Hydrologický výzkum cenotu Jamina ve vztahu k hypotetickému jeskynnímu systému (ostrov Rab, Loparský kras – geopark, Chorvatsko)

 Úvod

Cenot Jamina, fungující jako vývěr podzemních vod ze zimních srážek, se nachází v Loparském krasu na ostrově Rabu v republice Chorvatsko. Loparský kras je 8,8 km² velké území převážně svrchnokřídových vápenců tvořících jistou hydrografickou jednotku v 42,7 km² velkém vápencovém pásmu východní části ostrova Rabu, kterou autor pro účel geoparku vymezil a karsologicky popsal dříve (HIMMEL 2005).

Cenot Jamina se nachází při patě východního svahu krasové rokle Jamina draga ve vzdálenosti asi 400 m od zadní branky kempu San Marino, pět minut chůze od výchozího panelu geoparku. Poloha cenotu je daná souřadnicemi: 44º49´15,9″N a 14º43´45,7″E (měřeno přístrojem GPS Legend C s přesností ±4m).

Vztah cenotu Jamina k dosud neznámým přítokovým jeskyním se hydrologickou metodou pokusila řešit expedice Jamina 2008 konaná v době od 10. do 19.září 2008. Expedice České speleologické společnosti ZO 6-11 vedené autorem se dále zúčastnili Ing. Libuše Borovičková CSc., Josef Mareš, Pavel Mareš, Slavomír Veselý a Ing. Vladimír Vašek, všichni z Brna.

Popis cenotu a jeho hydrologického režimu

Jamina představuje svým původním tvarem řícený závrt typu cenot. Plně vyhovuje popisu tohoto jevu (PANOŠ Vl. 2001). Hloubka cenotu od horních okrajů po hladinu jezírka kolísá od 6-12 m. Největší hloubka jezírka 3,15 m je při jjz. konci západní stěny. Řícený závrt Jamina vznikl v místě podzemní dutiny s jezírkem a k povrchu terénu sahajících výrazných puklin, které byly rozšířeny korozí svahem stékajících srážkových vod i erozí tlakem občas se vzdouvající podzemní vody z epizodicky činného jeskynního kanálu v období velkých srážek.

V puklinách působící voda zanechala ve zbytcích bývalé vertikální pukliny na dvou místech nad sebou ve výběžku porušené ZSZ stěny stopy tlakové eroze ve formě stěnových faset, zřetelných při vhodném horním osvětlení na plochách o velikosti 0,7×0,7 m.

Došlo zde k prořícení stropu kaverny i na jednom místě tenké stěny mezi kavernou a patou svahu krasové rokle, kde se cenot nachází a kde zřejmě i před destrukcí voda epizodicky vyvěrala puklinovým pramenem. Stěny cenotu Jamina jsou ve směru hlavní tektoniky studňovitě hladké a kolmé, ve směru příčném na jedné straně převislé až do klenby, kryjící polovinu z 6 m dlouhého a 3,7 m širokého jezírka.

Z druhé strany je dno vyplněno zřejmě zborcenými skalními bloky stropu a sutí krytou ze svahu rokle splavenou hlínou a spadá pod úhlem 25-30º k jezírku a dál až na jeho druhý konec. Dno jezírka je suťovitě kamenité, zřejmě mocným vývěrem zbavené jemných plavenin. Poloha cenotu při patě krasové rokle je atypická a cenot tu vznikl díky lokálním hydrologickým a geologickým podmínkám. Podle znalostí autora se zřejmě jedná o jev v Evropě ojedinělý

Hydrologický režim cenotu Jamina nebyl náležitě prozkoumán i když tento krasový jev patří k výrazným dominantám Loparského krasu a již dávno poutal pozornost turistické veřejnosti (SCHLEYER W. 1914).

Podle ústního sdělení místních obyvatel vytéká z cenotu Jamina epizodická voda nejčastěji v měsíci únoru a březnu, výjimečně vytékala před několika lety v měsíci květnu. O síle vytékající vody svědčí vymleté a čisté vývařiště pod přepadovým prahem, z něhož jsou všechny volné suťové kameny vyhozeny mezi neopracované štěrky lůžka epizodického povrchového toku ležícího o několik decimetrů výše než je dno vývařiště. Sdělení obyvatel dále potvrzuje větší množství vytékající vody z Jaminy, než přitéká roklí v povrchovém toku.

Výška hladiny vody v jezírku je v letním období podle autorova předběžného odhadu asi 12 m n. m. a zaujímá plochu 22 m ² (HIMMEL 2004). V době vývěru přes skalní práh se musí hladina vody v cenotu zvednout až o 3,5 m, úroveň letní hladiny však zřejmě dosáhne rychlým poklesem. Podle pozorování autora poklesla hladina v červnu v letní úrovni za deset dní o 2,5-3 cm. Na úbytku vody se malou měrou může podílet též ovčák, jehož ovce se pasou v okolí cenotu a jsou z něj napájeny.

Spojení s mořem stejně jako výměnu vody v jezírku cenotu autor vyloučil již v roce 2003, kdy instaloval do jezírka dočasný vodočet a zbarvil vodu jezírka fluoresceinem. Obarvená voda zůstala beze změn po celou dobu čtrnáctidenního pozorování.

Při výzkumné expedici v září 2008 bylo mimo jiné provedeno též podrobné hypsometrické měření dna jezírka. Hloubka byla měřena z malého nafukovacího člunu (viz obrazová tabule III) v příčných řezech vzdálených od sebe 1 m a při 4 – 5 měření v příčném profilu bylo celkem provedeno 24 hloubkových měření. Průměrná hloubka byla zjištěna 166 cm, což při ploše 22 m² představuje 36,5 m³ vody.

Opětovně bylo potvrzeno pozorování autora z roku 2003 co se týče sklonu kamenitého suťového dna, které zapadá k JJZ cípu jezírka odkud lze proto předpokládat přítok epizodických vod. Vyústění přítokového jeskynního kanálu lze podle větší hloubky při západní stěně jezírka předpokládat v šíři až 3 m. Přes připravenost ověřit vyústění jeskynního kanálu při dně jezírka autenticky potápěním se pro malou viditelnost (silný zákal) neuskutečnilo. Toto šetření bylo odloženo do budoucna a na podmínky čisté vody.

Původ epizodických vod v cenotu Jamina – problém hypotetického jeskynního systému

Terén Loparského krasu se nachází mimo pobřežní okrajové svahy většinou ve výšce 120–145 m n. m. a je bez stálých vodotečí. Všechny vody jsou autochtonního původu a pocházejí ze srážek, jejichž celoroční průměrný úhrn je zde 976 mm, v některých letech překračuje i 1000 mm/rok. Největší množství srážek spadne v měsících září-prosinec, kdy na Rabu naprší měsíčně průměrně 138 mm dešťových srážek. Četné srážky mají invazní charakter, jsou silné a krátkodobé. Největší přívalový déšť byl na Rabu zaznamenán 11. října 2000, kdy za jediný den spadlo 173 mm dešťových srážek.

Invazní srážky vysoce překračují infiltrační kapacitu povrchu krasového terénu a vedou k povrchovému odtoku. V SV polovině krasového polje Fruga začíná ve čtvrtohorních vátých píscích 12 m hluboká laločnatě rozvětvená erozní rýha, která po 1050 m končí pod východním svahem vrchu Krasič u ponoru P1 (94 m n. m.). Podle výšky naplaveného dříví lze soudit, že v době velkých srážek se voda před tímto ponorem zvedá o 3–4 m.

Ponor P1 je hlavním a největším ponorem v Loparském krasu, v němž začíná neznámá odtoková jeskyně. Jedná se zřejmě o skalními bloky zařícený velký jeskynní jícen. Mezi skalními bloky a vodou přinesenými plaveninami se otevírá asi deset otvorů různé velikosti, všechny však neprůlezných rozměrů. Expedice se pokoušela dva z těchto ponorových otvorů otevírat, ale obě cesty byly silně zanesené plaveninami a směřovaly pod nebezpečné skalní bloky.

Nejníže ležící sondy v ponorovém otvoru bylo využito k položení asi 10 litrů velké nádoby naplněnou rozpuštěným stopovačem pro ozřejmění odtokového směru a hydrologických souvislostí s krasovými vývěry. Jako stopovače bylo použito 132 g uraninu (ukládání stopovače viz foto tab. IV).

Hned za ponorem P1 jsou v aluviu dva výrazné závrty naznačující směr odtokového jeskynního systému. O 194 m dál v přímé linii směrem k cenotu Jamina se nachází menší druhý ponor P2 (98 m n. m.) a o dalších 233 m dál se stejném směru ještě ponor P3 (89 m n. m.). Oba další ponory zřejmě ústí do jedné jeskynní větve.

Přímo v horní části úžlabí pod opačným západním svahem vrchu Krasič, v mělké dolině přecházející ve směru spádu v krasovou rokli Jamina draga, leží v jednom aluviálním 4-5 m hlubokém hustým ostnatým křovím zarostlém závrtu poslední ponor v oblasti, čtvrtý ponor P4 (90,5 m n. m.) epizodických horizontálních odtoků. Tento ponor nebylo možné pro nepřístupnost z důvodu husté neprostupné křovité vegetace blíže prozkoumat, není však vyloučeno, že jeho jícen může mít průlezné dimenze s pokračováním v lité skále. Ponor P4 představuje pravděpodobně vstup do druhé přítokové větve k cenotu Jamina.

Autor se domnívá, že obě odtokové větve od ponorů mohou mířit do oblasti cenotu Jamina, jímž odváděné vody vyvěrají napovrch a asi 750 m dlouhým řečištěm odtékají a v oblasti Rajská pláža vtékají do moře.

Rozloha území, které výše jmenované ponory odvodňují není veliká a má rozlohu 1,5–2,0 km². Při běžné srážce velikosti 10 mm by z této plochy mělo při infiltraci 10 % odtéci 2,10 l. Pokud by toto množství vody odtékalo po dobu jednoho dne, muselo by po dobu 24 hodin odtékat množství 23,1 l/sec. Pro zpomalovací retenční schopnost terénu by ovšem odtok trval déle, nastoupil by celkem náhle, ale postupně by vyzníval. V maximu však s podobnou hodnotou lze počítat. Pro středně vysokou srážku 25 mm by bylo možné v maximu očekávat průtok podstatně vyšší.

Jeskynní chodby tohoto hypotetického systému budou pravděpodobně mladé puklinové chodby s velkým spádem. Pro chodbu od P1 k cenotu Jamina připadá na vzdálenost 1120 m denivelace -82 m, tj. průměrný spád 7,3 m na 100 m délky, pro úsek od P2 připadá na vzdálenost 926 m k Jamině při denivelaci -86 m spád 9,3 m na 100 m délky a pro úsek od P3 ležící 693 m od Jaminy připadá při denivelaci -77 m spád 11,1 m na 100 m délky chodby. Podobný průměrný spád bude mít odtokový trativod či chodba od P4, kde lze na vzdálenost 778 m k Jamině při denivelaci -78 m očekávat spád10 m na 100 m délky.

Vztah vody cenotu Jamina k hypotetickému vodosvodnému jeskynnímu systému

Vzhledem k okolnosti, že nejsou v oblasti známy žádné jiné epizodické vývěry je nanejvýše pravděpodobné, že k Jamině míří obě od ponorů odtokové větve a to největší od P1 cestou přibírající vody od P2 a P3 a dimenzně menší větev od P4.

Vztah vyvěrající z cenotu Jamina k vodám od ponoru P1 by měla prokázat expedicí založená stopovací zkouška, kdy do P1 byl dne 15. 9. 2008 zabudován kýbl s roztokem 132 g uraninu a tím založena pokud je autorovi známo první stopovací zkouška na krasových vodách ostrova Rabu. Předpokládá se, že v září založený experiment se vsazeným roztokem uraninu do P1 se bez úhony dočká v tomto liduprázdném kraji v nevyschnutém stavu zimních velkých srážek a zvýšených odtoků, což povede k zaplavení ponoru a vyplavování barviva a tím vlastně k zahájení stopovací zkoušky. Odtokové vody ve vývěrové oblasti zaplaví cenot Jamina se zde umístěnými patronami s aktivním uhlím, čímž bude zahájena jejich absorpční funkce. Aktivní uhlí pro zachycení stopovače bylo dále umístěno na krasových vývěrech Mlinica a Vrutak. Výsledky však budou známy až v roce 2009.

Hlavním pracovním cílem expedice Jamina 2008 bylo provedení „čerpací“ zkoušky jezerní vody v cenotu. Zkouška měla potvrdit autorovu hypotézu, že v jezírku akumulovaná voda není voda spodní krasová, ale zbytek po záplavách , kdy jeskynním systémem přiváděná voda cenotem vyvěrá. V tomto případě by po odčerpání a snížení hladiny v jezírku nedošlo k zpětnému nástupu vody. Současně zhodnocení odčerpaného množství ve vztahu k velikosti poklesu hladiny při její známé velikosti odhalí více o dimenzích volné prostory nad hladinou na druhé straně sifonu.

Na základě fotodokumentace, dřívějšího výškového více odhadování než přesného měření protierozních stupňů (v roce 2003) a paměťových představ byla graficky přibližně zpracována situace a posuzována možnost snížení hladiny v jezírku odtokem hadicemi samospádem, když před rokem připravovaná čerpací akce pomocí čerpadla se nerealizovala hlavně kvůli materiální a finanční náročnosti a kvůli nevyřešení energetického zdroje čerpadla. Na místě samém se nyní při realizaci projektu potvrdila správnost při jeho vypracování bez přesnějšího měření.

Rozdíl mezi hladinou vody v cenotu (viz foto a graf – bod A) a nejnižším místem pod druhým protierozním stupněm (E) byl na vodorovnou vzdálenost 53 m pouhých -55 cm. Ten umožnil po počátečních obtížích snižovat vodu samospádem. Celkem bylo použito 58 m ¾“ hadic pospojovaných ze tří kusů.

Z jezírka odsávaná voda musela nejdříve překonat 3,48 m vysoký skalní práh (B), za nímž teprve nastal klesající spád na úroveň povrchového suchého řečiště (C) a dál přes dva betonové stupně protierozní zábrany (D -2,79 m a E -1,30 m) k místu, kde byl v pravidelných intervalech odměrnou nádobou a stopkami měřen průtok.

Současně byly do jezírka nainstalovány dva vodočty a 11. 9. v 15 hodin zahájena etapa souvislého odpouštění vody. Stálá služba zajišťovala měření a případnou ochranu před zvídavými návštěvníky z nichž nizozemci se chovali nepříjemně. Výkon odsávání vody z jezírka byl při zahájení pokusu 6,4 l/min a postupně klesal až na hodnotu 2,99 l/min po 76. hodinách provozu. Tyto údaje stejně jako stav vodočtu a celkové množství odčerpané vody podávají tabulka a graf.

http://csszo6-11.cz/wp-content/uploads/2024/05/Jamina-2008-cerpaci-zkouska.pdf

Odsávání vody z Jaminy bylo ukončeno po 91 hodinách provozu 15. 9. v 9 hodin. Za tu dobu došlo ke snížení hladiny v cenotu o 13,8 cm a bylo odčerpáno 23,85 m³ vody. Z toho 3,04 m³ ze strany cenotu (A) a 20,9 m³ z neznámého zatopeného pokračování (B). Vodočet byl dále ještě čtyři dny vždy ráno a večer zapisován a zjištěno, že k zpětnému zvyšování hladiny nedochází.

Zhodnocení čerpací zkoušky na cenotu Jamina

1. Vodní obsah jezerní části cenotu a k němu ústící jeskynní chodby představuje v době zkoušky samostatnou vodní akumulaci jako zbytek po průchodu epizodického aktivního toku bez návaznosti na spodní krasovou vodu.
2. Z údajů plochy hladiny jezírka 22 m² a celkově odčerpaného obsahu vody 23,85 m³ vyplývá, že hladina vody v neznámé části za sifonem je 6,9x větší a připadá na ni 152 m². O tvaru této druhé zasifonové volné hladině stejně jako o rozlehlosti a kubatuře zcela zatopených prostor provedená zkouška žádnou informaci podat nemůže. Lze však předpokládat stoupající přítokovou chodbu, která aby splňovala zjištěnou velikost plochy hladiny a může být například 76 m dlouhá a 2 m široká. Při spádových poměrech v oblasti cenotu by v tomto případě hloubka sifonu mohla být okolo 4 m.
3. V případě pravidelného poklesu vody o 13 cm na vyčerpaných 22,85 m³ vody a za předpokladu velice krátkého sifonu s otevřenou hladinou v blízkosti cenotu , lze očekávat kubaturu nutnou k vyčerpání o velikosti 569 m³ vody.

Posouzení vody cenotu Jamina podle hydrobiologického a hydrochemického hlediska

Vody jezírka cenotu Jamina byly posuzovány z hydrobiologického hlediska již dříve (Himmel 2007). Ve srovnání s vodami podzemními vyšetřovanými v zahrádkářské kolonii v aluviu Loparu ve studni na pozemku rodiny Kovać a ve srovnání s vodou v krasovém prameni Vrutak má voda v cenotu Jamina poněkud vyšší znečištění a to nejen v měsíci září v době konání expedice, kdy byly pozorovány pásové shluky mikroorganizmů směřujících ve vodě k ústí odsávací hadice a voda měla zákal pravděpodobně vegetační povahy, ale i po zimě, kdy v prvé půli června bylo v Jamině zachyceno početně bohatě vyvinuté společenstvo zooplanktonu indikující betamesosaprobní stupeň čistoty (saprobní index S = 1,7). Jednalo se zde již několik let po sobě o masový rozvoj (!) perloočky Ceriodaphnia reticulata var. Reticulata, a menší množství perlooček druhů Daphia obtusa a Daphnia pulex, které považujeme za možné indikátory organického znečištění. Naproti tomu ve vodách krasově spodních se vyskytovaly a to v množství ojediněle (!) buchanky druhu Mesocyclops leuckharti indikující oligosaprobitu (S = 1,25).

Podle hydrobiologického posouzení vody cenotu Jamina lze tuto vodu považovat za spíše povrchovou, tedy zřejmě pozůstatek po epizodickém toku povrchových srážkových vod přivádějících sebou z povrchu spláchnuté organické látky.

Z hydrochemického hlediska byla posuzována zejména krasová mineralizace a přítomnost iontů chloridů a bromidů jako indikátorů kontaminace mořskou vodou. V tabelárním přehledu jsou podány analýzy vzorků z doby konání expedice ve srovnání s průměrnými hodnotami zjištěnými autorem v předchozích letech (2002-2006).

http://csszo6-11.cz/wp-content/uploads/2024/05/Jamina-2008-hydrochemicky-rozbor-vod.pdf

Z tabulky chemických analýz pro náš účel opomeneme údaje z vyvěračky Mlinica, který vyvěrá na západní straně Loparského krasu do moře a je bohužel zjevně zasažen do podzemí přisávanou mořskou vodou, takže vyvěrající voda je mírně brakická a tudíž nemůže být representantem pravé neovlivněné krasové spodní vody v podmínkách ostrova Rabu. Pramen Mlinica je zde uveden pro úplnost.

Pro srovnání je rovněž uvedena analýza vodovodní vody v kempu San Marino, která však je na Rab přiváděna z pevniny (viz minimum chloridů a bromidů, kterými jsou všechny vody na Rabu zasaženy vlivem šíření tříště mořské vody za bóry po terénu).

V cenotu Jamina byly pro srovnání odebrány dva vzorky vody: jeden od hladiny, druhý ode dna v JJZ cípu z hloubky 2,7 m. Vzorek z hloubky vykazuje o trochu vyšší mineralizaci podle hodnot vodivosti vody, alkality, celkové tvrdosti, vyšší je též hodnota chloridů a bromidů.

Tyto poměrně malé rozdíly v mineralizaci mohou být způsobeny biotou oživující osvětlené jezírko. Charakter vody v Jamině ze sledovaných hydrochemických parametrů může charakterizovat též poměr iontů Ca/Mg, který svou hodnotou 30 a 27 ukazuje na středně velkou krasovou mineralizaci.

Srovnávaná voda v krasovém prameni Vrutak, používaná dříve pro vodozásobování obyvatelstva Loparu, má mírně vyšší hodnotu specifické vodivosti, poněkud více rozpuštěných uhličitanů (viz alkalita) a proto též vyšší tvrdost vody.

Pro srovnání s povrchovou vodou akumulovanou po srážkách v lokvích (lokve jsou aluviální krasové závrty držící dešťovou vodu, používanou pro napájení volně se pasoucích ovcí) jsou v tabulce hydrochemických analýz uvedeny údaje získané jako průměr hodnot ze tří lokví: vývařiště pod protierozní hrází u obřích škrapů na odtoku srážkových vod z polje Fruga, Poljové jezírko Fruška lokva a Punta dolní v JV závěru polje Fruga. Ve srovnání s touto dešťovou vodou v lokvích má voda cenotu Jamina 2,5x vyšší hodnotu mineralizace, 2,7x vyšší množství rozpuštěných uhličitanů, 3,9x vyšší množství rozpuštěného vápníku a 12,5x vyšší poměr iontů Ca/Mg než je u vody dešťové držené v lokvích.

Podle hydrochemického posouzení vody cenotu Jamina lze ji považovat za vodu blížící se svými vlastnostmi vodě podzemní – spodní.

Závěr

Cenot Jamina navazuje na přítokový jeskynní systém z povrchu terénu. Do jaké míry komunikuje s vodami od ponoru P1, eventuelně též P2 a P3 a jinou větví od ponoru P4 je třeba prokázat stopovacími zkouškami. Přítokový jeskynní systém má pravděpodobně dimenze, které dovolí jeho fyzické prozkoumání.

Návrh opatření

Pro podrobnější poznání přítokového systému se doporučuje v dalším výzkumu pokračovat: potapěčsky, prozkoumat nebo na dálku ofotografovat v období čisté vody JJZ spodní část cenotu v jezírku a následně odčerpat celý objem vody, který až po tuto hloubku může obnášet zhruba 570 m³ vody. Pro další práce bude zapotřebí přesněji změřit nadmořskou výšku hladiny jezírka.

Poděkování

Autor děkuje svým přátelům – spolupracovníkům za aktivní účast na výzkumu této lokality. Jsou to: Ing. L. Borovičková CSc., Ing.Vl. Vašek, Sl. Veselý a J. a P. Marešovi. Poděkování nás všech patří pracovníkům CK VICTORIA BRNO, kteří zajistili ubytování ve stanové základně CK v kempu San Marino včetně dopravy části účastníků expedice a i jinak byli všestranně nápomocní.

Literatura

• HIMMEL J.(2007): Hydrochemický a hydrobiologický výzkum vod Loparského krasu na Rabu v Chorvatsku. Sborník Speleofórum 2007, 51-53
• HIMMEL J. (2006a): Loparský kras na Rabu. Sborník Speleofórum 2006, 37-39
• HIMMEL J. (2006b): K Loparskému krasu na Rabu. Speleo 44, 49-51
• HIMMEL J. (2005): Loparský kras na Rabu jako jednotka v projektu ostrov Rab (Lopar Karst as the Unit in the Project „Geopark Island Rab“), Manuskript, 16s., 2 mapy,n XXIX obraz tabulí
• HIMMEL J. (2004): Na skok na Rabu. Sborník Speleofórum 2004, 50-52
• PANOŠ Vl. (2001): Karsologická a speleologická terminologie. 352 s. Knižní centrum Žilina
• SCHLEYER W. (1914): Arbe. Stadt und Insel.- Wiesbaden, Reprint Těšínská tiskárna, 1-180