vodič ekskurzij/ field trips guidebook · po letu 1900 je nastopila doba elektrike, ki malodane...

Vodič ekskurzij/Field trips guidebook

Petek, 5. oktober 2018/Friday, 5 October 2018

ISBN 978-961-6498-63-0

Do 5 milijard let z družbo 5.0Velenje, 3.– 5. 10. 2018


5. slovenski geološki kongres

Vodič ekskurzij/Field trips guidebookPetek, 5. oktober 2018/Friday, 5 October 2018

5.000.000.000 5.0DO 5 MILIJARD LET Z DRUŽBO 5.0

Partnerji/Partners

Premogovnik Velenje, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Slovensko rudarsko društvo inženirjev in tehnikov, Društvo slovenski komite mednarodnega združenja hidrogeologov in Mestna občina Velenje

Sponzorji/Sponsors

GEN energija, d.o.o.Atlantic grupa d. d., Dana, proizvodnja in prodaja pijač d.o.o., Energetika Ljubljana d. o. o., Gdi Gisdata, družba za Geoinformacijske tehnologije, sisteme in storitve, d.o.o., Ljubljana, Geobrugg AG Switzerland, Geokop geotehnika, gradbeništvo, trgovina, storitve d.o.o., Nikon Slovenija, Ocean Orchids d. o. o., Petrol Geoterm d. o. o., Pomgrad - Gradnje splošno gradbeno podjetje, d.o.o., EIT RawMaterials, Radenska d. o. o., ŠČUREK, Tektonik kraft pivovarna, Gradbeni inštitut ZRMK, d.o.o.

Organizatorja kongresa/Congress organizers

Geološki zavod Slovenije in Slovensko geološko društvo

5. slovenski geološki kongres



Spletna objava/Electronik edition

© 2018, Geološki zavod Slovenije, Ljubljana

Uredniki/EditorsMatevž Novak, Miloš Markič, Ana Petkovšek, Mirka Trajanova

Tehnična urednica/Technical editorStaška Čertalič

Oblikovanje naslovnice/Cover designStaška Čertalič

Izdajatelj in založnik/Issued and published byGeološki zavod Slovenije, Dimičeva ulica 14, 1000 Ljubljana

Za založnika/For the publisherMiloš Bavec

Za jezik in vsebino vodičev so odgovorni avtorji./Authors are responsible for the language and content of the guidebooks.

Publikacija je brezplačna.

Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v LjubljaniCOBISS.SI-ID=297013248ISBN 978-961-6498-64-7 (pdf)

5.000.000.000 5.0Congress field trips 5. 10. 2018

Vsebina/Content

DO 5 MILIJARD LET Z DRUŽBO 5.0

E-1: Velenjski lignit – geološka edinstvenost in njegova vloga v energetiki Slovenije The Velenje lignite – its geological uniqueness and the role in Slovenia’s energy supply Miloš Markič

E-1a: Premogovnik VelenjeVelenje coal mine

E-1b: Termoelektrarna Šoštanj - njen pomen v energetiki SlovenijeElectric power Plant Šoštanj - Its role in energy in Slovenia

E-1c: Posledice rudarjena na površju: Šaleška jezera –najmlajša in najgloblja jezera v Sloveniji

Consequences of mining on the surface: Lakes in the Šalek Valley - The youngest and deepest lakes in Slovenia

E-2: Načrtovanje trase 3. razvojne osi, geološko pogojeni dejavniki tveganja pri umeščanju prometnic in velikih nasutih pregrad v prostorPlanning the route of the 3rd development axis. The role of geological risks in spatial planning of motorways and high embankment damsAndrej Ločniškar, Andrej Jan, Marjan Ortar, Dušan Ogrizek, Blaž Črepinšek,Albin Križnič, Jasna Smolar, Ana Petkovšek

Točke E-2a: Trasa 3RO - sever med priključkoma Velenje jug in Šentrupert Stops E-2a: 3RD development axis (3RO) - north, between junctions Velenje south and

ŠentrupertTočka E-2b: Nadgradnja železniške proge Zidani Most – Celje: križanje ceste

R3-681/4006 Laško – Breze – Šentjur (cesta B) z železnico, železniški podvoz in keson (Marija Gradec)

Stop E-2b: Upgrade of a 2 line railway Zidani Most - Celje: Crossing of road R3-81/4006 Laško - Breze - Šentjur (road B) and railway, railway underpass and caisson

(Marija Gradec)Točka E-2c: Visoka nasuta pregrada Za Travnikom

Stop E-2c: High embankment dam Za Travnikom

Točka E-2d: Trasa 3RO - sever med priključkoma Slovenj Gradec in Velenje jug, pokrita vkopa 8-04 in 8-05

Stop E-2d: 3RD development axis (3RO) - north, between junctions Slovenj Gradec and Velenje south, cover cuts 8-04 and 8-05

E-3: Geološki razvoj kenozojskih sedimentacijskih bazenov v širši okolici VelenjaGeological evolution of Cenozoic sedimentary basins in the Velenje areaPolona Kralj, Marko Vrabec, Mirka Trajanova, Kristina Ivančič, Eva Mencin Gale

Točka 1: Smrekovški vulkanizem: Ljubijski grabenStop 1: Smrekovec volcanism: Ljubijski graben

Točka 2: Periadriatska prelomna conaStop 2: Periadriatic fault zone

Točka 3: Miocenske sedimentne kamnine slovenjegraškega bazena: profil GaberkeStop 3: The Miocene sedimentary rocks of the Slovenj Gradec basin: section Gaberke

Točka 4: Pliokvartarni sedimenti Velenjskega bazena: profil VelunjaStop 4: Plio-Quaternary sediments of the Velenje Basin: section Velunja

7

8

23

27

31

34

37

41

45

47

50

54

38

57

7



E-1: Velenjski lignit – geološka edinstvenost in njegova vloga v energetiki Slovenije

The Velenje lignite – its geological uniqueness and the role in Slovenia’s energy supply

Vodja/Guided by: Miloš Markič

Geološki zavod Slovenije, Dimičeva ulica 14, 1000 Ljubljana, Slovenija; [email protected]

Uvod

Ozemlje Slovenije je bilo od nekdaj znano po rudarski de-javnosti in pestrih vrstah orudenj (Drovenik et al., 1980). Že v času Keltov in nato Rimljanov so v naših krajih poz-nali nekatere pojave in nahajališča železove (Fe), bakro-ve (Cu) in svinčeve (Pb) rude, v srednjem veku in kasneje pa so našli še orudenja s srebrom (Ag), antimonom (Sb), cinkom (Zn), manganom (Mn), molibdenom (Mo), živim srebrom (Hg), barijem (Ba) in leta 1960 še z uranom (U). V naplavinah Mure in Drave poznamo celó zlato (Au). Za ta-ljenje rud, v kovaštvu, steklarstvu, železarstvu in proizvo-dnji oglja so potrebovali velike količine lesa, ki pa so ga tudi v naših krajih z nastopom industrijske revolucije v 18. stoletju začeli vse bolj nadomeščati s premogom. Les so stoletja v velikih količinah potrebovali tudi za gradnjo naj-različnejših objektov, za izdelavo cele vrste raznih pred-metov, za ogrevanje in z nastopom industrijske revolucije v 18. stoletju tudi za proizvodnjo toplote za vodno paro za parne stroje. Izsekanost gozdov je v 18. stoletju marsikje po Evropi zavzela ogromne površine, danes bi rekli, da je postala trajnostno gospodarsko nevzdržna. Zaradi velike, prekomerne rabe lesa in za pridobitev goriv v večjih količi-nah in z višjo toplotno vrednostjo, so se marsikje v Evropi v 18. stoletju usmerili v premogovno rudarstvo. Premog je bil sicer znan že v preteklosti, tisočletja pred našim šte-tjem, a ga gospodarsko tedanja ljudstva niso pridobivala v večjih količinah. Tudi prav priljubljen ni bil, saj so ga na primer ponekod v Franciji, kot govorijo nekateri pisni viri, za kurjenje prepovedali uporabljati že v srednjem veku, ker je kurjenje premoga povzročalo prevelik smrad.V 17. stoletju je Janez Vajkard Valvasor (1689) v svojem

znamenitem delu Slava Vojvodine Kranjske zapisal, da je premog »kamen, ki gori«. Pravzaprav podobno, kot je po-vedal že Valvazor, je premog opredeljen tudi danes – kot tr-dna snov, ki vsebuje več kot 50 % gorljivih snovi organske-ga izvora in manj kot 50 % pepela (na stanje brez vlage !). V Evropi so z nastopom industrijske revolucije posta-

li zanimivi predvsem kakovostni črni premogi z visoko vsebnostjo ogljika ter po možnosti s čim nižjo vsebno-stjo žvepla, primerni tudi za koksanje. V zahodni in sever-ni Evropi so glavno vlogo v proizvodnji premoga prevzeli črni premogi karbonske in permske starosti, znani med drugim tudi po izredno bogatih in imenitno ohranjenih pa-leoflorističnih združbah, ki so jih z velikim zagonom za-

čeli proučevati številni tedanji paleontologi paleobotaniki. V Veliki Britaniji, Nemčiji, na Poljskem in v Ukrajini imajo ti premogi še danes velik gospodarski pomen, čeprav – vsaj v Veliki Britaniji in Nemčiji – znatno manjšega kot še pred nekaj desetletji. Pri nas karbonskih črnih premogov nimamo, kot nekdaj tudi gospodarsko pomembne poz-namo le črne premoge kredno-terciarne in paleogenske starosti (slika 1). Med njimi so postali dobro znani tako imenovani kovaški premogi, na primer v okolici Zreč pod Pohorjem in Makol na severnih obronkih Haloz. Črne pre-moge s Krasa in Istre (npr. Vremski Britof) so že v 18. sto-letju in nato zlasti še v prvi polovici 19. stoletja vozili v Trst in na Reko, kjer so jih uporabljali za pogon parnikov in nekaterih industrijskih obratov. Žal so kraški in istrski pre-mogi sloveli po visoki vsebnosti škodljivega žvepla (okoli 10 %) in se kot taki navajajo celo v svetovni literaturi o petrologiji premogov (Stach et al., 1982). Kot posebnosti poznamo še tanke plasti ali leče črnih premogov v ne-katerih mezozojskih plasteh, ki pa nimajo prav nobenega gospodarskega pomena. Za nadomestitev rabe lesa je tedanja cesarica Marija Te-

rezija (1740–1780) za najditelje premoga razpisala celo denarne nagrade.Kakovostne rjave premoge v Zasavju so odkrili najprej na

površini v Zagorju (1736) (Enciklopedija Slovenije) in nato do konca 18. stoletja še v pasu preko Trbovelj, Hrastni-ka, Laškega in dalje proti vzhodu (Petrascheck, 1926/29; Kuščer, 1967; Enciklopedija Slovenije, 1995; Markič, 2007) (slika 1). Ravno skozi Zasavje je sredi 19. stoletja stekla železnica Dunaj–Trst in se tu oskrbovala s premogom za pogon lokomotiv. Parni stroji so tudi v drugih dejavnostih potrebovali vse večje količine premoga. Komercialno pri-dobivanje nafte je namreč zaživelo po iznajdbi in razvo-ju motorjev na notranje izgorevanje po okoli letu 1870 in posledičnim razvojem avtomobilizma po letu 1900, kas-neje tudi letalstva ter rabe v industriji. Predno je stekla proizvodnja zemeljskega plina iz vrtin od okoli 40-ih let 20. stoletja dalje, so tudi plin za javno razsvetljavo, tako imenovani »mestni plin«, najprej pridobivali z destilacijo iz premogov. Premogi so bili predmet raznovrstnih raziskav za pridobivanje cele vrste organskih spojin in iz kemije premogov se je nato razvila organska kemija. Tudi naš Kemijski inštitut v Ljubljani je bil na področju kemije pre-


8 DO 5 MILIJARD LET Z DRUŽBO 5.0

1 Karbonskih črnih premogov pri nas sicer nimamo, imamo pa sedimentne kamnine iz tega obdobja, med katerimi je zlasti v skrila-vih glinavcih odlično ohranjena karbonska flora. Bralec si lahko v zvezi s tem prebere in ogleda naslednja dela, muzejske zbirke in razstavna mesta: Anton Ramovš: Okamnelo življenje v jeseniškem prostoru, razstava v Muzeju na Jesenicah; Zbirka na Oddelku za geologijo NTF, Univerza v Ljubljani – Privoz; Tea Kolar-Jurkovšek in Bogdan Jurkovšek: Karbonski gozd, Geološki zavod Slovenije, monografija 191 str., razstavno mesto na Ljubljanskem gradu.

Slika 1: Glavna nekdaj gospodarsko pomembna nahajališča premogov, še aktivni premogovnik Velenje in potencialno območje zalog premoga v SV Sloveniji (združeno po različnih virih; Markič 2007) Figure 1: Main coal deposits in Slovenia which were economically significant in the past, the only active coal mine in Velenje, and coal-bearing potential area of NE Slovenia (compiled from different sources; Markič 2007).

mogov, zlasti v zvezi z možnostmi koksanja rjavih premo-gov, zelo dejaven med leti 1950 in 1965, ko je bil celó eden vodilnih v Evropi na tem področju (van Krevelen, 1981). Po letu 1900 je nastopila doba elektrike, ki malodane vse

do danes, razen nekaj zadnjih let, narekuje višanje svetov-ne proizvodnje premogov. Za termoelektrarne so postali uporabni tudi premogi z razmeroma nizko toplotno vre-dnostjo, kot so to ligniti, ki so premogi nizke stopnje po-

oglenitve. V Evropi so ligniti večinoma terciarne starosti, v Podmoskovskem bazenu, na področju stare Evrazijske kontinentalne plošče, ki milijone let ni prešla pomembnej-ših geoloških procesov, pa tudi karbonske. Vse pomemb-neje je postajalo, da so bile zaloge premogov čim bolj koncentrirane v debelih slojih in čim dostopnejše, struk-turno enostavne za moderno rudarjenje.

E-1a: Premogovnik VelenjeVelenje coal mine

Že v začetno dobo elektrike je konec 19. in nato v 20. stoletju stopila tudi Šaleška dolina (slika 2). Po letu 1945 se je v tej dolini razvilo novo mesto Velenje, ki je bilo pred tem le majhna vas. Tako je danes lignit v Šaleški dolini, ki jo v novejšem času geografsko imenujemo tudi Velenj-ska kotlina, poimenovan predvsem kot velenjski lignit v

Velenjskem bazenu, ki ga pridobiva Premogovnik Velenje (prej Rudnik lignita Velenje), elektriko iz njega pa proizvaja Termoelektrarna Šoštanj. Slednja je danes največji ener-getski objekt pri nas in prispeva v povprečju okoli 33 % domače proizvodnje elektrike, v kriznih obdobjih tudi do 50 %. Proizvodnja je stalna, poteka v blokih 5 in 6, je pri-lagodljiva glede na nihanje v ostalih elektroenergetskih objektih, soproizvaja tudi toploto za Velenje in Šoštanj. Sodi med modernejše tovrstne objekte v Evropi.

9



Slika 2: Geografija Šaleške doline; TEŠ – Termoelektrarna Šoštanj; VLM – Premogovnik Velenje (uprava); CD – deponija premoga na površini; Sh – glavni jašek; nad območji rudarjenja so nastala jezera. Lignit je bil prevrtan prvič leta 1875 približno 1 km zahodno od KonovegaFig 2: Geography of the Šalek Valley; TEŠ – Power Plant Šoštanj; VLM – Velenje Lignite Mine (management building); CD – Coal Pile on the surface; Sh – Main Shaft; deep lakes formed above the mining areas. Lignite was first bored-through in 1875 ca. 1 km W of Konovo.

V letih 1995 in 1998 je veliko delo o zgodovini Premo-govnika Velenje napisal v dveh knjigah priznani rudarski inženir Anton Seher. Iz njih zvemo, da sega prva omemba lignita v Šaleški dolini v leto 1767, ko sta o njem poročala deželni vladi Štajerske v Gradcu pater Steiz in Ivan Fuchs. O lignitu je nato leta 1835 objavil članek francoski geolog Boué, za njim pa leta 1860 še Friedrich Rolle, ki je o njem pisal že bolj znanstveno, z omembo fosilov, starosti plasti in tudi o več plasteh premogov, ki so jih takrat poznali v širšem prostoru Šaleške doline, bile pa so tanke in slabe kakovosti. Danes vemo, da ne pripadajo glavnemu lig-nitnemu sloju, temveč nekaterim stratigrafsko starejšim plastem ali pa krovninskim nad glavnim lignitnim slojem. Za najdbe premoga v Šaleški dolini so konec 19. stoletja zvedeli tudi nekateri podjetniki, a so hitro spoznali, da so (tedaj znane) količine lignita v Šaleški dolini skromne in da je tudi kakovost slaba, povsem neprimerna na primer za kovaštvo, ki se je takrat že močno razvijalo na obmo-čju Slovenj Gradca, Zreč in drugje pod Pohorjem. Leta 1875 (ali kakšno leto prej) je v Šaleško dolino prišel

montanist Franz Mages z avstrijske Štajerske iz Eisener-za, še danes enega velikih dnevnih kopov železove (Fe) rude. Dal je izvrtati vrtino kakih 500 m zahodno od Ko-novega (slika 2), v ravninskem predelu Šaleške doline, in od globine dobrih 100 m navzdol prevrtal 37 m debel sloj lignita, ki ga danes, po več kot 140 letih raziskav in ru-darjenja, poznamo kot velenjski lignitni sloj (slika 3). Sloj ima obliko velike, rahlo konkavne leče, ki je dolga dobrih

8 km in široka 1,5–2,5 km. Sloj je v povprečju debel 60 m, skrajno celo do 160 m. Leži znotraj zaporedja klastič-nih sedimentov pliocenske starosti. V spodnjem delu je razmeroma »jalovinast«, navzgor vse bolj »čist« (Brezi-gar, 1987) s kurilno vrednostjo v povprečju 10,5 MJ/kg (Veber & Dervarič, 2004). Rudarsko gledano so tako de-beli sloji premoga, med katerimi pa v svetovni proizvodnji znatno prevladujejo črni premogi, razmeroma redki. Za Velenje so glede na veliko debelino lignita slovenski ru-darski strokovnjaki že pred desetletji razvili mednarodno visoko priznano metodo odkopavanja premoga v debe-lih slojih (Veber & Dervarič, 2004; spletna stran Premo-govnika Velenje). Premogovnik Velenje sodi že vrsto let med najbolj sodobno delujoče in varne podzemne pre-mogovnike na svetu in je referenčni rudnik za podzemno premogovništvo v Evropski uniji. Za slovensko elektrogo-spodarstvo zagotavlja proizvodnjo lignita v količini reda velikosti 4 milijone ton letno, iz katere dobivamo dobro tretjino domače porabe električne energije, izjemoma tudi več. Premogovnik Velenje je danes še edini delujoči premogovnik v Sloveniji, na ozemlju katere jih je manjših ali večjih v preteklosti delovalo več kot 80 (z dokumen-tirano proizvodnjo) (Enciklopedija Slovenije; Hamrla, M., 1987). Leta 1995 jih je delovalo šest. V naslednjih letih so proizvodnjo prenehali v štirih premogovnikih (Laško, Kanižarica, Senovo in Zagorje) in leta 2012 še v Rudniku Trbovlje–Hrastnik, kjer so zaprli tudi termoelektrarno.



Slika 3: Geologija Šaleške doline (prirejeno po Brezigarju, 1987); zgoraj – geološka karta; spodaj levo – prečni prerez A-B; spodaj desno – litološki stolpec.Figure 3: Geology of the Šalek Valley (arranged after Brezigar, 1987); top – geological map; bottom left – cross-section A-B; bottom right – lithological column.

11



Slika 4: Geologija Šaleške doline (po Veber & Dervarič, 2004; na podlagi podatkov OGK, List Slovenj gradec, Mioč & Žnidarčič, 1976, 1981).Figure 4: Geology of the Šalek Valley (after Veber & Dervarič, 2004; based on Basic Geologic Map of Yugoslavia 1:100,000, Sheet Slovenj Gradec, Mioč & Žnidarčič, 1976, 1981).

Geološka umestitevTektonika

Velenjski bazen je značilen medgorski (intramontani) tektonski razmični (angl. pull-apart) bazen, nastal v plio-cenu med Šoštanjskim in Smrekovškim prelomom (sliki 3 in 4), ki sta oba desnozmična in sta nastala zaradi de-lovanja enega najbolj izstopajočih tektonskih stikov, ki ga poznamo v Evropi na območju Alp, to je Periadriatskega preloma (slika 1). Slednji je nastal zaradi stiskanja Afriške in Evrazijske plošče in posledičnega izrivanja kamninskih gmot proti vzhodu, kar je povzročilo nastanek Panonske-ga bazena. Geologijo Velenjskega bazena je predvsem na

osnovi rezultatov vrtanja in raznovrstnega študija odvze-tih vzorcev v 70. in 80. letih pregledno opisal Aleksander Brezigar s sodelavci v treh temeljnih prispevkih v reviji Ge-ologija, in sicer o premogovi plasti (Brezigar, 1987) pale-ontoloških raziskavah pliokvartarne skladovnice (Brezigar et al., 1987) in geološki zgradbi predpliocenske podlage (Brezigar et al., 1988). Bil je tudi avtor številnih poročil, predvsem o sedimentacijskem modelu in vršaju s severa v krovnini lignitnega sloja. Tektoniko Velenjskega bazena je za njim vrsto let raziskoval Marko Vrabec in svoje ugo-tovitve objavil v prispevkih o stilu postsedimentacijskih deformacij v tem bazenu (Vrabec, 1999) in o kinematiki Šoštanjskega preloma (Vrabec et al., 1999).

Sedimetnacijsko kolje

Velenjski bazen je imel na začetku značaj izrazite tek-tonske udorine (slika 5), ki so jo zapolnjevali raznoliki prodi in debelozrnati peski, podrejeno tudi melji in gline (Brezigar, 1987; Markič & Sachsenhofer, 2010; Čeru et al., 2015). V sedimentacijski prostor so jih s hribovitega zaledja Smre-kovca, Karavank in Pohorja (slika 1) prinašale reke in poto-ki. Izvor sedimentov je z metodo težkih mineralov prouče-val Franc Drobne (1997). Ko se je sedimentacijski prostor zapolnil z navzgor vse bolj drobnozrnatimi sedimenti (slika 3 desno spodaj), se je ustvarilo barje z zastajajočo vodo in okrnjenim odtokom. Gorato severno zaledje ravnin-skega barja so sestavljali apnenci in dolomiti mezozojske

starosti, hribovito južno zaledje pa laporji ter andezitne in andezitno-tufske plasti (slika 3), znane kot »smrekovške plasti« (Kralj Po., 1996). Tudi ko se je že začelo kopičenje barjanske rastlinske mase, je bilo sedimentacijsko oko-lje razmeroma dinamično (slika 5). Vanj je z vodotoki še vedno prihajal preperel material zalednih kamnin, katerega količina pa je s časom upadala. Vse večji je postajal delež rastlinske mase, in ravno zato je lignit navzgor vse »čistej-ši« in boljše kakovostiz malo mineralnih primesi.

Podobnih geoloških in tudi sedaj obstoječih primerov ba-rij v svetu je mnogo, današnji nazorni primer je Ljubljan-sko barje. Toda to barje, z razmeroma tankim slojem šote, ni trajalo prav dolgo. Na območju Velenjskega bazena –



Slika 5: Hipotetična slika začetnega stadija nastajanja intramontanega premogonosnega bazena, podobnega, kot je bil na območju Šaleške doline pred začetkom akumulacije biomase za nastajanje velenjskega lignita. Figure 5: A hypothetical cartoon showing initial stadium of the coal-bearing intermontane basin similar to the Velenje basin just before a fluvial environment decrease, retarded water outflow, and huge biomass accumulation.

Slika 6: Prečni profil skozi pre-mogišče Velenje in mesta na-jdb mastodonta in tapirjev (Iz: Markič, 2017) . (Osnovni profil iz arhiva Premogovnika Velenje)Figure 6: Cross-section of the Velenje coal basin and sites of re-mains of the Mastodont (M) and Tapirus (T). “Glina, muljevci, pe-sek, prod” are clastic sediments from clays and mudstones to sands/sandstones and gravels. Water inrushes are dangerous from Triassic dolomite. Andesite originates from the Smrekovec volcanism.

in v tem je njegova edinstvena posebnost – pa je ravno-težje med pogrezanjem barja, prirastkom organske mase in njenim kopičenjem ter ohranjanjem pod vodo trajalo razmeroma dolgo – ocenjujemo, da časovnega reda okoli 300.000 let (ocena avtorja tega prispevka). Za jezerska barja je značilno, da je na njenih obrobjih prevladujoče razvita drevesna gozdna vegetacija, proti notranjosti pa grmičevnata, travnata, mahovnata, šašna, lokvanjska itd. (slika 5). To se je dejansko odrazilo tudi z rezultati večlet-nega jamskega petrografskega kartiranja (povzeto v Mar-kič & Sachsenhofer, 2010) (slika 9). Palinološke analize našega akademika Alojza Šerclja v

60-ih in 80-ih letih in nato še nemške raziskovalke Angele Bruch v 90-ih letih prejšnjega stoletja so pokazale, da je

bila v času usedanja talninskih sedimentov, kopičenja or-ganske mase in tudi še v času začetnega odlaganja krov-ninskih sedimentov na tem območju razvita predvsem vegetacija iglavcev, tako imenovana taksodijevska flora, ki so jo sestavljale predvsem taksodijevke, sekvoje, cipre-se, pinije, čuge ter v podrasti praproti (Šercelj, 1968, 1987; Bruch, 1998).Če se je naraščajoče kopičenje biomase na začetku ra-

zvoja barja vršilo postopoma, pa je bilo ob koncu zaradi hitre, čeprav ne prav globoke pogreznitve, prekinjeno zelo hitro. O slednjem govori oster stik med »čistim« lignitom in njegovo krovnino (Brezigar, 1987). Barje je zamenjalo jezero, v katerega je zopet začel dotekati preperel mine-ralni material, ki ga danes poznamo kot menjavanje glin in

13



Slika 7: Šotiščna okolja in iz njih izhajajoči litotipi rjavih (»soft«) in črnih (»hard«) premogov. Figure 7: Peat-forming environments and result-ing lithotypes (Markič et al., 2001).

1 Omenjeni so direktorji, v času katerih je Geološki zavod Slovenije izvajal petrološke raziskave velenjskega lignita med leti 1992 in 2015.

peskov ter vmesnih prodov pliocenske, zgornjepliocenske, pliokvartarne in čisto na vrhu tudi kvartarne starosti. Posamezna manjša in kratkotrajna barja so se skozi to

obdobje tu in tam še pojavljala, niso se pa nikoli več razvi-la v debelejša šotišča. Gozdno vegetacijo iglavcev, razvito okoli jezera in v zaledju, je postopno v zgornjem pliocenu in prehodu v pleistocen zamenjevala vegetacija listav-cev, katerih pelod ali cvetni prah je po zraku prihajal tudi v jezero in se ohranil v sedimentu. Alojz Šercelj je določil pelod številnih vrst listavcev, med njimi: Fagus – bukev, Carya – hikorija, Engelhardtia, Juglans – oreh, Nyssa, Ilex – bodika, Alnus – jelša, Zelkova, Ostrya, Castanea – kostanj, Carpinus – gaber, Quercus – hrast, Tilia – lipa, Ulmus – brest itd. Na koncu, na prehodu v pleistocen, je prevladala bukev. V pleistocenu so v ledenih dobah li-stavce zopet večkrat zamenjali iglavci. Plasti na prehodu iz pliocena v kvartar je Alojz Šercelj (pred njim tudi že Ivan Rakovec) imenoval »villafranchijske« plasti (slika 3 spodaj desno). Poleg peloda so se v jezerskih sedimentih ohranili še ostanki listov, kremenčastih alg (diatomej), alg vrste Botriococcus, rib, školjk in polžev, rakov in ponekod haracej, kar vse so proučili Gorazd Kosi, Danijel Vrhovšek in Franc Velkavrh (Brezigar et al., 1987). Vodna okolja z bujnim rastlinstvom so bila vedno, in so

tudi danes, prostor bogatega živalstva. Že ob izkopava-nju jaška ob odpiranju rudnika na Škalah so leta 1887/88 v globini 60 m oziroma dobrih 80 m nad slojem lignita naleteli na kosti, ki jih je Friedrich Teller, takratni znani paleontolog z Dunaja, določil, da pripadajo vrsti Tapirus hungaricus (Brezigar et al., 1987). Danes velja, da je to dejansko Tapirus arvernensis. Na okostje tapirja so nale-teli tudi leta 1980 pri izdelavi jaška Preloge, o čemer sta prispevek napisala Vasja Mikuž in Jernej Pavšič (Mikuž & Pavšič, 1980). Najbolj spektakularna (čeprav ne po-membnejša od tapirjev) pa je bila najdba mastodonta leta 1964 v visoki krovnini lignitnega sloja, v tako imenova-nih »villafranchijskih plasteh«. Mesta vseh treh omenje-nih najdb so prikazana na sliki 6. Po dobrih 50-ih letih so

podrobno zopet opisana v prispevkih Katice Drobne, Vide Pohar in Janeza Poharja (Drobne K. et al., 2017), Irene De-beljak (2017) ter Vasje Mikuža in Jerneja Pavšiča (Mikuž & Pavšič, 2017) v 15. zvezku Šaleških razgledov. V razumevanju prvotnih šotiščnih značilnosti, ki so jih

določale paleovegetacijske združbe, ter v poznavanju ge-oloških dejavnikov in procesov v razvoju od barij, preko šotišč in nato nastanka premogov od lignitov do rjavih in črnih premogov, je ključ do razlage bistvenih geotehno-loških elementov rudarjenja v njih. Zahvaljujoč se jasno-vidnosti in naklonjenosti za raziskave, kakor tudi poslov-nosti strokovnjakov in vodstev Premogovnika Velenje, ki so jih od leta 1992 naprej vodili direktorji Franc Žerdin, Evgen Dervarič, Milan Medved, Ivan Pohorec in v zad-njih letih Ludvik Golob(1), smo začeli po omenjenem letu v temeljnem smislu reševati ravno ta vprašanja – kakšna je povezava med petrološko strukturnimi in geomehan-skimi značilnostmi lignita. Za velenjski lignit smo zato vzpostavili posebno petrografsko klasifikacijo (Markič et al.,2001), ki smo jo uporabljali za petrografske zapise je-der vrtin in za kartiranje jamskih del (sliki 7 in 8).

Petrografija velenjskega lignita

Potem ko smo utemeljili klasifikacijo za petrografijo ve-lenjskega lignita, smo se lotili načrtnega kartiranja le-tega v jamskih prostorih in vrtinah. To je trajalo v posameznih obdobjih v izbranih predelih premogovnika več let. Na koncu se je pokazalo, da ima velenjski lignit značilno co-narno litotipno zgradbo (slika 9). Ksilitni lignit z velikim deležem fosilnih debel iglavcev najrazličnejših velikosti in orientacij sestavlja spodnji del lignitnega sloja in njegovo obrobja, drobnodetritni lignit, sestavljen iz drobnih rastlin-skih ostankov, pa sestavlja osrednji in zgornji del lignitne-ga sloja (slika 9 desno). To splošno prostorsko litotipnost je dejansko že v 60-ih letih omenjal naš najbolj priznani raziskovalec premogov Milan Hamrla v več poročilih, ki jih hranimo v arhivu sedanjega Geološkega zavoda Slovenije in Premogovnika Velenje .



Slika 8: Makropetrografska karakterizacija velenjskega lignita – osnova za litotipno opisovanje lignita v vrtinah. Figure 8: Macropetrographic characterization of the Velenje lig-nite – as a basis for lithotype description of lignite in borehole cores (Markič et al., 2001).

Slika 9: Levo – razširjenost ksilitno bogatega lignita na južnem obrobju lignitnega sloja in drobnodetritnega lignita v osrednjem delu lignitnega sloja (nivo -90; južni del sloja); prikazana sta tudi petrografska posnetka čelnih sten. Desno – shematični prikaz razvojev ksilitnega in drobnodetritnega faciesa (Markič et al., 2001).Figure 9: Left – Xylite-rich lignite composes southern (peripheral) part of the seam while fine detrital lignite composes its central part (level -90, southern part of the seam); shown are also two petrographic sketches as observed in road faces. Right – Sche-matic presentation of xylite-rich versus fine-detrital facies evolvement.

15



V mikroskopskih dimenzijah sestavljajo velenjski lignit macerali, ki so značilni za mehke rjave premoge in jih združujemo v tri skupine – huminitno, inertinitno in lipti-nitno skupino maceralove. Najbolj značilni med njimi so prikazani na sliki 10. S podrobno maceralno analizo je ve-lenjski lignit obdelan v dveh vrtinah v osrednjem delu ba-zena. Povzetek omenjene analize je prikazan na sliki 11.

Slika 10: Mikropetrografska maceralna razno-likost velenjskega lignita: Ulm. – ulminit ali močno gelificirano rastlinsko tkivo (A: nizkoodsevni, B: vi-sokoodsevni različek); Fus. – fuzinit ali fosilno oglje; Scler. - sklerotinit (Sclerotites Brandonianus); Attr. – atrinit ali sprijet rastlinski drobir; Res. – rezinit ali smola; Suber. - suberinit ali plutino tkivo, Liptodetr. – liptodetrinit ali sprijet drobir najbolj odpornih ras-tlinskih sestavin. Figure 10: Micropetrographic heterogeneity of the Velenje lignite: Ulm. – ulminite (A: low-reflecting, B: high-reflecting); Fus. – Fusinite; Scl. – sclerotinite (Sclerotites Brandonianus); Attr. – attrinite; Res. – resinite; Suber. – suberinite; Liptodetr. – liptodetrin-ite. Left three photos are in normal reflected polarized light in oil, the right one is in UV light in air. Scale bars are 50 µm long.

Na podlagi makro in mikropetrografske obdelave lignita v reprezentativnih jedrih vrtin in v jamskih delih, upošte-vanja podatkov o paleovegetacijskih združbah iz palinolo-ških raziskav, analize podrejenih in glavnih kemičnih prvin v lignitu in rezultatov raziskav na biomarkerje smo uspeli pojasniti prvotne šotiščne pogoje in okolja nastajanja ve-lenjskega lignita (Markič & Sachsenhofer, 2010) (slika 12).

Slika 11: Povzetek mikropetrografske obdelave in segmentacije lignitnega sloja v dveh reprez-entativnih vrtinah.Figure 11: Summary of micropetrographic char-acterization and segmentation (I, IIa,b,c and IIIa,b) through the lignite seam (central part of the basin) (Markič & Sachsenhofer, 2010).

Hidrogeološke, geomehanske in geokemijske raziskave

V naslednjih nekaj odstavkih naj navedemo še nekatera rudarsko-geološka raziskovalna področja in vodilne stro-kovnjake ter raziskovalce, ki so jih izvajali. V 1960-ih letih je postajala v velenjskem premogovniku

vse bolj pereča problematika vdorov vode iz triasnega do-lomita v podlagi, kakor tudi iz krovninskih ter medslojnih peskov (shematično prikazano na sliki 6). Iz premogov-nika Kreka v Bosni in Hercegovini so za reševanje le-te poklicali inženirja Marijana Marina, ki je vpeljal metodo odvodnjavanja z uporabo vtisnih filtrov iz rudarskih del v krovne peske. Njegovo delo je nadaljeval Miran Veselič s sodelavci takratnega Geološkega zavoda Ljubljana in Ru-dnika lignita Velenje. Njihova številna poročila, projekti in

študije iz 70-ih, 80-ih in 90-ih let prejšnjega stoletja so arhivirane na sedanjem Geološkem zavodu Slovenije in Premogovniku Velenje. Rezultat njihovih raziskav in prak-tičnih rešitev je, da so danes rudarska dela Premogovni-ka Velenje zaradi uspešnega odvodnjevanja popolnoma suha, s čimer je omogočeno uspešno rudarjenje in za-gotovljena visoka stopnja varnosti (Vižintin et al 2009). Na področju študija izvora podzemnih voda iz različnih vodonosnikov in njihovih deležev z uporabo hidrogeoke-mičnih in statističnih metod sta pionirsko delo opravila Mali & Veselič (1989). Kasneje so se tovrstne raziskave nadaljevale še z uporabo izotopske geokemije (Janko Ur-banc, GeoZS in Tjaša Kanduč, IJS). Hkrati s hidrogeološkimi raziskavami so v Velenju dese-

tletja potekale tudi geomehanske raziskave, usmerjene



Slika 12: Levo – Litotipni zapis skozi lignitni sloj, segmentacija v enote I, IIa,b,c in IIIa,b ter interpretacija paleošotiščnih okolij. Desno – razvoj šotiščnih okolij in trendi posameznih parametrov opredelitve lignitnega sloja (pepelnost, petrografska sestava, vegetacijske združbe, bimarkerji, izotopska sestava C in N, osnovna geokemija) (Iz: Markič & Sachsenhofer, 2010).Figure 12: Left – Lithotype log through the lignite seam, petrographic division into units I, IIa,b,c and IIIa,b, and correlation with the peat forming environments: wet forest swamp, dry forest swamp, bush moor, and fen (as well known more types after Teichmüller (1958, 1989). Right – development of peat-forming paleo-environments and trends of most indicative parameters (ash yield, pe-trography,vegetation , biomarkers, isotopic composition and minor and trace elements) (From: Markič & Sachsenhofer, 2010).

predvsem v razumevanje deformabilnosti lignitnega sloja in spremljajočih plasti zaradi odkopavanja ter posledičnih dogodkov zaradi tega, na primer seizmičnih dogodkov, stebrnih udarov ter izbruhov plina in blata. Največja po-zornost je bila vseskozi namenjena varnemu odkopava-nju premoga (Kočar et al., 1989). Verjetno največji uspeh tovrstnih raziskav skupaj s proučevanjem tehnologije odkopavanja je uvedba tako imenovane svetovno zna-ne »velenjske metode odkopavanja debelih slojev pre-moga«. Na tem celovitem geomehanskem in rudarskem področju je delovala cela vrsta priznanih raziskovalcev in inženirjev s Premogovnika Velenje, Fakultete za rudar-stvo v Ljubljani, Rudarskega inštituta, kasneje Inštituta za rudarstvo, geotehnologijo in okolje in Geološkega za-voda Ljubljana, kasneje Inštituta za geologijo, geotehniko in geofiziko. Naj jih naštejemo po abecednem redu: Rudi Ahčan, Franc Avberšek, Uroš Bajželj, Andrej Blažič, Ev-gen Dervarič, Ludvik Golob, Robert Hoblaj, Jože Hrastnik, Slavko Janežič, Franc Kočar, Marko Kočevar, Robert Lah, Bojan Lajlar, Marijan Lenart, Jakob Likar, Janez Mayer, Milan Medved, Zdenka Žorž Popović, Franc Puc, Mihael Ribičič, Marjan Tamše, Boris Salobir, Igor Veber, Simon Zavšek, Franc Žerdin, Franc Žigman, Samo Žolger in še kdo. Tudi njihova poročila in projekti so shranjeni v arhivih prej omenjenih organizacij. Premogovnik Velenje se je že zgodaj, v 70. letih lotil raču-

nalniške obdelave podatkov in grafičnih prikazov. Na tem področju je pionirsko delo opravil Ivan Supovec, po rodu Velenjčan, zaposlen pa takrat v »Veseličevi skupini« na Geološkem zavodu Ljubljana. Glavni geolog na Premo-govniku Velenje, zadolžen za temeljno geologijo premo-gišča in vrednotenje zalog lignita v njem, je bil dolga leta, do pred kratkim (2017), Igor Veber. Trajno sodelovanje med omenjenima strokovnjakoma in njunimi sodelavci je obrodilo številna dela v obliki najrazličnejših kart, geolo-ških prerezov, geoloških zapisov vrtin, značilnih geoloških stolpcev, klasifikacije geoloških plasti, obdelave podatkov o kakovosti lignita itd. Pred dobrimi 20-imi leti je v ospredje stopilo znanstve-

no proučevanje izvora, transporta in koncentriranja pli-nov v lignitnem sloju. Te raziskave so vodili Jože Pezdič z Oddelka za geologijo NTF Univerze v Ljubljani, Simon Zavšek s Premogovnika Velenje in Tjaša Kanduč z Inšti-tuta Jožef Stefan (Kanduč & Pezdič, 2005) ki so se jim v novejšem času priključili še Janja Žula, Jerneja Lazar in Sergej Jamnikar. Njihovo najnovejše delo, objavljeno v najpomembnejši znanstveni reviji za geologijo premogov, to je v International Journal of Coal Geology, obravnava razporeditev, sestavo in izvor plinov, ki se pojavljajo na od-kopnih poljih v jamah Preloge in Pesje (Lazar et al., 2014). V isti reviji so Kanduč et al. (2012) objavili tudi prispevek o kroženju ogljika v Velenjskem bazenu. Adsorpcijske in

17



desorpcijske lastnosti lignita sta leta 1998 proučevala Alenka Zapušek in Stanko Hočevar s Kemijskega inštituta v Ljubljani. Leta 2001 se nam je ponudila edinstvena pri-ložnost, da značilne litotipne različke velenjskega lignita preiščemo tudi z analizo biomarkerjev, ki nam razjasnijo prvotno paleofloristično raznolikost in dopolnilno k petro-loškim raziskavam tudi prvotna okolja in procese zgo-dnje stopnje karbonizacije (Bechtel et al., 2003) Velenjski prostor sodi med geološko najbolj temeljito

raziskana območja v Sloveniji. Njegovo ime smo v zad-njih 20-ih letih s celo vrsto sodobnih raziskav vnesli tudi v najbolj priznano mednarodno znanstveno periodiko in na podlagi tega dosegli kar spodbudno odmevnost. Zago-tovo se bodo z nadaljnjimi deli tudi še v prihodnosti naš-la kakšna nova odkritja in spoznanja. Temu bodo morda najbližje velenjski rudarji in strokovnjaki in veseli bomo, če nas bodo o tem obvestili in nam tako nudili novo izzi-valno raziskovalno delo.

Na ozemlju Slovenije imamo bogato tradicijo rudarstva, metalurške obdelave rud, proizvodnje izdelkov iz njih, kakor tudi tradicijo geoloških in sorodnih naravoslovnih raziskav. Tudi danes smo vpeti v te dejav-nosti, čeprav po zaprtju naših rudnikov kovin in premogov (razen Velenja) znatno drugače kot morda še pred 20 leti. Žal smo pred leti ukinili tudi ime celovite šole na tem področju, ki je delovala v sklopu Univerze v Ljubljani od leta 1918 dalje in je bila v širšem jugoslovanskem in mednarodnem prostoru znana kot »Ljubljanska montanistika«. Ustanovila in »opremila« se je z odličnimi predavatelji ravno zaradi razvitega rudarstva, metalurgije in geologije v naših krajih. Imeli smo nekaj stoletij delujoč svetovno znan Rudnik živega srebra Idrija, danes pa imamo z Velenjem referenčni rudnik za podzemno pridobivanje debelih slojev premoga, o čemer velenjski rudarski strokovnjaki razširjajo znanje po vsem svetu. Morda se še premalo zavedamo, da so v Idrijo prihajali eminentni tuji strokovnjaki in raziskovalci, medtem ko iz Velenja širijo znanje v svet naši slovenski. Menim, da je delovanje na svetovno priznani ravni tudi razlog, zakaj so imeli v teh dveh rudnikih, pa tudi v Mežici, Zasavju in kratko obdobje delovanja na Žirovskem vrhu vodilni tehniški strokovnjaki vedno posluh tudi za temeljne naravoslovne raziskave in prenos njihovih rezultatov v svetovno zakladnico znanja. Pri vsem skupaj naj na koncu z veliko zahvalo in spoštovanjem omenimo še same rudarje in njihove

tehniške vodje ter sodelavce. Delo geologov v Velenju ne bi bilo nikoli tako uspešno, če nam kolegi rudarji ne bi nudili tako odličnih pogojev za delo – zglednih, »kakor iz učbenikov« – in to celo vrsto let. Prepričani smo, da bo tako tudi v prihodnje.

S r e č n o !

Za zaključek



Age COAL

(whole deposit)

Coal rank Coal quality

Class GCV Rr % M A OM NCV S-tot A Grade

(by GCV)

MJl/kg mass % MJ/kg mass % mass %

(by ash)daf basis ar basis

ar basis

d basis

d basis

PLIOCENE Velenje field

Orth

o - l

igni

tes

24,57 0,24 35,70 15,80 48,50 10,45 1,38 2,15 24,57 low

Šoštanj

field25,31 34,20 23,30 42,50 9,40 1,40 2,13 35,41 very low

PONTIAN Lendava 26,12 0,28 26,75 16,90 56,35 13,31 1,79 2,44 23,07 low

Globoko 26,12 0,23 45,00 11,00 44,00 9,80 0,88 1,60 20,00

PLIOCENE Ilir. Bistrica 26,15 57,40 12,00 30,60 6,20 0,40 0,94 28,17

MID MIOCENE Krmelj 26,43 0,25 28,75 25,45 45,80 10,83 1,38 1,94 35,72 very low

PONTIAN Kanižarica 26,56 0,32 26,00 23,00 51,00 12,30 1,95 2,64 31,08

OLIGOCENE Trbovlje 26,75 0,32 21,15 27,90 50,95 12,47 2,41 3,06 35,38

Zagorje 26,87 0,32 19,20 24,70 56,10 13,90 1,01 1,25 30,57

Ojstro 27,21 20,40 21,90 57,70 14,48 2,90 3,64 27,51 low

Hrastnik 27,54 0,32 20,70 21,15 58,15 14,78 2,38 3,00 26,67

Dol

Met

a-lig

nite

s

28,14 18,40 13,00 68,60 18,00 1,00 1,23 15,93 medium

MIO-PLIOC. Kočevje 28,47 31,30 12,35 56,35 14,63 3,11 4,53 17,98

OLIGOCENE Senovo 28,48 0,34 18,80 19,40 61,80 16,36 2,73 3,36 23,89 low

Laško 29,52 0,32 16,50 23,45 60,05 16,57 0,62 0,74 28,08

PONTIAN NE Slovenia 29,98 21,70 15,36 62,94 17,50 1,43 1,83 19,62 medium

OLIGOCENE Liboje Subbitum. 30,77 24,40 26,80 48,80 13,80 1,65 2,18 35,45 very low

PALEOGENE Sečovlje Para-bitum. 31,63 0,53 5,35 13,40 81,25 24,47 10,70 11,30 14,16 medium

OLIGOCENE Zabukovica ? 33,56 0,41 17,20 28,90 53,90 17,00 1,16 1,40 34,90 very low

Abstract

Beginning of coal mining in Slovenia dates back into the second half of the 18th century. It was connected with the need to replace wood with a better energy source espe-cially used for iron smelting furnaces, by smiths, in glass and brick making industry, and later for the railway trans-port. It was also a way to diminish deforestation, which already affected some quite large areas of the country. More than forty (44) coal mines are documented to oper-ate in the territory of nowadays Slovenia in the past 230 years - from very small collieries for a local use only, to really industrial coal mines, with prevailing underground but also surface excavation of coals ranging from lignites to hard brown coals. The highest production of coals in Slovenia was in the period 1981–1986, around 6.75 Mt yearly (nearly 3.5 t/cap.) from 7 coal mines, prevailingly of lignite and brown coal, with calorific values between 10 and 15 MJ/kg. An overview of most known coals in Slovenia (Fig. 1) is given in Table 1.Principally, moderate to low grade (i.e. moderate to high

ash yielding) and relatively high sulphur-containing char-

acter of coals in Slovenia (Table 1) originates from the fact that most coals evolved in topogeneous, eutrophic (paleo)peat-forming environments, in regional geolog-ical environments designated by carbonates (lime- and dolostones) as well as often by carbonate containing coal-bearing strata, and in environments of different in-flowing and stagnant waters. Besides bulk coal composi-tion characteristics (inorganic mineral and organic mac-eral contents and compositions) it is highly believed that also geochemical features can be to a considerable de-gree explained by just pointed out factors governing such effects as pH conditions, redox potential, salinity, nutrient supply and activity of microorganisms.Today, only one coal mine is still active in Slovenia –

the Velenje Lignite Mine in the Šalek Valley (Fig. 2) with an annual underground production of around 4 Mt and planned to be in operation for next ca. 35 years. The main lignite seam in Velenje was found in 1875 when a well-known Styrian miner Franz Mages came in Velenje from Eisenerz and ordered to drill a borehole in the inner part of the valley. The borehole penetrated 37 m of lignite which became known as the main lignite seam.

Tabela 1: Kakovost slovenskih premogov (po podatkih Republiške komisije za ugotavljanje zalog mineralnih surovin in voda, 2002) in stopnja karbonizacije (rang) (za nahajališča glej sliko 1).Table 1: Coal-quality (Rcmwra, 2002) and coal rank data for whole coal reserves in separate coal deposits in Slovenia. (For coal deposits see Fig.1).

19



The Velenje lignite seam is deposited approximately in the middle of the more than 1000 m thick freshwater clastic sedimentary complex of the Pliocene and Plio-Quaterna-ry age, which fills up a typical intermontane Velenje basin situated between the Karavanke Mountains and the Sav-inja Alps in N part of Slovenia (Figs. 3, 4 and 5). The basin is 15 km long and up to 4 km wide. Pre-Tertiary basement, mainly composed of Triassic limestones and dolostones, is more than 2000 m deep in the central part of the basin. On the surface, Mesozoic carbonates build up northern and western mountainous hinterland up to the heights of 1600 m above the sea level. Another vast lithologic complex is andesitic tuff to the south of the basin. Both complexes are in tectonic contact below the Pliocene sedimentary fill. Regarding the Pliocene lignite-bearing sedimentary fill of the basin, these two complexes are important because they represented, together with some other lithologies in the wider area, source rocks for the Pliocene sedimentary input. They were also important because they had a deci-sive influence on the geochemical characteristics of the peat-forming milieu (elemental composition, nutrients, pH) which considerably governed biochemical processes of early diagenesis of the peat-matter. The basin is bounded by two regional dextral strike-slip

faults, the Smrekovec fault to the north and the Šoštanj fault to the south (Figs. 3 and 4), both belonging in a wid-er sense to the Periadriatic fault system ( Fig.1). Both faults are still active at the present. To the east, they are cut by the still younger Lavantal (Labot) fault (Fig.1). The Velenje lignite seam is bowl shaped, ca 8 km long,

2.2 km wide and in average 60 m, extremely up to 166 m thick (Brezigar, 1985/86, p.328) (Figs. 3). Towards the margins of the basin, its thickness decreases, and the seam pinches out. Along the Šoštanj fault zone, it is tectonically displaced. Towards the north, where peat accumulation was disturbed by fluvial influx from the north (Reports by Brezigar, archived at the GeoZS), it splits into several mineral-rich thin lignite seams. To the south and to the north, it lies quite close to the pre-Plio-cene basement. Northern limestones and dolostones are water-bearing what may cause water inrushes (Fig. 6).

The Velenje lignite is clearly humic type of lignite, more or less rich in xylite fragments, fusinite, and mineral matter admixtures (Figs. 7, 8 and 9). The later are typically char-acterized by calcite mineralogy which prevails over the silicate one (clay minerals, siliciclastics, amorphous silica etc.). The matrix of lignite is fine detrital, dark brownish to dusky brown in colour. Petrographic heterogeneity is furthermore expressed by very different sizes, shapes, and orientations of xylitic fragments and by different de-grees of gelification affecting more severely (and earlier in time) especially the fine detrital matrix. Compositional and textural variations are expressed as bedding, from the laminar (< 1 cm) to the thick bedding dimensions, but not exceeding 2 m.A great result of the underground mapping was reveal-

ing of the gross spatial lithofacies pattern. Namely, with the supplement of data from the structural P-9k/92, P-12o/92 and P-11r/98 boreholes penetrating the whole lignite seam, it was clearly revealed that xylite-rich lignite forms mainly the outer and the lower part of the seam whereas fine detrital lignite prevails in the upper part and the vast lateral interior of the seam, respectively (Fig. 9). In the representative P-9k/92 borehole lignite seam pro-

file, huminite macerals in total contribute from 85 to 95 %, liptinite macerals in total up to 13 % (but most often below 10 %, and inertinite macerals in total not more than 5 % (Figs. 10 and 11). On the basis of micropetrographic study, the following peat forming environments have been ascertained from the bottom to the top of the seam: wet forest swamp, dry forest swamp, bush moor, wet forest swamp, and fen (Markič & Sachsenhofer, 2010) (Fig. 12). Grade of the “run-of-mine” ranges from 7.5 to 12.6 MJ/kg,

ash yield from 5 to 40 %, and moisture content from 15 to 45 %. The ash yield decreases in general from the bottom toward the top of the seam. Hence, calorific value of raw coal increases upwards. Sulphur content of dry coal varies between 0.5 and 2.0 %. Coal rank and coal-quality data are presented in Table 2. The Velenje field, where the exploita-tion of lignite is running (Fig. 2), embraces the eastern area of the lignite seam. The Šoštanj field to the west was never mined and the same is decided for the future.

Age COAL

(whole deposit)

Coal rank Coal quality

Class GCV Rr % M A OM NCV S-tot A Grade

(by GCV)

MJ/kg mass % MJ/kg mass % mass %

(by ash)

daf basis ar basisar

basisd

basisd

basis

PLIOCENE Velenje field Ortho-lig-

nite

24.57 0.24 35.70 15.80 48.50 10.45 1.38 2.15 24.57 low

Šoštanj field25.31 34.20 23.30 42.50 9.40 1.40 2.13 35.41

very low

Tabela 2: Stopnja karbonizacije (rang) in kakovost velenjskega lignita. Kratice pomenijo: GCV – zgornja kurilna vrednost; Rr% - odsevnost huminita; M, A, OM – vsebnosti vlage, pepela in organske (gorljive) snovi, NCV – spodnja kurilna vrednost; S-tot – skupna vsebnost žvepla; daf – izraženo na suho stanje brez pepela; ar – izraženo na dostavljeno stanje; d – izraženo na suho stanje (Iz: Hamrla, 1987; Markič et al. 2007)Table 2: Coal rank and coal quality of the Velenje lignite. Abbreviations: GCV – Gross Calorific Value; Rr% - huminite reflectance; M, A, OM - contents of moisture, ash and organic (combustible) matter; NCV – Nett Calorific Value; S-tot. – total sulphur content; daf – dry,ash-free basis; ar – as received basis; d – dry basis. Data sources: Hamrla (1987); Markič et al. (2007).



The Velenje lignite is relatively high in gas content, espe-cially regarding its rank. Gas contents may range from 10 to 25 m3/t of lignite (Likar, 1995). Both gasses, CO2 and methane, mix in very wide ratios, from almost all CO2 to almost all methane, and in-between ratios (CO2/CO2+CH4 from 0 to 99 %). Isotopic investigations (Kanduč & Pezdič, 2005) revealed that in-lignite gasses have in part even isotopic composition similar to thermogenic gasses. Such gasses cannot be formed in low rank organic matter

and coals by a normal coalification / maturation process, but low rank coals can be collectors for “outside” gas-ses. In the case of the Velenje lignite, such gasses could come into the lignite seam from “great depths” via deep faults as there are the Šoštanj and Smrekovec faults. On the other hand thermogenic gasses can have some other origins too (e.g.microbial CO2 reduction/methane oxida-tion) (Kanduč & Pezdič, 2005).

F A C T S about the Velenje lignite

Mainly after Veber & Dervarič (2004)

- From 1873 onwards, more than 600 boreholes (structural, as piezometers, dewatering wells, wells for rock-mechanical mea-surements) of a total length of more than 200 km were drilled from the land-surface downwards through the lignite seam.

1500 underground in-lignite-seam boreholes of a total length of 90 km are reported to be drilled up to 1998 (Veber, 1999), and even 2000 such boreholes are mentioned by Veber & Dervarič (2004).

- The deepest three boreholes drilled from the surface: 9/43 – 869 m; P-12o/92 – 1603 m;

J-1g/05 – 2146 m

- Length of basic active mining roadways, mostly running within the lignite seam: 80 km

- Mining method: underground longwall excavation, known as the “Velenje method”

- Shape and dimensions of the lignite seam: - mega-lenticular (bowl-shaped) - concave; 8,3 km long, 1.5–2.5 km wide, from few meters at the periphery to more than 100 m thick in the central part; elongated in WNW-ESE direction along the re-gional strike-slip Šoštanj fault

- The greatest thickness: 168 m of “good-quality” lignite (Veber, 1999), also reported as 164 m (Mioč & Žnidarčič, 1978; p.58) and as 165.8 m of “pure” lignite, respectively, in the 12f/74 borehole (Brezigar, 1985/86; p.328)

- Average thickness of the lignite seam: 60 m

- Average depth of the seam: 320 m

- Number of basic coal analyses: more than 1600; the following average (avg.) values of coal quality parametres (as received basis – arb) refer to the present coal reserves:

PARAMETER AVG. VALUE PARAMETER AVG. VALUEMoisture 30 % C-fix 20 %

Ash 22 % Sulphur (S) 1.7 %Vol. matt. 28 % Calorific value 10.5 MJ/kg

- The lowest acceptable calorific value taken into account at reserves calculations: 7.5 MJ/kg

- Today, the limit of the exploited lignite is at calorific value above 8.4 MJ/kg

- Threshold from non-combustible into combustible rock / lignite: 4.2 MJ/kg

- Average calorific value of the above cited “100 Mt” lignite reserves: 10.9 MJ/kg

21



Bechtel, A., Sachsenhofer, R.F., Markič, M., Gratzer, R., Lücke, A. & Püttmann, W. 2003: Paleoenvironmental implica-tions from biomarker and stable isotope investigations on the Pliocene Velenje lignite seam (Slovenia). – Organic Geochemistry 34, 1277-1298.

Brezigar, A. 1987: Premogova plast Rudnika lignita Velenje. Geologija, 28/29, 319–336.Brezigar, A., Kosi G., Vrhovšek, D. & Velkavrh, F. 1987: Paleontološke raziskave pliokvartarne skladovnice velenjske

udorine. Geologija, 28/29, 93–119.Brezigar, A., Ogorelec, B., Rijavec, L. & Mioč P. 1987: Geološka zgradba predpliocenske podlage Velenjske udorine in

okolice. Geologija, 30, 31–65.Bruch, A. 1998: Pelodne raziskave v vrtini P-11r/98 – grafični palinološki zapis, neobjavljeno, v arhivu avtorja.Čeru, T., Dolenec, M. & Markič, M. 2015: Mineralna sestava talninskih plasti velenjskega lignitnega sloja v vrtini

P-9k/92. Geologija, 58/1, 7–34.Debeljak, I. 2017: Fosilni trobčarji iz Šeleške doline. V: Grmovšek, S., Hudales, J., Ravnikar T. (ur.): Šaleški razgledi, 15,

Knjižnica Velenje: 35–50.Drobne, F. 1997: Sedimentno-petrografske preiskave vzorcev profila »Škale«. Geološki zbornik, 12, 50–53.Drobne, K., Pohar, V. & Pohar, J. 2017: Škale pri Velenju danes, z dediščino izumrlih trobčarjev. V: Grmovšek, S., Hu-

dales, J., Ravnikar T. (ur.): Šaleški razgledi, 15, Knjižnica Velenje: 14–34.Drovenik, M., Pleničar, M. & Drovenik, F. 1980: Nastanek rudišč v SR Sloveniji. Geologija, 23/1, 1–157. Hamrla, M. 1987: Optična odsevnost nekaterih slovenskih premogov. Geologija, 28/29, 293–317. Kanduč, T., & Pezdič. J., 2005: Origin and distribution of coalbed gases from the Velenje basin, Slovenia. Geochemical

Journal, 39, 397 - 409.Kanduč, T., Markič, M., Zavšek, S. & McIntosh, J. 2012: Carbon cycling in the Pliocene Velenje Coal basin, Slovenia,

inferred from stable carbon isotopes. International Journal of Coal Geology, 131, 363-377.Kralj, Po. 1996: Lithofacies characteristics of the Smrekovec volcaniclastics, northern Slovenia = Litofacialne značil-

nosti smrekovških vulkanoklastitov (severna Slovenija). Geologija, 39, 159–191. Kočar, F., Veselič, M., Ribičič, M., & Mramor, J. 1989: Kriteriji varnega odkopavanja premoga pod vodonosnimi plastmi

v Rudniku lignita Velenje. Rudarsko-metalurški zbornik, 36/2, 421–438.van Krevelen, D.W. 1981: Coal – Typology, Chemistry, Physics, Constitution. Elsevier, Amsterdam, 514 p.Kuščer, D. 1967: Zagorski terciar. Geologija, 10, 5–85.Lazar, J., Kanduč, T., Jamnikar, S. Grassa, F. & Zavšek, S. 2014: Distribution, composition and origin of coalbed gases

in excavation fields from the Preloge and Pesje mining areas, Velenje Basin, Slovenia. International Journal of Coal Geology, 131, 363-377.

Likar, J. 1995: Analiza mehanizmov nenadnih izbruhov premoga in plina v premogovnikih. – Oddelek za montanistiko - Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo - Univerza v Ljubljani (doktorska disertacija), 216 p.

Literatura/References



Mali, N. & Veselič, M. 1989: Določanje izvora rudniških vod v Rudniku lignita Velenje na osnovi njihove kemične ses-tave. Rudarsko-metalurški zbornik, 36, 383-394.

Markič, M. 2007: Premogi v Sloveniji ter prikaz njihovih nahajališč na šestih izbranih kartah. Mineralne surovine v letu 2006, Geološki zavod Slovenije, 149-165.

Markič, M. 2017: Velenjski premogovni bazen in lignit v njem. V: Grmovšek, S., Hudales, J., Ravnikar T. (ur.): Šaleški razgledi, 15, Knjižnica Velenje: 51–66.

Markič, M. & Sachsenhofer, F.R. 2010: The Velenje Lignite – Its Petrology and Genesis. Geološki zavod Slovenije, 218 p. Markič, M., Zavšek, S., Pezdič, J., Skaberne, D. & Kočevar, M. 2001: Macropetrographic characterization of the Velenje

lignite (Slovenia). Acta Universitatis Carolinae – Geologica, 45/2-4, 81-97.Markič, M., Kalan, Z., Pezdič, J., & Faganeli, J. 2007: H/C versus O/C atomic ratio characterization of selected coals

in Slovenia. Geologija, 50/2, 403-426.Mikuž, V. & Pavšič, J. 1980: Nova najdba fosilnega tapirja pri Velenju. Proteus, 42/6, 222–224.Mikuž, V., & Pavšič, J. 2017: Edinstveni pliocenski sesalec iz Šaleške doline. V: Grmovšek, S., Hudales, J., Ravnikar T.

(ur.): Šaleški razgledi, 15, Knjižnica Velenje: 67–74.Mioč, P. & Žnidarčič, M. 1976: List Slovenj gradec Osnovne geološke karte SFRJ 1:100.000. Zvezni geološki zavod

Beograd. Mioč, P. & Žnidarčič, M. 1981: List Ravne na Koroškem Osnovne geološke karte SFRJ 1 : 100.000. Zvezni geološki

zavod Beograd. Petrascheck, W. 1926/29. Kohlengeologie der Österreichischen Teilstaaten – II. Teil: Kattowitzer Buchdruckerei – und

Verlags – Sp. Akc., Katowice, 484 p. Seher, A. 1995 in 1998: Premogovnik Velenje – 1. in 2. knjiga, 526 p. in 591 p.Stach, E., Mackowsky, M.–Th., Teichmüller, M., Taylor, G.H., Chandra, D. & Teichmüller R. 1982: Stachs Textbook of

Coal Petrology (Third edition). Gebrüder Borntraeger, 535 p.Šercelj, A. 1987: Palinološke raziskave v velenjskem premogovnem bazenu. Geologija, 28/29, 199–203. Šercelj, A. 1968: Pelodna stratigrafija velenjske krovnine – plasti z ostanki mastodontov. Razprave SAZU, 4. razred

11/10, 377–397.Valvasor, J. V. 1689: Slava vojvodine Kranjske (original.: Die Ehre dess Hertzogthums Crain).Vižintin, G., Veselič, M., Bombač, A., Dervarič, E., Likar, J. & Vukelič, Ž. 2009: The development of a “drive-in” filters de-

watering system in the Velenje coal mine using finite-element modelling. Acta geotechnica Slovenica, 6/1, 50-63.Vrabec, M. 1999: Style of postsedimentary deformation in the Plio-Quaternary Velenje basin, Slovenia. N. Jb. Geol.

Paläont. Mh. 1999, 449–463.Vrabec, M., Čar, J. & Veber, I. 1999: Kinematics of the Šoštanj fault in the Velenje basin area – Insights from subsur-

face data and paleostress analysis. RMZ–Materials and Geoenvironment, 46/3, 623–634.

23



E-1b: Termoelektrarna Šoštanj - njen pomen v energetiki Slovenije

Electric power Plant Šoštanj - Its role in energy in Slovenia

Splošno o proizvodnji elektrike v Sloveniji

Ker je termoelektrarna Šoštanj objekt za proizvodnjo električne energije, se bomo v tem prispevku omejili na objekte, ki proizvajajo tovrstno energijo. Slovenija je na področju proizvodnje električne energije s prevladujo-čo, ca 66 % oskrbo iz domačih virov energije (obnovljive vode in domačega premoga), razmeroma dobro samo-zadostno preskrbljena. Za približno 33 % proizvodnje ele-ktrične energije uvaža jedrsko gorivo. Dokaj drugačna pa je slika celotne energetske preskrbe Slovenije – tu prevla-dujejo uvožena nafta, zemeljski plin in jedrsko gorivo, sle-dijo domači viri. Celotna energetska odvisnost Slovenije od uvoza se giblje okoli 50 %. Statistični podatki za leto 2016 povedo, da proizvedemo

v Sloveniji 98 % električne energije v termoelektrarnah–toplarnah na premog in plin (Šoštanj, Ljubljana, Brestani-ca, do leta 2014 tudi Trbovlje), v hidroelektrarnah na rekah Drava, Sava in Soča in v jedrski elektrarni v Krškem (slika 1, tabela 1). Slaba 2 % je delež sončnih elektrarn, ki pa je

bil še pred desetimi leti pod 0,1 %. Delež proizvedene ele-ktrične energije iz nekaj vetrnic je minimalen. Iz tabele 1 vidimo, da proizvedemo v Sloveniji v zadnjih

letih skupno okoli 16 TWh električne energije letno in da so deleži treh glavnih skupin elektrarn dokaj uravnoteženi že vrsto let (slika 2). 25–30 % električne energije je pro-izvedene v hidroelektrarnah, katerih vir – rečna voda - je obnovljivi vir energije. Ima pa razmeroma ustaljen hidro-loški režim le reka Drava, zato na njej obratujejo največje naše hidroelektrarne s skupno proizvodnjo okoli 2,7 TWh letno (slika 3), kar predstavlja 80 odstotkov slovenske električne energije, pridobljene iz obnovljivih virov. Sku-pna moč na pragu hidroelektrarn na Dravi je skoraj 600 MW. Sava in Soča sta manjši reki kot Drava in imata tudi precej nihajoč vodni režim. Nihanje proizvodnje v hidroe-lektrarnah zaradi naravnih danosti in spremenljivih potreb po električni energiji uravnavajo predvsem termoelektrar-ne s 35–40 % deležem skupne proizvodnje.

Slika 1: Elektrarne v Sloveniji (Vir: Bilten Energija v Sloveniji, 2012; Direktorat za energetiko, Min-istrstvo za infrastrukturo RS). Figure 1: Thermo (4), Hydro (17), and Nuclear (1) Power Stations in Slovenia. (Source: Bulletin Ener-gy in Slovenia, 2012; Directorate for Energy, Minis-try of Infrastructure of RS).

Table 1: Strukturna proizvodnja električne energije v Sloveniji (Vir: Energetska bilanca Republike Slovenije za leto 2017. Table 1: Structural production of electric energy in Slovenia – realization for 2015 and 2016, prediction for 2017 involved are hydro, thermal, nuclear (jedrska) sun (sončne) and wind (vetrne) electricity power stations. (Source: Energy Balance of Slovenia for 2017).



Najbolj stabilno proizvodnjo, okoli 5,6 TWh letno, ima jedrska elektrarna Krško (slika 4), kar predstavlja 35 % proizvedene električne energije v Sloveniji. Toda Krško polovico proizvodnje pogodbeno že od samega začetka obratovanja v letu 1981 odda Hrvaški. Termoelektrarna Brestanica (slika 5) deluje na plin. Name-

njena je predvsem delovanju v času ponovnega zagona JE Krško po obdobjih daljših pregledov, vzdrževalnih del ipd.

Omenimo naj še, da Slovenija znaten delež električne energije izvozi, znaten pa ga tudi uvozi (tabela 1). Raz-merje je približno 1:1, gre torej za kratkoročno izmenja-vo elektrike glede na razmere preskrbe z elektriko pri nas doma in v sosednjih deželah.

Slika 2: Proizvodnja električne energije v Sloveniji v obdobju 2007–2012 (Vir: Bilten Energija v Sloveniji, 2012; Direktorat za energetiko, Ministrstvo za infra-strukturo RS).Figure 2: Electricity generation in Slovenia 2012–2017. Note very high % incerase in solar energy from 2010! (Source: Bul-letin Energy in Slovenia, 2012; Directorate for Energy, Ministry of Infrastructure of RS).

Slika 3: največja hidroelektrarna na Dravi je Zlatoličje. Podobno velika je elektrarna Formin. Skupaj proizvedeta okoli 1 TWh elek-trične energije letno in imata tudi električni elektrarni (Vir: Dravske elektrarne Maribor).Figure 3: The biggest electric Hydro-power plant in Slovenia is Zlatoličje (»Zlato« means gold!) on the Drava River (a gold bearing river !). Of a similar size is the Formin station some kilometres downwards). Together they produce ca. 1 TWh/y of electric energy. Both have also installed sun electricity stations. (Source: Drava Electric Plants Maribor). All other el.-hydro-power plants in Slovenia are much smaller (20–80 MW). New plants are planned in the Sava river, which are already built-up, and on the Mura river (with a similar stable regime as Drava, but with a considerable against-to-build opinion by the environmental NGOs).

Slika 4: Jedrska elektrarna Krško, v obratovanju od leta 1981 (čas Jugoslavije). V ospredju reka Sava, v ozadju nasad sadja. Proizvodnja električne energije približno enaka kot v termoelektrarnah (35–40 %), a se polovica posreduje Hrvaški. (Vir: Javna publikacija Je Krško)Figure 4: Nuclear Power Plant Krško, in operation from 1981 (Yugoslavia times). The Sava River in the font, fruit yards in the (right upper) back. Electricity production is similar to coal-and-gas thermal plants (35–40 %), but a half is transported according long-term contracts to Croatia. (Source: Public publication of the Nuclear Power Station Krško).

Slika 5: Plinska termoelektrarna Brestani-ca (Vir: TE Brestanica)Figure 5: Gas thermo-power plant Brestani-ca. Most of the time not operating, but can start very quickly in special circumstances. Situated ca. 10 km from the nuclear power station in Krško.

25



Termoelektrarna Šoštanj

V okviru predhodno na kratko opisanih elektroenerget-skih objektov Slovenije je Termoelektrarna Šoštanj ener-getski objekt, ki proizvaja največji delež porabe električ-ne energije v Sloveniji (slika 6). Sodi med srednje velike tovrstne objekte v Evropi. Po celotni proizvodnji Jedrska elektrarna Krško (letno okoli 6 TWh električne energije) (slika 4) sicer presega Šoštanj (letno okoli 3,7 TWh ele-ktrične energije), a polovico proizvodnje že od samega začetka delovanja v letu 1981 pogodbeno posreduje Hr-vaški. Krško je bilo na začetku, v 1980-ih letih predvideno, da se bo v veliki meri oskrbovalo z domačim uranom z Žirovskega vrha. Rudnik urana Žirovski vrh je deloval v letih 1982–1990 in dejansko tudi dal del goriva za Krško. V drugi polovici 1980-ih let so cene urana naglo padle (politika izvoza urana iz Sovjetske zveze v času njenega zadnjega Mihaila Gorbačova) in leta 1986 se je zgodil še Černobil. Rudnik Žirovski vrh smo zaprli, gorivo za JE Kr-ško uvažamo, dokončno rešenega še nimamo vprašanja odlaganja radioaktivnih odpadkov, življenjska doba seda-nje jedrske elektrarne se izteka, načrtovana je nova, a ji bo zelo verjetno nasprotovalo javno mnenje, čeprav bi bil to objekt, ki bi praktično edini lahko zagotavljal znaten delež električne energije.Termoelektrarna Šoštanj deluje na podlagi oskrbe z ve-

lenjskim lignitom. Ta je bil kot debela, ekonomsko zanimi-va plast odkrit leta 1875. Lignit ni bil primeren za prevla-dujočo industrijsko in transportno rabo takratnega časa, postal pa je zaradi svojih zalog zelo zanimiv za proizvo-dnjo elektrike že ob koncu 19. stoletja. Prva elektrarna je bila zgrajena leta 1914, in nato z dvema blokoma v letih 1927 in 1934 (ob današnjem Muzeju premogovništva) z močjo 7 MW. Po letu 1946 so lokacijo termoelektrarn pre-mestili na območje Šoštanja in gradili nove bloke. Zadnji med njimi je blok TEŠ 6. Bloki 1, 2, 3 in 4 zaradi dotraja-nosti ne delujejo več. Zadnji med njimi, blok 4, delujoč od

leta 1972, je bil zaustavljen leta 2018. Sedaj delujeta blo-ka 5 (delujoč od leta 1978 in pred kratkim sanacijsko ob-novljen) in novozgrajeni blok 6, v proizvodnji od leta 2014.Obratujoča bloka 5 in 6 na premog imata moč 345 MW in

600 MW, dve plinski enoti pa skupaj 85 MW. Pri sedanjem stanju naj bi proizvodnja električne energije

na podlagi sedanjih kapacitet v Šaleški dolini (tehnologija Termoelektrarne Šoštanj, tehnologija Premogovnika Ve-lenje in zaloge lignita) delovala še okoli nadaljnjih 35 let. In ko bo ta energetski vir usahnil, bomo morali že imeti pripravljene realne alternativne, tako količinsko energet-sko kot ekonomsko sprejemljive rešitve. Ali bodo to ob-novljivi in alternativi viri to zagotovili?Energetsko gospodarstvo Šaleške doline je do sedaj bi-

stveno prispevalo k energetski preskrbi z elektriko celot-ne države. Celotno gospodarstvo Šaleške doline je primer uspešnega in odgovornega trajnostnega razvoja z narav-nimi kakor tudi s človeškimi viri. Pri vsem napisanem se moramo zavedati, da danes s

fosilnimi energetskimi viri – premogom, nafto in plinom – še vedno v svetu, tudi razvitem!!, pokrivamo vsako leto skoraj 90 % potreb po energiji. Slovenska energetska od-visnost znaša okoli 50 % in je primerljiva z evropsko. Najbolj zanesljiva, cenovno ugodna in stabilna z geo-

energetskimi viri je še vedno oskrba s premogom, ki pa je hkrati proglašen za največjega onesnaževalca okolja. Seveda so fosilna goriva, pa naj gre za premog, nafto ali zemeljski plin »en general« okoljsko oporečna, vendar pa je njihov okoljski odtis bistveno odvisen od tehnolo-gije njihove uporabe in nadzornih sistemov posameznih držav, ali bolje rečeno globalno in lokalno organiziranih družb. Na tem področju pa je Slovenija, kljub določenim »mukam«, vsekakor napredna država, povsem primerljiva z najbolj razvitimi deželami sveta.



Slika 6: Termoelektrarna Šoštanj (na velenjski lignit in uvožen zemeljski plin). (Vir: Termoelektrarna Šoštanj)Figure 6: Thermal electric power plant Šoštanj - the biggest domestic pro-vider of electric energy in Slovenia – directly using underground lignite from the close Velenje Lignite Mine, and a ca 10 % share of imported gas. Apart from ca 33 % electric energy supply for Slovenia it also heats the Velenje and Šoštanj towns (ca 30.000 inhabitants). (Source Termoelektrar-na Šoštanj)

Abstract

Slovenia (20.000 km2, 2 million population) is mainly pro-vided by 3 types of electric energy producers – by Ther-mal (coal and gas), Hydro (rivers), and Nuclear (uranium) electric power plants (Figs. 1, 3, 4, 6), whose share is quite in an equilibrium (Tab 1, Fig. 2) Total production of elec-tric energy in the latest years has been ca. 16 TWh/a (per annum) (Fig. 2). Hydro plants produce 25–30 %, Thermal 35-40, and Nuclear 35 % of electric energy. A half of nu-clear is exported to Croatia on the basis of a long term contract. Solar and wind electricity is also produced, but at a very low share. Solar electricity increased consider-ably in the last 10 years, from almost 0 % to 2 % in 2012 (Fig. 2). However, diminished state subventions for solar after 2012 (as in Europe) retarded this growth. Since a half of energy from Krško is exported to Croa-

tia, Šoštanj is the largest domestic provider of the electric energy. Šoštanj produces on average ca 4 TWh/a of electric en-

ergy, in critical times even much more, to a 50 % of electric energy produced in Slovenia. First blocks were installed at the locality of the nowadays Coal Museum in 1927 and 1934 with a power of 7 MW. After 1945, location of the plant was moved at the present site. Blocks 1, 2, 3 and 4 were built. The latest of them, block 4 (with a starting production in 1972) was given out of operation in 2018.

Now, active are Block 5 (operating from 1978), and the new Block 6. Their installed powers are 345 and 600 MW, respectively. In addition, two gas units are also operating in Šoštanj, of a total power 85 MW. Hot water as by product is delivered to the Šoštanj and

Velenje towns. Geology was always involved in energy plant projects of

an area – from regional geology being decisive in general site positioning of the plants, engineering geology being responsible for basic technical projecting, hydrogeology with the knowledge of groundwater situations and pre-dictions, and with geophysical and economic geology taking estimations and proves on geological structures and energy resources.


Bilten Energija v Sloveniji, 2012; Direktorat za energetiko, Min-istrstvo za infrastrukturo RS

Energetska bilanca Republike Slovenije za leto 2017.Dravske elektrarne Maribor - domača strana / home pageJavna publikacija Je Krško - domača strana / home page

publikacija Je KrškoTermoelektrarna Šoštanj – domača stran / home page

27



E-1c: Posledice rudarjena na površju: Šaleška jezera – najmlajša in najgloblja jezera v Sloveniji

Consequences of mining on the surface: Lakes in the Šalek Valley - The youngest and deepest lakes in Slovenia

V Šaleški dolini (slika 1), pliocenski tektonski premogo-nosni udorini (slika 2), imamo danes tri večja jezera, zelo pregledno zemljepisno opisana v Šterbenk (1999) Šter-benk et al, 1999), in Ramšak et al. 2004), med njimi dve najgloblji v Sloveniji. Od vzhoda proti zahodu, to je v sme-ri kot so tudi nastajala, jih imenujemo Škalsko, Velenjsko in Družmirsko jezero (slika 3). Slednje je novodobno ime-novano tudi kot Šoštanjsko jezero (npr. Google Earth), a mi se držimo imena Družmirsko. Omenjena tri »antropogena« jezera so nastala zaradi pod-

zemnega odkopavanja lignita, s katerim so pričeli po letu 1875, zelo močno pa je naraščalo po letu 1955 z dobrega 1 milijona ton letno na dobrih 5 milijonov ton leta 1986, nakar se je do danes proizvodnja ustalila na okoli 4-ih milijonih ton letno. V obdobju do danes je bilo odkopanih okoli 200 milijonov ton lignita (ca 155 milijonov m3), ki ga neposred-no porablja TE Šoštanj za proizvodnjo okoli 33 % doma-če rabe električne energije. Ozemlje, ki ga zajemajo vsa tri jezera s svojim neposeljenim zaledjem znotraj pridobival-nega prostora Premogovnika Velenje, je dolgo 4,5 km in široko 2 km. Dve največji jezeri sta dolgi do 1,5 km in široki do 1,1 km. Tretje, najstarejše Škalsko jezero, je kakih pet-krat manjše. Brežine jezer so urejene in zadnja desetletja

v veliki meri namenjene rekreacijski in turistični dejavno-sti, celo Velenjska plaža imenujejo danes velik del južnega kopnega ob Velenjskem jezeru. Bolj v zahodnem delu pa se vrši nadzorovano odlaganje pepela iz TE Šoštanj, s ka-terim urejajo nasipe med bazeni. Pepel se je nekoč, pred letom 1990, odlagal v okolje razmeroma »ne-trajnostno«. Ena najbolj vpijajočih posledic tega je bila zelo visoka al-kalnost vodá v teh jezerih, ki je dosegala pH celo do 12 in tako onemogočala vsakršno življenje in tudi dejavnosti v teh jezerih. Po uvedbi tako imenovanega »zaprtega cikla pepela« po letu 1990 se je alkalnost drastično zmanjšala in prešla malodane v nevtralnost. Danes v jezerih živijo ribe, in tudi kopamo, čolnarimo, surfamo itd. se lahko v njih. Dna jezer so okoli 250 m nad odkopi lignita. Vmesni sedi-

menti so peski, peščenjaki, muljevci in gline, ki prepreču-jejo, da bi voda iz jezer morebiti prišla do rudarskih del. O tem se, skupaj z drugim monitoringom, izvaja tudi stalni monitoring v zvezi z vodami s površine. V Sloveniji je danes Velenje še vedno edinstven primer

mesta, ki je zraslo, in še vedno zelo dejavno deluje, na podlagi rudarske dejavnosti, ta pa je za sabo potegnila še celo vrsto gospodarskih, raziskovalnih, tehniških in druž-benih dejavnosti, ki hkrati s trdim in odgovornim delom v

Slika 1: Jezera v Šaleški dolini – od vzhoda proti zahodu: najstarejše Škalsko jezero, v sredini največje Velenjsko jezero, na zahodu Družmirsko (Šoštanjsko) jezero (vir Google Earth 2018)Figure 1: Lakes in the Šalek Valley – from E to W: the oldest Škale lake (appearing in the 1930s – starting coal-mining district), the largest Velenje and Družmirje (Šoštanj) lakes where active mining is planned to going-on in next 35 years.



njih celotnemu prebivalstvu nudijo vsakodnevni razvoj in blagostanje.Najstarejše, Škalsko jezero, je globoko okoli 20 m. Tu je

potekalo najstarejše pridobivanje lignita, ki je sicer trajalo do začetka 1990-ih let. Na vzhodnem delu tega jezera je danes Muzej premogovništva Slovenije. Drugi dve jezeri, Velenjsko in Družmirsko, sta globoki reda

velikost 100 m. Najgloblja alpska jezera (npr. Geneva in Lago di Como) so globoka do 160 m, svetovna do preko 700 m (Bajkal 740 m; Tangan 570 m …), v Sloveniji je lede-

niško Bohinjsko jezero globoko ca 45 m, Blejsko okoli 30 m. V preteklosti so bila Šaleška jezera »kot milnica«, brez

življenja, s pH celo 12. Nekdanja alkalnost Šaleških jezer, pred okoli 1990, je bila pogojena s sestavo premogove-ga pepela, ki je bil odložen malodane v vodno okolje teh jezer. Velenjski pepel je namreč značilno kalcijski pepel (Ca-rich coal ) in povzroča visoko alkalnost vodá. Da gre za tako imenovani »Ca-rich« lignit v primeru Velenja so jasno pokazale tudi petrološke raziskave velenjskega lig-nita (Markč & Sachsenhofer, 2010).

Slika 2: Šaleška jezera, njihove globine na stanje leta 2000, in geološka okolica. (Osnova po Veber & Dervarič, 2004).Figure 2: The Šalek Valley lakes, their depths – situation year 2000 – and their geological background. (Sketch after Veber & Der-varič, 2004)

29



Slika 3: Velenjski lignitni sloj, odkopavanje v njem in Družmirsko jezero nad njim reda velikosti pogreznitve 100 m (osnovni prerez po Veber & Dervarič, 2004)Figure 3: The Velenje lignite seam, its excavation and the lake above of a depth ca 100m. (Basic profile from Veber & Dervarič, 2004).

Abstract

In the Šalek Valley, three large lakes have been born due to mining activity, which started after 1880 and was in-creasingly developed after 1955 to 1986 – from 1 to 5 million tonnes of lignite per year. In the whole period up to date ca. 200 million tonnes of lignite (ca 155 million m3) have been excavated by the Velenje Lignite Mine.Still today, at a production of ca 4 Mt/y, Velenje covers

in average 33 % of the state’s (Slovenia – 2 million in-habitants) electricity demand. The three lakes in the Šalek Valley are named from E to W: The Škale, the Velenje, and the Družmirje (also called Šoštanj) Lake. Whole territory of the lakes and the direct surroundings is

visible in Fig 1 and Fig.2. In Fig3, given is a profile, show-ing relationship between the coal seam (excavation) and a ca 100 m deep lake (Družmirje or Velenje lakes).Geography, biology, chemistry, phisics and related nat-

Markič, M. & Sachsenhofer, F.R. 2010: The Velenje Lignite – Its Petrology and Genesis. Geološki zavod Slovenije, 218 p.Šterbenk, E., 1999: Šaleška jezera: vpliv premogovništva na pokrajinsko preobrazbo Šaleške doline. – ERICo Velenje

(knjiga), 192 pp. Šterbenk, E. & Ramšak, R., 1999: Pokrajinski vidiki rabe premogovniškega ugrezninskega Velenjskega jezera. - V:

Gosar, A. & Kunaver, J., 1999: Sonaravni razvoj v slovenskih Alpah in sosedstvu. – Dela, Oddelek za geografijo Filozofske fakultete, Univ. v Ljubljani, 215-223.

Ramšak, R., Štebernik, E. & Ževart, M. 2004: Jezera, o katerih bomo še slišali (monografija). Zveza geografov Sloveni-je, 11p (pdf).

Veber, I. & Dervarič, E. 2004: Reserves presentation for Velenje coliery according to United Nations framework classi-fication. - First session of the ad hoc group of experts on classification of energy reserves and resources; Geneva.


ural sciences, together with monitoring, are permanently involved in the study of the lakes – mainly governed by the ERICo institute.A great environmental issue in the past was a very high

alkalinity of the lake waters – as high as pH12. No organ-isms could live in such environment. After 1990, a closed ash-bearing water cycle was introduced and diminished ash-bearing Ca influence in waters. Velenje as a new town arose significantly after 1945.

Basement of its growth was lignite. Later, many econom-ic branches joined and prospered on the basis the Velenje lignite – and its Velenje Coal Mine. Not only exploitation and high technical level, in all times

of the Velenje history, education and feeling for scientific investigations and research were always decisive partners in development of the Premogovnik Velenje Coal Mine.

31



E-2: Načrtovanje trase 3. razvojne osi, geološko pogojeni dejavniki tveganja pri umeščanju prometnic in velikih nasutih pregrad v prostor

Planning the route of the 3rd development axis. The role of geological risks in spatialplanning of motorways and high embankment dams

Vodje/Guided by: Andrej Ločniškar1, Andrej Jan2, Marjan Ortar1, Dušan Ogrizek3, Blaž Črepinšek4, Albin Križnič5, Jasna Smolar6, Ana Petkovšek6

1 DRI upravljanje investicij, d.o.o., Kotnikova ulica 40, 1000 Ljubljana; [email protected]

2 PNZ svetovanje projektiranje d.o.o., Vojkova cesta 65, 1000 Ljubljana; [email protected]

3 Lineal d.o.o., Jezdarska ulica 3, 2000 Maribor; [email protected]

4 CINKARNA Celje, d.d., Kidričeva 26, 3001 Celje; [email protected]

5 IRGO Consulting d. o. o., Slovenčeva ulica 93, 1000 Ljubljana; [email protected]

6 UL FGG, Jamova 2, 1000 Ljubljana; [email protected]

Uvod

5. Slovenski geološki kongres poteka v letu, ko je v Slove-niji stopil v veljavo nov Gradbeni zakon. V pripravi so nova »Pravila stroke«, ob katerih se ponovno sprašujejo(mo) o mestu inženirskega geologa (IG) pri geotehničnem pro-jektiranju po Evrokod 7. Nekateri ne-geologi bi vlogo IG v geotehniki omejili na izdelavo »Poročil o raziskavah«. Naj jim pritrdimo ali z argumenti pojasnimo, da je vloga IG veliko širša?Leta 2004 so strokovnjaki treh strokovnih združenj, IAEG,

ISRM in ISSMGE, predstavili dokument »Professional tasks, responsibilities and co-operation in ground engi-neering«. V splošno veljavnem dokumentu so opredeljene kompetence IG in inženirjev geotehnike pri reševanju ge-otehničnih nalog. Interakcijski trikotniki sestrskih disciplin v geotehniki (G) so prikazani na sliki 1, vloga IG v procesu graditve pa na sliki 2. IG ekskurzija na relaciji Velenje – Šentrupert – Laško

– Celje – Velenje vsebuje vse tiste elemente, ki povezu-

Slika 1: Interakcijski trikotniki in vloga IG (prirejeno po Delgado et al., 2014). Figure 1: The triangles of Geotechnics, Engineering geology and the Geotechnical triangle (modified after Delgado et al., 2014).

jejo inženirske geologe in gradbenike v procesu gradi-tve objektov, od ideje za gradnjo (rojstva) do prenehanja uporabe, zaprtja ali odstranitve (smrti). Najprej se bomo seznanili z načrtovanjem trase 3. razvojne osi (3RO) na

odseku od priključka Velenje jug do Šentruperta. Trasa je medijsko odmevna zaradi odzivov lokalnih skupnosti, tokrat pa jo bomo spoznali v luči omejitev pri umeščanju v prostor. Na treh do štirih točkah bo vodja projekta, g. A. Jan iz projektivnega podjetja PNZ Ljubljana predsta-



Slika 2: Inženirska geologija v povezavi s sestrskimi področji (prirejeno po Delgado et al., 2014).Figure 2: Engineering geology and related areas (modified after Delgado et al., 2014).

vil vlogo ter »relativno težo« IG dejavnikov pri umeščanju trase/objektov v prostor (točke E-2a/1 do E-2a/4). Pot bomo nadaljevali do lokacije Marija Gradec (točka E-2b), kjer sta v gradnji podvoz in keson pod obstoječo dvotir-no progo Zidani most – Celje. Vlogo IG pri sprejemanju odločitev in vodenju nadzora del v zahtevnih razmerah,

ki jih narekuje gradnja pod prometom, bo predstavil g. M. Ortar iz Družbe za upravljanje investicij - DRI. Sledil bo ogled najvišje slovenske nasute pregrade Za Travnikom (točka E-2c). Pomen tehničnega opazovanja pregrade pri načrtovanju in izvajanju investicijskih vzdrževanj nam bo predstavil g. B. Črepinšek, vodja službe za investicije v Cinkarni, pomen razumevanja vloge nestabilnih mine-ralov v pregradi in akumulaciji pa ga. A. Petkovšek iz UL FGG. Ekskurzijo bomo zaključili v Velenju, kjer bomo na

lokaciji načrtovanega pokritega vkopa (točka E-2d) spoz-nali izzive, ki jih pri projektiranju predstavljajo zahtevne geomorfološke in druge razmere na odseku 3RO Vele-nje – Slovenj Gradec. Odgovorni projektant, g. D. Ogrizek iz podjetja Lineal in geolog g. A. Križnič iz podjetja IRGO Consulting bosta predstavila traso in odgovarjala na naša vprašanja. Vzporedno bo g. A. Ločniškar iz podjetja DRI osvetlil pomen faznega načrtovanja geološko geotehnič-nih (GG) raziskav in tem prilagojenih vsebin projektnih nalog za GG raziskave v različnih fazah napredovanja ve-likih infrastrukturnih projektov.

Abstract

The 5th Slovenian geological congress takes place in the year when the new Construction Act entered into force in Slovenia. The new code of conduct for the profession are under preparation and some questions arose regarding the borders of the work/competences of the civil engi-neer and regarding the work of the geologists. Profes-sionals in engineering geology are well established and accepted today, especially in Europe and in other highly developed countries. Their contribution starts at the fea-sibility stage and goes through the investigation for the construction design (ground model, definition of param-eters, conceptions of solution), supervision, operation and post-construction technical observation at different types of infrastructures and other civil engineering (mine) structures. The degree of involvement of engineering ge-ologist depends on the type and the size of the engineer-ing project and the nature of the ground. To be success-ful, engineering geology must demonstrate a balance between the high level understanding of geology and sufficient appreciation of civil and especially geotech-nical engineering, to ensure that the relevant geological information will be properly presented, understood and involved in the design. Successful application of engi-neering geology relies also on an adequate synthesis of pre-existing experiences. However, the task in question

should always be carried out by a person with relevant competence (JEWG, 2004).The field trip route Velenje – Šentrupert – Laško – Cel-

je – Velenje involves all elements that connect the work of engineering geologists and civil engineers. In the first section (stop E-2a), the head of the designers will explain the process of siting and the role of engineering geolo-gy in it. At stop E-2b we will visit the job site where the construction of the caisson and the underpass runs un-der a railway track. The engineer will explain the role of engineering geology during the construction as well as the use of BIM in demanding construction works. At stop E-2c, we will visit the highest Slovenian embankment dam, which was built to create an accumulation for the disposing of industrial red mud - gypsum slurry. Since 2008 the dry stacking has been used and a sustainable drying of the wet slurry is under progress. The chief engi-neer of the investments in Cinkarna will explain the role of engineering geology during the operation of the dam and accumulation as well as the planning of regular mainte-nance work. The last stop E-2d will be in Velenje, where the designer of the new motorway together with the geol-ogist will explain the challenges of the design of the new route in the demanding geomorphological and geological conditions.

Opomba: Za interpretacijo IG razmer za namene projektiranja, so potrebna ustrezna merila kart in prerezov. Le te bodo udeleženci ekskurzije prejeli na licu mesta. Obisk na gradbišču Marija Gradec bo možen le v suhem vremenu.

33



Slika 3: Trasa ekskurzije. Geološka karta je izsek iz OGK listov Slovenj Gradec in Celje (Buser, 1977; Mioč & Žni-darčič, 1972). Označene so glavne točke na štirih značilnih odsekih E-2a do E-2d.Figure 3: Route of field trip. Geological map is taken from Basic geological map of Slovenia, sheets Slovenj Gradec and Celje (Buser, 1977; Mioč & Žnidarčič, 1972). Dotted line shows the route of the new 3RO road. The main stops at the field trip are marked as E-2a to E-2d.



Trasa je dolga 13,6 km. Na njej bo: 10 viaduktov, 3 predo-ri, pokriti vkop, 3 galerije, most čez Pako, 7 nadvozov, 10 podvozov, 19 opornih in 33 podpornih zidov. GG raziskave za nivo IDP je izdelal Geoinženiring GZL leta 2016, projekt IDZ pa PNZ Ljubljana. Začetek trase je na južnem delu Velenjske udorine, kjer

so odloženi kvartarni nanosi Pake. Pri Podgorju vstopi trasa v ozko sotesko, ki jo je po vsej verjetnosti v geološki preteklosti vrezal prelom. Na tem delu sledimo terciar-nim klastičnim kamninam: trdni glini, peščenemu laporju in tufu. V teh, IG zelo zahtevnih razmerah, predstavljajo največji geotehnični izziv globoki vkopi ter galerije v ka-mninah, podvrženih mehčanju ob razbremenitvi (točka E-2a/1). Pravilna napoved deformacij in izgube trdnosti kamnine zaradi zmanjšanja efektivnih napetosti in upa-da sukcije po razbremenitvi je osnova za ustrezno izbiro podpornih konstrukcij. Zelo pomembna je tudi čim na-tančnejša določitev kontakta med tufom in glino.Slovenske izkušnje z gradnjo globokih vkopov v visoko

prekonsolidiranih glinah (npr. sivici) nas učijo, da je treba pri dimenzioniranju objektov bolj kot indeksnim parame-trom in situ oz. na intaktnih vzorcih, pozornost namenjati obnašanju materiala pri sezonskih in trajnih spremembah vlage po razbremenitvi. Dobro dokumentirane so posledi-ce mehčanja oligocenske sivice v strojnici HE Moste. Kma-lu po izgradnji ca 20 m globoko vkopane strojnice (1952) je prišlo do deformacij in pokanja vkopanih zidov (slika 4). Mehanizme dogajanj, vezanih na nabrekanje zaradi navze-manja vlage so pojasnili Šuklje (1980) in Petkovšek (1984, 2002). Pri gradnji avtocest (AC) v okviru Dars-ovega pro-grama, je bilo največje geološko presenečenje pri gradnji vkopov v sivici zabeleženo v vkopu pri Vranskem, kjer je bilo treba zaradi velikih deformacij med gradnjo, projektno predvideno kamnito zložbo nadomestiti s sidrano pilotno steno. Danes so pri raziskovanju in napovedovanju defor-macijskega obnašanja prekonsolidiranih glin v veliko po-moč meritve sukcije (slika 5), vendar pa mora biti osnova za projekt najprej dobra interpretacija IG razmer (slika 6).

Točke E-2a: Trasa 3RO - sever med priključkoma Velenje jug in ŠentrupertStops E-2a: 3RD development axis (3RO) - north, between junctions Velenje south and Šentrupert

Slika 4: Nabrekalni tlaki v povezavi z vlago intaktne sivice (levo), merjene razpoke in poškodbe vkopanih zidov v HE Moste (desno) (Šuklje, 1980; Petkovšek, 1984, 2002; Majes, 2006).Figure 4: Swelling pressures depending on water content of overconsolidated clay (sivica) (left). Results of long term measurements of cracks in the Moste PP engine room (right) (Šuklje, 1980; Petkovšek, 1984, 2002; Majes, 2006).

Slika 5: Retencijska krivulja (levo) in upad trdnosti v odvisnosti od vlage (sredina) v sivici. Desno – nabrekanje pri preplavitvi v edometru zaradi upada sukcije (Petkovšek et al., 2010; Petkovšek & Majes, 2012).Figure 5: SWRC (retention curve), left. Relationship between unconfined compressive strength and water content, middle. Swelling of oligocene clay after wetting in oedometer due to the decrease of suction, right (Petkovšek et al., 2010; Petkovšek & Majes, 2012).

35



Slika 6: Idejna zasnova prereza HC v oligocenskih klastitih, točka E-2a/1 brez IG interpretacije (iz IDP PNZ, 2010). GG raziskave za nivo PGD bodo morale odgovoriti na številna IG vprašanja. Katera?Figure 6: Conceptual cross-section of road in cut, stop E-2a/1 in oligocene soft clastic rocks (from IDP PNZ, 2010). Geological investigation for the main design will have to answer many questions regarding the main design.

V andezitnem in dacitnem tufu/tufski breči bodo potekali vsi trije predori na trasi 3RO Velenje - Šentrupert: Podkraj (ca 389 m), Andraž (ca 348 m) in Veliki vrh (ca 694 m). Plasti tufa niso homogene, pričakovati je različne stop-nje preperelosti in tektonske pretrtosti tufa ter menjava-nje tufa s plastmi volumsko neobstojnega meljevca. Pri gradnji AC po letu 1994 so potekali globoki vkopi v tufih na odsekih AC Šentjakob – Blagovica pri Domžalah, na AC Vransko – Arja vas pred Žalcem in na AC Maribor – Šentilj. Na nobenem od omenjenih odsekov ni bilo težav zaradi volumske nestabilnosti tufov. Nasprotno, nekateri

načrtovani podporni ukrepi so bili med gradnjo opuščeni, vsi izkopani materiali pa so bili vgrajeni v AC nasipe. V fazi raziskav za PGD bo treba izvesti podrobne raziskave tufa na območju predorov in globokih vkopov. Ne gre prezreti, da je »podcenjevanje« trdnosti in trdote tufov za namene projektiranja lahko podobno neugodno kot podcenjeva-nje vplivov mehčanja. V tufu je npr. izvedeno globoko te-meljenje hladilnega stolpa v TE Šoštanj. Trdnost in trdota materiala sta bili v IG napovedi močno podcenjeni, kar je pripeljalo do velikih tehnoloških težav med gradnjo.Na območju Hudega potoka (točka E-2a/2) preide trasa

Slika 7: Idejna zasnova predora Podkraj, prečni GG profil D47 (iz IDP PNZ, 2016).Figure 7: Conceptual design, Podkraj tunnel (from IDP PNZ, 2016). Geological model: highly weathered tuff, weathered tuff and siltstone, tuff.



Slika 8: Vizualizacija globokih vkopov ter viaduktov na pobočjih gore Oljke (iz vizualizacije PNZ, 2016).Figure 8: Visualisation of deep cuts and viaducts at the foot of Oljka mountain (from visualisation PNZ, 2016).

Slika 9: Globok vkop v prečnem profilu P96 (iz IDP PNZ, 2010). Izvedba zaščite brežin bo dorečena po izvedbi GG raziskav na nivoju PGD.Figure 9: Cross-section of a road in a deep cut in the Triassic carbonatic rocks (from IDP PNZ, 2010). The slope protection will be defined after the GG investiga-tion for the main design.

iz oligocenskih klastičnih kamnin v karbonatne kamnine triasne starosti. Po izstopu iz predora Veliki vrh poteka trasa po viaduktih (Hudi potok 1, 2 in 3), Gora Oljka, 1 in 2 ter v globokih vkopih. Poseben izziv predstavljajo globoki vkopi, v katerih bodo končne rešitve zavarovanja brežin dorečene v višjih fazah projekta (slika 8 in 9).Po izstopu iz globokih vkopov v goro Oljko, se trasa pos-

topoma spušča v Savinjsko dolino. Geološko pogojenih dejavnikov tveganja v povezavi z objekti je na tem odse-ku malo, v ospredje pa stopijo ukrepi za zaščito kmetij-skih površin in varovanje podzemne vode (točki E-2a/3, E-2a/4). Kamnolom Podgora bo pomemben oskrbni vir materialov za gradnjo.

37



Točka E-2b: Nadgradnja železniške proge Zidani Most – Celje: križanje ceste R3-681/4006 Laško – Breze – Šentjur (cesta B) z železnico, železniški podvoz in keson (Marija Gradec)

Stop E-2b: Upgrade of a 2 line railway Zidani Most - Celje: Crossing of road R3-681/4006 Laško - Breze - Šentjur (road B) and railway, railway underpass and caisson (Marija Gradec)

Železniški podvoz in keson bosta zgrajena v sklopu ureditve križanj ceste R3-681/4006 Laško – Breze – Šentjur z železnico na odseku Rimske Toplice-Laško v km proge 515+273.09. Podvoz in keson sta zasnovana kot dva med seboj ločena soodvisna objekta. Spodnjo konstrukcijo podvoza tvorijo krajna opornika in po ena vmesna podpora. Vmesne in krajne podpore so globoko temeljene na uvrtanih (Benotto) kolih premera 120 cm in okvirne globine ca 10 m, tako, da je zadoščeno zahtevi globine vpetja 2 D v predkvartarno podlago. Projekt je izdelalo projektivno podjetje Lineal.Predkvartarno podlago na širšem vplivnem območju lo-

kacije Marija Gradec gradijo klastični sedimenti miocen-

ske starosti (peski, laporji, peščenjaki in konglomerati). Za projektiranje so bile odločujoče mehanske in hidravlične lastnosti kvartarnih sedimentov, HG razmere ter lastnosti obstoječih železniških nasipov.Kesonski del konstrukcije je temeljen na temeljni plošči

debeline 100 cm. Dimenzioniranje kesona je izvedeno na podatkih iz HG poročila, po katerem je, glede na dinamiko nihanja Savinje privzeto, da bo gladina podzemne vode v 95 % časa pod nivojem 216, zaradi česar se kot zgornjo koto varovanja uporabi vrednost med 215.5 in 216.5 m. Na gradbišču si bomo ogledali potek gradnje, ključne za-varovalne ukrepe ter se seznanili s pristopi BIM (Building Information Modeling).

Slika 10: Vizualizacija gradnje podvoza pod obstoječo dvotirno progo Zidani most – Celje pri Marija Gradcu (iz spletne strani LIN-EAL, pridobljeno 6.9.2018).Figure 10: Visualisation of the new underpass and caisson under a railway track (from web page LINEAL, 6.9.2018).



Točka E-2c: Visoka nasuta pregrada Za TravnikomStop E-2c: High embankment dam Za Travnikom

Definicija visoke pregrade (Ur. l. SFRJ, 1966)Po Pravilniku o tehničnem opazovanju se med »visoke

jezove« uvrščajo objekti - jezovi, pri katerih gradbena vi-šina presega 15 m ali jezovi, katerih gradbena višina pre-sega 10 m a ne dosega 15 m, a je njihova krona daljša od 500 m, ali če je volumen akumulacije večji od 100 000 m3

ali če max. pretok vode skozi jez presega 2000 m3/s.

Konstrukcijske značilnosti pregrade in akumulacije Za TravnikomNasuta pregrada Za Travnikom (1990) je z gradbeno

višino (48+1) m najvišja nasuta zemeljska pregrada v Sloveniji. Lastnik pregrade je Cinkarna Celje, projektant je bil VGI Ljubljana, geološke podlage so izdelali na GZL Ljubljana (GZL, 1983, 1984), geotehnične analize, analize poplavnega vala v primeru porušitve in projekt tehnične-ga opazovanja pa na UL FGG. V uporabo je bila predana

leta 1991, potem, ko se je starejša akumulacija Bukovžlak napolnila. Za Upravo za zaščito in reševanje Ministrstva za obrambo Republike Slovenije je bil v Sloveniji izpe-ljan projekt Vodpreg (Humar in et al., 2013). Pregrada Za Travnikom je med 46 ocenjevanimi nasutimi pregradami uvrščena najbolje (ocena tveganja: majhno do srednje), pregrada Bukovžlak pa je na četrtem mestu (ocena tve-ganja: srednje).Konstrukcijske značilnosti pregrade so naslednje: kota

dna tesnilnega jedra: 252 mnm, kota krone 300 mnm, dolžina krone: 688 m, širina pregrade v temeljnem dnu: 280,65 m, širina krone 6 m. Volumen akumulacije je 6,6 MIO m3, max. dolžina ojezeritve je ca 700 m in max. širina ojezeritve ca 600 m. Površina akumulacije na nivoju 300 mnm je ca 37 ha. V pregrado je bilo vgrajenih ca 1,2 MIO m3 zemeljskih materialov, to je za ca 0,2 MIO m3 več, kot je vseh AC nasipov na odseku Vransko – Trojane.

Slika 11: Shematski prerez pregrade Za Travnikom z objekti tehničnega opazovanja.Figure 11: Schematic cross-section of one of the characteristics cross-sections (PO1 to PO7) for regular geotechnical observations at the Za Travnikom dam. Along with the 37 piezometers and inclinometers, the geodetic measurements of the 25 surface targets are performed regularly as well as after specific events like floods and earthquakes.

Po projektu tehničnega opazovanja (TO) se pregrada opazuje v 7 karakterističnih prerezih. V letu 2018 je na pregradi v opazovanju 37 piezometrov in inklinometrov, 5 nivojskih merilnikov tlakov vode ter 25 površinskih ge-odetskih reperjev. Najgloblja piezometra sta na bokih pregrade in sta globoka 50 m. Večina piezometrov je opremljena z avtomatskimi merilniki nivojev, podatki me-ritev so on line dostopni 24 ur na dan. Za vse opazova-ne prereze so predpisane opozorilne in kritične vrednosti gladin podzemne vode.Za primer porušitve pregrade, je izdelana analiza

poplavnega vala, ki bi nastal zaradi tečenja mulja (Četina et al., 2010), prav tako je za pregrado izdelana potresna analiza (slika 12).Pregrada z akumulacijo Za Travnikom je objekt, ki v

praksi odlično ilustrira pomen sodelovanja različnih strok (slika 2), če želimo priti do vzdržnih (sustainable) rešitev. Gradnja pregrade se je začela konec leta 1988 in je v enem letu dosegla gradbeno višino 48 m, kar je bil izje-men gradbeni dosežek. Glavnina materialov za gradnjo je bila pridobljena znotraj akumulacijskega prostora. Na območju nekdanjega »kamnoloma peščenjaka« je danes zgrajen obrat za ožemanje sadre.Temeljna tla pod pregrado so se med gradnjo posedla

za ca 1 m, po izgradnji se posedanje še ni končalo; na območju najvišjega dela pregrade so posedki že presegli 30 – 40 cm. Veliki posedki so posledica tega, da pregra-da ni temeljena na trdni podlagi iz miocenskih klastitov, temveč je v temeljnih tleh ostala na mestu do 7 m debela plast mehkih glinasto meljastih zemljin.

39



Slika 12: Potresna analiza pregrade Za Travnikom, območja enakih premikov ob potresu, potres »Petrovac« (Pulko et al., 2011).Figure 12: Colour shading of seismic displacements – the Za Travnikom dam. The Petrovac earthquake accelerogram (Pulko et al., 2011).

Slika 13: SEM rdeče titanske sadre.Figure 13: Titanium red gypsum – SEM (Scanning Electron Mi-croscopy). The needle and the flaky particles that influence the slow process of sedimentation and consolidation inside the ac-cumulation of the slurry behind the Za Travnikom dam.

Posebnosti pregrade in akumulacije Za Travnikom

Pregrada Za Travnikom je jalovinska hidrotehnična pre-grada. Podobno kot starejša pregrada Bukovžlak je bila zgrajena za zadrževanje industrijskega mulja, ki nastaja pri nevtralizaciji odpadne žveplene kisline pri proizvodnji titanovega dioksida v Cinkarni. Po sestavi je mulj iz ke-mične sadre (CaSO4 x 2H2O) in železovih koloidov. Sadra kristali v zrnih značilne podolgovate in ploščate oblike (slika 13), zato se sedimentira v rahli strukturi in tudi po več desetletnem mirovanju v akumulaciji ostaja v žid-kem konsistenčnem stanju in podvržena tiksotropnemu tečenju. Načrtovana obratovalna doba akumulacije je bila 22 let za mokro odlaganje. S prehodom na suho odlaganje (2008) in z odvzemanjem bele sadre se je življenjska doba akumulacije najmanj podvojila. Pod obtežbo s su-himi nasipi iz ožetega kolača sadre se predhodno odlo-ženi mulj konsolidira in pridobiva na trdnosti (slika 14). Pregrada Za Travnikom bo v nekaj letih izgubila značaj velike hidrotehnične pregrade. Po svetovni statistiki je število porušitev jalovinskih pregrad 10 x večje od števila porušitev pregrad za zadrževanje vode (Tailsafe, 2004), zato ima proces osuševanja izjemno pomembne dolgo-ročne učinke, ki jih danes vse premalo cenimo. Za kon-trolo konsolidacije je na površinah suhega nasipa vgra-jenih 26 posedalnih plošč, za druga spremljanja pa več piezometrov in inklinometrov, ki se redno opazujejo (slika

15). Na preostalem ojezerenem delu akumulacije se ob-časno izvajajo meritve globin z batimetrijo, da se preverja stanje površine mulja pred suhim nasipom. Tehnološki načrt suhega nasipanja v akumulaciji je izdelala UL FGG (Petkovšek, 2009).



Slika 14: Suho zapolnjevanje (levo) in razvoj nedrenirane strižne trdnosti mulja sadre zaradi nadgrajenih plasti suhega nasipa (desno). Črna linija (TJ-4) – meritve v ojezerjenem delu, ostale meritve so izvedene skozi suhi nasip v letih 2009-2014.Figure 14: The dry stacking of the red gypsum filter cake inside the accu-mulation (left). Increasing of the undrained shear strength (cu) inside the red gypsum mud due to the consolidation under the fill of red gypsum filter cake (right). The black line (TJ-4) shows the results obtained in the mud before the beginning of the dry stacking; other lines shows the re-sults of cu, obtained periodically, at the same point (period 2009 – 2014) after the dry stacking.

Slika 15: Merjeni posedki suhega nasipa iz rdeče sadre, primer posedkov na 4 posedalnih ploščah.Figure 15: Time – settlement, measured on 4 settlement plates on the dry fill inside the accumulation.

Na zračno stran pregrade so bili vgrajeni piritni ogorki. Ti so nastajali kot stranski produkt praženja piritne rude in so bili na voljo v velikih količinah na bližnjem odlagališču. V mineralni sestavi so prevladovali hematit, kremen in glinenci, prisotni so bili tudi vodotopni sulfati in sulfidi. Okoljska zakonodaja je bila pred 30 leti drugačna od da-našnje, tako da so bili piritni ogorki kljub »opozorilnim« lastnostim vgrajeni v pregrado. Na območju z vgrajenimi piritnimi ogorki so gladine podzemne vode naraščale do nivoja zgornje površine piritnih ogorkov, zato je bila leta 2015, pregrada ojačana z dodatnim nasipom. Ojačitve nad nekdanjo bermo 267 naključni opazovalec ne opazi. Zaradi kemičnih reakcij, ki potekajo v vodah, ki pridejo v stik s piritnimi ogorki, se v kanalih na vznožju pregrade občasno pojavljajo rdeče oborine. Te so leta 2008 sprožile sum, da pregrada »pušča«. Analize in meritve kažejo, da tesnilno jedro pregrade deluje skladno z načrti, rdeče ob-

orine pa so neškodljivi železovi oksidi in – hidroksidi, ki nimajo stika z ojezeritvijo. V investicijski službi Cinkarne je zaposlen geolog - hidrogeolog, ki koordinira redna in izredna tehnična opazovanja ter skupaj s sodelavci, grad-benimi inženirji, vodstvom ter zunanjimi strokovnjaki sodeluje pri načrtovanju vzdrževalnih del. Ena temeljnih permis razvoja v EU je krožno gospodarst-

vo (circular economy). Nasipi bodo med glavnimi porabniki novih gradiv – reciklatov. Izkušnje iz pregrade Za Travnikom kažejo, da je potrebno pri zahtevnih zemeljskih delih, ne glede na dnevno politiko, spoštovati načelo previdnosti: »kar je sprejemljivo danes, morda ne bo več sprejemljivo jutri«.Na celotnem vplivnem območju akumulacije se izvaja

obsežen okoljski monitoring. Vanj so vključeni piezome-tri gorvodno in dolvodno od pregrade, kemične analize podzemne in površinske vode ter meritve temperatur in pretokov na vseh izhodnih mestih.

41



Točka E-2d: Trasa 3RO - sever med priključkoma Slovenj Gradec in Velenje jug, pokrita vkopa 8-04 in 8-05Stop E-2d: 3RD development axis (3RO) - north, between junctions Slovenj Gradec and Velenje south, cover cuts 8-04 and 8-05

GG raziskave za nivo obdelave PGD trase na odseku Slo-venj Gradec – Velenje so v teku. Neustrezni gabariti in ne-zadostna nosilnosti lokalnih cest ne omogočajo dostopa na bodočo traso z avtobusom. Zato bosta projektant tra-se in geolog na točki E-2d predstavila ključne IG in GG značilnosti trase ter zelo zahtevni gradnji pokritih vkopov, 8-04 in 8-05.Pokriti vkop 8-04 se nahaja pod gladino podzemne vode

(slika 16). Zasnovan je kot vodotesni keson. Nosilno kon-strukcijo tvori dvocelična škatlasta konstrukcija višine 6,6 m, temeljena na temeljni plošči. Spodnja plošča je de-beline 100 cm, zgornja plošča je debeline 60 - 100 cm. Vertikalni svetli profil je 4,7 m, dolžina je 1144 m in širina 22,6 m. Zaradi dolžine 1144 m, spada pokriti vkop 8-04 v

kategorijo dolgih predorov. Izkop gradbene jame je predviden s prostimi brežinami.

Kjer to ne bo možno, bodo začasna zavarovanja izvede-na s podpornimi konstrukcijami. Projekti varovanja grad-bene jame in črpanja podzemne vode med gradnjo bodo obdelani v višjih fazah projekta. IG izkušnje izvedbe grad-benih jam oz. trajnih cestnih in železniških vkopov s pro-stimi brežinami v podobnih IG razmerah niso ugodne in zahtevajo pazljivo obravnavo. Melji in peski, odloženi na manj prepustne plasti, se v izkopnih brežinah pod gladi-no podzemne vode pogosto utekočinijo in tečejo iz brežin tudi v primerih, ko so le te oblikovane v zelo blagih naklo-nih, 1:3 ali celo manj. Zato bo nevarnosti tečenja potrebno pravočasno preveriti in se pred njimi zavarovati.

Slika 16: Prečni IG profil na mestu pokritega vkopa 8-04 Velenje (prilagojeno po IDP PNZ, 2010, dopolnjeno 2013).Figure 16: Geological cross-section at the location of the 8-04 Velenje structure (modified after IDP PNZ, 2010, 2013). Due to the length of 1144 m, the structure belongs to the category of long tunnels. Q – glina, melj, pesek (Q – clay, silt, sand), Pl/Q – melj, laporna glina, pesek (Pl/Q – silt, marly clay, sand).

Pokriti vkop 8-05, pod železnico je nadaljevanje pokritega vkopa 8-04 Velenje. Nahaja se v podobnih geoloških razmer-ah kot objekt 8-04 (slika 17), vendar pa okolje, v katerega je objekt umeščen, vpliva na drugačno zasnovo objekta.Čez objekt 8-05 potekajo železniška proga Velenje –

Šoštanj in industrijska tira Gorenja. Med gradnjo bo potreb-no izvesti začasno deviacijo le teh. Za zagotavljanje stabil-nosti objekta pred vzgonom bo treba objekt lokalno sidrati v

temeljna tla. Predvideno je sidranje s piloti Ф 80 cm. Podobno kot pri objektu 8-04 je predvidena izved-

ba začasnega izkopa v odprti gradbeni jami s prostimi brežinami. Vse detajle v zvezi s projektiranjem deviacij, nadvoza in zaščite gradbene jame bo treba obdelati v viš-jih fazah projekta. Projekta za oba objekta je na nivoju IDZ izdelal Ponting inženirski biro, ocenjena predračunska vrednost obeh objektov pa je ca 62 MIO evrov.

Slika 17: Prečni IG profil na mestu pokritega vkopa 8-05 Pod železnico (prilagojeno po IDP PNZ, 2010, dopolnjeno 2013).Figure 17: Geological cross-section at the location of the 8-05 structure (modified after IDP PNZ, 2010, 2013). Q – nasip (man-made fill), Q – glina, melj, pesek, prod (Q – clay, silt, sand, gravel), Pl/Q – melj, laporna glina, pesek (Pl/Q – silt, marly clay, sand).



Buser, S. 1979: Osnovna geološka karta SFRJ. 1 : 100.000. Tolmač za list Celje: L 33–67. Beograd: Zvezni geološki zavod, 72 str.

Buser, S. 1977: Osnovna geološka karta SFRJ. L-33-67, Celje [Kartografsko gradivo]. 1 : 100.000. Beograd : Zvezni geološki zavod.

Četina, M., Zakrajšek, M., Krzyk, M. & Rajar, R. 2010: Izračuni hidravličnih posledic morebitne porušitve pregrad “Za Travnikom” in “Bukovžlak” - I. faza : končno poročilo za pregrado “Za Travnikom”. Ljubljana, UL FGG, KMTEK.

Delgado, C., Dupray, S., Marinos, P. & Oliveira, R. 2014: The International Association for Engineering Geology and the Environment. 50 years: A reflection on the past, present and future of engineering geology and the Associa-tion. http://iaeg.info/media/1229/iaeg50years_lr.pdf (3.9.2018)

GZL 1983: Geološke in geotehnične raziskave za pregrado »Travnik« - odlagališče gošče, Geološki zavod Ljubljana, arhiv. št.: J-II-30 d/b, opr. št. 166-1/83, marec 1983.

GZL 1984: Geološke raziskave za pregrado »Travnik« - odlagališče gošče, II. Faza. Geološki zavod Ljubljana, arhiv. št.: J-II-30 d/b6a – 2/82a, oktober 1984.

Humar, N., Žvanut, P., Detela, I., Širca, A., Polič, M., Ravnikar Turk, M. & Kryžanowski, A. 2013: VODPREG - stanje slovenskih vodnogospodarskih pregrad, Ujma, št. 27, str. 208-221.

IAEG 1992. Statutes. International Association for Engineering Geology and the Environment.JEWG 2004: Professional tasks, responsibilities and cooperation in ground engineering – Report of the Joint Euro-

pean Working Group to the Presidents of the IAEG, ISRM and ISSMGE, pp. 1-20.Lineal 2018: Tehnično poročilo k načrtu gradbene konstrukcije za fazo PZI: železniška podvoza in kesona v km

desnega tira 515+273.09 nadgradnje železniške proge Zidani Most-Celje v sklopu izvedbe izvennivojskega križanja ceste R3-681/4006 Laško-Breze-Šentjur in ureditve povezovalnih cest. PZI. 2018.

Lineal 2018: Vizualizacija Marija Gradec, http://www.lineal.si/sl/novica/obvestilo-o-zelezniski-zapori-v-laskem (3.9.2018).

Majes, B. 2006: Slovenian geotechnics. In: Logar, J., Gaberc, A. & Majes, B. (eds.): Proc. of the XIITH Danube – Eu-ropean conference on geotechnical engineering, Active geotechnical design in infrastructure development. pp. 3-54.

Mioč, P. 1978: Osnovna geološka karta SFRJ. 1 : 100.000. Tolmač za list Slovenj Gradec: L 33–55. Beograd: Zvezni geološki zavod, 74 str.

Mioč, P. & Žnidarčič, M. 1972: Osnovna geološka karta SFRJ. L-33-55, Slovenj Gradec [Kartografsko gradivo]. 1 : 100.000. Beograd : Zvezni geološki zavod.

Petkovšek, A. 1984: Poročilo o preiskavah sivice iz vkopa Udin Boršt na trasi GAC, 1. in 2. del. ZRMK Ljubljana, 2-15/a. Neobjavljeno.

Sklepne misli

G. M. Pipenbaher, ugledni in mednarodno uveljavljeni projektant premostitvenih objektov je med vabljen-im predavanjem na Šukljetovih dnevih 2017 dejal: »Poslanstvo inženirja je v tem, da se težavam izogne, ne da jih rešuje«. To sporočilo je splošno veljavno - tudi v inženirski geologiji. Geologija ima svojo terminologijo, ta pa je zelo kompleksna, hkrati pa so opisni podatki premalo »merl-

jivi«, da bi jih lahko učinkovito uporabljali v inženirstvu. K. Terzaghi, oče sodobne geomehanike je leta 1929 zapisal: »in order to avoid the shortcomings associated with present practice requires first of all expert translation of the findings of the geologists into physical and mechanical terms«. Dodana vrednost IG elaborata mora biti v tem, da geološke podatke prevede v jezik, ki ga govorijo v gradbeništvu (rudarstvu) oz. povsod tam, kjer je raba standardov zavezujoča, geološki podatki pa pomembni za izdelavo vzdržnih, varnih in izvedljivih projektov. Samo tako se v nastajajočih Pravilih stroke ne bo treba več spraševati, ka-kšna je razlika med Poročilom o raziskavah in IG/GG elaboratom.


43



Petkovšek, A. 2002: Nabrekljivost izbranih vrst glinavcev v Sloveniji. Magistrsko delo. UL – NTF Ljubljana.Petkovšek, A. 2009: Suho zapolnjevanje titanske sadre v ojezerjeni del akumulacije “Za Travnikom”, Tehnološka

navodila za varno in prostorsko učinkovito gradnjo suhih nasipov iz ožete sadre (E-06-09). UL FGG, KMTAL.Petkovšek, A. & Majes, B. 2012: Overconsolidated clays and flysch for embankments in Slovenia. Geol. Soc. Lond.

Eng. Geol. Spec. Publ. 26, 93–100. https://doi.org/10.1144/EGSP26.11.Petkovšek, A., Maček, M. & Majes, B. 2010: A contribution to the better understanding of swelling in soils and soft

rocks. Geologija 53, 181–196. https://doi.org/10.5474/geologija.2010.017.Petkovšek, A. & Pulko, B. 2015: Jalovinske pregrade – zanesljivost delovanja in obvladovanje tveganj porušitev.

UJMA 2015: 293–304.PNZ s podiz. 2010: 3RO Hitra cesta Dravograd – Šentrupert. Odsek št. 1: priključek Velenje – razcep Šentrupert.

IDP. 2010.PNZ s podiz. 2010: 3RO Hitra cesta Dravograd – Šentrupert. Odsek št. 2: Slovenj Gradec - Velenje. IDP. 2010, dop.

2013.PNZ 2010: Vizualizacija 3RO Odsek št. 2: Slovenj Gradec - Velenje, https://www.youtube.com/watch?v=k-

Gu0L4-I7EM (3.9.2018).PNZ s podiz. 2016: 3RO Hitra cesta Dravograd – Šentrupert. Odsek št. 1: priključek Velenje – razcep Šentrupert km

0,000 do km 13,730.91. IDP. 2016.PNZ 2016: Vizualizacija 3RO Odsek št. 1: priključek Velenje – razcep Šentrupert, http://www.pnz.si/ (3.9.2018).Ponting inženirski biro d.o.o. 2013: Tehnično poročilo k IDZ, POKRITI VKOP 8 – 04, Velenje. IDZ, 2013.Ponting inženirski biro d.o.o. 2013: Tehnično poročilo k IDZ, POKRITI VKOP 8 – 05, POD ŽELEZNICO, Velenje. IDZ,

2013.Pulko, B., Maček, M., Smolar, J. & Majes, B. 2011: Seizmična analiza stabilnosti pregrade objekta “Za travnikom”.

Ljubljana: UL FGG, KMTAL. Šuklje, L. 1980: Zemeljski pritiski na podzemno strojnico Moste. Gradbeni vestnik, 29-10: 202-212.TAILSAFE 2004: Sustainable Improvement in Safety of Taillings Facilities, Intervention Actions for Risk Reduction.

Eds. Engels, J., 150 p. http://www.tailsafe.com/.Terzaghi, K. 1929: Effect of minor geologic details on the safety of dams. American institute of mining and metallur-

gical engineers, inc. Proceedings New York meeting. New York.Ur. l. SFRJ 1966: Pravilnik o tehničnem opazovanju visokih jezov, Uradni list SFRJ št. 7, 13.02.1966.Waltham, T. 1994: Foundations of Engineering Geology, 1ST edition. E&FN Spon.

45



E-3: Geološki razvoj kenozojskih sedimentacijskih bazenov v širši okolici Velenja

Geological evolution of Cenozoic sedimentary basins in the Velenje region

Vodje/Guided by: Polona Kralj1, Marko Vrabec2, Mirka Trajanova1, Kristina Ivančič1, Eva Mencin Gale1

1 Geološki zavod Slovenije, Dimičeva ulica 14, 1000 Ljubljana, Slovenija; [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

2 Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za geologijo, Aškerčeva 12, 1000 Ljubljana, Slovenija;[email protected]

Uvod

Razvoj kenozojskih sedimentacijskih bazenov v šir-ši okolici Velenja, katerega del bomo videli na ekskurziji (slika 1), zaznamujeta dva glavna tektonska procesa: 1) kompresija zaradi trka dveh kontinentalnih plošč, Evrazij-ske in Afriške plošče, oziroma njenega oddvojenega dela, imenovanega Jadranska mikroplošča, katerega posledi-ca je dviganje alpskega orogena, in 2) ekstenzija, pri ka-teri je nastal sistem Panonskega bazena. V tem času se je vzdolž celotne verige Alp izoblikovala močna prelomna cona Periadriatskega prelomnega sistema (PPS), ob ka-terem se stikajo kamnine Južnih in Vzhodnih Alp. Najiz-razitejša litološka ločnica ob PPS je vidna v Sloveniji kot stik metamorfnih kamnin Vzhodnega Alpinika na severni strani s karbonatnimi kamninami Južnih Alp in smrekov-škimi vulkanskimi kamninami sistema Panonskega ba-zena na južni strani (slika 2). Vmesno Periadriatsko pre-lomno cono sestavljata dva pasova magmatskih kamnin

železnokapelske ali karavanške magmatske cone, med katerima je pas metamorfnih kamnin. Severni magmat-ski pas bimodalne sestave (Dobnikar et al., 2000, 2001) je nastal na prehodu med mlajšim permom in starejšim triasom pred okrog 250 do 238 milijoni let (Miller et al. 2011). Nastanek naj bi bil povezan z razpadom kontinen-talnega bloka Pangee, najverjetneje s pozno kolizijskimi razmerami mlajšega perma in post-kolizijskimi razmera-mi starejšega triasa. Južni, tonalitni pas pa je oligocenske starosti, vtisnjen pred okrog 32 milijoni let in predstavlja eno izmed Periadriatskih intruzij. Ob PPS so se razvili intramontani (medgorski) sedimen-

tacijski bazeni, v katerih je potekala predvsem neogenska in plio-kvartarna sedimentacija (slika 2). Med njimi je v Sloveniji z ekonomskega zornega kota najpomembnejši plio-kvartarni Velenjski bazen, saj so v njem nastale de-bele plasti premoga.

Slika 1: Topografska karta z označeno traso ekskurzije (Vir: MOP: GURS, DPK250).Figure 1: Topographic map with excursion route (Source: MOP: GURS, DPK250).



Slika 2 : Poenostavljena geološka karta širšega območja z označenimi točkami ekskurzije (prirejeno po Mencin-Gale et al. v reviziji in Buser, 2009).Figure 2: Simplified geological map of the area with excursion stops (modified after Mencin Gale et al., and Buser, 2009).

Introduction

The development of the Cenozoic intramontane sedi-mentary basins in the broader Velenje area, part of which we will see at the excursion (Fig 1), is closely related to regional tectonic events, in particular to the collision of the European and Adriatic lithospheric plates, to the formation of, and activity along the west-east trending Periadriatic Fault System (PFS), and with the extension-al processes of the Pannonian Basin System evolution. In Slovenia, the PFS separates three large tectonic units: the Southern Alps, the Eastern Alps and the southwest-

ernmost extension of the Pannonian Basin System with the Smrekovec Volcanic Complex (Fig. 2). The zone of the PFS in Slovenia consists of two igneous belts (north-ern bimodal sienogranitic and gabbro belt, and southern tonalite belt) with the belt of metamorphic rocks in-be-tween.Among the intramontane sedimentary basins, the

Plio-Quaternary Velenje Basin is the most important ow-ing to its thick lignite deposit.

47



Smrekovške andezitne kamnine (Hinterlechner-Ravnik & Pleničar, 1967) ali Smrekovške plasti (Mioč, 1983) so splošno ime za oligocenske vulkanske kamnine (28–23 m.l.) andezitne in dacitne sestave, ki se pojavljajo na ozemlju današnje Slovenije v robnih bazenih jugozahodne Paratetide. Najdaljši pas izdanja južno od Periadriatskega in Šoštanjskega preloma, manjši lokalizirani pojavi so pri Peračici, Rogaški Slatini, na Kozjanskem in v Zasavju.Najbolje ohranjen je Smrekovški vulkanski kompleks,

ki obsega Smrekovško pogorje in gričevje med Gornjim Gradom, Lučami in Ljubnem ob Savinji. Kljub razprostra-njenosti predstavlja manj kot četrtino nekdanjega kom-pozitnega stratovulkana (Kralj, 2012), ki je zrasel na dnu Smrekovškega bazena (slika 3). Litofaciesi vulkanskih

kamnin so zelo pestro razviti (slika 4) in razdeljeni v pet glavnih skupin: (1) lave in plitvi intruzivi, (2) avtoklastične kamnine, (3) piroklastične kamnine, (4) sin-eruptivno pre-sedimentirane vulkanoklastične kamnine, in (5) mešane vulkanoklastične-siliciklastične kamnine (2012). Lave in avtoklastične kamnine grade predvsem najvišje vrhove – Komen (1684 m), Travnik (1637 m), Krnes (1613 m) in Smrekovec (1577 m), v splošnem pa so najbolj razširjene piroklastične in sin-eruptivno presedimentirane vulkano-klastične kamnine. V stratovulkanu je nastal tudi hidro-termalni sistem s konvekcijsko-advekcijskim kroženjem hidrotermalnih raztopin (slika 3), zaradi česar so v kamni-nah kristalizirale združbe zeolitov (laumontit, heulandit, klinoptilolit, analcim, yugawaralit, stilbit), kalcijskih alumo-

Točka 1: Smrekovški vulkanizem: Ljubijski grabenStop 1: Smrekovec volcanism: Ljubijski graben

Slika 3: Konceptualni model tektonskega in sedimentacijskega okolja Smrekovškega stratovulkana in njegovega hidrotermalnega sistema. Tektonsko okolje poglabljajočega se globokomorskega intramon-tanega sedimentacijskega bazena je omogočilo napajanje vod iz zaledja karbonatnih kamnin na kopnem in morske vode z morskega dna. Segrete talne vode so se ob magmatskem telesu dvigale proti površju skozi sisteme razpok; ko so dosegle vulkanski stožec in se pričele ohlajati, so zaradi konvekcije odtekle lateralno in navzdol, predvsem skozi plasti z visoko prepustnostjo.Figure 3: A conceptual model of the Smrekovec composite stratovolcano tectonic setting, depositional environment and hosted volcanic-hydrothermal system. Tectonic environment of a subsiding deep-ma-rine intramontane basin enabled the recharge of surface waters from carbonate land and marine water from the sea-floor. Convecting ground waters ascended through fracture systems and when reached the stratovolcano edifice they outflowed preferentially through high-permeability layers.



silikatnih mineralov (prehnit, pumpellyit, epidot) in glinenih mineralov z zmesno strukturo vrste klorit--smektit (saponit) in corrensit-klorit (Kralj, 2016a, b).V Ljubijskem grabnu izdanja več deset metrov

debelo zaporedje piroklastičnih kamnin, ki so v ne-posrednem tektonskem kontaktu z mezozojskimi karbonati. Zaporedje grade različne sedimenta-cijske enote, ki odražajo zapletenost eksplozivnih vulkanskih izbruhov in načinov transporta pirokla-stičnega materiala v morskem okolju.Pri močnih magmatskih vulkanskih eksplozijah se

piroklastični material transportira v obliki vročih pi-roklastičnih tokov, ki so tako gosti, da magmatski plini iz njih ne morejo izhajati, temveč ostajajo uje-ti kot medzrnski medij. Mešanje z morsko vodo je omejeno le na stično površino, kjer se lahko zelo majhen del piroklastov oddvoji od glavnine pirokla-stičnega toka in jo obkroža kot redek oblak (White, 2000). Značilna sedimentacijska enota takšnega vročega, gostega piroklastičnega toka zato sestoji iz dveh podenot. Spodnja, masivno grajena podenota je lahko debela od nekaj m do več deset m in pred-stavlja več kot 80 % celotne sedimentacijske enote (slika 5). V masivni podenoti se lahko pojavijo lapili s porušeno strukturo, normalna gradacija ali linea-cija lapilov, ali pa slabo izražena normalna gradacija piroklastov v najvišjem delu podenote. Nad masiv-no podenoto je pogosto razvita sorazmerno mnogo tanjša plastnata in/ali laminirana enota, ki izvira iz redkega oblaka piroklastov. Zanjo je značilno posto-pno manjšanje zrnavosti in tanjšanje debeline plasti ter lamin po enoti navzgor (Kralj, 2013).Drug skrajen primer so manjše podmorske vul-

kanske in hidrovulkanske eksplozije, pri katerih se izvržen piroklastični material v celoti pomeša z vodo iz okolja (White, 2000). Nastali tokovi so tur-bulentni in so lahko različno gosti, od zelo razred-čenih do zelo zgoščenih. Sedimentacijske enote so podobne enotam vulkanoklastičnih turbiditov: nad spodnjo masivno podenoto je plastnata in la-minirana podenota, za katero je značilno postopno manjšanje debeline plasti in lamin ter zrnavosti navzgor, in normalna gradacija piroklastov znotraj plasti in lamin. S pulzirajočimi hidrovulkanskimi ek-splozijami lahko nastane ob enem prodiranju ma-gme zelo veliko število razredčenih, visoko ener-gijskih in hitrih gostotnih tokov, ki jih imenujemo piroklastični udarni valovi. Sedimentacijske enote so debele od nekaj cm do nekaj m, prevladujejo pi-roklasti velikosti vulkanskega prahu in pepela. Spo-dnja sedimentacijska podenota je masivna, nad njo pa je vzporedno in navzkrižno plastnata in lamini-rana podenota (slika 6).Med obema skrajnima načinoma vulkanskega iz-

bruha in transporta je zvezen niz možnosti meša-nja izbruhanega piroklastičnega materiala z vodo iz okolja: del piroklastičnega toka ostane vroč in med-zrnski medij so magmatski plini, del pa se pomeša z morsko vodo; tudi piroklastični tok, ki je v začetku

Slika 4: Zapleteno zaporedje litofaciesov in avtigenih mineralov, ki izdanja na južnem pobočju Krnesa v Smrekovškem pogorju.Figure 4: A complex succession of lithofacies and alteration minerals outcropping along the southern slopes of Mt. Krnes in the Smrekovec Mountains

49



izbruha vroč, in v njem kot medzrnski medij sprva prevladu-jejo magmatski plini, se med daljšim tečenjem lahko prične mešati z vodo iz okolja in se postopno spreminjati v pirok-lastični tok, v katerem prevladuje voda kot medzrnski medij. Piroklastične kamnine v Ljubijskem grabnu so spreme-

njene. V njih najdemo z natrijem bogata zeolita analcim in klinoptilolit, ki nadomeščata vulkansko steklo in zapol-njujeta vesikule v plovcu in medzrnske prostore. V bližini Velenja so v kamnolomu Gorenje podobno kamnino izko-riščali za dodatek keramičnim in cementnim proizvodom (Grimšičar, 1967).Nastanek teh hidrotermalnih mineralov je bil poleg tem-

perature in sestave hidrotermalnih raztopin vezan tudi na poroznost in prepustnost kamnine (slika 4): v bolj debelo-zrnatih kamninah z večjo prepustnostjo so kristalizirali višje temperaturni minerali (prehnit, laumontit), v bližnjih drob-nozrnatih in slabo prepustnih kamninah pa so nastali nižje temperaturni minerali (heulandit, klinoptilolit, analcim).

Slika 5: Več deset metrov debela masivna podenota piroklastič-nega toka v Ljubijskem grabnu.Figure 5: Several ten metres thick massive basal subunit of a py-roclastic flow deposit outcropping in the Ljubijski graben gorge.

Slika 6: Plastnata podenota piroklastčnega toka, ki leži nad masivno podenoto, Ljubi-jski graben.Figure 6: Bedded pyroclastic flow subunit overlying the basal massive subunit, Ljubi-jski graben gorge.

Abstract

The succession of pyroclastic deposits in the Ljubijski gra-ben gorge forms a part of the Oligocene Smrekovec Volca-nic Complex (SVC) (Kralj, 2012). The SVC is a remnant of a large stratovolcano edifice that grew in the Smrekovec Basin (Fig. 3). The magmatism was a result of tectonic ac-tivity and the consequent magma leakage along the Peri-adriatic Fault System. The SVC is characterised by com-plex lithofacies architecture (Fig. 4). Five lithofacies groups have been recognised, as follows: 1) lavas and shallow intrusives, 2) autoclastic deposits, 3) pyroclastic depos-its, 4) syn-eruptive resedimented volcaniclastic depos-its, and 5) mixed siliciclastic-volcaniclastic deposits. The stratovolcano hosted hydrothermal system recognised by the alteration mineral assemblages, namely: zeolites (lau-montite, heulandite, clinoptilolite, yugawaralite, stilbite),

Ca-aluminosilicates (prehnite, epidote, pumpellyite) and interstratified clay minerals (R1 and R0 chlorite-smectite, R0 corrensite-chlorite) (Kralj, 2016a, b).In the Ljubijski graben gorge, pyroclastic deposits predom-

inate. They have been transported by gas-and water-sup-ported pyroclastic flows (Kralj, 2013). The former form up to several ten metres thick sedimentary units composed of basal massive subunit (fig. 5) that amounts to over 80% of the bulk unit, and the overlying and relatively thinner, strat-ified and laminated, and fining- and thinning- upward sub-unit. Water-supported pyroclastic-flow deposits resemble volcaniclastic turbidites. The basal massive subunit is rel-atively thin (commonly <40% of the bulk unit) and overlain by a complexly stratified and laminated subunit (Fig. 6); low-angle cross-stratification commonly occurs.



Periadriatski prelomni sistem (PPS) sestavlja splet prelo-mov, ki v generalni smeri od zahoda proti vzhodu poteka vzdolž celotnega loka Alpskega orogena v dolžini preko 700 km (slika 7). Sestavljajo ga prelomi z različnimi lokal-nimi imeni, od katerih so poglavitni Cremosinski, Canav-eški, Tonalski, Judikarijski, Ziljski, ter v Sloveniji Smrekov-ški prelom (Schmid et al., 1989).PPS je nastal in bil aktiven v postkolizijskem obdobju

razvoja Alp od oligocena do miocena kot posledica pri-mikanja in vrivanja Jadranske mikroplošče pod Alpe. V zahodnem delu je bil premik ob prelomih PPS najprej ver-tikalen, pri čemer se je severno krilo preloma dvignilo do 20 km, potem pa so premiki postali desnozmični. Glede na starost sinkinematskih intruzij in obprelomnih miloni-tov je bila glavna faza premikov med 34 in 28 m.l., torej v obdobju oligocena (npr. Rosenberg, 2004). Vzhodno od Judikarijskega preloma so bili dokumentirani le desnoz-mični premiki. Drugače kot v Zahodnih Alpah se na vzho-du postkolizijske deformacije niso absorbirale z vertikal-nim izrivanjem, ampak z velikimi horizontalnimi premiki, z bočno ekstruzijo Vzhodnih Alp proti Karpatom, pri čemer je PPS predstavljal ostro južno mejo ekstruzije (Ratsch-bacher et al., 1991). Zamik paleogeografskih enot vzdolž

Točka 2: Periadriatska prelomna conaStop 2: Periadriatic fault zone

Slika 7: Periadriatski prelomni sistem (PPS) in periadriatske intruzije v Alpah. Glavni prelomi PPS: CR – Cremosinski, CA – Cana-veški, TO – Tonalski (Insubrijski), JU – Judikarijski, ZI – Ziljski, SM – Smrekovški. Pomembnejša oligocenska intruzivna telesa: Bi – Biella, Be – Bergell, Ad – Adamello, Ri – Rieserferner, Ka – Karavanke.Figure 7: Periadriatic Fault System (PFS) and Periadriatic intrusions in the Alps. Main segments of the PFS: CR – Cremosino, CA – Canavese, TO – Tonale, JU – Giudicarie, ZI – Gailtal, SM – Smrekovec. Major Oligocene intrusives: Bi – Biella, Be – Bergell, Ad – Adamello, Ri – Riserferner, Ka – Karavanke.

slovenskega dela PPS znaša 300–500 km (Fodor et al., 1998), pri čemer pa je velik del tega zamika posledica kasnejšega močnega raztezanja v Panonskem bazenu, dejanska kinematska rekonstrukcija premikov v Vzhodnih Alpah pa kaže na okoli 100 km desnega premika na PPS (Frisch et al., 1998). Meritve aktivnih tektonskih premikov kažejo, da se ob vzhodnem delu PPS tudi danes dogajajo desni zmiki hitrosti okoli 1 mm/leto (Vrabec et al., 2006).Staro poimenovanje PPS kot “Periadriatski lineament”

je neprimerno, saj danes njegov prelomni značaj dobro poznamo in je zato na mestu uporabljati specifično ozna-ko “prelom” (kadar govorimo o konkretnem oz. vodilnem prelomu, kot je npr. naš, lokalno poimenovan Smrekovški prelom) oziroma “prelomni sistem” (kadar govorimo o ce-lotni strukturi v merilu orogena, ki vključuje še spremlja-joče prelome v različnih orientacijah). Prav tako je napač-no govoriti o “Periadriatskem šivu”, saj je šiv v tektoniki plošč definiran kot fosilni subdukcijski oziroma kolizijski stik med litosferskimi ploščami, PPS pa ni stik plošč, am-pak le mlada postkolizijska struktura v Alpskem orogenu (čeprav je pri nas iz neznanega razloga trdovratno razšir-jeno prepričanje, da PPS predstavlja mejo med Afriško in Evrazijsko ploščo!).

A

B

51



Slika 8: A – Izdanek preperelega tonalita z belimi pegmatitnimi žilami granodioritne sestave in temnimi vključki (obkroženi). B – Svež tonalit z belimi plagioklazi in kremenom ter velikimi temnimi zrni rogovače in drobnega biotita.Figure 8: A – Outcrop of weathered tonalite with white pegmatite veins of granodiorite composition and with dark inclusions (encir-cled). B – Fresh tonalite with white plagioclase and quartz, and big dark grains of hornblende and tiny biotite.

Vzdolž PPS so nanizane tudi vse paleogensko-neogen-ske sinkolizijske magmatske intruzije v Alpah (slika 7), katerih starost okoli 30 m.l. sovpada z glavnim obdobjem tektonske aktivnosti PPS (Rosenberg, 2004). Intruzije so pretežno tonalitne sestave in izvirajo iz meje med skorjo in plaščem 40–50 km globoko, izvor talin pa pripisujejo procesom pri postkolizijskem odlomu subducirane oce-anske plošče pod Alpami (“slab breakoff”, von Blanc-kenburg & Davies, 1995). Vtiskanje intruzij je potekalo v transpresivnem tektonskem režimu, v katerem je talina prodirala proti površju vzdolž dobro razvite strme milo-nitske foliacije prelomov PPS, ki seka celotno skorjo in tako predstavlja idealen dovodni kanal iz spodnjega dela litosfere. Linearna nanizanost intruzivnih teles torej ne pomeni, da je bilo tudi izvorno območje nastajanja taline prostorsko tako ozko omejeno, prav tako ne drži starejša hipoteza, da je sam PPS nastal zaradi ošibitve skorje nad vročim linearnim virom (Rosenberg, 2004).Periadriatski Karavanški tonalitni pluton, katerega naj-

bolj vzhodni del bo prečkala ekskurzija, je dolg 43 km in večinoma ne širši kot nekaj km, poteka pa vzporedno Smrekovškemu prelomu deloma po Avstriji in deloma po Sloveniji. Intruzija je kristalila v globini manj kot 10 km pod površjem. Tonalit (slika 8A) ima izrazito subvertikal-no foliacijo, ki je nastala že v magmatski fazi (talini), a je bila kasneje prekrita s tektonsko foliacijo, ki je nastala v

trdnem stanju v pogojih spodnjega dela faciesa zelenih skrilavcev (von Gosen, 1989). Oblika sploščenih mafičnih enklav v tonalitu kaže na ravninsko deformacijo v tran-spresivnih pogojih (von Gosen, 1989). V avstrijskem delu se tonalitno telo ponekod na severnem robu obrača v položno tabularno orientacijo, kar kaže, da je imel vrhnji, danes skoraj popolnoma erodiran del intruzije kupolasto obliko.Cona Periadriatskega preloma v Sloveniji ima komple-

ksno zgradbo (slika 9). Vodilni prelom, na OGK poime-novan Smrekovški prelom, poteka ob južnem robu Ka-ravanškega tonalitnega telesa. Nekaj km široko cono ob prelomu poleg tonalita gradijo leče permotriasnih ma-gmatskih in metamorfnih kamnin, ki so zamaknjene z mnogimi spremljajočimi desnozmičnimi prelomi in tvorijo strukturo zmičnega dupleksa (Fodor et al., 1998). Še bolj severno se nahaja karbonatni masiv Severnih Karavank, ki je narinjen na miocenske sedimente, kar kaže na mla-do fazo transpresivne aktivnosti ob PPS (Placer, 1996). Vzhodneje miocenski sedimenti diskordantno prekrivajo celotno cono PPS, kar pomeni, da se je glavna faza pre-mikov ob PPS končala pred odložitvijo teh sedimentov. Južno od Periadriatskega (Smrekovškega) preloma se nahaja pas močno deformiranih paleozojskih in mezo-zojskih kamnin, ki so ga Fodor et al. (1998) poimenovali Južnokaravanška strižna cona. Ta cona je bila očitno tek-



tonsko aktivna vse do pliocena, saj najdemo znotraj cone močno nagubane miocenske sedimente (npr. Dobrnska sinklinala), pliocenski sedimenti, ki cono prekrivajo na za-hodu, pa niso deformirani. Najmlajša, verjetno še danes aktivna struktura PPS je desnozmični Šoštanjski prelom, ki se odceplja od Periadriatskega. Ob Šoštanjskem prelo-mu se je v pliocenu in kvartarju ugrezal Velenjski bazen. Na podlagi teh terenskih odnosov so Fodor et al. (1998)

določili naslednjo kronologijo razvoja PPS v Sloveniji: 1) Faza največjega premika med 24 in 18 m.l. (slika 10A)

sovpada z viškom bočne ekstruzije v Vzhodnih Alpah. V

tem obdobju desni premiki ob PPS počasi razmaknejo prej enoten Slovensko-madžarski paleogenski sedimentni ba-zen na severno (madžarsko) in južno (slovensko) polovico.2) Obdobje mirovanja PPS in začetka ugrezanja Pa-

nonskega bazena med 18 in 13 m.l. (slika 10B). Srednje-miocenski sinriftni sedimenti diskordantno prekrijejo Smrekovški (Periadriatski) prelom ter magmatske in me-tamorfne kamnine, ki izdanjajo ob njem. 3) Oživitev desno-transpresivnih zmikov od 12 m.l. do

danes (slika 10C). Desno zmikanje s Periadriatskega pre-loma preide najprej na Južnokaravanško strižno cono, od

Slika 10: Kronološki razvoj slovenskega dela PPS po rekonstrukcijah Fodorja et al. (1998)Figure 10: Evolution of the Slovenian part of the PFS according to reconstructions of Fodor et al. (1998)

Slika 9: Poenostavljena geološka karta slovenskega dela Periadriatskega preloma (iz Fodor et al., 1998, prirejeno po Mioč & Žni-darčič, 1977, 1983) z označeno traso prehoda ekskurzije preko preloma.Figure 9: Simplified geological map of the Slovenian part of the Periadriatic fault (from Fodor et al., 1998, adapted from Mioč & Žnidarčič, 1977, 1983) with excursion transect across the fault marked in blue.

53



pliocena dalje pa na Šoštanjski prelom.Ekskurzija bo prečila PPS po dolini Velunje. Na tem delu

bomo zaradi slabe razgaljenosti terena lahko videli le po-samezne izdanke različnih kamnin in enot, strukturni od-nosi med njimi pa na tem mestu žal niso vidni. Iz Velenj-skega bazena, ki ga zapolnjujejo pliokvartarni nevezani do slabo vezani sedimenti, preidemo v triasne karbonatne kamnine Južnokaravanške strižne cone. V kompetentnih karbonatnih kamninah so deformacije mnogo manj očitne kot v paleozojskih klastitih, ki izdanjajo v bolj vzhodnem delu strižne cone. Preko Periadriatskega (Smrekovškega) preloma iz karbonatov preidemo v Karavanški tonalit, že po slabem kilometru pa se nato znajdemo na erozijski di-

skordanci, na kateri srednjemiocenski sinriftni sedimenti Panonskega bazena prekrivajo Periadriatski prelom.Tonalitni je oligocenske starosti, vtisnjen pred okrog 32 mi-

lijoni let. Večina tonalitnega masiva pripada rogovačno-bio-titnemu do biotitnemu tonalitu (slika 8B), vendar mestoma prehaja tudi v granodiorit. Geokemične značilnosti nakazu-jejo medsebojni vpliv mafične in kisle taline, ki ga v masivu nakazujejo pogosti temni vključki (slika 8A). Imajo sestavo monzodiorita. Minerali v temnih vključkih so enaki kot v oko-liški kamnini; razlikujejo se v tem, da je količina temnih (ma-fičnih) mineralov v njih bistveno večja. Tonalitni masiv redko sekajo posamezne svetle žile granodioritne sestave (sl. 8A) in še redkeje temne žile sestave kremenovega diorita.

Abstract

Excursion will cross the easternmost outcrops of the Periadriatric Fault System (PFS), a major Oligocene-Mio-cene structure of the Alpine orogen, which accommodat-ed up to 20 km of vertical displacement in the west, and over 100 km of subsequent dextral motion along its entire length (Schmid et al., 1989; Fig. 7). PFS also served as a subvertical conduit for Oligocene calc-alkaline intrusions generated by postcollisional slab-breakoff (von Blanck-enburg & Davies, 1996), which are prominently aligned along the entire length of the PFS (Rosenberg, 2004; Fig. 6). Here, in Eastern Slovenia, the cross-section across the PFS comprises the Periadriatic Fault proper (locally named Smrekovec Fault) and its associated Karavan-ke tonalite (Fig. 8) pluton (here less than 1 km wide), a strike-slip duplex structure with displaced lenses of vari-ous crystalline rocks, and the Northern Karavanke trans-pressive thrust of Mesozoic carbonates over the Mio-

cene clastics (Fig. 9). From map-scale relationships, the following chronology of deformation was proposed by Fodor et al. (1998), constraining the regional timing and kinematics of the eastern PFS (Fig. 10): 1) Phase of major dextral displacements between 24 and

18 Ma, concurrent with the peak of lateral extrusion of the Eastern Alps, which separated the formerly united Paleo-gene basin into the Slovenian and Hungarian parts. 2) A standstill period between 18 and 13 Ma during which

the PFS structure was discordantly covered by Miocene sediments of the Pannonian Basin synrift sequence. 3) Reactivation of dextral-transpressive motion from 12

Ma to recent, during which the displacement was trans-ferred to the South-Karavanke Shear Zone, and then to the Šoštanj Fault.



Slovenjgraški bazen (SGB) je eden od obrobnih delov Panonskega bazena. Zapolnjen je z miocenskimi klastič-nimi sedimentnimi kamninami, med katerimi se menja-vajo konglomerati in peščenjaki zelo različne zrnavosti, meljevci, laporovci in glinavci (Mioč, 1978; Ivančič et al., 2017). Sedimentacija se je v SGB vršila v obdobju od kar-patija do konca starejšega badenija in sicer na kontinen-talnem, v prehodnem in v morskem okolju (Ivančič et al.,

Točka 3: Miocenske sedimentne kamnine slovenjegraškega bazena: profil GaberkeStop 3: The Miocene sedimentary rocks of the Slovenj Gradec Basin: section Gaberke

2017). Ker SGB predstavlja tudi obrobni del takratne pa-leogeografske enote Centralne Paratetide, so na morski razvoj vplivala njena obdobja transgresije in regresije. Transgresijsko-regresijski cikli sovpadajo s tretjim redom globalnih sekvenčnih ciklov, in sicer s transgresijskimi cikli TB 2.2, TB 2.3 in TB 2.4 po Haqu et al. (1988) ter z regresijskimi cikli Bur5/Ln1, Lan2/Ser1 po Hardenbolu et al. (1998). Fosilni ostanki v kamninah so redki, kar otežuje

Slika 11: Poenostavljeni sedimento-loški profili Slovenjgraškega bazena s prikazanimi transgresijskimi in regre-sijskimi cikli (Ivančič et al., v recenziji).Figure 11: Simplified sedimentological sections of the SGB with transgres-sion-regression cycles (Ivančič et al., in revision).

55



določanje starosti sedimentacije. Stratigrafska razčleni-tev sedimentnih kamnin Slovenjgraškega bazena je izde-lana na podlagi nanoplanktonskih združb, najdenih v več kot 1200 m globokem sedimentnem zaporedju iz vrtine MD-1/05 (slika 11, Ivančič et al., v recenziji). Nedvoumno so določena tri različna obdobja, in sicer karpatij – cona NN4, st. badenij – cona NN4 ter st. badenij – cona NN5, ki sovpadajo z zgoraj omenjenimi transgresijskimi cikli. Te-kom teh obdobij se je spreminjala tudi vrsta sedimenta-cije. V karpatiju so se odlagali predvsem debelozrnati se-dimenti (prod in grušč), iz st. badenijskih sedimentov pa je nastalo značilno menjavanje meljevcev, peščenjakov, laporovcev in glinavcev, vendar s še vedno prevladujočim konglomeratom. Slednjega tekom starejšega badenija zamenjajo peščene plasti, ki konec NN4 cone prevladuje-jo. V zgornjem delu spodnjebadenijskega sedimentnega zaporedja (NN5 cona) prevladujejo meljevci.Na območju SGB je podrobno opisanih sedem sedimen-

toloških profilov. Ekskurzija bo prečkala profil Gaberke (GA), ki je najbolj jugovzhodni in najbližje Periadriatski prelomni coni.Na območju Gaberk si bomo ogledali spodnjebadenijsko

sedimentacijsko zaporedje. Zaporedje gradi menjavanje konglomeratnih in peščenih plasti različnih zrnavosti ter meljasti laporovci. Profil GA (slika 12) se začenja z menja-vanjem meljastega laporovca, peščenjaka in konglomera-ta, značilnih kamnin kopenske sedimentacije. Sedimentne

kamnine osrednjega dela profila so se razvile v prehodnem okolju, določenem na osnovi polža Terebralia lignitarium lignitarium (Eiswald, 1830), najdenega v plasteh meljastih laporovcev in je značilen za lagunska okolja. Bližino obale potrjuje prisotnost ostrig. Sedimentne kamnine v nada-ljevanju stratigrafskega zaporedja odražajo značilnosti priobalnega okolja z navzkrižno plastnatostjo, sipinami in posameznimi manjšimi sipinami (ripple marks) (slika 13A, B, C), ki že kažejo na napredovanje transgresije. V vrhnjem delu sedimentacijskega zaporedja so poleg navzkrižne plastnatosti in sipin prisotni tudi erozijski kanali in grada-cije, ki pa so s podnožja izdanka težko vidni, saj je zgornji del profila viden samo v previsni steni. V tem delu zapo-redja se je že razvilo morsko okolje, določeno na osnovi alokemičnih komponent (slika 13D, E).V litološki sestavi konglomeratov prevladujejo karbonat-

ni prodniki (apnenci in dolomiti), kremen, kvarcit, žilni kre-men, peščenjaki in tonalit. V zgornjem delu zaporedja je izrazita plast z večjimi in pogostejšimi tonalitnimi prodni-ki, med katerimi nekateri dosežejo velikost tudi do 50 cm. Podobna plast, sicer z manjšimi prodniki, je določena tudi v profilu Črni potok (ČP), ki je SZ od profila GA. Kamni-ne v nadaljevanju stratigrafskega zaporedja SGB kažejo na popolni razvoj morske sedimentacije v sp. badeniju, s številnimi različnimi vrstami mikrofosilov, ki so značilni za morsko okolje. Slednjega v profilu GA nismo našli, je pa določeno v profilu ČP in drugih.

Slika 12: Poenostavljen profil GA z vi-dnim hitrim menjavanjem konglome-ratnih, peščenih in meljasto lapornatih plasti. Figure 12: Simplified GA section, where frequent alternation of conglomerate, sandstone and silty marlstone layers can be seen.



Abstract

Slovenj Gradec basin is one of the marginal parts of the Pannonian basin system. It is filled with Karpatian and Early Badenian clastic sedimentary rocks, which are rep-resented by frequent alternations of conglomerate, sand-stone, siltstone, marlstone and claystone (Mioč, 1978; Ivančič et al., 2017). The sediments were deposited in the marine, transitional, and terrestrial environments (Ivančič et al., 2017). Regressive and transgressive cycles are alternating (Fig. 11) and are associated with global 3rd order sequences, correlated with Haq et al. (1988) and Hardenbol et al. (1998). In the basin, seven sedimentary successions were recorded. The Gaberke (GA) section represents the Early Badenian

sedimentation of the NN4 zone. The succession evolved on the transition from the first regression to the second

transgression phase, starting in terrestrial environment. Deposition of frequently alternating conglomerate, sand-stone, and silty marlstone is characteristic (Fig. 12). As documented by the gastropod Terebrallia lignitarium lignitarium (Eiswald, 1830), found in the silty marlstone, the middle part of the section already indicates the onset of the second transgression cycle with evolution of the short-lived transitional, lagoonal environment. Advancing transgression formed pure marine environment with fre-quent alocheme components, which occurs in the upper part of the section, but did not reach the high-stand tract. Characteristic structures in the conglomerate and sand-stone are cross-stratification, ripples, dunes, gradations and erosion channels (Fig. 13).

Slika 13: Teksture, značilne za priobalno območje, prisotne v debelozrnatem peščenjaku in drobnozrnatem konglomeratu: A – navzkrižna plastnatost, B – sipina, C – manjše sipinice. Alokemične komponente, ki so značilne za morsko okolje: D – glavkonit, E – rdeča alga.Figure 13: Structures characteristic for nearshore environment in coarse-grained sandstone and fine-grained conglomerate: A – cross-stratification, B – dune, C – ripples. Alocheme components characteristic for marine environment: D – glauconite, E – red algae.

57



Pliokvartarni sedimenti predstavljajo začetek terestrične sedimentacije na območju današnje Slovenije. Odlagali so se kot molasni sedimenti ob umiku Panonskega morja in kot terestrični sedimenti v intramontanih bazenih (Mar-kič, 2009). Pojavljajo se v osrednji in vzhodni Sloveniji, med drugim v Velenjskem bazenu (Buser, 2009). Skupna

Točka 4: Pliokvartarni sedimenti Velenjskega bazena: profil VelunjaStop 4: Plio-Quaternary sediments of the Velenje basin: section Velunja

debelina pliocenskih in kvartarnih sedimentov v Velenj-skem bazenu znaša okoli 1000 m. Zaporedje je ločeno v tri večje enote (Brezigar, 1987a). Prva enota obsega 350 do 400 m debelo zaporedje pliocenskih terestrič-nih sedimentov: glinastega proda, peska, mulja in gline. Druga enota obsega do 166 m debelo plast premoga, ki

Slika 14: Profil Velunja. A – Lokacija profila v Velenjskem bazenu. B – Značilno hitro vertikalno in lateralno menjavanje faciesov. Plasti so nekoliko nagnjene. C – Popis profila z označenimi vzorci za litološko analizo klastov. Litofacies peščenega proda (D) in muljastega peska (E). Fig. 14: Section Velunja. A – Location of the section in the Velenje basin. B – High lateral and vertical variability and slightly inclined layers. C – Sedimentary log with marked samples for lithological analysis of clasts. Lithofacies of sandy gravel (D) and muddy sand (E).



je nastal v močvirskem okolju (Markič & Sachsenhofer, 2010). Tretja enota obsega pliocenske jezerske sedimen-te, ki postopoma prehajajo v zgornjepliocenske do spo-dnjepleistocenske aluvialne sedimente, ki ustrezajo enoti pliokvartarnih sedimentov po Osnovni geološki karti (Bu-ser, 2009). Starost te enote je bila na podlagi ostankov mastodonta določena na villafrankij (od 1,1 do 3,5 mili-jonov let) (Drobne, 1967) ter potrjena z analizami peloda (Šercelj, 1987; Brezigar, 1987b).

Slika 15: Rezultati litološke analize klastov pliokvartarnih sedimentov iz profila Velunja. Skupaj je bilo analiziranih okrog 500 klastov iz vzorcev, označenih na sliki 14.Fig. 15: Results of lithological analysis of clasts in the Plio-Quaternary sediments from the Velunja section. In total 500 clasts were analyzed from three samples. Position of the samples is marked in Fig. 14.

Profil Velunja se nahaja na severnem delu Velenjskega bazena ob potoku Velunja (slika 14). V profilu debeline 14 m izdanjajo pliokvartarni nanosi proda, peska in melja. Značilno je hitro lateralno in vertikalno menjavanje faci-esov, kar nakazuje, da je bilo zaporedje odloženo s pre-pletajočim rečnim tokom. Litološka analiza klastov je po-kazala mešano karbonatno-siliciklastično sedimentacijo, pri čemer prevladujejo klasti granitoidov, tufa, apnenca in klastitov (slika 15).

AbstractThe onset of the youngest terrestrial sedimentation in Slovenia is marked by successions of alluvial clastic sed-iments that represent the informal “Plio-Quaternary” unit. These clastic sediments occur also in Velenje basin in the upper part of the 1000 m thick Pliocene to Pleistocene succession. The age of the sediments was constrained to Villafranchian (from 1.1 to 3.5 Ma) by the mastodon remains (Drobne, 1967) and data of pollen analysis (Šer-celj, 1987; Brezigar, 1987b). The investigated succession in the 14 m long Velunja section consists of alternating layers of gravel, sand and mud (Fig. 14). Facies associ-ation and geometry indicate braided river deposition of mixed carbonate-siliciclastic gravel (Fig. 15).

59



Brezigar, A. 1987a: Premogova plast Rudnika lignite Velenje. Geologija, 28/29: 319–336.Brezigar, A. 1987b: Paleontološke raziskave pliokvartarne skladovnice velenjske udorine. Geologija, 28/29: 93–119.Buser, S. 2009: Geološka karta Slovenije 1: 250.000. Geološki zavod Slovenije.Dobnikar, M., Dolenec, T., Činč Juhant, B. & Zupančič, N. 2000: Magmatic rocks of the Karavanke Granitic Massif,

Slovenia = Magmatske kamnine karavanškega granitnega masiva. Geologija, 43/ 1: 55–59, doi: 10.5474/geologi-ja.2000.004

Dobnikar, M., Dolenec, T., Zupančič, N. & Činč Juhant, B. 2001: The Karavanke Granitic Belt (Slovenia) - a bimodal Triassic alkaline plutonic complex. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen, 81: 23–38.

Drobne, K. 1967: Izkopavanje mastodonta v Škalah pri Velenju. Geologija, 10: 305–312.Fodor, L., Jelen, M., Márton, E., Skaberne, D., Čar, J. & Vrabec, M. 1998: Miocene-Pliocene tectonic evolution of the

Slovenian Periadriatic fault: Implications for Alpine-Carpathian extrusion models. Tectonics, 17/5: 690–709. Frisch, W., Kuhlemann, J., Dunkl, I. & Brügel, A. 1998: Palinspatic reconstruction and topographic evolution of the

Eastern Alps during late Tertiary tectonic extrusion. Tectonophysics, 297: 1–15.Grimšičar, A. 1967: Zeoliti v oligocenskih tufih med Mozirjem in Celjem. Geologija, 10: 239–245.Haq, B.U., Hardenbol, J. & Vail, P.R. 1988: Mesozoic and Cenozoic chronostratigraphy and eustatic cycles. In: Wilgus,

C.K., Hastings, B.S., Posamentier, H., van Wagoner, J., Ross, C.A. & Kendall, C.G.St.C. (eds.), Sea-level changes: An integrated approach. SEPM Spec. Publ. 42: 71–108.

Hardenbol, J., Thierry, J., Farley, M.B., Jacquin, T., de Graciansky, P.C. & Vail, P.R. 1998: Mesozoic and Cenozoic se-quence chronostratigraphic framework of European Basins. In: de Graciansky, P.C., Hardenbol, J., Jacquin, T. & Vail, P.R. (eds.), Mesozoic and Cenozoic sequence stratigraphy of European Basins. SEPM Spec. Publ. 60: 3—13.

Hinterlechner-Ravnik, A. & Pleničar, M. 1967: Smrekovški andezit in njegov tuf = The Smrekovec andesite and its tuff. Geologija, 10: 219-237.

Ivančič, K., Trajanova, M., Skaberne, D. & Šmuc, A. 2017: Provenance of the Miocene Slovenj Gradec Basin sedimen-tary fill, Western Central Paratethys. Sedimentary Geology, 375: 256-267, doi:10.1016/j.sedgeo.2017.11.002

Kralj, P. 2012: Facies architecture of the Upper Oligocene submarine Smrekovec stratovolcano, Northern Slovenia. Journal of Volcanology and Geothermal Research 247-248: 122–138.

Kralj, P. 2013: Submarine pyroclastic deposits in Tertiary basins, NE Slovenia. Geologija, 56/2: 187–197, doi:10.5474/geologija.2013.012.

Kralj, P. 2016a: Hydrothermal zeolitization controlled by host-rock lithofacies in the Periadriatic (Oligocene) Smre-kovec submarine composite stratovolcano, Slovenia. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 317: 53–65.

Kralj, P. 2016b: Hydrothermal alteration of chlorite to randomly interstratified corrensite-chlorite: Geological evidence from the Oligocene Smrekovec Volcanic Complex, Slovenia. Applied Clay Science, 134: 235–245.




Markič, M. 2009: Pliocen in pliokvartar = Pliocene and Plio-Quaternary. In: Pleničar, M., Ogorelec, B. & Novak, M. (eds.), Geologija Slovenije = The Geology of Slovenia. Geološki zavod Slovenije: 427–440.

Markič, M., Sachsenhofer R. F. 2010: The Velenje lignite. Its Petrology and Genesis. Geološki zavod Slovenije: 218 p.Miller, C., Thöni, M., Goessler, W. & Tessadri, R. 2011: Origin and age of the Eisenkappel gabbro to granite suite (Carin-

thia, SE Austrian Alps). Lithos, 125/1-2: 434–448.Mioč, P. 1983: Osnovna geološka karta SFRJ. 1:100.000. Tolmač za list Ravne na Koroškem (in Slovenian with English

abstract: Explanation to the geological map of Slovenia, scale 1:100,000 – Sheet Ravne na Koroškem), Zvezni geološki zavod (Federal Geological Survey), Belgrade: 69 p.

Mioč, P. 1978: Osnovna geološka karta SFRJ. 1:100.000. Tolmač za list Slovenj Gradec. Zvezni geološki zavod, Beo-grad: 74 p.

Mioč, P. & Žnidarčič, M. 1977: Osnovna geološka karta SFRJ. List Slovenj Gradec 1:100.000. Beograd: Zvezni geološki zavod.

Mioč, P. & Žnidarčič, M. 1983: Osnovna geološka karta SFRJ 1:100.000. List Ravne na Koroškem. Zvezni geološki zavod. Beograd.

MOP – Ministrstvo za okolje in prostor: Geodetska uprava Republike Slovenije, Topografija: Javne informacije Slo-venije. DPK250 (6.9.2018).

Placer, L. 1996: Pecin nariv ob Periadriatskem lineamentu. Geologija, 39: 289–302.Ratschbacher, L., Frisch, W., Linzer, H.G. & Merle, O. 1991: Lateral extrusion in the Eastern Alps, part 2: Structural

analysis. Tectonics, 10: 257–271.Rosenberg, C.L. 2004: Shear zones and magma ascent: A model based on a review of the Tertiary magmatism in the

Alps. Tectonics 23. doi: 10.1029/2003TC001526.Schmid, S.M., Aebli, H.R., Heller, F. & Zingg, A. 1989: The role of the Periadriatic line in the tectonic evolution of the Alps.

In: Coward M.P., Dietrich D., Park R.G. (eds.), Alpine Tectonics. Geol. Soc. Spec. Publ. 45: 153–171.Šercelj, A. 1987: Palinološke raziskave v velenjskem premogovnem bazenu. Geologija, 28/29: 199–203. von Blanckenburg, F. & Davies, J. H. 1995: Slab breakoff: A model for syncollisional magmatism and tectonics in the

Alps. Tectonics, 14: 120–131.von Gosen, W. 1989: Fabric developments and the evolution of the Periadriatic Lineament in southeast Austria. Geol.

Mag., 126: 55–71.Vrabec, M., Pavlovčič Prešeren, P. & Stopar, B. 2006: GPS study (1996-2002) of active deformation along the Periadri-

atic fault system in northeastern Slovenia: tectonic model. Geologica Carpathica, 57/ 1: 57–65.White, J.D.L. 2000: Subaqueous eruption-fed density currents and their deposits. Precambrian Research, 101: 87–

109.



Zapiski/Notes



Zapiski/Notes

Se vidimo čez štiri leta. SREČNO!

See you in four years. SREČNO! (Good luck!)

vodič ekskurzij/ field trips guidebook · po letu 1900 je nastopila doba elektrike, ki malodane...

Documents