Narodna m univerzitetna i do +24,07 %o, medtem ko niha б1зс od -0,14 %o do +0,23 %o. V primerjavi z dolomitom omenjenih skorij lahko rečemo, da vsebujejo kristali dolomita srednjega dela veziva v dveh primerih celo več lahkega kisikovega in ogljikovega izotopa kot dolomit 1. skorje. Nadalje je zanj značilno v povprečju tudi manjši б1®0 in b^^C, kot ga kažejo dolomit 3. in 5. skorje in dolomit srednjega dela veziva s pegasto teksturo. Slednji vsebuje v povprečju največ ^^O in glede na preostali dolomit veziva breče. Kot smo zapisali, kaže razvrstitev skorij in njihove značilnosti najverjetneje na nastanek iz pronicajoče podtalnice, saj predstavljajo neke vrste sige. Podatki o izo- topski sestavi kisika in ogljika povedo, da se dolomit posameznih skorij in srednjega dela veziva razlikuje tako po vsebnosti lahkega kisikovega kot tudi lahkega ogljiko- vega izotopa. Pri tem je vsekakor zanimivo, da ima razmerje б^зС/б^^О vrednost 0,5, kar lahko razberemo iz si. 18. Takšno razmerje in pričujoči trend sta običajno značilna za temperaturno odvisnost obeh parametrov in dokaj homogeno izotopsko sestavo kisika in ogljika v raztopini, iz katere se je izločal dolomit v hidrotermalnih rudiščih. Ta, sicer preprosta razlaga pa v našem primeru najverjetneje ne velja. Zbrani podatki namreč kažejo, da se je izločal dolomit veziva iz pronicajoče podtal- nice. Sodimo, da je imela le-ta podobno izotopsko sestavo kisika in ogljika, kot jo ima današnja površinska voda na idrijskem območju. Njen б1''0 znaša namreč v povprečju -9,2 %o ± 0,3 %o, medtem ko ima raztopljeni karbonat v vodi б^^С vrednost okrog -11,5%o ± 0,5%o (Pezdič, neobjavljeni podatki). Iz podtalnice s takšno izotopsko sestavo kisika in ogljika se namreč lahko izloča v temperaturnem območju med 44 in 16 °C v izotopskem ravnotežju dolomit s po- dobno izotopsko sestavo kisika in ogljika kot dolomit, ki sestavlja vezivo rudne breče. Navedeni temperaturni razpon smo izračunali z enačbo, ki jo navajata Dickson in Coleman (1980) in glasi: R = 31,9 - 5,55 (бо - бу) + 0,17 (бо - àyf o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 427 Tebela 1. Izotopska sestava žvepla v cinabaritu iz 8. etaže 13. obzorja rudnega telesa Grübler Table 1. Sulfur isotope composition of cinnabar from the 8th sublevel 13th level, Grübler orebody Tabela 2. Izotopska sestava kisika (%o SMOW) in ogljika (%o PDB) v dolomitu iz 8. etaže 13. obzorja rudnega telesa Grübler Table 2. Oxygen (%o SMOW) and carbon (%o PDB) isotope variations of dolomite from the 8 th subleverl, 13 th level, Grübler orebody o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 429 430 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 431 SI. 18. Grafični prikaz vrednosti ôi^Cjpdb) in ói80,smow) za različne vrste dolomita: 1 - dolomit 1 skorje; 2 - dolomit 3. skorje; 3 - dolomit 5. skorje; 4 - dolomit srednjega dela veziva s pegasto teksturo; 5 - dolomitni kristali iz srednjega dela veziva; 6 - dolomitni kosi iz rudne breče Fig. 18. Plot of ô'3C(PDB) vs. ôi®0(SMW) showing data for different varieties of dolomite: 1 - dolomite of the 1st crust; 2 - dolomite of the 3rd crust; 3 - dolomite of the 5th crust; 4 dolomite of the central part of cement with spotted structure; 5 - dolomite crystals of the central part of cement; 6 - dolomitic fragments from the ore breccia 432 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič V enačbi predstavlja Ôd izotopsko sestavo kisika v dolomitu in бу izotopsko sestavo kisika v vodi. Oba parametra morata biti merjena na isti standard. Če postavimo, da se je izločal dolomit v izotopskem ravnotežju s kisikom in ogljikom iz pronicajoče podtalnice, si lahko razložimo razlike v izotopski sestavi posameznih skorij kot posledico postopnega padanja njene temperature. Menimo, da se je izločal dolomit bogatejši z lahkim kisikovim in ogljikovim izotopom v soraz- merno večji globini, kjer je bila temperatura zaradi geotermičnega gradienta večja kot v neposredni bližini površja, kjer naj bi zaradi nižje temperature nastali različki, obogateni s težkima izotopoma. To pomeni, da se je lahko pričelo vezivo rudne breče izločati že med dviganjem rudnega telesa proti površju. Najprej naj bi nastala 1. nato 3. in nazadnje 5. skorja. Za dolomite 2., 4. in 6. skorje nimamo podatkov o izotopski sestavi kisika in ogljika. Iz nadrobnih opisov pa vemo, da so te tri skorje mlajše od prej navedenih. Ko je rudno telo doseglo neposredno bližino površja, je iz podtalnice začel nastajati dolomit srednjega dela veziva. Potem ko se je izločil dolomit v vezivu s pegasto teksturo, je postala podtalnica bogatejša z lahkim kisikovim in ogljikovim izotopom (morda zaradi klimatskih sprememb - hladnejše obdobje?) in iz nje so nadalje kristalizirali lepo razviti dolomitni kristali in njihovi zraščenci. On the mercury ore from the Grübler orebody, Idrija Summary The Grübler orebody is one of those orebodies of the Idrija mercury deposit which originated in the lower part of the Lower Scythian beds composed mainly of the bedded fine grained dolomite, actually of dolosparite and intraclastic dolosparite. The mercury ore is, accordingly to Placer (1974/75), linked to the Middle Triassic Grübler fault, which strikes WSW-ENE and dips strongly NNW, and to the system of associated sub vertical fractures with nearly the same strike and dip. It is situated in the outermost northwestern part of the deposit between the and the 14^^ level. The Grübler orebody spreads in the direction WSW-ENE for nearly 120 m and is about 70 m high; on the level its thickness reaches 35 m. It has been known for several years (Mlakar & Drovenik, 1971) that the mercury ore in Idrija originated during two Middle Triassic phases of mineralization. Throughout the first phase the mercury bearing hydrothermal solutions rising along the subvertical faults have metasomatically mineralized the Carboniferous, Middle and Upper Permian, Scythian and Anisian beds, as well as the Langobardian kaolinitic sediments and associated tuffs. During the second phase, after the deposi- tion of the Langobardian conglomerate, the ore bearing solutions have mineralized once more the previously mentioned strata, as well as the Langobardian conglome- rate, and issued into the sedimentary basin. Syngenetic mercury ore originated in the Skonca sediments and in tuffs and tuffites which have been just deposited at that time. Whith which of the two phases the ore of the Grübler orebody might be associated is accordingly to data collected up to now not possible to explain. In any case it should be stated that the cinnabar is practically the only mercury mineral. Native mercury could be found here and there, but only in traces. Mercury ore shows impregnations of cinnabar, and is of massive, network and brecciated structure. The On the mercury ore from the Grübler orebody, Idrija 433 low-grade mercury ore in which the cinnabar is dispersed in dolomite, as well as the relatively high grade mercury ore with massive texture originated mainly by metaso- matic processes. The mineralization started with deposition of cinnabar in pores and along the contact of dolomite grains. In such a way originated impregnations and intergranular films which have progressively grown. The ore bearing solution has in some places intensively dissolved dolomite and in this way the mercury ore with massive structure originated. In the intraclastic dolosparite the cinnabar has crystal- lized mainly in a somewhat more porous dolomitic cement between intraclasts. Beside cinnabar and dolomite the metasomatic ore comprises in variable, but usually lesser quantities also quartz, clay minerals and pyrite. Quartz occurs in detrital grains. Their amount changes from sample to sample, but they are in individual specimens quite uniformly distributed. Quartz grains show here and there crystal faces and in some places replace dolomite grains, a phenomenon related to diagenesis. No quartz grains which could be connected with mercury mineralization have been found. Clay minerals occuring in the interstices between dolomite grains were largely removed during the preparation of polished sections. X-ray diffraction analysis indicate (Čar et al.,1989) that kaolinite and illite are present in the Lower Scythian sedimentary rocks. Tiny, relatively uniformly distributed pyrite grains, represented at the most by 0,5 %, originated during the diagenesis of carbonate mud. It is important to emphasize that in the mineralized dolomite not even a trace of organic matter has been found, or of minerals, which were not in dolomite before the mineralization. Consequently the hydrothermal solution from which cinnabar and very seldom native mercury originated should have been very »clean«. For this reason the mineral composition of ore is not useful for the elucidation of the character of the orebearing fluids. All we could state is that they were weakly acid, which is proved by the fact that dolomite grains were corroded by cinnabar. This observation is in accordance with the statement by White (1981) that the orebearing fluids from which mercury minerals originated in several mercury deposits along the Pacific Coast of the U. S. were weakly acid to neutral. We also have no data about the mode of mercury transportation in the ore fluid. The transport mechanism of mercury compounds in hydrothermal systems is still more or less open problem. Wells and Ghiorso (1988) consider that the mercury compounds are transported mainly as sulfide complexes. Varekamp and Bus eck (1984) believe that mercury is transported in dilute solutions very probably as Hg°aq, in the system rich in sulfur in the form of Hg-S complexes and in the brine as Hg-Cl complexes. Some other authors, among them also White (1981), argue that the transportation of Hg° is possible even in the gaseous phase. The fact that in several mercury deposits organic matter is also present arises the question whether mercury in hydrothermal solutions could be transported also in organomercury complexes. Investigations of Wells and Ghiorso (1988), however, show that such transport, if even it exists, could not be important for the formation of mercury ores. Organomercury complexes can dominate only in oxydized waters in which most sulfur exists as sulfate, not sulfide. In the reachable publications concerning mercury deposits we unfortunately could not find any informations about the mutual relationship of cinnabar and organic matter. Placer (1974/75) has alredy pointed to the fact that cinnabar occurs also in dolomite veinlets, as well as in the dolomite cement of the ore breccia, where in addition organic matter is present too. In the frame of the present study particularly the cement of the mentioned breccia was closely examined. It is normaly 2 mm to 2 cm 434 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič thick, but attains in some cases even 5 cm. Six crusts and the central part of the cement have been identified. The crusts could be distinguished by their colour, composition and thickness. Present are usually three or four crusts, while others are lacking. The first crust covers directly the fragments of mineralized or barren dolomite, and the others folow toward the center of cement, or toward the vug. For the first, third and the fifth crust is macroscopically significant their white colour, and microscopically the prevailing anhedral and subhedral dolomite grains, rare cinnabar and quartz, as well as traces of pyrite and organic matter. On the surface of the first crust are well developed dolomite grains in polar arrangement, that means oriented toward the central part of the cement. But on surfaces of both the third and the fifth crust the dolomite grains are in bipolar arrangement: on one surface they point toward the first crust and on the other surfaces to the central part of the cement. The first and the third, as well as the third and the fifth crust are here and there grown together. In such cases the second and the fourth crust are lacking. Taking into account the unusual textural relationship, the second crust is younger than first, as well as the third, the fourth crust is younger than the third and the fifth, and the sixth crust is younger that the fifth crust and the central part of the cement. The second, the fourth and the sixth crust are macroscopically dark grey, nearly black and quite irregularly developed. The second and the fourth crust are of surprisingly similar composition. In both predominate anhedral and subhedral dolo- mite grains, but relatively often are present organic matter and cinnabar; pyrite occurs only in traces. The most interesting is the appearance of organic matter. It has been deposited from the solution before the bordering dolomite grains of the adjacent crusts have ceased to crystallize. Organic matter is namely included in the peripheral part of dolomite grains, parallel to rhombohedron faces, belonging to the first, third and fifth crust. Organic matter in addition exhibits coatings of mentioned dolomite grains and fills up interstices between the dolomite grains of the second, as well as of the fourth crust. Solution from which it was deposited has dissolved dolomite - organic matter namely distinctly replaces carbonate grains. The patches of organic matter are peppered by tiny cinnabar grains. Here and there very thin cinnabar crusts alternate with crusts of organic matter. In all these cases organic matter, as well as cinnabar, were deposited from colloidal solution. The content of discernible cinnabar in individual patches of organic matter is variable and oscillates between 5 and 30%. The character of ore fluids has changed afterwards, and from colloidal solution only cinnabar was deposited. Finally this mineral crystallized from ionic solution. Also in the sixth crust the dolomite is associated with organic matter which, however, is free of cinnabar. Here and there crystallized pyrite and then quartz which is the most common mineral in the sixth crust. The youngest is cinnabar, often in quite well developed metacrysts, commonly including corroded remnants of earlier minerals. The central part of the cement occurs in two manners. In some places it appears as medium grained matrix with spotted structure. The matrix consists mainly of anhedral dolomite grains including also organic matter and cinnabar. After dolomite from colloidal solution organic matter and cinnabar were deposited; reniform or globular organic matter-cinnabar aggregates show quite often shrinkage cracks. Internal colloidal textures are even better perceived than in the second or in the fourth crust. Afterwards cinnabar alone has crystallized, first from colloidal and later from ionic solution. On the mercury ore from the Grübler orebody, Idrija 435 In the second case on one of the mentioned crust, or even on the fragment of mineralized or barren dolomite, crystallized white dolomite grains, first anhedral and subhedral, and later in well developed crystals. They served as substratum on which all younger components were later deposited - frequently well developed cinnabar crystals and their aggregates, quartz, organic matter, kaolinite (?), and finally tiny transparent dolomite crystals. It is of interest to note that organic matter does not include even a trace of cinnabar. The origin of the cement is rather difficult to explain trustworthy. Taking into account the hydrothermal provenance of the Idrija mercury deposit the most simple explanation would be to derive the cement of the breccia from the ascending ore bearing solutions. But in such a case the crystals would grow progres- sively from the wall of the fragment to the central part of the cement. If the crusts occur, they would be formed successively: on the fragment originated first the oldest crust and then the younger ones, one after another. In our case such a regularity does not exists - the second crust is younger than the third, the fourth younger than the fifth and the sixth is younger than the central part of the cement. Beside this the third and the fifth crust show quite often bipolarity of dolomite grains occurring on both surfaces. This means that very well developed dolomite grains point on the first surface toward the fragment, and on the second they are facing the central part of the cement. Such particularities of the crust speak, in our opinion, in favour of the fact that they originated in open spaces from the percolating subsurface water - they very probably represent a kind of carbonate sinter. In this connection it is useful to remember the specimen in which the fifth crust was not covered by the sixth one. The free surface of this crust shows warty and crested overgrowth, which »hang« in the same direction. It should be pointed to the fact that on their upper surfaces occur dark grey coatings of fine grained dolomite, organic matter and cinnabar. Such coatings may hardly originate from ascendent fluids, but could be formed rather under influence of gravity from the percolating underground water. Further arises also the question about the organic matter which occurs in some sedimentary rocks as well as in several orebodies of the Idrija deposit. Dickson and Tunell (1968), White (1981), Varekamp and Buseck (1984), and also Wells and Ghiorso (1988) have demonstrated that organic matter appe- ars in numerous mercury deposits of the Pacific Range of the United States. Writers which have intimately studied those deposits agree with the hypothesis that the mercury was mobilized together with organic matter from the underlying sedimen- tary or metasedimentary rocks. But in the reachable bibliography informations about mutual relationship organic matter-cinnabar in those deposits are scarce and could not be useful for our case. Organic matter occurs namely, as we have already stated, also in the Grübler orebody. It is significant, however, that it could not be found in metasomatic ore, but occurs in veinlets and cement of the breccia, often associated with cinnabar. Conside- ring the textures observable under the ore microscope it should be mentioned that in the second and the fourth crust, as well as in the central part of the cement organic matter and cinnabar precipitated often also from the same colloidal solution. Recently Wells and Ghiorso (1988) have demonstrated that the organomercury complexes are unstable under reducing condition typical of hydrothermal systems, but they could be important in water relatively enriched in oxygen. Consequently, organic matter and cinnabar in the Grübler orebody may not originate from aseen- 436 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič ding fluids, but from descending solutions. This assumption may support our hypot- hesis that the crusts, as well as the central part of the cement, originated during the time when this part of the deposit was devoid of stagnant subsurface water. The cement of breccia could therefore not originate during the Middle Triassic minerali- zation, because the Lower Scythian beds were at that stage about 400 m below the surface of the sedimentary basin, and therefore certainly charged by motionless subsurface water, and also not during the time, when the deposit subsided in the deeper part of the geologic structure. The appropriate conditions for the formation of the cement of breccia have arisen not earlier than during the retrograde epigenesis when the Alpidic orogeny lifted up the deposit toward the surface. At least for some time the Grübler orebody has to be above the level of stagnant subsurface water. The percolating subsurface water may have used tectonically disturbed parts of sedimentary beds lying close to the Grübler fault. The question is if all this happened when the deposit was moved from north to the south for about 30 km, or after it has reached the present position. It is neverthe- less interesting to note that the part of the Grübler orebody we have investigated in the frame of this study is situated on the level +39 m, thus about 300 m below the surface (Idrija is located at the 330 m above the sea level). The presented interpretation of the origin of the cement of the breccia may sound unsual and may arise doubts about its reliability. But it is necessary to state that there exists truthful evidence for the statement that the Grübler orebody was at least for short period of time indead in the realm of the percolating, even more, of streaming subsurface water, and that during this time also ore and gangue minerals were mobilized. The drift Priprava No. 2 has namely cut several cavities and holes made by dissolution of mineralized Lower Scythian carbonate rocks by streaming of subsur- face water. Many of these cavities have been destroyed during the excavation of the drift, but some remained more or less preserved. One of them was especially interesting. The cavity was "upholstered" with the crust of white medium grained dolomite with crystals on the surface. On this crust have grown here and there well developed quartz and cinnabar crystals and aggregates; quartz crystals reache some millimeter, the cinnabar crystals even several milimetres in diameter. The tectonic activity broke of fragments of the wall, consequently of the minerali- zed rock covered on one side by white dolomite crust with accreted quartz and cinnabar crystals and aggregates, as well as cinnabar crystals and aggregates. In the fine and medium grained material at the bottom of the hole have been found several ground fragment of the wall up to 5 cm large. Their edges were well rounded, the dolomite grains of the crust as well as quartz crystals, cinnabar crystals and their aggregates strongly ground. Beside this, 12 ground cinnabar pebbles, quite well rounded splinters of cinnabar crystals and their aggregates with diameters between 6 and 17 mm, as well as more than 100 cinnabar granules - ground splinters of cinnabar crystals - with diameters less than 1,5 mm have been found in the menti- oned material. The grinding went on "in situ", which is proved by the fact that the dolomite, cinnabar and quartz grains belonging to the crust wall of the hole have been also ground in the middle and particularly in the lower part of the hole. All this argues that in a certain time period a quite strong current of subsurface water has attained the cavity. Now a few words concerning the subsequent mobilization of cinnabar, barite and quartz. The data collected in the frame of the study suggest that the cement of On the mercury ore from the Grübler orebody, Idrija 437 breccia, as well as the crust of cavities and holes very probably did not originate from the ascending ore fluids, but later due to the action of the percolating subsurface water. This hypothesis is difficult to demonstrate, especially in the case of the Grübler orebody in which the primary ore originated by epigenetic processes. The determination criteria of primary or subsequent origin of minerals are namely quite subtle. In this connection it is necessary to remind that in several Slovenian deposits ore and gangue minerals were doubtlessly mobilized during the retrograde epigenesis, as for instance in the diagenetic copper deposit Škofje, in the diagenetic uranium deposit Žirovski vrh, as well as in the syn-diagenetic deposit Topla. It must be also born in the mind that quartz, cinnabar, calcite and organic matter were mobilized in Skonca beds, as well as quartz and cinnabar in overlaying tuff in the Idrija deposit. They occur in veinlets crosscutting the syngenetic mercury ore. Let us first consider the mobilization of cinnabar in the Grübler orebody. Trustworthy evidence for the statement that this ore mineral originated also from the subsurface water was obtained by the investigation of the mentioned hole in the drift Priprava 2. On the ground dolomite grains belonging to the crust which partly covered two rounded fragments of wallrock, laying in the fine and medium grained material of the hole, have been found on each one very well developed cinnabar crystal with typical rhombohedral habit, having diameters of 2 and 4 mm. They do not show even a trace of abrasion. Furthermore! Each one aggregat of well developed cinnabar crystals with diameter 1,5 mm respectively 2 mm have been found on two ground cinnabar pebbles; individual crystals are completly free of any damage. This means that the cinnabar crystals and their aggregates crystallized after the grinding of wall rock fragments and cinnabar fragments under the action of subsurface water. The solubility of cinnabar in water at normal temperature is very low - almost the lowest among all sulfides. The solubility product of cinnabar is only 4.10^^^ moPdm-®. Therefore it could be assumed that its mobilization is practically impossible. But one of the most important geologic factors - the time should not to be overlooked. If the uplift of the deposit from the deeper part of the geologic structure toward the surface started in the beginning of the Upper Tertiary, then for the origin of the cement of breccia as well as for mobilization of cinnabar at least the last 5 to 10 millions of years were available. Some words about barite of the coating on one of the rounded fragments where it has crystallized on the ground dolomite grains, but occurs also in individual crystals and their aggregates in the material of the hole. In both cases two barite generations are present. The older occurs in white, troubled platy crystals with diameter up to 2 mm; crystals are somewhat ground on edges. The younger generation is represented by transparent colourless crystals of the same habit, but porous to some degree, which means they are not completly crystallized. They show no trace of damage. This indicates that the streaming subsurface water has damaged the older crystals but not the younger ones. Barite in Idrija is a mineralogical rarity. But it is necessary to state that it was found almost 100 years ago by Schrauf in Josef as well as in the Theresia section. Barite crystals exibit in both sections a tabular habit. Fine grained barite was found two years ago by G u d u r i ć in mineralized Carboniferous shales. It seems that barite is more frequent that it was believed before. If its crystals are small and white, and not of a distinct platy habit, especially underground they are hardly discernible from dolomite and calcite, and therefore easily overlooked. In the material of the mentioned hole were found also more than 200 entirely 438 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič transparent quartz crystals and aggregates. Prevailing are individual crystals with a typical prismatic habit; aggregates are composed mostly of 5 to 15 crystals. No quartz crystal shows any damage. One quartz crystal has grown even on the rounded cinnabar granule. Considering the characteristics of the individual components found in the mate- rial of the hole it seems most plausible that the second generation of barite and the just described quartz crystals are the youngest minerals of the Grübler orebody. They crystallized after the final retreat of the streaming subsurface water. The mass spectrometric analyses of 9 cinnabar samples demonstrated a quite homogeneous sulfur isotope composition; ò^^S varies only from -7,57 %o to -4,35 %o, thus in the spread of about 3 %o. The mean value amounts to -5,2 %o. The Ò^^S value of cinnabar sulfur which originated in the Lower Scythian dolomite by metasomatic processes is -7,57 %o, and of two cinnabar samples which crystallized from colloidal and ionic solution are -7,20 %o and -4,45 %o. For six samples represented by splinters of individual cinnabar crystals or their aggregates from the cement, as well as for one ground cinnabar pebble from the material in the hole exhibits a composition between -5,55 %o and -4,35 %o with the mean value of -4,92 %o. Is such a homogeneous sulfur isotope composition a result of its homogenization during the mobilization? Presented data are the first systematically collected in the frame of the planned study of the sulfur composition of sulfides from the Idrija deposit. The data collected up to date represent namely analyses of randomly collected samples and give therefore only general information. Analyses of 11 cinnabar samples performed by O z e r o V a and covorkers have shown that Ô^^^S ranges from -5,5 %o and + 8,6 %o with the mean value of -1,1 %o. Our earlier investigations of 7 cinabar samples indicates oscillation of Ô34S from -7,57 %o to +7,46 %o, with the mean value of about -2 %o. The cinnabar sulfur from the Grübler orebody especially in samples from the cement of the breccia, has consequently a more homogeneous composition than it was registred in the former studies of the cinnabar sulfur from Idrija. Analysed was also the isotopie composition of oxygen and carbon of 42 dolomite specimens from the fragments of ore and dolomitic breccia, from the and 5^^ crust, as well as from the central part of the cement (tab. 2, fig. 18). The oxygen and carbon isotope composition suggests that the dolomite from the fragments of the ore and dolomite breccia is isotopically somewhat altered with regard to the carbonates from the majority of the Mesozoic carbonate rocks in Slovenia which have been investigated up to now. Its b^^O varies from +23,25%o to +26,40%o, and ói^C from -0,98%o to +l,64%o. In contrast with the mentioned dolomite the varieties which build up the cement of breccia, consequently in crusts and in the central part of the cement, are relativelly depleted in and ^^c isotopes: the measurements show that б^^О spreads from +18,73%o to +23,97%o, and б^^С from -2,49%o to +0,01 %o. With respect to the crusts it should be stated that the crust is relatively the most impoverished in ^^O and ^^C isotopes: б^^С is +19,32 %o and б^^С -1,96 %o. Somewhat more heavier isotopes occur in dolomite of the 3»^ crusts: б180 oscillates from +19,50%o and -21,78%o, and b^^C from -1,11 %o and -0,56 %o. Highest i^O and i^C isotopes contains dolomite in the crust: б^вО exibits values between +21,85%o and +23,32%o, and б^^С between -0,61 %o and -0,14%o. The oxygen and carbon isotope composition of dolomite from the central part of the cement of breccias is quite variable. б^^О of the well developed dolomite crystals varies from +18,73%o to +21,10%o, and b^^C from -2,49%o to -0,86%o. The dolomite of o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 439 the central part of the cement w^ith spotted structure is, however, distinctly enriched with 180 and i^C: Ò^^O from spreads +23,25 %o to +24,07 %o and б^^С from -0,14%o to +0,23 %o. The collected data on isotope composition of oxygen and carbon show that dolomite from individual crust and from the central part of the cement differs in the content of the heavier oxygen as well as of heavier carbon isotope, and it is significant that б^зс/б^вО ratio has a value of 0,5 (fig. 18). Such ratio and the established trend are usually typical for the temperature dependence of both para- meters, and for a quite homogeneous isotopie composition of oxygen and of carbon in solution from which dolomite in hydrothermal deposits has crystallized. But this, af first glance simple interpretation is very probably not appropriate for our case. Collected data namely show that the cement of breccia originated from the percolating subsurface water. We assume that this water had a similar isotopie composition of oxygen and carbon as that which is characteristic today for the surface water in the region of Idrija, with б^^О averaging at -9,2%o ±0,3%o and б^^С at -11,5 %o ±0,5 %o. It has been found that from subsurface water with such characte- ristics crystallize at temperature between 44 and 16°C in isotopie equilibrium dolomite with similar isotopie composition of oxygen and carbon, as that found in the cement of breccia. If we assume that the dolomite crystallized in isotopie equilibrium with oxygen and carbon from the percolating subsurface water, the differences in isotopie compo- sition of dolomite from individual crust could be explained as a result of successive lowering of temperature. Our basic assumption is that dolomite relatively enriched with lighter oxygen and carbon isotope crystallized somewhat deeper, where the temperature was higher than in the close vicinity of the surface, where due to the lower temperature varieties of dolomite relatively enriched in heavier oxygen and carbon isotope originated. First arose the than the 2"'^ and finally the crust. There exists no data about the isotopie composition of oxygen and carbon in dolomite from the S''^ and б^'' crust, but on the ground of the textural relationship it is obvious that they are younger than the previously discussed crusts. After the lifting of the Grübler orebody into the immediate vicinity of the surface began to crystallize from the subsurface water the dolomite belonging to the central part of the cement. First originated dolomite in the cement with the spotted struc- ture, later the subsurface water became somewhat richer with lighter isotope of oxygen and carbon (perhaps because of climatic change - colder period?) and in the cement of breccia crystallized well developed dolomite crystal and their aggregates. Literatura Berce, B. 1958, Geologija živosrebmega rudišča Idrija. Geologija 4, 5-62, Ljubljana. Colbertaldo, D. di & Slavik, S. 1961, II giacimento cinabrifero di Idria in Jugosla- via. Rendiconti della Società Mineralogica Italiana, 17, 1-22, Pavia. Čar, J., Gregorič, V., Ogorelec, B. & Orehek, S, 1980, Sedimentološki razvoj skitskih plasti v idrijskem rudišču. Rudarsko-metalurški zbornik 25, 1, 3-20, Ljubljana. Dickson, F. W. & Tuneli, G. 1968, Mercury and Antimony Deposits Associated with Active Hot Springs in the Western United States. In: Ore Deposits of the United States, 1933-1967, 1673-1701, New York. Dickson, J. A. D. & Coleman, M. L. 1980, Changes in Carbon and Oxygen Isotope Composition during Limestone Diagenesis. Sedimentology 27, 107-118, Oxford. 440 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič Dolenec, T., Pezdič, J., Ogorelec, B. & Mišič, M. 1985, Isotopie and Geochemi- cal Characteristics of Mesozoic Carbonate Rocks of Slovenia (Yugoslavia), IAS Abstracts of the Regional Meeting of Sedimentology, 554-555, Lleida, Španija. Drovenik, M. 1983, Mobilization of Ore and Gangue Minerals in Some Slovenian Mineral Deposits. Schriftenreihe der Erdwissenschaftlichen Kommissionen, Österreichische Akademie der Wissenschaften, 75-82, Wien. Drovenik, M., Duhovnik, J. & Pezdič, J. 1976, Izotopska sestava žvepla v sulfidih rudnih nahajališč v Sloveniji. Rudarsko-metalurški zbornik, št. 2-3, 193-246, Ljubljana. Gudurič, B. 1988, Živosrebrovo orudenje v »karbonskih« plasteh idrijskega rudišča. Diplomsko delo, Ljubljana. Kropač, J. 1912, Die Lagerstättenverhältnisse des Bergbaugebietes Idria, Wien. Mlakar, I. 1957, O idrijski stratigrafiji in tektoniki. Diplomsko delo, Ljubljana. Mlakar, I. 1969, Krovna zgradba idrijsko-žirovskega ozemlja. Geologija 12, 7-72, Ljub- ljana. Mlakar, I. & Drovenik, M. 1971, Strukturne in genetske posebnosti idrijskega rudišča. Geologija 14, 67-126, Ljubljana. Mlakar, I. & Drovenik, M. 1972, Geologie und Vererzung der Quecksilberlagerstätte Idrija. Proceedings of the Second International Symposium on the Mineral Deposits of the Alps. Geologija 15, 47-62, Ljubljana. Ozerova, N. A., Vinogradov, V. I., Mlakar, I., Fedorčuk, V. P. & Titov, I. N. 1973, Izotopnyj sostav sery v rudah nekotoryh mestoroždenij zapadnoj časti sredizemnomor- skogo rtutnoga pojasa. In: Očerki geohemii otdel'nyh elementov, 275-310, Moskva. Pilz, A. 1915, Das Zinnobervorkommen von Idria in Krain unter Berücksichtigung neuerer Aufschlüsse. Glückauf, 1057-1066, 1081-1084 in 1105-1109, Essen. Placer, L. 1974-75, Strukturna analiza epigenetskega rudnega telesa Grübler v idrijskem rudišču. Rudarsko-metalurški zbornik, št. 1, 3-28, Ljubljana. Ramdohr, P. & Strunz, H. 1978, Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. Ferdinand Enke Verlag, 876 p., Stuttgart. Schrauf, A. 1891, Ueber Metacinnabarit von Idria und dessen Paragenesis. Jb. geol, R. A.-A, 349-400, Wien. Schneiderhöhn, H. 1941, Lehrbuch der Erzlagerstättenkunde. G. Fischer Verlag, Jena. Wells, J. T. & Ghiorso, M. S. 1988, Rock Alteration, Mercury Transport, and Metal Deposition at Sulphur Bank, California. Economic Geology, 83, 3, 606-618, Lancaster. White, D.E. 1981, Active Geothermal System and Hydrothermal Ore Deposits. Economic Geology, Seventy-Fifth Anniversary Volume 1905-1980, 392-423, Lancaster. Varekamp, J. C. & Buseck, P. R. 1984, The speciation of mercury in hydrothermal systems, with applications to ore deposits. Geochimica et Cosmochimica Acta, Pergamon Press, 48, 1, 177-185, New York. o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 441 Tabla - Plate 1 SI. 1 - Fig. 1 Tanki cinabaritni filmi ob stikih med dolomitnimi zrni. Odsevna svetloba Thin films of cinnabar on the do- lomite grains boundaries. Reflec- ted light SI. 2 - Fig. 2 Nepravilna cinabaritna polja se prepletajo med dolomitnimi zrni in vsebujejo njihove vključke. Od- sevna svetloba Irregular cinnabar patches inter- weave between dolomite grains and contain their inclusions. Re- flected light SI. 3 - Fig. 3. Slabo orudeni dolomitni klast leži V bogato orudenem dolomitnem vezivu. Odsevna svetloba Poorly mineralized dolomitic clast in well mineralized dolomite matrix. Reflected light 442 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič Tabla 2 - Plate 2 Sl. 1 - Fig. 1 Evhedralna dolomitna zrna »pla- vajo« v cinabaritni osnovi. Od- sevna svetloba Euhedral cinnabar grains »flo- ating« in cinnabar matrix. Reflec- ted light Sl. 2 - Fig. 2 Cinabaritna zrna v prvi skorji (zgoraj) so zrastla na orudenem dolomitnem kosu (spodaj). Od- sevna svetloba Cinnabar grains occuring in the first crust (above) have grown on the fragment of mineralized dolo- mite (below). Reflected light Sl. 3 - Fig. 3 Tanka opna organske snovi obrašča večja dolomitna zrna prve skorje, vpršena pa je tudi med dolomitna zrna druge skorje (zgoraj). Belo je cinabarit. Od- sevna svetloba Thin film of organic matter coats larger dolomite grains of the first crust and is disseminated also between dolomite grains of the se- cond crust (above). White is cin- nabar. Reflected light o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 443 Tabla 3 - Plate 3 SI. 1 - Fig. 1 Drobna cinabaritna zrnca so ena- komerno razvrščena v organski snovi. Mlajši cinabarit obdaja po- lje iz organske snovi in cinabarita ter nadomešča dolomitna zrna. Odsevna svetloba Finely peppered cinnabar unifor- mly dispersed in organic matter. Younger cinnabar surrounds or- ganic matter-cinnabar patch and replaces dolomite grains. Reflec- ted light SI. 2 - Fig. 2 Majhna, nepravilna zrnca cinaba- rita v organski snovi. Odsevna svetloba Tiny irregular cinnabar grains in organic matter. Reflected light SI. 3 - Fig. 3 Okroglo polje organske snovi z vpršenimi drobnimi cinabarit- nimi zrni leži v mlajšem cinaba- ritu. Odsevna svetloba Rounded patch of organic matter peppered by tiny cinnabar grains lies in younger cinnabar. Reflec- ted light 444 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič Tabla 4 - Plate 4 Sl. 1 - Fig. 1 Majhna kremenova in dolomitna zrna šeste skorje (zgoraj) se vraš- čajo med lepo razvita, večja zrna pete skorje (spodaj). Odsevna svetloba Small quartz and dolomite grains (above) of the sixth crust grow between the well developed larger dolomite grains of the fifth crust (below). Reflected light Sl. 2 - Fig. 2 Idiomorfna cinabaritna zma vse- bujejo korodirane dolomitne in kremenove ostanke. Odsevna po- larizirana svetloba Euhedral cinnabar grains include corroded dolomite and quartz remnants. Reflected light Sl. 3 - Fig. 3 Vključki organske snovi v obrob- nih delih dolomitnih zrn. Odsevna svetloba Peripheral parts of dolomite gra- ins show inclusions of organic matter. Reflected light o živosrebrovi rudi iz rudnega telesa Grübler v Idriji 445 Tabla 5 - Plate 5 SI. 1 - Fig. 1 Cinabarit in dolomit vsebujeta majhne kroglice organske snovi. Odsevna svetloba Small globules of organic matter in cinnabarite and dolomite. Reflected light SI. 2 - Fig. 2 Kolomorfno polje organske snovi vsebuje tanke cinabaritne skorje. Obraščata ga dolomit in cinaba- rit. Odsevna svetloba Botryoidal organic matter inclu- des thin cinnabar crusts and is surrounded by younger dolomite and cinnabar. Reflected light SI. 3 - Fig. 3 Počeno kolomorfno polje organ- ske snovi s tankimi cinabaritnimi skorjami povezuje mlajši cinaba- rit. Odsevna svetloba Cracked botryoidal organic mat- ter with thin cinnabar crusts ce- mented by younger cinnabar. Re- flected light 446 Matija Drovenik, Tadej Dolenec, Bojan Režun & Jože Pezdič Tabla 6 - Plate 6 Sl. 1 - Fig. 1 Zelo drobnozrnati cinabarit (C O ki je nastal pri kristalizaciji HgS gela obdaja mlajši različek (C2), ki je kristaliziral iz ionske raztopine. Odsevna svetloba Tiny cinnabar grains (Ci) origina- ted during crystallization of HgS gel are surrounded by younger va- riety (C2) which crystallized from ionic solution. Reflected light Sl. 2 - Fig. 2 Prejšnja slika pri navzkrižnih ni- kolih. Lepo vidimo okrogla drob- nozrnata cinabaritna polja, ki jih obdajajo nekoliko večja cinaba- ritna zrna Previous figure at crossed niçois. Round, finegrained cinnabar ag- gregates surrounded by somewhat larger cinnabar grains are well vi- sible Sl. 3 - Fig. 3 Peresasta struktura cinabarita je pri navzkrižnih nikolih dokaj lepo opazna. Odsevna svetloba Featherlike texture of cinnabar is quite well visible under crossed niçois. Reflected light GEOLOGIJA 33, 447-446 (1990), Ljubljana UDK 553.578(560) = 20 Determination of the properties of various diatomite deposits within Aegean Region of Turkey Uner Ipekoglu Dokuz Eylul University, Faculty of Engineering and Architecture, Dept. of Mining Engineering, Bornova, Izmir, Turkey Zeliha Mete Dokuz Eylul University, Faculty of Education, Dept. of Chemistry, Buca, Izmir, Turkey Abstract Properties of diatomite in general have been outlined, location and reserves of the related deposits in Turkey are given. The results of mineralogical studies, chemical and physical analysis which have been carried out on various samples are tabulated. From the results of these findings possible application areas have been suggested. Introduction Diatomite in its natural state is a soft rocklike material consisting esentially of the skeletal remains of a variety of singlecelled microscopic plants known as diatoms. They are generally amorphous, hydrated or opaline silica, SÌO2 x n. H2O, with various amounts of impurities such as silica sand, clay minerals, metal salts and organic matter. Because of these contaminants, silica content may range from 58 to 90% of the dry product. As mined, diatomite may contain from 10 to 60 % of free water. Size of diatoms varies between 20 to 200 microns. The most important properties of diatomite are its porosity (80-85%), low density (1.95 to 2.3g/cm3) and whiteness (as high as 96). The color of diatomite changes depending on the impurities present in the sand. For example an increase in the amount of organic matter causes the color to change from white to brown or even to green. Diatomite is not dissolved in acidic solutions except in hydrofluoric acid but it dissolves in concentrated alkaline soluti- ons. The hardness of the diatom skeleton is between 4-6.5 on the Moh's scale the same as opaline silica. Heat conductivity of diatomite is low; 0.08-0.1-0.11 kcal/m.°C.h at temperatures of 300, 800-1200°C respectively. Its melting point is PCE 8-33 and the pressure resistance is between 3-18kg/cm2. Because of its unique and desirable properties mentioned above, diatomite is 448 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete a superior material to many alternative substances in many industrial applications. The widest use of processed diatomite is as a filter aid for separation of suspended solids from fluids. About 50% of all processed diatomite is channeled into this application. Other important uses include soft abrasives, industrial fillers, lightwe- ight aggregates and insulation. As a filler and extender it is used in paint, asphalt products, paper and plastics. Other uses include catalysts in petroleum refining, hydrogénation of oils, insecticide carriers, anticaking agents for fertilizers and explosives, soil conditioner and as an additive in cement (Kadey, 1983). Processing of diatomite involves a series of basic steps developed primarily to take advantage of the unique characteristics of the commodity for its various applications, such as filter aids, fillers and insulation. The major processed diatomite products are powders and aggregates of variable sizes and grades that have been uncalcined, straight-calcined or flux-calcined. Processing of uncalcined or »natural« grade diatomite simply comprises the drying and crushing of crude ore to reduce the high moisture content. Further size reduction and removal of water is usually accomplished by a blower-hammer mill in combination with a pneumatic feed and discharge system to suspend the particles. The suspended particles and impurities are separated and removed through a series of cyclone classifiers. The variously sized products are then collected in a baghouse for market preparation, principally for fillers and other uses than filter aids. For filtration uses »natural« grade diatomite is calcined by heat treatment in a rotary kiln at a temperature of about 1000 °C for the following purposes: - To remove any organic matter or contained water - To convert some impurities into a fused slag - To fuse broken diatoms into a fritted product The resultant straight-calcined powder is of light weight, cream to slightly pink color, chemically inert, and from which the chemically combined water has been removed. Its main use is as a filter aid, on liquids with larger suspended particles where medium flow rates are required. For filtering that requires faster flow rates, up to 10 % of alkaline salt (NaCl + NaOH or МагСОг) may be added to the diatomite in calcining, and it sinters the diatomite particles, increasing the particle size therefore increasing the speed of filtration with satisfactory classification (Weiss, 1985). Location and reserves of diatomite deposits in Turkey Deposits occur mainly in three different regions in Turkey; a - Central Anatolian deposits b - Eastern Anatolian deposits c - Western Anatolian (Aegean region) deposits Location, known and estimated reserve potential of Turkish diatomite deposits are shown in figure 1. (Private communication with the authorities of MTA - Mineral Research and Exploration Organization - and Turkish Sugar Industries General Management, 1988). The total consumption of natural-grade and processed diatomite according to the figures obtained in 1980 is given in table l(Devlet, 1979). Turkey's demand for natural-grade diatomite is met by domestic resources. Processed diatomite is imported except for the sugar industry which produces its own diatomite in the plant which started with operation in 1982. Determination of the properties of various diatomite deposits... 449 Fig. 1. Location and reserves of Turkish diatomite deposits 450 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete Table 1. Total diatomite consumption of Turkey Diatomite resources occur in many parts of Turkey, however, very little reserve and production information is available, and there is no research conducted regar- ding processing techniques, possible utilization, and specialized product applicati- ons. Most of the deposits are exploited to produce impure diatomite to be consumed as fertilizer additives and insulating materials. Experimental work In this research, samples of diatomite were obtained from the locations of Çanakkale-Çan, Aydin-Karacasu and Denizli-Tirkaz deposits for microscopic, mine- ralogical studies and/or chemical and physical analyses. The aerial views of these deposits are shown in figures 2, 3 and 4. Fig. 2. Denizli-Tirkaz deposit Determination of the properties of various diatomite deposits... 451 Fig. 3. Çanakkale-Çan deposit Fig. 4. Aydm-Karacasu deposit A) Microscopic studies: Denizli-Tirkaz location Diatom assemblages of this location are mixed-up partly with clay and fine quartz particles. The examined diatoms have generally got broken structure, thin shells, and a weak appearance. The dominant types are mainly of hollow disc (Cyclotella) and rodlike (Synedra) forms. Percent distribution of the dominant diatoms in this formation is as follows: 452 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete Disc types -40 % Long rodlike types -40 % Cocconeis placentula -10 % The average length of the diatoms is in the range from 30-50 microns and the width from 8-10 microns. Diameter of the disc types is in the order of 15 microns. Micrographs of diatom assemblages of this region are given in plate 1. Çanakkale-Çan location The diatoms of this location are mainly small single or double celled Melosira with a few Cylotella operculata and Cymbella types as shown in the samples of plate 2. Percent distribution of the types, on the samples examined, is 75 %, 15 % and 5 % respectively. Aydin-Karacasu location The diatoms of this location exhibit a variety of different types. A considerable amount of quartz and clay present in the samples. The types mainly examined are as follows and are shown in plate 3: Pinnularia major, Cymbella lanceolata, Stephano- discus sp., Coscinodiscus sp.. Amphora ovalis, Rhamhoneis augustata and Navicula semen. Fig. 5. X-Ray diffraction data on Denizli-Tirkaz and Aydm-Karacasu samples Determination of the properties of various diatomite deposits... 453 B)X-Ray diffraction tests X-ray diffraction patterns for minus 150-mesh samples of Denizli-Tirkaz and Aydm-Karacasu locations are shov^n in figure 5. C)Differential thermal analysis (D.T.A.) and thermal gravimetric analysis (T.G.A) Samples of diatomite from three different locations w^ere ground to minus 150- mesh for D.T.A. The curves are shov^n in figure 6a. In general quartz is known to give an endothermic reaction between 560-565 °C, calcite and dolomite between 690-720°C and water between 70-130°C. On the other hand, volatile organic compo- unds give exothermic reactions between 300-670°C and feldspar and alumina mine- rals between 780-850°C. These expected reactions cannot be seen from the curves, which is probably due to slow removal of bound water up to a temperature of 1050°C coinciding the same temperatures for exothermic and endothermic reactions and thus resulting in indiscernible peaks. Minor peaks seen in all three curves indicate that the determination of impurities within diatomite by D.T.A. is difficult. The curves of thermal gravimetric analysis of the same samples are also given in figure 6b. These curves can be utilized in the determination of the optimum tempera- ture in flux-calcination process. Fig. 6. The curves of thermal gravimetric and differential thermal analyses 454 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete D)Chemical analyses Chemical analyses were performed on the representative samples of diatomites from three localities and average results are tabulated in table 2, and table 3 indica- tes the amount of free sand and grit within samples. E)Physical tests Various samples from the localities under investigation were selected at random for determinations of physical properties and the average results are given in table 4. Table 2. Chemical composition of natural diatomites Conclusions and suggestions The samples of Denizli-Tirkaz diatomite deposits, exhibit a variety of small types and are mainly Cylotella, Synedra and a few small unidentified types. They contain considerable impurity consisting mainly of fine quartz and clay. Because of the impurities and somewhat broken composition this material should be satisfactory for normal uses except filter media. It should be fair for filler, absorbent and entirely satisfactory for lightweight aggregates due to its low bulk density. Because of its high content of silica, this material is particularly suitable for lime-silicate insulation powders. Determination of the properties of various diatomite deposits... 455 Table 4. Physical properties of natural diatomite samples The following definitions and methods were used to obtain values given in table 4: D Dry weight of sample W Saturated weight of sample S Weight of saturated sample suspended in water W-S Bulk volume of sample Dt True density, determined with calibrated pycnometer Color, by naked eye pH, determined with 1 N KCl solution Oil absorption by Gardner-Coleman method Porosity by calculation The diatomite of Çanakkale-Çan locality is composed mainly of Melosira with minor amount of Coscinodiscus. Its value as a filter media would probably be low due to the preponderance of small size diatoms. This material shows better physical properties of absorption and high melting point which should contribute to its application as absorbent and high-temperature heat insulating material. The mate- rial of this deposit should also be suitable as a filler provided that it is calcined with the addition of small amount of an alkaline flux. The samples of Aydm-Karacasu diatomite deposit have a variety of sizes and shapes with large elongated and disc forms which usually indicate a high quality of filtration crude. Due to its sufficient physical and chemical properties this material 456 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete should also be suitable for use as light-weight mineral filler in the powder form after general refining processes. Deposits of diatomite within the Aegean Region of Turkey may have various uses. However, further detailed studies than those described in this work will be necessary to determine whether such uses are feasible. References K a dey, F. L. 1983, »Diatomite«, Ind. Minerals and Rocks, ed. Weiss, N. L. 1985, »SME Mineral Processing Handbook«, Part 3, 29-9. Devlet Sanayi, 1979, Iççi Yatirim Bankasi A. §., Research and Project Development Division, APG: SA/8, Ankara. Determination of the properties of various diatomite deposits... 457 Plate 1 Micrographs of Denizli-Tirkaz diatomite samples 458 Uner Ipekoglu & Zeliha Mete Plate 2 Micrographs of Çanakkale-Çan diatomite samples Determination of the properties of various diatomite deposits... 459 Plate 3 Micrographs of Aydm-Karacasu diatomite samples GEOLOGIJA 33, 461-446 (1990), Ljubljana UDK 551.44.46.06(497.12)=863 Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 Recent tracings of karstic waters in Slovenia Dušan Novak Geološki zavod Ljubljana, Dimičeva 14, Ljubljana Kratka vsebina Po letu 1965 je bilo posebno za praktične potrebe vodnega gospodarstva in oskrbe z vodo na številnih mestih opravljeno sledenje podzemeljskih vodnih tokov. Podajamo pregled teh poskusov, ki so bili narejeni na Geološkem zavodu Ljubljana in so dopolnjeni s podatki, ki so bili že objavljeni. Abstract In the period after 1965, for the needs of water management and water supply, tracing of underground water courses was undertaken at numerous localities in Slovenia. This paper presents a short account of these attempts, which were carried out by the Ljubljana Geological survey, and are suplemented by some already published data. Uvod V pregledni speleološki karti Slovenije omenja Habič (1982 a), da imamo ob Dravinji 2-5% krasa, v Posotelju 10-30%, v Posavju 30-50%, ob zgornji Savinji in v povirju Save nad 50%, ob Vipavi in Notranjski Reki pa ga je 50-70%. V južni Sloveniji, to je na Krasu, Notranjskem in Dolenjskem, je krasa 70-90 %. Sodijo, da je krasa v Sloveniji okoli 46 %. Značilnosti krasa je opredelil Šerko (1947) med drugim tudi s pomanjkanjem površinske vodne mreže ali s prekinjeno in redko rečno mrežo. To je zbudilo pozornost že prejšnjih raziskovalcev, še bolj pa tu živečega prebivalstva (Kranjc, 1982), za katerega je bilo poznavanje zvez med požiralniki in izviri življenjsko pomembno. Zato je na raziskovanja teh povezav odpadel velik delež pri raziskovanju krasa že konec preteklega in v začetnih desetletjih tega stoletja pa vse do danes. Prvi kritični pregled sledenj podzemnih kraških voda do leta 1946 je podal Šerko (1946), ki je povzel rezultate predvojnih barvanj ponikalnic v Sloveniji. Naslednji pregled sledenj, povojnih, je leta 1965 podal Gams na podlagi dokumentov DZRJS, Oddano v uredništvo 15. 2. 1989. 462 Dušan Novak SI. 1. Smeri tokov kraških podzemeljskih voda v Sloveniji Fig. 1. Directions of karstic underground waters in Slovenia Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 463 vodnega gospodarstva, Instituta za raziskovanje krasa in Hidrometeorološkega za- voda. Del tega pregleda je tudi kasnejši pregled barvanj v porečju Ljubljanice (Čadež, 1973), ki pa se pri podatkih nekoliko razlikujeta. Kombinirano sledenje v zaledju izvirov Ljubljanice je pojasnilo nekatere zadrege, odprlo pa je zopet problematiko raztekanja kraške podzemeljske vode ob višjih vodah (Bauer et al., 1976). V okviru različnih, predvsem praktičnih nalog so bila po kraškem svetu oprav- ljena sledenja večjega in manjšega obsega. O njih obstajajo objavljena poročila, mnogo podatkov pa je tudi še po arhivih. Iz dostopnih virov povzemamo njih rezultate in jih prikazujemo tabelarično in na karti (slika 1). Mnoge raziskave še niso končane, npr. sledenja na Senožeškem krasu. O njih bodo podatki kasneje bržkone objavljeni. Sledenja v rudiščih Omeniti kaže sledenja podzemeljskih vodnih tokov v območju rudišča Mežica (tabela 1; sledilni poskus št. 1 in 2), ki so pokazala in nakazala različne načine pretakanja podzemeljske vode v takih masivih (Novak, 1962). Kasnejša sledenja prenikajoče vode pa so pokazala na spremembe hidrogeoloških razmer (Gospoda- rič & Štrucl, 1983). Rudarsko-hidrogeološke raziskave v rudišču Črna pri Kamniku leta 1963 (14) in v idrijskem rudišču (Novak, 1964, 1971) so pokazale, da potok Črna napaja tudi eno glavnih zajetij za kamniški vodovod, zajetje pri Špilerju v Godiču. Raziskave v Idriji so pokazale, da je potrebno poznati podrobnosti geološke zgradbe. Na tej osnovi lahko izbiramo tudi sledilo. V Idriji je bila poleg uranina uporabljena tudi kuhinjska sol in izkazala se je kot dober raziskovalni pripomoček. V Črni in Idriji smo sledili prenikanje površinskih voda v dele rudnikov. Kras v Alpah in predalpskem hribovju V Alpah so skušali z raziskavami določiti razvodnico med porečji oziroma pada- vinsko zaledje posameznih izvirov (Novak, 1979). Sledenja so bila opravljena v bohinjskih gorah, na Pokljuki (8) in na Jelovici (10, 11) ter na Kaninu (9); neuspešen pa je bil poizkus na Velem polju. Poizkus barvanja v Breznu pri gamsovi glavici (7) je dal zanimiv podatek o smeri in načinu odtekanja globokih vodnih tokov. Omeniti kaže tudi sledenje v Triglavskem breznu (Gams, 1966 b), ki je pokazalo odmakanje proti Bistrici. Barvanje v I. jezeru v dolini Triglavskih jezer je nakazalo odtekanje v smeri proti Zadnjici, sicer pa je bilo opazovanje zelo nezanesljivo. Preiskovali smo tudi zakrasele Dobrovlje. V Zijalki pod Sv. Urbanom smo obar- vali manjši ponikovalni potok, vendar barve v izviru nismo uspeli dočakati. V obrobju Menine smo ob Dreti pod Gornjim gradom (6) opazili požiralnike, v katere je ponikovalo okoli 101/sek vode. Pričakovati je bilo, da ta voda napaja bližnje izvire Krope pri Bočni, vendar se je barva pokazala že v nekaj deset metrov oddaljenih izvirih »pri Friclju«, tudi na desnem bregu Drete; vzporedni podzemeljski tok torej. Sicer opazovanja kažejo, da vodno stanje Drete vpliva na pretok zvira Kropa, vendar je bilo med tem poizkusom vodno stanje razmeroma nizko (Novak, 1975). Območje Idrijskih Ledin so raziskovali v letih 1983 do 1986. Z raziskovanjem so Tabela 1. Pregled pomembnih sledenj podzemeljskih voda v Sloveniji Table 1. Important investigations of underground waters in Slovenia Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 465 466 Dušan Novak Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 467 468 Dušan Novak Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 469 470 Dušan Novak želeli ugotoviti prispevno območje posameznih izvirov. S sodelovanjem HMZ so barvali v Ledinah in ugotovili, da se je barvilo pojavilo v izvirih v Peklenski grapi; voda, ki ponikuje v požiralnike v Globinah severozahodno od Ledin, pa se je pojavila v izviru Osojnice (18, 19) (F e her, 1987). V območju Volake na jugozahodnem pobočju Blegoša se potok izgublja v zelo razpokanem apnencu (13). Nikjer ni opaziti izrazitega požiralnika. Okoli 500 m nižje se pojavlja voda v nizu izvirov, deloma na levem, deloma na desnem boku doline. Najmočnejši od izvirov daje tudi do 200 l/s in več vode. Obarvali smo potok pred cono prenikanja, barva pa se je pojavila na nekaterih izvirih že naslednjo noč. Največji izvir je sprejemal največ vode iz potoka, ki ponikuje, skrajna dva izvira na levem in Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 471 desnem bregu pa nista bila obarvana. Različna je bila tudi trdota vode (Novak, 1976). To območje sedaj izkorišča škofjeloški vodovod. Kazalo bi omeniti tudi poskuse z barvanji v zaledju zajetij za škofjeloški vodovod pri Hotavljah (15, 16), kjer smo iskali vzroke, zakaj se voda v zajetjih kali. Ugotovili smo, da v zajetja pritekata dve manjši občasni ponikalnici, ki spirata snovi s površja. Ker dotekanje vode v bohinjski predor predstavlja znaten problem, so skušali ugotoviti izvir teh voda. Hidrometeorološki zavod je leta 1966 barval manjši ponika- joči potok na Ravenski planini pod Črno prstjo. Obarvana voda se je pojavila na izviru Bistrice, kasneje pa tudi v dveh izvirih v železniškem predoru. Kaže, da je Bistrica glavni odvodnik vode večjega dela Bohinjskega grebena. 472 Dušan Novak Osameli kras V območju osamelega krasa imamo vrsto raziskav na značilnih manjših kraških področjih. Raziskano je bilo zaledje izvira v Studenicah pod Bočem (Novak, 1974, 1975, 1983 a) (3, 4). Na Ponikvanski planoti v Savinjski dolini so bila tri sledenja, ki so pokazala, da je zaledje izvira v jami Pekel zelo široko (53, 54, 55) (N o v a k, 1977). Tudi zaledje izvira Ljubije pod Menino je nakazala ta raziskovalna metoda. (Kranjc, 1979) (12). Preiskovali so tudi zaledje izvirov v Topolšici, ki pritekajo izpod zakraselega Loma (5). Ugotovljeno je bilo, da jih napaja potok Strmina, ki priteka s tonalita in neprepustnih kamnin in ponikuje v zgornjem delu soteske v požiralniku pri Ceglarju. Barva se je po okoli 45 urah pojavila v hladnem in zajetem Topliškem in v sosednjem izviru, ki smo ga imenovali Izvir v strugi. Po približno 70 urah se je obarvana voda pojavila tudi v topli Toplici in v vodi, ki je tekla iz vrtin, izvrtanih za topliško zgradbo. Koncentracija barve je bila v teh izvirih znatno nižja (Novak, 1975). V okviru hidrogeoloških raziskav za oskrbo občine Krško z vodo je bilo v letu 1988 opravljeno dvojno sledenje na nekaterih ponikalnicah, ki jih je v posameznih globo- kih dolinah kar precej. Dve od njih napajata enega od večjih izvirov pri Senuši (Petauer, 1988) (56, 57). Notranjski kras V Križni jami je bil leta 1965 poleg požiralnika v Dežmanovem rovu (Novak, 1969 b) obarvan tudi požiralnik drugega jezera (20, 21, 23). Obarvana voda se je pojavila v prvem jezeru in teden dni kasneje zopet v Šteberščici. Niso pa bila opazovana jezera v Kittlovih breznih. Tudi na Notranjskem je še več manjših barvanj, ki jih dosedanja literatura ni upoštevala. Omeniti velja raziskave v območju Jame pri Predjami (Michler, 1952; Savni k, 1955, 1959), potoka v Severjevi dvorani, potoka v Ozkem rovu, Belščice in Mrzlenka pod Bukovjem (Habe, 1970, 1976), s katerimi so bile razjasnjene nekatere še nedokazane vodne zveze. Brez uspeha sta bili sledenji ponikalnice v Studenem v letih 1954 in 1957 (Habe, 1976). Opazovani so bili potoki ob podzemeljski Pivki (22). Gams, omenja (1966 a) sledenje s soljo in trosi, s katerimi je iskal in dokazoval povezavo M. Karlovice, V. Karlovice in Svinjske jame z izviri v območju Zeljških jam in Kotličev. Obe sledenji omenja tudi Čadeževa (1973). Leta 1966 so s trosi iskali povezavo območja Vodic in Slatine pri Grgarju (24) z izviri ob Soči. Domnevajo zvezo z izvirom Bokalci (H a b i č, 1966). Tudi vodo v Jazbenu so obarvali (leta 1958), vendar barve na površju niso zasledili. Domnevajo odtekanje proti Mrzleku (Hribar & Habič, 1959). Leta 1980 so raziskave na Banjški planoti obnovili. Obarvali so potok v Čepovanskem dolu (17). Barva se je pojavila na površju v Mrzleku, Hotešku in Bolterju (Habič, 1982 b). Omeniti kaže, da je bilo leta 1984 ponovljeno sledenje Uzmanke. Potrjeni so bili pri Šerku povzeti podatki. Pri raziskavah za oskrbo z vodo Cerknice in njenega zaledja je bilo ugotovljeno, da Ravniščica (43) izpod Ravnika na Blokah odteka v izvir pod Mramorovim (Novak, 1983 c). V okviru študije o oskrbi z vodo Vrhnike so raziskali zaledje Bele. Barvali so jo pod Lintvernom, nad mestom, kjer prenika v naplavino. Obarvana voda se je znova Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 473 pokazala v Kožuhovem studencu. Obarvali so tudi vodo v Majerjevi grapi pod Zaplano. Tudi ta se je pokazala v Hribskem potoku. Voda iz Korit nad Staro Vrhniko se je pokazala v Primcovem in v Bečkajevem studencu (Habič, 1976) (36-38). V območju nad Planinsko jamo so skušali ugotavljati hitrosti prenikanja skozi 100 m debelo cono apnenca do podzemeljskega rova Planinske jame. Sledilo, ki so ga uporabili, je potovalo le dve uri. Poizkus so ponovili še po izdatnejših padavinah (Habič, 1979; Kogovšek, 1981). Institut za raziskovanje krasa je razširil raziskave na območje, od koder se raztekajo podzemeljske vode v porečje Idrijce in Ljubljanice, kar so nakazale že raziskave v okviru SUWT*. Ponikalnice na Vodicah v Trnovskem gozdu (25-26) odtekajo, kot kaže, v izvire pod Rotejo in v Divje jezero, deloma tudi v Hubelj. Raziskovalci pa dopuščajo tudi možnost odtekanja proti izvirom Ljubljanice. Istočasno obarvani potok na Črnem vrhu nad Idrijo, kamor odteka tudi kanalizacija, se je pojavil v istih izvirih ob Idrijci, bržkone pa tudi v Hublju (Habič, 1987). Primer raztekanja omenja Habič (1987) tudi z Vojskarske planot^, kjer so se podzemeljske vode ob raziskavah pred leti, o čemer pa ni objavljene dokumentacije, pojavile tako ob Idrijci kot ob Kanomljici. Dolenjski kras V novejšem času smo intenzivno raziskovali zaledje izvirov ob Krki in v Beli krajini (Novak, 1987). Obarvan je bil potok v Podpeški jami (39) in ugotovljena je bila zveza z izviri Šice pri Račni in z izviri Krke. Leta 1984 smo obarvali vodo v požiralniku Tentere (42), barvo pa zasledili v Podpeški jami, še isti dan in vse naslednje dni; v Polterci in na Globočcu po 3 oziroma 10 dneh, celo v Šici in Tominčevem studencu pa po 5 oziroma 6 dneh. Rezultat je presenetljiv pa bi kazalo barvanje ob priložnosti ponoviti - morda ob nižjem vodnem stanju. Leta 1983 smo raziskovali zaledje Obrha Radeščice pri Podturnu. Ugotovljeno je bilo - sicer le z nekaj vzorci, vendar bi ugotovitve težko izpodbijali -, da voda Črmošnjice (41) izpod Občic napaja Obrh Radeščice. Zaledje tega izvira se je tako razširilo tja do Srednje vasi in Brezja. Poleg tega je znana že desetletja stara zanesljiva ugotovitev, da voda iz Željnskih jam v strnjenem toku priteka v Radeščico. Kasnejše analize sedimentov v sosednjih izvirih, ki jih je v okviru regionalnih hidrogeoloških raziskav opravil Geološki zavod, so v izviru na Kočevskih Poljanah in v Obrhu našle le redka zrna premoga (Novak, 1987). Pomembno je bilo tudi barvanje potoka v Vodni jami pri Klinji vasi (46). (Objekt je znan po tem, da vanj odteka neprečiščena gnojnica iz bližnje farme prašičev). Vodna jama je člen v sistemu plitvo pod površjem potekajočih potokov na severnem robu kočevske premogovne kadunje. Podzemeljski tokovi od tam hitro padejo v glob- lje cone roškega masiva. Barva iz Vodne jame se je pojavila na Tominčevem studencu in v Obrhu Radeščice, nezanesljiv, vendar možen pa je pojav barve v Obrhu (Novak, 1987). Leta 1986 smo opravili barvanje v požiralniku Rpača v Strugah (47). Barva se je po 18 dneh pojavila v Globočcu. S tem je bilo ugotovljeno zaledje tega izvira tudi v Strugah, vsaj pri nižji vodi (Grm & Novak, 1989). ♦Symposium of underground water tracing, 1976. 474__Dušan Novak Odtekanje Vratnice pri Velikih Laščah (45) so sledili s soljo (Kogovšek & Kranjc, 1987; Kranjc & Kogovšek, 1987). Potrdili so domnevo, da voda teče skozi jamo Šumnik v izvir Peči ob Rašci. Ponovljeno je bilo barvanje potoka na Rakitni (48), ker o barvanjih v povojnem obdobju ni na voljo nobene dokumentacije. Barva se je po pričakovanju pojavila v zajetju Strojarček, v Ponikvah in v nižje ležečih izvirih. Žal je bilo opazovanje ustavljeno prej, kot bi se obarvana voda morda lahko pojavila v toplem Padarjevem izviru (Novak & Rogelj, 1987). V Beli krajini smo z barvanjem Priseljskega potoka in Sušice (43, 44) dokaj natančno določili padavinsko zaledje metliškega Obrha. Seveda so ostale nerešene še nejasnosti o odtekanju Sušice iz nižje ležečih požiralnikov v Trnovcu (Novak, 1989). Barvanje Vrčice v Vrčici ni dalo rezultata. Inštitut za raziskovanje krasa SAZU je izvedel obsežnejši sledilni poskus, ki naj bi določil padavinsko zaledje večjih izvirov v Beli krajini. Ponovno so barvali v Željnskih jamah (49) in prišli do enakega rezultata kot pred desetletji. Ponovno so obarvali tudi požiralnike Rinže (52) in tudi tam rezultat ni bil drugačen kot leta 1956. Barva se je pojavila v izviru Bilpa. Iz Koprivnika se je barva po 12 dneh pojavila v Dolskem potoku (50) v Dolu, Obrh Radeščice pa se napaja iz požiralnika Kačjega potoka (51) na severnem robu Šibja. V prvi polovici marca 1985 se je pojavil dotok vode na obzorju - 40, na zahodni strani premogišča v Kanižarici. Voda je pritekala ob zaglinjenem prelomu in je bila močno kalna. Nekako nad tem prelomom teče na površju manjši potok. Ob potoku se je pred časom v bližini stare transformatorske postaje udrlo, luknja pa je ostala suha. Marca tega leta smo speljali vodo potoka v ta udor; pretok smo ocenili na okoli 5 l/s. Ugotovili smo, da se je barva po treh urah pojavila v izviru v ciganskem naselju, oddaljenem nekaj sto metrov. Izvir je v gozdu, od koder je voda odtekala proti potoku Dobličica. V jami se barva ni pojavila. Primorski kras Na Primorskem krasu je bila v okviru raziskav za oskrbo z vodo na Krasu in v zaledju Rižane uporabljena ta metoda pri določevanju smeri pretakanja vode v vrtinah. Rezultati so bili pozitivni in metoda ocenjena kot uspešna tudi v takih razmerah. Raziskave so se začele že leta 1982 (Krivic, 1987 a, 1987 b). Izvrtanih je bilo več vrtin in vodnjakov, povezave med njimi so raziskovali z barvanjem npr. leta 1985, ko so ugotovili zvezo med V-22 in izvirom, ter leta 1987, ko so ugotovili povezavo med P- 25 in vodnjakom R-8. Tedaj so zabeležili tudi znatno zaostajanje sledila v podzemlju v območju piezometra 25. Omeniti je še kombinirane sledilne poskuse v zaledju izvira Rižane (27-25), sledenje v Gračiškem in Movraškem polju ter na ponikalnicah v Matarskem podolju. O tem bo izdelana posebna študija (Krivic et al., 1987). Potrjeni so bili rezultati Timeusovega (1910, 1928) sledenja Brašnice. Ugotovljeno je bilo tudi, da se proti izviru Rižane odmakajo ponikalnice iz Brezovice, Slovenskega Gračišča in ona v Smokavski vali. Od tam pa se voda odteka tudi proti izviru Mlini in verjetno Sv. Ivanu pri Buzetu. Raziskave so bile razširjene še proti vzhodnim ponikalnicam, Pogoranu v Jezerini, ponikalnici v Hotičini, Veliki vodi pri Malih Ločah, v Dane pri Novejša sledenja kraških voda v Sloveniji po letu 1965 475 Vodicah in Račiške dane ter v uvalo Movraž. Tako so razmejili padavinsko območje Rižane in Kvarnerskega zaliva od povodja istrske Mirne. Tržaški jamarji so preiskovali požiralnike v Lokah pod Ocizlo in ponovno opravili sledilni poskus. Potrdili so Timeusove ugotovitve, da se ta voda ponovno pojavlja na površju v izvirih pri Boljuncu. Raziskovali so tudi ponikanje Glinščice pod slapom Sopot. Ugotovili so, da se voda pojavlja nekaj nižje v izvirih na desnem in na levem bregu potoka (S a n c i n, 1988). Sklepi Sledenja ponikalnic so skušala opredeliti potek razvodnic med porečji naših večjih rek in med zaledji posameznih izvirov, ki so že zajeti v oskrbo z vodo ali pa so za ta namen primerni. V okviru take študije ugotavljamo tudi stopnjo ogroženosti podzemeljske vode zaradi onesnaženja in zatem opredeljujemo potrebne sanacijske ukrepe. Sledenja zadnjih let potrjujejo opazovanja o različnih hitrostih podzemeljskih tokov, posebno proti izvirom ob Krki. Pojavlja se potreba po podrobnejši geološki preučitvi neposrednega zaledja Tominčevega studenca in izvirov ob Krki. Obrh je eden od perspektivnih izvirov tega ozemlja. Njegovo zaledje je med območjem, ki se steka k Tominčevem studencu, in onim, ki se odmaka v Obrhu Radeščice. Slednji je za oskrbo z vodo najbolj neprimeren izvir. Vanj se stekata severno obrobje kočevske kadunje in zaledje Črmošnjice. Sledenja so ugotovila medsebojno povezanost sicer bolj ali manj ločenih vodnih tokov. Povezava se pojavlja glede na vodno stanje. Križanja podzemeljskih vodnih tokov doslej še nismo ugotovili, ob višjih vodah pa se pojavlja raztekanje podzemelj- ske vode v različna porečja. Razvodnice so v krasu odvisne od sprememb vodnega stanja. V dosedanjih raziskavah je Gams (1965) podčrtal pomen hidrografske strehe na nekaterih področjih našega krasa npr. v Posavskem hribovju, hribovju med Krimom in Kolpo, na zg. Pivki in Brkinih. Čadeževa je (1973) v prikazu sledilnih poizkusov v porečju Ljubljanice poudarila opazovanje, da večina podzemeljskih tokov sledi smerem predkraškega površinskega odtekanja. Opozorila je še na območja, od koder manjkajo podatki o podzemeljskem odtoku, npr. na Bloški planoti, v Snežniku in v Hrušici. Poudarila je potrebo po ponovitvah sledenj ob drugačnem vodnem stanju. S kombiniranim poskusom v Sloveniji med letoma 1972 in 1975 je bilo zbranih še mnogo drugih podatkov, npr. meteoroloških, hidroloških, kemičnih in speleoloških. Uporabljenih je bilo 14 sledil. Poskus je pokazal na raztekanje podzemeljskih voda v območju Hotenjke, od koder teko vode proti Idrijci in proti izvirom Ljubljanice. Potrjen je bil neposredni odtok cerkniških voda v izvire Bistre. Hiter podzemeljski pretok s Planinskega in Cerkniškega polja proti izvirom Ljubljanice kaže na izdelano in sklenjeno podzemeljsko strugo, ki se cepi v več rokavov šele pred izvirom. Večji vodni kanali so koncentrirani v obrobju Logaške planote med Planinskim poljem in Barjem. Povečala se je tudi uporaba različnih sledil, ekološko ne vedno povsem opravičlji- vih, vendar pa ostajajo uranin in njemu podobna barvila še najbolj razširjena in uporabna snov. Kranjc in Kogovšek (1987) sta uporabila tudi analizo sedimentov in z njo določala pripadnost Vratnice izviru Peči. S to metodo so se ukvarjali že prej, tudi 476 Dušan Novak Kranjc (1982) v območju Male gore, za določanje zaledja Kotnice (Novak, 1969 a) in Hočevar (Kranjc, 1982) za sklepanje na zaledje voda v Podpeški jami. Metodo lahko uspešno dopolnjujemo z razgibanim režimom trdot, kar kaže na ponikalnice v zaledju. Strmec podzemeljskega toka ali podzemeljske vode lahko določujemo le na osnovi nadmorske višine požiralnikov in izvirov, hitrost pa na podlagi podatkov o barvanjih. Ti podatki veljajo le za določen podzemeljski tok, ki je odvisen tudi od trenutnega vodnega stanja. Ob višjem vodnem stanju so hitrosti večje, največje ob srednjem vodnem stanju, ob suši so manjše. Prav tako se spreminjajo strmci, ki so ob višjem vodnem stanju manjši, ker se napolnijo razpoke v neki coni in se dvigne piezome- trična ravnina, na izvirih pa se izteka le s prepustnostjo ozemlja in struge v podzem- lju možna vodna količina. Razgibana podzemeljska struga s svojimi ožinami pre- pušča le neko »maksimirano« količino, viški pa zastajajo in poplavljajo. Strmec in hitrost sta na krasu le navidezna; v večini primerov ni znana točna podzemeljska pot in za izračun jemljemo le zračno razdaljo med požiralnikom in izvirom. Vijugavost, podzemeljska jezera in sifoni niso upoštevani. Hitrost pretakanja je po predvojnih podatkih med 0,3 in 8,5 cm/s, nove raziskave pa kažejo na Notranjskem 0,2-6,6, Dolenjskem 0,17-29,6, v Alpah med 0,02-24,0 in na osamelem krasu 0,88-5,2 cm/s. Hitrost je odvisna od vodnega stanja, le redko pa lahko po manjši hitrosti sklepamo na režim, izdelanost in sklenjenost podzemeljske struge podzemeljskega vodnega toka in hidrodinamično cono odtoka. Manjša hitrost dokazuje večjo vijuga- vost podzemeljske struge in njeno manjšo prepustnost ter daljšo pot v spletu manjših in številnejših razpok. Značilna je velika hitrost odtekanja brkinskih ponikalnic proti Rižani. Predvsem na Primorskem so ugotovili, da se sledila lahko dalj časa zadržujejo v podzemlju in je lahko val obarvanja zelo podaljšan. Nepreiskana ali slabo preiskana so ostala še številna območja. Brez potrebnih raziskav je dokaj pomembno ozemlje Krškega hribovja in Gorjancev (Novak, 1987). Odprte so nejasnosti v območju Radulje, manjkajo podatki s kraških planot predalp- skega hribovja, Dobrovelj, Jelovice in Menine. Recent tracings of karstic waters in Slovenia A first critical account of investigations was given by Šerko (1946), who revised the results of the pre-war dyeing attempts of the sinking rivers in Slovenia. The first post-war experiments were summarized by Gams (1965). A review of the dyeing afforts wad done also on the occasion of a combined tracing experiment within the Ljubljanica river basin (Bauer et al., 1976; Čadež, 1973). In this paper are given the results of experiments not comprised in the quoted publications, or which were carried out at a later time mainly in connection with some applied investigations. The tracing of the sinking rivers after 1965 were aimed to define the courses of the water-sheds dividing river basins, as well as hinterlands of some particular springs already captured for water supply or suitable for such a purpose. Within the framework of these investigations proper attention was paid also to the degree of potential threat of pollution to the groundwaters. Accordingly, the hinterland per- taining to the Tominec spring close to Krka river was defined in detail; it was specified in the same way also for the Radeščica Obrh spring as well as for some other springs. Tracings succeded in defining the hydrologie link between some more or less Recent tracings of karstic waters in Slovenia 477 separated water-courses. The connection depends on the position of the water table. On the status of the water-level depends also the velocity of the underground percolation, which indicates also the laboration of the underground spaces and the interconnection of channels and streams. The manifold underground channels featuring narrows, underground lakes and syphons allow only a "maximized" vol- ume to pass, with surplus waters owerflowing and flooding. The tracers employed in karstic regions of the Slovenian littoral were found to persist in underground for quite a long time, with periods of coloured water flow very extended. The velocities of underground water flows, as determined by recent investiga- tions, are very variable: for the Notranjska region, 0.2 to 6.6cm/s, for the Dolenjska region 0.17 to 29.5 cm/s, in the Alpine region 0.02 to 24.0 cm/s, and in the isolated karst areas 0.86 to 5.2 cm/s. There are some parts of Slovenia not yet - or poorly only - investigated. Such areas are within the Krško hills and in the Gorjanci mountain. Additional investiga- tions are needed also in the Alpine regions and in the subalpine Karstic plateaus. Literatura Bauer, F., Behrens, H., Bernot, F., Bukvić, B., Buser, S., Dechant, M., Drobne, F., Gospodaric, R., Habič, P., Hot zi. H., Hribar, F., Käs s, W., Kolbezn, M., Krivic, P., Lewicki, F., Maurin, v.. Miserez, J. J., Koser, H., Mozetič, M., Pičinin, P., Pirš, M., Rajner, V., Rank, D., Stichler, W., Tratnik, M., Verbovšek, R., Zötl, J. G., Zupan, Martina, Zupan, M., & Žibrik, K., 1976, Markierung unterirdischer Wässer. Untersuchungen in Slowenien 1972-1975. Steir. Beitr. zur HydrogeoL, Sonderheft, Graz. Čadež, N. 1966, Poročilo o barvanju potočka na Ravenski planini leta 1966. Arhiv Železniškega transportnega podjetja Postojna, Ljubljana. Čadež, N. 1973, Dosedanji sledilni poizkusi v porečju Ljubljanice. Medn. simp. sled. podz. voda. Poročila 1, Ljubljana. Feher, D. 1987, Hidrogeološke razmere Ledinske planote. Diplomska naloga. Montanis- tika, FNT, Ljubljana. Gams, I. 1965, Aperçu sur l'hydrologie du Karst slovène et sur ses communications souterraines. Naše jame, 7, 51-60, Ljubljana. Gams, I. 1966 a, K hidrologiji ozemlja med Postojnskim, Planinskim in Cerkniškim poljem. Acta carsoL, 4, 5-54, Ljubljana. Gams, I. 1966 b. Poročilo o barvanjih v Dimnicah in Triglavskem breznu. Acta carsol., 4, 151-154, Ljubljana. Gospodarič, R. & Štrucl, I. 1983, Hidrogeološke raziskave na Peci. Koroški fužinar, 33/3, 24-25, Ravne na Koroškem. Grm, A. & Novak, D. 1989, Vodne razmere na Dobrepolju in v Strugah. Naše jame, 31, 15-25, Ljubljana. Habe, F. 1970, Predjamski podzemeljski svet. Acta carsol., 5; 5-14, Ljubljana. Habe, F. 1976, Morfološki, hidrografski in speleološki razvoj v studenškem flišnem zatoku. Acta carsol., 7; 141-213, Ljubljana. Habič , P. 1966, Hidrologija krasa med Idrijco in Vipavo. Arhiv Inštituta za raziskovanje krasa, Postojna. Habič, P. 1976, Hidrogeološke značilnosti povodja Bele pri Vrhniki in problemi izrabe kraške vode za oskrbo. Acta carsol., 7; 215-256, Ljubljana. Habič, P. 1979, O delu Inštituta za raziskovanje krasa v letih 1977-1978. Geografski vestnik, 51, 159-164, Ljubljana. Habič, P. 1982 a. Pregledna speleološka karta Slovenije. Acta carsol., 10, 5-22, Ljubljana. Habič, P. 1982 b. Kraški izvir Mrzlek, njegovo zaledje in varovalno območje. Acta carsol., 10, 45-73, Ljubljana. Habič, P. 1987, Sledilni poizkus na kraškem razvodju med Idrijco, Vipavo in Ljubljanico. Acta carsol., 16, 105-118, Ljubljana. 478 Dušan Novak Habič, P. & Hribar, F. 1960, Jazben, Naše jame 1, 2, 58-64, Ljubljana. Kogovšek, J. 1981, Vertikalno oticanje vode na področju Planinske jame. Naš krš, 25/6, 10-11, 125-128, Sarajevo. Kogovšek, J. & Kranjc, A. 1987, Kam teče Predvratnica. Naše jame 29; 39-42, Ljubljana. Kranjc, A. 1979, Kras v povirju Ljubije. Geografski vestnik, 41, 31-42, Ljubljana. Kranjc, A. 1982, Istorijske metode istraživanja voda na Dolenjskem (Slovenija). Naš krš, 6, 3-10, Sarajevo. Kranjc, A. & Kogovšek, J. 1987, Kras v okolici Velikih Lašč, Dolenjski kras, 2, 31-35, Novo mesto. Krivic, P. 1987 a, Hidrogeološke raziskave povodja Rižane in Osapske reke, II. faza. Arhiv Geološki zavod, Ljubljana. Krivic, P. 1987 b, Hidrogeološke raziskave povodja Rižane in Osapske reke. Arhiv Geološki zavod, Ljubljana. Krivic, P., Bricelj, M., Trišič, N. & Zupan, M. 1987, Sledenje podzemnih vod v zaledju Rižane. Acta carsol. i6/4, 83-104, Ljubljana. Krivic, P., Bricelj, M. & Zupan, M. 1990, Podzemne vodne zveze na področju Čičarije in osrednjega dela Istre. Acta carsol., 18 (1989) 265-295, Ljubljana. Michler, I. 1952, Barvanje ponikalnice Lokve pri Predjami. Proteus, 14; 338-342, Ljubl- jana. Novak, D. 1962, Kraške pojave v porječju Meže, Geogr. glasnik, 24, 39-50, Zagreb. Novak, D. 1964, Hidrogeologi j a območja Gozda nad Kamnikom. Naše jame, 6; 20-25, Ljubljana. Novak, D. 1969 a. Izvir Kotnice in njegovo hidrografsko zaledje. Varstvo narave, 6, 25-36, Ljubljana. Novak, D. 1969b, O barvanju potoka v Križni jami. Geogr. v., 41, 75-79, Ljubljana. Novak, D. 1971, Prispevek k hidrogeološkemu raziskovanju rudišč. Arhiv za rud. i tehnol., 9, 15-16, Tuzla. Novak, D. 1974, Osameli kras v podravskem delu SR Slovenije. Acta carsol., 6, 57-78, Ljubljana. Novak, D. 1975, Prispevek k sledilnim poizkusom v Sloveniji. Nova proizvodnja, 26, 129-133, Ljubljana. Novak, D. 1976, Hidrogeološka opazovanja v Volaki. Loški razgledi, 23, 182-185, Škofja Loka. Novak, D. 1977, Hidrogeološke razmere v zaledju jame Pekel. Naše jame, 18, 23-30, Ljubljana. Novak, D. 1979, Sledenje podzemeljskih kraških voda v Alpah. Naše jame, 20, 37-40, Ljubljana. Novak, D. 1983, Nekaj opazovanj Studeniškega potoka pod Bočem, Bistriški zbornik, I; 507-509, Slovenska Bistrica. Novak, D. 1983 b. Barvanje potoka v Podpeški jami. Naše jame, 25, 75, Ljubljana. Novak, D. 1983C, Barvanje Ravniščice na Blokah. Naše jame, 25, 76, Ljubljana. Novak, D. 1984, Barvanje Črmošnjice. Naše jame, 25, 95-96, Ljubljana. Novak, D. 1985, Izvir Globočec in njegovo zaledje. Naše jame, 27, 5-9, Ljubljana. Novak, D. 1987, Podzemeljski vodni tokovi na Dolenjskem. Dolenjski kras, 2. JK Vinko Paderšič-Barteja, 23-27, Novo mesto. Novak, D. 1989, Hidrogeološke razmere v zaledju izvira Obrh pri Metliki. Naše jame, 31, 7-14, Ljubljana. Novak, D. & Rogelj, J. 1987, Odtekanje vode z območja Rakitne. Naše jame, 29, 17-22, Ljubljana. Petauer, D. 1988, Hidrogeološke raziskave območja občine Krško za potrebe vodooskrbe do leta 2050, II. faza. Arhiv Geološki zavod, Ljubljana. Sane in, S. 1988, Recenti indagini sulle sorgenti di Bagnoli. Rassegna. Federazione spele- ologica triestina. 35-38. Trieste. Savnik, R. 1955, Barvanje Lokve pod Jamskim gradom. Acta carsol., 1, 175, Ljubljana. Savnik, R. 1959, Izviri Vipave. Naše jame, 1, 30-32, Ljubljana. Šerko, A. 1946, Barvanje ponikalnic v Sloveniji. Geogr. v., 18, 125-139, Ljubljana. Šerko, A. 1947, Kraški pojavi v Jugoslaviji. Geogr. v., 19, 43-70, Ljubljana. Timeus, G. 1910, Sui mezzi d'indagine nell'idrologia sotterranea. Bol. Soc. Adr. Sc. Nat., 25/2, Trieste. Timeus, G. 1928, Misteri del mondo sotterraneo. Alpi Giulie, 39/1, Trieste. GEOLOGIJA 33, 479-446 (1990), Ljubljana UDK 550.4:504.054/.5(497.12) = 30 Vorläufige Mitteilung über Schwermetallbelastungen der Böden im Umfeld der Quecksilberlagerstätte Idrija (Slowenien) Axel Hess Institut für Sedimentforschung, Universität Heidelberg Postfach 103020-D 6900 Heidelberg Zusammenfassung Die in der Geosphäre ablaufenden Prozesse bilden einen wesentlichen Beitrag bei der Schwermetallumsetzung in unserer Umwelt. In Idrija (Slowenien) wurde hierzu in einer Vorstudie die Schwermetallbela- stungssituation der Böden bestimmt. Die durch den Quecksilberbergbau und die Quecksilbergewinnung bedingte erhöhte Exposition der Region Idrija, findet nicht nur in der Nahrungskette und im Menschen selbst, sondern auch im Boden ihren Niederschlag . Die Quecksilbergehalte erreichen Maximalwerte, die über dem 400-fachen des bundesdeutschen Bodengrenzwertes liegen. Die im Drainage- wasser eines Gartens gemessenen Hg-Konzentrationen überschreiten den Grenz- wert der Trinkwasserverordnung um mehr als das dreifache. Der Frage, inwieweit pedogene und geochemische Faktoren die Mobilität des Quecksilbers und die Pufferkapazität der Böden beeinflussen, muss in weiteren Untersuchungen nachgegangen werden. Einleitung Der Boden, als eine knappe und nicht vermehrbare Ressource, bildet die Lebens- grundlage für Mensch, Tier und Pflanze. In den letzten Jahren setzte sich immer mehr die Überzeugung durch, dass der Boden nicht unbegrenzt belastbar ist. Vor alem die Schwermetalle Nickel, Chrom, Kupfer, Zink, Blei, Cadmium, und Quecksilber, die durch technologische Prozesse und Produkte in hohem Masse in die Umwelt gelan- gen, tragen zu dieser Belastung wesentlich bei, wobei insbesondere die Elemente Cadmium, Blei und Quecksilber, die keine nachweisbare Nutzwirkung besitzen, aufgrund ihrer hohen Toxizität, ein erhebliches Risiko für die Umwelt darstellen können (Scheffer & Schachtschabel, 1989). Das durch bergbauliche und aufbereitungstechnische Aktivitäten schwermetall- belastete Gabiet der Quecksilberlagerstätte Idrija in Slowenien (Jugoslawien) (Byrne & Kosta, 1970) wurde bereits mehrfach auf Quecksilberanreicherungen in der Nahrungskette sowie im Menschen untersucht (Kosta et al., 1974). Die Ergeb- nisse ergaben Quecksilbergehalte in Karotten von bis zu 800 [Ag/g (= 0,8 mg/kg) und in 480__Axel Hess Àpfeln bis zu 1320 ^ig/g (= 1,3 mg/kg). Grubenarbeiter wiesen Quecksilberkonzentrati- onen von bis zu 101mg/kg in den Organen auf, selbst bei Einwohnern der Stadt Idrija, die nicht Untertage arbeiten, konnte bis zu 14,4mg/kg ermittelt werden. Eine Untersuchung der Geosphäre erfolgte bisher jedoch nicht. Die Geosphäre, als Rezeptor von Schwermetalleinträgen, Puffer und Transportmedium, nimmt als wichtiges Bindeglied zwischen Schwermetalleintrag und Schwermetallaufnahme in Pflanze, Tier und Mensch, eine wesentliche Steuerungsfunktion ein. Die Ergebnisse einer ersten Bodenbeprobung sind Teil einer detallierten Studie über Akkumulation und Transportmechanismen, vor allem des Schwermetalles Quecksilber, in den Böden des Umfeldes der Lagerstätte Idrija. Zur Beurteilung der Belastungssituation im Boden werden die in der Bundesrepu- blik Deutschland geltenden Bodengrenz - und Sanierungsrichtwerte mitangegeben (Kloke, 1985). Für Flussedimente werden keine Grenz - oder Richtwerte mitange- geben, da die hierzu notwendigen Konzentrationen des geogenen Backgrounds für dieses Gebiet erst definiert werden müssen. Die angegebenen Grenzwerte für Wasser orientieren sich an der Trinkwasserve- rordnung der Europäischen Gemeinschaft (Trinkw. V. - EG (80/778/EWG-WHO), die ebenfalls mitangegeben werden. Probenahme und Aufbereitung Die Probenahme wurde in einem 5 km - Umkreis um die Lagerstätte durchgefürt, wobei schwerpunktmässig garten - und ackerbaulich genutzte Flächen sowie Wiesen - und Waldböden beprobt wurden (Abb. 1). Insgesamt wurden 14 Boden- und Aufschüttungsproben, 4 Sedimentproben aus Flüssen, 1 Wasserprobe aus einem Drainagerohr eines Gartens und 1 Wasserprobe der Idrijca entnommen. Die Entnahme der Bodenproben erfolgte mittels eines Stech- zylinders bis 20 cm Tiefe, die Flußsedimente wurden mit einer kleinen Plastikschau- fel am Uferrand entnommen. An jedem Probenahmepunkt wurden mindestens 4 Teil- proben gewonnen, die aus dem 50 m Radius des Probenahmepunktes entstammen. Diese Mischprobe wurde homogenisiert und luftdicht in ein 250 ml Glas abgefüllt. Im Labor wurden den Mischproben durch Nassiebung das Bodenskelett > 2 mm abge- trennt. Das Material ^2 mm wurde bei 40 °C getrocknet und anschliessend im Königswasseraufschluss bei 160°C 3 Studen gekocht. Die Analyse der Schwermetall- konzentrationen erfolgte in der Gesamtfraktion mittels Atomabsorptionsspektrome- trie (ASS), ebenso wie die Bestimmung der Schwermetallkonzentrationen im Wasser. Ergebnisse Die Schwermetallgehalte und pH-Werte der Boden-, Flußsediment - und Fluß- wasserproben sind in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Quecksilber (Hg) 13 der insgesmat 14 Boden- und Aufschüttungsproben überschreiten den Boden- grenzwert von 2 mg/kg Trockensubstanz. Lediglich die Probe 7 liegt mit 1,84 mg/kg knapp unter diesem Grenzwert. Vorläufige Mitteilung über Schwermetallbelastungen der Böden im Umfeld... 481 Abb. 1. Lage der Probenahmepunkte 482 Axel Hess Tabelle 1. Schwermetallkonzentrationen und pH-Wert der Bodenproben Vorläufige Mitteilung über Schwermetallbelastungen der Böden im Umfeld... 483 Tabelle 2. Schwermetallkonzentrationen und pH-Wert der Flußsedimente und Wasserproben 484 Axel Hess 9 Proben weisen Konzentrationen auf, die den in der Bundesrepublik Deutsch- land geltenden Sanierungsrichtwert der Niederländischen Liste von 10 mg/kg überschreiten. Die höchste Konzentration wurde in der Probe 3 mit 885mg/kg Hg (!) ermittelt. Die Bestimmung der Schwermetallgehalte in den Sedimenten der Flüsse erfolgte ebenfalls zunächst in der Gesamtfraktion. Die höchsten Hg-Konzentrationen konnten in den Sedimenten der Idrijca (Probe 9) mit 815mg/kg ermittelt werden, die geringsten mit 3,5mg/kg in den Sedimenten der Idrijca (Probe 6). Die üblicherweise zur Bewertung der Schwermetallbelastung herangezogenen Konzentrationen in der Tonfraktion konnten noch nicht bestimmt werden. Diese liegen jedoch in jedem Falle deutlich über den Gehalten der Gesamtfraktion. Zur Beurteilung der Hg-Gehalte in den Flußsedimenten, sei an dieser Stelle auf eine im Jahre 1979 durchgeführte Schwermetalluntersuchung in den Sedimenten des Neckars/BRD hingewiesen (Müller, 1981). Die ermittelten Hg-Konzentrationen schwankten zwischen minimal 0,55mg/kg und maximal 2,08mg/kg, gemessen in der Tonfraktion. Der Hg-Gehalt im Drainagewasser eines Gartens (Probe 4) liegt mit 3,l|xg/l ebenfalls deutlich über dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung von 1 ng/1. Die Wasserprobe aus der Idrijca (Probe 10) unterschreitet hingegen mit 0,35^g/l diesen Grenzwert. Blei (Pb) Keine der 14 Boden- und Aufschüttungsproben überschreitet den Pb-Boden- grenzwert von 100 mg/kg. Die geringsten Pb-Konzentrationen wurden in der Probe 18 mit 23,5mg/kg bestimmt, die höchsten mit 92,2mg/kg in der Probe 20. Die Pb-Gehalte der Flußsedimente schwanken zwischen 21,8mg/kg (Probe 15) und 74,0mg/kg (probe 13). Zum Vergleich: Die Pb-Gehalte des Neckars schwankten 1979 zwischen 57mg/kg und 256mg/kg (gemessen in der Tonfraktion). Der Pb-Gehalt des Drainagewassers (Probe 4) konnte mit 0,36fxg/l bestimmt werden; das Wasser der Idrijca weist einen Pb-Wert von 0,08^g/l auf. Der Grenzwert der in der Bundesrepublik Deutschland geltenden Trinkwasserver- ordnung beträgt 40 [Ag/1. Cadmium (Cd) Alle 14 Boden- und Aufschüttungsproben weisen Cd-Konzentrationen auf, die sowohl unter dem Sanierungsrichtwert von 20 mg/kg als auch unter den Bodengrenz- wert von 3 mg/kg liegen. Die höchste Konzentration wurde in der Probe 7 mit 0,8 mg/ kg, die geringste in der Probe 11 mit 0,2 mg/kg ermittelt. Die Sedimente der Flüsse zeigen ebenso wie die Wasserproben keine besonderen Auffälligkeiten. Die Konzentrationen liegen in den Sedimenten stets unter 0,5 mg/kg, im Wasser unter 10^ig/l. Chrom (Cr) Keine der Boden- und Aufschüttungsproben überschreitet den Bodengrenzwert von 100mg/kg. Die höchsten Konzentrationen wurden in den Proben 7 und 18 mit jeweils 36,0mg/kg, die neidrigsten in der Probe 8 mit 6,0mg/kg ermittelt. Vorläufige Mitteilung über Schwermetallbelastungen der Böden im Umfeld... 485 Die 4 untersuchten Flußsedimente weisen Cr-Werte zwischen 5,0mg/kg (Probe 15) und 15,2 mg/kg (Probe 13) in der Gesamtfraktion auf. Die Analysenergebnisse des Neckars ergaben, vergleichsweise, Cr-Konzentrationen zwischen 56 mg/kg und 840 mg/kg (gemessen in der Tonfraktion). Im Drainagewasser (Probe 4) wurden Cr-Gehalte von 26,65 ^g/l, im Wasser der Idrijca von 20,46 ng/1 bestimmt. Der Grenzwert der Trinkwasserverordnung beträgt 50^g/l. Eisen (Fe) Der Fe-Gehalt aller untersuchten Boden- und Aufschüttungsproben schwankt zwischen 0,2% (Probe 8) und 3,3% (Probe 18). In den Flußsedimenten konnten die Fe-Gehalte mit minimal 0,8% und maximal 1,5% ermittelt werden. Die Fe-Konzentrationen im Wasser liegen bei 163,1 ng/1 (Probe 4) bzw. 127,6^g/l (Probe 10). Kupfer (Cu) Mit Ausnahme der Sedimentprobe 9 (Idrijca) sind keine Auffälligkeiten in den Analysenergebnissen der Bodenproben, Flußsedimenten und Wasserproben festzu- stellen. Mit 110mg/kg Cu überschreitet die Sedimentprobe 9 als einzige die 100mg/kg- Marke. Im Neckar konnten, zum Vergleich, Cu-Konzentrationen in den Flußsedi- menten zwischen 78mg/kg und 2250mg/kg in der Tonfraktion ermittelt werden. In den Boden- und Aufschüttungsproben werden Maximalkonzentrationen von 67,0mg/kg (Probe 19), im Wasser von 8,28ng/1 (Probe 10) erreicht. Nickel (Ni) 13 der 14 untersuchten Boden- und Aufschüttungsproben unterschreiten den Ni- Grenzwert von 60mg/kg. Lediglich die Probe 18 weist mit 79,0mg/kg eine Überschrei- tung des Grenzwertes auf, wobei der Sanierungsrichtwert der Niederländischen Liste jedoch nicht erreicht wird. Die Analysenergebnisse der Flußsedimente ergaben Ni-Gehalte zwischen 1,2 mg/kg und 15,5 mg/kg. Der Ni-Gehalt im Wasser liegt bei 30 ^ig/l. Zink (Zn) Die Zinkkonzentrationen aller untersuchten Boden- und Aufschüttungsproben schwanken zwischen 38,4mg/kg (probe 8) und 262,5mg/kg (Probe 20). Eine Übersch- reitung des Bodengrenzwertes von 300mg/kg konnte somit nicht festgestellt werden. Die Analysenergebnisse der Flußsedimente weisen Zn - Konzentrationen zwisc- hen 31,6mg/kg (Probe 15) und 224,5mg/kg (Probe 6) auf. Zum Vergleich: Die Analysenergebnisse des Neckars ergaben Zn-Gehalte im Tonanteil der Sedimente zwischen minimal 310mg/kg und maximal 2325mg/kg. 486 Axel Hess Die Zn-Gehalte der Wasserproben liegen bei 40ng/l (Probe 4) bzw. <10fig/l (Probe 10). Ein Wassergrenzwert für Zink (entsprechend der Trinkwasserverord- nung) existiert in der Bundesrepublik Deutschland derzeit nicht. pH-Wert Als Intensitätsmaß für die Acidität wurde der pH-Wert der verschiedenen Proben ermittelt. Der pH-Wert des Bodens schwankt zwischen 6,0 (Probe 8) und 8,1 (Probe 18). Der pH-Wert der Flußsedimente konnte mit minimal pH 7,2, in der Probe 13, und mit maximal pH 7,7, in der Probe 6, bestimmt werden. Die Wasserproben weisen pH-Werte von 7,8 (Probe 4) bzw. 7,9 (Probe 10) auf. Diskussion Dasd Bild der schwermetallbelasteten Böden ist gekennzeichnet dursch die hohen Gehalte des Schwermetalles Quecksilber. Die Konzentrationen im Boden überschre- iten den in der BRD geltenden Grenzwert um mehr als das 400-fache und den Sanierungsrichtwert um mehr als das 85-fache. Die Ursache der aussergewöhnlich hohen Belastungssituation lässt sich zum einen in den geogenen Gehalten der Übertage ausstreichenden, Hg-haltigen Prontsc- hichten (Probe 3) wiederfinden, zum anderen bilden sicherlich atmosphärische Ein- träge sowie die Verwendung von quecksilberhaltigem Haldenmaterial im Strassen- bau, weitere Eintragquellen. Die im Drainagewasser eines Gartens (Pront) ermittelten Hg-Konzentrationen von 3,lng/l deuten daraufhin, dass die Mobilität des Schwermetalles durch die Pufferkapazität des Bodens nicht völlig unterbunden werden kann. Durch nachfol- gende Untersuchungen muss daher u.a. geklärt werden, inweit geologische und geochemische Faktoren den Grad der Schwermetallmobilität bestimmen. Die Schwermetallkonzentrationen in den Flußsedimenten sind im wesentlichen ebenfalls durch aussergewöhnlich hohe Hg-Gehalte geprägt. Literatur Byrne, A.R. & Kosta, L.1970, Studies on the distribution and uptake of mercury in the area of the mercury mine at Idrija, Slovenia (Yugoslavia), Vestnik Slovenskega kemičnega društva, 17, 5-11, Ljubljana. Kloke, A. 1985, Rieht- und Grenzwerte zum Schutze des Boden vor Überbelastungen mit Schwermetallen. Bundesforschungsanstalt für Länderkunde und Raumordnung (Hrsg.), 13-14, Bonn. Kosta, L., Byrne, A.R., Želenko, V., Stegnar, P., Dermelj, V. & Ravnik, V. 1974, Studies on the uptake, distribution and transformations of mercury in living organisms in the Idrija Region and comparative areas. Vestnik Slovenskega kemičnega društva, 21, 49-76, Ljubljana. Müller, G. 1981, Die Schwermetallbelastung des Neckars und seiner Nebenflüsse. Chemi- ker Zeitung, 6, 157-164, Heidelberg. Scheff er, F. & Schachtschabel, P. 1989, Lehrbuch der Bodenkunde. 491 p., Ferdi- nand Enke Verlag, Stutgart. NOVE KNJIGE - BOOK REVIEWS UDK 048.1 P. Scheffer, P. Schachtschabel, H.-P. Blume, G. Brümmer, K.-H. Hartge & U. Schwertmann: Schef f er/Schachtschabel: Lehrbuch der Bodenkunde. 12. izdaja, Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, 1989, 491 strani, 220 slik, 102 tabeli, barvna razpredelnica, 17 x 24 cm, kartonirano, 72 DM. Pričujoča knjiga predstavlja 12. predelano in razširjeno izdajo dobro znanega učbenika in priročnika za pedologijo. Prvič je knjiga izšla že leta 1937 pod naslovom Agrikulturchemie, Teil a: Boden. Knjigo so v naslednjih izdajah avtorji in njihovi sodelavci dopolnjevali z vedno novimi znanstvenimi dognanji in opazovanji. V zadnji izdaji najdemo tako rekoč vse, kar nas lahko v zvezi s tlemi zanima, zato knjiga ne bo prišla prav le pedologom, ampak vsem, ki se pri svojem delu srečujejo s tlemi, pa najsi bodo to poljedelci, gozdarji, vrtnarji, hidrologi, limnologi, geografi, geologi, minera- logi, kemiki, biologi in arheologi, tako kot tudi vsi drugi, ki se ukvarjajo z varstsvom okolja. Vsebina knjige je razdeljena na tri dele: A: Izvorni material, sestava in lastnosti tal (str. 2-361) B: Razvoj, sistematika in razširjenost tal (str. 362-460) C: Raba tal (str. 461-475) V prvem delu se spoznamo z matičnimi kamninami in minerali ter z njihovim fizikalnim in kemičnim preperevanjem. Opisane so značilnosti preperelih primarnih mineralov in združbe izvornih sestavin s produkti preperevanja. Predstavljeni so teksturni razredi po mednarodni in ameriški klasifikaciji. Poudarjene so lastnosti glinenih mineralov in oksidov v tleh ter pomen organizmov v tleh za razvoj in rabo tal. V poglavju o kationski in anionski sorbciji in adsorbciji so naznačene specifične razmere v tleh in natančno je opisana adsorbcija težkih kovin v tleh. Kislost tal je natančno razložena. Poudarjena je predvsem puferna sposobnost tal, to je sposobnost nevtralizacije določene količine kislin in baz. Ta lastnost je pomemben dejavnik t.i. samoočiščevalne sposobnosti tal. Strukturi tal je odmerjeno obsežno poglavje. Obravnava mehanizme nastajanja tal, oblike in obstojnost strukturnih agregatov, gostoto tal ter pore in sile v tleh. Poudarjeno je dinamično ravnotežje strukture s procesi v tleh. Nadalje je zanimivo obsežno poglavje o hranilnih snoveh v tleh. Obravnavane so različne oblike vezave hranilnih snovi v tleh, spiranje le-teh iz tal, razpoložljivost hranilnih snovi za rastline, preskrba tal s hranilnimi snovmi in gnojenje. Sistema- tično je predstavljen pomen nekaterih važnejših mikro- in makroelementov ter njih kroženje v tleh. Težišče poglavja predstavljajo kroženje dušika v tleh ter posledice spiranja in onesnaževanja podtalnice. 488 Nove knjige Natančno so obravnavane tudi organske in anorganske škodljive snovi v tleh. Poudarjen je pomen količine snovi v tleh, kajti za nekatere snovi je značilno, da prav njihova koncentracija določa koristnost oziroma škodljivost le-teh. Podane so naj- višje dovoljene in normalne vrednosti težkih kovin in nekaterih organskih škodljivih snovi v tleh, pitni vodi in žitih. V ekosferi predstavljajo tla zaradi svojega filtrskega, pufernega in transformacijskega delovanja naraven čistilni sistem. Drugi del knjige obravnava tlotvorne dejavnike (klimo, matično podlago, relief, vodo, rastlinstvo, živalstvo in delovanje človeka) in procese v razvoju tal (prepereva- nje in tvorbo novih mineralov, razvoj različnih oblik humusa, tvorbo talne strukture, spiranje, podzolizacijo, redoksimorfozo, karbonatizacijo, zasoljevanje in različne turbacije). Sledijo opisi in definicije talnih horizontov in razlaga nemške in ameriške klasifikacije tal. Natančno so opisani, in z odlično razpredelnico barvnih fotografij predstavljeni, značilni tipi tal Evrope in nekateri važnejši talni tipi drugih celin. V zadnjem delu knjige je obravnavana raba tal. To poglavje je skromno in le na kratko poda osnove za vrednotenje tal po uporabnosti. Mateja Gosar Ivan Gušič & Vladimir Jelaska: Stratigrafija gornjokrednih naslaga otoka Brača o okviru geodinamske evolucije Jadranske karbonatne platforme. Dijela JAZU (Knjiga 69), Zagreb, 1990. Obseg: 160 strani (33 strani angleškega teksta), 22 slik, 20 tábel, vezano. V obsežnem delu sta dva odlična hrvaška geologa opisala stratigrafijo zgornje- krednih plasti otoka Brača. Avtorja se nista zadovoljila le s klasičnim načinom opisovanja formacij, kakršnega smo vajeni pri večini tovrstnih del, temveč sta poskusila s pomočjo nekaterih drugih znanosti in znanstvenih disciplin v okviru geologije razložiti in interpretirati nastanek vseh litostratigrafskih enot otoka Brača. Rezultate raziskav razmeroma majhnega območja sta postavila v širši prostor Ja- dranske karbonatne platforme v obdobju zgornje krede ter zapisala marsikaj novega o njeni geodinamski evoluciji. Knjiga je razdeljena na več delov, ki bralca popeljejo od prvotnih spoznanj o geološki zgradbi Brača, preko primerjav z dosežki drugih avtorjev, do opisa litostratigrafskih enot. Le-te so podprte z natančno in obsežno grafično dokumenta- cijo (geološka karta, stratigrafski stolpci, facialni modeli, table). Na otoku Braču je razvitih pet osnovnih formacij, v okviru katerih se pojavljajo posamezni členi. Najstarejša je formacija Milna, ki je cenomanijske starosti in je nastala na zaščiteni platformi v podplimskem in plimskem pasu. Naslednjo formacijo zaznamuje splošni vpliv pelagiala na Jadransko karbonatno platformo v spodnjem turoniju, ki ga avtorja povezujeta z globalno cenomanij sko-turoni j sko transgresijo. Verjetna globina spodnj eturoni j skega epiplatformnega morja naj bi bila okoli sto metrov. Za toliko naj bi se namreč dvignila morska gladina. Odložili so se pelagični mikriti Sv. Duha z značilnimi pelagičnimi mikrofosili. V zgornjem turoniju so se odložile plasti, imenovane onkolit Gračišče, ki predstavljajo začetek sedimentacije formacije Gornji Humac. Hitri litološki prehod hemipelagičnih plasti formacije Sv. Duh v šelfne apnence onkolitov Gračišče avtorja povezujeta z naglo splošno regresijo svetovnega morja. Po sedimentaciji formacije Gornji Humac na zaščiteni platformi v podplimskem pasu leže pelagični apnenci formacije Dol. Senonska sinsedimenta- cijska tektonika je očitno privedla do morfološke diferenciacije do tedaj enotne Book reviews 489 platforme. Formacija Dol se je torej odlagala v spuščenem delu platforme, kjer je nastal »intraplatformni bazen« s hemipelagično sedimentacijo, medtem ko se je na stabilnem delu platforme kontinuirano nadaljevala sedimentacija platformskih kar- bonatov (= formacija Gornji Humac). Na mikritnih apnencih formacije Dol oziroma na rudistnih biolititnih telesih, ki na nekaterih delih označujejo konec te formacije, leži okoli 80 metrov apnenca raznovrstnih litoloških značilnosti, združenih v forma- ciji Pučišča. Gre za različne faciese, ki se znotraj te enote menjavajo vertikalno, lateralno in poševno. Poleg Sivac mikritov v formaciji Dol so prav v formaciji Pučišča najbogatejša nahajališča svetovno znanih braških arhitektonsko-gradbenih kamnov. Avtorja sta formacijo razdelila na tri enote nižjega reda, in sicer na enoto »braških marmorjev« ter na člena Rasotica in Lovrečina. Po emerziji v zgornjem kampaniju so se na Braču odložile plasti formacije Sumartin, ki jih v bistvu lahko primerjamo s starejšim delom liburnijskih plasti. Vse litostratigrafske enote sta avtorja natančno litološko in paleontološko opre- delila in podkrepila z interpretacijo sedimentacijskega okolja v odvisnosti od global- nih dogodkov v zgornji kredi, ne le na Jadranski plošči, temveč v svetovnem morju. To problematiko obravnavata tudi v posebnem poglavju, ki temelji predvsem na biostratigrafski korelaciji v okviru Jadranske platforme. Zlasti posrečena in na- tančno utemeljena je interpretacija meje med cenomanijem in turonijem, ki je vezana na poplavitev karbonatne platforme kot posledice globalne cenomanij ske-turoni j ske transgresije. Osvetlila sta problem pojavljanja hondrodont na meji cenomanija in turonija. Menita, da se na Braču hondrodonte javljajo le do kraja cenomanija. Avtorja dopuščata le majhno možnost, da bi jih na Jadranski karbonatni platformi našli tudi v spodnjem turoniju (zgornji hondrodontni horizont severno od Sežane, ki leži v vrhnjem delu repenskega rudistnega apnenca, je turonijske starosti, opomba recenzenta). Značilna je majhna debelina turonijskih plasti v primerjavi s cenomanij- skimi (opomba: v vseh tolmačih OGK 1:100000 je turonij mnogo debelejši - tudi v Sloveniji), kar pa avtorja utemeljujeta z njegovim razmeroma kratkim trajanjem. Današnja stratigrafska geokronologija pripisuje turoniju le 2,5 milijona let, cenoma- niju pa 6,5 milijonov (po novejših podatkih 1,5 proti 4,5 milijonov let). V poglavju o teoretskih osnovah uporabljene stratigrafske interpretacije otoka Brača se Gušič in Jelaska ukvarjata predvsem s problemom globalnih oscilacij morske gladine ter vplivom teh dogodkov na izrazite spremembe biotopov na meji cenomanija in turonija ter v zgornjem santonij u in kampaniju. V knjigi najdemo odgovor, zakaj santonijsko-kampanijska transgresija ni bila izražena tudi v našem prostoru. Odsotnost »intraplatformnega bazena«, nastalega zaradi sinsedimentarne senonske tektonike je povzročila, da se je platformski tip sedimentacije nadaljeval. Sledov oplitvitev pa ne moremo povezati z regresijo, ki je sledila šele ob koncu senona, temveč z dejstvom, da je bila v tej transgresivni fazi hitrost rasti (akumula- cije ali agradacije) platforme omejena s hitrostjo evstatične rasti morske gladine in vrednostjo subsidence (poenostavjeno: rast platforme je bila približno enaka dvigo- vanju morske gladine). Ob tem je potrebno pripomniti, da je bila senonska transgre- sija precej počasnejša od cenomanijsko-turonijske. Dinamiko sedimentacijskih okolij na karbonatni platformi razlagata avtorja tudi v naslednjem poglavju, v katerem posegata iz sedimentologije (npr. vzročni meha- nizmi za nastanek sledov oplitvitev) na paleoekologijo različnih zgornj ekrednih organizmov (predvsem rudistov in foraminifer). Dobro dokazane primerjave z neka- terimi recentnimi organizmi kakor tudi z njihovim načinom življenja (prehranjeva- nje, razmnoževanje, migracije v larvalnem in adultnem štadiju itd.) avtorja uporabita 490 Nove knjige poleg vseh drugih kazalcev za tolmačenje načina življenja in biotopov v zgornjekred- nem morju. Knjiga o zgornj ekrednih plasteh otoka Brača je delo, nujno potrebno vsem, ki se ukvarjamo s kredno stratigrafijo platformskih sedimentov. Obenem je praktični prikaz, kakšni naj bodo rezultati raziskav v okviru Geološke karte 1:50000. Avtorja sta ustvarila model, ki se bo vsekakor dopolnjeval z novimi spoznanji o evoluciji Jadranske karbonatne platforme. Za tistega, ki problematiko podrobneje pozna, je knjiga izziv, saj se lahko v njej sooči ne samo z idejami obeh avtorjev ampak tudi z idejami številnih domačih in tujih strokovnjakov (preko 500 literaturnih citatov), s katerimi sta Gušič in Jelaska v nenehni diskusiji. Knjiga je polna novih spoznanj in idej, ki bralca silijo k plodnejšemu razmišljanju in ga opozarjajo, da so tudi pri nas minili časi klasične deskriptivne stratigrafije. Na koncu ne morem mimo enega od iskrivih izrekov, ki sta jih avtorja zapisala pred vsakim poglavjem: Dajte mi raje plodno napako, ki je polna idej... Tedaj lahko svojo sterilno resnico zadržite zase. (Vilfredo Pareto, 1848-1923) Bogdan Jurkovšek W. S. MacKenzie, C.H. Donaldson & C.Guilford: Atlas der magma- tischen Gesteine in Dünnschliffen. 1. izdaja v nemškem jeziku 1989 (prevod angle- škega izvirnika), 147 str., 292 barvnih fotografij, trdo vezano, Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, ISBN 3-432-97361-6. Atlas zbruskov magmatskih kamenin predstavlja lep, zanimiv in predvsem kori- sten priročnik tako za študente geologije in strokovnjake v poklicih kot tudi ljubitelje narave, ki bi radi podrobneje spoznali kamenine. Slednjim so v dodatnem tekstu knjige namenjena kratka navodila za izdelavo zbruskov. Avtorji atlasa so se namenoma izognili tematiki nastanka in izvora magmatskih kamenin ter z njima povezanih izrazov. Menijo, da predstavlja osnovo dobrega petrografskega dela natančen in nepristranski petrografski opis, razlaga nastanka in izvora kamenin pa le njegovo nadgradnjo. Atlas zbruskov magmatskih kamenin je torej v svojem bistvu le petrografski. Razdeljen je na dva dela. Prvi obsega 73 strani in 109 fotografij in obravnava strukture magmatskih kamenin. Njihove lastnosti dele avtorji na stopnjo kristalizacije, velikosti zrn, oblike zrn ter medsebojne odnose med kristalnimi zrni in amorfno snovjo. Stopnjo kristalizacije lepo ponazarjajo fotogra- fije holokristalnih, kripokristalnih in steklastih bazičnih in kislih kamenin. Velikosti zrn obravnavajo s treh različnih vidikov: prvič na tiste, ki jih je mogoče ločiti s prostimi očmi (fanerokristalne) oziroma pod mikroskopom (afanitske - mikrokri- stalne in kriptokristalne); drugič na absolutne - debelo, srednje in drobnozrnate; in tretjič na relativne - enakomerne in neenakomerne. Slednje so lepo predstavljene s primerki porfirskih in serijskih struktur. Tudi oblike zrn dele avtorji glede na kakovost razvitosti kristalnih ploskev (idiomorfne, hipidiomorfne, alotrimorfne) in na tridimenzionalno razsežnost posa- meznih kristalnih zrn (skeletna, dentritična...). Opis medsebojnih razmerij med kristalnimi zrni v kamenini in morebitno prisotno amorfno snovjo obsega največji del poglavja struktur. Lepo so prikazane in razložene enakomerno in neenakomerno zrnate, orientirane, radialne in trakaste strukture. Book reviews 491 strukture zraščanja in preraščanja kristalnih zrn ter strukturne rasti zrn v votlinicah kamenin. Posebno dobrodošle in zanimive so fotografije neobičajnih struktur, kate- rih v praksi ne srečamo pogosto: poikilofitska, trahitoidna, konsertalna, orbikularna ter nekatere koronarne in zonarne. Drugi del obsega 64 strani. V njem so prikazane najznačilnejše vrste ultrabazič- nih, bazičnih, intermediranih, kislih in alkalnih magmatskih kamenin, poleg njih pa tudi nekatere zelo redke. Od slednjih naj naštejem vsaj meymechit, bazalte z lune, teschenit, essexit, bouninit, kentallenit, blairmorit, malignit, urlit itn. Atlas zbruskov magmatskih kamenin torej ni le suhoparen pripomoček študentom geologije in petrografom v različnih poklicih, temveč predstavlja bogat, sistematsko urejen petrografski priročnik, ki nudi bralcem ob odličnih barvnih posnetkih prepa- ratov tudi estetsko doživetje. Knjigo toplo priporočamo! Polona Kralj Robert Rath: Mineralogische Phasenlehre. 1990, 146 str., 152 slik in 15 tabel, 15,5 X 23 cm, broširano, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, ISBN 3-432-98711-0, cena 44 DM. Literatura o kemijskem ravnotežju in faznih razmerjih, ki sta del fizikalne kemije, je številna. Pisana je predvsem v angleščini, pri čemer je teorija podana brez praktičnih petroloških primerov. Oboje je avtorja spodbudilo, da je napisal knjigo o mineralnih faznih ravnotežjih v nemščini. Ker je za petrološke mineralne sisteme pomembno razumevanje faznega ravnotežja, je ob teoriji nizal tudi praktične primere iz petrologije. Knjiga je uvod za bolj poglobljen študij strokovne literature, katere zadnje dosežke pa avtor že tudi upošteva. Glede na izkušnje je obravnavana snov študentom v začetku težko razumljiva. Vendar je knjiga pisana na razumljiv način in je zato namenjena prav njim in drugim začetnikom, ki jih geološko-mineraloška stroka zanima. Fazni diagrami kažejo meje polj obstojnosti raznih faz v nekem heterogenem sistemu v odvisnosti od ene ali več spremenljivk, kot npr. temperature, tlaka in koncentracije. Kemijske spremembe bistveno vplivajo na ravnotežje mineralov. V knjigi so navedeni predvsem primeri, kako se nek (petrografski) sistem spreminja v odvisnosti od temperature pri stalnem tlaku. Temu ustreza v naravi taljenje, oziroma v obratnem vrstnem redu kristalizacija magem. Fazni diagram pokaže stanje posamezne faze ali zmesi več faz. Pove nam, pri kateri temperaturi in pri katerem pritisku se nek mineral začne taliti oziroma se spremeni njegova struktura. Fazni diagrami so pripomoček pri mineralnih in petrografskih preiskavah. Knjiga obsega 7 poglavij, in sicer: osnovne pojme fizikalne kemije (8 strani), enokomponentne fazne diagrame (10 strani), dvokomponentne fazne diagrame (56 strani), trikomponentne fazne diagrame (39 strani), primere trikomponentnih faznih diagramov, ki se nanašajo na petrografske sisteme (16 strani), v zadnjem poglavju pa zelo na kratko še psevdobinarne preseke trikomponentnega sistema (2 strani). Iz tega je razvidno, da je teža snovi na dvo- in trikomponentnih sistemih. Nekateri osnovni pojmi kemije in fizikalne kemije, ki so vezani na obravnavano snov, so podani v prvem poglavju. Od matematike je potrebno poznati osnovna pravila infinitezimal- nega računa, za razumevanje posameznih mineraloško-petrografskih sistemov pa tudi njihovo mineralogijo. Ana Hinterlechner-Ravnik