ANNALES 7/'95 izvirno znastveno delo UD K 551 .{442.12 Škocjanske jame) 552.54(24 Škocjanske jame) POMEN iN VLOG A LEZiK PRI MAKROSKOPSKIH RAZISKAVA H KARBONATNI H KAMNIN, V KATERIH SO OBLIKOVAN I FREATIČNI KANALI Martin KNEZ mag., dipl. ing. geoi., inštitut z a raziskovanje krasa ZR C SAZU, 66230 Postojna, Titov trg 2, SL O MSc., dipl. ing. geol., istituto per lo studio de! Carso presso ii CRS ASSA, 66230 Postojna, Titov trg 2, SLO IZVLEČEK Hipoteze o nastanku jam največkrat predpostavljajo homogenost apnenca, medtem ko variabilnosti karbonat­nega sedimenta večinoma ne upoštevajo. Ker pa nista niti dve geološki situaciji popolnoma enaki, so njihove rela­tivne pomembnosti in medsebojne povezave odvisne od posameznih, zelo krajevnih geoloških razmer. Različni re­zultati raziskav sedimentacijskih (lezike) in tektonskih (razpoke, prelomi) elementov kažejo na možnost, da tektoni­ka ni vedno primarnega pomena za oblikovanje inicialnih kanalov. S takšno predpostavko lahko postavimo začetek preboja v obdobje pred aktiviranjem lezik v medplastne zdrse in kasneje jamonosne oziroma "anomalne" ravnine. Ključne besede: krasoslovje, geologija, lezika, podzemni vodni kanal, Škocjanske jame f(ey words: karstology, geoíogy, bedding-plane, underground water channel, Škocjanske jame Caves PROBLEMATIKA Z a uspešno preučevanja kakega kraškega ozemlja neobhodno potrebujemo podatke o njegovi geološki zgradbi in geološkem razvoju. V analizo in sintezo je potrebno vključiti geološki čas tako rekoč od nastajanja kamnine do njenih tektonskih deformacij, od prvega kopnega do današnjega površja. Z a det Krasa, ki je razvit v krednih apnencih, so temeljne sed !mentol oške osnove že dokaj poznane, manj pa vemo o imciainem kronološkem zaporedju na­stajanja in oblikovanja podzemnih rovov v teh kam­ninah. Različnih tipov karbonatnega sedimenta je brez šte­vila. Vsak nevezan sedtment prej ali slej zajame liti­fikacija. To sproži obsežne kemične spremembe, kot so cementacija in rekristaiizacija, silifikacija in dolomi­tizacija; torej diageneza. Osnovne značilnosti sedimenta kot tudi diagenetske spremembe so faktorji, ki določajo lokacijo jame. Zato je razumevanje apnencev potrebno za ugotavljanje, zakaj je posamezna jama prav tam ozi­roma se je tam izoblikovala posamezna kraška oblika. Dosedanje hipoteze o nastanku jam, z nekaterimi izjemami {cf. Worthington, 1991; Lowe, 1992), največ­krat predpostavljajo homogenost apnenca, medtem ko variabilnosti karbonatnega sedimenta in diagenetskih struktur, ki jih je pri podrobnih raziskavah potrebno vključiti, večinoma ne upoštevajo. Spremembe velikosti zrn, velikosti por, kalcitne žile in drugo imajo lahko pomembno vlogo pri določitvi ali pojasnitvi mesta, časa in stopnje speleogenetskih procesov. Ker nista niti dve geološki situaciji (gledano lateralno in hkrati mikrofacialno) popolnoma enaki, bi bile gene­ral izirane teorije v začetnih fazah raziskav nerealne. Veliko faktorjev je podobnih ali enakih za številna ob­močja. Njihova relativna pomembnost in medsebojne povezave so odvisne od posameznih, zelo krajevnih geoloških razmer. Vsako območje ima torej svojo edin­stveno speieoioško zgodovino. V začetku oblikovanja podzemnih kanalov so bile najverjetneje vse možne speleogenetske vodne poti v freatični coni. Z a vzdrževanje toka je bil potreben hidravlični gradient. Kemične reakcije med okolno kam­nino in gibajočo vodo so bile potrebne za širjenje ene ali več vodnih poti. Navedene razmere v veliki meri določajo, katera iniciafna vodna pot bo postala jama. Topografija, posebno erozijska površina nad apnenčevo maso, je bila najverjetneje pomembna te toliko, da je 127 ANNALES 7/' 95 Mar!in KNEZ : POME N i N VLOG A LEZtK PRI MAKROSKOPSKI H RAZISKAVA H KARBONATSKI H KAMNIN , ..., 127-130 ustvarila osnove za vhod in izhod vode ter hidravlični gradient v kamninski masi. Šušteršič (t 991) dodaja, da v razvoju konkretne jame inicialne strukture niso samo geološke, saj s starostjo krasa narašča število tistih, ki bi jim iahko rekli spele­ološke. Ko namreč posamezne vodne poti prevladajo, nastajajo kanali. Te pa bi v možni naslednji fazi voda "raje" uporabila, kot da bi dolbla nove. VPLIV SEDIMENTACIJE NA OBLIKOVANJE FREATIČNIH KANALOV Ponavljajoče se zaporedje plasti, na primer v Veliki dolini (Škocjanske jame), kaže, da se posamezni cikli začnejo in končajo z lezikami (slika 1) v katerih so tudi freatični kanali. Plasti v spodnjih delih posameznih ciklov so bistveno debelejše kot v zgornjem deiu (z vmesnimi prehodi). Cikličnost je seveda vidna že v makroskopskem pregledu geološkega stolpca. Slika 1: Močno izražene lezike na levem bregu Reke (Velika dolina, Škocjanske jame). Foto: Knez, 1995. Fig. 1: Strongly expressed bedding-planes on left river bank of Reka (Velika dolina, Škocjanske jame Caves). Photo: Knez, 1995. Kaj pomeni cikličnost za inicialno fazo razvoja podzemnih kanalov? Ali so se pomembni freatični ka­nali oblikovali na meji dveh ciklov, na stiku tankih in debelih plasti? je torej tam šibka točka kamninske mase - apnenca, ki je ena "gostoljubnejših" kamnin v spele­ološkem smislu? Vzporedno z dognanji Lowa (1992, 162) ugotavljam popolno skladanje njegovih teoretskih dognanj z razmerami v Veliki dolini, kjer je v lezikah, v katerih so se oblikovali inicialni kanaii, potekalo raz­tapljanje na meji kamnin z različnimi litološkimi last­nostmi (trans-bedding contrast). Lahko se tudi vprašamo: Kaj se je dogajalo v lito­tektonskem pogledu pred oblikovanjem inicialnih stru­ktur? Odgovor bi bil velikega pomena za razumevanje kasnejših dogodkov. Žal je ta na osnovi dosedanjega znanja o podzemnih kraških procesih še nezanesljiv. Prav tako je nejasen odgovor na vprašanje: Ali je voda, in to morda celo še slana, brakična ali že sladka, vdrla v sistem začetnih kanalov še pred orogenezo ali po tektonskih (premiku), premikih, ki je plasti nagnil? Uvodne raziskave nekaterih območji so pokazale, da obstaja možnost, da je voda v leziki raztapljala še med vodoravnimi piastmi. Kljub temu pa ni ugotovljeno, aii se je raztapljanje dogajalo že med diagenezo ali šele potem, ko so bile plasti že popolnoma konsolidirane. Tu se kaže neposredna zveza s paleokraškimi pojavi, morda že pred zaključkom popolnega strjevanja sedi­menta. Do podobnega zaključka je prišel tudi D. Lowe (o. c.). Rezultati različnih raziskav podpirajo misel, da tek­tonika (cf. Šebela, 1992) ni vedno primarnega pomena za oblikovanje začetnih kanalov (slika 2). 5 to pred­postavko lahko postavimo začetek preboja v obdobje pred aktiviranjem lezik v medplastne zdrse in kasneje "jamonosne" oziroma "anomaine" ravnine. Nekatere raziskave lezik (slika 3) in tektonskih de­formacij na področju Škocjanskih jam so pokazale, da je medplastne zdrse v lezikah s freatičnimi kanali do­pustilo manjše trenje med plastmi. Oslabljen stik med plastmi je v prvi vrsti najverjetneje povzročilo predvsem kemično delovanju vode na karbonat in šele posledično različni mehanski pritiski ali morda gravitacija. Dejstvu, da so današnji kanali v lezikah pravzaprav nastajali ob kombinacijah posameznih bolj ali manj enostavnih speleogenetsko-geoloških faz, bi dodal trdi­tev, da so jamski prostori svoj vzrok nastanka iahko že zdavnaj vključili sami vase - torej v niči Po vzpostavitvi drsenja zmik navadno ni zaviralen moment v speleogenetskem pogledu. V lezikah s fre­atičnimi kanali se aktivnost tvorbe kanalov (pretok) naj­verjetneje še bistveno poveča. 128 ANNALES 7/'9.5 Martin KNtZ : POME N !N VIOC. A IEZI K PRI MAKROSKOPSKI H RAZISKAVA H KARBONATSKI H KAMNIN , ..., 127-130 Slika 2: Razpoklinska cona, ki v Veliki dolini (Škocjanske jame) ni vplivala na speleogenetski proces. Foto: Knez, 1995. Figure 2: Fractured zone in Velika dolina (Škocjanske jame Caves) which didn't affect the speleogenetical process. Photo: Knez, 1995. Rezultat, ki sern ga dobil s podrobnimi raziskavami, ni odvisen od trenutka oziroma časa, ko so se lezike preobrazile v inedplastne zdrse. Ciklična, sedirneniacija je v Veliki dolini Škocjanskih jam izražena z debelejšimi plastmi v spodnjem delu in s čedalje tanjšimi plastmi proti vrhu cikla. Na meji med dvema cikloma se torej stikata zelo različna "tipa" geološkega stolpca. Pod leziko so tanjše plasti, takoj nad ieziko pa debela ozi­roma debelejše plasti. Ob drsenju blokov drugega ob drugem so se mehanske lastnosti kamnine, ki imajo po­sledico v cikličnosti, odrazile v različni porušenosti kamnine. Meje porušenosti med plastmi v Veliki dolini torej definirajo sedimentacijske lastnosti. SKLEP Glede na rezultate raziskav je jasno razvidno, da so se ob drsenju oziroma pojavu strižnih napetosti bistveno bolje "obnesle" tanjše plasti - torej spodnje, pod leziko, oziroma plasti vrhnjega dela cikla. Le-te so bistveno manj prepredene s kalcitnimi žilami, torej so bile manj razpokane in vsebujejo bistveno manj avtoklastov kot sosednje, debelejše plasti apnenca. Na enaki debelini geološkega stolpca pod nosilno leziko je namreč bistveno več plasti kot na enaki debelini nad nosilno leziko. V enako debeli skladovnici kamnin se enaka strižna napetost med več tanjšimi plastmi (pod nosilno leziko) namreč enakomemeje porazdeli oziroma manj izrazito odraža v kamnini kot v le eni sami plasti (nad leziko). 129 ANNALES 7/' 95 Martin KNEZ : POME N IN VLOG A LEZI K PRI MAKROSKOPSKI H RAZISKAVA H KARBONATSKt H KAMNIN , ..., 127-130 Slika 3: Freatični kanali v eni od lezik (Velika dolina, Škocjanske jame). Foto: Knez, 1995. Fig. 3: Phreatic channels in one ofthe bedding-planes (Velika dolina, Škocjanske jame Caves). Photo: Knez, 1995. RIASSUNTO Nella maggior parte delle ipoteši sull'origine delle grotte, si presuppone una presenza omogenea di calcare, mentre non viene presa in considerazione la varíabilitá dei sedimenti carbonatici. Ma poiché non esistono due situazioni geologic.be completamente identiche, la loro importanza relativa e la soluzione di continuitá dipendono dalle singóle condizioni geologiche prestamente locali. I diversi risultati ottenuti dalle ricerche effettuate sugli ele­menti di sedimentazione (giunti di stratificazione) e tettonici (fessure, ira! tu re) indicano la possibilitá che a svolgere un ruolo di primaria importanza nella formazione dei ca na i i iniziali non sia sempre un fenomeno tettonico. Par­iendo da questo presupposto possiamo collocare l'inizio dello sfondamento nel período antecedente all'attivazione dei giunti di stratificazione in scorrímenti tra piani di strato, ed in seguito in piani speleogenetici o "anomali". LITERATURA stojnske jame.- Acta carsologica, 21, 97-116, Ljubljana. ŠUŠTERŠIČ, F, 1991. S čim naj se ukvarja speleologija.­LOWE, D. J. 1992. The origin of limestone caverns: an Naše jame, 33, 75-89, Ljubljana. inception horizon hypotesis.- XIX + 512 str., Man-WORTH!NGTON, S. R. H. 1991. Karst hydrogeology of chester Polytechnic, Manchester (doktorska disertacija). Canadian Rocky Mountains.- McMaster University Ha­ŠEBELA, S. 1992. Geološke značilnosti Pisanega rova Po-milton, XVi! + 227 str., Hamilton (doktorska disertacija). 130