Anorganski ogljikov cikel v sistemu tla-kamnina-podzemna voda v kraško-razpoklinskih vodonosnikih

Povzetek

V prispevku so predstavljene sistematične analize izotopske sestave ogljika (δ13CCaCO3) v karbonatnih kamninah osrednje Slovenije, ki predstavljajo kraško-razpoklinske vodonosnike, in deleži doprinosa ogljika iz procesov raztapljanja karbonatov ter razgradnje organske snovi v vodonosnike, izračunane iz enačb masne bilance. Analiziranih je bilo 59 vzorcev kamnin (predvsem dolomitov) od zgornjepermske do zgornjetriasne starosti. Vzorci karbonatnih kamnin so bili uprašeni in zmleti na frakcijo 45 µm ter za določitev δ13CCaCO3 analizirani z masnim spektrometrom za analizo stabilnih izotopov lahkih elementov - IRMS. Enaka metoda je bila uporabljena tudi za določitev izotopske sestave raztopljenega anorganskega ogljika (δ13CDIC) v podzemni vodi za 54 od 59 vzorcev. Vrednosti δ13CCaCO3 se spreminjajo v razponu od -2,0 ‰ do +4,1 ‰, s povprečno vrednostjo +2,2 ‰. Vrednosti so tipične za morske karbonate z δ13CCaCO3 okoli 0 ‰, se pa vrednosti δ13CCaCO3 v naši raziskavi razlikujejo med posameznimi skupinami glede na nastanek in starosti. Zgodnjediagenetski dolomiti imajo relativno višje vrednosti δ13CCaCO3 v primerjavi z ostalimi analiziranimi vzorci. Najnižje vrednosti imajo cordevolski in baški dolomiti, najverjetneje zaradi pozne diageneze, pri kateri je skozi že sedimentirane dolomite krožila meteorna voda z nižjo izotopsko sestavo ogljika ter posledično znižala vrednosti δ13CCaCO3. Vrednosti δ13CDIC se spreminjajo v razponu od -14.6 ‰ do -8.2 ‰. Višje vrednosti izotopske sestave anorganskega ogljika (δ13CDIC) (-8.2 ‰) v podzemni vodi kraško-razpoklinskih vodonosnikov kažejo na nizki delež talnega CO2 v vodonosniku in hitro infiltracijo, medtem ko nižje vrednosti δ13CDIC (-14.6 ‰) kažejo na večji delež talnega CO2 v vodonosniku in s tem na počasnejšo infiltracijo. Izračun deleža doprinosa ogljika iz organske snovi/ raztapljanja karbonatov v kraško-razpoklinske vodonosnike kaže na približno enak delež (50 % : 50 %).