hrvatski

Područje istraživanja i metodologija monitoringa špilja, uzorkovanja siga i izotopnih analiza u svrhu rekonstrukcije paleookoliša u Hrvatskoj tijekom kvartara

Područje istraživanja Za potrebe paleoklimatskih i paleokolišnih istraživanja temeljenih na sigama nužno je poznavati obilježja špiljskog okoliša u kojem su sige istaložene kao i klimatska obilježja šireg područja istraživanih špilja zbog usporedbe sadašnjeg stanja sa zabilježenim paleoklimatskim signalima, a s konačim ciljem utvrđivanja paleookolišnih promjena koje su utjecale na taloženje siga u prošlosti. Za istraživanja u sklopu REQUENCRIM projekta odabrane su tri špilje u različitim klimatskim zonama i na različitim nadmorskim visinama (Slika 1). Sve tri su turistički uređene špilje (tzv. show caves). Špilja Lokvarka (760 m n.v.) smještena je u Gorskom kotaru, 6 km južno od Delnica u blizini naselja Lokve (Slika 1). Špilja se nalazi unutar područja s Cfb klimom po Köppenu. To je klimatski tip koji prevladava u kontinentalnoj Hrvatskoj, ali je na području Gorskog kotara modificiran nadmorskom visinom što bitno utječe na količinu oborina (orografski efekt), pa je područje oko Lokvarke najkišovitije od svih istraživanih lokacija s prosječnom godišnjom količinom oborina oko 3000 mm, dok je prosječna godišnja temperatura zabilježena na klimatološkoj postaji Delnice iznosila 8, 4 °C (1981.-2014.). Lokvarka je i morfološki najsloženiji speleološki objekt u kojem su se provodila istraživanja u sklopu ovog projekta jer je riječ o špilji čija je ukupna duljina 1179 m, dubina 277 m, a proteže se na tri razine formirane u vapnencima donje jure. Vegetacijski pokrov iznad špilje čini gusta, pretežno crnogorična šuma. Nova Grgosova špilja nalazi se u blizini Samobora na obroncima Samoborskog gorja na 238 m n.v., u području intenzivno okršenih litotamnijskih vapnenaca neogenske starosti i najmanji je od tri istraživana objekta s ukupnom duljinom od svega 97 m i dubinom od 14 m (Slika 1). Špilja je morfološki jednostavna i sastoji se od dvije dvorane spojene kanalom koji je mjestimice proširivan radi lakšeg pristupa posjetitelja. Kao i Lokvarka, i Nova Grgosova špilja se također nalazi u području sa Cfb klimom, ali sa znatno manjom količinom oborina od one u Gorskom kotaru. Prosječna godišnja količina oborina je na postaji Samobor iznosila 1076 mm, dok je kišomjerna postaja Rude (oko 6 km od špilje) zabilježila višegodišnji prosjek od 1176 mm. Najveća količina oborina padne tijekom ljetnih mjeseci s maksimumom u rujnu pa većina oborina dolazi u obliku konvekcijskih kiša, dok su zimski mjeseci uglavnom suši zbog utjecaja suhih i hladnih kontinentalnih zračnih masa (Sibirska anticiklona). Područje iznad špilje prekriveno je uglavnom smrekovom šumom. Špilja Modrič smještena je na obroncima Velebita 8 km JI od Starigrada Paklenice na 32 m n.v. (Slika 1.). Špilja je se sastoji od dva glavna kanala ukupne duljine 829 m i nastala je unutar 2, 5 km široke rasjedne zone u dobro uslojenim gornjokrendim vapnencima. Područje u kojem se nalazi špilja Modrič ima Cfa klimu po Köppenu. To je submediteranska klima bez izraženog sušnog razdoblja. Srednja godišnja količina oborina na postaji Starigrad Paklenica je 1207 mm, dok je srednja godišnja temperatura zraka 16, 1 °C (1981.-2014.). Iako se špilja nalazi na svega 32 m nadmorske visine, prisutan je orografski efekt zbog neposredne blizine Velebita. Unatoč nepostojanju izraženog sušnog razdoblja podaci o potencijalnoj evapotranspiraciji (PET) pokazuju izraziti manjak vode tijekom ljetnih mjeseci tako da se vodonosnik unutar kojeg se nalazi špilja Modrič puni gotovo isključivo tijekom hladnijeg dijela godine (Rudzka et al., 2012). U vegetacijskom pokrovu iznad špilje dominiraju biljne zajednice tipične za submediteranska krška područja (različite grmolike biljke i rijetka trava). Okoliš iznad špilje Modrič značajnije je modificiran i antropogenim utjecajem, najprije kroz krčenje autohtone vegetacije, a zatim kroz sadnju stabala čempresa i borova. Metodologija monitoringa špilja, uzorkovanja siga i izotopnih analiza U sklopu REQUENCRIM projekta monitoring je provođen s ciljevima procjene dominantnih atmosferskih utjecaja u području istraživanih speleoloških objekata, određivanja mikroklime špilja, karakterizacije krških vodonosnika, mjerenja varijacija sastava stabilnih izotopa (δ18O, δ2H) iz oborina i prokapnice, te odabira stalagmita najprikladnijih za daljnje izotopne analize. Za potrebe praćenja atmosferskih uvjeta u špiljama i na površini postavljeni su Hobo® data loggeri za viskorezolucijsko bilježenje temperature i relativne vlage zraka, podešeni za mjerenje u intervalima od 1 sata (Slika 2a). Uređaji su u špiljama postavljani na udaljenostima od 50 m, 80 m i 170 m od ulaza (Slika 1). Vanjski uređaji postavljeni su na najprikladnijim mjestima u blizini špilja (10 m od ulaza u NG, 80 m od ulaza u LOK i 500 m od ulaza u MOD). Mjerenje intenziteta prokapavanja provedeno je korištenjem automatskog akustičnog brojača kapljica (Drip logger Stalagmate®, Collister & Mattey, 2005). Postavljeno je sedam uređaja (Slika 2c) koji su bilježili vrijednosti broja kapljica u jednom satu na mjestima uzorkovanih siga (Slika 2b). Mjesečni kompozitni uzorci oborina i prokapnice prikupljani su u plastičnim posudama (10 l i 1, 5 l) na unaprijed određenim mjestima u blizini špilja (Slika 2d) odnosno na mjestima postavljanja drip loggera (Slika 2c). Također, kako bi se procijenila početna 14C aktivnost kao i za provjeru ravnotežnih uvjeta taloženja, na staklenim pločicama sakupljan je i recentni kalcit (Slika 2e). Uzorci siga izabrani za istraživanje kvartarnih paleookolišnih promjena uzeti su oprezno pomoću žičane pile, daleko od turističkih putova kako bi se smanjio estetski gubitak. Prikupljeno je sedam stalagmita (NG-3, NG-7, LOK-1, LOK-2, MOD-31, MOD-32 i MOD-33). Svi stalagmiti su uzdužno prepiljeni (Slika 3), ispolirani i pregledani kako bi se odredila njihova pogodnost za daljnje analize (određivanje starosti i varijacija omjera stabilnih izotopa visoke razlučivosti). Analize omjera stabilnih izotopa kisika i vodika (δ18O i δ2H) u uzorcima oborina i prokapnice provedena su u laboratoriju u School of Geography, The University of Melbourne (Australija). Napravljene su analize 211 uzoraka vode, uz upotrebu uređaja Picarro L2120 cavity ring-down isotope analyser. Analize su provedene na ≈2 mL poduzorka filtrirane vode korištenjem instrumenta u high-precision načinu rada (šest injekcija po uzorku). Uzorci izotopnih omjera normalizirani su na međunarodnu V-SMOW skalu koristeći funkciju prijenosa u četiri točke pomoću dva međunarodna (GISP2, VSMOW) i dva interna standarda (WOOLIES, LAKE). Analize omjera stabilnih izotopa ugljika i kisika (δ13C i δ18O) na 450 uzoraka kalcita siga iz Lokvarke provedene su u Geological and Geochemical Research, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences Hungarian Academy of Sciences (Mađarska) upotrebom automatiziranog uređaja za pripreme uzoraka GASBENCH II pričvršćenog na Thermo Finnigan Delta Plus XP maseni spektrometar. Izotopne varijacije (δ13C i δ18O) na 910 poduzoraka iz 2 sige iz Nove Grgosove špilje, te 1160 poduzoraka iz 3 sige iz Modriča analizirane su na University of Melbourne (Australija) na Analytical Precision AP2003 continuous-flow isotope-ratio masenom spektrometru. Određivanje starosti siga provedeno je na temelju analiza radioaktivnih izotopa ugljika (14C) te uranija i torija (U-Th niz) koje sige sadrže. U-Th mjerenja su izvedena na Nu Instruments Plasma MC-ICPMS (Multi Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) u School of Earth Sciences, The University of Melbourne (Australija) gdje je do sada analizirano ukupno 48 poduzoraka iz siga iz Nove Grgosove i Modrič špilje koje su imale zadovoljavajuću kvalitetu i količinu U i Th. Kako bi se kronologija dodatno popravila još je 15 poduzoraka u pripremi za U-Th datiranje. Zbog velikog udjela detritusa u sigama (inkorporirane čestice gline) koji kod određivanja starosti metodom U-Th uzrokuju pogrešku, uzorci siga LOK-1 i LOK-2 iz Lokvarke nisu bili pogodni za U-Th analize, te je starost određena metodom 14C. Priprema za datiranje ukupno 12 uzoraka je napravljena u Laboratoriju za mjerenje niskih radioaktivnosti Instituta Ruđer Bošković, dok su mjerenja na provedena na 500kV compact Pelletron AMS u Center for Applied Isotopes Studies, University of Georgia (SAD). Osim datiranja 12 poduzoraka siga, mjerena je i 14C aktivnost na 3 uzorka recentnog kalcita.

projekt REQUENCRIM, radionica, kvartar, izotopne metode, metodologija, područje istraživanja, Hrvatska, spilje

nije evidentirano