therefore we infer that the increa- se of Mg+-+: ions concentrations is possible and the origin of magnesium are Langobardian pyroclasti- tes. We think that aragonite could be deposited if the concentration of Mg+-+: ions prevails the ca++ ions for longer tirne (Mg+-+:;ca+-+: > 3). The mentioned conditions are presented by F.Lipprnan (1960). R.Fischbeek (1974) and G.Miiller et al. (1972). In the cave aragonite flowstone alternating with calcite flowstone, aragonite and calcite speleo- thems and aragonite needles are found. To get the qualitative data about the conditions and mechanism of crystallisation of one and another mineral we have to analyse the cave water frequently, during dry and rain periods, we have to geologically map the cave passages and we have to define the relation among the places where aragonite is deposited and cave lithology and structure. 138