135 Prostorski razpored in č asovni potek temperatur v Potoč ki zijalki na Olševi - osnova za razumevanje morfologije jamskih tal Andrej Mihevc 1* Povzetek Potoč ka zijalka je morfološko enostavna, 120 m dolga jama, ki se od vhoda do konca vzpne za 20 m. Njen vhod (46°26'57.38"S,14°40'8.29"V ) je v južnem poboč ju Olševe, na nadmorski višini 1662 m. Je pomembna arheološka jama, znana je tudi kot paleontološko nahajališč e kvartarnih sesalcev. Manj znani so jamski pliocenski ali spodnje pleistocenski sedimenti, ki so pomešani v mlajše arheološke plasti. V jami smo v letu 2017 na štirih mestih merili temperaturo zraka. Meritve so pokazale prostorsko razporeditev in letni potek temperatur na osnovi katerih lahko jamo razdelimo na dva dela. V vhodnem, spodnjem delu jame lahko zrak kroži celo leto, zato so tu velika temperaturna nihanja, ki sledijo poteku zunanjih teperatur. V notranjem, zgornjem delu jame prihaja do kroženje in izmenjave zraka le v topli polovici leta. V hladni polovici leta se ta cirkulacija prekine. Temperaturo zraka v njem tedaj določ a temperatura okoliške kamnine, zato temperatura zraka nikoli ne pade pod ledišč e. Taka razporeditev temperatur je omogoč ila v notranjem delu hibernacijo jamskim medvedom, v vhodnih delih pa povzroč a krioturbacijske procese. Ti procesi delujejo tudi v današnji klimi. Z njihovo prostorsko razporeditvijo lahko razložimo oblikovanje jamskih tal: enakomerne naklone v vzdolžnem in preč nem profilu pa tudi nastanek in oblikovanje arheoloških plasti. Ključ ne besede: jama, temperatura, klima, morfologija tal, sedimenti, krioturbacija Key words: cave, temperature, climate, ground morphology, sediments, cryoturbation Uvod Ob arheoloških izkopavanjih med leti 1928-1935 je Sreč ko Brodar opazoval tudi klimatske poteze jame. Temperaturo je poleti meril s termografom, nekajkrat pa je obiskal in izmeril temperaturo v jami tudi pozimi. Opazil je, da hladni zrak v jami sega le do določ ene višine, nad njo tudi pozimi temperatura ni padla pod ledišč e. Vhodni del jame je bil hladen, v njem so rasli ledeni kapniki, grušč nata tla pa so zmrzovala več metrov globoko in so bila zamrzla še v avgustu (Brodar, 1931). Med izkopavanji je našel v jami med ostrorobim avtohtonim grušč em s paleolitskimi najdbami prodnike iz miocenskih apnencev, miocenske morske polže in drobce metamorfnih kamnin. Ker je predpostavljal, da jame ni oblikovala podzemna reka, oziroma, da je »tipič na tektonska jama« (Brodar & Brodar 1983, str. 94), je sklepal, da so jih v jamo prinesli aurignacienski lovci. Mioč (1997) jih je pripisal obč asnim tokovom s površja, zato naj bi jama takrat ležala v nižji nadmorski višini. Do tektonskega dviga Olševe in jame v sedanjo višino pa naj bi prišlo šele po odložitvi prodov in arheoloških plasti. Kasneje so arheologi njihov izvor tolmač ili s spiranjem na površju nad jamo odloženih miocenskih sedimentov (Kralj &Pohar 2001). Skozi špranje v stropu ali skozi jamski vhod naj bi se pomešali v arheološke plasti pred okrog 30.000 leti (Rabeder &Pohar 2004). * Inštitut za raziskovanje krasa ZRC SAZU, Titov trg 2, SI-6230, Postojna, Slovenija 136 Slika 1: Lega Potoč ke zijalke v južnem poboč ju Olševe. Izvor eksotič nih sedimentov je po analogiji s Snežno jamo na Raduhi pripisal jamski reki ponikalnici, ki je jamo oblikovala, potem pa v njej odložila alogene sedimente. V analiziranem profilu v Snežni jami je sedimentacija potekala od okrog 5Ma do okrog 2 Ma (Zupan et al. 2008, Mihevc et al. 2013, Hauselmann et al. 2015). Prenehanje sedimentacije ima vzrok v tektonskemu dvigovanju, ki je povzroč ilo vrezovanje Savinje in njenih pritokov. Potoč ka zijalka je zadnji ostanek nekdaj velike jame, ki je nastala podobno kot Snežna jama. Ko so jo dosegli poboč ni procesi v doline Savinje in se je odprl sedanji vhod, je v jamo zač ela prodirati tudi zimska zmrzal. Ta je ustvarila pogoje za krioklastič ne in krioturbatne procese. Zato se je zač el stari sediment mešati s stropa odpadlim kamenjem in polzeti po jami pa tudi ven iz jame. Zlasti hitre odjuge in moč ne padavine so povzroč ale polzenje površinske plasti sedimenta po še zamrzlih tleh, pri č emer so nastale nove plasti. To se je dogajalo v č asu aurignacienskih lovcev, dogaja pa se še danes (Mihevc 2001). 137 Slika 2: Tloris in shematič ni prerez Potoč ke zijalke. Označ ena so mesta kjer so bili namešč eni termoregistratorji. Na prerezu je narisana le najvišja višina stropa, različ ne višine tal pa predstavljajo debelejše in tanjše oziroma prekinjene č rte Ker so najdbe starih jamskih sedimentov, s katerimi lahko datiramo ali rekonstruiramo razvoj reliefa v č as pred nastankom sedanjega reliefa v alpskih jamah redka, je nahajališč e starega proda v Potoč ki jami zelo pomembno. Da bi ugotovili prostorsko razporeditev pogojev, ki omogoč ajo polzenje ali drugač no premikanje sedimentov v jami smo merili letno nihanje temperature zraka. Meritve V jami smo s pomoč jo termoregistratorjev (uporabili smo termoregistratorje iButton, DS1922L, z loč ljivostjo 0,1 ºC in natanč nostjo ±0,5 ºC) merili temperature med 2. decembrom 2016 in 29. septembrom 2017. V jami smo namestili štiri registratorje in merili temperature v dvournih intervalih (glej sl. 2). En registrator smo namestili zunaj, vendar tako, da nanj gibanje zraka iz jame ni moglo vplivati. Zrač ne vlage in gibanja zraka v jami 138 nismo merili, nanje lahko sklepamo iz poteka in razporeditve temperatur v različ nih delih jame. Rezultati in interpretacija meritev Č eprav meritve niso potekale celo leto, manjkata meseca oktober in november, so izmerjene vrednosti dovolj znač ilne, da pokažejo temperaturne razmere v jami in njihovo odvisnost od zunanjih temperatur. Termometer, ki smo ga pritrdili na smreko, 2 m nad tlemi, je zabeleži najvišjo temperaturo, 26,3° C v zač etku avgusta, najnižjo pa v prvi polovici januarja, -18° C (glej tab. 1). Povpreč na vrednost vseh izmerjenih temperatur je bila 5,9° C. Temperaturo zraka v jamah določ a temperatura okoliške kamnine in prenašanje toplote s površja s tekoč o vodo ali zrakom. Ker v Potoč ki zijalki ni več jih dotokov kapljajoč e vode določ a letni potek temperatur predvsem kroženje zraka, ki ga določ a oblika jame. V topli polovici leta je zrak v Potoč ki zijalki hladnejši in gostejši, oziroma težji kot zunanji zrak. Zato se pri tleh giblje navzdol in nato ven iz jame, kar povzroč i, da pod stropom vhoda priteka v jamo zunanji, toplejši zrak. Ta zrak ogreva strop in stene, pri tem se ohladi in pri tleh izteka iz jame. Poletna kroženje zraka tako zajame celo jamo. Tabela 1: Temperature izmerjene pred in v Potoč ki zijalki med 2.12.2016 in 29. 9. 2017. Višine termometrov v jami so merjene od srednje višine tal vhoda, ki je v nadmorski višini 1662 m. Merilno mesto Višina Oddaljenost od vhoda Temperatura (° C) minimalna maksimalna povpreč na Zunaj 1665 m 20 m -18,1 26,3 5,9 T 1 2 20 -9,5 12,4 3,6 T 2 8 78 -3,7 12,4 5,1 T 3 12 80 1,4 16 7,1 T 4 20 110 6,4 15,6 8,9 Pozimi je jamski zrak toplejši kot zunanji, saj se ogreva od stropa in sten jame. Toplejši in zato lažji zrak stagnira v notranjem, zgornjem delu jame. Mejo med notranjim in vhodnim delom jame približno določ a odprtina jamskega vhoda, ki je približno 7 m visoka. Kroži lahko zrak, ki leži pod to višino. Jama se tako razdeli na dva klimatsko loč ena dela, notranjega v katerem zrak stagnira in odraža temperaturo okoliške kamnine in na zunanjega, v katerem zrak kroži in se izmenjuje z zunanjim. Zato se v njem pozimi temperature približajo zunanjim temperaturam zraka. Takšno gibanje zraka dobro potrjuje potek na štirih mestih v jami izmerjenih temperatur. Termometer T1 smo namestili v spodnjem delu jame 20 m od vhoda v višini 2 m nad višino tal pri vhodu. Povpreč na temperatura merilnega obdobja je bila 2,2° C, temperatura pa je nihala v razponu med -9,5° C v januarju in 12,4° C v avgustu (glej tab1). Temperaturna krivulja ima pozimi in spomladi podoben potek kot krivulja zunanjih temperatur, vendar so dnevna nihanja moč no dušena, kar kaže vpliv jame (glej sl. 3). Zunaj so nihale temperature med -18° C in 15° C, pri T1 pa med -9° C in 3° C. Po zadnji moč ni ohladitvi v aprilu se je temperatura zraka poč asi dvigovala, vendar do srede maja ni presegla 4° C. Temperatura je nato poč asi narašč ala ter julija dosegla 12° C. Po prvih septembrskih ohladitvah pa so se v jami spet moč neje izražali vplivi zunanje temperature. 139 Termometra T2 in T3 smo namestili okrog 80 m od jamskega vhoda v višini 8 in 12 m, ob vznožju in na vrhu velike skale. To mesto smo izbrali, ker v tej višini poteka klimatska meja med spodnjim in zgornjim delom jame, ki jo je zaznal že Brodar (1931). Na spodnjem termometru je (T2) bila najnižja zabeležena temperatura -3,7 ° C v januarju, najvišja 12,4° C, pa konec julija (glej sl. 3). Povpreč na temperatura je bila 5,1° C. Potek temperatur preko leta je zelo podoben poteku pri T1, le temperature so bile za okrog 4° C višje, manjše pa so bile amplitude v hladni polovici leta, med -3,7° C in 4° C. Od sredine maja do konca septembra pa sta poteka temperatur skoraj enaka. Slika 3: Potek temperatur v Potoč ki zijalki med 2. dec. 2016 in 29. sept. 2017. Termometer T3 je bila namešč en na vrhu velike skale, 4 m nad T2 oziroma 12 m nad vhodom. Najnižja temperatura je bila 1,4° C sredi aprila , najvišjo pa 16° C v zač etku avgusta (glej sl. 3). Povpreč na letna temperatura zraka je bila 7,1° C, kar je več kot povpreč na temperatura zraka izmerjena pred jamo. Od zač etka decembra do srede maja je temperatura nihala med 2° C in 6° C. Krivulja kaže krajša in tudi daljša nihanja, ki pa ne odražajo vedno sprememb zunanje temperature. Od sredine maja je krivulja skoraj identič na s potekom temperatur na T4 a z moč neje izraženimi dnevnimi nihanji. Dnevna nihanja prekine prva moč na ohladite, vzpostavi se zimska cirkulacija ali celo mirovanje zraka. Termometer T4 je bil namešč en na najvišjem delu jamskih tal, v višini 20 m in 110 m od vhoda, na skalah, ki jih pokriva jamsko mleko. Najnižjo temperaturo, 6,4° C, je zabeležil konec marca, najvišjo 15,6° C pa konec julija (glej sl. 3). Povpreč na letna temperatura pa je bila 8,9° C. Temperatura zraka se je tu od zač etka decembra, ko je bila okrog 9° C, zniževala do okrog 6,5° C sredi maja. V tem delu je potek temperatur brez dnevnih nihanj, kar nakazuje ogrevanje zraka od stropa in njegovo poč asno ohlajanje. To omogoč a stagnacijo oziroma le poč asno gibanje zraka. Nato se v krivulji zač nejo odražati krajši nato pa vedno daljši in moč nejši vdori zunanjega, toplejšega zraka, ki pa se seveda v jami že precej ohladi. Temperaturni potek kaže izrazita dnevna, pa tudi daljša temperaturna nihanja, ki odražajo spremembe vremena. V zač etku septembra, po prvi moč ni ohladitvi se nihanje temperature 140 oziroma zrač na cirkulacija, ki to nihanje povzroč a prekine, temperature zraka nato odražajo temperaturo okoliške kamnine. Zaključ ki Meritve so potrdile dve izraziti temperaturni sezoni v jami, pa tudi dva klimatsko različ na dela jame. Topla sezona se prič ne sredi maja, konč a pa s prvo moč no jesensko ohladitvijo, ki ji sledi tudi splošno znižanjem zunanjih temperatur. V tem č asu jamski, relativno hladnejši zrak teč e pri tleh iz jame, pod stropom pa v jamo priteka topel zunanji zrak. V hladnem delu leta se kroženje zraka v jami spremeni. Še naprej kroži zrak v delu jame, ki leži pod višino zgornjega roba jamskega vhoda. V zgornjem delu jame, nad višino stropa pri vhodu, kroženje preneha, temperatura zraka pa se uravna na temperaturo okoliške kamnine. Tak potek in razporeditev temperatur določ a oblika jame, predvsem oblika in velikost vhoda. Ker se oblika vhoda ne spreminja hitro, lahko sklepamo, da so bili podobni temperaturni pogoji v jami tudi v č asu zadnje poledenitve oziroma v č asu nastanka arheoloških paleolitskih plasti. Potek temperatur v jami ima tudi morfološki uč inek na jamska tla. Del tal, ki sezonsko zamrzuje ima manjši naklon, tla visijo zvezno ven iz jame, manjši kamni in drobir pa kaže sortiranost oziroma poligonalna tla, to pa pomeni premikanje sedimenta. Le več je skale, ki so padle s stropa ležijo pod mesti odloma. Nad njimi leži del jame, kjer tla nikoli ne zamrznejo. Tu so jamska tla bolj strma in zvegana, kar kaže na poč asnejše premikanje sedimentov oziroma oblikovanje tal z odpadanjem skal s stropa in gravitacijskimi procesi. Literatura Brodar S., 1931. Temperature v Potoč ki zijalki na Olševi. Geografski vestnik, 7, 109-114, Ljubljana. Brodar S., & Brodar M., 1983. Potoč ka zijalka – visokogorska postaja aurignacienskih lovcev (Potoč ka zijalka – eine hochalpine Aurignacjäger-Station). - Dela 1. in 4. razr. SAZU, 24.1-213, Ljubljana. Häuselmann P., Mihevc A., Pruner P., Horač ek I., Č ermak S., Hercman H., Sahy D., Fiebig M., Zupan Hajna N., Bosak P. 2015: Snežna jama (Slovenia) : interdisciplinary dating of cave sediments and implication for landscape evolution. Geomorphology, vol. 247, pp. 10-24. Kralj P. & Pohar V., 2001. Klastič ni sediment v Potoč ki zijalki (Clastic Deposits in the Potoč ka zijalka cave). Razpr. 4. razr. SAZU, 42(1):25–36, Ljubljana. Mihevc A., 2001. Jamski fluvialni sedimenti v Snežni jami na Raduhi in v Potoč ki zijalki. Geol. zbor. (Povzetki referatov), 16:60–63, Ljubljana. Mihevc, A., Horáč ek, I., Pruner, P., Zupan Hajna, N., Č ermák, S.,Wagner, J., Bosak, P., 2013. Miocene–Pliocene age of Cave Snežna jama na Raduhi, Southern Alps, Slovenia. V: Filippi, M., Bosák, P. (Ur.), Proceedings of the 16th International Congress of Speleology. vol. 3. Czech Speleological Society, Praha, pp. 379–383. Mioč P., 1997. Tectonic Structures Along the Periadriatic Lineament in Slovenia. Geologia Croatica, 50/2, 251-260, Zagreb. Rabeder G. & Pohar V., 2004. Stratigraphy and Chronology of the Cave Sediments from Potoč ka zijalka (Slovenia). Mitt. Komm. Quartärforsch. Österr. Akad. Wiss., 13:235–246, Wien. Zupan Hajna N., Mihevc A., Pruner P., Bosák P. 2008. Palaeomagnetism and magnetostratigraphy of Karst sediments in Slovenia, (Carsologica, 8). Založba ZRC, Ljubljana.